Многие сварные узлы и конструкции из высоколегированных сталей имеют сложную геометрическую форму и большие габаритные размеры. Для их изготовлении широко применяют отливки, поковки и листовой материал, обрабатываемые кислородно-флюсовой резкой.
Сложный химический состав этих сталей неблагоприятно сказывается на их поведении при резке.
Для исключения возможности образования трещин в технологический процесс резки вводят дополнительные термические операции.
Во избежание появления закалочных трещин рекомендуется предварительный подогрев высокохромистых сталей перед резкой и последующее замедленное охлаждение вырезанных деталей. Если полученные детали требуют дальнейшей механической обработки, то после охлаждения или вырезки их надо подвергать отпуску.
Температура подогрева высокохромистых сталей перед резкой составляет 250—350° С. Опыт Электростальского завода тяжелого машиностроения показал, что высокое качество (без трещин) металла кромки (сталь 25Х14НЛ) может быть достигнуто за счет предварительного подогрева отливки до 240—260° С. Однако в зависимости от размеров и сложности формы обрабатываемого изделия эта температура может изменяться до 500—550° С, особенно при подогреве в печи и в случае, когда изделие транспортируют к месту резки.
Известно, что напряжения, возникающие в процессе резки, могут достигать больших величин и при неблагоприятных условиях (жесткая конструкция, неправильная последовательность резки и т. п.) вызывать значительную деформацию изделия, а в отдельных случаях надрывы. Для снятия напряжений изделие после резки обычно подвергают отпуску.
При сварке изделий из высокохромистых сталей известно, что оптимальная структура и необходимые механические свойства сварного соединения могут быть достигнуты в том случае, если изделия перед отпуском подвергают промежуточному охлаждению при температуре 100—200° С. Указанное было учтено при разработке технологии отрезки прибылей на отливках из стали 0Х12НДЛ.
На рис. 20 приведен температурный режим отливок верхнего обода колеса гидротурбины для ГЭС массой 75 т при отрезке прибылей диаметром 1000 мм.
Отливки перед резкой подогревались в печи. Для поддержания требуемой температуры во время резки отливку подогревали специальными горелками, а отрезанные прибыли оставляли на отливке до окончания резки. Прибыли отрезали с помощью установки ПМР-1000. При этом расход кислорода составлял 200—250 м3/ч, природного газа 22—25 м3/ч, железного порошка 70—90 кг/ч.
Рис. 20. Температурный режим отливок из стали 0Х12НДЛ при отрезке прибылей диаметром 1000 мм.
Продолжительность отрезки и температура отливки при этом приведены на рис. 21.
По аналогичному термическому циклу была обработанa более сложная отливка колеса гидротурбины из стали 0Х12НДЛ на Ново-Краматорском заводе.
Рис. 21. Продолжительность отрезки и температура отливки во время отрезки прибылей: 1 — обод; 2 — пенек; 1—5 — порядок резки прибылей.
Рис. 22. Последовательность отрезки прибылей и температура отливки колеса гидротурбины во время резки: 1 и 2 — соответственно верхний и нижний ободы; 1 - 19 порядок резки прибылей
Отливка имела 19 прибылей (восемь сечением 375X550 мм; восемь сечением 400X600 мм и три диаметром 800 мм). Перед резкой отливку помещали в холодную печь и нагревали до температуры 660—670° С со скоростью 30°/ч. После выравнивания температуры в течение 20—25 ч отливку передавали на резку.
Чтобы температура отливки не снижалась ниже 250° С, во время резки ее подогревали тремя специальными горелками, а отрезанные прибыли оставляли на ней до окончания резки. Прибыли отрезали одновременно два резчика, при этом давление кислорода составляло 14-15 кгс/см2, ацетилена 0,4—0,5 кгс/см2.
В качестве флюса использовали железный порошок ПЖ4М. Последовательность отрезки прибылей и температура отливки во время резки показаны на рис. 22. Шлак, образующийся во время резки, удаляли с помощью кислородного копья. Максимальная величина пенька, остающегося па отливке после резки, составляла 100 мм для прибылей сечением 375X550 и 400X650 мм и 250 мм для прибылей диаметром 800— 250 мм; резка (рис. 22) продолжалась около 7 ч.
После резки отливку помещали в горячую печь, нагретую до 250—300° С и подвергали термической обработке. Температурный режим обработки до и после резки показан на рис. 23.
Стали, содержащие 16—30% Сr и до 0,3% С, при нагреве свыше 850° С приобретают крупнозернистую структуру и становятся хрупкими, что нельзя устранить термической обработкой. Кроме того, при выдержке в области температур свыше 1000° С эти стали становятся восприимчивыми к межкристаллитной коррозии.
Поэтому разогрев таких сталей при резке должен быть минимальным. Этого можно достигнуть при резке с максимально возможными скоростями. После резки изделие рекомендуется нагреть до 750—850° С и быстро охладить в воде или струей сжатого воздуха.
Рис. 23. Температурный режим отливки колеса гидротурбины, при отрезке прибылей.
При резке высокохромистых сталей (2X13) без предварительного подогрева и последующего замедленного охлаждения на поверхности кромки образуется сетка трещин, причем часть из них (рис. 24) простирается на глубину до 2 мм. Такие же трещины были обнаружены при резке на Электростальском заводе тяжелого машиностроения стали 25Х14НЛ в зимнее время при температуре в цехе ниже +5°С.
Рис. 24. Трещина на поверхности реза стали 2X3 (Х90)
Термический режим резки, хромоникелевых сталей резко отличается от режима резки хромистых сталей. Кромку во время резки необходимо охлаждать до возможно более низких температур. Для этого в зависимости от толщины разрезаемой стали используют естественное и принудительное охлаждение (обдувку сжатым воздухом, охлаждение проточной водой).
При вырезке сложного контура или резке сталей больших толщин для снятия напряжений и улучшения структуры наиболее эффективна полная термическая обработка: нагрев до 1050—1150°С с последующим быстрым охлаждением кромок.