ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ СВАРКИ

Высоколегированные аустенитные стали и сплавы обладают ком­плексом положительных свойств. Поэтому одну и ту же марку стали иногда можно использовать для изготовления изделий раз­личного назначения, например коррозионно-стойких, хладостой-

/8 W /2 8 (f 0 * СМІВ 16 1Z в 4 0 ‘t СИ

a) fi)

Рис. 143. Температурные ноля при одинаковой погонной энергии и толщине металла при сварке углеродистой (о) її высоколегированной (б) сталей

них, жаропрочных и т. д. В связи с этим и требования к свойст­вам сварных соединений будут различными. Это определит и раз­личную технологию сварки (сварочные материалы, режимы сварки, необходимость последующей термообработки и т. д.), направлен­ную на получение сварного соединения с необходимыми свойст­вами, определяемыми составом металла шва и его структурой.

Характерные для высоколегированных сталей теплофизиче­ские свойства определяют некоторые особенности их сварки. По­ниженный коэффициент теплопроводности, равный примерно 0,4 кал/см-с (для углеродистых сталей 0,096 кал/см-с) при рав­ных остальных условиях, значительно изменяет распределение температур в шве и околошовной зоне (рис. 143). В результате одинаковые изотермы в высоколегированных сталях более раз­виты, чем в углеродистых. Это увеличивает глубину проплавле­ння основного металла, а с учетом повышенного коэффициента теплового расширения возрастает и коробление изделий.

Поэтому для уменьшения коробления изделий из высоколеги­рованных сталей следует применять способы п режимы сварки, характеризующиеся максимальной концентрацией тепловой энер­гии. Примерно в 5 раз более высокое, чем у углеродистых сталей, удельное электросопротивление обусловливает больший разогрев сварочной проволоки в вылете электрода или металлического стержня электрода для ручной дуговой сварки. При автоматиче­ской и полуавтоматической дуговой сварке следует уменьшать вылет электрода н повышать скорость его подачи. При ручной дуговой сварке уменьшают длину электродов и допустимую плот­ность сварочного тока.

Одна из основных трудностей при сварке рассматриваемых сталей и сплавов — предупреждение образования в швах и около­шовной зоне горячих трещин. Предупреждение образования этих дефектов достигается:

а) ограничением (особенно при сварке глубоко аустенитных сталей) в основном и наплавленном металлах содержания вредных (серы, фосфора) я ликвирующих (свинца, олова, висмута) приме­сей, а также газов — кислорода и водорода. Для этого следует применять режимы, уменьшающие долю основного металла в шве, и использовать стали и сварочные материалы с минимальным содержанием названных примесей. Техника сварки должна обес - почивать минимальное насыщение металла шва газами. Этому способствует применение для сварки постоянного тока обратной полярности. При ручной сварке покрытыми электродами следует поддерживать короткую дугу и сварку вести без поперечных коле­баний. При сварке в защитных газах, предупреждая подсос воз­духа, следует поддерживать коротким вылет электрода и выби­рать оптимальными скорость сварки и расход защитных газов. Пообходимо также принимать меры к удалению влаги из флюса и покрытия электродов, обеспечивая их необходимую прокалку. Это уменьшит также вероятность образования пор, вызываемых водородом;

б) получением такого химического состава металла шва, кото­рый обеспечил бы в нем двухфазную структуру. Для жаропрочных и жаростойких сталей с малым запасом аустенитности и содержа­нием никеля до 16% ото достигается получением аустенитно-фер - ритной структуры с 3—5% феррита. Большее количество феррита может привести к значительному высокотемпературному охруп­чиванию швов ввиду их сигматизации. Стремление получить аустенптпо-ферритпую структуру швов на глубокоаустепитных сталях, содержащих более 15% Ni, потребует повышенного их легирования ферритообразующими элементами, что приведет к снижению пластических свойств шва и охрупчиванию ввиду появления хрупких эвтектик, а иногда и о-фазы.

Поэтому в швах стремятся получить аустеиитную структуру с мелкодисперсными карбидами и интерметаллпдами. Благо­приятно и легирование швов повьівіенньїм количеством молиб­дена, марганца и вольфрама, подавляющих процесс образования горячих трещин. Количество феррита в структуре швов на корро­зионно-стойких сталях может быть повышено до 15—25%. Высо­колегированные стали содержат в качестве легирующих присадок алюминий, кремний, титан, ниобий, хром и другие элементы, об­ладающие большим сродством к кислороду, чем железо. Поэтому при наличии в зоне сварки окислительной атмосферы возможен их значительный угар, что может привести к уменьшению содер­жания или к полному исчезновению в структуре шва ферритной и карбидной фаз, особенно в металле с небольшим избытком фер - рнтизаторов.

Для сварки рекомендуется использовать неокислительные низкокремнистые, высокоосновпьге флюсы (фторидные) и покрытия электродов (фторнстокальцневые). Сварка короткой дугой и пре­дупреждение подсоса воздуха служат этой же цели. Азот — сильный аустенитизатор, способствует измельчению структуры за счет увеличения центров кристаллизации в виде тугоплавких нитридов. Поэтому азотизация металла шва способствует повы­шению их стойкости против горячих трещин.

Высокоосновиые флюсы и шлаки, рафинируя металл шва и иногда модифицируя его структуру, повышают стойкость против горячих трещин. Механизированные способы сварки, обеспсчи-

Рис. 144. Влияние направления ро­ста кристаллитов на вероятность об­разования в швах горячих трещин:

в)

г)

а — направление роста кристаллитов и растягивающих напряжений совпадает (трещина возможна по оси встречи кристал­лов); б - направление растягивающих уси­лий под углом к направлению роста кри­сталлов (трещины между осями кристал­лов более вероятны, а но оси их встречи менее вероятны); виг — наличие зазора н угловом соединении [дезориентируя струк­туру шва за счет уменьшения интенсивно­сти теплоотвода, уменьшает вероятность образования горячей трещины; этому спо­собствует и отсутствие концентратора на­пряжений в соединении с зазором (г)]

SHAPE * MERGEFORMAT

вая равномерное проплавление основного металла по длине шва и постоянство термического цикла сварки, позволяют получить и более стабильные структуры на всей длине сварного соединения;

в) применением технологических приемов, направленных на изменение формы сварочной ванны и направления роста кристал­лов аустенита. Действие растягивающих сил, перпендикулярное направлению роста столбчатых кристаллов, увеличивает вероят­ность образования горячих трещин (рис. 144). При механизиро­ванных способах сварки тонкими электродными проволоками поперечные колебания электрода, изменяя схему кристаллизации металла шва, позволяет уменьшить его склонность к горячим трещинам;

г) уменьшением силового фактора, возникающего в резуль­тате термического цикла сварки, усадочных деформаций и жест­кости закрепления свариваемых кромок. Снижение его действия достигается ограничением силы сварочного тока, заполнением разделки швами небольшого сечения и применением соответст­вующих конструкций разделок. Этому же способствует хорошая заделка кратера при обрыве дуги.

Кроме перечисленных общих особенностей сварки высоколе­гированных сталей и сплавов, есть специфические особенности, определяемые их служебным назначением» При сварке жаропроч­ных и жаростойких сталей обеспечение требуемых свойств во многих случаях достигается термообработкой (аустенитизацией) при температуре 1050—1110° С, снимающей остаточные сварочные напряжения, с последующим стабилизирующим отпуском ігри температуре 750—800° С. При невозможности термообработки сварку иногда выполняют с предварительным или сопутствующим подогревом до температуры 350—400° С. Чрезмерное охрупчи­вание швов за счет образования карбидов предупреждается сни­жением содержания в шве углерода. Обеспечение необходимой окалиностойкости достигается получением металла шва, по со­ставу идентичного основному металлу. Это же требуется и для получения швов, стойких к общей жидкостной коррозии.

При сварке коррозионно-стойких сталей различными способами дли предупреждения межкристаллитной коррозии не следует до­пускать повышения в металле шва содержания углерода за счет ап і рязнеиия им сварочных материалов (графитовой смазки проволоки н т. д.), длительного и многократного пребывания металла сварного соединения в интервале критических темпе­ратур.

В связи с этим сварку необходимо выполнять при наимень­шей погонной энергии, используя механизированные способы сварки, обеспечивающие непрерывность получения шва. Повтор­ные возбуждения дуги при ручной сварке, вызывая нежелательное тепловое действие на металл, могут вызвать появление склонности его к коррозии. Шов, обращенный к агрессивной среде, по воз­можности следует сваривать в последнюю очередь, чтобы преду­предить его повторный нагрев, последующие швы в многослойных швах — после полного охлаждения предыдущих. Следует при­нимать меры к ускоренному охлаждению швои. Брызги, попадаю­щие на поверхность основного металла, могут быть впоследствии очагами коррозии. Следует тщательно удалять с поверхности швов остатки шлака и флюса, так как взаимодействие их в процессе эксплуатации с металлом может повести к коррозии или снижению местной жаростойкости.

Для повышения стойкости швов к межкристаллитной корро­зии и создания в их металле аустенитно-ферритной структуры при сварке их обычно легируют титаном или ниобием. Однако титан обладает высоким сродством к кислороду и поэтому при способах сварки, создающих в зоне сварки окислительную атмос - феру (ручная дуговая сварка, сварка под окислительными флю­сами), выгорает в количестве 70—90%. Легирование швов ти­таном возможно при сварке в инертных защитных газах, при ду­говой и электрошлаковой сварке с использованием фторидных флюсов. В металле швов содержание титана должно соответство­вать соотношению Ті/С>5. Ниобий при сварке окисляется значительно меньше и его чаще используют для легирования шва при ручной дуговой сварке. Его содержание в металле шва должно соответствовать Nb/C > 10. Однако он может вызвать появление в швах горячих трещин.

Ручная дуговая сварка. Это — высокоманевренный способ. При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск но химиче­скому составу. Различие типов сварных соединений, простран­ственного положения сварки и т. н. способствует изменению глубины проплавления основного металла, а также химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропроч­ность и коррозионная стойкость швов.

Применением электродов с фтористокальциевым покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получе­ние металла шва с необходимым химическим составом и струк­турами. Уменьшению угара легирующих элементов способствует и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электро­да. Это снижает вероятность появления дефектов яа поверхности основного металла в результате попадания на него брызг.

Тип покрытия электрода диктует необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменном или постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива). Тщатель­ная прокалка электродов, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и вызываемых водородом трещин. Некоторые данные о режи. мах и выборе электродов для ручной дуговой сварки приведены в табл. 74 и 75, а о свойствах сварных соединений — в табл. 70 и на рис. 145.

Таблица 74. Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки аустенитных сталей

Толщина

материала,

мм

Электрод

Сила сварочного тока (А) при положении сварки

Диаметр, мм

Длина, мм

нижнем

вертикальном

потолочном

До 2,0

2

150—200

30—50

2,5—3,0

3

225—250

70—100

50—80

45—75

3,0—8,0

3—4

250—300

85—140

75—130

65—120

8,0—12,0

4—5

300—400

85—100

75—150

65—130

б, кге/мм2

Сварка под флюсом. Этот один из основных способов сварки высоколегированных сталей толщиной 3—50 ым имеет большое преимущество перед ручной дуговой сваркой покрытыми элек­тродами ввиду стабильности состава и свойств металла по всей длине шва при сварке с разделкой и без разделки кромок. Это достигается отсутствием частых кратеров, образующихся при смене электродов, равномерностью плавления электродной про­волоки и основного металла по длине шва (при ручной сварке меньшая скорость плавления электрода вначале его использо­вания и большая в конце изменяет долю основного металла в шве, а значит, и его состав), более надежной защитой зоны сварки от окисления легирующих компонентов кислородом воздуха и др.

Рис. 145. Длительная прочность аустенитно - ферритных сварных швов при температуре 600— 650° С:

1 — сталь ХН70ВМЮТ, Электроды КТИ-5; 2— сталь 12X18H12T, электроды ЦТ-1 Г.; 3 — сталь 08Х22Н6Т, электроды ЦТ-26

Таблица 75. Некоторые марки электродов для сварки высоколегированных сталей и сплавов

Марка стали

Марка

электро­

дов

Тип электродов JI0 ГОСТ 10052—75

Наплавленный металл, структура

Koj

О. ЧЦ18Н10, OX18II10T, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 0.8Х18Н12Б, 0SX22HGT и подобные, работающие в аг­рессивных средах:

к металлу шва предъ­являются требования по стойкости к м. к. к.

фОЗПОШЮ-

цл-и

стойкие стали

Э-04Х20И9

Э-07Х20Н9

Э-08Х19Н10Г2Б

Аустепнтпо-фер - ритпая с 2,5—7% а-фазы

к металлу шва предъ­являются жесткие тре­бования по стойкости к м. к. і:.

ОЗЛ-7

Э-02Х19Н9Г)

Аустенптно-фер - ритная с 5,0—10%

а-фазы

Те же стали, работающие при температурах до 600 °С в жидких агрессивных сре­дах; к металлу шва предъ­являются требования по стойкости к м. к. к.

Л-38М

Э-02Х19Н9Б

Аустеннтно - фср - рптная с 3,0—5,0% а-фазы

10Х17Н13М2Т, 10Х17ШЗМЗТ, 08Х18И12Е, 08Х21Н6М2Т и подобпыс, работающие при температу­рах до 700 °С:

к металлу гава предъ­являются требования по стойкости к м. к. к.

СЛ-28

Э-08Х19Н10Г2МБ Э-09Х19Н10Г2М2Б

Аустенптно-фер - ритная с 4,0—5,0% а-фазы

к металлу шва предъ­являются жесткие тре­бования гю стойкости к м. к. к.

НЖ-13

Э-09Х 1 9Н10Г2М2Б

Аустеннтпо-фер - ритпая с 4,0—8,0% а-фазы

12Х18Н9, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, работающие при температурах до 800 СС

Жаропроч

ЦТ-26

ные стали

ЭА-1М2

Э-08Х16Н8М2

Э-08Н17Н8М2

Аустенитно-фор - ритная с 2,0—4% феррита

10Х23Н18 и подобные, ра­ботающие при температурах выше 860 °С

ОЗЛ-4

ОЗЛ-6

Э-10Х25Н13Г2

Аусгенитно-фер - ритная с содержа­нием феррита ие менее 2,5%

Х20Н14С2, 0Х20Н14С2, 20Х25Н20С2, работающие при температурах 900—1100 °С

ОЗЛ

Э-12Х24Н14С2

Аустешшю-фер - ритная с 3—10% а-фазы

20Х25Н20С2,4Х18Н25С2, ра­ботающие при температурах до 1050 СС; к металлу шва предъявляются требования жаростойкости и жаропроч­ности

03 Л-9-1

Э-28Х24Н16Г6

Аустсннтно-кар-

бидная

Марка

электро­

дов

Наплавленный металл, структура

Жаростойкие стали

Таблица 76. Типичные механические свойства металла шва при комнатной температуре

Марка

элект­

рода

°т-

кге/мм2

°В’

кге/мм2

б,

%

пн>

кгс-м/см2

Марка

элект­

рода

°т< к гс/мм2

°п-

кге/мн2

С,

%

°Н>

кгс-м/см2

Коррозионно-стоіііаїс стали

Жаростойкие слали

ЦЛ 11

30

00

24

7

ОЗЛ-5

35

00

25

6

03 Л-7

40

04

25

10

Л-38М

30

00

30

9

ОЗЛ-6

35

57

33

10

Л-40М

35

60

24

7

СЛ-28

00

38

12

ОЗЛ-9-1

50

65

12

5

НЖ-13

45

60

26

10

Тип электродов по ГОСТ 10052—75

Хорошее формирование поверхности швов с мелкой ченгуйча - тостью и плавным переходом к основному металлу, отсутствие брызг на поверхности изделия заметно повышают коррозионную стойкость сварных соединений. При этом способе уменьшается трудоемкость подготовительных работ, так как разделку кромок выполняют на металле толщиной свыше 12 мм (при ручной сварке свыше 3—5 мм). Возможна сварка с повышенным зазором и без раз­делки кромок стали толщиной до 30—40 мм. Уменьшение потерь на угар, разбрызгивание и огарки электродов гта 10—20% снижает расход дорогостоящей сварочной проволоки.

Однако при сварке под флюсом некоторых марок жаропроч­ных сталей требование обеспечения в металле шва регламентиро­ванного количества ферритной фазы не всегда может быть достиг­нуто. Это объясняется трудностью получения необходимого со­става металла шва за счет выбора только сварочных флюсов и про­волок (последние имеют значительные колебания химического состава в пределах стали одной марки) при сварке металла различ-
iioii толщины (различная форма разделки и, значит, доля участия основного металла в формировании шва).

Отличие техники сварки высоколегированных сталей и сила - ион от техники сварки обычных низколегированных сталей заклю­чается в уменьшении вылета электрода в 1,5—2 раза ввиду повы­шенного электросопротивления сварочных проволок. Для преду­преждения перегрева металла и связанного с этим огрубления структуры, возможности появления трещин и снижения эксплуата­ционных свойств сварного соединения многослойные швы повышен­ного сечения рекомендуется сваривать швами небольшого сечения. ;»то предопределяет использование сварочных проволок диа­метром 2—3 мм. Аустенитные сварочные проволоки в процессе изготовления сильно наклепываются и имеют высокую жесткость, что затрудняет работу правильных, подающих и токоподводящих узлов сварочных установок, снижая срок их службы. Легировать шов можно через флюс (табл. 77) или проволоку (табл. 78).

Таблица 77. Флюсы для электродуговой и электрошлаковой сварки высоколегированных сталей

Назначение

Марка флюса

Автоматическая электродуго пая сварка аустепятно-фсу - ритными швами

АНФ-Н; АНФ-16; 48-ОФ-ІО; К-8

Автоматическая электродуговая сварка сталей с неболь­шим запасом аустенитиости р. устеи итио-ферритн ьши швами

АН-26

Автоматическая электродуговая сварка сталей с большим запасом аустенитиости чисто аустенитными швами

АНФ-5

ФЦК

Автоматическая електродуговая и електрошлаковая сварка сталей с большим запасом аустенитиости чисто аустенитными швами

48-0 Ф-С

Електрошлаковая сварка сталей с большим запасом аустенитиости чисто аустенитными швами

АИФ-1; АНФ-6; АНФ-7 АІІ-29; АН-292

Легирование через проволоку более предпочтительно, тан как обеспечивает повышенную стабильность состава металла шва. При сварке используют безокислительные нпз ко кремнистые фто - ридные и высокоосновные флюсы, создающие в зоне сварки бе- зокислителыше или малоокнслительные среды, способствующие минимальному' угару легирующих элементов. Остатки шлака и флюса па поверхности швов, которые могут служить очагами коррозии сварных соединений на коррозионно - и жаростойких сталях, необходимо тщательно удалять. Тин флюсов предопреде­ляет преимущественное использование для сварки постоянного тока обратной полярности. При этом достигается и повышенная глубина проплавлення. Некоторые данные о механических свой­ствах металла сварных швов и соединений приведены в табл. 79, 80.

Таблица 78. Некоторые марки сварочных прополок для электродуговой сварки под флюсом н электрошлаковой сварки высоколегированных сталей

Марка стали

Марка проволоки (ГОСТ 2246—70)

Коррозионно-стойкие стали

12X18119, 08X181110. 12X1SII10T, 12Х18Н9Т н по­добные; к металлу шва предъявляются требования стойкости к м. к. к.

Св-01 X19II9

CB-04X191I9

Св-0(>Х19119Т

СВ-07Х18Н9ТЮ

Св-04Х19119С2

СВ-05Х19ІІ9ФЗС2

12Х18Н10Т, 0Х18ІІ10Т, 08Х18Ш2Т, 08Х18Н12В и подобные, работающие при температурах выше 350 С или в условиях, KOI да к металлу шва предъявляются требования стойкости к м. к. к.

Св-07Х 19Ш0 Б СВ-05Х20І19ФБС

10X17H13M3T, 08Х18Н12Б и подобные; к металлу шва предъявляются жесткие требования стойкости к м. к. к.

08Х18Н10, 12Х18И10Т, 12X18II9T и подобные, сва­риваемые в углекислом газе; к металлу шва предъ­является требование стойкости к м. к. к.

Св-08Х19Н10МЗБ Ci!-0f, X 201111МЗТБ

Св-08Х25Н13ЕТЮ

Жаропрочные стали 12Х18Н9 с аустепптио-ферритпыми швами

CB-04X19II19

12Х18Н9Б, 08Х18Н12Т и др. с аустепнтно-фер рит- иыми швами

Св-08Х 18І18Г2Б

Х15Н35В4Т

С. В-0СХ19И10МЗТ

Жаростойкие стали

20Х23Н13, 08Х20Н14С2 и подобные

СВ-07Х25Н13

20Х23Н18 п подобные, работающие нрп температурах 900—1100 ГС

Св-07Х25Н12Г2Т

СВ-06Х25Н12ТЮ

Св-08Х25Н13БТЮ

ХІ135ВЮ, 20Х25Н20С2 н подобные, работающие при температурах до 1200°С

Св-08ХН50

Электрошлаковая свирка. Важнейшая особенность способа — пониженная чувствительность к образованию горячих трещин, что позволяет получать чисто аустенитные швы без трещин. Это объясняется специфическими особенностями электрошлаковой сварки: малой скоростью перемещения источника нагрева и ха-

г

f ниггером кристаллизации металла сварочной ванпы, отсутствием и стыковых соединениях угловых деформаций. Однако малая кон­центрация нагрева и скорость сварки, повышая длительность пребывания металла шва и околошовной зоны при повышенных температурах, увеличивают его перегрев и ширину околошовной I зоны.

Таблица 79. Кратковременные механические свойства при температуре - j-20 СС металла шва и сварного соединения высоколегированных сталей и сплавов

Марка

металла

(ГОСТ

МІ32-72)

CS

S

Я

Я * н я

Марки проволоки

Сварка

Испытуемый

образец

S

о к

к

к

- о

И О в

-чО

о4

со

30X23118

X1I35BT

12

Св-13Х25Н8 СВ-ЗОХ15H35B3B3T

Электро - дуговая под флюсом ЛИФ-5

Металл пша *

66,5

79,7

5,9

То же, под флю­сом АНФ-17

Металл шва Металл шва * *

40.3

47.4

65.4

78.4

24.7

15.8

ХН77ТЮР

100

С в-081150

Электро - шлаковая, пластннча - гым элек­тродом, флюс АНФ-7

Металл шва *

58,7

76.2

18,0

ХН78Т

125

Св-081150

То же, под флюсом АНФ-1

Металл

шва

28,8

63,8

17,4

* Термообработка: аустепитизация при 1080'С 2 ч на воздухе и старение при 700 °С 16 ч.

** Термообработка: старение при 800 °С 10 ч.

Длительное пребывание металла при температурах 1200— 1250° С, приводя к необратимым изменениям в его структуре, снижает прочностные и пластические свойства. Это повышает склонность сварных соединений теплоустойчивых сталей к ло­кальным (околошовным) разрушениям в процессе термообработки или эксплуатации при повышенных температурах. При сварке коррозионно-стойких сталей перегрев стали в околошовной зоне может привести к образованию в ней ножевой коррозии. Для пре-

дупреждения этих дефектов необходима термообработка сварных изделий (закалка или стабилизирующий отжиг). Применение нео­кислительных флюсов, особенно при сварке жаропрочных сталей и сплавов, не исключает угара легкоокисляющихся легирующих элементов (титана, марганца и др.) за счет проникновения кисло­рода воздуха через поверхность шлаковой ванны. Это вызывает необходимость в ряде случаев защищать поверхность шлаковой ванны путем обдува ее аргоном.

Таблица 80. Длительная прочность сварных соединений высоколегированных сталей и сплавов

Условия испытания

Марка

металла

Сварка

Марка

проволоки

Тем­

пера­

тура,

°С

Постоян­ное на­пряже­ние, кгс/мм2

Время до раз­рушения, ч

12Х18Н9Т

Под флюсом В аргоне

В углекислом газе

СВ-01Х19Н9

ООО

30

1.5

3.0

4.0

12Х18Н9Т

Под флюсом В аргоне

В углекислом газе

CB-0GX19II9T

ТОО

30

35.0

21.0 218,0

12Х18Н9Т

Под флюсом В аргоне

В углекислом газе

СВ-07Х19Н10К

ООО

зо

33

80

320

12Х18Н9Т

Электрошлаковая пла­стинчатым электродом

СВ-06Х19ІІ9Т

700

18

42.0

ХН77ТІОР *

То же

СВ-08Н50

700

40

110,0

20Х23Н8

Под флюсом

Св-13Х25Н8

700

40

46-79

ХН78Т**

Аргонодуговая воль­фрамовым электродом

700

21

125- 101

Примечание. Термообработка сварного соединения: * Аустенитизация при 1080° (' 8 ч и старение при 7U0 °С 16 ч.

** Аустенитизация при 1050 °С 15 мин и старение при 700 °С 16 ч

Электрошлаковую сварку можно выполнять проволочным или пластинчатыми электродами (табл. 81). Изделия большой толщины со швами небольшой протяженности целесообразнее сваривать пластинчатым электродом. Изготовление пластинчатого электрода более простое. Но сварка проволокой позволяет в более широких пределах, варьируя режим, изменять форму металлической ванны її характер кристаллизации металла шла, а это один из действен­ных факторов, обеспечивающих получение швов, свободных от юрячих трещин. Однако жесткость сварочной проволоки затруд­няет длительную и надежную работу токоподводящих и подающих узлов сварочной аппаратуры.

Таблица 81. Типовой режим электрошлаковой сварки высоколегированных сталей и сплавов

Тол­

щина

ме­

талла,

мм

Электрод,

мм

Марка

флюса

Глубина

шлаковой

ванны,

мм

Скорость

подачи

электрода,

м/ч

Сила тока, А

Напря­

же­

ние,

В

Зааор,

ым

юо

Проволока

Ф 3

А1ІФ-7

25—35

330

600-800

40 - 42

28 32

100

Пластлиа

10x100

АИФ-7

15-20

2,4

1200—1300

24—26

28—32

200

Пластина

12x200

АНФ 1

15-20

1,9

3500—4000

22—24

38-40

200

Пластина

12x200

АНФ-6

15—20

1,9

1800-2000

26—28

38-40

('.варка в защитных газах. В качестве защитных используют инертные (аргон, гелий) и активные (углекислый газ) газы, а также различные смеси инертных или активных газов и инертных с активными. Этот способ сварки по сравнению с рассмотренными выше имеет ряд существенных преимуществ. Его можно исполь­зовать для соединения металлов широкого диапазона толщин — пт десятых долей до десятков миллиметров. При сварке толстых металлов в некоторых случаях этот способ сварки может кон­курировать с электрошлаковой сваркой.

Применение инертных газон существенно повышает стабиль­ность дуга. Значительное различие теплофизических свойств защитных газов и применение их смесей, изменяя тепловую эффек­тивность дуги и условия ввода теплоты в свариваемые кромки, значительно расширяют технологические возможности дуги. При сварке в инертных газах наблюдается минимальный угар леги­рующих элементов, что важно при сварке высоколегированных сталей. При сварке в защитных газах возможности изменения химического состава металла шва более ограничены по сравне­нию с другими способами сварки и возможны за счет изменения состава сварочвой (присадочной) проволоки или изменения доли участия основного металла в образовании металла шва (режим сварки), когда составы основного и электродного металлов зна­чительно различаются.

Прн сварке плавящимся электродом появляется возможность изменения характера металлургических взаимодействий за счет значительного изменения состава защитной атмосферы, напрпмер создания окислительных условий в дуге, путем применения сме­си газов, содержащих кислород, углекислый газ и др. Этим спосо­бом можно выполнять сварку в различных пространственных по­ложениях, что делает ее целесообразной в монтажных условиях по сравнению с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящпмея вольф­рамовым или плавящимся электродом.

Вольфрамовым электродом сваривают в инертных газах или их смесях. Для сварки высоколегированных сталей используют аргон высшего или 1-го сорта по ГОСТ 10157—73. Обычно сварку вольфрамовым электродом технически н экономически целесооб­разно использовать при сварке для металлов толщиной до 7 мм (при толщине до 1,5 мм применение других способов дуговой сварки практически невозможно из-за образования прожогов). Однако в некоторых случаях, например при сварке неповоротних стыков труб, сварку вольфрамовым электродом применяют на сталях и больших толщин.

Высокое качество формирования обратного валика вызывает необходимость применения этого способа и при сварке корневых швов в разделках при изготовлении ответственных толстостенных изделий. В зависимости от толщины стали и конструкции сварно­го соединения сварку выполняют с присадочным материалом или без него вручную с использованием специальных горелок или автоматически. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Исключение составляют стали и сплавы с повышенным содержанием алюминия, когда для разрушения поверхностной пленки окислов, богатой алюминием, следует применять пере­менный ток.

Сварку можно выполнять непрерывно горящей или импульсной дугой. Импульсная дуга благодаря особенностям ее теплового воздействия позволяет уменьшить протяженность околошовной зоны и коробление свариваемых кромок, а также сваривать ме­талл малой толщины при хорошем формировании шва. Особенно­сти кристаллизации металла сварочной ванны при этом способе сварки способствуют дезориентации структуры, уменьшая вероят­ность образования горячих трещин. Однако эта же особенность может способствовать образованию околошовных надрывов при сварке высоколегированных сталей. Для улучшения формирования корня шва используют поддув газа, а при сварке корневых швов па металле повышенных толщин — специальные расплавляющиеся вставки.

При сварке погруженной дугой особенности процесса, опре­деляющие увеличение доли теплоты, идущей на расплавление основного металла, позволяют без разделки кромок за один проход сваривать металл повышенной толщины. Однако умень­шение концентрации пагрева приводит к термическому циклу сварки, сходному с термическим циклом при электрошлаковой сварке. В результате расширяется зона термического влияния и возникает опасность перегрева в пей основного металла, т. е. в ной возможны те же дефекты, что п при электрошлаковой с варке.

Для высоколегированных сталей начинает применяться и плазменная сварка. Большое ее преимущество — малый расход защитного газа. Получение плазменных струй различного сечения (круглого, прямоугольного и т. д.) и значительное изменение расстояния от плазменной горелкп до изделия значительно рас­ширяют технологические возможности этого способа. Плазмен­ную сварку можно использовать для весьма тонких металлов и для металла толщиной до 12 мм. Применение ее для соединения сталей большой толщины затрудняется возможностью образова­ния в швах подрезов.

Сварку плавящимся электродом выполняют в инертных, ак­тивных газах или их смесях. При сварке высоколегированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы (алюминий, титан и др.), следует использоватышертные газы, преимуществен­но аргон. При сварке в пнертных газах возможен капельный и струйный перенос электродного металла. При струйном переносе дуга имеет наиболее высокую стабильность и значительно улуч­шается перенос электродного металла в сварочную ванну; практически исключается разбрызгивание металла. Это особенно важно при сварке швов в вертикальном и потолочном поло­жениях.

Отсутствие разбрызгивания и связанных с этим очагов кор­розии благоприятно при сварке коррозионно-стойких и жаро­стойких сталей. Однако струйный перенос возможен па токах выше критического, при которых возможно образование прожо­гов при сварке тонколистового металла. Добавка в аргон до 3—5% кислорода уменьшает величину критического тока. Кроме того, создание при этом окислительной атмосферы в зоне дуги умень­шает и вероятность образования пор, вызванных водородом. Последнее достигается и применением смеси аргона с 15—20% углекислого газа. Это позволяет уменьшить и расход дорогого и дефицитного аргона. Однако при указанных добавках газов увеличивается угар легирующих элементов, а при добавке угле­кислого газа возможно и науглероживание металла шва. До­бавкой к аргону Г)—10% азота может быть повышено его содер­жание в металле шва. Азот, являясь сильным аустепитизатором, позволяет изменять структуру металла шва.

При сварке в углекислом газе иизкоуглеродистых высоко­легированных сталей с использованием иизкоуглеродистых сва­рочных проволок, если исходная концентрация углерода в сва­рочной ванне менее 0,10%, происходит науглероживание металла па 0,02—0,01%. Этого достаточно для резкого снижения стойкости металла шва к межкриеталлитной коррозии. Одновременно окис­лительная атмосфера, создаваемая в дуге за счет диссоциации углекислого газа, способствует угару до 50% титатна и алюминия.

Несколько меньше выгорают марганец, кремний и др. Поэтому при сварке коррозионно-стойких сталей в углекислом газе при­меняют сварочные проволоки, содержащие раскиляюгцие и кар­бидообразующие элементы (алюминий, титан и ниобий).

Науглероживание металла шва в некоторых случаях может оказать благоприятное действие при сварке жаропрочных сталей. При наличии в металле шва энергичных карбмдообразователей (титана и ниобия) его науглероживание при увеличении в струк­туре количества карбидной фазы повышает жаропрочность. Не­достатком сварки в углекислом газе является большое разбрыз­гивание металла (потери достигают 10—12 %) и образование на поверхности шва плотных пленок окислов, прочно сцепленных с металлом. Это может резко снизить коррозионную стойкость и жаростойкость сварного соединения.

Таблица 82. Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей

Толщина

металла,

мм

Тип соединения

Сила тока, А

Расход аргона, J1,'.чин

Скорость сварки, м/ч

Гучная сварка

1

С отбортовкой

35- 60

3,5-4

_

2

75-120

5-6

3

100-140

6-7

1

Встык без разделки кромок

40-70

3,5-4

_

2

с присадкой

80-130

5-6

3

120—160

6-7

■—

Автоматическая сварка

1

Встык с присадкой

80-140

4

30—60

2

140- 240

6—7

20—30

4

200-280

7 -8

15-30

1

Встык без присадки

60—120

4

35—60

2,5

110-200

6—7

25-30

4

130- 250

7-8

25-30

Примечание. Диаметр присадочной проволоки 1,6—2 мм; ток постоянный прямой полярности.

Для уменьшения возможности налипания на основной металл брызг следует применять специальные эмульсии, наносимые на кромки перед сваркой. Применение импульсной сварки также позволяет несколько снизить разбрызгивание. Наличие на по­верхности швов трудноудаляемой пленки окислов делает прак­тически невозможной сварку в углекислом газе многопроходных mнов. Сварку плавящимся электродом в защитных газах выпол­няют полуавтоматически или автоматически на постоянном токе обратной полярности (табл. 82—84).

Таблица S3. Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении

Тол­

Диаметр

Скорость

Расход

щина

Подготовка кромок

Числи

свароч­

Сила

арго­

ме-

слоев

ной про­

тока, А

сварки.

на,

1 .ui. ia,

колок п,

м'ч

л/мин

мм

мы

Автоматическая сварка

2

Г>сз разделки....................

1

1

200—21 и

70

Г>

V-образная разделка под

углом 50° ..........................

1

1

260—275

44

1U

То же..................................

2

2

330—440

15—30

Полуавтоматическая сварка

4

Поз разделки. .....

1

1.0-1,6

160- 300

6—8

8

V-образная разделка

2

1,6—2,0

240—360

И -15

Таблица 84. Ориентировочные режимы дуговой сварки

высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе

Тол- 11 pi на ые - ■1 алла, мм

Шов

Диаметр свароч­ной про­волоки, мм

Вылет

элек­

трода,

мм

Сила тока, А

Напря­жение дуги, В

Ско­

рость

свар­

ки,

М/Ч

Расход углекис­лого газа, л/мин

1

Односто­

1

80

16

80

10—12

ронний

3

То же

2

15

230—240

24—28

45 50

12—15

6

Двусто-

2

15

250—260

28- 30

30

12—15

роиппи

3

15

350—360

30—32

8

То же

2

15-20

380—400

30—32

30

12—15

3

20-25

430—450

33—35

10

ь

2

15-20

420—440

30—32

30

12-12

3

25—30

530 -560

34—36

Другие способы сварки. Сварку угольным электродом приме­няют очень редко — при изготовлений тонкостенных неответствен­ных конструкций. Это объясняется опасностью науглероживания шва и повышенным короблением пзделий ввиду малой концентри­рованности угольной дуги как источника теплоты.

Перспективно для сварки высоколегированных сталей исполь­зование электронного луча. Возможность за один проход сварить

без разделки кромок металл большой толщины с минимальной протяженностью околошовной зоны — важное технологическое преимущество этого способа. Однако и при этом способе возможно образование в шве и околошовной зоне горячих трещин и локаль­ных разрушений. Наличие вакуума, способствуя удалению вред­ных примесей и газов, увеличивает испарение и полезных легирую­щих элементов. При глубоком и узком проваре часть газов может задержаться растущими кристаллами в шве и образовать поры. Сварка металла большой толщины затруднена из-за непостоян­ства глубины проплавлення. Сложность и дороговизна аппаратуры и процесса определяют возможность применения электронно-лу­чевой сварки только при изготовлении ответственных конструкций.

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

При ручной дуговой сварке мелких изделий рабочее место свар­щика и сборщика: кабина 2x2 или 2 х 3 м с подвижной бре­зентовой занавеской. Кабина оборудуется (рис. 191, а) поворот­ным столом 1, …

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

В ГОСТ 12.0.002—74 даны следующие определения: «Техника безопасности — это система организационных и технических меро­приятий и средств, предотвращающих воздействие на работаю­щих опасных производственных факторов» и «Охрана труда — это система …

СУЩНОСТЬ И ТЕХНИКА ОСОБЫХ СПОСОБОВ НАПЛАВКИ

Кроме описанных выше основных способов наплавки, достаточно широко применяемых в промышленности, имеется ряд других, имеющих ограниченное применение. Это наплавка с разделен­ными процессами тепловой подготовки наплавляемого металла и наплавляемой детали, наплавка …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.