2.2.1.1. Теоретическая оценка свариваемости

При определении свариваемости по химическому составу ориен­тировочным количественным показателем свариваемости является так называемое "эквивалентное содержание углерода".

Для подсчета этого эквивалентного содержания углерода, %9 различными авторами предложено много формул. Международный институт сварки (МИС) рекомендует использовать следующую формулу:

, (2.1)

где вместо символов химических элементов ставится процентное их содержание в стали по данным сертификатов завода - изготовителя или проведенных испытаний (химанализа).

В зависимости от эквивалентного содержания углерода и связан­ной с этим склонностью к закалке и образованию холодных трещин, стали по свариваемости делят:

Сэ < 0,25 - хорошо сваривающиеся без образования зака­лочных структур и трещин в широком диапазо­не режимов, толщин и конструктивных ферм;

0,25≤С≤ 0,35 - удовлетворительно сваривающиеся, мало склонные к образованию холодных трещин при пра­вильном подборе режимов сварки, в ряде слу­чаев требуется подогрев;

0,35<Сэ≤0,45 - ограниченно сваривающиеся стали, склонны к трещинообразованию, возможность изменения сопротивляемости образованию трещин за счет режимов сварки весьма ограничена, требуется подогрев;

0,45<С_э - плохо сваривающиеся стали, весьма склонны к закалке и трещинам, требуют при сварке подог­рева специальных технологических приемов сварки и термообработки.

2.2.1.2. Технологические пробы на свариваемость

Трещинообразование в сварном соединении зависит не только от химического состава основного металла, но и от жесткости уз­ла, способа и технологии сварки, сварочных материалов и т.д. По­этому в заводских условиях и при выполнении научно-исследователь­ских работ часто применяют различные пробы и испытания, которые, однако, также не являются универсальными и не учитывают одновре­менно всех факторов, влияющих на свариваемость.

Технологические пробы на свариваемость подразделяют на качест­венные и количественные, пробы - "горячие" и "холодные" трещины.

Всего в мире известно более трехсот проб. Рассмотрим две из них:

1. Количественная проба на горячие трещины МВТУ им. Баумана

Эта проба заключается в том, что специальные образцы с попе­речным или продольным (рис. 2.1) швом в процессе сварки растяги­вают с постоянной скоростью и определяют критическую скорость де­формации, вызывающую образование трещин.

Рис. 2.1. Количественная проба на горячие трещины Н.Н.Прохорова, МВТУ им. Баумана

Испытания проводим в следующем порядке. Первый образец сваривают при средней скорости растяжения. Если трещин в шве не появилось, то скорость растяжения при сварке последующих образ­цов, увеличивают; если трещины появились - уменьшают. Таким образом, устанавливают значение критической скорости деформации А, мм/мин, для данных условий проведения сварки. Чем выше А, при которой в металле шва еще не появляются горячие трещины, тем больше технологическая прочность, т.е. стойкость против образования горячих трещин.

2. Качественная проба на холодные трещины Кировского завода

На дно выточки из испытуемой стали образца (рис. 2.2), пред­ставляющего собой круглую, жестко заделанную по периметру пласти­ну, направляют по диаметру валик сварного шва. В процессе наплав­ки регулируют интенсивность охлаждения сварного соединения, а тем самым распределение и величину твердости в зоне термического влияния (ЭГВ) и напряженное состояние, с помощью подогрева или охлаждения обратной поверхности образца. После остывания из образ­ца вырезают темплеты β= 8-10 мм, на боковых гранях которых приготовляют макрошлифы и изучают с целью выявления трещин.

Рис. 2.2. Качественная проба на холодные трещины Кировского завода

Сталь считается хорошо сваривающейся, если при охлаждении образца водой трещины в валике и ЗТВ не появляются. При появлении трещин в случае охлаждения водой, но при отсутствии их при охлаж­дении на воздухе, сталь считается удовлетворительно сваривающей­ся. К ограниченно сваривающимся относятся стали, дающие трещины при охлаждении сварного соединения на воздухе и не дающие - при подогреве образца до Т≤50°С Избежать трещинообразования при сварке плохосваривающихся сталей можно только с помощью предва­рительного подогрева до более высокой температуры (Т > 150°С).