Технологія та техніка зварювання низьколегованих сталей - Технічне обслуговування та ремонт автомобілів та самохідних кранів

Особливості технології зварювання низьколегованих сталей.

Низьколеговані низьковуглецеві конструкційні сталі, як правило, використовують для виготовлення відповідальних зварних конструкцій. По реакції на термічний цикл низьковуглецева сталь низьколегована мало відрізняється від звичайної низьковуглецевої. Відмінності полягають в основному в дещо більшій схильності до утворення гартівних структур в металі шва і біляшовної зони при підвищених швидкостях охолодження. До недавнього часу вважали, що метал шва низьковуглецевих низьколегованих сталей, наприклад 17Г1С, 14ХГС та ін, має тільки ферито-перлітову структуру. Тому припускали, що структурні зміни у шві при різних режимах зварювання зводяться в основному до зміни співвідношення між феритної і перлітною складовими, а також зміни ступеня дисперсності структури.

Більш поглиблені дослідження показали, що при підвищених швидкостях охолодження у швах цих сталей крім фериту і перліту присутні також мартенсит, бейніт і залишковий аустеніт. Виявляється у таких швах мартенсит -- безструктурний, а бейніт являє собою ферито-карбідну суміш високої дисперсності. Кількість зазначених структурних складових змінюється в залежності від температурного циклу зварювання. При зменшенні погонної енергії кількість мартенсита, бейніта і залишкового аустеніту в металі шва підвищується і дисперсність їх збільшується.

В швах, виконаних з великою погонною енергією, кількість цих структур різко зменшується. Структура швів на цій же сталі при погонній енергії 13 ккал/см і швидкості охолодження приблизно 0,5--0,6° С/с складається з фериту і перліту. Мартенсит і бейніт утворюються також і в біляшовній зоні зварних з'єднань, наприклад сталі 14ХГС, Їх кількість при зварюванні такої сталі максимально (близько 3%) в ділянці перегріву і знижується в міру віддалення від лінії сплавлення.

Забезпечення рівної міцності металу шва з основним металом досягається в основному за рахунок легування його елементами, що переходять з основного металу. Іноді для підвищення міцності і стійкості проти крихкого руйнування метал шва додатково легують через зварювальний дріт.

Стійкість металу шва проти кристалізаційних тріщин при зварюванні низьколегованих сталей трохи нижче, ніж низьковуглецевих, у зв'язку з посиленням негативного впливу вуглецю деякими легуючими елементами, наприклад, кремнієм. Підвищення стійкості проти утворення тріщин досягається зниженням вмісту в шві вуглецю, сірки та деяких інших елементів за рахунок застосування зварювального дроту з пониженим вмістом зазначених елементів, а також вибором відповідної технології зварювання (послідовність виконання швів, забезпечення сприятливої форми провару) і раціональної конструкції виробу.

Технологія зварювання низьколегованих сталей

Основними критеріями зварюваності низьколегованих сталей є опір крихкому руйнуванню зварних з'єднань і холодних тріщин. Як правило, в таких металах в обмеженій кількості міститися C(вуглець), Ni(нікель), Si(кремній), S(сірка) і P(фосфор), тому їх зварювання вимагає дотримання особливих режимів і використання присадних матеріалів, які дозволяють уникнути появи тріщин.

В залежності від максимальної і мінімальної швидкостей охолодження металу біляшовної зони визначаються необхідна температура попереднього підігріву і діапазон режимів зварювання. Враховувати максимальну швидкість охолодження низьколегованих металів треба для того, щоб не допустити утворення в біляшовній зоні холодних тріщин.

При ручному електродуговому зварюванні низьколегованих сталей використовуються електроди з низько-водневим фторо-кальцієво покритті. Найбільш широко застосовуються електроди типу Е 70, відповідні Дст 9467-75. Зварювання повинне виконуватись постійним струмом при зворотній полярності. Вибір зварювального струму здійснюється відповідно з діаметром і маркою електрода. Також необхідно враховувати розташування шва у просторі, товщину металу, що зварюється і вид з'єднання. Зварювання технологічних ділянок повинне проводитися без перерв, при цьому температура зварного з'єднання не повинна опуститися нижче температури попереднього підігріву. Крім того, не допускається його нагрів вище 200 градусів перед виконанням наступного проходу.

Зварювання під флюсом низьколегованих сталей

Технологія даного способу зварювання передбачає використання постійного струму зворотної полярності. Також потрібно дотримуватися наступних умов:

* -- максимальна сила струму не повинна перевищувати 800 А; * -- максимальна напруга дуги - не більше 40 В; * -- швидкість зварювання - 13-30 м/ч.

При з'єднанні низьколегованих металів товщиною до 8 мм застосовується одностороннє однопрохідне зварювання, яке виконується на флюсовій подушці або залишається на сталевій підкладці.

Газова зварка

При газовій зварці низьколегованих металів варто враховувати, що вона характеризується підвищеним вигорянням легуючих домішок і розігрівом зварюваних кромок, а також зниженою стійкістю до корозії. В результаті отримані зварні з'єднання мають більш низькі якості в порівнянні з іншими способами зварювання легованих сталей.

Тому для підвищення механічних властивостей шва доцільно застосовувати проковку при температурі 800-850 градусів, після чого проводиться нормалізація. Як присадник матеріалів для низьколегованих сталей при газовій зварці застосовується дріт марок Св-08, Св-08А, СВ-10Г2, для відповідальних швів - і Св-18ХМА і Св-18ХГС.

В той же час одним з ефективних способів з'єднання низьколегованих сталей вважається їх зварювання у вуглекислому газі з одночасним застосуванням порошкового дроту.

Багатошарова і електрошлакове зврювання

Для якісного з'єднання товстих низьколегованих металів часто використовується багатошарова зварка, яка проводиться з невеликими відрізками часу між шарами. При необхідності з'єднання крайок різної товщини вибір зварювального струму підбирається по крайці більшої товщини. Відповідно, більша частина зони дуги повинна бути спрямована на цю кромку. Потім метал нагрівається до 650-680 градусів, що дозволяє підвищити твердість шва і всієї біляшовної зони. Час витримки при цій температурі розраховується виходячи з товщини легованих сталей (на кожні 25 мм припадає 1 годину), після чого метал охолоджується на повітрі або в гарячій воді. Для виготовлення великогабаритних виробів з легованих металів використовується електрошлакове зварювання. У цьому випадку товщина сталі може становити 30-160 мм. З'єднання здійснюється з допомогою флюсу АН-8 і дротами Св-10Г2 і Св-08ГС.

Перевагою такого методу є можливість відмовитися від подальшої термообробки готових конструкцій. Зварювання ведеться при більш швидкому режимі подачі зварювального дроту, також збільшується швидкість поперечних рухів електрода. При цьому зростає і час витримки у повзунів.

Технологія зварювання покритими електродами.

Низьколеговані сталі зварюють в основному електродами з фтористо-кальцієвим покриттям типу Е42А і Е50А, що забезпечують більш високу стійкість проти утворення кристалізаційних тріщин і підвищені пластичні властивості у порівнянні з електродами інших типів. Для зварювання сталей з пониженим вмістом вуглецю (наприклад 09Г2) у ряді випадків використовують електроди з рутиловим покриттям, наприклад АН0-1 (тип Е42Т). Найбільш широко застосовують електроди УОНІ-13/45, СМ-11, АНО-8 (тип Е42А) і УОНІ-13/55, ДСК-50, АНО-7 (тип Е50А), що забезпечують міцність і пластичність металу шва на рівні властивостей основного металу. Шви, зварені покритими електродами, в ряді випадків мають знижену стійкість проти корозії в морській воді, що значно знижує експлуатаційні властивості зварних посудин, морських естакад та інших споруд., Це обумовлено малим вмістом у поверхневих шарах металу шва легуючих елементів (хрому, нікелю, міді) внаслідок низької частки участі основного металу в металі цих шарів. Для підвищення корозійної стійкості метал шва слід легувати хромом.

Технологія зварювання в захисних газах.

Це в основному напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі.. Напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі виконують порошковими дротами ПП-АН4 і ПП-АН8. Дріт ПП-АН8 можна використовувати і при автоматичному зварюванні шва,

Для підвищення корозійної стійкості зварних з'єднань в морській воді застосовують зварювальний дріт Св-08ХГ2С, що забезпечує додаткове легування металу шва хромом.

Технологія зварювання теплостійких низьколегованих сталей. Деталі експлуатованих в енергобудуванні машин зазвичай характеризуються складністю форми, різноманітністю конструктивних рішень та індивідуальним характером виробництва. Тому найбільш широке застосування знаходить ручне зварювання покритими електродами і напівавтоматичне зварювання в захисних газах і рідше автоматична зварка під флюсом. Робота конструкцій при високих температурах сприяє протікання дифузійних процесів. Для того щоб знизити інтенсивність цих процесів у зварному з'єднанні, прагнуть максимально наблизити склад металу шва до складу основного металу. Для зварювання хромомолібденовых сталей (12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ) застосовують електроди типу ЕМХ по ГОСТ 9467-60. Найбільше поширення отримали електроди з рудно-кислим покриттям ЦП-14 електроди ГЛ-14 з фтористо-кальцієвим покриттям. Електроди останньої марки виготовляють з дроту Св-08ХМ.

Хромомолібденові сталі з малим вмістом вуглецю (сталь 12ХМ) рекомендується зварювати з попереднім підігрівом до 200° С. При більш високому вмісті в сталі вуглецю температуру попереднього підігріву підвищують до 250 -- 300° С.

При зварюванні у вуглекислому газі стали 15ХМ і 20ХМ застосовують зварювальний дріт Св-10ХГ2СМА. При використанні цього дроту міцність і пластичні властивості зварних з'єднань в інтервалі температур 20 - 525° С практично не відрізняються від властивостей основного металу. Автоматичне і напівавтоматичне зварювання цих сталей у вуглекислому газі проводять з попереднім підігрівом до температури 250-300° С.

Автоматичне і напівавтоматичне зварювання у вуглекислому газі сталей 12Х1МФ і 15Х1М1Ф здійснюють дротом Св-08ХГСМФА з попереднім і супутнім підігрівом до температури 250-300° С. Після зварювання виробляють високий відпуск при температурі 700 -- 740° С.

Похожие статьи




Технологія та техніка зварювання низьколегованих сталей - Технічне обслуговування та ремонт автомобілів та самохідних кранів

Предыдущая | Следующая