Сварка сталей

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГАЗОВОЙ СВАРКЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ЛЕКЦИЯ 4

Газовая сварка характеризуется высокими значениями вводимой в изделие удельной энергии, достигающими величин порядка 200—400 Дж/мм², большей зоной теплового влияния, меньшей производительностью, чем дуговая сварка.

Газовую сварку применяют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали; при ремонтной сварке литых изделий из чугуна, бронзы, алюминиевых сплавов; при монтажной сварке стыков трубопроводов малых и средних диаметров (до 100 мм) с толщиной стенки до 5 мм и фасонных частей к ним; при сварке узлов конструкций из тонкостенных труб; при сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца; при наплавке латуни и бронзы на детали из стали и чугуна; при наплавке твердых и износоустойчивых сплавов, а также при сварке ковкого и высокопрочного чугуна с применением прутков из латуни и бронзы.

Газовой сваркой можно сваривать почти все металлы, используемые в технике. Чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. Простота оборудования, независимость от источника энергоснабжения, возможность широкого регулирования скорости нагрева и охлаждения металла при сварке позволяют применять этот процесс при ремонтных и монтажных работах. Сталь толщиной свыше 6 мм газовой сваркой соединяют редко.

Низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25 % С, хорошо свариваются газовой сваркой. Для сварки необходимо нормальное пламя. Мощность пламени должна составлять при левом способе сварки 100—130 дм³/ч, при правом 120—150 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла. В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-10ГА и Св-10Г2. Применения флюса не требуется.

При сварке возможно выгорание углерода, марганца и кремния, что приводит к понижению предела прочности наплавленного металла. Для уплотнения и повышения пластичности наплавленного металла целесообразна проковка шва в горячем состоянии. При сварке металла большой толщины проводят последующую термообработку сварных соединений или изделий (нормализацию, низкотемпературный отжиг).

С повышением содержания углерода в сталях от 0,25 до 0,6% свариваемость их ухудшается. Возможно образование трещин, которые могут возникать как в околошовной зоне, так и в сварном шве.

Для сварки среднеуглеродистых сталей применяют только нормальное пламя несколько пониженной мощности: примерно 75— 100 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При толщине металла свыше 3 мм рекомендуется общий предварительный подогрев изделия до температуры 250—350° С или местный подогрев горелками околошовной зоны до температуры 650—700° С. Структуру металла шва и околошовной зоны можно улучшить отпуском при температуре 600—650° С.

Повысить механические свойства наплавленного металла при сварке среднеуглеродистых сталей можно использованием проволоки, легированной хромом (0,5—1%) и никелем (2—4%) при обычном содержании марганца в проволоке (0,5—0,8%).

Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,6—2,0 % С, свариваются хуже, чем среднеуглеродистые. Приемы сварки этих сталей те же, что и сварки среднеуглеродистых сталей. Мощность пламени 75 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Рекомендуются: способ сварки левый, пламя нормальное или слегка науглероживающее, присадочная проволока с низким содержанием углерода. При сварке сталей, содержащих более 0,7 % С, желательно пользоваться флюсом (бурой).

Качественную сварку высокоуглеродистых сталей можно получить при их толщине не свыше 5—6 мм. Сварку ведут с предварительным подогревом до температуры 250—350° С в сочетании с местным подогревом до температуры 650—700° С. После сварки применяют проковку с последующей нормализацией и отпуском по режиму, установленному для данной марки стали.

Низколегированные конструкционные стали перлитного класса содержат легирующие компоненты в сумме менее 2,5% (кроме углерода).

При сварке применяют нормальное пламя. Мощность пламени: при левом способе 75—100, при правом 100—130 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Используют проволоку Св-08, Св-08А и Св-ЮГ2. Флюс не применяют. Для повышения механических свойств наплавленного металла необходима проковка при светло-красном калении (800—850° С) с последующей нормализацией металла шва нагревом горелкой и охлаждением на воздухе.

Молибденовые, хромомолибденовые и хромомолибденованадиевые теплоустойчивые стали необходимо сваривать, сохраняя близкими структуру и химический состав основного и наплавленного металлов.

При сварке используют (только нормальное) пламя мощностью 100 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла, сварочные проволоки Св-08ХНМ, Св-ЮНМА, Св-18ХМА, Св-08ХМ, Св-08ХМ, по ГОСТ 2246—70, при которых в сварном шве обеспечивается состав металла, удовлетворяющий требованиям работы соединения в условиях повышенной температуры.

Сварку ведут небольшими участками длиной 15—25 мм, поддерживая на всем свариваемом участке температуру светло-красного каления. При толщине металла свыше 16 мм все изделие подвергают предварительному равномерному подогреву до температуры 250— 360° С, поддерживая ее постоянной в процессе сварки.

Хромомолибденовые стали свариваются несколько хуже, чем молибденовые. Это обусловлено наличием в них хрома, образующего тугоплавкие окислы.

Хромокремнемарганцевые стали (хромансиль) обладают большой прочностью, упругостью и хорошо выдерживают вибрационные и ударные нагрузки

При газовой сварке этих сталей хром и кремний частично выгорают, что может привести к появлению в шве включений окислов и непровара. Для предупреждения этого сварку ведут пламенем мощностью 75—100 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. В качестве присадочной проволоки используют низкоуглеродистую проволоку Св-08 и Св-08А или легированную Св-18ХГСА и Св-18ХМА.

При резком охлаждении возможно образование трещин в шве и околошовной зоне, поэтому при окончании сварки пламя следует отводить от шва медленно, подогревая факелом конечный участок на площади радиусом 20—40 мм. Процесс сварки следует вести возможно быстрее, без перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте и не перегревая металл сварочной ванны.

Средне- и высоколегированные стали по своей структуре в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов могут быть мартенситного, полуферритного, ферритного и аустенитного классов. При их сварке необходимо стремиться сохранить первоначальные состав и структуру стали в сварном соединении.

Свариваемость этих сталей в значительной мере определяется их химическим составом и особенно содержанием в них углерода.

Успешно свариваются газовой сваркой только некоторые из этих сталей. В сварных изделиях наиболее широко используют хромистые и хромоникелевые коррозионностойкие и кислотоупорные стали

Газовая сварка, дающая большую зону нагрева, — наименее благоприятный способ сварки легированных коррозионностойких, окалиностойких и кислотостойких сталей, содержащих хром.

Среднелегированные хромистые стали, содержащие до 0,15% С. Хромистые стали для предупреждения излишнего перегрева и уменьшения деформаций сваривают нормальным пламенем пониженной мощности, равной 70 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При сварке необходим предварительный подогрев. Присадочная проволока из стали той же марки, что и свариваемая, или близкой к ней. Можно применять проволоку Св-04Х19Н9, Св-06Х19Н9Т.

Сварку следует вести возможно быстрее, без перерывов и повторного нагрева одного и того же места шва пламенем горелки. Тонкие листы сваривают левым способом, более толстый металл — только правым.

После сварки рекомендуется термообработка изделия по режиму, предусмотренному для данной марки стали.

Хромоникелевые стали сваривают нормальным пламенем с удельной мощностью 70—75 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Окислительное пламя применять не следует ввиду вызываемого им сильного выгорания хрома с образованием тугоплавких окислов. Присадочная проволока должна содержать малое количество углерода, титан или лиобий(Св-02Х19Н9,Св-0619Н9Т или Св-08Х19Н10Б по ГОСТ 2246—70). Сварку ведут с максимально возможной скоростью, держа конец прутка погруженным в сварочную ванну. Можно применять правый и левый способы. Для лучшего отвода теплоты рекомендуются медные подкладки с обратной стороны свариваемого шва. Мундштук держат под углом 45° к поверхности металла. При сварке длинных швов применяют обратноступенчатый способ сварки.

Для улучшения внешнего вида шва, уменьшения выгорания хрома и удаления его окислов применяют флюс, содержащий 80% плавикового шпата и 20% ферротитана (пригоден также флюс состава: 50% буры и 50% борной кислоты или 80% буры и 20% двуокиси кремния). Флюс разводят на воде, в виде пасты его наносят на кромки за 15—20 мин до сварки, а также и с обратной стороны шва для предупреждения образования окислов хрома в корне шва. Остатки флюса после сварки удаляют тщательной промывкой швов горячей водой.

Если позволяет конструкция, рекомендуется термообработка нагревом до температуры 1050—1100° С с последующим охлаждением в воде. Тонкий металл толщиной 1—2 мм можно охлаждать на воздухе. Диаметр присадочной проволоки выбирают равным толщине свариваемого металла. Проволоку диаметром более 5 мм не применяют.

Газовая сварка целесообразна для хромоникелевых сталей толщиной не свыше 1,5—2 мм, при этом достигается удовлетворительное качество соединения и достаточная производительность процесса. Более толстый металл рекомендуется сваривать дуговой сваркой.

Хромоникелевые аустенитные стали с повышенным содержанием углерода (например, 4Х14Н14В2М), достигающим 0,4—0,5%, свариваются значительно хуже низкоуглеродистых, так как склонны к выделению карбидов и образованию горячих трещин. Сварку этих сталей приходится вести с предварительным подогревом до температуры 280—300° С присадочной проволокой Св-06Х19Н9Т. После сварки изделие подвергают термообработке по режиму, предусмотренному для стали данной марки.

Марганцовистые аустенитные стали соединять газовой сваркой следует лишь в исключительных случаях (для целей ремонта и восстановления изношенных деталей).

При сварке следует применять одностороннюю V-образную подготовку кромок, так как при X-образной подготовке, связанной со вторичным нагревом изделия при сварке, механические свойства металла шва резко снижаются. Пламя мощностью 130—150 дм³/ч ацетилена на 1 мм толщины металла должно иметь небольшой (5—10%) избыток ацетилена во избежание сильного выгорания марганца при сварке. В качестве присадочного металла применяют проволоку из той же стали, что и основной металл. Можно применять проволоку из хромоникелевой стали ОХ18Н9, Х20Н10Г6 и Х20Н10Г6А или проволоку из марганцевоникелевой стали, содержащей 0,25—0,3% С, 3—5% Ni и 14—16% Мп.

Сварку ведут в один слой в нижнем положении уширенными валиками и короткими участками для облегчения выхода газов из металла шва, которые образуются в значительном количестве при сварке этой стали. Для уплотнения шва применяют легкую проковку в горячем состоянии. С целью повышения механических свойств металла шва после сварки применяют закалку с температуры 1050—1100° С с охлаждением в воде.

Дата добавления: 2014-01-04