- •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
1.3.2. Пути предупреждения образования холодных трещин при сварке высокопрочных сталей
Выбор оптимального термического цикла в околошовной зоне. Цикл считается оптимальным, при котором предельно ограничивается перегрев металла в околошовной зоне. Нужно ограничивать время пребывания металла в околошовной зоне превышающее 1000 0С. Это достигается дополнительным подогревом, не рекомендуется увеличивать погонную энергию сварки. Такой приём способствует развитию процесса самоотпуска соединений при температурах ниже точки мартенситного превращения ТМ.П. = 300 – 350 0С.
Если повысить стойкость против холодных трещин за счёт оптимизации режима сварки не удаётся, тогда применяют и предварительный и сопутствующий подогревы. Наиболее высокую стойкость против образования холодных трещин даёт применение подогрев до 200 – 300 0С и режимы с низкой погонной энергией. Образованию холодных трещин при многослойной сварке можно помешать путём подогрева шва за счёт наложения отдельных слоёв непрерывно или с минимально возможным перерывом.
Выполнять швы с использованием высоколегированных присадочных материалов с целью получения аустенитного шва. Однако, применять такой способ можно, когда другим путями предупредить возникновение холодных трещин не удаётся. Недостатки аустенитного металла шва: низкая прочность, высокая стоимость аустенитных швов. Поэтому, использование этого метода возможно в случае, когда к шву не предъявляются требования его равнопрочности с основным металлом.
Дополнительное легирование металла шва с ферритной основой. При этом, благодаря физическим свойствам металла шва в околошовной зоне развивается упрого-пластические деформации, смещающие превращение переохлаждённого аустенита в мартенсит в область более высоких температур. Однако, при чрезмерном увеличении содержания легирующих элементов в шве может возникнуть опасность появлении холодных трещин уже в самом металле шва. Чем ближе интервал превращения аустенита в околошовной зоне, тем более благоприятнее металл шва влияет на околошовной зону.
Термическая обработка сварных соединений непосредственно после сварки. Это низкий отпуск, при этом остаточные сварочные напряжения уменьшаются, что снижает вероятность возникновения трещин. Полезным оказывается измельчение структуры в ходе термообработки. Время термической обработки не должно превышать нескольких часов. Термическую обработку устраняющую образование холодных трещин, целесообразно совмещать с отжигом. Эта операция необходима, чтобы облегчить механическую обработку сварного шва после сварки.
Понижение соединения водорода в металле шва. Для этого рекомендуется применять сварные материалы с низким содержанием водорода и постоянный ток вместо переменного.
Преднамеренное деформирование сварного соединения в процессе остывания. Цель – сместить начало превращения аустенита в околошовной зоне в область более высоких температур. Сварные соединения можно преднамеренно деформировать следующим путём: закрепить свариваемые элементы конструкции, изменить последовательность наложения швов. Швы конструктивно более опасные в отношении холодных трещин рекомендуется выполнять в условиях повышенной жёсткости.
Использование в сварных конструкциях металла с минимальным содержанием и равномерном распределением неметаллических включений. Если это невозможно, то для предотвращения неблагоприятного воздействия неметаллических включений, следует применять такие способы и режимы сварки, которые гарантируют получение сварных соединений при низких значениях погонной энергии.
Использование методов сварки с предварительной наплавкой кромок. Этот метод обеспечивает расположения участка перегрева околошовной зоны в металле наплавки. Химический состав, которой способствует повышению стойкости против образования холодных трещин. Главный недостаток – высокая трудоёмкость.