С целью выяснения причин и механизма образования рассматриваемых включений, а также изыскания способа получения многослойных швов без них при сварке аустенитной проволокой в защитных газах автором с А. Д. Стретовичем были выполнены специальные исследования [32—34]. При наплавке на углеродистую сталь марки СтЗ отдельных валиков и заварке канавок несколькими слоями, установлено, что сварка аустенитной проволокой даже в одном аргоне, т. е. без добавок активных газов сопровождается образованием на поверхности шва слоя окислов (шлаков). Этот слой на первых валиках значительно тоньше, чем при сварке в С02

Рис. 80. Шлаковая корка на поверхности отдельной наплавки, получаемая при сварке в углекислом газе (а) и в аргоне (б), хЗОО.

(рис. 80). Количество шлаковых включений в многослойном шве, выполненном сваркой в аргоне также меньше, чем в шве, получаемом при сварке в углекислом газе. При сварке в аргоне они наблюдаются лишь в верхней части шва. Если учесть, что сварка верхней части шва производится по уже разогретому металлу, то должна заметно увеличиваться толщина окисного слоя, образуемого на поверхности наплавленного металла [33, 81].

Отмеченное позволяет считать, что образование при многослойной сварке аустенитной проволокой в защитных газах шлаковых включений в металле шва обусловлено не только, как это принято считать, присущей этому способу сварки неблагоприятной формой усиления и провара, но и образованием на поверхности наплавленного металла слоя окислов определенной толщины. Отсюда следует, что для предотвращения появления шлаковых включений в многослойном шве при сварке аустенитной проволокой в защитных газах необходимо исключить образование на поверхности наплавляемого металла слоя окислов или существенно уменьшить его толщину.

Опыт сварки в углекислом газе показывает, что в случае использования обычной кремнемарганцевой проволоки качественными получаются как однослойные, так и многослойные швы. Поэтому естественно предположить, что образование шлаков, наблюдаемых в многослойных швах при сварке в защитных газах аустенитной проволокой, связано с химическим составом получаемого при этом металла шва.

Химический состав аустенитного металла отличается высоким содержанием хрома и никеля. Очевидно, прежде всего вследствие этого в металле шва образуются шлаковые включения. Содержание других элементов в современных аустенитных сталях и в предназначенных для их сварки проволоках определяется условиями, в которых эти стали и их сварные соединения должны работать. Аустенитный нержавеющий металл, кроме хрома и никеля, содержит титан, ниобий и алюминий. В жаропрочные аустенитные стали вводят молибден, ванадий или вольфрам. Иногда аустенитный металл дополнительно легируется марганцем. Это позволяет экономить дефицитный никель. В сварных швах наличие марганца желательно еще и потому, что он уменьшает вероятность образования горячих трещин, которые являются довольно распространенным дефектом металла, наплавляемого хромоникелевой аустенитной проволокой. Поэтому можно ожидать, что упомянутые элементы также имеют какое-то отношение к образованию шлаковых включений в многослойном аустенитном шве при сварке в защитных газах.

Чтобы выяснить влияние указанных элементов, были проведены специальные исследования [32]. Предварительно сведения о их влиянии были получены при исследовании отдельных валиков, наплавляемых в углекислом газе на углеродистую сталь марки СтЗ проволоками, содержащими эти элементы. Для более полного исследования сваривались образцы многослойным швом, из которых затем изготовлялись макрошлифы. Как наплавка, так и сварка во всех случаях производилась проволокой диаметром 2,0 мм на одном и том же режиме сварки, который, как показали опыты, позволяет получить провар и усиление оптимальных форм: /д=200. .210 А, С'д = 26.28 В, vCB = 2', Ом/ч, вылет электрода 15 мм, расход углекислого газа 10—12 л/мин.

В случае наплавок отдельных валиков о вероятности образования шлаковых включений в многослойном шве судили по наличию, виду и прочности удержания шлаковой корки на поверхности наплавленного металла.

Были опробованы проволоки Св-02Х19Н9, Св-06Х19Н9Т, СВ-08Х19Н10Б, Св-04Х19Н11МЗ, Св-10Х16Н25М6, Св-08Х20Н10Г6, Св-Х20Н9Г7Т, ЭП497 (Х15Н23М7Г7) и Св-30Х15Н35ВЗБЗТ, которые охватывают почти все основные типы существующих в настоящее время сварочных проволок аустенитного класса. Чтобы проследить влияние основных составляющих аустенитного металла — хрома и никеля — отдельно исследовались также наплавки и