Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Технология сварочных работ: хранение электродов, способы и режимы сварки, сварка при низких температурах - Сварка сталей

Article Index
Технология сварочных работ: хранение электродов, способы и режимы сварки, сварка при низких температурах
Сварочные проволоки
Электроды для дуговой сварки
Техника ручной дуговой сварки металлическими электродами
Сварка угольным электродом
Сварка сталей
Подготовка металла к сварке
Свариваемость металлов
Способы, режимы и приемы сварки
Безогарковая сварка
Сварка тонколистового металла
Сварка при низких температурах
Сварка при низкой температуре: технологические трубы
Сварные соединения и швы
Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку
Условные обозначения швов сварочных соединений
Сварка металлов большой толщины
Технология дуговой сварки легированных сталей
Сварка чугуна
Разновидности дуговой сварки чугуна
All Pages

СВАРКА СТАЛЕЙ


В зависимости от химического состава сталь бы­вает углеродистая и легированная, в состав которой входят легирующие элементы (хром, никель, вольф­рам, ванадий и др.).

По назначению стали бывают строительными, машиностроительными (конструкционными, инстру­ментальными и стали с особыми физическими свой­ствами.

Наиболее хорошая свариваемость у низкоугле-родистых сталей. При выборе типа и марки электрода для сварки низкоутлеродистых сталей рекомендуется обращать внимание на следующее:

♦ обеспечение равнопрочности сварного соеди­нения с основным металлом;

♦ получение сварных швов без дефектов;

♦ обеспечение требуемого химического состава металла шва;

♦ получение стойкости сварных соединений в условиях вибрационных и ударных нагрузок, а также при повышенных или пониженных нагрузках.

Для сварки низкоуглеродистых сталей применя­ются электроды марок ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, КПЗ-32Р, ОМА-2, УОНИ-13/45, СМ-11и др.

Среднеуглеродистые стали имеют повышенное содержание углерода, который является причиной образования кристаллизационных трещин при сварке, а также малопластичных закалочных структур в око­лошовной зоне. Поэтому для повышения стойкости металла шва против образования 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.

Чтобы снизить вероятность появления закалоч­ных структур, следует применить предварительный и сопутствующий подогрев изделия.

Один из лучших способов получения равнопроч-ности сварного соединения при низком процентном содержании углерода является дополнительное леги­рование металла шва марганцем и кремнием.

Сваривать среднеуглеродистые стали рекомен­дуется электродами УОНИ-13/45, УП-1/45, УП-2/45, ОЗС-2, УОНИ-13/55, К-5А, УОНИ-13/65 и др.

 

Технология сварки легированных сталей

Свариваемость легированных сталей зависит от содержания углерода и легирующих компонентов. Стали кремнемарганцоевой группы 15ГС, 18Г2С и 25Г2С сва­ривают электродами типа Э60А марки УОНИ-13/65. Пе­ред сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины. Сварку следует выполнять пре­дельно короткой дугой. Изделие перед сваркой необ­ходимо подогреть до температуры 200 "С, электроды перед сваркой следует прокалить в течение часа при температуре 400 °С.

Кремнемаргенцемедистые стали 10Г2СД, 10ХГСНД, 15ХСНД и 12ХГ свариваются электродами типа Э50А марки УОНИ-13/85.

Хромистая сталь 15Х сваривается электродами УОНИ-13/85 предельно короткой дугой без подогрева и последующей термической обработки.

Хромомолибденовая сталь 15ХМ сваривается электродами ЦЛ-14 с предварительным подогревом до 250-300 °С и последующим высоким отпуском при 710 °С. Сталь маркиЗОХМ сваривается электродами ЦЛ-30-63 с предварительным подогревом изделия до 350 "С и последующим отпуском при 600 °С.

Хромокремнемарганцевые стали 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА, 30 ГСНА свариваются электрода­ми ЦЛ-18-63 или НИАТ-ЗМ предельно короткой ду­гой. После сварки сварные соединения подвергаются термической обработке на высокую прочность: закал­ка с температуры 880 °С и низкий отпуск.

Сварка теплоустойчивых сталей. К теплоус­тойчивым сталям относятся 12МХ, 20МХЛ, ЗОХЗМВФ, 20 ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф, 15ХМФКР, 12Х2МВФ, 20ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф, 15ХМФКР, 12Х2МФБ, Х5М, 15Х5М, Х5ВФ, О6Х13, Х17, 1X13 и др.

Изделия из сталей 12МХ и 20МХЛ, работающие при температуре до 550 °С, свариваются электрода­ми ЦЛ-15. Сварку выполняют с предварительным по­догревом изделия до 250-300 °С для стали 20МХЛ и до 200 °С - для стали 12МХ. После сварки рекомендует­ся высокий отпуск при температуре 710 "С. Сталь 12МХ можно сваривать также электродами ГЛ-14, если изделие работает при температуре до 520 °С. Подогрев и отпуск такие же, что и при применении электродов ЦЛ-14.

Изделия из сталей 34ХМ и 20ХЗМВФ, работаю­щие при температуре до 470 °С, сваривают электро­дами ЦЛ-30-63. Сварку выполняют с предварительным и сопутствующим подогревом изделия до 350 °С для стали 34ХМ и до 400-450 °С - для стали 20ХЗМВФ. Сварные соединения подвергаются отпуску: сталь 34ХМ - при температуре 600 "С, сталь 20ХЗМВФ -при температуре 680°С.

Изделия из сталей 20ХМФ, 20ХМФЛ, 12Х1М1Ф, работающие при температуре до 570 °C, сваривают электродами ЦЛ-20-63. Сварка выполняет-! ся короткой дугой с предварительным и сопутствую-1 щим подогревом изделия до 300-350 °С, а после свар-; ки выполняют высокий отпуск при 740-760 "С в тече-1 ние трех часов.

Изделия из сталей 15МХФКР и 12Х2МФБ, pa- | ботающие при температуре до 600 "С. сваривают; электродами ЦЛ-26М-63. Сварку выполняют короткой дугой с предварительным и сопутствующим подогре-вом до температуры 350-400 °С, а после сварки вы-' полняют высокий отпуск при температуре 740-760 °С.

Изделия из сталей Х5М и 15Х5МФА, работаю­щие в агрессивных средах при температуре до 450 °С, сваривают электродами ЦЛ-17-63 с предвари­тельным и сопутствующим подогревом до 300-450 "С и с последующим высоким отпуском после сварки при температуре 760 °С в течение трех часов. Изделия из сталей Х5ВФ, О6Х13 и Х17 сваривают электродами СЛ-16.

 

Сварка высоколегированных коррозионностойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов

К сварным соединениям высоколегированных сталей и сплавов кроме требований по пределу проч­ности, а также пластичности предъявляются и дру­гие требования, которые определяются назначением конструкции и свойствами свариваемого металла. Эти требования таковы:

=> для коррозионностойких (нержавеющих) ста­лей - способность противостоять межкристал-литной, общей жидкостной, ножевой корро­зии под напряжением;

=> для окалиностойких сталей и сплавов - спо­собность противостоять окалинообразованию и межкристаллитной газовой коррозии;

=> для жаропрочных сталей и сплавов - обеспе­чение длительной прочности, сопротивляемо­сти, ползучести, стабильности микрострук­туры, стойкости против хрупкости при дли­тельном воздействии высоких температур и нагрузок и малой чувствительности к надрезу и окалиностойкости.

Основными трудностями при сварке высоколеги­рованных сталей и сплавов являются: обеспечение стойкости сварных соединений против образования кристаллизационных трещин, коррозионной стойкос­ти, а также сохранение свойств соединений под дей­ствием рабочих температур и напряжений.

 

Сварка коррозионностойких сталей

К коррозионностойким сталям относятся ОХ18Н10, ОХ18Н10Т, Х18Н10Т, Х18Н9, Х18Н9Т, ОХ18Н12Т, ОХ18Н12Б, 1Х21Н5Т, 1Х16Н13Б, Х18Н12Т и др.

Стали ОХ18Н10, ОХ18Н10Т, Х18Н10Т сваривают электродами ОЗЛ-14, если к металлу шва предъявляют­ся требования стойкости против межкристаллитной коррозии. Сварка этими электродами обеспечивает на сварном шве содержание ферритной фазы 6-10 %.

Стали Х18Н9, Х18Н9Т сваривают электродами ОЗЛ-8, если к металлу шва не предъявляются требо­вания стойкости против межкристаллитной коррозии или если сварное соединение будет эксплуатироваться при температуре до 350 °С (при отсутствии агрес­сивных сред - при температуре от 253 до 800 "С). Со-; держание ферритной фазы в сварных швах колеблет-ся от 3,5 до 8,5 %.

Стали Х18Н10Т, Х18Н9Т, ОХ18Н12Т, ОХ18Н12Б, 1Х21Н5Т, 1Х16Н13Б свариваются электродами ЦЛ-11, если к сварному шву предъявляются жесткие требо­вания стойкости против межкристаллитной коррозии. Содержание ферритной фазы в сварных швах обеспе­чивается от 2,5 до 7 %.

Сталь Х18Н12Т сваривают электродами ЦТ-15-1 (корневой шов), сварное соединение будет эксплуати­роваться при температуре 600-650 °С и высоком дав­лении. Содержание ферритной фазы в сварных швах колеблется от 5,5 до 9 %.

Стали Х18Н10Т, Х18Н9Т сваривают электродами ЗИО-3, если сварные швы будут эксплуатироваться при температуре до 560 °С или если к металлу шва бу­дут предъявлены требования стойкости против межкри­сталлитной коррозии. Содержание ферритной фазы в сварном шве регламентируется от 2,5 до 5 %.

 

Сварка жаростойких сталей

К ним относятся Х25Т, Х28, Х23Н18, Х23Н13, Х20Н14С2, Х25Н20С2 и др.

Стали Х25Т и Х28 сваривают электродами ОЗЛ-6, если сварные изделия будут эксплуатироваться при температуре 1150 °С (без циклических резких измене­ний в средах, не содержащих сернистый газ). Сварку выполняют короткой дугой. Кромки подготавливают под сварку только механическим способом. Содержа­ние ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 10 %.

Стали Х25Т, Х28, Х23Н18 сваривают электро­дами ЦЛ-25, если сварные изделия будут использоваться при температуре выше 850 °С. Сварку выпол­няют валиками, имеющими ширину не более трех диаметров электрода. Кратеры заполняют частыми ко­роткими замыканиями. Содержание ферритной фазы регламентируется от 3 до 9 %.

Стали Х25Т, Х28, Х23Н13, Х23Н18, находящи­еся в эксплуатации при температуре 900—1000 "С, сва­ривают электродами ОЗЛ-4. Сварку выполняют пре­дельно короткой дугой. Кромки обрабатывают под сварку только механическим способом. Содержание ферритной фазы регламентируется от 2,5 до 8 %.

Стали Х23Н18 и Х23Н13, находящиеся в эксплу­атации в окислительных и науглероживающих средах при температуре 900—1050 "С, сваривают электродами ОЗЛ-9А. При сварке этих сталей особенно необходи­мо следить за недопустимостью появления трещин в кратерах. Ферритная фаза отсутствует. Сварные швы недостаточно стойки против межкристаллитной кор­розии.

Стали Х20Н14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре до 1050 °С, сваривают электродами ГС-1 (первый слой). Жаростойкость наплавленного металла до 150 "С.

Стали Х25Н14С2, Х25Н20С2, работающие при температуре 900-1100 °С, сваривают электродами ОЗЛ-5. Кромки подготавливают под сварку только ме­ханическим способом. Сварные швы устойчивы против образования горячих трещин. Сталь Х25Н14С2, нахо­дящуюся в эксплуатации при температуре 900-1100 °С, можно также сваривать электродами ЦТ-17 при нало­жении швов небольшой ширины - не более трех диа­метров электрода.

 

Сварка жаропрочных сталей и сплавов

К сталям этой группы относятся 1Х16Ш4В2БР, 1Х16Н16В2МБР, 1Х14Н14В2М, 4Х14Н14В2М,' 1Х16Н13М2Б, 1Х14Н14В2М, Х18Н12Т, Х23Н13, Х23Н18, ХН35ВТ и др.

Стали 1Х16Ш4В2БР, 1Х16Н16В2МБР сварива­ют электродами ЦТ-16-1. Кратеры заваривают корот­кими замыканиями электродов. Эти же стали сварива­ют электродами ЦТ-16, если изделия эксплуатируют­ся при температуре до 700 °С.

Стали 1Х14Н14В2М, 4Х14Н14В2М, работающие в условиях температуры до 600 °С, сваривают элект­родами ЦТ-1. Сварные швы устойчивы против образо­вания горячих трещин.

Стали 1Х16Н13М2Б, 1Х14Н14В2М, Х18Н12Т, работающие в условиях температуры до 620 °С, сва­ривают электродами ЦТ-7. Горячие трещины в свар­ных швах устраняются достижением ферритной фазы от 2 до 5 %. После сварки применяют отжиг при 750-800 °С в течение 10 часов.

Стали Х23Н13, Х23Н18, работающие в услови­ях температуры до 1050 °С, сваривают электродами ОЗЛ-9 через слой, направленный электродами ОЗЛ-4, ОЗЛ-5, ОЗЛ-6 и ГС-1.

Сплавы на железоникелевой основе ХН35ВТ свариваются электродами КТИ-7-62.