Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Учебник по сварке

       

Особенности сварки 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, наплавленного электродом. Сварку производят постоянным током обратной полярности. При этом сварочный ток выбирается из расчета 25...40 А на 1 мм диаметра электрода. Длина дуги должна быть возможно короткой. Рекомендуется применять многослойную сварку валиками малого сечения при малой погонной энергии.

В строительстве и промышленности широко применяются средне- и высоколегированные стали: хромистые, хромоникелевые, марганцовистые, молибденовые и др.

Хромистые стали относятся к группе нержавеющих коррозионностойких и кислотостойких сталей. По содержанию хрома они делятся на среднелегированные (до 14% хрома) и высоколегированные (14...30% хрома). При сварке хромистых сталей возникают следующие затруднения. Хром при температуре 600...900°С легко вступает во взаимодействие с углеродом, образуя карбиды, которые, располагаясь в толще металла, вызывают межкристаллитную коррозию, снижающую механические свойства стали. При этом чем выше содержание углерода в стали, тем активнее образуются карбидные соединения. Кроме того, хромистые стали обладают способностью к самозакаливанию (при охлаждении на воздухе), вследствие чего при сварке металл шва и околошовной зоны получает повышенную твердость и хрупкость. Возникающие при этом внутренние напряжения повышают опасность возникновения трещин в металле шва. Усиленное окисление хрома и образование густых и тугоплавких оксидов являются также серьезными препятствиями при сварке хромистых сталей.

Среднелегированные хромистые стали мартенситного класса (углерода до 2%) свариваются удовлетворительно, но требуют подогрева до 200...300°С и последующей термической обработки.

Высоколегированные хромистые стали ферритного класса (углерода до 0,35%) сваривают с предварительным нагревом до 300...400°С; после сварки для снятия внутренних напряжений и восстановления первоначальных физико-механических свойств изделие подвергают высокому отпуску (нагрев до 650...750°С и медленное охлаждение). Электроды изготовляют из сварочной проволоки марок Св-01X19Н9, Св-04Х19Н9 и Св-07Х25Н13 с покрытием, содержащим плавиковый шпат и оксид марганца. Это обеспечивает получение жидкого шлака, хорошо растворяющего оксиды хрома. Рекомендуются покрытия ЦЛ-2, ЦТ-2 и УОНИ-13/НЖ.

Хромистые стали, как и большинство легированных сталей, обладают малой теплопроводностью и легко подвергаются перегреву. Поэтому сварку их производят постоянным током обратной полярности при малых сварочных токах. Ток берут из расчета 25... 30 А на 1 мм диаметра электрода.

Высоколегированные хромоникелевые аустенитные стали обладают рядом важных физико-химических и механических свойств: коррозионной стойкостью, кислотоупорностью, теплостойкостью, вязкостью, стойкостью против образования окалины. Важным качеством этих сталей является хорошая свариваемость. Стали марок 08Х18Н10 и 12Х18Н9 при нагреве до температуры 600...800°С теряют антикоррозионную стойкость. Выделение карбидов хрома по границам зерен приводит к межкристаллитной коррозии стали. Поэтому сварку следует выполнять постоянным током обратной полярности при малых сварочных токах, сокращая продолжительность нагрева металла. Следует применять также меры по отводу теплоты, например, с помощью медных подкладок или охлаждения. После сварки рекомендуется изделие подвергнуть закалке с температуры 850...1100°С в воде (или воздухе для малых толщин металла).

Хромоникелевые стали марок 12Х18Н9Т и 08Х18Н12Б содержат титан и ниобий, которые, являясь более сильными карбидообразователями, связывают углерод стали, предупреждая образование карбидов хрома. Поэтому эти стали после сварки не подвергают термообработке. Для сварки хромоникелевых сталей применяют электроды марок 03J1-7, 03J1-8, ЦТ-1 и ЦТ-7. Рекомендуются электроды, изготовленные из сварочной проволоки Св-01Х19Н9, Св-06Х19Н9Т или Св-04Х19Н9С2 с покрытием ЦЛ-2, ЦЛ-4 (содержащим 35,5% мрамора, 41% плавикового шпата, 8,5% ферромарганца и 15% молибдена), УОНИ-13/НЖ и др. Тонколистовую сталь 12Х18Н9Т следует сваривать аргонодуговой сваркой, так как при сварке качественными электродами или под флюсом происходит науглероживание металла шва, которое снижает стойкость стали против межкристаллитной коррозии.

Хромоникелевые аустенитные стали сваривают газовой сваркой при толщине металла не более 3 мм точно нормальным пламенем при удельной мощности 75 л/(ч-мм). Присадочным материалом служат проволоки Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9С2, Св-06Х19Н9Т, Св-07х19Н10Б.

Высоколегированная марганцовистая сталь, обладающая большой твердостью и износостойкостью, содержит 13...18% марганца и 1,0...1,3% углерода. Она применяется для изготовления зубьев экскаваторов, шеек камнедробилок и других рабочих органов дорожных и строительных машин, работающих при ударных нагрузках и на истирание. Для сварки применяют электроды со стержнями из углеродистой проволоки Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2 с покрытием, которое применяется для наплавочных электродов марки ОМГ, содержащим 23% мрамора, 15% плавикового шпата, 60% феррохрома, 2% графита, замешанных на жидком стекле (30% к общей массе сухих компонент тов), а также типа ОЗН (45... 49% мрамора, 15... 18% плавикового шпата, 26...33% ферромарганца, 3% алюминия, 4% поташа, замешанных на жидком стекле). Применяют также стержни электродов из проволоки Св-04Х19Н9 и Св-07Х25Н13 с покрытием ЦЛ-2, состоящим из 44% мрамора, 51% плавикового шпата, 5% ферромарганца, замешанных на жидком стекле (20...22% к массе сухих компонентов). Хорошие результаты дает также покрытие УОНИ-13/НЖ- Сварка выполняется постоянным током обратной полярности короткими участками. Сварочный ток определяется из расчета 30... 35 А на 1 мм диаметра электрода. Для получения шва повышенной прочности и износостойкости сварной шов следует проковать в горячем состоянии. При этом металл шва следует интенсивно охлаждать холодной водой (закаливать).

Стали молибденовые, хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые относятся к теплоустойчивым сталям перлитного класса. Эти стали применяют при изготовлении сварных паровых котлов, турбин, различной аппаратуры в химической и нефтяной промышленности, работающей при высоких температурах и давлениях. Как правило, эти стали свариваются удовлетворительно при выполнении установленных технологических приемов: предварительного нагрева до 200...300°С и последующего отжига при температуре 680...780°С или отпуска при температуре 650°С. Температура окружающего воздуха должна быть не ниже +5°С. Сварка выполняется постоянным током обратной полярности. Рекомендуются электроды типа ОЗС-11, ТМЛ, ЦЛ-38 и др.

Для автоматической и полуавтоматической сварки применяют сварочную проволоку Св-08ХМ, Св-10Х5М, Св-18ХМА. При сварке в углекислом газе применяют предварительный и сопутствующий нагрев до 250...300°C, а присадочную проволоку — Св-10ХГ2СМА. После сварки рекомендуется термообработка.

Газовая сварка выполняется нормальным пламенем при удельной мощности 100 л/(ч-мм). Присадочный материал — сварочная проволока Св-08ХНМ, Св-18ХМА, Св-08ХМ. Рекомендуется предварительный нагрев до 250...300°С. После сварки необходима термообработка — нормализация с температуры 900...950°С.

При сварке легированных сталей не следует допускать перегрева зоны термического влияния. Сварку выполняют при относительно малых сварочных токах (25...40 А, на 1 мм диаметра электрода). Перед сваркой сталь подогревают, а затем производят соответствующую термообработку для получения высоких механических свойств и равновесной структуры металла. Сварка при температуре ниже + 5°С не допускается.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru