- •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
3.4. Ферритные стали.
3.4.1. Состав и назначение
Высокохромистые стали являются перспективным конструкционным материалом. Широко применение этих материалов позволило бы решить проблемы дефицита никеля путём замены этими сталями дорогостоящие аустенитные стали.
08Х17Т по сопротивляемости коррозии не уступает самым дорогим хромо–никелевым аустенитным сталям, но превосходит их по стойкости к коррозионному растрескиванию. Если дополнительно легировать “Al” и “Si” то получиться сталь типа 08Х23С2Ю (сихромаль–12), то они могут быть использованы в сварных конструкциях работающих в условиях окисления до температуры 1200 0С.
Чистые железо–хромистые сплавы тогда становятся однофазными ферритными, если в них осталось, введено до 13 % “Cr”. Но в ходе термообработке при сварке и даже при их ремонте “Cr” теряется, переходя в соединение с углеродом, поэтому для получения чистой ферритной стали нужно ввести “Cr” до 16 % в основной металл.
Таблица 10
Химический состав ферритных сталей (хромистых)
Марка стали |
Содержание элементов, в % |
|||||||
С |
Si |
Mn |
Cr |
Ti |
S |
P |
прочие |
|
08Х17Т |
0,08 |
0,80 |
0,80 |
16 – 18 |
0,5 – 0,8 |
0,025 |
0,035 |
– |
15Х25Т |
0,15 |
1,0 |
0,80 |
24 – 27 |
0,5 – 0,9 |
0,025 |
0,035 |
– |
08Х23С2Ю |
0,08 |
1,5 – 1,8 |
0,4 – 0,7 |
23 – 24 |
– |
0,015 |
0,030 |
Al 1,6 |
Ферритные стали 1, 2 типов применяются для изготовления оборудования, не работающих в условиях ударных и знакопеременных нагрузок, не подлежат контролю Госгортехнадзору России. Детали внутренних устройств химических аппаратов, детали высокотемпературного оборудования, работающих в условиях газовой коррозии, в сварных конструкциях в качестве заменителей дорогостоящих хромоникелевых аустенитных сталей.
3.4.2. Свариваемость стали
Особенность материалов подобного класса: склонность к дополнительному резкому охрупчиванию под воздействием сварочного нагрева. Пластичность металла в зоне термического влияния приближается к нулю. С учетом этого во избежания образования трещин, гибку, правку и другие операции, связанные с ударными нагрузками, рекомендуется проводить с подогревом 200 – 150 0С.
В качестве присадочных материалов для ручной дуговой сварке и других способов дуговой сварки применяют хромо–никелевые сварные электроды и проволоки. Они должны обеспечивать получение наплавленного металла типа X25H13 с аустенитной структурой.
Таблица 11.
Сварочные материалы для дуговой сварки ферритных сталей
№ |
Электрод |
Проволока
|
Флюс (Защитный газ) |
1 |
ЦЛ-9 УОНИ-10Х17Т |
Св10Х17Т |
АНФ-6 ОФ-6 |
2 |
АНВ-9 АНВ-10 ЭИО-7 |
Cв07Х25НВ |
Аргон АН26С АН16, АНФ14 |
3 |
ЦТ-23 ЦТ-38 |
– |
– |
Термообработка состоит в отжиге при температуре 760 0С в течение 2 часов. Он универсален для всех типов сталей. При этой температуре полностью релаксируют остаточные сварочные напряжения. Эта термообработка повышает деформационную способность сварных соединений.
