Технология сварки углеродистых сталей: тонкости процесса и рекомендации
Газовая сварка легированных сталей
Сварка легированных сталей – просто и понятно об особенностях процесса
В зависимости от химического состава сталь бывает углеродистая и легированная. Сталь, в составе которой кроме углерода имеются легирующие компоненты хром, никель, вольфрам, ванадий и т. Перед сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины. Сварку выполняют предельно короткой дугой. Изделие перед сваркой не подогревают. Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей. В основном это стали, обладающие повышенной коррозионной стойкостью или жаростойкостью. Легирование сталей выполняют углеродом, марганцем, кремнием, молибденом, алюминием, ванадием, вольфрамом, титаном и ниобием, бором, медью, серой и фосфором. Введение легирующих элементов меняет физические и химические особенности стали. Так, углерод способствует повышению прочности стали и снижению ее пластичности. Окисление углерода в процессе сварки способствует появлению пор. Хром также снижает свариваемость, способствуя созданию тугоплавких окислов. Никель повышает прочность и пластичность сварочного шва, не снижая свариваемость стали. Молибден увеличивает прочность и ударную вязкость стали, ухудшая свариваемость. Ванадий в процессе сварочных работ сильно окисляется, поэтому его содержание в стали предусматривает введение раскислителей. Вольфрам тоже сильно окисляется при повышенных температурах, ухудшает свариваемость стали. Титан и ниобий предотвращают межкристаллитную коррозию. Бор повышает прочность, но затрудняет свариваемость. Медь повышает прочность, ударную вязкость и коррозийную стойкость стали, но снижает ее свариваемость. Повышенное содержание в стали серы приводит к образованию горячих трещин, а фосфор способствует образованию холодных трещин. Содержание тех или иных легирующих элементов определяют по маркировке стали. Первые две цифры в маркировке означают содержание углерода в сотых долях процента; легирующие элементы обозначают буквенными символами, а стоящие за ними цифры указывают на примерное содержание этих элементов, при этом единицу и меньше не ставят. Наиболее широкое применение получили коррозионно-стойкие хромоникелевые стали 12Х18Н10Т, 10Х23Н18 и некоторые другие. Из вышесказанного видно, что, как правило, легирование стали приводит к снижению ее свариваемости, а первостепенную роль при этом играет углерод. Поэтому доля влияния каждого легирующего элемента может быть отнесена к доле влияния углерода. Повышенное содержание углерода и легирующих элементов способствует увеличению склонности стали к резкой закалке в пределах термического цикла, происходящего во время сварки. В результате этого околошовная зона оказывается резко закаленной и теряет свою пластичность. Поэтому при сварочных процессах высоколегированных сталей, происходящих в зоне плавления металла и околошовной области, возникают горячие трещины и межкристаллитная коррозия, проявляющаяся в процессе эксплуатации. Основной причиной появления трещин является образование крупнозернистой структуры в процессе кристаллизации и значительные остаточные напряжения, полученные при затвердевании металла. Легирование влияет на вязкость металла и коэффициент поверхностного натяжения, поэтому у большинства высоколегированных сталей сварочный шов формируется хуже, чем у низколегированных и даже углеродистых сталей. Межкристаллитная коррозия характерна для всех видов высоколегированных сталей, имеющих высокое содержание хрома. Под действием нагрева образовавшиеся карбиды хрома выпадают по границам зерен, снижая их антикоррозийные свойства. Препятствует образованию карбидов хрома легирование стали титаном, ниобием, танталом, цирконием и ванадием. Положительное влияние на качество сварочного шва оказывает дополнительное легирование сварочной проволоки хромом, кремнием, алюминием, ванадием, молибденом и бором. Для сварки высоколегированных сталей используют как ручную дуговую , так механизированную сварку под флюсом и в среде защитных газов. Сварка выполняется при минимальном тепловложении с использованием термообработки и применением дополнительного охлаждения. Введение легирующих элементов меняет и технологические особенности стали. Так, система легирования снижает теплопроводность стали и повышает ее электрическое сопротивление. Это оказывает влияние на скорость и глубину плавления металла, что требует меньшего вложения энергии, и увеличения скорости подачи сварочной проволоки. Ручную дуговую сварку высоколегированных сталей выполняют при пониженных тока обратной полярности. Сварку ведут короткой дугой ниточными валиками без поперечных колебаний. Проволока, применяемая для изготовления электродов, должна соответствовать марке стали с учетом ее свариваемости. Защитное покрытие электродов должно иметь состав, снижающий отрицательное действие повышенной температуры. К примеру, для сварки кислотостойкой стали 12X18HI0T электроды типа ЭХ20Н9 марки ЦЛ препятствуют образования горячих трещин и межкристаллитной коррозии. Предварительный и сопутствующий подогрев снижает опасность возникновения трещин. Для защиты сварочной ванны используют инертный газ или аргон и его смеси с гелием, кислородом и углекислым газом. Сварку в среде углекислого газа можно выполнять только в случаях, когда отсутствует опасность возникновения межкристаллитной коррозии. Сварка плавящимся электродом выполняется при значениях тока, обеспечивающих струйный перенос электродного металла. При сварке возникает опасность коробления и остаточных сварочных напряжений. Поэтому после сварки часто возникает необходимость в термообработке. Низкоуглеродистые стали имеют хорошую свариваемость. При выборе типа и марки электрода для сварки низкоуглеродистых сталей руководствуются следующими требованиями:. Такие стали имеют повышенное содержание углерода, который является причиной образования кристаллизационных трещин при сварке, а также малопластичных закалочных структур и трещин в околошовной зоне. Поэтому для повышения стойкости металла шва против образования кристаллизационных трещин следует понизить количество углерода в металле шва. Это достигается применением электродов с пониженным содержанием углерода, а также уменьшением доли участия основного металла в металле шва. Надежным способом достижения равнопрочности сварного соединения при низком процентном содержании углерода является дополнительное легирование металла шва марганцем и кремнием. Дуговую сварку в среде защитных газов и под флюсами применяют для снижения вредного воздействия атмосферных газов на сварочную ванну. Кроме защитных свойств такая сварка может приводить к изменениям свойств сварочного шва, так как, взаимодействуя с некоторыми защитными газами, жидкий металл может менять свою структуру и химический состав. Так, азот, кислород, водород и некоторые другие газы растворяются в металле, изменяя его пластичность и вязкость. Любой защитный газ, введенный в зону сварки, может оказывать значительное влияние на происходящие в жидком металле физические и металлургические процессы горение дуги, плавление основного металла и т. Поэтому, если требуется сохранить физические свойства металлов, в качестве защитных применяют инертные газы, доля влияния которых на процессы, происходящие в сварочной ванне, минимальна. Сварка в среде инертного газа или смесей инертных газов практически представляет собой простой переплав основного и электродного металлов без существенного изменения их химического состава. Преимущества сварки в среде защитных газов заключаются в возможностях существенно повысить производительность труда и качество свариваемых швов по сравнению с простой дуговой сваркой. Кроме того, достигается большой диапазон от десятых доле миллиметра до десятков миллиметров свариваемых толщин, доступность наблюдения за сварочным процессом и т. Сварку в среде защитных газов ведут как плавящимся, так и неплавящимся электродом, в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. Сварка сталей плавящимся электродом выполняется преимущественно в среде углекислого газа или аргона. При сварке плавящимся электродом источником тепла является дуга, возбуждаемая между свариваемыми элементами и электродной проволокой, непрерывно подаваемой в зону сварочной дуги. Сварочный шов создается за счет формирования сварочной ванны из расплавленного основного и электродного металлов. Основным способом местной защиты является газовый поток с центральной, боковой и комбинированной подачей газа. Сварка в защитном газе: Сварку плавящимся электродом в среде углекислого газа применяют для большинства сталей, которые имеют удовлетворительную свариваемость другими видами дуговой сварки. Отличительной характеристикой такой сварки является ее высокая производительность и относительно низкая стоимость. Для сварки в среде этого защитного газа используют проволоку с повышенным содержанием раскислителей кремния и марганца , которые компенсируют выгорание этих компонентов в зоне сварки. Особенностью сварки в среде углекислого газа является разложения его на атомарный кислород О и окись углерода СО. Окись углерода в свою очередь распадается на углерод и кислород. Атомы кислорода окисляют железо и легирующие присадки, в результате чего металл сварочной ванны насыщается кислородом и оксидом железа, и его свойства ухудшаются. Кроме того, образовавшийся в результате кристаллизации металла углекислый газ начинает выделяться в виде пузырьков. Часть пузырьков этого газа не успевает покинуть металл, застывая в виде пор. Легирование кремнием и марганцем сварочной проволоки снижает эту вероятность, так как окислы железа раскисляются не за счет углерода, а за счет веществ, содержащихся в этих компонентах. При этом образования окиси углерода при кристаллизации металла не происходит, а качество сварочного шва улучшается. Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от типа сварного соединения, толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. Эта зависимость отражена в таблице. Зависимость диаметра сварочной проволоки от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве. Металл толщиной более 4 мм необходимо сваривать с двух сторон, для более тонких металлов следует подбирать режимы, чтобы выполнить полный провар за один проход. Более тонкие металлы сваривают за один проход, обеспечивая тщательную предсварочную сборку деталей, точное направление электрода по стыку и неизменные режимы сварки. При сварке однослойных стыков и первого слоя многослойных швов горелку перемещают возвратно-поступательными движениями. Если сварка выполняется со скосом кромок, то электрод следует направлять в угол разделки. Аргонодуговая сварка плавящимся электродом применяется в основном для легированных сталей и цветных металлов. Процесс сварки происходит капельным и струйным способом переноса электродного металла и высокой глубиной проплавления основного металла. Зависимость величины критического значения тока от толщины сварочной проволоки отражена в таблице. Этот вид сварки предусматривает тщательную зачистку кромок и подгонку свариваемых поверхностей. Металл сварочной проволоки расплавляется дугой и переносится каплями в сварочную ванну, не взаимодействуя с окружающим воздухом. Размер капель электродного металла зависит от состава металла и защитного газа, направления и величины тока. Так, с увеличением силы тока растет электродинамическая сила и размер капель расплавленного металла уменьшается. При достижении силы тока критического состояния капельный перенос металла переходит в струйный. На величину критического тока оказывает влияние поверхностное натяжение металла. Эти две величины находятся в прямой зависимости: Изменять критический ток можно, составляя различные газовые смеси. Так, при добавлении к основному газу азота или водорода критический ток повышается, а добавление кислорода снижает его значение. Принципиальная схема поста, предназначенного для сварки плавящимся электродом, представлена на рис. Сварка плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности: Источник питания должен обеспечивать надежное возбуждение сварочной дуги и поддерживать ее устойчивое горение, способствовать благоприятному переносу электродного материала с минимальным его разбрызгиванием, иметь возможность настройки на необходимый режим. Для сварки плавящимся электродом применяют выпрямители, преобразователи и агрегаты. К наиболее универсальным выпрямителям относят аппараты серии ВДУ рис. Эти выпрямители обеспечивают плавное дистанционное регулирование выходного тока и напряжения, стабилизацию при изменениях напряжения в сети. Включение выпрямителей в силовую сеть защищено от кратковременных аварийных коротких замыканий автоматическим выключателем. Конструкции горелок, предназначенных для подачи сварочной проволоки и защитного газа в зону электросварочной дуги, показаны на рис. Стабильность сварочного шва зависит от постоянства длины дуги, которая обеспечивается за счет поддержания нужной скорости подачи электродной проволоки, равной скорости ее плавления. Так как одним из условий устойчивого горения дуги является высокая плотность сварочного тока, для сварки используют проволоку малых 0,8 — 2, 5 мм диаметров, что требует относительно больших скоростей ее подачи. Несмотря на то, что при прямой полярности скорость расплавлении металла выше, в этом режиме не обеспечиваете стабильность горения дуги, и происходит интенсивное разбрызгивание металла. Поэтому сварку плавящимся электродом лучше выполнять при обратной полярности с непрерывной подаче проволоки, то есть в полуавтоматическом ил автоматическом режимах. Техника сварки в полуавтоматическом режиме практически не отличается от ручной дуговой сварки покрытым электродами. Сварку можно выполнять в любых пространственных положениях с использованием приемов удержания сварочной ванны. Металл толщиной до 4 мм сваривают без раздела кромок, а для улучшения условий формирования шва сварку лучше выполнять на остывающей подкладке из основного металла или на медной подкладке с формирующей канавкой. Сварку неплавящимся электродом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе трехфазном или однофазном. Питание сварочной дуги однофазным переменным током требует более высокого напряжения холостого тока. Это связано с тем, что дуговой разряд происходит за счет термоионной эмиссии, что создает неодинаковые условия горения дуги при прямой и обратной полярности тока, когда положение анода и катода меняется местами. Так, в полупериоды обратной полярности тока, когда катодом является изделие, для возбуждения дуги требуется относительно высокое напряжение. После возбуждения дуги напряжение падает до некоторой постоянной величины и выдерживается при таком значении до смены полярности тока. При прямой полярности, когда изделие является анодом, дуга горит при более низких напряжениях. Поэтому в установках с однофазным переменным током для надежного возбуждения дуги используют генераторы импульсов высокого напряжения и осцилляторы. Кроме того, для устойчивого горения дуг применяют конденсаторные батареи. Сварка неплавящимся электродом на переменном токе в инертном газе: Сварка неплавящимся электродом в инертных газах на постоянном токе: Сварочные установки с трехфазным переменным током лишены этого недостатка, так как в них одновременно горит три дуги. В установках этого типа используется два вольфрамовых электрода, к каждому из которых подается отдельная фаза, а третья фаза подается к свариваемому изделию. Благодаря такой электрической схеме одновременно горит три сварочные дуги: Поэтому трехфазное питание предусматривает питание от источников с более низким напряжением холостого хода. Конструктивная схема горелок, применяемых в однофазном и трехфазном режимах, показана на рис. Горелка для ручной дуговой сварки неплавящимся электродом: Горелка для ручной дуговой сварки трехфазной дугой: Основой сварочного поста для ручной сварки неплавящимся электродом в условиях мастерских и строительных площадок служит трансформатор. Отличаются эти конструкции одна от другой трансформаторами. Поэтому для получения трехфазной дуги используют два стандартных трансформатора, соединяя их в электрическую схему треугольником. Технически характеристики устройств питания сварочной дуг типа И-УУЗ приведены в таблице. При сварке на постоянном токе к свариваемому изделию подключают положительную клемму, благодаря чему во время всего процесса сварки соблюдается прямая полярность и создаются лучшие условия для термоэлектронной эмиссии. Характеристики устройств питания сварочной дуги. Сварка под флюсом применяется для высокоуглеродистых сталей и цветных металлов и их сплавов. Флюсы защищают сварочную дугу и ванну от вредного атмосферного воздействия, повышая качество шва. Кроме того, флюсы оказывают влияние на устойчивость горения дуги, формирование и химический состав сварочного шва. Требуемые механические свойства, структуру металла и сварочного соединения обеспечивают сочетанием необходимого состава флюса и электродного материала. Так как выполнить равномерное покрытие флюсом в ручном режиме очень сложно, то данная технология чаще всего предусматривает сварку в автоматическом режиме рис. Флюс 6 в зону горения сварочной дуги подается из бункера 3 таким образом, чтобы, расплавившись под действием тепла, он полностью покрыл образовавшуюся сварочную полость плотной оболочкой 7, непроницаемой для атмосферного воздуха. Автоматическая сварка под флюсом: Флюсовый свод поддерживается давлением паров металла, флюса и газов, образовавшихся под действием сварочной дуги. Флюсовая пленка не только защищает сварочную ванну, но предотвращает разбрызгивание металла. Кроме того, расплавленный флюс вступает в химическое взаимодействие с металлом, принимая активное участие в формировании кристаллической решетки сварочного шва и околошовной зоны. Теплопроводность флюса намного ниже теплопроводности металла, поэтому образовавшаяся корка 9 замедляет процесс охлаждения сварочной ванны, предоставляя дополнительную возможность выходу на поверхность жидкого металла выделяемых газов и механических включений. Это способствует очищению сварочного шва и образованию более однородной его структуры. После полного остывания сварочного шва флюсовая корка легко отделяется, а нерасплавленный флюс удаляется при помощи отсасывающего устройства 5 и может использоваться при последующей сварке. Флюсовая аппаратура, применяемая при сварке под флюсом, показана на рис. Для сварки под флюсом служат трансформаторы переменного тока с пологопадающей характеристикой. Это оборудование позволяет с большей экономичностью создать устойчивую сварочную дугу. Параметры режима сварки подбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и требований, которым должен отвечать сварочный шов. Так, увеличение силы сварочного тока вызывает увеличение давления сварочной дуги, что в свою очередь приводит к росту глубины плавления металла. Увеличение диаметра электрода при неизменном токе приводит к снижению глубины плавления, но автоматически увеличивает ширину сварочного шва. На практике больше применяют малые диаметры электродной проволоки, что позволяет при меньшем токе добиться высокой производительности сварочного процесса. На параметры сварочного шва существенное влияние оказывает скорость сварки. Так, при малых скоростях глубина проплавления существенно не меняется, но увеличивается ширина шва. При увеличении скорости сварки ширина сварочного шва заметно снижается, но увеличивается его выпуклость. Заметное увеличение скорости сварки может привести к краевым непроварам. Зависимость формы сварочного шва от скорости сварки наглядно представлена на рис. Для удержания сварочной ванны от вытекания применяют флюсовые подушки или специальные подкладки. Существенным достоинством сварки под флюсом являются незначительные потери на угар металла и его разбрызгивание. Это увеличивает эффективность тепловой мощности дуги и позволяет расширить диапазон свариваемых толщин деталей без скоса кромок. Сварка углеродистых и легированных сталей В зависимости от химического состава сталь бывает углеродистая и легированная. При выборе типа и марки электрода для сварки низкоуглеродистых сталей руководствуются следующими требованиями: Сварка среднеуглеродистых сталей Такие стали имеют повышенное содержание углерода, который является причиной образования кристаллизационных трещин при сварке, а также малопластичных закалочных структур и трещин в околошовной зоне. Сварка сталей в защитной среде Дуговую сварку в среде защитных газов и под флюсами применяют для снижения вредного воздействия атмосферных газов на сварочную ванну. Сварка сталей в защитных газах плавящимся электродом Сварка сталей плавящимся электродом выполняется преимущественно в среде углекислого газа или аргона. Сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа Сварку плавящимся электродом в среде углекислого газа применяют для большинства сталей, которые имеют удовлетворительную свариваемость другими видами дуговой сварки. Зависимость диаметра сварочной проволоки от толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве Диаметр проволоки, мм Толщина металла, мм Положение шва в пространстве 0,,2 до З Нижнее горизонтальное 1,,4 Веркнее потолочное 1,,0 свыше 10 Нижнее Металл толщиной более 4 мм необходимо сваривать с двух сторон, для более тонких металлов следует подбирать режимы, чтобы выполнить полный провар за один проход. Диаметр электрода, мм 1,0 2,0 3,0 Критический ток, А Последовательность выполнения сварки сталей в защитных газах плавящимся электродом Металл сварочной проволоки расплавляется дугой и переносится каплями в сварочную ванну, не взаимодействуя с окружающим воздухом. Сварка сталей в среде защитных газов неплавящимся электродом Сварку неплавящимся электродом можно выполнять как на постоянном, так и на переменном токе трехфазном или однофазном. Технология сварки стали под флюсом Сварка под флюсом применяется для высокоуглеродистых сталей и цветных металлов и их сплавов. Зависимость формы шва от скорости сварки метры в час.
Способность металлов и сплавов к сварке оценивают по их свариваемости. Под свариваемостью понимают возможность образования при сварке плотных герметичных швов с требуемыми прочностными и физико-химическими свойствами. Не все металлы и сплавы обладают хорошей свариваемостью. Обычно высокая теплопроводность, низкий коэффициент линейного расширения, нечувствительность к термическому изменению цикла, малая усадка обусловливают хорошую свариваемость металлов и сплавов. Лучшей свариваемостью обладают металлы, способные образовывать друг с другом непрерывный ряд твердых растворов. Хуже свариваются металлы с ограниченном растворимостью в твердом состоянии. Совершенно нельзя сваривать методом плавления те металлы, которые вовсе взаимно не растворяются в твердом состоянии или образуют хрупкие соединения. Эти металлы подвергают сварке давлением или вводят при сварке промежуточный металл, который способен растворяться в обоих основных. На свариваемость сталей решающим образом влияют их химический состав. Углерод сильно влияет на качество сварного шва. Повышение содержания углерода сказывается на прочности, твердости и вязкости шва. При газовой сварке влияние углерода проявляется значительно меньше, чем при дуговой. Углеродистые конструкционные стали хорошо свариваются любым способом при содержании до 0. Для получения высокого качества сварных швов при электродуговой и газовой сварке этих сталей надо правильно выбирать режим сварки и обеспечивать надежную защиту наплавленного металла от воздействия воздуха. Конструкционные стали при содержании углерода свыше 0. Применение присадочного металла с низким содержанием углерода позволяет избежать закалки шва; прочность шва можно обеспечить легированием металла навариваемого шва марганцем, кремнием и другими элементами в необходимых количествах. Фосфор при содержании более 0. С увеличением содержания серы более 0. Низкоуглеродистые стали сваривают покрытыми электродами при толщине металла от 2 до 40 мм стыковым и угловыми способами сварки. Автоматическую сварку целесообразно применять при Толщине от 2 до 50 мм для стыковых и угловых швов преимущественно большой протяженности. При толщине стали от 3 до 10 мм целесообразно применять сварку в защитных газах. При толщине металла от 20 до мм применяют злектрошлаковую сварку. Контактная сварка применяется для тонких листов от 0. При сварке легированной стали происходит выгорание легирующих элементов. Для предотвращения или устранения указанных явлений при сварке легированных сталей рекомендуется не допускать их перегрева, строго соблюдать установленные режимы сварки. Свариваемость низколегированной конструкционной стали перлитного класса в основном определяется содержанием углерода. Они обычно имеют феррито-мартенситную структуру. При сварке необходимо применять защитные покрытия для предотвращения выгорания хрома или легировать присадочный металл или электроды хромом. Стали типа 2X13, 3X13 имеют мартенситную структуру. Сварку хромистой стали рекомендуется осуществлять электродуговым способом с обязательным подогревом металла перед сваркой и последующей термической обработкой. Хромистые стали после сварки становятся хрупкими; сварные швы не выдерживают больших деформаций. Однако металл сварного шва вследствие сильного роста зерен при высоких температурах сварки и образования внутренних напряжений приобретает низкие механические свойства. В процессе эксплуатации этих сталей может наблюдаться межкристаллитная коррозия. Для предотвращения такой коррозии в сварных швах необходимо по возможности уменьшать в этих сталях содержание углерода и вводить в их состав некоторое количество титана и ниобия. При сварке марганцовистой стали 0, Это резко снижает пластичность металла и может сопровождаться образованием трещин. Для предотвращения этого явления сварку марганцовистой стали надо вести возможно быстрее или применять водяное охлаждение отдельных участков шва, т. Сварку марганцовистой стали выполняют электродами того же химического состава, что и химический состав основного металла, или электродами из марганцовоникелевой стали со специальным покрытием. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Диаграмма состояния системы железо-углерод: Свойства и строения мартенсита. Сварочная дуга, газовое пламя как источник тепла при сварке, тепловые процессы при сварке. Стыковая сварка арматурных стержней. Технология дуговой сварки каркасов, закладных деталей. Технологические особенности cварки различных металлов и сплавов Способность металлов и сплавов к сварке оценивают по их свариваемости. Сварка углеродистых и легированных сталей Сварка углеродистой стали На свариваемость сталей решающим образом влияют их химический состав.
Новости южная корея риа
Где можно оценить монеты в санкт петербурге
Цемент свойства и применение
Сколько стоит построить дом в ленинградской области
Понятие ведущего вида деятельности и его особенности