Билет № 22

Вопрос 1. Особенности сварки легированных сталей.

Легированными называют стали, в состав которых специально вводят заданное количество легирующих элементов для получения требуемых свойств.

Легированные стали в зависимости от содержания в них легирующих компонентов подразделяют на:

• низколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, не более 2,5%);

• среднелегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, 2,5-10%);

• высоколегированные {с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, свыше 10%). Низколегированные стали предназначены для свар­ных конструкций, работающих при нормальной тем­пературе. В качестве легирующих элементов они со­держат металлы, например марганец, кремний, хром.

Дуговая сварка. При дуговой сварке легированных сталей применяются следующие режимы:

Указанные значения тока соответствуют сварке в нижнем положении. При выполнении вертикальных и потолочных швов ток уменьшают на 10-20% и при­меняют электроды диаметром не более 4 мм.

Для уменьшения скорости охлаждения металла шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого контура; если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замед­ленное охлаждение.

Сварку стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения. Более толстый металл сваривают в несколько сло­ев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8-1,2 диаметра электрода. Сверху шва на­кладывают отжигающий валик, края которого дол­жны располагаться на расстоянии 2-3 мм от грани­цы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего

слоя около 200°С.

Для металла толщиной до 40-45 мм применяют многослойную сварку способом горки или каскада. Длину участков (300-350 мм) выбирают с таким рас­четом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200°С при наложении следующего слоя.

Если сталь склонна к закалке или при сварке на морозе, перед выполнением первого шва применяют местный подогрев горелкой или индуктором до 200-250°С.

Сварку конструкционных низкоуглеродистых ста­лей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, ОЗС-2, ЦУ-1, ДСК-50, УП-1/55, УП-2/55, К-5А, ЦЛ-18, НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению.

Электроды с руднокислыми покрытиями (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных кон­струкций из низколегированных сталей не рекомен­дуется.

Низколегированные конструкционные стали луч­ше сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного, при этом металл шва сохраняет высокую пластичность.

Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.

Сварка средне- и высоколегированных сталей. Сварка этих видов сталей затруднена по ряду причин:

• В процессе сварки происходит частичное выгора­ние легирующих примесей и углерода.

• Вследствие малой теплопроводности возможен пе­регрев свариваемого металла.

Эти стали отличает повышенная склонность к об­разованию закалочных структур, а больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Причем, чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее проявляются эти свойства.

Для устранения влияния перечисленных причин на качество сварного соединения рекомендуется:

• тщательно подготавливать изделие под сварку;

• сварку вести при больших скоростях с малой погон­ной энергией, чтобы не допускать перегрева металла;

• применять термическую обработку для предупреж­дения образования закалочных структур и сниже­ния внутренних напряжений;

• применять легирование металла шва через элект­родную проволоку и покрытие с целью восполне­ния выгорающих в процессе сварки примесей. Электроды для сварки высоколегированных сталей изготовляют из высоколегированной сварочной про­волоки. Применяют покрытие типа Б.

Обозначения типов электродов состоят из индек­са Э и следующих за ним цифр и букв. Две или три цифры, следующие за индексом, указывают на коли­чество углерода в металле шва в сотых долях процен­та. Следующие затем буквы и цифры указывают при­мерный химический состав металла.

Сварку производят постоянным током обратной полярности. При этом сварочный ток выбирают из расчета 25-40 А на 1 мм диаметра электрода.

Длина дуги должна быть как можно короткой. Ре­комендуется многослойная сварка малого сечения при малой погонной энергии.

Среднелегированные хромистые стали, содержащие до 2% углерода, относятся к мартенситному классу. Они свариваются удовлетворительно, но требуют подогрева ¹ до 200-300 "С и последующей термической обработки.

Для сварки высоколегированных сталей и сталей с особыми свойствами применяют электроды, стержни которых выполнены из специальной проволоки, по химическому составу близкой к свариваемой стали. Также эти стали сваривают в защитных газах.

Газовая сварка низколегированных сталей произво­дится нормальным пламенем мощностью 75-100 дм³/ч при левой и 100-130 дм³/ч при правой сварке на 1 мм толщины металла.

В качестве присадки используют проволоку Св-08, Св-08А или Св-10Г2.

Целесообразно проковывать шов при светло-крас­ном калении с последующей нормализацией нагревом горелкой.

В качестве присадочной проволоки при сварке сред-нелегированных сталей используют проволоку, по химическому составу близкую к составу металла.

Рекомендуется сваривать с предварительным подо­гревом до 250-300 °С, в связи с тем, что эти стали способны к закалке на воздухе.

Кромки свариваемого металла перед сваркой зачи­щают до металлического блеска.

Сварку рекомендуется вести с наименьшим числом перерывов. По окончании сварки пламя горелки мед­ленно отводят вверх, что способствует более полному выделению газов из расплавленного металла.