Дополнительной защиты

Сварка открытой дугой порошковой проволокой является одним из перспективных способов. В настоящее время в промышленности находят применение порошковые проволоки марок ПП-1ДСК, ПП-2ДСК, ПП-АН3, ПП-АН4 и ЭПС-15/2. Использование проволоки ПП-1ДСК при сварке угловых и стыковых швов с зазором между кромками может привести к получению в швах пор. Проволока ЭПС-15/2 для получения швов без пор требует соблюдения режимов в узком диапазоне. Большие рабочие токи ограничивают применение этой проволоки для сварки металла малых толщин. Проволоки ПП-АН7 и ПП-2ДСК имеют хорошие сварочнотехнологические свойства в широком диапазоне режимов (табл. 3).

Таблица 3 Оптимальные режимы сварки порошковыми проволоками

Механические свойства металла швов при сварке порошковыми проволоками находятся пpимерно на уровне свойств соединений, выполненных электродами типа Э50А Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей можно рекомендовать проволоки ПП-2ДСК и ПП-АН4, обеспечивающие хорошие показатели хладноломкости швов.

Начинает применяться способ сварки электродными проволоками без специальной защиты. Для сварки низкоуглеродистых сталей этим способом используют проволоки марок Св-15ГСТЮЦА и Св-20ГСТЮА. Технологические свойства дуги при сварке этим способом несколько хуже. Поверхность швов покрыта толстой пленкой окислов, плотно сцепленных с поверхностью. Механические свойства металла швов находятся на уровне свойств шва, выполненного электродом типа Э50.

В углеродистых конструкционных сталях, широко используемых в машиностроении, судостроении и др. содержание углерода обычно составляет 0,06-0,9 %. Углерод является основным легирующим элементом и определяет механические свойства этой группы сталей. Повышение его содержания в стали усложняет технологию сварки и затрудняет возможности получения равнопрочного сварного соединения без дефектов.

По степени раскисления сталь изготавливают кипящей, полуспокойной и спокойной (соответствующие индексы «кп», «пс» и «сп»).

Низкоуглеродистые стали, содержание углерода в которых не превышает 0,25%, хорошо свариваются в широком диапазоне режимов сварки независимо от толщины свариваемых элементов и температуры воздуха.

Сталь обыкновенного качества поставляют без термообработки в горячекатанном состоянии. Изготовленные из нее конструкции обычно не подвергают последующей термообработке. Эта сталь поставляется по ГОСТ 380-71 на сталь углеродистую обыкновенного качества, ГОСТ 5520-69 на сталь для котлостроения, ГОСТ 5521-76 на сталь для судостроения.

Углеродистую сталь обыкновенного качества подразделяют на три группы. Сталь группы А для производства сварных конструкций не используют. Сталь группы Б поставляют по химическому составу, а группы В по химическому составу и механическим свойствам. Обычно для ответственных конструкций используют сталь группы В.

В зависимости от степени раскисления стали, содержания углерода, а также условий сварки и требований, предъявляемых к металлу шва, для сварки углеродистых сталей применяют электроды с кислым, основным, рутиловым и целлюлозным покрытиями. Во всех случаях стержень электродов изготавливают из сварочной проволоки Св-08 и Св-08А, а легирующие элементы (раскислители) вводят в сварочную ванну через покрытие.

Тип и марку электрода выбирают, руководствуясь следующими требованиями: обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом; отсутствие в швах дефектов; получение необходимого химического состава металла шва; обеспечение стойкости сварных соединений в условиях вибрационных и ударных нагрузок, при пониженных или повышенных температурах.

При выборе электродов учитывают назначение сварного изделия, степень его ответственности. В зависимости от степени ответственности свариваемого изделия используют электроды типов Э42 и Э42А (марок ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, ОМА-2, УОНИ-13/45, СМ-11 и др.). Электродами типа Э42 - ответственные и Э42А - особо ответственные.

С целью повышения прочности наплавленного металла и сварных соединений при сварке изделий из толстых листов (10 мм и более) в неудобных для сварщика положениях, в монтажных условиях, на строительных площадках применяют электроды типов Э46 и Э46А (АНО-3, МР-3, ОЗС-3, ОЗС-4 и др.) Прокалку электродов перед сваркой следует производить при температуре, указанной в паспорте.

Повышенное содержание углерода (0,26-0,45% -среднеуглеродистые, ≥0,46% -высокоуглеродистые) затрудняет сварку этих сталей – вследствие низкой стойкости шва к образованию кристаллизационных трещин, образованию при сварке малопластичных закалочных структур, а также вследствие необходимости обеспечения равнопрочности металла шва с основным металлом.

Общим подходом к преодолению этих трудностей является снижение содержания в металле шва углерода и осуществление сварки с предварительным подогревом. Поэтому при ручной дуговой сварке средне- и высокоуглеродистых сталей сварка ведется с минимальным проплавлением основного металла с использованием сварочных материалов с меньшим содержанием углерода, чем свариваемый металл.

Надежным способом достижения равнопрочности сварного соединения при низком процентном содержании углерода является дополнительное легирование металла шва кремнием и марганцем.

Средне- и высокоуглеродистые стали свариваются электродами УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, ОЗС-2, К-5А, АНО-7, АНО-8 и т.д.

Тема 2.2 Технология сварки легированных сталей. Классификация легированных сталей. Основные свойства. Особенности сварки низколегированных сталей. Способы сварки низколегированных сталей. Выбор сварочных материалов. Режимы сварки. Технология сварки низколегированных сталей.

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

В зависимости от содержания легирующих элементов стали разделяют на три группы: низколегированные, содержащие в сумме до 2,5% легирующих элементов; среднелегированные, содержащие 2,5—10% легирующих элементов; высоколегиро­ванные, содержащие более 10% легирующих элементов.

Введение легирующих элементов в сталь позволяет сообщить ей определенные механические и физико-химические свойства. Степень изменения свойств зависит не только от содержания легирующих элементов, но и от характера их взаимодействия с элементами стали—железом и углеродом.

Легирующие элементы группы никеля (никель, марганец, медь, азот, углерод) расширяют область -твердых растворов. Элементы группы хрома (хром, ванадий, молибден, вольфрам, титан, кремний, алюминий, ниобий, бериллий, бор и цирконий) сужают эту область. В зависимости от содержания некоторые элементы первой группы могут сообщать стали стабильную аустенитную структуру, а элементы второй группы — стабильную ферритную структуру.

По характеру взаимодействия с углеродом элементы стали можно подразделить на две группы: элементы, не образующие в стали карбидов (никель, кремний, алюминий, медь, а также фосфор и сера); элементы, образующие карбиды (по убывающей степени активности к углероду — титан, цирконий, ванадий, ниобий, вольфрам, молибден, хром, марганец, а также железо).

Оказывая влияние на аллотропические превращения железа, а также на свойства и поведение карбидов, легирующие элементы изменяют чувствительность стали к термообработке. Это вызвано тем, что легирующие элементы замедляют скорость распада аустенита в районе перлитного превращения, т. е. приводят к смещению кривых, характеризующих распад аустенита, вправо. В резуль­тате повышается прокаливаемость стали. Прокаливаемость стали увеличивают такие элементы, как хром, никель, молибден, мар­ганец. Своеобразно влияние на прокаливаемость таких сильных карбидообразующих элементов, как ванадий, титан, ниобий и отчасти вольфрам. При температурах нагрева под закалку около 900°С карбиды указанных элементов не переходят в аустенит. В этом случае они ускоряют распад, так как нерастворившиеся карбиды служат готовыми центрами кристаллизации при распаде аустенита. При высоких температурах нагрева под закалку, когда карбиды рассматриваемых элементов растворяются в аустените, устойчивость аустенита при охлаждении, наоборот, повышается.

Легирующие элементы оказывают влияние также и на темпе­ратуру мартенситного превращения; некоторые из них (алюми­ний, кобальт) повышают ее, другие (никель, хром, молибден марганец) снижают.

В связи с различным влиянием легирующих элементов на характер превращения аустенита в процессе охлаждения, а также на превращение закаленной стали при отпуске свойства легиро­ванных сталей могут изменяться в широких пределах в зависи­мости от вида термообработки. По характеру структуры, полу­чаемой при охлаждении на воздухе (образцов небольшой тол­щины), стали разделяют на следующие классы: перлитные, мартенситные, аустенитные, ферритные.

Недостаток некоторых легированных сталей (в основном среднелегированных) — склонность к охрупчиванию при некоторых условиях отпуска — отпускная хрупкость.

Значительное изменение свойств легированных сталей в за­висимости от вида термообработки сообщает им чувствительность к термическому циклу сварки.

Легированные стали по сравнению с низкоуглеродистыми, как правило, более чувствительны к процессам металлургического цикла сварки. Изменение свойств может быть обусловлено изме­нением состава металла шва из-за избирательного испарения н окисления (особенно легирующих добавок, вводимых в неболь­ших количествах) и усилением ликвационных процессов при кристаллизации, благодаря чему в некоторых случаях повы­шается склонность стали к образованию кристаллизационных трещин в зоне сварного соединения.