2.3 Характеристика і обґрунтування матеріалу зварної конструкції, оцінка його здатності до зварювання

Від правильного вибору матеріалу для зварних конструкцій значною мірою залежать їхні експлуатаційні властивості. Дана конструкція виготовляється зі сталі марки ВСт3сп. Важлива вимога при зварюванні цієї сталі - забезпечення рівноміцності зварного з'єднання з основним металом і відсутність дефектів у зварному шві. Ця сталь задовольняє наступним вимогам:

• гарна зварюваність;

• працездатність сталі й зварних швів у будь-яких кліматичних умовах;

• гарантований хімічний склад і механічні властивості;

• гарна механічна й термічна оброблюваність.

Сталь ВСт3сп є вуглецевої сталлю звичайної якості. Вона поставляється по механічних властивостях і хімічному складі, тобто нормується за наступними показниками:

• хімічний склад;

• межа міцності при розтяганні;

• границя текучості.

Хімічний склад стали ВСт3сп наведений у таблиці 2.7, а механічні властивості в таблиці 2.8 [1]

Таблиця 2.7 - Хімічний склад стали ВСт3сп за ГОСТ 380-71, %.

С	Si	Мn	S	Р	Cr	Ni	Cu	Ar
			Не більше
0,14-0,22	0,05-0,17	0,4-0,65	0,05	0,04	0,3	0,3	0,3	0,08

Таблиця 2.8 - Механічні властивості стали ВCт3сп за ГОСТ 380-71

σв, МПа	σт, МПа	δ5,%
380-490	250	26

Низьковуглецеві стали ставляться до категорії, що добре зварюються. Для них технологію зварювання вибирають, виходячи з умов забезпечення комплексу вимог, головне з яких - досягнення рівноміцності зварного з'єднання з основним металом і відсутність дефектів у зварному з'єднанні. Для цього механічні властивості метали шва, навколошовної зони й зварного з'єднання в цілому повинні бути не нижче мінімальних механічних властивостей основного металу. У ряді випадків з урахуванням конкретних умов роботи конструкції допускається зниження вимог до окремих показників механічних властивостей зварного з'єднання в порівнянні з вимогами, пропонованими до основного металу. У металі шва не повинно бути тріщин, не проварів, пор, підрізів й інших дефектів. Зварне з'єднання повинне бути стійким до переходу в тендітний стан.

Зміна форми й розмірів (деформації) конструкції повинне перебувати в припустимих, що не відбиваються на її працездатності межах.

Додатково вводяться вимоги високої корозійної стійкості зварних з'єднань, їхньої працездатності в умовах вібраційних навантажень, підвищених або знижених температур.

При зварюванні низьковуглецевої сталі, метал шва незначно відрізняється по составу від основного металу. Ця відмінність в основному зводиться до зниження в металі шва вуглецю (тому що метал електродного дроту містить менше вуглецю, ніж основний метал) і підвищенню змісту марганцю й кремнію. Зниження міцності металу шва внаслідок зменшення змісту в ньому вуглецю при дуговому зварюванні повністю компенсується за рахунок легування металу через дріт, покриття або флюс марганцем або кремнієм. У зварювальній практиці забезпечення рівноміцності металу шва з основним металом при дуговому зварюванні низьковуглецевої сталі не викликає особливого затруднення.

Зміна швидкості остигання викликає зміна кількості й будови перлітної фази, що істотно позначається на механічних властивостях металу шва.

Збільшення швидкості остигання приводить і до зниження відносного подовження й відносного звуження металу шва. Під впливом швидкості остигання змінюється також ударна в'язкість металу шва. Збільшення швидкості остигання приводить до зменшення ударної в'язкості при кімнатній температурі. Однак критична температура переходу в тендітний стан практично не змінюється.

Швидкість остигання металу шва визначається товщиною металу, що зварюється, режимом зварювання й початковою температурою виробу. Зміна механічних властивостей металу шва зв'язано не тільки зі швидкістю остигання, але й із пластичною деформацією, що виникає в ньому під впливом зварювальних напруг і зухвале помітне підвищення границі текучості. Механічні властивості металу навколошовної зони при зварюванні низьковуглецевих сталей перетерплюють деякі зміни в порівнянні із властивостями основного металу.

Характер цих змін залежить від конкретних умов зварювання. Для всіх видів дугового зварювання властиво незначне зміцнення в зоні перегріву помітних змін властивостей міцності металу не відбувається.

У процесі роботи на конструкцію впливають динамічні й статистичні навантаження, тому необхідно приділити увагу міцності як зварного шва, навколошовної зони, так й основному металу, які перебувають у прямої залежності від якості й механічних властивостей матеріалу виробу, тобто механічні властивості металу шва й навколошовної зони повинні бути не нижче механічних властивостей основного металу [11].