Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Материалы для сварных конструкций и их свариваемость

Свариваемость металлов и сплавов

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая реакцию свариваемых материалов на процесс сварки и определяющая техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединении, удовлетворяющих условиям эксплуатации.

На свариваемость оказывают влияние различные взаимосвязанные факторы. Их можно разбить на три группы.

Фактор материала — влияние на свариваемость металлов, определяемое их химическим составом, способом выплавки, наличием вредных примесей, степенью раскисления и последующими операциями прокатки, ковки, термообработки.

Конструктивный фактор — влияние на свариваемость конструкции сварного соединения, характеризующееся сложностью формы и жесткостью. Сложность формы и жесткость конструкции оцениваются концентрацией сварных соединений, последовательностью их выполнения, состоянием напряженности элементов сварной конструкции перед монтажом, массой и толщиной свариваемых элементов.

Технологический фактор — определяет свариваемость металлов в зависимости от вида сварки, сварочных материалов, параметров режима сварки, достижения определенной степени однородности сварного соединения, раскисления металла шва и термического воздействия на основной металл.

В результате местного нагрева или расплавления в металле сварного соединения протекают физико-химические процессы, которые обусловливают степень неоднородности свойств сварного соединения по сравнению с основным металлом или влекут за собой появление дефектов в виде пор, неметаллических включений, трещин.

Степень свариваемости представляет собой количественную или качественную характеристику, которая показывает, насколько изменяются свойства металла при сварке и выполнимо ли сварное соединение при определенных условиях. Например, на основе механических испытаний можно установить, насколько изменились прочность, пластичность, ударная вязкость и другие свойства металла под воздействием процесса сварки. Одной из наиболее существенных характеристик свариваемости является отсутствие горячих или холодных трещин в металле шва и околошовном участке.

При практической оценке свариваемости следует учитывать следующее: металл, неспособный к образованию сварного соединения одним видом сварки, можно сваривать другим видом; конструкция сварного соединения и расположение его на изделии выбраны таким образом, что образование сварного соединения исключено, в результате чего данный металл или вид сварки может быть признан непригодным; сварное соединение, полученное одним и тем же видом сварки, в одном случае может быть признано пригодным, а в другом случае — непригодным для эксплуатации.

Классификация испытаний для оценки свариваемости

В зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, и условий ее эксплуатации, а также от свойств металла, из которого она изготовляется, свариваемость оценивают по совокупности характеристик.

Чем сложнее условия эксплуатации конструкций, тем больше число характеристик, по которым оценивают свариваемость. Комплекс испытаний на свариваемость определяют в соответствии с конкретными требованиями, предъявляемыми к сварной конструкции. В указанный комплекс входят следующие испытания сварного соединения:

  • на технологическую прочность (сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин);
  • на статическое растяжение сварного соединения или металла шва;
  • на стойкость против искусственного старения;
  • на ударный изгиб металла шва или околошовного участка;
  • на выносливость при циклических нагрузках;
  • на твердость;
  • на стойкость против коррозии;
  • на длительную прочность при рабочих температурах.

Кроме того, в комплекс испытаний включают исследования макро- и микроструктуры сварного соединения и химический анализ металлов основного и шва.

Малышев Б.Д. Сварка и резка в промышленном строительстве, т.1. -М. 1989

Документы по сварке

Учебные пособия по сварке и сварочным материалам

Дуговая сварка. В помощь рабочему сварщику. Москва 1979 г.

В книге изложены основные теоретические и практические сведения по дуговой сварке, свариваемым материалам, электродам, сварочному оборудованию, технологии сварки и технике безопасности, а также элементарные сведения по электротехнике, прочности и деформации сварных соединений, методам контроля качества сварки и др.

Эксплуатация сварочного оборудования. 1990 г.

Систематизированы сведения о сварочном оборудовании, его конструктивном устройстве и принципах работы. Даны рекомендации по выбору режима сварки, безопасной эксплуатации сварочного оборудования.

Атлас дефектов сварных соединений и основного металла. 2011 г.

Включает варианты графического представления дефектов сварных соединений, фотографии и микроструктуры дефектов основного металла. Приведена информация о причинах образования дефектов, путях их предотвращения и способах устранения.

Руководство для обучения газосварщика и газорезчика. В. А. Малаховский. 1990 г.

Содержатся разработанные в виде инструкционных карт указания о способах и приемах сварки и резки сталей, цветных металлов, чугуна; о правилах обслуживания аппаратуры для газопламенной обработке металлов. Приводятся сведения об организации рабочего места и технике безопасности.

Охрана труда при сварке в машиностроении. 1978 г.

В книге дана санитарно-гигиеническая характеристика процессов сварки, изложены требования безопасности и промышленной санитарии к организации технологического процесса и оборудованию сварочных цехов. Освещены вопросы электробезопасности, вентиляции, описаны средства индивидуальной защиты. Рассмотрены требования охраны труда.

Основы сварочного производства. О. И. Стеклов

В книге изложены основы теории сварки (сущность, классификация, физико-химические процессы, деформации и напряжения, свариваемость металлов), кратко описано устройство оборудования и аппаратуры для дуговой и газовой сварки, наплавки и резки, рассмотрены приемы выполнения различных сварных швов.

Выбор сварочного электрода. Н. А. Юхин

Пособие содержит необходимые сведения о классификации конструкции отечественных покрытых электродов для ручной дуговой сварки, а также об их условных обозначениях. Приведен перечень электродов наиболее распространенных типов и марок с указанием их технических характеристик и назначения. Даны краткие рекомендации по выбору электродов для сварки различных сталей, металлов и сплавов.

Проектирование сварных конструкций в машиностроении

В книге освещены вопросы проектирования сварных соединений в основных отраслях машиностроения в зависимости от характера нагружения, условий работы, конструктивных особенностей и назначения изделий.

Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций

В книге изложены основные вопросы по прочности и расчету сварных соединений и конструкций, сварочным напряжениям и деформациям, технологии производства сварных конструкций.

Сварка и резка металлов. В. М. Рыбаков

В книге даны сведения об оборудовании, инструменте, приспособлениях и материалах, применяемых для дуговой и газовой сварки, наплавки и резки металлов; освещены основные вопросы технологии и техники сварки углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов, описаны виды сварных соединений, швов и контроль качества сварки.

Справочник электродов. Электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

К группе электродов для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей относятся электроды, предназначенные для сварки углеродистых сталей, содержащих до 0,25% углерода, и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 590 МПа.

Справочник молодого сварщика на контактных машинах. Сергеев Н. П.

Изложены краткие сведения о физических основах контактной и некоторых других видов сварки термомеханического и механического классов. Даны краткие описания узлов контактных машин, приведены технические характеристики серийных машин для стыковой, точечной , рельефной и шовной сварки, ориентировочные режимы контактной сварки и виды контроля сварных соединений.

Справочник молодого электросварщика по ручной сварке

Рассмотрены сущность и виды ручной дуговой сварки, основные физико-химические процессы, протекающие в зоне дуги и свариваемом металле. Приведены сведения о сварочных материалов, показаны особенности технологии сварки различных металлов и сплавов. Рассмотрены возможные дефекты сварных соединений, способы их предупреждения, контроля и устранения.

Справочник по сварке цветных металлов

Приведены справочные данные о физико-химических свойствах и свариваемости конструкционных цветных металлов и сплавов на их основе. Даны характеристики основных способов сварки цветных металлов. Описаны технология и техника сварки соединений из металлов и сплавов разного типа и методы контроля их качества. Рассмотрены свойства сварных соединений.

Справочник по сварочному оборудованию

В справочнике приведены технические характеристики основных видов оборудования для дуговой, электрошлаковой и контактной сварки, газопламенной обработки металлов, а также сварочных источников питания, аппаратуры управления и контроля.

Электроды для сварки углеродистых сталей

Для сварки конструкций из низкоуглеродистых сталей малых толщин марок Ст3, 10, 20 и др. Электроды обеспечивают лёгкое зажигание дуги, мелкочешуйчатое формирование металла шва, лёгкую или самопроизвольную отделимость шлаковой корки. Они могут применяться для сварки водопроводных труб, газопроводов малого давления.

Сварка в машиностроении. Ю. Н. Зорин

Приведены сведения по источникам питания для сварки, наплавки и резки; трансформаторам генераторам и специальным устройствам для питания и возбуждения дуги, а также по оборудованию для дуговой сварки в защитных газах, сварки под флюсом, электрошлаковой и контактной сварки, для специальных способов сварки и наплавки, газопламенной и дуговой резки.

Сварщику цветных металлов. Справочное пособие

В пособии изложены основные сведения о цветных металлах и сварочных материалах. Приведены особенности сварки и наплавки цветных металлов, описано оборудование, элементы электронных схем сварочных установок, возможные дефекты сварных швов, контроль их качества.

Сварка сплавов на основе алюминия и тугоплавких высокоактивных металлов. Учебное пособие

Приведены основные сведения об алюминиевых, титановых сплавах и тугоплавких высокоактивных металлах, применяемых для сварных конструкций. Рассмотрены особенности сварки этих металлов и сплавов, обоснован выбор режимов сварки, сварочных материалов.

Справочник сварщика строителя

Справочник содержит сведения об основных способах сварки и резки металла, типах, конструктивных элементах, размерах сварных швов металлоконструкций и трубопроводов. Описаны материалы, оборудование и инструменты, технология электродуговой и газовой сварки и резки металлов, сварки пластмасс, способы контроля сварных соединений.

Сварка теплоустойчивых сталей

В книге изложены особенности сварки теплоустойчивых сталей и методы оценки их свариваемости. Образование холодных трещин при сварке рассмотрено с позиций хрупкого разрушения с учетом роли водорода. Прослежено влияние термического цикла сварки, температуры сопутствующего подогрева, содержания диффузионного водорода, времени и температуры выдержки после сварки.

Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х томах

В 1-м томе справочника приведены сведения по физическим основам и металлургии сварки, расчету тепловых процессов, определению режимов сварки, свариваемости и структуре сварного соединения, сварке плавлением, контактной сварке, резке и специальным видам сварки металлов.

Читать еще:  Фиксатор резьбы, или нецелевое использование спецжидкости

Сварка разнородных металлов и сплавов

Рассмотрены условия образования и развития неоднородности в зоне сплавления разнородных металлов, диффузионные процессы, смачивание и растекание на границе контакта. Показана зависимость прочностных и пластических свойств сварных швов от значения и характера неоднородности. Приведены оптимальные режимы сварки различных сочетаний металлов, дана оценка свойств сварных соединений в различных условиях работы.

Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций

Рассмотрены вопросы прочности и пластичности сварных соединений в условиях низких и высоких температур, при статических и переменных нагрузках, методы расчета их на прочность, а также деформации конструкций от сварки.

Технология электрической сварки плавлением

Учебное пособие содержит лабораторные работы по технологии электрической сварки плавлением. В каждой работе изложены теоретические основы, описаны необходимые материалы и оборудование, даны справочные материалы и методические указания к порядку проведения работ.

Технология и оборудование сварки плавлением

В учебнике описаны сущность и техника различных видов электрической сварки плавлением. Приведены сведения о сварочных материалах и оборудовании. Рассмотрены некоторые вопросы расчетного выбора и обоснования технологических параметров процессов сварки плавлением. Даны сведения об основах выбора технологии сварки и наплавки различных сталей, чугуна и цветных металлов и сплавов.

Теория сварочных процессов

В учебнике освещены вопросы физической сущности процесса сварки, даны классификация и описание основных способов сварки, в краткой форме рассмотрены основные законы и положение физической химии, сварочные источники тепла, процессы нагрева и распространения тепла в условиях сварки.

Сварные соединения и сварные швы

Критерии свариваемости сталей

При определении критериев свариваемости металлов и их сплавов ориентируются на следующие их свойства:

  • чувствительность металла к тепловому воздействию, которое создается при сварке;
  • склонность металла к росту зерна с сохранением пластических и прочностных свойств, структурным и фазовым изменениям в зоне термического воздействия;
  • химическая активность металла, влияющая на его окисляемость при термическом воздействии сварочного процесса;
  • сопротивляемость металла к образованию пор и трещин в холодном и горячем состоянии.

Большое влияние на качество сталей оказывает так называемая их раскисляемость, которая характеризуется содержанием марганца, кремния и некоторых других элементов и равномерностью их распределения. По этому параметру различают три вида стал ей: кипящая — «кп», полуспокойная — «пс» и спокойная — «сп».

Кипящая сталь отличается большой неравномерностью распределения вредных примесей (особенно серы и фосфора) по толщине проката и получается при неполном раскислении металла марганцем. Характерной особенностью этого вида сталей является склонность к старению и образование кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне, что приводит к переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при равномерном распределении примесей, поэтому она менее склонна к старению и меньше реагирует на сварочный нагрев.

Полуспокойная сталь занимает промежуточное значение между кипящей и спокойной.

Все эти свойства учитывают при выборе технологических приемов сварки, способов формирования сварочного шва, параметров теплового воздействия и т.д.
В качестве примера приведем свариваемость сталей, как наиболее распространенных конструктивных материалов.

Для сварных конструкций лучше всего использовать низкоуглеродистые и низколегированные стали, обладающие высокой степенью свариваемости.
Наибольшее влияние на качество сварного соединения оказывает углерод. Увеличение содержания углерода и ряда других легирующих элементов снижает свариваемость сталей, ухудшая качество шва.

Сварные соединения высокоуглеродистых и высоколегированных сталей отличаются повышенным содержанием трещин и выполняются по специальной технологии.

Классификация сталей по свариваемости приведена в таблице 1 .

Таблица 1 . Классификация сталей по свариваемости

Группа по свариваемостиМарка стали
УглеродистаяКонструкционная легированная
1 .ХорошаяСт.1;Ст.2;Ст.З; Ст. 4;0, 8; сталь 10,15,20,25; 12кп, 15кп, 1бкп, 20кп15Г,- 20Г; 15Х;1 5ХА; 20Х; 15ХМ; 14ХГС; 10ХСМД; 10ХГСМД ,15ХСМД
2. удовлетворительнаяСт5,- стальЗ0, 3512ХМ2; 12ХНЗА;14Х2Ж; 10Г2МП; 20ХНЗА; 20ХН; 20ХГСА; 25ХГСА; З0Х, 30ХМ
3.ОграниченнаяСтб; сталь40, 45, 5035Г; 40Г; 45Г; 40Г2,- 35Х,- 40Х; 45Х; 40ХН; 40; 40ХМФЙ,» ЗОХГС; ЗОХГСА; зохгсм,- 35ХМ; 20Х2Н4А; 4ХС; 12Х2Н4МА
4 .Плохаясталь65, 70, 75, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У1250Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 45ХНЗМФА; 6Хс; 7X3,- 9ХС; 8X3; 5ХНТ; 5ХНВ

Примечание: Стали, относящиеся к хорошим, имеют содержание углерода менее 0,25%. Они хорошо свариваются без образования закалочных структур и трещин в широком диапазоне режимов сварки.

Стали, относящиеся к удовлетворительным, имеют содержание углерода от 0,25 до 0,35%. Они мало склонны к образованию трещин и при правильно подобранных режимах сварки дают качественный шов.Для улучшения качества сварки часто применяют подогрев.

Ограниченно свариваемые стали имеют содержание углерода от 0,36 до 0,45% и склонны к образованию трещин. Сварка требует обязательного подогрева. Плохо свариваемые стали содержат углерод в количестве более 0,45%. При их сварке требуются специальные технологические процессы.

Легирование стали одним или несколькими легирующими элементами придает ей определенные физико-механические свойства. Как правило, повышение уровня легирования и прочности стали приводит к ухудшению ее свариваемости и первостепенная роль в этом принадлежит углероду.

Низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами плавления. Получение же при сварке равнопрочного сварного соединения, особенно у термоупрочненных сталей, вызывает определенные трудности. В зонах, удаленных от высокотемпературной области, возникает холодная пластическая деформация. При наложении последующих швов эти зоны становятся участками деформационного старения. Это в конечном итоге приводит к снижению пластических и повышению прочностных свойств металла и соответственно к появлению холодных трещин. В среднелегированных сталях увеличивается склонность к закалке, в связи с чем такие стали имеют высокую чувствительность к термическому циклу сварки. Их околошовная зона оказывается резко закаленной, а следовательно, и непластичной при всех режимах сварки, обеспечивающих удовлетворительное формирование шва. Поэтому с целью снижения скорости охлаждения околошовной зоны при сварке этих сталей необходим предварительный подогрев свариваемого изделия.

При сварке высоколегированных хромистых 08X13, 08Х17Т и некоторых других сталей существуют отличительные особенности:

  • высокий порог хладноломкости стали, находящийся обычно в области положительных температур;
  • склонность к значительному охрупчиванию в околошовной зоне;
  • низкая пластичность и вязкость металла шва, выполненного сварочными материалами аналогичного со сталью химического состава;
  • невозможность устранить охрупчивание термообработкой.

Сварку таких сталей необходимо выполнять с минимальным тепловложением, так как с увеличением погонной энергии возрастает склонность зон сварного соединения к росту зерен, появлению микротрещин и падению пластичности. При этом снижается сопро-тивляемость сварного соединения локальным повреждениям и межкристаллической коррозии. В процессе сварки возникает опасность коробления и появляется повышенный уровень остаточных напряжений.

После сварки в ряде случаев требуется термообработка.

Окисляемость металла под термическим действием сварочной дуги определяется его химической активностью. От этого напрямую зависит степень защиты сварочного шва, применяемого при сварке. Чем выше химическая активность металла, тем качественнее должна быть защита. Наибольшей химической активностью отличаются титан, ниобий, цирконий, вольфрам, молибден, тантал и некоторые другие. Поэтому при сварке этих металлов недостаточно применение флюсов и защитных покрытий, так как в защите нуждаются не только сварочный шов, но и прилегающая к нему область. Самой эффективной защитой в данном случае служит сварка в вакууме или в среде инертного газа высокой чистоты.

Сварка остальных цветных металлов (меди, алюминия, магния, никеля и их сплавов) тоже требует высокой защиты, которую обеспечивают инертные газы, флюсы и специальные электродные покрытия.
Для сварки сталей и сплавов на основе железа в качестве защитных средств используют флюсы и электродные покрытия.

Свариваемость сталей

( классификация сталей по свариваемости, конспект по РДС )

При оценке свариваемости роль химического состава стали является превалирующей. По этому показателю в первом приближении проводят оценку свариваемости.

Влияние основных легирующих примесей на свариваемость сталей приведены ниже .

Другие материалы по теме «

Свариваемость сталей

, классификация сталей по свариваемости» :

Углерод (С) – одна из важнейших примесей, определяющая прочность, пластичность, закаливаемость и др. характеристики стали. Содержание углерода в сталях до 0,25% не снижает свариваемости. Более высокое содержание «С» приводит к образованию закалочных структур в металле зоны термического влияния (далее по тексту – ЗТВ) и появлению трещин.

Сера (S) и фосфор (P) – вредные примеси. Повышенное содержание «S» приводит к образованию горячих трещин – красноломкость, а «P» вызывает хладноломкость. Поэтому содержание «S» и «P» в низкоуглеродистых сталях ограничивают до 0,4-0,5%.

Кремний (Si) присутствует в сталях как примесь в количестве до 0,3% в качестве раскислителя. При таком содержании «Si» свариваемость сталей не ухудшается. В качестве легирующего элемента при содержании «Si» – до 0,8-1,0% (особенно до 1,5%) возможно образование тугоплавких оксидов «Si», ухудшающих свариваемость стали.

Марганец (Mn) при содержании в стали до 1,0% – процесс сварки не затруднен. При сварке сталей с содержанием «Mn» в количестве 1,8-2,5% возможно появление закалочных структур и трещин в металле ЗТВ.

Хром (Cr) в низкоуглеродистых сталях ограничивается как примесь в количестве до 0,3%. В низколегированных сталях возможно содержание хрома в пределах 0,7-3,5%. В легированных сталях его содержание колеблется от 12% до 18%, а в высоколегированных сталях достигает 35%. При сварке хром образует карбиды, ухудшающие коррозионную стойкость стали. Хром способствует образованию тугоплавких оксидов, затрудняющих процесс сварки.

Никель (Ni) аналогично хрому содержится в низкоуглеродистых сталях в количестве до 0,3%. В низколегированных сталях его содержание возрастает до 5%, а в высоколегированных – до 35%. В сплавах на никелевой основе его содержание является пре­валирующим. Никель увеличивает прочностные и пластические свойства стали, оказывает положительное влияние на свариваемость.

Ванадий (V) в легированных сталях содержится в количестве 0,2-0,8%. Он повышает вязкость и пластичность стали, улучшает ее структуру, способствует повышению прокаливаемости.

Молибден (Мо) в сталях ограничивается 0,8%. При таком содержании он положительно влияет на прочностные показатели сталей и измельчает ее структуру. Однако при сварке он выгорает и способствует образованию трещин в наплавленном металле.

Титан и ниобии (Ti и Nb) в коррозионностойких и жаропрочных сталях содержатся в количестве до 1%. Они снижают чувствительность стали к межкристаллитной коррозии, вместе с тем ниобий в сталях типа 18-8 способствует образованию горячих трещин.

Медь (Си) содержится в сталях как примесь (в количестве до 0,3% включительно), как добавка в низколегированных сталях (0,15 до 0,5%) и как легирующий элемент (до 0,8-1%). Она повышает коррозионные свойства стали, не ухудшая свариваемости.

При оценке влияния химического состава на свариваемость сталей, кроме содержания углерода, учитывается также содержание других легирующих элементов, повышающих склонность стали к закалке. Это достигается путем пересчета содержания каждого легирующего элемента стали в эквиваленте по действию на ее закаливаемость с использованием переводных коэффициентов, определенных экспериментально. Суммарное содержание в стали углерода и пересчитанных эквивалентных ему количеств легирующих элементов называется углеродным эквивалентом. Для его расчета существует ряд формул, составленных по различным методикам, которые позволяют оценить влияние химического состава низколегированных сталей на их свариваемость:

СЭКВ = С + Мn/6 + Сr/5 + Мо/5 + V/5 + Ni/15 + Си/15 (метод МИС);

СЭКВ = С + Мn/6 + Si/24 + Ni/40 + Сr/5 + Мо/4 (японский метод);

[С]Х = С + Мn/9 + Сr/9 + Ni/18 + 7Мо/90 (метод Сефериана),

где цифры указывают содержание в стали в массовых долях процента соотвтствующих элементов.

Каждая из этих формул приемлема лишь для определенной группы сталей, однако значение углеродного эквивалента может быть использовано при решении практических вопросов, связанных с разработкой технологии сварки. Достаточно часто расчеты химического углеродного эквивалента для углеродистых и низколегированных конструкционных сталей перлитного класса выполняются по формуле Сефериана.

По свариваемости стали условно делят на четыре группы: хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся, плохо сваривающиеся (табл. 1.1).

К первой группе относят наиболее распространенные марки низкоуглеродистых и легированных сталей ([С]Х≤0,38), сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки, а также без последующей термообработки. Литые детали с большим объемом наплавленного металла рекомендуется сваривать с промежуточной термообработкой. Для конструкций, работающих в условиях статических нагрузок, термообработку после сварки не производят. Для ответственных конструкций, работающих при динамических нагрузках или высоких температурах, термообработка рекомендуется

Ко второй группе относят углеродистые и легированные стали ([С]х=0,39-0,45), при сварке которых в нормальных условиях производства трещин не образуется. В эту группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин необходимо предварительно нагревать, а также подвергать последующей термообработке. Термообработка до сварки различная и зависит от марки стали и конструкции детали. Для отливок из стали 30Л обязателен отжиг. Детали машин из проката или поковок, не имеющих жестких контуров, можно сваривать в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск). Сварка при температуре окружающей среды ниже 0°С не рекомендуется. Сварку деталей с большим объемом наплавляемого металла рекомендуется проводить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск)

Таблица 1. Классификация сталей по свариваемости.

Низкоуглеродистые Ст1-Ст4 (кп, пс, сп)

15К, 16К, 18К, 20К, 22К

А, А32, А36, А40, В, Д, Д32, Д36, Д40, Е, Е32, Е36, Е40

Низколегированные 15Г, 20Г, 25Г, 10Г2, 12ХН, 12ХН2, 15Н2М, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХФ, 20Н2М

09Г2, 09Г2С, 09Г2Д, 10Г2Б, 10Г2БД, 12ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1,09Г2СД, 10Г2С1Д, ЮХСНД, ЮХНДП, 14Г2АФ, 14Г2АФД, 15ГФД, 15ХСНД

08ГДНФЛ, 12ДН2ФЛ, 13ХДНФТЛ

Углеродистые Ст5 (пс, сп), Ст5Гпс

Легированные 16ХГ, 18ХГТ, 14ХГН, 19ХГН, 20ХГСА, 20ХГР, 20ХН, 20ХНР, 12ХН3А, 20ХН2М

15Г2АФДпс, 16Г2АФД, 15Г2СФ, 15Г2СФД

20ГЛ, 20ГСЛ, 20ФЛ, 20Г1ФЛ, 20ДХЛ, 12ДХН1МФЛ

Углеродистые Ст5 (пс, сп), Ст5Гпс

Легированные 25ХГСА, 29ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 20ХН4А, 25ХГМ, 35Г, 35Г2, 35Х, 40Х, 33ХС, 38ХС, 30ХГТ, 30ХРА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 25ХГНМТ, 30ХГНЗА, 20Х2Н4А

35ГЛ, 32Х06Л, 45ФЛ, 40ХЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ХГСНДМЛ, 30ХГСФЛ, 23ХГС2МФЛ

Углеродистые 50, 55

Легированные 50Г, 45Г2, 50Г2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А и др.

*ДСТУ 2651-94 (ГОСТ 380-94). ** В Украине отменен.

В случае, когда невозможен последующий отпуск, заваренную деталь подвергают местному нагреву. Термообработка после сварки разная для различных марок сталей. При заварке мелких дефектов стали, содержащей более 0,35% углерода, для улучшения механических свойств и обрабатываемости необходима термическая обработка (отжиг или высокий отпуск по режиму для данной стали).

К третьей группе относят углеродистые и легированные стали ([С]Х=0,46-0,59) перлитного класса, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. Свариваемость сталей этой группы обеспечивается при использовании специальных технологических мероприятий, заключающихся в их предварительной термообработке и подогреве. Кроме того, большинство изделий из этой группы сталей подвергают термообработке после сварки. Для деталей и отливок из проката или поковок, не имеющих особо жестких контуров и жестких узлов, допускается заварка в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).

Без предварительного подогрева такие стали можно сваривать в случаях, когда соединения не имеют жестких контуров, толщина металла не более 14мм, температура окружающей среды не ниже +5°С и свариваемые соединения имеют вспомогательный характер. Во всех остальных случаях обязателен предварительный подогрев до температуры 200°С.

Термообработка данной группы сталей назначается по режиму, выбираемому для конкретной стали.

К четвертой группе относят углеродистые и легированные стали ([С]х≥0,60) перлитного класса, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. При сварке этой группы сталей с использованием рациональных технологий не всегда достигаются требуемые эксплуатационные свойства сварных соединений. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому их сварку выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Перед сваркой такая сталь должна быть отожжена. Независимо от толщины и типа соединения сталь необходимо предварительно подогреть до температуры не ниже 200°С. Термообработку изделия после сварки проводят в зависимости от марки стали и ее назначения.

Эксплуатационная надежность и долговечность сварных конструкций из низколегированных теплоустойчивых сталей зависит от предельно допустимой температуры эксплуатации и длительной прочности сварных соединений при этой температуре. Эти показатели определяются системой легирования теплоустойчивых сталей. По системе легирования стали можно разделить на хромомолибденовые, хромомолибденованадиевые и хромомолибденовольфрамовые (табл. 1.2). В этих сталях значение углеродного эквивалента изменяется в широких пределах и оценка свариваемости сталей по его значению нецелесообразна. Расчет температуры предварительного подогрева выполняется для каждой кон­кретной марки сталей.

Разделение высоколегированных сталей по группам (нержаве­ющие, кислотостойкие, жаростойкие и жаропрочные) в рамках ГОСТ5632-72 выполнено условно в соответствии с их основными служебными характеристиками, так как стали жаропрочные и жаростойкие являются одновременно кислотостойкими в определенных агрессивных средах, а кислотостойкие стали обладают одновременно жаропрочностью и жаростойкостью при определенных температурах.

Остановимся на кратких рекомендациях по технологии сварки высоколегированных сталей, которые, как уже отмечалось, разделяются на четыре группы.

Для хорошо сваривающихся высоколегированных сталей термообработку до и после сварки не проводят. При значительном наклепе металл необходимо закалить от 1050-1100°С. Тепловой режим сварки нормальный. К этой группе сталей можно отнести ряд кислотостойких и жаропрочных сталей с аустенитной и аустенитно-ферритной структурой.

Для удовлетворительно сваривающихся высоколегированных сталей перед сваркой рекомендуется предварительный отпуск при 650-710°С с охлаждением на воздухе. Тепловой режим сварки нормальный. При отрицательной температуре сварка не допускается. Предварительный подогрев до 150-200°С необходим при сварке элементов конструкции с толщиной стенки более 10мм. После сварки для снятия напряжений рекомендуется отпуск при 650-710°С. К этой группе в первую очередь можно отнести большую часть хромистых сталей и некоторых хромоникелевых сталей.

Таблица 2. Марки теплоустойчивых и высоколегированных сталей и сплавов на железоникелевой и никелевой основе.

Классификация сварных металлоконструкций

Разнообразие сварочных технологий, применяемых материалов, видов и типов конструкций позволяет удовлетворять нужды строительных организаций, судо- и машиностроительных предприятий, а также других производств. Однако такое разнообразие сварочных изделий весьма осложняет создание их единой классификации. Конкретные подряды по сварке металлоконструкций можно найти по вышеприведенной ссылке.

Однако если рассматривать сварные изделия в общем виде, то специалистами отмечаются следующие признаки сварных конструкций:

Исходя из вида заготовок, используемых для изготовления сварной металлоконструкции:

  1. листосварные конструкции;
  2. листоштамповочные конструкции;
  3. листоштампосварные конструкции;
  4. кованосварные конструкции;
  5. штампосварные конструкции;
  6. листовые заготовки.

Исходя из области или места, где будут использоваться сварные металлические конструкции:

  • строительные;
  • авиационные;
  • вагонные;
  • судовые;
  • транспортные и другие.

Исходя из особенностей изготовления:

  1. типа сварного шва (встык, угловые, тавровое и так далее);
  2. взаимного расположения примыкающих заготовок;
  3. используемой технологии при выполнении сварочных работ;
  4. технических условий, при которых производились сварочные работы;
  5. толщины используемых заготовок;
  6. используемых металлических сплавов.

Исходя из конкретных особенностей эксплуатации металлических конструкций.

Последний признак в классификации сварных металлических конструкций. Полученных в ходе выполнения сварочных работ, является самым распространенным, в особенности, если речь заходит о их проектировании. Основываясь на конкретных особенностях эксплуатации металлоконструкций, выделяются следующие виды сварных конструкций:

Балки

Эти элементы металлоконструкций, которые в работе испытывают в основном нагрузки на поперечный изгиб. Они жестко соединяются между собой, образуя при этом рамные конструкции.

Эти конструктивные элементы, которые в работе в основном испытывают нагрузку на сжатие с предовольным изгибом или сжатие.

Решетчатые конструкции

Они представляют собой системы стержней, узлы которых соединяются между собой таким образом, чтобы составные части изделия испытывали в основном сжатие или растяжение. К ним можно отнести: каркасы, мачты, фермы и другие изделия.

Оболочковые

Оболочковые конструкции, которые призваны испытывать избыточное давление. К таким сварным изделия предъявляются повышенные требования герметичности соединения составных элементов. К оболочковым конструкциям можно отнести различного рода и назначения трубопроводы, емкости, резервуары и другие изделия.

Корпусные транспортные конструкции

Они созданы для удовлетворения двух основных характеристик: минимальный вес и максимальные показатели жесткости. К наиболее характерным корпусным сварным конструкциям можно отнести корпуса судов, автомобильные кузова, железнодорожные вагоны и другие изделия.

Сварные детали разнообразных приборов или механизмов, которые при работе испытывают переменные нагрузки, которые многократно или периодически повторяются в течение определенного промежутка времени. Учитывая тот факт, что одними из основных требований, которые предъявляются к ним, является точность размеров и определенные параметры отклонений от правильности формы и шероховатости, то такие изделия подвергаются последующей финишной (механической) обработки. В качестве примера таких сварных металлоконструкций можно привести валы, колес или колесные пары, станины и так далее.

Особенности изготовления сварных металлоконструкций любого вида

Независимо от вида спроектированной металлоконструкции, при их создании необходимо принимать во внимание следующую особенность: сварная конструкция представляет собой единое целое. Неразъемное соединение отдельных конструктивных элементов требует тщательного расчета жесткости, прочности и возникающих в процессе эксплуатации нагрузок. При этом должен приниматься во внимание тот факт, что с течением времени сварные швы ослабляются. Поэтому важным фактором в изготовлении металлоизделия является квалификация сварщика и использование качественных материалов, найти такого исполнителя или компанию по соответствующим критериям можно на сервисе подрядов — см. подробнее о проекте.

Общая оценка статьи: Опубликовано: 2017.10.12 Обновлено: 2017.10.12

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Особенности технологии сварки различных материалов

Информация по данным сайта: www.sio.su

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПЛАВОЧНЫЕ РАБОТЫ. СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ

СВАРКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Свариваемость легированных сталей

Свариваемость легированных сталей оценивается не только возможностью получения сварного соединения с физико-механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, но и возможностью сохранения специальных свойств: коррозионной стойкости, жаропрочности, химической стойкости, стойкости против образования закалочных структур и др. Большое влияние на свариваемость стали оказывает наличие в ней различных легирующих примесей: марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена и др.

Хром — содержание его в низколегированных сталях не превышает 0,9%. При таком содержании хром не оказывает существенного влияния на свариваемость стали. В конструкционных сталях хрома содержится 0,7. 3,5%, в хромистых-12. 18%, в хромоникелевых -9. 35%. При таком содержании хром снижает свариваемость стали, так как, окисляясь, образует тугоплавкие оксиды СГ2О3, резко повышает твердость стали в зоне термического влияния, образуя карбиды хрома, а также способствует возникновению закалочных структур.

Никель в низколегированных сталях содержится в пределах 0,3. 0,6%, в конструкционных сталях-1,0. 5%, а в легированных сталях — 8. 35%.

Никель способствует измельчению кристаллических зерен, повышению пластичности и прочности стали; не снижает свариваемости.

Молибден в теплоустойчивых сталях содержится от 0,15 до 0,8%; в сталях, работающих при высоких температурах и ударных нагрузках, его содержание достигает 3,5%. Способствует измельчению кристаллических зерен, повышению прочности и ударной вязкости стали. Ухудшает свариваемость стали, так как способствует образованию трещин в металле шва и в зоне термического влияния. В процессе сварки легко окисляется и выгорает. Поэтому требуются специальные меры для надежной защиты от выгорания молибдена при сварке.

Ванадий содержится в легированных сталях от 0,2 до 1,5%. Придает стали высокую прочность, повышает ее вязкость и упругость. Ухудшает сварку, так как способствует образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны. При сварке легко окисляется и выгорает.

Вольфрам содержится в легированных сталях от 0,8 до 18%. Значительно повышает твердость стали и его теплостойкость. Снижает свариваемость стали; в процессе сварки легко окисляется и выгорает.

Титан и ниобий содержатся в нержавеющих и жаропрочных сталях в количестве от 0,5 до 1,0%. Они являются хорошими карбидообразова-телями и поэтому препятствуют образованию карбидов хрома. При сварке нержавеющих сталей ниобий способствует образованию горячих трещин.

Сварка низколегированных сталей

Низколегированные стали получили большое применение в связи с тем, что они, обладая повышенными механическими свойствами, позволяют изготовлять строительные конструкции более легкими и экономичными. Для изготовления различных конструкций промышленных и гражданских сооружений применяются стали марок 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС и др. Для изготовления арматуры железобетонных конструкций и сварных труб применяют стали 18Г2С, 25Г2С, 25ГС и 20ХГ2Ц. Эти стали относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей; содержат углерода не более 0,25% и легирующих примесей не более 3,0%. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25% возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.

Сталь 15ХСНД сваривают вручную* электродами типа Э50А или Э55А. Наилучшие результаты дают электроды УОНИ-13/55 и электроды Днепровского электродного завода ДСК-50. Сварку электродами ДСК-50 можно выполнять переменным током, но лучшие результаты дает сварка постоянным током обратной полярности. Многослойную сварку следует производить каскадным методом. Чтобы предупредить перегрев стали, следует выполнять сварку при токах 40. 50 А на 1 мм диаметра электрода. Рекомендуется применять электроды диаметром 4. 5 мм. Автоматическую сварку стали 15ХСНД производят проволокой Св-08ГА или Св-10ГА под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45 при высоких скоростях, но при малой погонной энергии. В зимних условиях сварку конструкций из стали 15ХСНД, 15ГС и 14Г2 можно производить при температурах не ниже — 10°С. При более низких температурах зону сварки на ширине 100. 120 мм по обе стороны от шва предварительно нагревают до 100. 150°С. При температуре -25°С сварка не допускается.

Стали 09Г2С и 10Г2С1 относятся к группе незакаливающихся сталей, не склонных к перегреву и стойких против образования трещин. Ручная сварка электродами Э50А и Э55А выполняется на режимах, предусмотренных для сварки низкоуглеродистой стали. Механические свойства сварного шва не уступают показателям основного металла. Автоматическая и полуавтоматическая сварка выполняется электродной проволокой Св-08ГА, Св-10ГА или Св-10Г2 под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45. Сварку листов толщиной до 40 мм производят без разделки кромок. При этом равнопрочность сварного шва обеспечивается за счет перехода легирующих элементов из электродной проволоки в металл шва.

Стали хромокремнемарганцови-стые (20ХГСА, 25ХГСА,30ХГСА и 35ХГСА) при сварке дают закалочные структуры и склонны к образованию трещин. При этом чем меньше толщина кромок, тем больше опасность закалки металла и образования трещин, особенно в околошовной зоне. Стали с содержанием углерода 0,25% свариваются лучше, чем стали с большим содержанием углерода. Для сварки могут применяться электроды НИАТ-ЗМ типа Э70, Э85. Для ответственных сварных швов рекомендуются электроды, изготовленные из проволоки Св- 18ХГС или Св-18ХМА с покрытием ЦЛ-18-63, ЦК-18Мо, УОНИЧЗ/65, УОНИ-13/85, УОНИ-13/НЖ.

При сварке можно рекомендовать следующие режимы:

0,5.1,5 2. 3 4. 6 7. 10 1,5. 2,0 2.5. 3 3. 5 4. 6 20. 40 50. 90 100. 160 200. 240

При сварке более толстых металлов применяется многослойная сварка с малыми интервалами времени между наложениями последующих слоев. При сварке кромок разной толщины сварочный ток выбирается по кромке большей толщины и на нее направляется большая часть зоны дуги. Для устранения закалки и повышения твердости металла шва и околошовной зоны рекомендуется после сварки нагреть изделие до температуры 650. 680°С, выдержать при этой температуре определенное время в зависимости от толщины металла (1 ч на каждые 25 мм) и охладить на воздухе или в горячей воде.

Сварку низколегированных сталей в защитном газе производят при плотностях тока более 80 А/мм2. Сварка в углекислом газе выполняется на постоянном токе обратной полярности. Рекомендуется электродная проволока диаметром 1,6-2,0 мм марки Св-08Г2С — или Св-10Г2, а для сталей, содержащих хром и никель,- Св-08ХГ2С, Св-08ГСМТ.

Электрошлаковая сварка сталей любой толщины успешно производится электродной проволокой марки Св-10Г2 или Св-18ХМА под флюсом АН-8 при любой температуре окружающего воздуха. Прогрессивным способом является сварка в углекислом газе с применением порошковой проволоки.

Газовая сварка отличается значительным разогревом свариваемых кромок, снижением коррозионной стойкости, более интенсивным выгоранием легирующих примесей. Поэтому качество сварных соединений ниже, чем при других способах сварки. При газовой сварке пользуются только нормальным пламенем при удельной мощности 75. 100 л/(ч-мм) при левом способе, а при правом способе — 100. 130 л/(ч-мм). Присадочным материалом служат проволоки Св-08, Св-08А, Св-10Г2, а для ответственных швов — Св-18ХГС и Св-18ХМА. Проковка шва при температуре 800. 850°С с последующей нормализацией несколько повышает механические свойства шва.

Сварка средне-и высоколегированных сталей

Сварка средне- и высоколегированных сталей затруднена по следующим причинам: в процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода; вследствие малой теплопроводности возможен перегрев свариваемого металла; повышенная склонность к образованию закалочных структур; больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее сказываются эти причины. Для устранения влияния их на качество сварного соединения рекомендуются следующие технологические меры:

тщательно подготавливать изделие под сварку;

сварку вести при больших скоростях с малой погонной энергией, чтобы не допускать перегрева металла;

применять термическую обработку для предупреждения образования закалочных структур и снижения внутренних напряжений;

применять легирование металла шва через электродную проволоку и покрытие, чтобы восполнить выгорающие в процессе сварки примеси.

Для сварки высоколегированных сталей применяют электроды по ГОСТ 10052-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы». Электроды изготовляют из высоколегированной сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70. Применяют покрытие типа Б. Обозначение типа электрода состоит из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две или три цифры, следующие за индексом, указывают на количество углерода в металле шва в сотых долях процента. Следующие затем буквы и цифры указывают химический состав металла,

Выбор стали производится в соответствии с табл. 24.2. Поскольку последняя редакция СНиП П-23-81* «Стальные конструкции» ориентирована на ГОСТ 27772-88, марки стали могут быть заменены классами стали по этому ГОСТ в соответствии с табл. 24.3.

Стали по ГОСТ 27772-88 для строительных конструкций

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector