1.2.Содержание, объем и последовательность выполнения задания
Исходными данными для задания служат: индивидуальный вариант задания; лекционный материал и результаты литературного обзора; лабораторные работы. При выполнении работы студенту необходимо решать задачи в следующей последовательности: 1. Изучить состав, структуру и назначение заданной марки стали. Описать ее технологические свойства. 2. Изучить графоаналитический метод определения структуры металла сварного шва высоколегированных сталей с помощью структурной диаграммы Шеффлера. 3. С использованием справочной литературы выбрать рекомендованные сварочные материалы (покрытые электроды; сварочную проволоку в сочетании с флюсом; сварочную проволоку в сочетании с защитным газом), обеспечивающие оптимальную структуру сварного шва. 4. Рассчитать по формулам 1 и 2 значения Сrэкв и Ni экв для выбранных сварочных материалов определить структуру металла шва по диаграмме Шеффлера; в соответствии с рекомендованным значением величины содержания феррита выбрать требуемые сварочные материалы.
Работа выполняется в виде расчетно-пояснительной записки объемом 2-5 листов, формата А4, содержащей: краткую характеристику анализируемой стали и рекомендуемых сварочных материалов, формулы и результаты расчетов, структурную диаграмму с нанесенными расчетными точками (диаграмму вычертить на миллиметровой бумаге), таблицы, выводы и предложения, список литературы.
1.3.Методика и пример выполнения задания
В соответствии с вариантом задания, совпадающим с номером студента по списку группы, предлагается одна марка высоколегированной стали. Анализируются литературные данные [1.6.1,1.6.2,1.6.4,1.6.5,1.6.7] химический и структурно-фазовый состав стали, ее назначение, область применения, условия эксплуатации, свариваемость; рекомендуемые марки сварочных материалов и их химический состав; требования к структуре и свойствам металла сварного шва.
Для заданного химического состава основного металла - стали и выбранного химического состава сварочных материалов рассчитываются значения Сrэкв и Niэкв , которые являются координатами соответствующих точек на диаграмме Шеффлера. Положение точек на диаграмме определяет структуру основного и сварочных материалов, Далее по ниже приведенной методике определяется структура металла сварного шва, то есть структура, которая получается при совместной кристаллизации основного металла и сварочных материалов.
Если химический состав основного металла соответствует точке О, а состав присадочного материала - точке П, то точка S расплавленного металла сварного шва при степени перемешивания Х(%) располагается на прямой ОП в соответствии с формулой (рис. 1.2).
(SП/SО)
100=Х
Средняя степень перемешивания при дуговой сварке покрытым электродом составляет Х=20..30%, а при автоматической сварке -Х=35...55%.
Рисунок 1.2. Определение структурно-фазового состава металла сварного шва, выполненного ручной дуговой сваркой покрытым электродом.
Если структура металла шва не будет соответствовать рекомендуемой (например, у жаропрочного сварного соединения металл сварного шва будет содержать больше 5...6% ферритной фазы), то выбирается другая марка сварочных материалов и расчет повторяется.
В качестве примера рассмотрим выбор сварочных материалов для сварки жаропрочной стали 03Х16Н9М2. Сталь 03Х16Н9М2 является высоколегированной жаропрочной и окалиностойкой сталью, предназначенной для изготовления сварных конструкций и паропроводов оборудования атомных электрических станций с реактором на быстрых нейтронах.
В соответствии с требованиями ПН АЭГ-7-009-80 «Основные положения по сварке и наплавке» для сварки стали 03Х16Н9М2 рекомендуют покрытый электрод марки ЦТ -46 (для ручной дуговой сварки) и сварочную проволоку св-02Х16Н9М2 в сочетании с флюсом ФЦ -17 или в среде защитного газа аргона. По химическому составу стали и наплавленного при сварке металла производят расчет Сгэкв и Niэкв. Эти точки наносят на диаграмму Шеффлера (рис.1.3). Точки соответствуют структуре стали и наплавленного металла
Рисунок1.3. Диаграмма
Шеффлера: 1-100% Ф; 2-80; 3-40; 4-20;5-10; 6-5; 7-0%Ф.
Произведя построения по схеме (см.
рис.1.2) получим структуру металла сварного
шва (табл.1.1 ). Таблица 1.1. Результаты
расчета структуры
Полученные результаты свидетельствуют, что используемые сварочные материалы пригодны для сварки стали 03Х16Н9М2, т.к. обеспечат трещиноустойчивый металл сварного шва при оптимальном содержании ферритной фазы.