Свариваемость металлов.

Свариваемость – способность материалов образовывать неразъёмные сварные соединения. Различают понятия физической и технологической свариваемости. Физическая свариваемость – способность образовывать монолитное неразъёмное соединение с установлением в нём химических связей. Такой способностью обладают практически все металлы и большинство их сочетаний. Способность образовывать соединения с требуемыми свойствами под воздействием конкретных условий сварки и определяет технологическая свариваемость.

Основными показателями свариваемости металлов и их сплавов являются окисляемость металла в условиях сварки, сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин, чувствительность металла к тепловому воздействию сварки, к образованию пор, соответствие свойств сварного соединения заданным эксплуатационным требованиям.

Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. С увеличением содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов свариваемость сталей ухудшается. Для сварных конструкций в основном применяют конструкционные низкоуглеродистые, низколегированные, а также легированные стали.

Главными трудностями при сварке этих сталей являются, склонность к горячим трещинам, чувствительность к закаливаемости и образованию холодных трещин, обеспечение равнопрочности сварных соединений. Чем выше содержание углерода в стали, тем больше опасность трещинообразования, труднее обеспечить равномерность свойств в сварном соединении. Ориентировочным количественным показателем свариваемости стали, известного химического состава, является эквивалентное содержание углерода, определяемое по формуле:

= , где содержание углерода и легирующих элементов (марганец, кремний, молибден, ванадий, никель, кальций) берётся в процентах. В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связанного с этим склонности к закалке и образованию трещин стали по свариваемости делят на четыре группы:

1. Хорошо С_э≤ 0,25%

2. Удовлетворительно С_э (0,25-0,35)%

3. Ограниченно С_э (0,36-0,45)%

4. Плохо свариваемые С_э > 0,45%

Эквивалент углерода низкоуглеродистых и низколегированных сталей ( ), согласно РД 558 – 97, рассчитывается по формуле:

,

не должен превышать 0,46, где , , , , , , , , , -содержание (% от массы) в составе металла трубной стали соответственно углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, титана, ниобия, меди, никеля, бора.

По значениям определяют необходимость и температуру предварительного подогрева металла перед сваркой.

Значение эквивалента углерода указывается в технических условиях на поставку труб (максимальные значения), в сертификатах на трубы (физические значения), а также могут быть замаркиркированы непосредственно на трубах.

Таблица 8.4. Марки сталей

Алюминий – Ю; Азот – А; Бор – Р; Ванадий – Ф; Вольфрам – В; Кремний – С; Хром – Х; Кобальт – К; Марганец – Г; Медь – Д; Молибден – М; Никель – Н; Ниобий – Б; Титан – Т; Цирконий – Ц.

Другими характеристиками механических свойств стали являются относительное удлинение и ударная вязкость. Относительное удлинение – это отношение временного сопротивления разрыву(σ_вр) стали к пределу текучести(σ_т). Если:

Рис. 8.2. График зависимости напряжения от нагрузки

σ_т/σ_вр < 0,75% - углеродистые стали;

σ_т/σ_вр 0,8% - низколегированные нормализованные стали;

σ_т/σ_вр 0,85% - дисперсионно твёрдые, нормализованные термически упрочнённые;

σ_т/σ_вр 0,9% - стали контролируемой прокатки.