СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Влияние низких и высоких температур на свойства сварных соединений

1 Влияние низких температур на основной металл. При пониже­нии температуры ниже известного предела обычные углеродистые стали и наплавленный из них металл становятся хрупкими и их ударная вязкость резко понижается, хотя предел прочности стали при этом даже несколько возрастает. Если при температуре +20° ударная вязкость малоуглеродистой стали Ст. 3 равна около 13 кгс-м/см2, то при температуре—40° она составит всего только 0,5—1 кгс*м/см2. Поэтому сварные соединения из стали при темпе­ратуре ниже—40е могут давать трещины при ударных нагрузках или в местах концентрации напряжений. Отжиг после сварки устраняет внутренние напряжения и поэтому повышает надежность эксплуатации конструкции в условиях пониженной температуры.

Малоуглеродистые легированные стали, содержащие свыше 3% никеля, например нержавеющие хромоникелевые стали, а также цветные металлы (медь, латунь, алюминий), не уменьшают своей ударной вязкости даже при очень низких температурах (до —270°) и не становятся при этом хрупкими. Поэтому их широко исполь-

зуют в изделиях, работающих при очень низких температурах, например аппаратах и сосудах для получения и хранения жидкого і воздуха, жидкого кислорода, жидкого водорода, жидкого гелия и пр.

Сварка при низких окружающих температурах. Низкая окру­жающая температура при выполнении сварки (сварка на холоде) также оказывает влияние на механические свойства наплавленного металла малоуглеродистой стали. При окружающей температу­ре ниже —20° у стали Ст. 3 несколько понижается ударная вязкость и заметно уменьшается угол загиба Это свидетельствует о повыше­нии хрупкости металла сварного шва, и поэтому в нем могут обра­зоваться трещины уже в процессе сварки на холоде Наибольшие трудности возникают при сварке на холоде сталей с содержанием углерода свыше 0,25%, а также легированных марганцем, хромом, молибденом, склонных к закалке. В этом случае могут возникнуть трещины вследствие быстрого охлаждения участков, прилегающих к сварному шву, которые при этом частично закаливаются и ста­новятся более твердыми и хрупкими Для предупреждения обра­зования трещин такие стали на холоде следует сваривать с предвари­тельным подогревом места сварки и медленным охлаждением шва после сварки.

Сварка на холоде хромоникелевых нержавеющих сталей и цвет­ных металлов не влияет на свойства наплавленного металлами по­этому вполне допустима

Для подогрева изделий при сварке на холоде применяют ин­дукционные нагревательные устройства, схемы которых изображены на рчс 65 Индукционное нагревательное устройство состоит из стального магнитопровода и обмотки, по которой пропускается электрический ток. На рис. 65, а изображен нагреватель (индук­тор) с незамкнутым сердечником и обмоткой Сердечником 1 нагре­ватель устанавливается на нагреваемый лист 3, а обмотка 2 под­ключается к вторичной обмотке 4 сварочного трансформатора 5

Свободные концы обмотки нагревателя и вторичной обмотки трансформатора замыкаются на нагреваемое изделие При прохож­дении по обмотке индуктора переменного тока в магнитопроводе и воздушном пространстве около полюсов сердечника возникает сильное переменное магнитное поле, которое индуктирует электро­движущую силу в нагреваемом изделии Под действием этих элект­родвижущих сил в изделии возникают вихревые токи, нагревающие метзчч.

Для нагрева труб, колонн, стержней и резервуаров небольшого диаметра можно использовать нагреватели без специального сер­дечника (рис. 65, б), так как сердечником в данном случае служит сама нагревательная труба 1; вокруг трубы навивается обмотка 2, включаемая последовательно во вторичную обмотку сварочного трансформатора.

Переносные индукторы для подогрева имеют мощность порядка

9— 10 ква и вес около 30 кг. Скорость нагрева составляет 70—80° в минуту. Переменное магнитное поле индуктора оказывает влия­ние на сварочную дугу, вызывая «магнитное дутье», которое рас­пространяется на расстояние около 100 мм от индуктора.

Температура нагрева металла определяется путем нанесения на него полосок термокраски красного цвета, которая при нагревании

металла до 150—200° темнеет. При охлаждении металла термо­краска принимает свой первоначальный цвет. Нагревание ведется участками длиной до 800 мм вдоль оси шва и шириной до 200 мм, для чего индуктор на данной длине участка устанавливается дважды.

В многослойных швах подогрев индуктором производится толь­ко при наложении первого валика. Последующие слои стараются наплавлять на металл, еще неполностью остывший после наплавки предыдущего слоя.

Влияние повышенной температуры. При повышении темпера­туры до 300° предел прочности малоуглеродистой стали несколько возрастает. При повышении температуры свыше 300° прочность стали резко падает. Снижение прочности при высоких температу­рах наблюдается у сталей всех марок. Легирование хромом и мо­либденом повышает устойчивость стали против неблагоприятного влияния повышенных температур.