- •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
3.3. Мартенситно–ферритные стали.
С точки зрения коррозионной стойкости оптимальное содержание хрома должно быть не менее 12 %. При повышенном содержании хрома коррозионная стойкость не увеличивалась. Такой уровень легирования хрома предопределяет назначение этих сталей. Работа сварных конструкций, требует лёгкой пассивации поверхности. Работа в агрессивной среде связана с производством нефтехимических продуктов и в воде высоких параметров.
Таблица 8
Химический состав мартенситно-ферритных сталей
Марка стали |
Содержание элементов, в % |
|||||
С |
Si |
Mn |
Cr |
S |
P |
|
08Х13 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
12 – 14 |
0,025 |
0,030 |
12Х13 |
0,09 – 0,15 |
0,80 |
0,80 |
12 – 14 |
0,025 |
0,030 |
20Х13 |
0,16 – 0,25 |
0,20 |
0,8 – 1,2 |
12 – 15 |
0,020 |
0,035 |
08Х14МФ* |
0,03 – 0,12 |
0,2 |
1,2 |
12 – 15 |
0,020 |
0,035 |
14Х17Н2** |
0,11 – 0,17 |
0,8 |
0,8 |
16 – 18 |
0,025 |
0,030 |
Кроме того:
* – содержит до 0,4 % Mo, 0,15 – 0,30 % V;
** – содержит до 2,5 % Ni.
08Х13 с пониженным содержанием углерода используется как в виде однородного листа и труб, так и слоя биметалла. Сваренные детали применяют для изготовления внутренних устройств химических аппаратов и энергетического оборудования, которые не подлежат контролю Госгортехнадзору. Биметалл с плакированным слоем из этой сталей используют для сварных нефтехимических устройств, работающих при температуре 40 – 560 0С.
08Х14МФ применяется на предприятиях энергетического машиностроения (трубы, теплообменники), работающих до температур 350 0С.
12Х13 и 20Х13 с повышенным содержанием углерода используют для изготовления различных деталей турбин и насосов с температурой эксплуатации до 500 0С.
14Х17Н2 со значительно большим содержанием хрома, но имеющая мартенситно–ферритную структуру из-за дополнительного легирования никеля, отличаются очень высокой коррозионной стойкостью. Она склонна к межкристаллитной коррозии.
Применяется: для внутренних устройств оборудования атомных электростанций.
С точки зрения свариваемости стали этого класса являются “неудобным” материалом, так как высокая склонность к подкалке ведет к образованию холодных трещин.
3.3.1. Технология сварки
08Х13: все возможные дуговые способы сварки. Электроды и проволока обеспечивают чисто аустунитный наплавленный металл (03Л – 6, ЦЛ – 25, Св – 07Х25Н13Г2).
14Х17НД: электроды типа Э – 10Х1842 марки АНВ–2. Для автоматической сварки под флюсом (ОВ – 6, АНВ–6 и проволока Св-08Х18Н2ГТ).
3.3.2. Термообработка
Из-за опасности образования холодных трещин и из-за хрупкого разрушения в околошовной зоне из-за снижения ударной вязкости эти стали подвергают термическому отпуску. Сварку производят с предварительным и сопутствующим подогревом. Исключение: подогрев не производят при сварке плакированного слоя биметалла из 08Х13.
Таблица 9
Особенности теплового режима сварки
Марка стали |
Температура подогрева, 0С |
Время пролёживания до термообработки, час |
Термическая обработка |
08Х13 |
150 – 250 |
не ограничено |
Отпуск Т = 680 – 700 0С |
08Х13 (плакированный слой) |
– |
– |
– |
08Х14МФ |
– |
– |
– |
12Х13 |
300 |
2 |
Отпуск Т = 700 – 720 0С |
20Х13 |
300 |
1,5 |
Отпуск Т = 700 – 720 0С |
14Х17Н2 |
150 – 200 |
не ограничено |
Отпуск Т = 620 – 640 0С |
