- •Составитель: Масаков Василий Васильевич курс лекций
- •Оборудование и технология сварочного производства
- •Оглавление
- •1. Сварка высокопрочных сталей. 5
- •2. Сварка жаропрочных сплавов 21
- •3. Сварка высоколегированных сталей 28
- •4. Коррозионная стойкость 37
- •5. Влияние температуры на характеристики сварных соединений 41
- •6. Методы определения склонности к хрупким (локальным) разрушениям в околошовной зоне. 49
- •7. Сварка титана, циркония, гафния 59
- •8. Сварка алюминия и некоторых его сплавов 68
- •Дисциплина “Сварка специальных сталей и сплавов” Введение
- •Цель дисциплины
- •Задачи дисциплины
- •Сварка высокопрочных сталей.
- •1.1. Состав и свойства некоторых высокопрочных сталей
- •1.2. Особенности сварки высокопрочных сталей
- •1.3. Трещины в сварных соединениях высокопрочных сталях
- •1.3.1. Холодные трещины
- •1.3.2. Пути предупреждения образования холодных трещин при сварке высокопрочных сталей
- •1.3.3. Горячие трещины
- •1.4. Равнопрочность сварных соединений высокопрочных сталей
- •1.4.1. Пути получения равнопрочных сварных соединений высокопрочных сталей
- •1.4.2. Химическая микро неоднородность в высокопрочных сварных швах.
- •1.5. Приёмы сварки высокопрочных сталей
- •1.5.1. Сварка неплавящимся электродом в среде защитных газов
- •1.5.2. Сварка с поперечным перемещением w электрода (односторонняя двухслойная сварка)
- •1.5.3. Сварка высокопрочных сталей под слоём флюса
- •2. Сварка жаропрочных сплавов
- •2.1. Влияние температуры на свойства металла
- •2.2. Основные марки состав и свойства
- •2.3. Химический состав, структура
- •2.4. Свойства стали
- •2.5. Свариваемость стали
- •2.6. Сопротивляемость холодным трещинам
- •2.7. Разупрочнение в зтв сварных соединений
- •2.8. Технология сварки
- •2.8.1. Сварка покрытыми электродами
- •2.8.2. Сварка в защитных газах
- •2.8.3. Сварка под флюсом
- •3. Сварка высоколегированных сталей
- •3.1. Состав и свойства.
- •3.2. Мартенситные стали
- •3.2.1. Состав и назначение
- •3.2.2. Термическая обработка сварных соединений.
- •3.3. Мартенситно–ферритные стали.
- •3.3.1. Технология сварки
- •3.3.2. Термообработка
- •3.4. Ферритные стали.
- •3.4.1. Состав и назначение
- •3.4.2. Свариваемость стали
- •3.5. Аустенитные жаропрочные стали
- •3.5.1. Состав и назначение.
- •3.5.2. Особенности технологии сварки
- •3.5.3. Выбор режимов сварки.
- •3.6. Аустенитные коррозионно-стойкие стали
- •3.6.1. Состав и назначение.
- •3.6.2. Технология сварки
- •3.6.3. Требования к режимам
- •3.6.4. Коррозионная стойкость
- •3.7. Аустенитно-ферритные нержавеющие стали
- •3.7.1. Состав и назначение
- •3.7.2. Технология сварки
- •3.8. Мартенситные стареющие стали
- •3.8.1. Состав и назначение
- •3.8.2. Технология сварки
- •4. Коррозионная стойкость
- •4.1. Межкристаллитная коррозия
- •4.2. Ножевая коррозия
- •4.3. Точечная коррозия
- •4.4. Щелевая коррозия
- •4.5. Коррозия под напряжением
- •4.6. Кавитация
- •5. Влияние температуры на характеристики сварных соединений
- •5 .1. Влияние температуры на прочность и пластичность сталей
- •5.2. Ползучесть и релаксация
- •5.3. Хрупкие разрушения сварных соединений
- •6. Методы определения склонности к хрупким (локальным) разрушениям в околошовной зоне.
- •6.1. Лабораторные методы испытаний
- •6.2. Жесткие технологические пробы
- •6.2.1. Bwra (англ.). – образец имитирующий сварку штуцера паропровода
- •6 .2.2. Кольцевая технологическая проба естественно напряженная
- •6.2.4. Тавровые и стыковые пробы с дополнительным подгружением
- •6.2.5. Стыковая проба иэс медовар (Патон)
- •6.2.6. Американская методика rpi (usa) (аналог)
- •6.2.7. Типы образцов для оценки склонности к локальным разрушениям.
- •6 .2.8. Образцы с надрезом.
- •7. Сварка титана, циркония, гафния
- •7.1. Сплавы титана и их свариваемость
- •7.2. Альфа сплавы и псевдо – сплавы
- •7.3. Дуговая сварка титановых сплавов в среде защитных газов
- •8. Сварка алюминия и некоторых его сплавов
- •8.1. Оценка алюминия и его сплавов как конструкционных материалов
- •8 .2. Классификация и характеристика промышленных сплавов алюминия
- •Список литературы
2.5. Свариваемость стали
Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей определяется отношением металла к плавлению, металлургической обработке, кристаллизации шва не вызывающей каких – либо осложнений.
Технология сварки и сварные материалы обеспечивается необходимая стойкость металлического шва против горячих трещин. Общая свариваемость осложнена стоимостью сварных соединений к образованию холодных трещин и к разупрочнению сварных металлов в зоне термического влияния сварки.
2.6. Сопротивляемость холодным трещинам
Холодные трещины возникают либо в процессе сварки, либо после ее окончания. Они являются результатом образования неустойчивых метастабильных структур тех участков околошовной зоны, которые были нагреты выше 785 0С (ТОТПУСКА). При этой температуре, кроме водорода действует силовой фактор: суммирование напряжений, вызваны неравномерным нагревом и структурным превращениям приводят к исчерпанию пластичности, охрупчиванию участков и вызывает разрушение сварного шва. Действие этого силового фактора определяется жесткостью сварных конструкций, которая связана с большинством сварных элементов. Это необходимо учитывать при выборе метода борьбы с холодными трещинами.
Надежным средством является сопутствующие сварке местный или общий подогрев изделия. Подогрев уменьшает разницу температур металла в зоне сварки и на периферийных участках, это снижает сварочные напряжения, следствии пики напряжения в околошовной зоне сглаживаются. Кроме того, подогрев уменьшает скорость охлаждения металла, а значит, предотвращает превращение аустенита в мартенсит, которое сопровождают резким повышением удельного объема металла и возникновению дополнительных сварочных напряжений.
При сварке этого класса сталей необходимо ограничивать не только нижний, но и верхний предел подогрева. Увеличение температуры подогрева приведет к распаду аустенита в высокотемпературной области с образованием грубой феррито-перлитной структурой. Она не обеспечивает необходимую длительную прочность и удельную вязкость металла. Так как в реальных сварных конструкциях перераспределение напряжений могут происходить и после окончания сварки, в ответственных конструкциях необходимы дополнительные меры борьбы с холодными трещинами. К ним относят: выдержку сварных соединений после сварки при температуре равной 150 – 200 в течении нескольких часов, это позволяет завершить превращение аустенита и эвакуацию водорода.
2.7. Разупрочнение в зтв сварных соединений
Степень разупрочнения зависит не только от режима термической обработки, но и от параметров режима сварки. Повышение погонной энергии вызовет большое разупрочнение свариваемых материалов. Мягкая разупрочняющая прослойка в зоне термического влияния является причиной локальных разрушений жестких сварных соединений в процессе эксплуатации, особенно, если имеют место изгибающие нагрузки.
Для борьбы с разупрочнением металла околошовной зоны можно применять вместо отпуска – нормализацию + отпуск. Такой технологический процесс приводит к перекристаллизации металла околошовной зоны. Однако высокотемпературная термообработка сварного соединения не может осуществляться местно (как отпуск), ибо это приведет к разупрочнению близлежащих участков металла сварного соединения. Объемная термообработка ограничена габаритами печей.