2.2 Для сварки под флюсом.

Широкое применение этого способа в промышленности при производстве конструкций из сталей, цветных металлов и сплавов объясняется высокой производительностью процесса и высоким качеством и стабильностью свойств сварного соединения, улучшенными условиями работы, более низкими, чем при ручной сварке, расходом сварочных материалов и электроэнергии. К недостаткам способа относится возможность сварки только в нижнем положении ввиду возможного стекания расплавленных флюса и металла при отклонении плоскости

ш ва от горизонтали более чем на 10-15^о [1,c.38].Наиболее широко распространен процесс при использовании одного электрода – однодуговая сварка. Сварочная дуга горит между голой электродной проволокой (1) и изделием, находящимся под слоем флюса 3 (рис.2). В расплавленном флюсе (5) и парами флюса и расплавленного металла образуется

Рисунок 2 – Сварка под флюсом

полость – газовый пузырь (4), в котором существует сварочная дуга. Давление газов в газовом пузыре составляет 7-9 г/см², но в сочетании с механическим давлением, создаваемым другой, его достаточно для оттеснения жидкого металла из-под дуги, что улучшает теплопередачу от нее к основному металлу. Повышение силы сварочного тока увеличивает механическое давление дуги и глубину проплавления основного металла Н_пр.

Кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны (7) приводит к образованию сварного шва (6). Затвердевший флюс образует шлаковую корку на поверхности шва. Расплавленный флюс, образуя пузырь и покрывая поверхность сварочной ванны, эффективно защищает расплавленный металл от взаимодействий с воздухом. Металлургическое взаимодействие между расплавленным металлом и шлаком способствуют получение металла шва с требуемым химическим составом.

В отличие от ручной дуговой сварки металлическим электродом при сварке под флюсом, так же как и при сварке в защитных газах, токоподвод к электродной проволоке (2) осуществляется на небольшом расстоянии (вылет электрода) от дуги (до 70 мм). Это позволяет без перегрева электрода использовать повышенные сварочные токи (до 2000 А). Плотность сварочного тока достигает 200-250 А/мм², а в то время как при ручной дуговой сварке не превышает 15 А/мм². В результате повышается глубина проплавления основного металла и скорость расплавления электродной проволоки, т.е. достигается высокая производительность процесса.

Сварку под флюсом можно осуществлять переменным и постоянным током. В зависимости от способа перемещения дуги относительно изделия сварка выполняется автоматически и полуавтоматически. При автоматической сварке подача электродной проволоки в дугу и перемещение ее осуществляется специальными механизмами. При полуавтоматической сварке дугу перемещает сварщик вручную.

3 Выбор сварочных материалов.

3.1 Для ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

Выбор сварочных материалов проводим исходя из следующих условий:

• возможность осуществления сварки в тех пространственных положениях, в которых будут, находится изделие во время сварки;

• получение плотных беспористых швов;

• получение металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин;

• получение металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность;

• низкая токсичность;

• экономическая эффективность.

Жаропрочные аустенитные стали в зависимости от запаса их аустенитности условно можно разделить на две группы : 1) стали с малым запасом аустенитности (Cr/Ni %>1);

2) стали с большим запасом аустенитности (Cr/Ni %<1).

Такое деление сталей в основном связано с принципом выбора сварочных материалов. Для сварки сталей первой группы могут быть использованы электроды обеспечивающие аустенитно-ферритную структуру. Стали второй группы требуют применения электродных материалов, обеспечивающих однофазную аустенитную или аустенитно-карбиднцю структуру.

Стандартом ГОСТ 10052-75 предусмотрено 49 типов электродов для сварки коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей мартенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-ферритного и аустенитного класса.

При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск по химическому составу. Различие типов сварных соединений, пространственного положения сварки и т.п. способствует изменению глубины проплавления основного металла , а также изменению химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов.

Применением электродов с фтористо-кальциевым покрытием покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получением металла шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов, способствует и поддержанию короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Это снижает вероятность появления дефектов на поверхности основного металла в результате попадания на него брызг. Тип покрытия электрода диктует необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменили постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива). Тщательная прокалка электродов, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и вызываемых электродом трещин. Для ручной дуговой сварке стали 20Х23Н18 работающей при температуре 1150 °С следует применять электроды[1,с.336, табл.9.4] следующих марок: ОЗЛ-4, ОЗЛ-6, ЦЛ-25, ОЗЛ-9, ОЗЛ-9А.

В большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования в нем закалочных структур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла против кристаллизационных трещин может потребоваться предварительный подогрев до температуры 120-150^оС .

Применение таких марок электродов обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против кристаллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойствами. Легирование металла шва за счет провара основного металла легирующими элементами, входящими в основной металл, и повышенные скорости охлаждения позволяют получить металл шва с более высокими, , прочностными показателями. Все описанные выше электроды, предназначенные для сварки высоколегированных сталей с любым видом покрытия должны отвечать требованиям ГОСТ 10052-75, а также требованиям технических условий на электроды. В технических условиях могут содержаться дополнительные требования, которые являются необходимыми для более эффективного ведения процесса и получения сварных соединений с особыми характеристиками и повышенной эксплуатационной надежностью.

Химический состав и механические свойства следующих марок электродов.

ОЗЛ- 4.

Таблица 3 - Типичные механические свойства металла шва:

Временное сопротивление в, МПа	Предел текучести т, МПа	Относительное удлинение 5, %	Ударная вязкость aн, Дж/см2
>580	>350	>33	120

Таблица 4 - Типичный химический состав наплавленного металла, %

C	Mn	Si	Сr	Ni	S	P
0,12	1,5	0,5	25,0	13,0	0,020	0,030

Сварочно-технологические свойства:

Устойчивость дуги – Удовлетворительная

Разбрызгивание – Малое, потери 5-10 %

Формирование шва – Хорошее

Отделимость шлаковой корки – Хорошая

Типичный коэффициент наплавки – 12

Расход электродов на 1кг наплавленного металла – 1,43 кг

Таблица 5 - Характеристика режимов.

Диаметр, мм	Длина, мм	Сила тока, А
		Положение шва
		нижнее	вертикаль.	потолочное
3,0	300	60-80	55-75	55-75
4,0	350	110-130	90-120	90-120
5,0	450	140-160	-	-
6,0	450	160-200	-	-

Технологические особенности:

Сварку следует вести короткой дугой. Огневая подготовка кромок под сварку не допускается. Структура металла шва аустенитно-ферритная. Благодаря наличию ферритной фазы устраняется склонность сварных швов к образованию горячих трещин. Рекомендуется прокаливать электроды при 300ْ С в течение часа.

Специальные свойства:

Возможна некоторая склонность металла шва к охрупчиванию из-за образования сигма-

Фазы в интервале температур 600-800˚С. Содержание ферритной фазы 2,5-8 % (по ГОСТ

не менее 2,5%). Склонен к межкристаллитной коррозии. Средняя скорость окисления при 1050˚С 0,4 за 100 ч.

ОЗЛ- 6.

Таблица 6 - Типичные механические свойства металла шва.

Временное сопротивление в, МПа	Предел текучести т, МПа	Относительное удлинение 5, %	Ударная вязкость aн, Дж/см2
>570	>350	>33	100

Таблица 7 - Типичный химический состав наплавленного металла, %.

C	Mn	Si	Сr	Ni	S	P
0,10	1,2	0,55	25,5	12,5	0,020	0,030

Сварочно-технологические:

Устойчивость дуги – Удовлетворительная

Разбрызгивание – Обычное, потери 5-10 %

Формирование шва – Хорошее

Отделимость шлаковой корки – Хорошая

Типичный коэффициент наплавки – 11,5

Расход электродов на 1кг наплавленного металла – 1,6 кг

Таблица 8 - Характеристика режимов.

Диаметр, мм	Длина, мм	Сила тока, А
		Положение шва
		нижнее	вертикаль.	потолочное
3,0	250	60-80	55-75	55-75
4,0	350	120-140	90-120	90-120
5,0	350	140-160	-	-

Технологические особенности:

Сварку следует вести короткой дугой. Огневая подготовка кромок под сварку не допускается. Структура металла шва аустенитно-ферритная. Склонность к трещинам понижена.

Рекомендуется прокаливать электроды при 300ْ С в течение часа.

Специальные свойства:

Возможна некоторая склонность металла шва к охрупчиванию из-за образования сигма-

Фазы в интервале температур 600-800˚С. Содержание ферритной фазы 2,5-10 % (по ГОСТ

не менее 2,5%).

Маркировка электрода:

Э-12Х24Н14С2ОЗЛ – 6 – 4,0 ВД ГОСТ 9466 75, ГОСТ 10052 - 75 Е - 208Б30

Характеристика электродов:

электроды типа Э-12Х24Н14С2 по ГОСТ 10052-75, марки ОЗЛ-6,

диаметр – 4мм, для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами В, с толстым покрытием Д 1 группы;

характеристика наплавленного металла 208 (2- стойкость к межкристаллитной коррозии, 0- требований по максимальной рабочей температуре металла шва нет, 8- максимальная рабочая температура сварных соединений 900÷1050ºС);

покрытие – тип Б, основное; 3 – пригодность для сварки в нижнем, горизонтальном на вертикальной плоскости и вертикальном снизу вверх положении; 0 – для сварки на постоянном токе обратной полярности.

ЦЛ- 25.

Таблица 9 - Типичные механические свойства металла шва:

Временное сопротивление в, МПа	Предел текучести т, МПа	Относительное удлинение 5, %	Ударная вязкость aн, Дж/см2
>550	>300	>25	90

Таблица 10 - Типичный химический состав наплавленного металла, %

C	Mn	Si	Сr	Ni	S	P
0,09	2,0	0,80	25,0	12,	0,020	0,030

Сварочно-технологические свойства:

Устойчивость дуги – Удовлетворительная

Разбрызгивание – Умеренное, потери 10-15 %

Формирование шва – Удовлетворительное

Отделимость шлаковой корки – Удовлетворительная

Типичный коэффициент наплавки – 10,5

Расход электродов на 1кг наплавленного металла – 1,8 кг

Таблица 11 - Характеристика режимов.

Диаметр, мм	Длина, мм	Сила тока, А
		Положение шва
		нижнее	вертикаль.	потолочное
3,0	250	80-100	70-90	70-90
4,0	350	110-140	90-120	90-120
5,0	350	150-180	130-160	-

Технологические особенности:

Сварка производится валиками шириной не более трех диаметров электрода. Кратеры необходимо заваривать при частых коротких замыканиях электрода. Структура металла шва аустенитно-ферритная.

Рекомендуется прокаливать электроды при 350-400ْ С в течение 1,5ч.

Специальные свойства:

Содержание ферритной фазы 3-9% (по ГОСТ не менее 2,5%).

ОЗЛ-9А.

Таблица 12 - Типичные механические свойства металла шва.

Временное сопротивление в, МПа	Относительное удлинение 5, %	Ударная вязкость aн, Дж/см2
>550	>32	110

Таблица 13 - Типичный химический состав наплавленного металла, %.

C	Mn	Si	Сr	Ni	S	P
0,25	6,5	0,35	24,5	16,0	0,020	0,035

Сварочно-технологические свойства:

Устойчивость дуги – Хорошая

Разбрызгивание – Малое, потерь нет

Формирование шва – Удовлетворительное

Отделимость шлаковой корки – Плохая

Типичный коэффициент наплавки – 13,5

Расход электродов на 1кг наплавленного металла – 1,5 кг

Таблица 14 - Характеристика режимов.

Диаметр, мм	Длина, мм	Сила тока, А
		Положение шва
		нижнее	вертикаль.	потолочное
3,0	300	70-90	50-80	50-80
4,0	350	110-130	90-110	90-110

Технологические особенности:

Электроды имеют некоторую склонность к трещинообразованию при многослойной сварке, особенно в кратерах. Структура металла шва аустенитно-корбидная.

Рекомендуется прокаливать электроды при 300ْ С в течение часа.

Специальные свойства:

Ферритная фаза отсутствует (по ГОСТ не нормируется). Жаропрочность и жаростойкость

Металла шва такие же, как стали Х23Н18. Требования стойкости против межкристаллитной коррозии не удовлетворяют.

Так как данная сталь относится к трудносвариваемым вследствие повышенной склонности швов и околошовной зоны к горячим трещинам, сварщики вынуждены прибегать к изменению композиции металла шва часто даже в ущерб его жаростойкости и др. характеристикам. Применение электродов марки ОЗЛ – 9А предотвращение образование горячих трещин в швах, достигается путем легирования их углеродом (0,25 – 0,4%) и марганцем (5 – 7%) при одновременном ограничении в них кремния до 0,5%.

На основание этой рекомендации[6,c.145] прием электрод марки ОЗЛ – 9А.