- •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
3.6. Аустенитные коррозионно-стойкие стали
3.6.1. Состав и назначение.
К этому классу относят стали, имеющие после высокотемпературного нагрева преимущественно аустенитную структуру, но могут содержать до 10% феррита.
Состав и свойства данного класса известны как класс типа 18-10. При этом различают Cr-Mn, Cr-Mn-Ni, Cr-Ni-Mo, высокохромистые стали. Основным элементом, обуславливающим высокую коррозионную стойкость, является Cr. При содержании Cr = 18% сталь стойка в большинстве сред окислительного характера, в том числе в азотной кислоте в широком диапазоне концентраций и температур. При содержание Ni = 9 – 12% обеспечивается аустенитная структура, что гарантирует высокую технологичность стали в сочетании с уникальным комплексом служебных свойств.
Вывод: Это даёт возможность использовать сталь типа 18-10 в качестве коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких и криогенных материалов.
3.6.2. Технология сварки
Критерии выбора сварочных материалов определяются условиями получения бездефектного металла шва, которые гарантированно удовлетворяли по своим свойствам условия эксплуатации сварных конструкций. Вследствие повышенной склонности к образованию горячих трещин пониженной коррозионной стойкости аустенитных швов, трудность легирования легкоокисляющимися элементами Ti, Al на практике ориентируются на получение швов, существенно отличающихся по химическому составу от сварочного материала.
Рекомендуемые материалы:
Дуговая сварка штучными электродами. Тип электрода ОЗЛ – 8. Проволока 07Х20Н9;
Аргонодуговая сварка. Проволока типа Св 08Х20Н9Г7Т;
Дуговая сварка под флюсом. Флюс АН45, АН26 (Патон), проволока типа Св 08Х20Н9Г7Т;
Дуговая в СО2. Проволока Св 08Х20Н9Г7Т.
Если толщина свариваемой стали больше 14 мм., высокая трещиноустойчивость достигается следующим путём:
Швы дополнительно легируют Mn, Mo, Ni;
Обеспечивают исключение в них Ti, Nb, Al;
Использовать композиционный по составу и структуре многослойный шов. Этот многослойный шов должен быть обращён в сторону агрессивной среды. Этот участок шва должен быть выполнен материалами, близкими по составу к свариваемой стали.
3.6.3. Требования к режимам
Из-за специфической особенности физических свойств материала (пониженная температура плавления и теплопроводность, высокое электрическое сопротивление и коэффициент линейного расширения) предопределяет выбор режимов сварки. Ток при дуговой сварке должен быть на 30% снижен, по сравнению со сваркой углеродистой стали.
3.6.4. Коррозионная стойкость
Для повышения стойкости сварных соединений против межкристаллитной коррозии применяют следующие способы:
Используют высокие скорости охлаждения металл в области температур 500 – 800С;
При сварке ограничивают силу сварочного тока, применяют ниточные валики и принудительное охлаждение;
Легирование металла шва Nb или V – стабилизация карбидообразователями;
Создание двухфазной аустенитно-ферритной структуры (легирование металла шва элементами ферритизаторами).
3.7. Аустенитно-ферритные нержавеющие стали
3.7.1. Состав и назначение
Стали типа 08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т, 03Х23Н6.
Подобные стали, обладают увеличенным пределом прочности и пределом текучести, высокой коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью. Использование подобного класса позволяет снизить удельный вес сварочных конструкций, применяемых в химической аппаратуре. Рассчитывая на прочность такие сварочные конструкции, уменьшают толщину применяемого листа.