1.Исходные данные

Вид свариваемой конструкции – двутавровая балка.

Тип соединения – стыковое.

Характеристика соединения – поперечное, двух двутавровых секций.

Характеристика шва – двухсторонний стыковой с полным проплавлением.

Положение шва – нижнее, вертикальное.

Условия производства – температура металла 20⁰С, возможна кантовка.

2.Характеристика сварной конструкции

Рис.1.Эскиз сварной конструкции

Длинна 3000мм (длинна секции 1500мм)

Полка: ширина 600мм, толщина 32мм

Стенка: высота 1000мм, толщина 20мм

Сталь марки 09Г2С ( t_8/5 – 5-40 c)

Таблица 1. Химический состав конструкционной низколегированной стали 09Г2С по ГОСТ19281-89.

Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu	As
До 0.12	0.5-0.8	1.3-1.7	До 0.3	До 0.04	До 0.035	До 0.3	До 0.008	До 0.3	До 0.08

Таблица 2.Механические свойства конструкционной низколегированной стали 09Г2С по ГОСТ19281-89.

Класс прочности по ГОСТ 19281-89	Предел текучести Ϭт, МПа	Временное сопротивление разрыву Ϭв, МПа	δ, %	KCU, Дж/см2
295	295	460	21	+20	-40	-70
				59	34	-

3.Выбор способа сварки

Для изготовления данной конструкции был выбран способ сварки – механизированная сварка в среде углекислого газа. Схема процесса механизированной сварки приведена на рис.2.

Рис.2. Схема процесса механизированной сварки

Наибольшее распространение на машиностроительных заводах получила сварка в среде углекислого газа.

В качестве защиты от воздуха используется углекислый газ. Частично разлагаясь под действием высокой температуры дуги, углекислый газ диссоциирует на окись углерода и атомарный кислород. Этим объясняются окислительное действие углекислого газа и необходимость применения при сварке специальных марок сварочной проволоки, содержащей раскислители.

Негативные последствия этого устраняются применением специальной сварочной проволоки Св-08ГС, Св-10ГС и др., содержащие легирующие элементы: кремний и марганец.

Достоинствами сварки в среде углекислого газа являются :

1-плотный, ровный и красивый сварной шов, нет шлаковой корки;

2-высокая производительность труда (в 1,5-2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке);

3-хорошие условия для визуального наблюдения сварщиком за процессом сварки;

4.Изучение особенности сварки стали 09г2с.Определение принципиальной схемы технологического процесса

Классификация: конструкционная низколегированная сталь для сварных конструкций.

Сталь 09Г2С применяется: для изготовления различных деталей и элементов сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425 °С; паровых котлов, аппаратов и емкостей, работающих под давлением при температуре от -70 до +450 °С; ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; сварных переходов, фланцев, сварных тройников и других фасонных деталей трубопроводов с температурой эксплуатации от -60 °С до +350 °С; в качестве основного слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов; бесшовных горячедеформированных хладостойких труб для газлифтных систем и обустройства газовых месторождений; электросварных прямошовных труб диаметром 530 мм группы прочности К50 для строительства газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов; большегрузных контейнеров.

Оцениваем склонность стали 09Г2С к охрупчиванию, для чего проведём расчет параметра трещинообразования Р_С и углеродного эквивалента С_ЭКВ:

Где Р_С – параметр трещинообразования, характеризующий склонность стали к образованию холодных трещин;

Р_СМ - коэффициент, характеризующий охрупчивание металла вследствие структурных превращений;

Н – количество диффузионного водорода в металле шва, мл/100гр ;

δ – толщина свариваемого металла, мм .

Определяем коэффициент Р_СМ :

Тогда параметр трещинообразования равен:

Р_С = 0,4 что ≥0,3 – это значит,что сварные соединения склонны к образованию холодных трещин.

Вычисляем углеродный эквивалент:

С_ЭКВ>0,4 % значит сталь следует считать чувствительными к образованию холодных закалочных структур, а следовательно, склонной к образованию холодных трещин после сварки.

Чтобы избежать этих явлений необходим предварительный и сопутствующий подогрев в зоне сварки или увеличение погонной энергии, либо сочетая эти оба метода.