- •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
3.5. Аустенитные жаропрочные стали
3.5.1. Состав и назначение.
Аустенитные жаропрочные стали представляют собой стабильный однофазный раствор хрома и никеля на основе – железа. В сталях этой группы ферритная фаза не превышает 2%. Однако, по типу легирования и характеру упрочнения эти стали делят на 2 группы:
гомогенные – не упрочняемые термической обработкой Х14Н16Б, Х18Н12Т, Х23Н18, Х16Н9М2. Они способны длительно работать под напряжением до температуры 500 0С.
гетерогенные – упрочняемые термической обработкой: закалкой и старением Х12Н20Т3Р, 40Х18Н25С2, 1Х15Н35ВТР. Они способны работать под напряжением до температуры 700 0С.
Наряду с высокой жаропрочностью обе группы обладают значительной жаростойкостью, вследствие высокого содержания хрома, который образует на поверхности прочные окислы хрома. Эти материалы предназначены для сварных элементов теплоэнергетических, химических и атомных установок. Особенность установок одновременное действие напряжений, повышенной температуры и агрессивных сред. Типовые детали – горячие тракты газотурбинных двигателей; трубопроводы с перегретым паром, камеры сгорания двигателей, лопатки газовых турбин.
3.5.2. Особенности технологии сварки
Существуют две трудности:
аустенитные жаропрочные стали склонны к горячим трещинам и при сварке и в ходе после сварочной термообработке.
они подвержены охрупчиванию в ходе эксплуатации конструкции.
Причина: эти стали отличает высокий коэффициент теплового расширения, малая теплопроводность, большая релаксационная стойкость при повышенных температурах. Поэтому имеет место при сварке высокий уровень сварочных напряжений и деформации. Аналогично в условиях эксплуатации теплосетей, так как их используют как контур атомного реактора, то свариваемость облученных сталей значительно ниже.
Для предотвращения образования горячих трещин, особенно в металле шва, в конструкциях работающих температуре до 600 0С сварку производят сварочными материалами, обеспечивающие в швах обязательно присутствует в швах 1 – 2% ферритной фазы. Наиболее просто это можно обеспечить испытанными штучными электродами типа ЦТ–26, ЦТ–16, ЦТ–7. Для конструкций из гетерогенных жаропрочных сталей работающие при температурах Т = 700 – 750 0С применяют более дорогие, более стабильные сварочные материалы аустенитных классов: электроды марки КТИ–7, ОЗП–9.
В ряде случаев для сохранения легирующих элементов в швах, в наиболее ответственных конструкциях применяют инертные защитные газы, или безопасный галоидный флюс АМФ–5.
3.5.3. Выбор режимов сварки.
При сварке плавлением все проблемы – предотвращение горячих трещин в металле шва и зоне термического влияния. Просто и эффективно предупреждается за счёт скорости сварки, которая может быть уменьшена до 6 м/ч. Снижение сварочного тока не даёт таких результатов.
Внешние технологические воздействия:
Перемешивание сварочной ванны путём механического и электромагнитного воздействия;
Введение стоков тепла в ванну путём подачи твёрдого сварочного материала или струи воды.
Рекомендованы следующие режимы подачи присадки.
d = 1,4 – 3 мм. Место ввода не менее 1/3 длины ванны за осью дуги количество подаваемой присадки до 70% от расхода электрода. Нагрев присадки до температуры 0,9 температуры солидуса. Ввод присадки рекомендуется при дуговой, ЭШС, лучевой сварке.