21. Свариваемость и методы ее оценки.

Свариваемость — это комплексная технологическая характеристика металлических материалов, зависящая от многих факторов.

Исходя из этого определения следует, что свариваемость зависит от четырех переменных: материала, технологического процесса, типа конструкции и ее функционального назначения.

Эксплуатационные показатели изделий со сварной конструкцией регламентируются требованиями нормативно-технической документации. Это может быть показатель или комплекс показателей в зависимости от назначения и условий эксплуатации изделий. Если эксплуатационные показатели изделий находятся в заданных техническими требованиями пределах, то конструкционный материал поддается сварке или обладает свариваемостью. Если не обеспечивается нижний предел технических требований хотя бы по одному эксплуатационному показателю, то материал не поддается сварке, не обладает свариваемостью.

Следует отметить, что при таком комплексном подходе свариваемость одного и того же материала может быть оценена различно в зависимости от назначения изделия:

сварное соединение, полученное одним и тем же видом сварки, может быть признано в одном случае пригодным, а в другом — непригодным для эксплуатации;

конструкционный материал, не способный к образованию сварного соединения одним видом сварки, можно сваривать другим;

конструкция сварного соединения и расположение его на изделии выбраны таким образом, что образование сварного соединения исключено, в результате чего данный материал или вид сварки может быть признан непригодным.

В современной сварочной терминологии различают физическую свариваемость и технологическую свариваемость.

Физическая свариваемость определяется физико-химическими свойствами соединяемых металлов и характеризует принципиальную возможность получения сварных соединений, в основном, из разнородных металлов. Физическая свариваемость является необходимым условием существования функциональной свариваемости.

Материалы для обеспечения свариваемости

В различных областях промышленности при изготовлении сварных конструкций ведущее место занимает сварка плавлением, обеспечивающая их высокое качество и технологичность.

При сварке плавлением для обеспечения необходимых регламентируемых характеристик сварного соединения широкое применение находят расходуемые сварочные материалы: покрытые металлические электроды, сварочная проволока, флюсы и др.

Покрытые металлические электроды для сварки и наплавки являются важнейшим и наиболее используемым видом сварочных материалов. Несмотря на интенсивное развитие механизированных и автоматических видов сварки, преобладающим способом изготовления сварных конструкций, как в нашей стране, так и за рубежом является дуговая сварка покрытыми металлическими электродами. В общем объеме производства сварных конструкций около 60 % изготовляется с применением ручной дуговой сварки.

Электроды каждой марки обладают комплексом свойств, знание которых позволяет специалистам наиболее рационально и квалифицированно производить выбор определенной марки электрода применительно к конкретному изделию при его проектировании, изготовлении и ремонте. Правильный выбор электродов фактически гарантирует необходимую технологическую и функциональную свариваемость конструкционных материалов.

Технологическая свариваемость зависит от различных взаимосвязанных факторов. Их можно разбить на три группы: фактор материала, конструктивный фактор и технологический фактор.

Фактор материала является важнейшим среди этих групп. На технологическую свариваемость существенное влияние оказывают следующие свойства основного металла: химический состав, который определяет температурный интервал кристаллизации; фазовый состав, а также фазовые и структурные превращения на этапах нагрева и охлаждения; теплофизические свойства, определяющие область и степень завершенности процессов превращений, которые протекают в материале под воздействием сварочного цикла; физико-химические свойства, которые определяют активность физико-химических реакций в сварочной ванне и зоне термического влияния; механические свойства, которые определяют способность материала воспринимать механические воздействия (напряжения), возникающие за счет неравномерности нагрева и охлаждения, жесткости конструкций и других факторов без разрушения.

Конструктивный фактор обусловлен типом сварной конструкции. Тип конструкции определяет форму и взаимное расположение свариваемых элементов, их массу и толщину, тип сварного соединения, форму подготовки кромок под сварку, последовательность выполнения сварных соединений, жесткость сварной конструкции, напряженное состояние элементов этой конструкции перед монтажом, пространственное положение сварки и др.

Технологический фактор определяет свариваемость металлов в зависимости от вида и режима сварки, состава используемых электродов, сварочной проволоки, флюса, защитных газов, температуры окружающей среды, характера подготовки деталей под сварку и др.

В сварочной практике традиционно принято различать несколько качественных степеней технологической свариваемости: хорошую, удовлетворительную, ограниченную и плохую. Первоначально такое деление технологической свариваемости относилось к сталям, а в дальнейшем распространилось на другие металлы и сплавы . Физическая свариваемость является необходимым, но недостаточным условием существования функциональной свариваемости. Например, в период промышленного внедрения титановых сплавов, обладающих физической свариваемостью между собой, возникли проблемы технологического обеспечения функциональной свариваемости, связанные с образованием при сварке в поверхностных слоях газ насыщенного (альфированного) слоя.

Технологическая свариваемость — это комплексная характеристика металлов и сплавов, отражающая их реакцию на процесс сварки и определяющая относительную техническую пригодность материалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворяющих условиям их последующей