Температура плавления углеродистой стали составляет 1535°С
| МАРКА СТАЛИ | СВАРИВАЕМОСТЬ | ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ | ||
| Углеродистые | Ст3; Ст4; Ст3кп; Ст4кп; Стали 10,15,20 | ХОРОШАЯ | Защитная среда: CO2; CO2+О2; Ar+СО2; Ar+O2+CO2; Ar+O2 Электродная проволока: Св-08Г2С; Св-08ГС; Св-07ГС; Св-12ГС; Св-10ХГ2С1 Порошковые проволоки: ПП-АН8; ПП-АН10; ПП-АН13; ПП-АН21 | Зачистка кромок до металлического блеска |
| Низколегированные | 10ХСНД;15ХСНД; 14ХГС; 09Г2; 09Г2С;09Г2СД | |||
|
Удовлетворительная | Защитная среда: CO2; Ar+CO2 Электродная проволока: Св-08ГС; Св-08Г2С; Св-08ХГСМ; Св -08ХГ2СМ; Св-08ХГСМА Порошковые проволоки: ПП-АН 54 |
Трудности при сварке
- Разбрызгивание электродного металла при сварке проволоками большого диаметра и в углекислом газе.
- Чрезмерная выпуклость шва с резким переходом к основному металлу.
- При использовании проволок диаметром 1,6-4 мм снижение ударной вязкости металла шва.
Подготовка к сварке
Углеродистые и низколегированные стали разрезают на заготовки газовой, плазменной или воздушно-дуговой резкой с последующей зачисткой участков нагрева резцовыми или абразивными инструментами до удаления следов огневой резки.
Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину 20 мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.
Стыки собирают в сборочных приспособлениях или с помощью прихваток. Их ставят с применением присадочных проволок той же марки, какой будет выполнена сварка корневого шва.
Высота прихватки должна быть равна 0,6-0,7 толщины свариваемых деталей, но не менее 3 мм, при толщине стенки до 10 мм или 5-8 мм при толщине стенки более 10 мм.
Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Их поверхность должна быть тщательно зачищена. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, следует удалить механическим способом.
Сварочную проволоку в течение 1,2-2 ч прокаливают при температуре 150-250°С. Ржавчина на проволоке резко ухудшает стабильность процесса сварки. Удалять ржавчину рекомендуется травлением проволоки в 5%-ном растворе соляной кислоты с последующим прокаливанием 1,5-2 ч при температуре 150-250°С.
Выбор параметров режима сварки
Сварка производится на постоянном токе обратной полярности.
Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от типа сварного соединения, толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве.
Зависимость диаметра проволоки от типа соединения и толщины металла
| Диаметр проволоки, мм | Толщина металла (мм) для соединений | Положение шва в пространстве | ||
|
стыковых без скоса кромок  |
стыковых со скосом кромок  |
||
| 0,8 | 1 | 1 | — | Н, Г, В, П |
| 1 | 1,5-2,5 | 1,5-2 | ||
| 1-1,2 | 3 | 2,5-3 | ||
| 1,2-1,4 | 4 | 4-5 | Н, Г, В | |
| 1,4-1,6 | 5 | 6 | 5-6 | |
| 1,6-2 | 6-8 | 8 | 8-12 | Н |
| 2-2,5 | 10 и более | 10 | 14 и более |
Режимы сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей
| Соединение | Размеры, мм | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге, В | Скорость сварки, м/ч | Диаметр проволоки, мм | Вылет электрода, мм | Расход газа, л/мин | Число проходов | |
| S | b | ||||||||
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
 |
16 18 | 0-1,5 0-1,5 | 380-500 380-500 | 33-40 33-40 | 16-25 12-25 | 1,4-2,5 1,6-2,5 | 15-25 18-25 | 12-16 12-18 | 2 |
 |
20 | 0-1,5 | 380-420 450-500 | 32-36 36-40 | 14-16 18-20 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 2 |
|
|
18-20 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 3 | |||
 |
24 | 0-1,5 | 380-420 450-500350-400 | 32-36 36-4033-36 | 18-20 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 3 |
|
|
16-18 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 4 | |||
 |
32 | 0-1,5 |
|
|
14-16 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 4 |
Техника сварки
Стыковые соединения металла толщиной 0,8-1,2 мм сваривают на медных или керамических подкладках. Металл толщиной более 1,2 мм можно сваривать на весу.
Конструкции с толщиной стенки до 3 мм сваривают за один проход без разделки кромок Сварку целесообразно выполнять в вертикальном положении сверху вниз. Сварку ведут с периодическим прерыванием процесса или в импульсном режиме.
Металл толщиной 4 мм и более сваривают с двух сторон без разделки кромок, но с зазором. Сварку в нижнем положении ведут в направлении слева направо — «углом назад» или справа налево — «углом вперед». Вертикальные швы при толщине металла до 3 мм сваривают сверху вниз, а свыше 3 мм — снизу вверх.
При многопроходной сварке стыковых и тавровых соединений для обеспечения провара первый проход выполняют при зазоре до 0,5 мм без поперечных колебаний горелки, а при зазоре свыше 0,5 мм — с поперечными колебаниями. Второй и последующие проходы выполняют только с поперечными колебаниями. Последующие швы накладывают после очистки от шлаковой корки предыдущих швов.
При сварке на больших токовых режимах для качественной заварки кратера нужно уменьшить сварочный ток до 150-170 А, а напряжение дуги — до 24-26 В.
Особенности сварки стали 09Г2С
Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали, как правило, используют для изготовления ответственных сварных конструкций.
По реакции на термический цикл низколегированная низкоуглеродистая сталь мало отличается от обычной низкоуглеродистой. Различия состоят в основном в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения.
До недавнего времени считали, что металл шва низкоуглеродистых низколегированных сталей, например 17Г1С, 14ХГС и др., имеет только феррито-перлитную структуру.
Поэтому предполагали, что структурные изменения в шве при разных режимах сварки сводятся в основном к изменению соотношения между ферритной и перлитной составляющими, а также изменению степени дисперсности структуры.
Более углубленные исследования показали, что при повышенных скоростях охлаждения в швах этих сталей кроме феррита и перлита присутствуют также мартенсит, бейнит и остаточный аустенит. Обнаруживаемый в таких швах мартенсит — бесструктурный, а бейнит представляет собой феррито-карбидную смесь высокой дисперсности.
В данной работе рассмотрим автоматическую дуговую сварку под слоем флюса.
Сварка под флюсом представляет собой метод сварки электрической дугой, при котором сама дуга, горящая между бесконечным электродом и деталью, не видна. Дуга и ванна расплава укрыты слоем зернистого флюса. От влияния атмосферы зону сварки защищает образующийся из флюса шлак. Процесс автоматической дуговой сварки под флюсом показан на рисунке 2.
1 – токопровод, 2 – механизм перемещения проволоки, 3 – проволока, 4 – жидкий шлак, 5 – флюс, 6 – шлаковая корка, 7 – сварной шов, 8 – основной металл заготовки, 9 – жидкий металл, 10 – электрическая дуга.
Рисунок 2– Схема автоматической дуговой сварки под флюсом.
В результате укрытия флюсом значительно повышается тепловой КПД, что обусловливает высокую производительность расплавления по сравнению с другими методами сварки. Поэтому сварка под флюсом считается высокопроизводительным методом сварки.
Применение сварки под флюсом является экономичным и эффективным начиная с толщины листа 6 мм.
Области применения сварки под флюсом весьма разнообразны, однако в качестве наиболее характерных можно назвать судостроение, мостостроение, возведение металлоконструкций и производство резервуаров.
Этот метод применяется как для соединительной сварки, так и для наплавки слоев для защиты от износа и коррозии. Можно сваривать нелегированные, легированные и хромоникелевые стали.
Так как сварка под флюсом является высокопроизводительным методом сварки, она применяется, прежде всего, в механизированных или автоматизированных системах.
Благодаря более короткому времени сварки в сочетании с более высокой относительной длительностью включения источников питания можно беспрерывно сваривать длинные швы.
В результате сокращается вспомогательное время и, в итоге, снижается стоимость сварки.
- Выбор способа сварки
- Способы, режимы и техника сварки резервуарных конструкций должны обеспечивать:
- · требуемый уровень механических свойств сварных соединений, предусмотренный проектом;
- · необходимую однородность и сплошность металла сварных соединений;
- · оптимальную скорость охлаждения выполняемых сварных соединений, которая зависит от марки стали, углеродного эквивалента, толщины металла, режима сварки (погонной энергии), конструкции сварного соединения, а также температуры окружающей среды;
- · минимальный коэффициент концентрации напряжений;
- · минимальную величину сварочных деформаций и перемещений свариваемых элементов;
- · коэффициент формы каждого наплавленного шва (прохода) в пределах от 1,3 до 2,0 (при сварке со свободным формированием шва).
При сварке резервуарных конструкций в зимнее время необходимо систематически контролировать температуру металла и, если расчетная скорость осаждения металла шва превышает допускаемое значение для данной марки стали, необходимо организовать предварительный, сопутствующий или послесварочный подогрев свариваемых кромок.
Рабочие диапазоны скоростей охлаждения сталей, а также минимальные температуры, не требующие подогрева кромок при сварке, которые зависят от углеродного эквивалента, толщины металла, способа сварки и погонной энергии, также должны указываться в технологических проектах.
Как правило, при осуществлении подогрева кромок следует нагревать металл на всю толщину в обе стороны от стыка на ширину 100 мм.
При сварке в зимнее время, независимо от температуры воздуха и марки стали, свариваемые кромки необходимо просушивать от влаги.
При использовании способов сварки с открытой дугой в зоне производства сварочных работ следует систематически контролировать скорость ветра.
Допускаемая скорость ветра в зоне сварки должна указываться в проекте резервуара в зависимости от применяемых способов сварки и марок сварочных материалов.
При превышении допускаемой скорости ветра сварка должна быть прекращена или должны быть устроены соответствующие защитные укрытия.
Сварка должна производиться при стабильном режиме. Колебания величины сварочного тока и напряжения в сети, к которой подключается сварочное оборудование, не должны превышать ± 5 %.
Последовательность выполнения всех сварных соединений резервуара и схема выполнения каждого сварного шва в отдельности должны соблюдаться в соответствии с указаниями в проекте резервуара исходя из условий обеспечения минимальных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций. При выполнении монтажных стыков стенки первыми, как правило, должны выполняться швы изнутри резервуара.
Не допускается выполнение сварочных работ на резервуаре при дожде, снеге, если кромки элементов, подлежащих сварке, не защищены от попадания влаги в зону сварки.
Все сварные соединения на днище и стенке резервуаров при ручной или механизированной сварке должны выполняться, как правило, не менее чем в два слоя. Каждый слой сварных швов должен проходить визуальный контроль, а обнаруженные дефекты должны устраняться.
Удаление дефектных участков сварных швов производится механическим методом (шлифмашинками или пневмозубилом) или воздушно-дуговой строжкой с последующей зашлифовкой поверхности реза.
Заварку дефектных участков сварных швов следует выполнять способами и материалами, предусмотренными технологией.
Исправленные участки сварного шва должны быть подвергнуты повторному контролю физическими методами.
Если в исправленном участке вновь будут обнаружены дефекты, ремонт сварного шва должен выполняться при обязательном контроле всех технологических операций руководителем сварочных работ.
Информация о выполненных ремонтных работах сварных соединений должна быть занесена в журнал контроля качества монтажно-сварочных работ.
Выполнение троекратного ремонта сварных соединений в одной и той же зоне должно согласовываться с разработчиком технологического проекта.
Удаление технологических приспособлений, закрепленных сваркой к корпусу резервуара, должно производиться, как правило, механическим способом или кислородной резкой с последующей зачисткой мест их приварки заподлицо с основным металлом и контролем качества поверхности в этих зонах. Вырывы основного металла или подрезы в указанных местах недопустимы.
После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и брызг металла
Сварка низколегированных сталей: особенности, технология процесса, необходимое оборудование
Легированная сталь содержит специальные легированные элементы, служащие для обеспечения материалу заданных свойств, и до 0.5% углерода. В зависимости от процентного состава легированных компонентов легированные стали делятся на виды:
- от 10% – высоколегированные;
- 2.5-10% – среднелегированные;
- до 2.5% – низколегированные.
Маркируют стали буквами (название легирующего элемента) и цифрами (среднее процентное содержание). Цифра за буквой не ставится, если содержание компонента менее 1%.
Виды низколегированной стали
Конструкционные низколегированные стали классифицируются:
- низкоуглеродистые (до 0.25% углерода);
- среднеуглеродистые (0.2-0.45%);
- теплоустойчивые.
Типы низкоуглеродистых сталей представлены в таблице.
| Наименование | Примеры маркировки |
| Хромокремненикельмедистые | 10ХСНД, 15ХСНД |
| Хромокремнемарганцовистые | 14ХГС |
| Марганцовоазотнованадиевые | 14Г2АФ |
| Кремнемарганцовистые | 14ГС, 10Г2С1, 09Г2С |
| Марганцовистые | 14Г2, 14Г |
Среднеуглеродистые марки (35ХМ, 18Г2АФ, 17ГС) содержат более 0.25% углерода и применяются после проведения термообработки.
Теплоустойчивые металлы при работе в районе высоких температур имеют повышенную прочность. Находят применение в изготовлении металлических элементов энергетических устройств.
Ввиду более высокой прочности низколегированных сталей (по сравнению с углеродистыми конструкционными) их применение при производстве сварных конструкций снижает вес и экономит металл.
Благодаря этим свойствам, материалы применяют в вагоно- и судостроении, строительстве и других областях промышленности.
Особенности процесса
Низколегированная сталь – материал, относящийся к группе удовлетворительно свариваемых металлов, которые соединяются почти всеми видами сварки.
Требования:
- одинаковая прочность шва;
- получение требуемой формы;
- отсутствие дефектов.
Сварка низколегированной стали выполняется труднее низкоуглеродистой конструкционной. Она более чувствительна к тепловым воздействиям. Следует учитывать, что содержание в материале более 0.25% углерода может привести к формированию закалочных структур и трещин в шве, а выгорание углерода – к образованию пор.
Во избежание формирования закалочных мартенситных структур деталь подогревают, применяют многослойную сварку с соблюдением между наложением слоев металла в шов минимального интервала времени. Материал покрытых электродов выбирается с низким содержанием фосфора, углерода и серы. Это способствует увеличению стойкости шва против кристаллизационных трещин.
Соединение хромокремнемарганцовистых сталей
Этот тип низколегированных сталей также носит название хромансиль. В состав входит углерода 0.17-0.4%, марганца 0.8-1.1%, кремния и хрома – 0.9-1.2%. Материал недорогой, имеет хорошую упругость и прочность, выдерживает вибрацию. Недостаток – плохая теплоустойчивость.
При проведении газовой сварки хром и кремний частично выгорают, что приводит к формированию оксидов, шлаков и непроваров в соединении. Чтобы избежать окисления легирующих добавок, работа выполняется нормальным пламенем, мощность которого подбирается из соотношения 75-100 дм3 /ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого материала. Марки присадочной проволоки:
- низкоуглеродистая Св-08 или Св-08А – для неответственных конструкций;
- легированная Св-19ХМА, Св-13ХМА, Св-10ХГС, Св-18ХГСА – для соединения ответственных объектов.
Рабочий процесс ведется в один слой без перерывов. Пламя горелки на одном месте не задерживается во избежание перегрева металла сварочной ванны. Чтобы свести к минимуму коробление, шов формируется от середины к краям и обратно. Во избежание трещин свариваемый элемент охлаждают медленно.
Ответственные детали закаляют при температуре 500-650°С, с выдержкой и последующим нагревом до 880°С. Охлаждают в масле. Затем отпускают с нагревом до 400-600° и охлаждением в горячей воде.
Сварка конструкционных низколегированных сталей
Материалы содержат:
- углерода до 0.2%;
- легирующих компонентов – до 2-3%.
Механические свойства этих металлов выше, чем низкоуглеродистых. Содержание кремния в пределах 1-1.1% способствует улучшению прочности и упругости материала.
При его повышении в сварном шве увеличивается количество неметаллических включений, что затрудняет сварочный процесс. Марганец от 1.6 до 1.8%, усиливает способность материала к закалке, но технологически усложняет процесс работы.
Повышенное содержание молибдена, хрома, ванадия негативно влияет на свариваемость.
Стали, склонные к закалке, сваривают:
- на мягком режиме без термообработки (или в печи);
- на жестком режиме с термообработкой в точечной машине.
Сила тока при работе с низколегированными материалами рекомендуется на 10-15% ниже, чем при сварке малоуглеродистой стали. Давление на электроды – выше на 10-50%.
Сварка производится теми же методами, что и низкоуглеродистой стали – дуговым, газовым и контактным. Ручная сварка выполняется электродами типа Э-50А, которые обеспечат шов с механическими свойствами, аналогичными основному металлу.
Соединение сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д
Отличительным качеством марок низколегированных низкоуглеродистых сталей 09Г2С и 10Г2С1 является отсутствие склонности к перегреву и образованию закалочных структур.
Работа проводится при любом тепловом режиме с соблюдением технологии процесса для низкоуглеродистых сталей. Обеспечение равнопрочности сварного шва достигается электродами Э50А, Э46А.
Прочность и твердость околошовной зоны такая же, как у основного металла.
Марка 10Г2С1Д является низколегированной конструкционной сталью для сварных изделий. При сварке без ограничений процесс выполняется без подогрева и термообработки. Ограниченная свариваемость стали требует подогрева до 100-120° и термообработки. Трудносвариваемый материал требует дополнительных действий: подогрева при сварке до 200-300° и отжига после сварки.
Лучший способ сварки низколегированной стали
Наиболее приемлемым способом сварки низколегированной стали является ручная дуговая сварка. Методика процесса подобна сварке низкоуглеродистых сталей. Эти материалы содержат не более 0.25% углерода, обладают хорошей свариваемостью при любой толщине соединяемых деталей и температуре воздуха.
Достоинства способа:
- универсальность;
- простота;
- возможность сварки в любом положении в пространстве и труднодоступном месте.
Технология
Ручная дуговая сварка – наиболее распространенный метод соединения материалов сварочных конструкций, при котором вручную:
- возбуждается дуга;
- подается и перемещается электрод.
Работа проводится покрытыми электродами. Способ заключается в горении сварочной дуги с электрода на свариваемый предмет. Кромки изделия оплавляются, металл электродного стержня и покрытие электрода расплавляются. Основной металл и материал электрода кристаллизуются, образуя сварной шов.
Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами
Используемые электроды и оборудование
Оборудование включает:
- сварочный аппарат;
- пусковую аппаратуру;
- набор электродов;
- электрододержатели;
- сварочные кабели;
- другие принадлежности.
Марка и тип выбираются с учетом:
- назначения изделия;
- степени его ответственности.
Типы электродов металлических покрытых для ручной дуговой сварки низколегированных сталей прописаны в ГОСТ 9467-75.
Информация об электродах для сварки низколегированных конструкционных сталей представлена в таблице.
| Марки электродов | Дополнительные сведения о сталях |
| Э50, Э46, Э42, Э38 | Временное сопротивление разрыву – до 50 кгс/мм |
| Э50А, Э46А, Э42А | Повышенные требования по ударной вязкости и пластичности |
| Э60, Э55 | Временное сопротивление разрыву от 50-60 кгс/мм |
Требования к электродам:
- обеспечение их равнопрочности с основным материалом;
- отсутствие дефектов в сварных соединениях;
- обеспечение стойкости швов в разных условиях эксплуатации;
- получение требуемого химического состава металла шва.
Процесс сварки
Последовательность работы:
- Зажигание сварочной дуги (создание короткого замыкания цепи способом прикосновения кончика электрода к изделию).
- Образование ванны расплавленного металла, смешивание присадочного и основного материалов до формирования однородного сплава.
- Поддержка нужной длины дуги.
- Заварка кратера.
- Формирование сварного шва с помощью угла наклона электрода и изделия.
Какими электродами варить сталь 09г2с
Низколегированная сталь марки 09г2с за счет своих свойств (малый процент легирующих компонентов) при сварке не перегревается и не закаливается. Это дает возможность варить сталь и конструкции из нее широким рядом электродов для сварки .
- Электроды для сварки низколегированных сталей марки 09 г2с с временным сопротивлением разрыву до 60 кг/см2 — обозначаются « У». (ГОСТ 9467-75)
- При ручной сварке применяют:
- Электроды УОНИИ 13/45 (Э 42а)
Этими электродами сваривают конструкции из стали 09г2с, к которым предъявлены особенные требования. И прежде всего при сварке в очень низких температурах наружного воздуха. Металл сварного шва требует более жестких показателей прочности.
Электроды отличаются минимальным распылением металла при сваривании..
Электроды выбирают в зависимости отих линейного размера, который связан с их диаметрами: от 300 мм до — 450 мм .
Значение диаметра и положение швазадают силу тока( в А.)
По отзывам сварщиков эти электроды оказывают меньшее воздействие на качества наплавленного металла и не ухудшают его свойств. А так же у них отличная способность удаления нагара.
Сваренные швы выдерживают значительные нагрузки, что выгодно отличает эти электроды от других .
Электроды УОНИИ13/55 С (Э 50а)
Этими электродами так же сваривают конструкции из стали 09г2с, к которым предъявлены особенные требования. И прежде всего при сварке в очень низких температурах наружного воздуха (даже в Арктике) После сварки этими электродами металл сварного шва отвечает соответствующим более жестким нормативам по пластичности и ударной вязкости.
Этими электродами возможно делать сварочные швы в любом местонахождении в конструкциях. Работают на обратном постоянном токе .
Металл шва содержит малый процент водорода и имеет повышенную устойчивость к образованию трещин.. Отличаются отличным самоотделением шлака.
- Сварка ведется короткой дугой почистым от жировых и прочих загрязнений поверхностям.
- Значение диаметра и положение шва задают силу тока( в А.)
- Электроды могут дать порообразование , если удлиняется дуга по окисленной поверхности.
- Электроды МР-3 (Э 46)
Этими электродами сваривают конструкции и детали из стали 09г2с при всех расположениях шва. Исключение – вертикальный шов сверху вниз. Работают электроды от тока любой полярности от источников питания с напряжением не менее 65 В. Отличает их простота в работе, ими может работать даже новичок в сварке. Это бюджетный вариант сварки, при очень хороших показателях качества.
ОСОБЫЕ СВОЙСТВА:
Разрешается сварка ржавого, влажного, а так же недостаточно очищенного металла. Имеют достаточно высокую производительность сварки.
- Сварка швов конструкций и проката средних и больших толщин в нижнем расположении конструкции проводится на более высоких режимах.
- Сваривают электродами на короткой длине дуги, но разрешена сварка и на средней длине дуги.
- Электроды ОЗС-4 (Э 46)
Электроды с покрытием из оксида титана (рутиловым), с успехом применяют для сваривания деталей и конструкций из стали 09г2с во всех плоскостях. Особенно это важно для сварки в вертикальном расположении швов.. Т.к. эти электроды не выделяют отравляющих газов при сварке.
При работе с этими электродами сокращается время сварки.
Работают электроды от постоянного тока и переменного. Этими электродами можно сваривать даже окисленные конструкции , при этом сохраняется красивый вид шва.
Они применяются прежде всего в ответственных конструкциях.
Сварка стали 09г2с технология
Главная>>Сварка чёрных металлов>>Сварка низколегированных сталейСварка низколегированных сталей нашла широкое применение при изготовлении конструкций в строительстве.
Связано это с тем, что низколегированные конструкционные стали обладают повышенной прочностью и, благодаря этому, металлоконструкции получаются облегчёнными, а, следовательно, более экономичными.
Как правило, свариваемость низколегированных конструкционных сталей удовлетворительная. Но, необходимо учесть, что при содержании углерода в составе стали более, чем 0,25%, возникает риск образования и развития закалочных структур и горячих трещин в сварном шве.
Кроме того, ставится вероятным появление других дефектов сварного шва, например, образование пор. И получается это вследствие выгорания углерода при сварке.
В группу высокопрочных входят легированные стали.
При этом к ней не относят углеродистые и низколегированные – данные материалы также могут иметь прочность до 2000 МПа, однако у них высокий порог хладноломкости: уже при температуре свыше 20 °С может происходить хрупкое разрушение металла. Такой недостаток отсутствует у собственно высокопрочных сталей, поэтому именно они могут использоваться в нагруженных конструкциях. Это стали:
- комплексно-легированные среднеуглеродистые (доля С – 0,35… 0,45%) с комплексным содержанием никеля, хрома, других легирующих добавок;
- аустенитные метастабильные – их высокая прочность достигается комплексной обработкой (закалка и деформация давлением);
- мартенситно-стареющие – закаленные с последующим старением (отпуском при более низкой температуре), с долей Ni до 25%.
Помимо высокой прочности, все стали перечисленных групп обладают трещиностойкостью и высоким сопротивлением к хрупкому разрушению.
Дефекты, возникающие при сварке массивных деталей. Как избежать проблем
Во время проведения работ могут возникать проблемы, влияющие на качество соединений.
| Описание дефекта | Причины и способы исправления |
| Во время сварки появляются поры |
|
| Шов получается слишком выпуклым | Необходимо правильно настроить полуавтомат. Отрегулировать скорость подачи проволоки и величину тока. Опробовать на ненужных обрезках металла. Проволока должна плавно подаваться в зону сварки и своевременно расплавляться без треска и щелчков. |
| Разбрызгивание металла во время сварки |
|
Если металлоконструкция сложной формы и есть опасения, что при сварке она деформируется, сборщики часто прихватывают в ответственных местах дополнительные временные усилители из уголков, швеллеров или арматуры. Они позволяют удержать размеры изделия в заданных пределах. Когда деталь остынет, их можно срезать.
Броня из алюминиевых банок и закалка алюминия своими руками
Сварка массивных деталей полуавтоматом считается самым производительным способом. При минимуме усилий можно получить красивые и надежные соединения.
Особенности сварки высокопрочных сталей
Сталь повышенной прочности имеет одну важную особенность – она очень восприимчива к закалке. В результате закаливания в зоне кромок резко повышается твердость металла. Это требует при сварке интенсивного нагрева околошовной зоны до высоких температур. Но при последующем охлаждении возникают большие риски образования остаточных напряжений и трещин, что напрямую влияет на качество шва.
Cварка такого металла осуществляется в соответствии со специальными требованиями к свойствам электродов и технологии сваривания, в частности, – с необходимостью подогрева свариваемого сплава.
Как варить высокоуглеродистые стали
Из-за большой склонности к закалке и низкой пластичности материал плохо поддается данному виду обработки. Ручной электродуговой метод не способен обеспечить хорошее качество, поэтому в большинстве случаев применяют газовую сварку.
Придерживаются правил:
- Применяют «левую» технологию.
- Расход газа устанавливают на отметке 90 л/ч на мм толщины заготовки. Пламя должно быть восстановительным либо с избытком ацетилена.
- Детали предварительно нагревают до +200…+300°С. В некоторых случаях им сообщают дополнительное тепло и в процессе сваривания.
Используют присадочную проволоку следующих марок:
Сварка высокоуглеродистых сталей не предполагает упрочнения шва ковкой. При необходимости выполняют отпуск или отжиг готовой конструкции с полным нагревом до +350…+400°С.
Нетрадиционные способы сварки сталей с высоким содержанием карбона:
- электролучевая (потоком заряженных частиц);
- лазерная (фотонами).
Характеризуются высокими скоростью и качеством, но отличаются повышенной энергозатратностью и требуют сложного, дорогостоящего оборудования.
Технология сварки ММА
Для соединения деталей из высокопрочных сталей используются различные технологии: автоматическая, аргонодуговая сварка, сварочные работы под флюсом. Широкое применение, в частности, в монтажных условиях, находит ручная дуговая сварка. Для получения шва необходимого качества в конструкциях из высокопрочных сталей следует соблюдать ключевые требования технологии ММА.
- Для соединения деталей из комплексно-легированных сталей применяются низководородистые низколегированные электроды, которые прокаливаются при высокой температуре.
- Покрытие не должно содержать органических веществ. Таким образом обеспечивается пластичность металла шва и его высокая деформационная способность.
- Исключены любые внешние факторы, которые могли бы способствовать насыщению сварочной ванны водородом, – влага, ржавчина, загрязнения в районе кромок.
- Легирование при сваривании выполняется за счет основного металла. В получаемом металле шва содержание никеля не должно превышать 2,5%, хрома и марганца – 1,5%, молибдена – 1%, ванадия – 0,5%, углерода – 0,15%. Повышение их содержания снижает пластичность металла шва.
Во избежание появления кристаллизационных трещин необходима термическая обработка соединенных деталей в зоне шва и кромок. Она выполняется непосредственно после сварки и может занять от нескольких минут до нескольких часов.
Температурный режим и длительность отпуска зависит от группы стали и толщины деталей. В ряде случаев отпуск можно заменить другой технологией: на основной слой шва накладывается дополнительный – отжигающий.
Метод особенно эффективен при сварке толстых деталей.
Другой способ избежать появления холодных трещин в металле шва – подогрев зоны кромок до и в процессе сварки. Металл нагревается до 200–300 °С. Сварка выполняется с низкой погонной энергией – во избежание снижения твердости металла при сохранении его пластичности.
Как подготовиться к сварке
Перед выполнением работ необходимо:
- Подготовить средства индивидуальной защиты: щиток с темным стеклом, спецодежду, ботинки, рукавицы. Поражающим фактором служат брызги расплавленного металла и жесткое ультрафиолетовое излучение, вызывающее ожоги сетчатки глаз и кожи.
- Зачистить кромки соединяемых деталей (удалить грязь и ржавчину). Смазку нейтрализуют обезжиривателем.
- Закрепить заготовки на столе струбцинами или другими зажимами.
- Прокалить расходники в печи. Температура и длительность указаны в инструкции.
Последняя операция нужна для удаления влаги из обмазки. Без этого шов не получает защиты от окисления и насыщается водородом.
Особенности ММА сварки
- Ручная дуговая сварка деталей из сталей высокой прочности выполняется на короткой дуге постоянным током обратной полярности, в ряде случаев допустим переменный ток.
- Прокалка стержня обязательна. В зависимости от марки стали и электрода температура прокаливания может достигать 420–450°С.
- Работы выполняются только по тщательно зачищенным (до металлического блеска) кромкам.
- При средней и большой толщине деталей (от 20 мм) рекомендуется их предварительный прогрев в месте соединения при температуре 60–150°С.
Выбор оборудования и электродов
Существуют следующие виды сварочных аппаратов:
- Трансформаторы переменного тока.
- Выпрямители.
- Инверторы.
Трансформаторы обладают следующими достоинствами:
- Низкая стоимость.
- Простое устройство.
- Надежность.
- Долговечность.
- Трансформаттор.
- Выпрямитель.
- Инвертор.
- Их используют в случаях, когда к качеству соединения не предъявляют высоких требований, поскольку на переменном токе дуга горит хуже и шов получается неровным.
Выпрямители отличаются от трансформаторов наличием диодного моста, дающего на выходе постоянное напряжение.
Они тяжелы, дороже стоят и больше теряют в мощности, но обеспечивают высокое качество соединения. Снижаются потери металла, поскольку на постоянном токе он меньше разбрызгивается.
Инверторы наиболее практичны.
Их достоинства:
- малые размеры и вес (примерно 3 кг);
- высокое напряжение холостого хода — 90 В против 50 В у трансформатора;
- дополнительные функции, облегчающие розжиг и поддержание дуги.
По способу сварки аппараты делятся на виды:
- Ручные. Используют плавящиеся расходники с покрытием.
- Полуавтоматы и автоматы. Применяют тугоплавкий электрод из вольфрама или графита. Защиту шва от окисления обеспечивают подачей газа (аргона, углекислоты и пр.) или с помощью флюса.
Оборудование выбирают с учетом максимально допустимой для него силы тока. Чем толще заготовки, тем более мощный потребуется аппарат.
Марки электродов для высокопрочных сталей
УОНИ-13/85 – позволяют сваривать конструкции из легированных сталей прочностью 690–980 Н/мм². Получаемый металл шва отличается низким содержанием водорода, высокой ударной вязкостью и пластичностью. Конструкции эксплуатируются при температуре до -60 °С.
Н-48 – используются для высоколегированных и коррозионностойких сталей марок 08Х21Н6М2Т, 10Х25Н6АТМФ, 12Х21Н5Т, 12Х25Н5ТМФЛ.
Позволяют получить равнопрочный металл шва при соединении деталей толщиной до 200 мм. Перед сваркой рекомендуется подогрев кромок до t 850 °С во избежание появления межкристаллитной коррозии.
Конструкции рассчитаны на работу в неокислительных средах при t до 300 °С.
ОЗЛ-7 – позволяют варить высокопрочные нержавеющие стали аустенитного класса марок 08Х18Н12Б, 08Х18Н10Т, 08Х18Н10 и им подобных. Оборудование рассчитано на работу в агрессивных средах при высоких температурах (до 1000 °С).
Устройство и принцип действия ацетиленового генератора
НИАТ-3М – применяются в работе с конструкциями из легированных сталей с высокой и повышенной прочностью (до 980 МПа). Обеспечивают отсутствие в металле шва кристаллизационных трещин и минимальное содержание водорода.
Электроды для сварки сталей повышенной и высокой прочности представлены в каталоге МЭЗ. В частности, это изделия марки УОНИ-13/85 – продукция собственного производства Магнитогорского электродного завода. Весь товар сертифицирован.
Как сваривать нержавейку с углеродистой сталью
Нержавеющие и углеродистые сплавы сильно отличаются по своим характеристикам.
Сварку производят по следующим правилам:
- Применяют предварительный и сопутствующий нагрев до 600°С. Этим достигается однородность структуры шва.
- Готовую конструкцию подвергают термообработке, чтобы исключить появление трещин.
Применяют следующие методы:
- Варят никелевым или высоколегированным расходником.
- Наплавляют кромки легированными электродами. Затем производят сварку расходниками для нержавеющей стали.
Особо ответственные конструкции варят аргонодуговым способом.
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Загрузка...
