Содержание

Введение…………………………………………………………………… ……. 2

1. Назначение изделия…………………………………………………………… 9

2. Обоснование выбора материала изделия …………………………………… 12

3. Технология сварки….…………….…………………….……………………. 15

4. Выбор и обоснование сварочных материалов………………………...…… 17

5. Выбор, обоснование и расчёт режимов сварки…………………………… 18

6.Выбор и обоснование сварочного оборудования ………………………… 23

7. Контроль качества сварных соединений ………………………..………….. 30

8.Методы исправления дефектов сварных швов ……………………………... 34

9.Мероприятия по охране труда и противопожарной технике……………… 35

Заключение………………………………………………………………………. 38

Cписок используемой литературы…………………………………………… ... 39

Приложение А……………………………………………………………………. 40

Введение

Специальные стали — это сплавы на основе железа, отли­чающиеся от обычных сталей особыми свойствами, обу­словленными либо их химическим составом, либо особым способом производства, либо способом их обработки. Специальные стали - это высоколегированные (свыше 18%) стали, обладающие особыми свойствами - коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.

В большинстве случаев специальные стали содержат легирующие элементы. Легирующими элементами называют химические эле­менты, специально введенные в сталь для получения тре­буемых строения, структуры, физико-химических и механи­ческих свойств.

Основными легирующими элементами в сталях являют­ся Mn, Si, Сг, Ni, Mo W, Со, Си, Ti_f V, Zr, Nb, Al, В. В не­которых сталях легирующими элементами могут быть также Р, S, N, Se, Те, Pb, Се, La и др. Перечисленные элементы, а также Н, О, Sn, Sb, As, Bi могут быть также приме­сями в стали. Содержание легирующих элементов в стали может колебаться от тысячных долей процента до десят­ков процентов.

Коррозионностойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в агрессивных средах. Коррозионностойкие стали получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем. Антикоррозионные свойства сталям придают введением в них большого количества хрома или хрома и никеля. Наибольшее распространение получили хромистые и хромоникелевые стали.

Хромистые стали более дешевые, однако хромоникелевые обладают большей коррозионной стойкостью. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12% . При меньшем количестве хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал становится отрицательным.

Назначение низколегированных сталей

Низкоуглеродистые низколегированные стали перлитного класса применя­ются в различных конструкциях взамен углеродистых, обеспечивая снижение металлоемкости на 20—50 %. Они широко используются в строительстве трубопроводов, конструкций газонефтехимических производств, судов, мостов и других сооружении, эксплуатируемых в температурном интервале от -70 до +475°С в зависимости от химического состава и структурного со­стояния, обеспеченного термообработкой.

Состав сталей

Одним из наиболее эффективных средств повышения качества низкоуглеродистых сталей является их упрочнение за счет легирования такими элемен­тами, как Si, Мп, н повышения дисперсности структуры посредством тер­мической или термомеханической обработки.

Содержание С в низколегированных сталях не превышает 0,23%. В за­висимости от легирующих элементов, суммарное содержание которых в со­ставе стали не превышает 5%, различают марганцовистые, кремнемарганцовистые. хромокремнемарганцовнстые и другие стали, представленные в таблице 1. По содержанию S и Р эти стали можно отнести к качественным сталям В последние годы расширяется производство и применение рафини­рованных посредством электрошлакового, вакуумного переплава сталей, об­работанных в ковше синтетическими шлаками с целью снижения содержания серы в их составе для повышения сопротивляемости образованию слоистых (ламинарных) трещин.

Таблица 1

Механические свойства сталей

Введение в состав низкоуглеродистых сталей легирующих элементов (до 2 % каждого и до 5 % суммарно) способствует повышению прочности и сопротивления хрупкому разрушению, не ухудшая их свариваемости

Прочность сталей Показатели механических свойств сталей представ­лены в таблице 1.

Они характерны для проката в горячекатаном либо в нормализованном состояниях Термическое упрочнение позволяет дополнительно на 20—50 % увеличить уровень показателей прочности

Ударная вязкость. По ударной вязкости, в особенности при отрицатель­ных температурах, низколегированные стали превосходят низкоуглеродистые стали Термическое упрочнение позволяет повысить уровень ударной вязко­сти в 1,5—2 раза и обеспечить высокую сопротивляемость хрупкому разру­шению низколегированных сталей

Свариваемость сталей

Легирующие элементы оказывают существенное влияние на показатели свариваемости сталей. Увеличение содержания эле­ментов, повышающих закаливаемость, сопровождается сниже­нием сопротивления сварных соединений образованию холод­ных трещин. Элементы, упрочняющие твердый раствор, спо­собствуют, как правило, снижению ударной вязкости металла в околошовном участке ЗТВ сварных соединений.

• Типы структур в зоне термического влияния

Наиболее распространенные в металлургической практике ле­гирующие элементы Мп, Сг, Мо снижают диффузионную под­вижность С и, как следствие, увеличивают уровень значений характеристических длительностей τ_ф, τ_п, τ_б понижают темпе­ратурный интервал γ-α превращения. Поэтому при общепри­нятых режимах сварки в околошовном участке возрастает ве­роятность образования мартенсита и понижается сопротивляе­мость сварных соединений образованию холодных трещин.

• Влияние легирующих элементов

Мп упрочняет феррит, снижает температуру начала α-превращения, способствует процессу карбидообразования. Сг и Мо существенно снижают критическую скорость охлаждения, по­давляют перлитное превращение, расширяют область проме­жуточных превращений на диаграмме.

Такие элементы, как Al, Ti, Nb, интенсифицируют процесс γ-α превращения при высоких температурах, способствуя уве­личению числа центров кристаллизации и получению мелко­зернистой структуры.

Рис 1

Жаропрочные стали. Некоторые детали машин (двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, металлургического оборудования и т. п.) длительное время работают при больших нагрузках и высоких температурах (500-1000°С). Для изготовления таких деталей применяют специальные жаропрочные стали. Под жаропрочностью принято понимать способность материала выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний, молибден, никель и др. Они сохраняют свои прочностные свойства при нагреве до 650°С и более Из таких сталей изготовляют греющие элементы теплообменной аппаратуры, детали котлов, впускные и выпускные клапаны автомобильных и тракторных двигателей (см. табл. 8). В зависимости от назначения различают клапанные, котлотурбинные, газотурбинные стали, а также сплавы с высокой жаропрочностью.

Рис.2. Скорость окисления сталей (0,5% С) в зависимости от содержания хрома

Рис.3. Скорость окисления жаростойкой стали (С=0,1%, Cr=6%, Mo=0,5%) при 800ºС в зависимости от содержания алюминия

Износостойкие стали. Для изготовления деталей машин, работающих в условиях трения, применяют специальные износостойкие стали - шарикоподшипниковые, графитизированные и высокомарганцовистые.

Шарикоподшипниковые стали (ШХ6, ШХ9, ШХ15) применяют для изготовления шариков и роликов подшипников. По химическому составу (ГОСТ 801-60) и структуре эти стали относятся к классу инструментальных сталей. Они содержат около 1% Си 0,6-1,5% Сг. Для деталей размером до 10 мм применяют сталь ШХ6 (1,05-1,15% С и 0,4-0,7% Сг), а для деталей размером более 18 мм – сталь ШХ15 (0,95-1,05% С и 1,3-1,65% Сг). Термическая обработка шарикоподшипниковых сталей с небольшим содержанием хрома заключается в закалке и низком отпуске (до 200°С), в результате чего обеспечивается твердость HRG 60-66. Графитизированную сталь (высокоуглеродистую, содержащую 1,5-2% С и до 2% Сг) используют для изготовления поршневых колец, поршней, коленчатых валов и других фасонных отливок, работающих в условиях трения. Графитизированная сталь содержит в структуре ферритоцементитную смесь и графит. Количество графита может значительно меняться в зависимости от режима термической обработки и содержания углерода. Графитизированная сталь после закалки сочетает свойства закаленной стали и серого чугуна. Графит в такой стали играет роль смазки. Высокомарганцовистую сталь Г13Л, содержащую 1,2% С и 13% Мп, применяют для изготовления железнодорожных крестовин, звеньев гусениц и т. п. Эта сталь обладает максимальной износостойкостью, когда имеет однофазную структуру аустенита, что обеспечивается закалкой (1000-1100°С) при охлаждении на воздухе. Закаленная сталь имеет низкую твердость (НВ 200), после сильного наклепа ее твердость повышается до НВ 600.