1 Общая часть

1.1 Описание сварной конструкции

Изготавливаемым изделием является металлическая консоль конструкция которой представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Конструкция консоли (эскиз)

Технические условия

Условия эксплуатации в районах Крайнего Севера. Производство серийное, годовой объем выпуска 10000 шт. Материал сталь 15ХСНД.

Изготовление данной конструкции должно проводиться согласно РД 34.15.132-96 Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций [1].

1.2 Материал сварной конструкции

Cталь 15ХСНД поставляется заводом изготовителем по механическим свойствам и химическому составу, оговоренным в ГОСТ 19281-89. Сталь 15ХСНД относится к низкоуглеродистым низколегированным конструкционным сталям. По системе легирования материал относится к хромокремненикелемедистым сталям. По структуре данная сталь относится к перлитному классу. Назначение: элементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450°С. В основном данная сталь применяется в мостостроении.

Химический состав стали 15ХСНД по ГОСТ 19281-89, представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав в % стали 15ХСНД

C	Si	Mn	Ni	Cr	N	Cu	As	P	S
0.12 - 0.18	0.4 - 0.7	0.4 - 0.7	0.3 - 0.6	0.6 - 0.9	до   0.008	0.2 - 0.4	до   0.08	до   0.035	до   0.04

Таблица 2 - Механические свойства стали 15ХСНД по ГОСТ 19281-89 - листовой и широкополосный прокат в горячекатаном или термически упрочненном состоянии

Сечение, мм	σв, МПа	σт, МПа	δ5,%	KCU, после механического старения, Дж/см2
Свыше 10 до 32	490	345	21	29

2 Выбор способа сварки и сварочного оборудования

2.1 Технологическая свариваемость материала изделия

Под технологической свариваемостью понимают способность металла образовывать сварное соединение заданного свойства при наименьших затратах труда и времени.

Основными критериями оценки свариваемости являются:

- стойкость сварного соединения против образования горячих и холодных трещин;

- в зависимости от предъявляемых к изделию специальных требований свариваемость оценивается дополнительными критериями, такими как стойкость сварного соединения против коррозии, ползучесть, переход в хрупкое состояние и т.д.

Важное требование при сварке стали обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. Для этого механические свойства металла шва должны быть не ниже нижнего предела соответствующих свойств основного металла. Швы не должны иметь трещин, непроваров, пор, подрезов, размеры которых превышают допустимые согласно СНиП 3.03.01-87.

Таблица 3 - Нормы оценки качества сварных соединений конструкций по результатам визуального контроля (СНиП 3.03.01-87).

Элементы сварных соединений, наружные дефекты	Требования к качеству, допустимые размеры дефектов
Поверхность шва	Равномерно-чешуйчатая, без прожогов, наплывов, сужений и перерывов. Плавный переход к основному металлу
Подрезы	Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 1 мм
Дефекты удлиненные и сферические одиночные	Глубина до 10% толщины свариваемого проката, но не более 3 мм. Длина — до 20% длины оценочного участка
Дефекты удлиненные сферические в виде цепочки или скопления	Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 2 мм. Длина —- до 20% длины оценочного участка Длина цепочки или скопления — не более удвоенной длины оценочного участка
Дефекты (непровары, цепочки и скопления пор) соседние по длине шва	Расстояние между близлежащими концами — не менее 200 мм
Швы сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40С и до минус 65С включительно
Непровары, несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов	Не допускаются

Продолжение таблицы 3

Непровары, несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов	Не допускаются
Подрезы:
вдоль усиления	Глубина — не более 0,5 мм при толщине свариваемого проката до 20 мм и не более 1 мм — при большей толщине
местные поперек усиления	Длина — не более удвоенной длины оценочного участка

Таблица 4 - Нормы оценки качества сварных соединений конструкций по результатам ультразвукового контроля (СНиП 3.03.01—87).

Сварные соединения	Наименьшая толщина элемента конструкции в сварном	Длина оценочного участка, мм	Фиксируемая эквивалентная площадь одиночного дефекта, мм2		Допусти мое число одиночных дефектов
	соединении, мм		наименьшая поисковая	допустимая оценочная	на оценочном участке, шт.
Стыковые,	Св. 6 до 10	20	5	7	1
угловые,	Св. 10 до 20	25	5	7	2
тавровые,	Св. 20 до 30	30	5	7	3
нахлесточные	Св. 30 до 60	30	7	10	3

Механические свойства металла шва и сварного соединения, зависят от его структуры, которая определяется химическим составом и режимом сварки, предварительной и последующей термообработки. Химический состав металла шва при сварке данной стали, незначительно отличается от состава основного металла. Это различие сводится к снижению содержания в металле шва углерода для предупреждения образования структур закалочного характера при повышенных скоростях охлаждения

Возможное снижение прочности металла шва, вызванное уменьшением содержания в нем углерода, компенсируется легированием металла через проволоку, покрытие или флюс, марганцем, кремнием.

Швы, сваренные на низкоуглеродистую сталь, любыми способами сварки, обладают удовлетворительной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием в них углерода.

Из вышеперечисленного следует, что низкоуглеродистые стали свариваются практически всеми видами сварки [3].