1. Сварка сталей
назадоглавлениевперёд

Низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25% С, хорошо свариваются газовой сваркой. Для сварки необходимо нормальное пламя. Мощность пламени должна составлять при левом способе сварки 100-130 дм3/ч, при правом 120-150 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла. В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70 марок Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10ГА и Св-10Г2. Применения флюса не требуется.
При сварке возможно выгорание углерода, марганца и кремния, что приводит к понижению предела прочности наплавленного металла. Для уплотнения и повышения пластичности наплавленного металла целесообразна проковка шва в горячем состоянии. При сварке металла большой толщины проводят последующую термообработку сварных соединений или изделий (нормализацию, низкотемпературный отжиг).
В случае применения при сварке окислительного пламени (например, пропан-бутан-кислородного, β0=3,5) используют проволоки Св-12ГС, Св-08 и Св-08Г2С, а также Св-15ГЮ (0,5-0.8% Аl и 1-1,4% Мп), содержащие повышенные количества раскислителей.
С повышением содержания углерода в сталях от 0,25 до 0,6% свариваемость их ухудшается. Возможно образование трещин при температурах, близких к солидусу (горячие трещины), и при охлаждении после сварки (холодные трещины).
Повышение содержания углерода в стали способствует образованию в сплаве хрупких прослоек между зернами. При увеличении содержания углерода в стали возрастает ее склонность к мартенситным превращениям и увеличивается возможность образования холодных трещин при быстром охлаждении до температуры мартенситных превращений (200-400°С). Трещины могут возникать как в околошовной зоне, так и в сварном шве.
Для сварки среднеуглеродистых сталей применяют только нормальное пламя несколько пониженной мощности: примерно 75-100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла.
При толщине металла свыше 3 мм рекомендуется общий предварительный подогрев изделия до температуры 250-350°С или местный подогрев горелками околошовной зоны до температуры 650-700°С. Структуру металла шва и околошовной зоны можно улучшить отпуском при температуре 600-650°С.
Повысить механические свойства наплавленного металла при сварке среднеуглеродистых сталей можно использованием проволоки, легированной хромом (0,5-1%) и никелем (2-4%) при обычном содержании марганца в проволоке (0,5-0,8%). К таким проволокам относятся, например, Св-06Н3 или Св-18ХГС по ГОСТ 2246-70.
Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,6-2,0 % С, свариваются хуже, чем среднеуглеродистые. Приемы сварки этих сталей те же, что и сварки среднеуглеродистых сталей. Мощность пламени 75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Рекомендуются: способ сварки левый, пламя нормальное или слегка науглероживающее, присадочная проволока с низким содержанием углерода. При сварке сталей, содержащих более 0,7% С, желательно пользоваться флюсом (бурой).
Качественную сварку высокоуглеродистых сталей можно получить при их толщине не свыше 5-6 мм. Сварку ведут с предварительным подогревом до температуры 250-350°С в сочетании с местным подогревом до температуры 650-700° С. После сварки применяют проковку с последующей нормализацией и отпуском по режиму, установленному для данной марки стали.

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса содержат легирующие компоненты в сумме менее 2,5% (кроме углерода). Типичные для этого класса низколегированные хромокремненикелемедистые стали 10ХСНД и 15ХСНД характеризуются повышенной прочностью, хорошей свариваемостью и высоким сопротивлением атмосферной коррозии.
При сварке применяют нормальное пламя. Мощность пламени: при левом способе 75-100, при правом 100-130 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Используют проволоку Св-08, Св-08А и Св-10Г2 по ГОСТ 2246-70. Флюс не применяют. Для повышения механических свойств наплавленного металла необходима проковка при светло-красном калении (800-850°С) с последующей нормализацией металла шва нагревом горелкой и охлаждением на воздухе.
Молибденовые, хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые теплоустойчивые стали необходимо сваривать, сохраняя близкими структуру и химический состав основного и наплавленного металлов.
Молибденовые низколегированные стали 15М, 25М-Л содержат 0,4-0,6% Мо и предназначены для работы при температурах до 450-500°С. Для температур 540°С применяют хромомолибденовые стали 15ХМ, 20ХМЛ, содержащие 0,4-0,6 Мо и 0,8-1% Сг. Хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ и 15Х1М1Ф содержат до 0,2% V и предназначены для температур 585°С.
При сварке используют (только нормальное) пламя мощностью 100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла, сварочные проволоки Св-08ХНМ, Св-10НМА, Св-18ХМА, Св-08ХМ, Св-08ХМ, по ГОСТ 2246-70, при которых в сварном шве обеспечивается состав металла, удовлетворяющий требованиям работы соединения в условиях повышенной температуры.
Молибден в данном случае служит карбидообразующим элементом, повышает прочность металла без снижения его пластичности. Присутствие молибдена в стали уменьшает ее склонность к «ползучести» при повышенных температурах, придает сплаву мелкозернистое строение, увеличивает прокаливаемость, предотвращает возникновение отпускной хрупкости в хромистых сталях. Хром повышает предел ползучести и жаростойкость молибденовой стали, образуя на поверхности тонкий слой плотных, тугоплавких окислов.
Сварку ведут небольшими участками длиной 15-25 мм, поддерживая на всем свариваемом участке температуру светло-красного каления. При толщине металла свыше 16 мм все изделие подвергают предварительному равномерному подогреву до температуры 250-360°С, поддерживая ее постоянной в процессе сварки.
Перед сваркой кромки должны быть зачищены до металлического блеска. При толщине металла до 5 мм сварку ведут в один слой, при большей толщине применяют многослойную сварку.
Сварку следует вести с минимальным количеством перерывов. При возобновлении сварки после перерыва необходимо равномерно подогреть шов в данном месте (при сварке труб - весь стык) до температуры 250-300°С для предупреждения появления трещин. Усиление шва должно быть симметричным к оси шва и необходим плавный переход от наплавленного металла к основному.
Хромомолибденовые стали свариваются несколько хуже, чем молибденовые. Это обусловлено наличием в них хрома, образующего тугоплавкие окислы.
Хромокремнемарганцевые стали (хромансиль) обладают большой прочностью, упругостью и хорошо выдерживают вибрационные и ударные нагрузки. Содержание углерода в сталях: 20ХГСА 0,15-0,25%, 25ХГСА 0,22-0,30%, 30ХГСА 0,25-0,35%. Эти стали также содержат 0,8-1,1% Мп, 0,9-1,2% Si и 0,8-1,1% Сг. В термообработанном состоянии они имеют предел прочности 800 МН/м2 (80 кгс/мм2), относительное удлинение 10%, ударную вязкость 0,6 МДж/м2 (6 кгс•м/см2).
При газовой сварке этих сталей хром и кремний частично выгорают, что может привести к появлению в шве включений окислов и непровара. Для предупреждения этого сварку ведут пламенем мощностью 75-100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. В качестве присадочной проволоки используют низкоуглеродистую проволоку Св-08 и Св-08А или легированную Св-8ХГСА и Св-18ХМА.
Перед сваркой листы прихватывают через 20-30 мм при толщине металла 0,5-1,5 мм и через 40-60 мм при толщине 2 мм и более. Прихватки должны располагаться на расстоянии 10-15 мм от края листа или угла сварного соединения. Необходима тщательная зачистка и подгонка кромок, а также точное соблюдение зазора между ними, который должен быть одинаковым по всей длине шва, что проверяют шаблоном. Сварку ведут в один слой.
При резком охлаждении возможно образование трещин в шве и околошовной зоне, поэтому при окончании сварки пламя следует отводить от шва медленно, подогревая факелом конечный участок на площади радиусом 20-40 мм. Процесс сварки следует вести возможно быстрее, без перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте и не перегревая металл сварочной ванны.
Возможны соединения встык, втавр, угловые, реже - внахлестку. Отношение толщин свариваемых металлов соединяемых элементов не должно превышать при стыковых соединениях 1:2, при соединениях втавр и внахлестку 1:6.

Средне- и высоколегированные стали по своей структуре в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов могут быть мартенситного, полуферритного, ферритного и аустенитного классов. При их сварке необходимо стремиться сохранить первоначальные состав и структуру стали в сварном соединении.
Свариваемость этих сталей в значительной мере определяется их химическим составом и особенно содержанием в них углерода. Успешно свариваются газовой сваркой только некоторые из этих сталей. В сварных изделиях наиболее широко используют хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие и кислотоупорные стали, например при изготовлении химической аппаратуры.
Хромистые стали, кислото- и жаростойкие могут содержать 4-30% Сг. Стали, содержащие 4-14% Сг, называют среднелегированными, они относятся к мартенситному классу; содержащие 13-18% Сг - высоколегированными полуферритными; содержащие 23-30 Сг - ферритными. Структура стали зависит также и от количества углерода, повышение которого способствует образованию мартенситной структуры.
При содержании в стали около 13-14% Сг и температуре в пределах 800-1400°С она сохраняет аустенитную структуру. При больших количествах хрома и тех же температурах структура стали становится ферритной и сохраняется в пределах температур 550-1400°С.
Газовая сварка, дающая большую зону нагрева, - наименее благоприятный способ сварки легированных коррозионностойких, окалииостойких и кислотостойких сталей, содержащих хром.
Среднелегированные хромистые стали, содержащие до 0,15% С, применяют в конструкциях, где не требуется высокой прочности, но необходима стойкость против коррозии. Высоколегированные хромистые стали могут содержать до 0,35% С; они обладают повышенной прочностью, хорошо сопротивляются коррозии и действию кислот. При длительном нагреве высокохромистые стали склонны к росту зерна, что снижает их прочность. Поэтому газовую сварку для этих сталей применять не рекомендуется.
Хромистые стали для предупреждения излишнего перегрева и уменьшения деформаций сваривают нормальным пламенем пониженной мощности, равной 70 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке необходим предварительный подогрев. Присадочная проволока из стали той же марки, что и свариваемая, или близкой к ней. Можно применять проволоку Св-04Х19Н9, Св-06Х19Н9Т по ГОСТ 2246-70.
Сварку следует вести возможно быстрее, без перерывов и повторного нагрева одного и того же места шва пламенем горелки. Тонкие листы сваривают левым способом, более толстый металл – только правым.
После сварки рекомендуется термообработка изделия по режиму, предусмотренному для данной марки стали. Например, мартенситно-ферритную хромистую сталь 1X13, содержащую до 0,15% С и 12-14% Сг, подвергают закалке нагревом до температуры 1050°С с охлаждением на воздухе и последующему отпуску. Отпуск при 500°С обеспечивает предел прочности для этой стали 1000 МН/м2 (100 кгс/мм2), при 730°С - 600 МН/м2 (60 кгс/мм2). Отжиг при 780°С снижает предел прочности До 500 МН/м2 (50 кгс/мм2). Охлаждение до температуры 600°С - в печи, далее - на воздухе. Ударная вязкость данной стали после термообработки равна 1,5 МДж/м2 (15 кгс-м/см2); с увеличением скорости охлаждения ударная вязкость понижается.
Хромоникелевые аустенитные стали типа 18-8 содержат до 0,12% С, 17-19% Сг, 9-11% Ni, до 0,7% Ti и обладают коррозионной стойкостью, жаростойкостью (окалиностойкостью) и жаропрочностью.
При сварке аустенитных сталей горячие трещины не возникают, если в наплавленном металле содержится 2,5-8,5% ферритной фазы. Титан и ниобий способствуют получению двухфазной аустенитно-ферритной структуры наплавленного металла с небольшим содержанием феррита.
Хромоникелевые стали имеют низкую теплопроводность {коэффициент теплопроводности 16,7 Вт/(м•°С) [0,04 кал/(см с•°С)]} и высокий коэффициент линейного расширения (а=17•10-6), что вызывает повышенные деформации и коробление изделий при газовой сварке.
Вследствие частичного выгорания хрома и других легирующих элементов швы, выполненные газовой сваркой, обладают обычно меньшей стойкостью против коррозии, чем основной металл в исходном состоянии. Для улучшения свариваемости аустенитных хромоникелевых сталей их дополнительно легируют бором; при этом образуется боридная эвтектика, имеющая сравнительно высокую температуру плавления и не подверженная структурным превращениям, вызывающим охрупчивание при повышенных температурах. Боридная эвтектика также уменьшает склонность стали к коррозионному растрескиванию в растворах, содержащих хлориды.

Хромоникелевые стали сваривают нормальным пламенем с удельной мощностью 70-75 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Окислительное пламя применять не следует ввиду вызываемого им сильного выгорания хрома с образованием тугоплавких окислов. Присадочная проволока должна содержать малое количество углерода, титан или ниобий (Св-02Х19Н9, Св-0619Н9Т или Св-08Х19Н10Б по ГОСТ 2246-70). Сварку ведут с максимально возможной скоростью, держа конец прутка погруженным в сварочную ванну. Можно применять правый и левый способы. Для лучшего отвода теплоты рекомендую юя медные подкладки с обратной стороны свариваемого шва. Мундштук держат под углом 45° к поверности металла. При сварке длинных швов применяют обратноступенчатый способ сварки.
Для улучшения внешнего вида шва, уменьшения выгорания хрома и удаления его окислов применяют флюс, содержащий 80% плавикового шпата и 20% ферротшана (пригоден также флюс состава: 50% буры и 50% борной кислоты или 80% буры и 20% двуокиси кремния). Флюс разводят на воде, в виде пасты его наносят на кромки за 15-20 мин до сварки, а также и с обратной стороны шва для предупреждения образования окислов хрома в корне шва. Остатки фчюса после сварки удаляют тщательной промывкой швов горячей водой.
Если позволяет конструкция, рекомендуется термообработка нагревом до температуры 1050-1100°С с последующим охлаждением в воде. Тонкий металл толщиной 1-2 мм можно охлаждать на воздухе. Диаметр присадочной проволоки выбирают равным толщине свариваемого металла. Проволоку диаметром более 5 мм не применяют.
Газовая сварка целесообразна для хромоникелевых сталей толщиной не свыше 1,5-2 мм, при этом достигается удовлетворительное качество соединения и достаточная производительность процесса. Более толстый металл рекомендуется сваривать дуговой сваркой.
Хромоникелевые аустенитные стали с повышенным содержанием углерода (например, 4Х14Н14В2М), достигающим 0,4-0,5%, свариваются значительно хуже низкоуглеродистых, так как склонны к выделению карбидов и образованию горячих трещин. Сварку этих сталей приходится вести с предварительным подогревом до температуры 280-300° С присадочной проволокой Св-06Х19Н9Т по ГОСТ 2246-70. После сварки изделие подвергают термообработке по режиму, предусмотренному для стали данной марки.
Марганцовистые аустенитные стали соединять газовой сваркой следует лишь в исключительных случаях (для целей ремонта и восстановления изношенных деталей).
При сварке следует применять одностороннюю V-образную подготовку кромок, так как при X-образной подготовке, связанной со вторичным нагревом изделия при сварке, механические свойства металла шва резко снижаются. Пламя мощностью 130-150 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла должно иметь небольшой (5-10%) избыток ацетилена во избежание сильного выгорания марганца при сварке. В качестве присадочного металла применяют проволоку из той же стали, что и основной металл. Можно применять проволоку из хромоникелевой стали 0Х18Н9, Х20Н10Г6 и Х20Н10Г6А или проволоку из марганцевоникелевой стали, содержащей 0,25-0,3% С, 3-5% Ni и 14-16% Мn.
Сварку ведут в один слой в нижнем положении уширенными валиками и короткими участками для облегчения выхода газов из металла шва, которые образуются в значительном количестве при сварке этой стали. Для уплотнения шва применяют легкую проковку в горячем состоянии. С целью повышения механических свойств металла шва после сварки применяют закалку с температуры 1050-1100°С с охлаждением в воде.

назадоглавлениевперёд



Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "1. Сварка сталей", которая опубликована в категории "Оборудование и технология". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.


2 мая 2016 | Просмотров: 6218 |
Для того, чтобы оставить свой комментарий, войдите на сайт или зарегистрируйтесь.
Партнёры
Спонсор сайта: Тиберис – лучший интернет-магазин сварочного оборудования Подробнее »
Статистика
Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет Рейтинг@Mail.ru Рейтинг Сварка: сварочное оборудование сварочные электроды сварочная проволока ферросплавы
Учимся профессии Сварщик » Оборудование и технология » 1. Сварка сталей
oSvarke.Info - информационный сайт для мастеров п/о и преподавателей спецдисциплин профессии "Сварщик"
Логин
Пароль