СВАРКА разнородных металлов и сплавов

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Качество сварных соединений разнородных металлов и сплавов оп­ределяется совокупностью ряда свойств, таких как надежность, сте­пень работоспособности, прочность, структура металла шва и около­шовной зоны, коррозионная стойкость, отсутствие дефектов и т. п.

Создание работоспособных сварных конструкций из разнородных металлов и сплавов, как правило, связано с определенными труд­ностями. что вызвано неизбежностью образования в процессе сварки металлов с различными теплофизическими свойствами химической и структурной неоднородности, а также значительных напряжений и деформаций. В связи с этим для получения стабильного качества сварных конструкций из разнородных металлов и сплавов необ­ходима высокая культура производства, строгое соблюдение всех инструкций и требований технических условий на сварку, а также более строгая система контроля, чем при сварке изделий из однород­ных металлов.

Для контроля сварных соединений применяют традиционные методы разрушающего и неразрушающего контроля.

Разрушающие испытания проводят на образцах — свидетелях, натурных образцах и моделях. Образцы — свидетели сваривают из того же материала и по той же технологии, что и сварные соединения изделий. Разрушающий контроль позволяет получить количественные данные, характеризующие прочность, качество или надежность сварных разнородных соединений. Согласно ГОСТ 6996—66 меха­нические испытания соединения и металла шва проводят на растя­жение, изгиб, сплющивание. В ряде случаев для контроля макро - и микроструктуры металла шва и зоны сплавления устанавливают эталонные образцы рекомендуемых структур,

При сварке разнородных металлов и сплавов, особенно в случае сварки тугоплавких и химически активных металлов, важное зна­чение приобретает контроль качества исходных материалов (основ­ного металла, защитных газов, сварочной проволоки и т. п.). При­меняемые материалы должны удовлетворять предъявляемым к ним требованиям согласно технологическому процессу сварки. При сварке титана, ниобия и других химически активных металлов со сталями, медными и никелевыми сплавами условия защиты этих металлов при сварке должны быть аналогичны условиям сварки наиболее хими­чески активного металла из данной пары.

Проверка исходных материалов на свариваемость должна пред­шествовать принятию решения об использовании тех или иных со­четаний материалов в сварной конструкции.

В ряде случаев сварку разнородных металлов выполняют при регулировании диффузионных, тепловых и других физико-химиче­ских процессов, обеспечивающих необходимые свойства металла шва и всего сварного соединения. Так, при сварке сталей с алюминие­выми сплавами, тугоплавкими металлами соединение образуется в результате преимущественного плавления более легкоплавкого металла. При этом для ограничения плавления другого металла используют различные технологические приемы: соответствующее смещение источника нагрева, применение охлаждаемых подкладок (плит) с увеличенной теплопроводностью и т. п.

В связи с этим технический уровень и состояние оборудования и приспособлений необходимо поддерживать в заданных пределах, соблюдая требования соответствующих конструкций. Для дальней­шего совершенствования сварки разнородных материалов целесооб­разно создание специализированного оборудования, обеспечивающего контроль количества выделяющейся в процессе сварки теплоты.

Высокие требования предъявляют к подготовке поверхности сва­риваемых материалов, а также к сборке под сварку. Непременным условием качественной сборки под сварку должно быть строгое соб­людение допусков по зазорам в стыке, смещению кромок, предусмо­тренных соответствующими чертежами и техническими условиями. При этом следует учитывать, что чем меньше зазоры между соеди­няемыми деталями, тем меньше их коробление после сварки.

Детали или изделия, подлежащие сварке, необходимо собирать на тщательно выверенных специальных сборочных приспособлениях, обеспечивающих точное расположение свариваемых элементов. Основные контролируемые размеры собранных под сварку деталей: зазор между кромками и превышение кромок —для стыковых со­единений без разделки кромок; ширина нахлестки и зазор между листами для нахлесточных соединений и т. д. Контролю подлежат и другие размеры и параметры, которые зависят от вида и формы сварной конструкции и определены техническими условиями на изделие.

Смещение свариваемых кромок по высоте, геометрия шва, разно - толщинность соединяемых материалов оказывают значительное влия­ние на работоспособность разнородных соединений при переменных

йагрузках. Например, при аргойодуговой сварке встык разнород­ных металлов титан + ванадиевый сплав + коррозионностойкая сталь при толщине 1—1,5 мм малодикловая усталость соединений в основном зависит от коэффициента концентрации напряжений, обусловленного смещением кромок (связанного с отклонением от толщины свариваемых материалов и со сварочными деформациями в результате поперечных усадок), а также зависит от места разру­шения сварного стыка, так как свариваемые материалы характери­зуются значительными различиями в прочностных характеристиках.

Высокой долговечностью [Л/р == (177,5-^-424) х 103 диклов при Gmax = 250 МПа ] обладают сварные стыковые соединения титан + + ванадиевый сплав + коррозионно-стойкая сталь, у которых сме­щение кромок составляет не более 15 % толщины. Увеличение сме­щения кромок по высоте до 30—40 % приводит к снижению мало­цикловой усталости сварных соединений в 20—25 раз.

Приведенные данные влияния на долговечность сварных соеди­нений титан + ванадиевый сплав + коррозионно-стойкая сталь кон­центрации напряжений подтверждают необходимость строгого кон­троля смещения кромок, а также введения ограничения на откло­нение толщины свариваемых материалов. Для каждого сочетания материалов, способов сварки, видов соединения применительно к конструкции устанавливают и строго контролируют допустимые смещения кромок.

Большое значение для обеспечения качества выпускаемой про­дукции из разнородных материалов имеет операционный кон роль в процессе производства. Внимательное и постоянное наблюдение за состоянием оборудования, аппаратуры, приспособлений, прибо­ров и инструмента, а также строгое соблюдение установленных тех­нологическим процессом последовательности и режимов изготовле­ния сварных изделий способствуют обеспечению высокого качества изделия.

Визуально контролируют внешний вид сварного соединения,. оплавление соединяемых металлов, соответствие швов эталонным образцам, наличие дефектов (трещин, прожогов, непроваров, под­резов и т. п.).

В зависимости от предъявляемых требований сварные изделия из разнородных материалов подвергают радиографическому кон­тролю, контролю на герметичность методами течеискания, гидравли­ческим давлением.

Нормы допустимых дефектов или методы исправления дефектов определяются соответствующими инструкциями или техническими условиями на изделие. Для некоторых сварных изделий из разно­родных материалов, например, выполненных из трудносвариваемых сочетаний металлов, как ниобий—сталь, ванадий—сталь, ниобий- никель и др., исправление дефектов в швах не рекомендуется.

В ряде случаев при рентгеноконтроле сварных разнородных со­единений на рентгенограмме допускается непрерывная продольная риска в центре шва, которая является проекцией оплавленного края

одного йз свариваемых металлов. К производствейным инструкциям по контролю таких соединений прикладывается типовая рентгено­грамма шва.

Основная задача технического контроля качества выпускаемой продукции состоит в том, чтобы, правильно используя эффективные методы и средства контроля, обеспечить получение бездефектных сварных деталей и изделий из разнородных металлов и сплавов.

[1] В. Р. Рябов и др.

[2] Разноименные сплавы — сплавы одной основы, но разного химического состава.