Опубликовано Сварка низколегированных конструкционных сталей
СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ
Низколегированными называются стали, в которых количество легирующих примесей не превышает в сумме 2,5%. Легирующіе Д-бавки применяют для повышения прочности стали, но они не придают ей особых свойств (жаростойкости, сопротивления коррозии и т. д.). Чем меньше углерода содержит низколегированная сталь, тем лучше она сваривается.
Поскольку низколегированные стали обладают более высокой прочностью по сравнению с обычными углеродистыми конструкционными сталями, то применение низколегированных сталей вместо углеродистых снижает вес конструкций и дает значительную экономию металла. Так, например, замена углеродистых сталей низколегированными при сооружении сварных кожухов, воздухонагревателей и пылеуловителей для крупнейшей в мире по объему доменной печи, пущенной у нас в стране в конце 1960 г. на Криворожском металлургическом заводе, снизила вес этих конструкций на 22% и позволила сэкономить сотни тонн стали.
Вследствие указанных свойств низколегированные стали находят широкое применение в строительном деле, судостроении, вагоностроении и других отраслях производства. В табл. 18 приведены данные о свариваемости сталей в зависимости от содержания в них углерода и суммы легирующих примесей.
Таблица 18 Свариваемость сталей
|
В промышленности и строительстве применяется конструкционная низколегированная хромокремненикелемедистая сталь 15ХСНД (CXJ1-1, НЛ-2) по ГОСТ 5058—57. Эта сталь содержит 0,12—0,18% углерода, 0,4—0,7% марганца, 0,4—0,7% кремния, 0,2—0,4% меди, 0,6—0,9% хрома, 0,3—0,6% никеля, до 0,04% фосфора и серы (каждого). Сталь 15ХСНД имеет временное сопротивление разрыву 52 кгс/мм?, относительное удлинение 18% и ударную вязкость 8кгс-м/см2. Применяются также низколегированные стали следующих марок: хромокремненикелемедистая 10ХСНД, хромомарганцекремненикелемедиетая 10ХГСНД. Широко используются также марганцевые 10Г2 и 15Г2, марганцекремнистые 10ГС, 15ГС, хромомарганцекремнистые 14ХГС и другие стали. Все эти стали обладают повышенной прочностью, упругостью, вязкостью.
При сварке низколегированных конструкционных сталей с содержанием углерода свыше 0,2% возможно образование закаченных зон с повышенной хрупкостью и появление трещин от усадочных напряжений, так как эти стали склонны к росту зерна при нагреве. Выгорание углерода при сварке вызывает появление газовых пор в наплавленном металле. Предварительный подогрев и последующий отпуск при сварке низколегированной стали необходимы, если твердость в зоне влияния после сварки составляет 250 единиц Бринелля и выше. Для низколегированной конструкционной стали толщиной более 15 мм рекомендуется применять — многослойную сварку с последующим отпуском при температуре’ 550— 650°.
Для сварки стали 15ХСНД применяют электроды с покрытием УОНИ-13 соответствующих марок, а также электроды ДСК-50 Днепропетровского электродного завода. Покрытие электродов ДСК-50 имеет следующий состав: 26,4% мрамора, 19,2% плавикового шпата, 3,8% силиката натрия, 9% ферросилиция, 3,3% ферромарганца, 31% железного порошка, 1% алюминиевого порошка, 3,3% двуокиси титана, 1,8% целлюлозы, 1,2% поташа, 22—24% жидкого стекла с удельным весом 1,4—1,44 (в том числе 75% калиевого, 25% натриевого) к весу сухой шихты. Коэффициент наплавки этими электродами 11 г/я • час. Ток в амперах должен быть равным:
TOC o «1-5» h z Диаметр электрода, мм……………………………. 4 5 .6
Сварка в нижнем положении. . . 200—220 300—3-50 350—380
» » вертикальном » 180—200 — —
ъ ъ потолочном » 160—180 — —
Электроды ДСК-50 пригодны для сварки на переменном и постоянном токе обратной полярности.
При сварке низколегированных конструкционных сталей лучше применять электроды типа Э42А. При сварке низколегированных сталей электродами из углеродистой проволоки металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного металла и временное сопротивление его повышается до 50 кгс/лш2, при этом металл шва сохраняет высокую пластичность. Сварка таких сталей электродами типа Э50А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода. Режимы сварки следует применять умеренные. Швы в жестком замкнутом контуре (кольцевые) следует сваривать короткими участками, а при многослойной сварке рекомендуется использовать каскадный метод.
При строительстве сварных железнодорожных мостов и других ответственных сооружений применяется низколегированная конструкционная сталь 10Г2СД по ГОСТ 5058—57. Данная сталь хорошо сваривается и имеет состав: 0,12% углерода, 1,3—1,65% марганца, 0,8—1,1% кремния, 0,04% фосфора и серы (каждого), 0,30°/о хрома и никеля (каждого), 0,15—0,30% меди. Эта сталь имеет временное сопротивление разрыву 48—50 кгс/мм2, и относительное удлинение 18%.
Способы ручной дуговой сварки данной стали такие жг, как и низколегированных сталей указанных выше марок.
При автоматической сварке этой стали применяются проволока Св-08ГА и флюсы ОСЦ-45, АН-348 и АН-10. Лучшие результаты дает сварка проволокой Св-08ГА под флюсами АН-348 и АН-10. Для стали толщиной 20—25 мм применяются сварочные режимы «. погонной энергией порядка 10 200 ккал/см.
С каждым днем лазерная резки металла становиться все более востребованной. Давайте разберемся в этом почему же так?
В наши дни, работа сварочным оборудованием используется во многих сферах жизни: начиная от строительства высокоэтажных домов и заканчивая созданием предметов интерьера. Но что же скрывается за этим, малопонятным непосвященному, словом? …
Лазерная резка является чрезвычайно распространенным процессом во многих отраслях. Она используется на производственных предприятиях, для лазерной хирургии и даже в качестве инструмента искусства. Несмотря на это использование, резка вместе со …
Сварка конструкционных низколегированных сталей — Мегаобучалка
Реферат
Данная курсовая работа содержит 24 машинописные страницы, 9 рисунков, 5 таблиц и один чертеж на листе форматом А1.
Ключевые слова: сварная конструкция, стрела трубоукладчика, 09Г2С, сварка, свариваемость, дуговая сварка покрытым электродом, дуговая сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, дуговая сварка в среде защитных газов, углекислый газ, режимы сварки, сварочные дефекты, контроль качества.
Содержание
1. Сварная конструкция «Стрела трубоукладчика ТЛГ-10»………….4
2. Выбор материала…………………………………………….…….….4
3. Сварка конструкционных низколегированных сталей…………..…5
Состав и свойства сталей………………………………………………5
Общие сведения о свариваемости……………………………….…..5
Физическая и технологическая свариваемость……………………….8
4. Способы сварки стали 09Г2С………………………………….….….9
Технология сварки покрытыми электродами ……………..….…9
Технология сварки под флюсом ……………………..…….10
Технология сварки в защитных газах……………..…….…..11
Технология электрошлаковой сварки…………………………12
5. Выбор способа, оборудования и режимов сварки……………………14
6. Дефекты и контроль качества сварных соединений…………………16
Заключение………………………………………………………………….21Список литературы………………………………………………………..22
Сварная конструкция «Стрела трубоукладчика ТЛГ-10»
Стрела трубоукладчика ТЛГ-10 сварная, А-образной формы, неповоротная; стойки коробчатого сечения, сварные, составленные из двух угольников. В головной части стрелы на одной оси насажены четыре ролика для канатов подъема груза и стрелы.
Стрела служит для удержания и укладки в траншеи труб, а также для подъема и перемещения груза с одного места на другое.
Выбор материала
От правильного выбора металла для сварных конструкций в значительной мере зависят их эксплуатационная надежность и экономичность. В настоящее время сварные конструкции в основном изготовляют из углеродистых и низколегированных сталей, а также из алюминиевых и титановых сплавов.
С учетом требований, предъявляемых к конструкции, выбрана конструкционная низколегированная сталь повышенной прочности 09Г2С (по ГОСТ 19281-89) .
Низколегированные стали содержат углерода до 0,25% и легирующих примесей до 3 %. Они относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25% возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.Сталь является спокойной, а значит затвердевает без кипения, что обусловлено введением в их состав элементов-раскислителей.
2.1. Свойства материала
Таблица 1
Химический состав в % материала 09Г2С
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | N | Cu | As |
| до 0.12 | 0.5 — 0.8 | 1.3 — 1.7 | до 0.3 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.3 | до 0.008 | до 0.3 | до 0.08 |
Таблица 2
Температура критических точек материала 09Г2С.
| Ac1 = 725 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 780 , Ar1 = 625 |
Таблица 3
Механические свойства при Т=20oС материала 09Г2С.
| Сортамент | Размер | Напр. | в | T | 5 | | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Лист |
Рис.1 Диаграмма Шеффлера
Сталь марки 09Г2С перлитного класс.
Таблица 4
Технологические свойства материала 09Г2С.
| Свариваемость: | без ограничений. |
| Флокеночувствительность: | не чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | не склонна. |
2.2. Назначение 09Г2С
Листы по ГОСТ 19281-89 категории 15 –– несущие элементы сварных конструкций, различные детали и элементы сварных металлоконструкций работающих при переменных нагрузках, при температуре от —70 до +425°С с повышенной прочностью.
Сварка конструкционных низколегированных сталей
3.1 Состав и свойства сталей
Углерод является основным легирующим элементом в углеродистых конструкционных сталях и определяет механические свойства сталей этой группы. Повышение его содержания усложняет технологию сварки и затрудняет возможности получения равнопрочного сварного соединения без дефектов. Стали с содержанием углерода до 0,25% относятся к низкоуглеродистым. По качественному признаку углеродистые стали разделяют на две группы: обыкновенного качества и качественные. По степени раскисления стали обыкновенного качества обозначают: кипящую — кп, полуспокойную — пс и спокойную — сп. Кипящая сталь, содержащая не более 0,07% Si, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения серы и фосфора по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и околошовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в околошовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах. Спокойные стали получаются при раскислении марганцем, алюминием и кремнием и содержат не менее 0,12% Si; сера и фосфор распределены в них более равномерно, чем в кипящих сталях. Эти стали менее склонны к старению и отличаются меньшей реакцией на сварочный нагрев. Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное положение между кипящей и спокойной сталью. Сталь обыкновенного качества поставляют без термической обработки в горячекатаном состоянии. Изготовленные из нее конструкции также не подвергают последующей термической обработке.
3.2Общие сведения о свариваемости
Совокупность технологических характеристик основного металла, определяющих его реакцию на изменения, происходящие при сварке, и способность при принятом технологическом процессе обеспечивать надежное в эксплуатации и экономичное сварное соединение, объединяют в понятие «свариваемость». Свариваемость не является неотъемлемым свойством металла или сплава, подобным физическим свойствам. Кроме технологических характеристик основного металла свариваемость определяется способом и режимом сварки, составом дополнительного металла, флюса, покрытия или защитного газа, конструкцией сварного узла и условиями эксплуатации изделия.
В зависимости от марки основного металла и условий эксплуатации конструкции изменяется и совокупность показателей, определяющих понятие свариваемости. Так, под хорошей свариваемостью низкоуглеродистой стали, предназначенной для изготовления конструкций, понимают возможность при обычной технологии получить сварное соединение, равнопрочное с основным металлом, без трещин в металле шва и без снижения пластичности в околошовной зоне. Металл шва и околошовной зоны в рассматриваемом случае должен быть стойким против перехода в хрупкое состояние при температуре эксплуатации конструкций и при концентрации напряжений, обусловленной формой узла.
Технология их сварки должна обеспечивать определенный комплекс требований, основными из которых являются равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва и околошовной зоны должны быть не ниже нижнего предела механических свойств основного металла. В некоторых случаях конкретные условия работы конструкций допускают снижение отдельных показателей механических свойств сварного соединения. Однако в большинстве случаев, особенно при сварке ответственных конструкций, швы не должны иметь трещин, непроваров, пор, подрезов. Геометрические размеры и форма швов должны соответствовать требуемым. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние. В отдельных случаях к сварному соединению предъявляют дополнительные требования. Однако во всех случаях технология должна обеспечивать максимальную производительность и экономичность процесса сварки при требуемой надежности и долговечности конструкции.
Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, которая определяется химическим составом, режимом сварки и предыдущей и последующей термической обработкой. Химический состав металла шва зависит от доли участия основного и электродного металлов в образовании шва и взаимодействий между металлом и шлаком и газовой фазой. При сварке рассматриваемых сталей состав металла шва незначительно отличается от состава основного металла. В металле шва меньше углерода для предупреждения образования структур закалочного характера при повышенных скоростях охлаждения. Возможное снижение прочности металла шва, вызванное уменьшением содержания углерода, компенсируется легированием металла через проволоку, покрытие или флюс марганцем и кремнием.
Повышенные скорости охлаждения металла шва способствуют увеличению его прочности, однако при этом снижаются пластические свойства и ударная вязкость. Это объясняется изменением количества и строения перлитной фазы. Скорость охлаждения металла шва определяется толщиной свариваемого металла, конструкцией сварного соединения, режимом сварки и начальной температурой изделия. Влияние скорости охлаждения в наибольшей степени проявляется при дуговой сварке однослойных угловых швов и последнего слоя многослойных угловых и стыковых швов при наложении их на холодные, предварительно сваренные швы. Металл многослойных швов, кроме последних слоев, подвергающийся действию повторного термического цикла сварки, имеет более благоприятную мелкозернистую структуру. Поэтому он обладает более низкой критической температурой перехода в хрупкое состояние.
Основным фактором, определяющим после окончания сварки конечную структуру металла в отдельных участках зоны термического влияния, является термический цикл, которому подвергался металл в этом участке при сварке. Решающими факторами термического цикла сварки являются максимальная температура, достигаемая металлом в рассматриваемом объекте, и скорость его охлаждения. Ширина и конечная структура различных участков зоны термического влияния определяется способом и режимом сварки, составом и толщиной основного металла.
Обеспечение равнопрочности сварного соединения при дуговой сварке низкоуглеродистых сталей обычно не вызывает затруднений. Механические свойства металла околошовной зоны зависят от конкретных условий сварки и от вида термической обработки стали до сварки. Повышение скоростей охлаждения при сварке на форсированных режимах металла повышенной толщины, а также однопроходных угловых швов при отрицательных температурах и т. д. может привести к появлению в металле шва и на участках перегрева полной и неполной рекристаллизации в околошовной зоне закалочных структур. Повышение содержания в стали марганца увеличивает эту вероятность. Если эта сталь перед сваркой прошла термическое упрочнение — закалку, то в зоне термического влияния шва на участках рекристаллизации и синеломкости будет наблюдаться отпуск металла, т. е. снижение его прочностных свойств. Изменение этих свойств зависит от погонной энергии, типа сварного соединения и условий сварки.
Сварные соединения из низколегированных сталей, сваренные различными способами сварки, обладают удовлетворительной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием в них углерода. Однако при сварке на низкоуглеродистых сталях, содержащих углерод по верхнему пределу (свыше 0,20%), угловых швов и первого корневого шва в многослойных швах, особенно с повышенным зазором, возможно образование в металле шва кристаллизационных трещин, что связано в основном с неблагоприятной формой провара (узкой, глубокой). Легирующие добавки в низколегированных сталях могут повышать вероятность образования кристаллизационных трещин. Все низкоуглеродистые и низколегированные стали хорошо свариваются всеми способами сварки плавлением. Обычно не имеется затруднений, связанных с возможностью образования холодных трещин, вызванных образованием в шве или околошовной зоне закалочных структур. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу и повышенное содержание марганца и хрома, вероятность образования холодных трещин в указанных зонах повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях предупреждение трещин достигается предварительным подогревом до 120—200 0С. Предварительная и последующая термическая обработка сталей, использующихся в ответственных конструкциях, служит для этой цели, а также позволяет получить необходимые механические свойства сварных соединений (высокую прочность или пластичность, или их необходимое сочетание).
3.3. Физическая и технологическая свариваемость
Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным материалам.
Физческая свариваемость материалов зависит от степени их растворимости друг в друге в жидком и твердом состояниях. Материалы, нерастворимые в жидком состоянии, не способны образовывать монолитные соединения. Материалы, растворимые в жидком состоянии, имеют различные степени растворимости в твердом состоянии.
Приняты три степени физической свариваемости:
1. Хорошая – полная растворимость в твердом состоянии;
2. Удовлетворительная – ограниченная растворимость в твердом состоянии;
3. Плохая – металлы нерастворимы в твердом состоянии.
Технологическая свариваемость рассматривается как свойство материалов, характеризующее их реакцию на сварочный термодеформационный цикл.
Широкое применение получил прикладной аспект понятия свариваемости материалов, учитывающий назначение изготовленных из них сварных конструкций. Свариваемость – свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделий.
Признаки, характеризующие ту или иную степень свариваемости, четко не определены и устанавливаются в зависимости от отраслевых технических требований к производству сварных конструкций.
Традиционно принято различать несколько качественных степеней технологической свариваемости:
1) хорошая,
2) удовлетворительная,
3) ограниченная,
4) плохая.
Для сварных конструкций, выполняемых из углеродистых сталей, принимают следующие показатели свариваемости:
1) сопротивляемость образованию холодных трещин,
2) сопротивляемость образованию горячих трещин,
3) сопротивление развитию трещинообразных дефектов,
4) сопротивляемость хрупкому разрушению,
5) значение основных механических свойств шва и околошовной зоны.
Оценим свариваемость стали 09Г2С по методу эквивалентного углерода:
Технология сварки углеродистых и низколегированных сталей
Температура плавления углеродистой стали составляет 1535°С
МАРКА СТАЛИ | СВАРИВАЕМОСТЬ | ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ | ||
Углеродистые | Ст3; Ст4; Ст3кп; Ст4кп; Стали 10,15,20 | ХОРОШАЯ | Защитная среда: CO2; CO2+О2; Ar+СО2; Ar+O2+CO2; Ar+O2 Электродная проволока: Св-08Г2С; Св-08ГС; Св-07ГС; Св-12ГС; Св-10ХГ2С1 Порошковые проволоки: ПП-АН8; ПП-АН10; ПП-АН13; ПП-АН21 | Зачистка кромок до металлического блеска |
Низколегированные | 10ХСНД;15ХСНД; 14ХГС; 09Г2; 09Г2С;09Г2СД | |||
12MX; 15XM; 15XMA; 12Х1МФ; 12X2M1 12Х2МФСР | Удовлетворительная | Защитная среда: CO2; Ar+CO2 Электродная проволока: Св-08ГС; Св-08Г2С; Св-08ХГСМ; Св -08ХГ2СМ; Св-08ХГСМА Порошковые проволоки: ПП-АН 54 | ||
Трудности при сварке
- Разбрызгивание электродного металла при сварке проволоками большого диаметра и в углекислом газе.
- Чрезмерная выпуклость шва с резким переходом к основному металлу.
- При использовании проволок диаметром 1,6-4 мм снижение ударной вязкости металла шва.
Подготовка к сварке
Углеродистые и низколегированные стали разрезают на заготовки газовой, плазменной или воздушно-дуговой резкой с последующей зачисткой участков нагрева резцовыми или абразивными инструментами до удаления следов огневой резки.
Перед сборкой стыка свариваемые кромки на ширину 20 мм зачищают до металлического блеска и обезжиривают.
Стыки собирают в сборочных приспособлениях или с помощью прихваток. Их ставят с применением присадочных проволок той же марки, какой будет выполнена сварка корневого шва.
Высота прихватки должна быть равна 0,6-0,7 толщины свариваемых деталей, но не менее 3 мм, при толщине стенки до 10 мм или 5-8 мм при толщине стенки более 10 мм.
Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Их поверхность должна быть тщательно зачищена. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, следует удалить механическим способом.
Сварочную проволоку в течение 1,2-2 ч прокаливают при температуре 150-250°С. Ржавчина на проволоке резко ухудшает стабильность процесса сварки. Удалять ржавчину рекомендуется травлением проволоки в 5%-ном растворе соляной кислоты с последующим прокаливанием 1,5-2 ч при температуре 150-250°С.
Выбор параметров режима сварки
Сварка производится на постоянном токе обратной полярности.
Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от типа сварного соединения, толщины свариваемого металла и положения шва в пространстве.
Зависимость диаметра проволоки от типа соединения и толщины металла
Диаметр проволоки, мм | Толщина металла (мм) для соединений | Положение шва в пространстве | ||
угловых тавровых нахлесточных | стыковых без скоса кромок
| стыковых со скосом кромок
| ||
0,8 | 1 | 1 | — | Н, Г, В, П |
1 | 1,5-2,5 | 1,5-2 | ||
1-1,2 | 3 | 2,5-3 | ||
1,2-1,4 | 4 | 4-5 | Н, Г, В | |
1,4-1,6 | 5 | 6 | 5-6 | |
1,6-2 | 6-8 | 8 | 8-12 | Н |
2-2,5 | 10 и более | 10 | 14 и более | |
Режимы сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей
Соединение | Размеры, мм | Сварочный ток, А | Напряжение на дуге, В | Скорость сварки, м/ч | Диаметр проволоки, мм | Вылет электрода, мм | Расход газа, л/мин | Число проходов | |||
| S | b | ||||||||||
| 0,8-1 | 0-0,3 | 50-80 | 17-18 | 25-50 | 0,7-0,8 | 8-10 | 6-7 | 1 | ||
 | 4 | 0-1,2 | 200-350 | 23-32 | 25-50 | 0,7-0,8 | 8-10 | 6-7 | 1 | ||
 | 16 | 0-1,5 | 380-500 | 33-40 | 16-25 | 1,4-2,5 | 15-25 | 12-16 | 2 | ||
 | 20 | 0-1,5 | 380-420 450-500 | 32-36 36-40 | 14-16 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 2 | ||
380-420 | 32-36 | 18-20 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 3 | |||||
 | 24 | 0-1,5 | 380-420 450-500 350-400 | 32-36 36-40 33-36 | 18-20 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 3 | ||
380-420 | 32-36 | 16-18 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 4 | |||||
 | 32 | 0-1,5 | 380-420 | 32-36 | 14-16 | 1,6-2,5 | 18-25 | 12-18 | 4 | ||
Техника сварки
Стыковые соединения металла толщиной 0,8-1,2 мм сваривают на медных или керамических подкладках. Металл толщиной более 1,2 мм можно сваривать на весу.
Конструкции с толщиной стенки до 3 мм сваривают за один проход без разделки кромок Сварку целесообразно выполнять в вертикальном положении сверху вниз. Сварку ведут с периодическим прерыванием процесса или в импульсном режиме.
Металл толщиной 4 мм и более сваривают с двух сторон без разделки кромок, но с зазором. Сварку в нижнем положении ведут в направлении слева направо — «углом назад» или справа налево — «углом вперед». Вертикальные швы при толщине металла до 3 мм сваривают сверху вниз, а свыше 3 мм — снизу вверх.
При многопроходной сварке стыковых и тавровых соединений для обеспечения провара первый проход выполняют при зазоре до 0,5 мм без поперечных колебаний горелки, а при зазоре свыше 0,5 мм — с поперечными колебаниями. Второй и последующие проходы выполняют только с поперечными колебаниями. Последующие швы накладывают после очистки от шлаковой корки предыдущих швов.
При сварке на больших токовых режимах для качественной заварки кратера нужно уменьшить сварочный ток до 150-170 А, а напряжение дуги — до 24-26 В.
Сварка конструкционных сталей- Сварка низколегированных, конструкционных, углеродистых сталей
| Толщина до, мм | Тип металла | Цена, руб за 1 см. |
|---|---|---|
| 3 | Сталь | 25 |
| 6 | Сталь | 35 |
| 12 | Сталь | 50 |
Как избежать проблем при сварке углеродистых конструкционных сталей
Закалку металла увеличивает углерод. Его содержание в сплавах 0,2-0,5% определяет повышенную твердость стали, из-за чего ее широко используют в изготовлении трущихся деталей механизмов, звездочек, валов зубчатых передач, станин и т. п. Ремонт таких деталей подразумевает сварку, как единственную технологию по восстановлению работоспособности производственного оборудования.
Проблема сваривания высокоуглеродистых сталей заключена в следующем: при нагреве углерод усиливает влияние серы и образует кристаллизационные трещины, закаленные непластичные формирования в зонах швов. Металл в таких местах отличается от начального состояния, снижается его устойчивость к возникновению трещин.
Во время расплава в соединениях критическая масса углерода будет зависеть от:
- предварительного нагрева
- формы шва
- конструкции узла
- процента прочих химических элементов.
Чтобы повысить устойчивость металла к образованию горячих трещин в соединениях при сваривании, применяют следующие методы:
- снижают растягивающее напряжение частей детали или конструкции
- ограничивают включение химических элементов, которые способствуют возникновению трещин
- формируют оптимальную форму шва.
Высокий процент содержания углерода создает непластичную структуру в месте соединения, из-за которой при воздействии напряжений образуются холодные трещины, швы разрушаются. Чтобы такие проблемы исключить в сварных соединениях, следует соблюдать определенные условия, которые заключаются в следующем:
- применяются такие режимы сварки, которые ограничивают перетекание углерода из составной массы металла в соединительный шов (используется присадочная проволока, разделяются кромки, увеличивается вылет)
- применяются низкоуглеродистые электроды
- вводится марганец, кальций, как компоненты, способствующие образованию сульфида в шве
- для понижения жесткости соединения наложение швов проводят в определенном порядке
- убирают напряжение в соединениях
- уменьшают химическую неоднородность швов путем выбора их нужной формы
- минимизируют диффузный водород методом применения низководородных электродов, очищения кромок, сушки защитных газов, прокалки электродов, флюса, проволоки
- сварочный шов медленно охлаждают, используют для этого экзотермические смеси, наплавки, многослойную дуговую сварку.
Собирая детали для сваривания, необходимо соблюдать зазоры, которые будут зависеть от толщины соединяемых частей. Если толщина металла более 3,8 мм, проводят разделение кромок, благодаря чему уменьшается переход в шов углеводородов. Отказываются от частичных предварительных прихваток или перед ними локальные места прогревают до температуры 400°С.
Наиболее ответственные швы проваривают в 2-4 прохода. Сварочный шов должен быть с плавным переходом к основному металлу. Дуговая сварка конструкционной стали не должна допускать дуговых разрывов и вывода кратера к основному металлу.
Сварка углеродистых конструкционных сталей завершается медленным остыванием швов, методом накрывания их теплоизоляционным материалом и помещением их в термостат. Применяют также нагрев соединений после сваривания.
Сварка низколегированных конструкционных сталей
Стали с пониженным легированием отличаются пониженным включением в сплавах до 0,2% углерода и легирующих добавок не более 2,5% (ванадия, хрома, молибдена, кремния). Процентное содержание того или иного компонента определяет физико-химические характеристики стали по устойчивости к коррозии, жаропрочности, теплоустойчивости и в целом качества сплавов.
В сваривании таких соединений существуют определенные трудности. Свариваемость низколегированных сталей ухудшается по мере роста включения в них углерода и легирующих составляющих. Для сварки металлов кремнемарганцевой группы 25Г2С; 18Г2С; 15ГС и сталей 12ХГ; 15ХСНД; 10ХГСНД применяют электроды УОНИ 1365 типа Э60А. С кромок убирают окалины, загрязнения, зачищают ржавые места.
Чтобы избежать хрупкости сварных соединений, повысить их эластичность и прочность, используют специальные добавки, присутствующие в проволоке. Для сваривания низколегированных сталей используются электроды марки Э42А или Э50А. Таким образом, швы дополнительно легируются.
Какие виды сварки применяются для сталей с низкой легированностью
При газопламенной сварке таких сталей применяется левый или правый метод. При левом методе расход ацетилена должен составлять не больше 125 дц3/час, при правом — 75-100 дц3/час. По завершении сваривания, шов проковывают при температуре 850°С. Такая обработка обеспечит соединению прочностные механические показатели.
Для механизированного сваривания в защитном газе предполагается применение проволоки марок СВ–09ГС или СВ-08ГС толщиной 1,25 мм. Газовые смеси должны состоять из кислорода (25%) и углекислоты. Допускается использование аргоновых смесей.
После прохождения низкоуглеродистой стали термообработки, проволоки СВ-09ГС или СВ-08ГС не придадут должных механических свойств сварному соединению. В этом случае используют комплексно-легированную проволоку СВ-08Х3Г2М; СВ-08ХГСА или СВ-08ГСТ.
Автоматическая сварка конструкционных сталей с низким легированием проводится проволоками СВ-08ГА; СВ-08АА; СВ-08А с флюсами ОСЦ 45 или АН 348 А. Эти флюсы предотвращают образование в трещин в швах. Ручная дуговая сварка конструкционных сталей также подразумевает использование флюсов.
Оптимальным методом соединения конструкционных частей из низколегированной стали считается сваривание полуавтоматом в газовой сфере и ручная сварка электродами с покрытием. Для сваривания сплавов хромомолибденовой группы идеальными электродами считаются марки ЭМХ, для хромомолибденованадиевой — марки ЭМХ-Ф. Другие электроды применять не рекомендуется. Перед сваркой соединяемые части конструкции прогревают до 350°С, после сваривания назначается отпуск металла в течение 2-3 ч. при температуре 710°С.
Важно! Для сварки конструкций из низколегированных сталей недопустимо использование электродов с дефектами покрытий. Сварочные проволоки не должны быть грязными или со ржавчиной. Флюсы, электроды перед применением необходимо прокаливать при температурах установленных в технической документации. Для газовой сварки следует применять газ специальный углекислый сварочный. В случае применения углекислого газа пищевого, его необходимо дополнительно осушить.
Только придерживаясь вышеописанных условий при сваривании конструкционных сталей, с учетом правильного подбора их физико-химических характеристик, можно добиться высококачественных сварных соединений.
Технология сварки углеродистых и низколегированных сталей
Температура плавления углеродистой стали составляет 1535°С. Наиболее часто аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом сваривают стали, используемые в теплоэнергетике
Углеродистые и низколегированные стали
Марка стали | Свариваемость | Технологические особенности сварки | |
Сталь 10, Сталь 20, 15ГС | Хорошая | Присадок Св-08Г2С, Св-08ГС | Зачистка кромок до металлического блеска |
12МХ, 15ХМ | Присадок Св-08НХ, Св-08ХМ | ||
15Г2С | Удовлетворительная | Присадок Св-08Г2С, Св-08ГС | |
12X1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2М1, 12Х2МФСР, 12Х2МФБ | Присадок Св-08ХМФА, Св-08ХГСМФА | ||
ТРУДНОСТИ ПPИ СВАРКИ. Основная — трудно избежать образования пор из-за недостаточного раскисления основного металла. Средством борьбы с порообразованием служит снижение доли основного металла в наплавленном металле шва
Подготовка к сварке. Для разделки сталей, а также подготовки кромок используют газовую, плазменную или воздушно-дуговую резку. После нее участки нагрева металла зачищают резцовым или абразивным инструментом до удаления следов термообработки. Непосредственно перед сборкой стыка кромки зачищают на ширину 20 мм до металлического блеска и обезжиривают.
Стыки собирают в сборочных кондукторах либо с помощью прихваток, которые выполняют с полным проваром и их переплавкой при наложении основного шва. Прихватки с недопустимыми дефектами следует удалять механическим способом. На потолочные участки шва прихватки накладывать не рекомендуется, поскольку там они труднее поддаются переплавке при выполнении основного шва. На сталях 10 и 20 прихватки выполняют только с помощью присадочной проволоки. Ее поверхность должна быть чистой, без окалины, ржавчины и грязи. Очищать проволоку можно как механическим способом, гак и химическим травлением в 5%-ном растворе соляной кислоты.
Высота прихваток, мм | 2-3 | 3-4 |
Толщина кромок свариваемых изделий, мм | до 10 | св. 10 |
1-5 — очередность установки прихваток А, Б — выводные планки для начала и окончания сварки
Выбор параметров режима. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Сварочный ток назначают: при однопроходной сварке — в зависимости от толщины конструкции, а при многопроходной — исходя из высоты шва. Высота шва (валика) при ручной аргонодуговой сварке должна составлять 2-2,5 мм. Ориентировочно сварочный ток выбирают из расчета 30-35 А на 1 мм диаметра вольфрамового электрода.
Напряжение на дуге должно быть минимально возможным, что соответствует сварке короткой дугой.
Скорость сварки выбирают с учетом гарантированного проплавления кромок и формирования требуемой выпуклости сварного шва.
Техника сварки. При выполнении первого (корневого) шва возможна сварка без присадочной проволоки, но при этом все прихватки должны быть проплавлены. Нельзя сваривать без присадочной проволоки конструкционные углеродистые стали марок 10 и 20, так как в металле шва могут появиться поры. Сварку ведут углом вперед. Присадочную проволоку подают навстречу движению горелки, причем угол между ними должен составлять 90°. Следует избегать резких движений проволокой — они приведут к разбрызгиванию присадочного металла или окислению конца проволоки.
Присадок должен всегда находиться в зоне защиты аргоном.
Корневой шов сваривают без поперечных колебаний. При наложении последующих слоев горелкой совершают колебательные движения, амплитуда которых зависит от формы разделки кромок.
Кратер шва при отсутствии системы плавного снижения сварочного тока заваривают путем введения в кратер капли присадочного металла, одновременно плавно увеличивая дугу до ее естественного обрыва. Газовую защиту убирают, отводя горелку через 10-15 с после обрыва дуги.
РЕЖИМЫ СВАРКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Подготовка кромок и вид сварного соединения (1-6 — очередность проходов) | Размер, мм | Сварочный ток, А | Диаметр электрода, мм | Диаметр присадки, мм | Расход аргона, л/мин | Число проходов | ||
s | b | с | ||||||
| 0,8 | 0,2 | — | 70 | 2 | 1,6 | 8-10 | 1 |
 | 2 | 0,5 | — | 110 | 3 | 1,6 | 8-10 | 1 |
 | 4 6 | 1 1,5 | — — | 120 140 | 3,5 4 | 2 2 | 10-12 10-12 | 2 2 |
| 4 | 2 | 1 | 120 | 3,5 | 2 | 10-12 | 2 |
 | 6 | 2 | 1 | 140 | 4 | 2 | 10-12 | 4 |
 | 8 10 | 2 2 | 1 1 | 140 140 | 4 4 | 2 2 | 10-12 10-12 | 6 6 |
Сварка низколегированных сталей
Основы сварочного дела
Низколегированные стали получили большое применение В СВЯЗИ с тем, что они, обладая повышенными механическими свойствами, позволяют изготовлять строительные конструкции более легкими и экономичными. Для изготовления различных конструкций промышленных и гражданских сооружений применяются стали марок 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС и др. Для изготовления арматуры железобетонных конструкций и сварных труб применяют стали 18Г2С, 25Г2С, 25ГС и 20ХГ2Ц. Эти стали относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей; содержат углерода не более 0,25% и легирующих примесей не более 3,0%. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25% возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.
Сталь 15ХСНД сваривают вручнукг электродами типа Э50А или Э55А. Наилучшие результаты дают электроды УОНИ-13/55 и электроды Днепровского электродного завода ДСК-50. Сварку электродами ДСК-50 можно выполнять переменным током, но лучшие результаты дает сварка постоянным током обратной полярности. Многослойную сварку следует производить каскадным методом. Чтобы предупредить перегрев стали, следует выполнять сварку при токах 40…50 А на 1 мм диаметра электрода. Рекомендуется применять электроды диаметром 4…5 мм. Автоматическую сварку стали 15ХСНД производят проволокой Св-08ГА или Св-ЮГА под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45
Толщина металла, мм…………………………..
Диаметр электрода, мм………………………..
Сварочный ток, А…………………………………
при высоких скоростях, но при малой погонной энергии. В зимних условиях сварку конструкций из стали 15ХСНД, 15ГС и 14Г2 можно производить при температурах не ниже — 10°С. При более низких температурах зону сварки на ширине 100… 120 мм по обе стороны от шва предварительно нагревают до Ю0…150°С. При температуре —25°С сварка не допускается.
Стали 09Г2С и 10Г2С1 относятся к группе незакаливающихся сталей, не склонных к перегреву и стойких против образования трещин. Ручная сварка электродами Э50А и Э55А выполняется на режимах, предусмотренных для сварки низкоуглеродистой стали. Механические свойства сварного шва не уступают показателям основного металла. Автоматическая и полуавтоматическая сварка выполняется электродной проволокой Св-08ГА, Св-ЮГА или Св-10Г2 под флюсом АН-348-А или ОСЦ-45. Сварку листов толщиной до 40 мм производят без разделки кромок. При этом равнопрочность сварного шва обеспечивается за счет перехода легирующих элементов из электродной проволоки в металл шва.
Стали хромокремнемарганцови — стые (20ХГСА, 25ХГСА,30ХГСА и 35ХГСА) при сварке дают закалочные структуры и склонны к образованию трещин. При этом чем меньше толщина кромок, тем больше опасность закалки металла и образования трещин, особенно в околошовной зоне. Стали с содержанием углерода ^0,25% свариваются лучше, чем стали с большим содержанием углерода. Для сварки могут применяться электроды НИАТ-ЗМ типа Э70, Э85. Для ответственных сварных швов рекомендуются электроды, изготовленные из проволоки Св-18ХГС или Св-18ХМА с покрытием ЦЛ-18-63, ЦК-18Мо, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, УОНИ-13/НЖ.
При сварке можно рекомендовать следующие режимы:
0,5… 1,5 2…3 4.„6 7…10
1.5.. .2.0 2,5…3 3…5 4…6
20.. .40 50…90 100…160 200…240
При сварке более толстых металлов применяется многослойная сварка с малыми интервалами времени между наложениями последующих слоев. При сварке кромок разной толщины сварочный ток выбирается по кромке большей толщины и на нее направляется большая часть зоны дуги. Для устранения закалки и повышения твердости металла шва и околошов — ной зоны рекомендуется после сварки нагреть изделие до температуры
650.. .680°С, выдержать при этой температуре определенное время в зависимости от толщины металла (1 ч на каждые 25 мм) и охладить на воздухе или в горячей воде.
Сварку низколегированных сталей в защитном газе производят при плотностях тока более 80 А/мм2. Сварка в углекислом газе выполняется на постоянном токе обратной полярности. Рекомендуется электродная проволока диаметром 1,6—2,0 мм марки Св-08Г2С — или Св-10Г2, а для сталей, содержащих хром и никель,— Св-08ХГ2С, Св-08ГСМТ.
Электрошлаковая сварка сталей любой толщины успешно производится электродной проволокой марки Св-10Г2 или Св-18ХМА под флюсом АН-8 при любой температуре окружающего воздуха. Прогрессивным способом является сварка в углекислом газе с применением порошковой проволоки.
Газовая сварка отличается значительным разогревом свариваемых кромок, снижением коррозионной стойкости, более интенсивным выгоранием легирующих примесей. Поэтому качество сварных соединений ниже, чем при других способах сварки. При газовой сварке пользуются только нормальным пламенем при удельной мощности 75… 100 л/(ч-мм) при левом способе, а при правом способе —
100.. .130 л/(ч-мм). Присадочным материалом служат проволоки Св-08, Св-08А, Св-10Г2, а для ответственных швов — Св-18ХГС и Св-18ХМА. Проковка шва при температуре 800… 850°С с последующей нормализацией несколько повышает механические свойства шва.
Читайте о том как выбрать сварочный аппарат для дома или дачи. Чем такие устройства отличаются от полу- и профессиональных. Что необходимо знать перед покупкой.
В последнее время с появлением китайской техники на мировом рынке, сварочный аппарат стал наиболее популярным инструментом у владельцев частных домов, коттеджей, дач и гаражей. Учитывая соотношение цен на приобретение сварки …
Выполнение сварочных работ на строительно-монтажной площадке требует особо четкого выполнения всех правил безопасности производства работ. Сварочные работы на высоте с лесов, подмостей и люлек разрешается производить только после проверки этих …
Сварка низкоуглеродистых сталей – Осварке.Нет
Низкоуглеродистыми называют стали с низким содержанием углерода до 0,25%. Низколегированными называют стали с содержанием до 4% легирующих элементов без учета углерода.
Хороша свариваемость низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей является главной причиной их массового применения для производства сварочных конструкций.
Химический состав и свойства сталей
[context] В углеродистых конструкционных сталях углерод основной легирующий элемент. От количества содержания этого элемента зависят механические свойства сталей. Низкоуглеродистые стали разделяют на стали обыкновенного качества и качественные.Стали обыкновенного качества
В зависимости от степени раскисления стали обыкновенного качества разделяют на:
- кипящие — кп;
- полуспокойные — пс;
- спокойные — сп.
Кипящие стали
Стали этой группы содержат не более 0,07% кремния (Si). Получают сталь путем неполного раскисления стали марганцем. Отличительной особенностью кипящей стали является неравномерное распределение серы и фосфора по толщине проката. Попадание участка со скоплением серы в зону сварки может привести к появлению кристаллизационных трещин в шве и зоне термического влияния. Находясь в среде пониженных температур такая сталь может перейти в хрупкое состояние. Поддавшись сварке такие стали могут стареть в околошовной зоне.
Спокойные стали
Спокойные стали содержат не менее 0,12% кремния (Si). Получают спокойные стали при раскислении стали марганцем, кремнием, алюминием. Отличаются более равномерным распределением в них серы и фосфора. Спокойные стали меньше отзываются на нагрев, меньше склонны к старению.
Полуспокойные стали
Полуспокойные стали имеют средние характеристики между спокойными и кипящими сталями.
Производят углеродистые стали обыкновенного качества трех групп. Стали группы А не используют для сварки, поставляют по их механическим свойствам. Букву «А» в обозначение стали не ставят, например «Ст2».
Стали группы Б и В поставляют по их химическим свойствам, химическим и механическим соответственно. В начало обозначения стали ставят букву группы, например БСт2, ВСт3.
Полуспокойные стали марок 3 и 5 могут поставляться с повышенным содержанием марганца. В таких сталях после обозначения марки ставят букву Г (например, БСт3Гпс).
Для изготовления ответственных конструкций следует использовать обыкновенные стали группы В. Изготовление сварочных конструкций из низкоуглеродистых сталей обыкновенного качества не требует применения термической обработки.
Качественные стали
Низкоуглеродистые качественные стали поставляют с нормальным (марки 10, 15 и 20) и повышенным (марки 15Г и 20Г) содержанием марганца. Качественные стали содержат пониженное количество серы. Для изготовления сварочных конструкций из сталей этой группы применяют стали в горячекатаном состоянии, реже стали с термической обработкой. Сварка этих сталей для повышения прочности конструкции может производится с последующей термической обработкой.
Низколегированные стали
Если в углеродистую сталь вводят специальные химические элементы, которые изначально в ней отсутствует, то такую сталь называют легированной. Марганец и кремний считают легирующими компонентами если их содержание превышает 0,7% и 0,4% соответственно. Поэтому стали ВСт3Гпс, ВСт5Гпс, 15Г и 20Г считают одновременно низкоуглеродистыми и низколегированными конструкционными сталями.
Легирующие элементы способны образовывать соединения с железом, углеродом и другими элементами. Это способствует улучшению механических свойств сталей и снижает предел хладноломкости. Как следствие появляется возможность снизить массу конструкции.
Легирование металла марганцем влияет на повышение ударной вязкости и стойкость к хладноломкости. Сварочные соединения с марганцовистых сталей отличаются более высокой прочностью при знакопеременных ударных нагрузках. Повысить стойкость стали от атмосферной и морской коррозии можно легированием медью (0,3-0,4%). Большинство низколегированных сталей для производства сварочных конструкций используют в горячекатаном состоянии. Механические свойства легированных сталей можно улучшить термической обработкой, поэтому некоторые марки сталей для сварных конструкций используют после термической обработки.
Свариваемость низкоуглеродистых и низколегированных сталей
Низкоуглеродистые и низколегированные конструкционные стали обладают хорошей свариваемостью. Технология их сварки должна обеспечивать равные механические свойства шва и основного металла (не ниже нижнего предела свойств основного металла). В ряде случаев обусловленных условиями работы конструкции допускается снижение некоторых механических свойств шва. В шве должны отсутствовать трещины, непровары, поры, подрезы и другие дефекты. Форма и геометрические размеры шва должны соответствовать требуемым. К сварному соединению могут предъявляться дополнительные требования, которые связаны с условиями работы конструкции. Все без исключения сварочные швы должны быть долговечными и надежными, а технология обеспечивать производительность и экономичность процесса.
На механические свойства сварного соединения влияет его структура. Структура металла при сварке зависит от химического состава материала, режимов сварки и термической обработки.
Подготовка и сборка деталей под сварку
[context] Подготовку и сборку под сварку осуществляют в зависимости от типа сварочного соединения, способа сварки и толщины металла. Для выдерживания зазора между кромок и правильного положения деталей используют специально созданные сборочные приспособления или универсальные приспособления (подходят для многих простых деталей). Сборку могут выполнять с использованием прихваток, размеры которых зависят от толщины свариваемого металла. Прихватка может быть длиной 20-120 мм, а расстояние между ними 500-800 мм. Сечение прихватки равно примерно трети шва, но не более 25-30 мм2. Прихватки можно выполнять ручной дуговой сваркой или механизированной сваркой в защитных газах. Прежде чем переходить к сварке конструкции прихватки зачищают, осматривают и при наличии них дефектов вырубают или удаляют другими методами. Во время сварки прихватки полностью переплавляют из-за возможного возникновения в них трещин как результат быстрого теплоотвода. Перед электрошлаковой сваркой детали размещают с зазором, который постепенно увеличивается к концу шва. Фиксация деталей для сохранения их взаимоположения выполняется с помощью скоб. Скобы должны быть на расстоянии 500-1000 мм. Удалять их необходимо по мере наложения шва.При автоматических методах сварки следует устанавливать заходные и выходные планки. При автоматической сварке тяжело обеспечить качественный провар корня шва и предупредить прожоги металла. Для этого применяют остающиеся и съемные подкладки, флюсовые подушки. Можно также сваривать корень шва ручной дуговой сваркой или полуавтоматической в защитных газах, а остальную часть шва выполнять автоматическими методами.
Сварка ручными и механизированными методами выполняется на весу.
Кромки сварочных деталей тщательно зачищают от шлака, ржавчины, масла и других загрязнений для предупреждения образования дефектов. Ответственные конструкции сваривают преимущественно с двух сторон. Способ заполнения разделки кромок при сварке толстостенных конструкций зависит от его толщины и термический обработки металла перед сваркой. Выявленные после сварки непровары, трещины, поры и другие дефекты удаляют механическим инструментом, воздушно-дуговой или плазменной резкой, после чего заваривают обратно. При сварке низкоуглеродистых сталей свойства и химический состав сварного соединения во многом зависит от используемых материалов и режимов сварки.
Ручная дуговая сварка низкоуглеродистых сталей
Для получения качественного соединения при помощи ручной дуговой сварки необходимо правильно выбрать сварочные электроды, выставить режимы и применить правильную технику сварки. Недостатком ручной сварки является большая зависимость от опыта и квалификации сварщика, несмотря на хорошую свариваемость рассматриваемых сталей.
Сварочные электроды следует выбирать исходя из типа свариваемой стали и назначения конструкции. Для этого можно воспользоваться каталогом электродов, где хранятся паспортные данные множества марок электродов.
При выборе электрода следует обратить внимание на рекомендуемые условия по роду и полярности тока, пространственного положения, силе тока и т. д. В паспорте на электроды может указываться типичный состав наплавленного металла и механические свойства соединения выполненных этими электродами.
Подробнее о режимах и технике ручной дуговой сварке можете прочитать здесь:В большинстве случаев сварка низкоуглеродистых сталей производиться без мер направленных на предупреждение образования закалочных структур. Но все же при сварке толстостенных угловых швов и первого слоя многослойного шва для предотвращения образования трещин используют предварительный подогрев деталей до температуры 150-200° C.
При сварке нетермоупрочненных сталей хороший эффект достигается использованием методов сварки каскадом и горкой, что не дает металлу шва быстро остывать. Этот же эффект дает предварительный подогрев до 150-200° C.
Для сварки термоупрочненных сталей рекомендуется выполнять длинные швы по охлажденным предыдущим швам, чтобы избежать разупрочнения околошовной зоны. Также следует выбирать режимы с малой погонной энергией. Исправление дефектов при многослойной сварке следует делать швами большого сечения, длиной не менее 100 мм или предварительно подогревать сталь до 150-200° C.
Дуговая сварка в защитных газах низкоуглеродистых сталей
Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей осуществляется с применением углекислого газа или его смесей в качестве защитного газа. Можно применять смеси углекислый газ + аргон или кислород до 30%. Для ответственных конструкций сварку можно выполнять с использованием аргона или гелия.
В некоторых случаях применяют сварку угольным и графитовым электродом, для сварки бортовых соединений толщиной 0,2-2,0 мм (например, корпуса конденсаторов, канистры и т. д.). Так как сварка выполняется без использования присадочного прутка, содержание марганца и кремния в шве невелико, в результате теряется прочность соединения на 30-50% ниже от основного металла.
Сварка в углекислом газе выполняется с использованием сварочной проволоки. Для автоматической и полуавтоматической сварки в разных пространственных положениях применяют проволоку диаметром до 1,2 мм. Для нижнего положения используют проволоку 1,2-3,0 мм.
| Сталь | ВСт1, Вст2 | ВСт3 | 10ХСНД, 15ХСНД, 14ХГС, 09Г2, 14Г2 и им подобные |
| Проволока | Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС | Св-08ГС, Св-08Г2С | Св-08Г2С (при одно- и двухслойной сварке), св-08ХГ2С |
Как видно из таблицы для сварки всех сталей можно использовать проволоку Св-08Г2С.
Сварка низкоуглеродистых сталей под флюсом
Качественное сварное соединение с равной прочностью шва и основного металла достигается путем правильного подбора флюсов, проволоки, режимов и техники сварки. Автоматическую сварку под флюсом низкоуглеродистых сталей рекомендуют выполнять проволокой диаметра от 3 до 5 мм, полуавтоматическую сварку под флюсом диаметром 1,2-2 мм. Для сварки низкоуглеродистых сталей применяют флюсы АН-348-А и ОСЦ-45. Низкоуглеродистую сварочную проволоку марок Св-08 и Св-08А, а для ответственных конструкций можно применить проволоку Св-08ГА. Такой комплект сварочных материалов позволяет получить швы с равными или превышающими механическими свойствами основному металлу.
Для сварки низколегированных сталей рекомендуется применять сварочную проволоку Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2 и другие с содержанием марганца. Флюсы что и для низкоуглеродистых сталей. Такие материалы позволяют получить необходимые механические свойства и стойкость металла от образования пор и трещин. При сварке без скоса кромок увеличение доли основного металла в металле шва может повысить содержание углерода. Это повышает прочностные свойства, но уменьшает пластические свойства соединения.
| Марка стали | Марка плавленного флюса | Сварочная проволока |
| ВСт1-ВСт3 | АН-348-А, ОСЦ-45, ФЦ-9 и керамические К-11, КВС-19 | Св-08, Св-08А, для ответственных конструкций Св-08ГА |
| 09Г2 | АН-22 | Св-08ГА |
| 12ГС, 16ГС, 10Г2С1, 17ГС, 17Г1С | АН-60 | Св-ГСМТ (для стали 12ГС также Св-10ГА) |
| 09Г2С | АН-22 | Св-08ГА, Св-10НМА, Св-10ГА |
| 10ХСНД | АН-348-А | Св-08ГСМТ |
| 15ХСНД | АН-348-А, АН-22 | Св-10Г2, Св-08ХГСМА |
Режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей отличаются незначительно и зависят от техники сварки, типа соединения и шва. При сварке угловых однослойных швов, угловых и стыковых швов толстой стали марки ВСт3 на режимах с малой погонной энергией в околошовной зоне могут образовываться закалочные структуры и понизиться пластичность. Для предотвращения этого следует увеличить сечение шва или применить двухдуговую сварку.
| Толщина листа, мм | 8-10 | 10-22 | 24-60 |
| Сечение слоя образованного из электродного металла, мм | 25 | 35 | 50 |
Для предупреждения разрушения шва в зоне термического влияния при сварке низколегированных сталей следует использовать режимы с малой погонной энергией, а для сварки не термоупрочненных сталей — режимы с повышенной погонной энергией. Во втором случае для обеспечения пластических свойств шва и прилегающей зоны не хуже основного металла необходимо применять двухдуговую сварку или предварительный подогрев до 150-200° C.