ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ВЫЕОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для обеспечения эксплуатационной надежности сварных соеди­нений необходимо, чтобы швы обладали не только заданным уров­нем прочности, но и высокой пластичностью. Поэтому при выборе сварочных материалов необходимо стремиться к получению швов такого химического состава, при котором их механические свой­ства имели бы требуемые значения. Легирование металла шва элементами, входящими в основной металл, всегда повышает его прочностные характеристики, одновременно снижая пластич­ность.

Это всегда следует учитывать при выборе сварочных мате­риалов для легированных конструкционных сталей. Так, напри­мер, при сварке низколегированной стали с временным сопротив­лением 50 кге/мм2 применение электродов типа Э50А может при­вести к значительному повышению временного сопротивления металла шва и существенному снижению пластичности и ударной вязкости. Это происходит ввиду легирования металла элементами, содержащимися в основном металле при проплавлении послед­него. Характер изменения этих свойств зависит от доли участия основного металла в формировании металла шва. Поэтому, как правило, следует выбирать такие сварочные материалы, которые содержат легирующих элементов меньше, чем основной металл.

Легирование металла шва за счет основного металла позеолит повысить свойства шва до необходимого уровня. Однако следует помнить, что доля участия основного металла в металле шва, а значит, и степень легирования зависят от способа сварки, применяемого режима сварки и других технологических приемов. Поэтому при разработке технологического процесса сварки необ­ходима расчетная проверка ожидаемых механических свойств металла шва для принятых режимов сварки и сварочных мате­риалов (см. гл. V, § 6).

Для обеспечения техпологической прочности сварных швов, выполненных низколегированными сварочными материалами, со­держание углерода в них не должно превышать 0,15%, так как дальнейшее увеличение содержания углерода резко повышает склонность металла швов к образованию горячих трещин, а также существенно снижает пластичность и особенно ударную вязкость металла шва в эксплуатационных условиях. Необходимых проч­ностных характеристик металла шва достигают легированием его элементами, которые, повышая прочность, не снижают сущест­венно его деформационную способность и ударную вязкость.

Высокую технологическую прочность и работоспособность можно получить, если содержание легирующих элементов в низко­легированном металле шва не превысит (в %): 0,15 С; 0,5 Si;

1,5 Мп; 1,5 Сг; 2,5 Ni; 0,5 V; 1,0 Мо; 0,5 Nb. Комбинируя раз­личные легирующие элементы в указанных пределах, можно получить швы с временным сопротивлением до 60—70 кгс/мм2 в исходном после сварки состоянии и 85—145 кгс/мм2 после соот­ветствующей термообработки. При сварке низколегированных сталей повышенной прочности не предъявляют требований к иден­тичности состава металла шва и основного металла; основным критерием выбора служит получение гарантированных механи­ческих свойств металла шва, что и предусмотрено действующим ГОСТ 9467-75.

При выборе сварочных материалов для молибденовых, хромо­молибденовых и хромомолибденованадиевых теплоустойчивых ста­лей, кроме обеспечения необходимых механических свойств при температуре +20 °С, требуется гарантировать работоспособность швов при повышенных температурах, для которых предназна­чена свариваемая сталь. Это требование может быть выполнено только в том случае, если и шов будет легирован в необходимых количествах теми элементами, которые придают стали теплоустой чивость. Это также предупредит развитие диффузионных процес­сов между металлом шва и основным металлом. Поэтому при выборе сварочных материалов для этих сталей необходимо созда­вать композицию легирующих элементов, позволяющую получить шов, близкий к составу свариваемой стали. Это предусмотрено действующим ГОСТ 9467—75.

При механизированных способах сварки необходимо выби­рать электродную проволоку, содержащую элементы, придающие шву жаропрочность. В ГОСТ 2246—70 приведен ряд таких элек­тродных проволок, например Св-08ХМ, Св-08МХ, Св-08ХМФА, Св-08ГСМФА и др.

При сварке среднелегированпых глубокопрокаливающихся вы­сокопрочных сталей необходимо выбрать такие сварочные мате­риалы, которые обеспечат получение швов, обладающих высокой деформационной способностью при минимально возможном коли­честве водорода в сварочной ванне. Это может быть достигнуто применением низколегированных сварочных электродов, не со­держащих в покрытии органических веществ и подвергнутых высокотемпературной прокалке (низководородистые электроды).

Одновременно при выполнении сварки необходимо принимать меры для исключения других источников насыщения сварочной ванны водородом (влаги, ржавчины, органических загрязнений на кромках и др.).

Наиболее широко для сварки этих сталей применяют аусте - нитные сварочные материалы. В большинстве случаев в шве стре­мятся получить высоколегированную аустенитную хромоникеле­вую или хромоникелемаргаицовистую сталь. Такой металл обла­дает высокой пластичностью и не претерпевает полиморфных превращений, т. е. сохраняет аустенитную структуру во всем диапазоне температур, вследствие этого растворимость водорода в шве с понижением температуры изменяется незначительно, а проницаемость его мала. Для механизированной сварки и изго­товления стержней электродов в ГОСТ 2246—70 предусмотрены проволоки марок Св-08Х20Н9Г7Т и Св-08Х21Н10Г6, а в ГОСТ 10052—75 электроды типа ЭА-1Г6 и др. Электродные покрытия применяются вида Ф, а для механизированной сварки — основ­ные флюсы, например 48-ОФ-6.