книги из ГПНТБ / Лившиц Л.С. Сварка легированных сталей на монтажных работах в строительстве

Та б л иц а 2.1

Состав металла шва при автоматической сварке сталей 12Х5М и 12МХ - под флюсом АН-15

12Х5М (по аналогии с ручной дуговой сваркой) автоматической

сварки под флюсом аустенитной проволоки (с тем, чтобы не производить термической обработки сварного соединения) не

увенчались успехом. Это объсняется тем, что при автоматической сварке благодаря более глубокому проплавлению, чем при руч­ ной, увеличивается доля участия основного металла в формиро­ вании металла шва. Такое повышенное смешивание металлов разнородных структурных классов приводит к образованию ши­ рокой области промежуточных зон (мартенситного класса) с по­ ниженной пластичностью и вязкостью, поэтому после автомати­ ческой сварки под флюсом легированных сталей чаще всего тре­ буется последующая термическая обработка.

Более сложным процессом является автоматическая сварка под флюсом аустенитных нержавеющих сталей.

Для этих сталей обязательным легирующим элементом, обу­ словливающим устойчивость против межкристаллитной корро­ зии, является титан.

При сварке под обычными плавлеными силикатными или низкокремнистыми флюсами АН-26, АН-20, ФЦЛ-2 титан, име­ ющийся в присадочной проволоке, почти полностью выгорает.

Ниобий, как и титан, стабилизирует сталь, делая ее стойкой к межкристаллитной коррозии. В связи с этим иногда рекоменду­ ют автоматическую сварку нержавеющей стали производить ниобийсодержащей проволокой Св-08Х19Н10Б. Однако сварка этой проволокой связана с повышенной склонностью металла к образованию горячих трещин и с понижением пластических

свойств металла швов.

Другим методом получения при автоматической сварке стали 1Х18Н9Т швов, не склонных к межкристаллитной коррозии, яв7

ляется использование керамических легирующих флюсов типа предложенных К- К. Хреновым. Такого рода флюсы, например

марки ФЖ-1, позволяют легировать шов титаном и другими эле­

ментами.

Для монтажных условий оба рассмотренных способа автома­ тической сварки нержавеющих сталей малопригодны. Примене­ ние проволоки с ниобием затрудняет процесс сварки и требует специального выбора проволоки по химическому составу с опре­ деленным соотношением содержания хрома и никеля. Примене­

ние керамических флюсов, обеспечивающих хорошие результаты в заводских условиях, при монтаже затруднено из-за их высокой гигроскопичности, малой прочности зерен, необходимости соблю­ дения большой осторожности при транспортировке и хранении.

Наиболее приемлемы для применения в монтажных условиях методы сварки, предложенные Институтом электросварки имени Е. О. Патона. Сварку аустенитных нержавеющих сталей реко­

мендуется производить проволокой Cb-05X19H9X3C2 под низко­

кремнистым флюсом АН-26, а также проволокой того же соста­ ва (или марки Cb-06X19H9T) под бескислородным плавленым флюсом АНФ-5.

Использование проволоки Cb-05X19H9Φ3C2 и флюса АН-26 обеспечивает легирование металла шва ванадием и кремнием, при этом за счет увеличения количества ферритной фазы в шве резко снижается опасность появления горячих трещин во время сварки. Кроме того, швы, сваренные этой проволокой, обладают удовлетворительной стойкостью против межкристаллитной кор­ розии. Вместо проволоки Cb-05X19H9Φ3C2 можно пользоваться сварочной проволокой Cb-04X19H9C2. Швы, сваренные этой про­

волокой, обнаруживают некоторое снижение стойкости против межкристаллитной коррозии в условиях длительных нагревов при температуре выше 450—500°, однако в состоянии после свар­ ки сопротивление межкристаллитной коррозии у них достаточно высокое.

Следует отметить, что сварка проволоками Cb-05X19H9Φ3C2

и Cb-04X19H9C2 под флюсом АН-26 не сопряжена с какими-

либо технологическими трудностями. Дуга зажигается и горит хорошо, нормально формируется шов, шлаки по своему состоя­ нию мало отличаются от шлаков, образующихся при сварке ле­ гированных перлитных сталей под флюсом АН-15.

Большой интерес представляет использование для сварки бескислородного плавленого флюса АНФ-5 и наиболее ходовой проволоки Cb-06X19H9T. Флюс АНФ-5, представляющий собой плавленую смесь фтористых солей, не содержит силикатов и окислительных компонентов, поэтому сварка под этим флюсом не вызывает повышенного содержания кремния в металле шва и обеспечивает минимальное выгорание таких легко окисляю­ щихся элементов, как титан. Это позволяет при сварке содержа­ щей титан хромоникелевой проволокой получить почти полный переход этого элемента в шов. Б. И. Медовар [21], например>

«4

t

сообщает, что при наличии в сварочной проволоке 06Х19Н9Т 0,5% титана при сварке под безокислительным флюсом в шве содержится 0,42% титана, а при сварке под силикатным низко­

с размерами зерен 2—4 мм и 60—90% мелкой почти порошко­ образной фракции. Флюс может применяться как при сварке автоматом типа трактора, так и при сварке шланговым полуав­ томатом. В связи со значительным количеством в составе флюса порошкообразной фракции для облегчения ссыпания его из бун­

кера последний должен иметь увеличенный угол наклона стенок

(25—30°).

При сварке труб под флюсом АНФ-5 с помощью шлангового

полуавтомата типа ПШ-5 или ПШ-54 для предотвращения сте­ кания шлака следует переделать насадку в воронке полуавтома­

та (рис. 39).

На приведенной схеме вариант насадки / предназначен для сварки труб со стенками толщиной до 15 мм, при большей тол­ щине стенки эта насадка используется для сварки, начиная C 4—5-го слоя. Вариант насадки II предназначен для сварки пер­ вых 4—5 слоев на трубах со стенками толщиной более 15 мм.

85

Аргоно-дуговая сварка

По способу ведения процесса различают аргоно-дуговую сварку: неплавящимся (чаще всего вольфрамовым) электродом без присадки, сварку неплавящимся электродом с, присадкой и сварку плавящимся электродом.

При сварке неплавящимся электродом без присадки дуга воз­

буждается между вольфрамовым стержнем и изделием, ее теп­

лом расплавляются и свариваются кромки свариваемых элемен­ тов. Этот способ сварки может осуществляться как вручную

(специальными горелками—• электрододержателями), так и ав­ томатически и является весьма эффективным, во-первых, для сварки первого слоя на весу без подкладок на изделиях любой толщины в различных пространственных положениях и, во-вто­ рых, для сварки тонких листов и тонкостенных труб.

Сварка неплавящимся электродом с присадкой ведется так­ же дугой, возбуждаемой между вольфрамовым электродом и из­

делием, с присадкой в зону дуги сварочной проволоки. Этот спо­

соб сварки также может быть ручным и автоматическим. Сварка неплавящимся электродом с присадкой, как правило, не приме­

няется для первого слоя (он сваривается без подкладки). При сварке последующих слоев металла толщиной более 3 мм и не­

обходимости разделки кромок для заполнения разделки следует вводить дополнительно соответствующий присадочный материал.

Применение сварки неплавящимся электродом рационально при небольшой толщине свариваемых изделий в связи со сравни­ тельно небольшой скоростью сварки (12—30 м/час).

При сварке толстостенных изделий становится эффективным применение аргоно-дуговой сварки плавящимся электродом. При этом способе сварки дуга возбуждается между свариваемым изделием и электродной проволокой, которая непрерывно по­

дается в зону дуги. Сварка плавящимся электродом осуществ­ ляется только механизированным путем — автоматическим или полуавтоматическим. Основным преимуществом этого способа аргоно-дуговой сварки является его высокая производительность

(скорость сварки до 80—90 м/час). Однако при этом затруднено формирование первого слоя шва при отсутствии специальных подкладок. Способ непригоден также для сварки тонколисто­ вого металла и труб малого диаметра.

Для различных видов аргоно-дуговой сварки разработано и создано специальное оборудование—горелки, полуавтоматы, автоматы и источники питания.

Для ручной аргоно-дуговой сварки неплавящимся электро­ дом существуют различные типы горелок, которые, кроме под­ вода сварочного тока к электроду, обеспечивают, при помощи специального сопла, подачу в зону дуги защитного газа. При сварке на токе большой силы горелка сильно разогревается, по­

88

этому приходится дополнительно вводить систему водяного ох­ лаждения. Иногда сопло горелки, ближе всего находящееся к

дуге, выполняют из керамических материалов.

В табл. 23 приведены характеристики наиболее распростра­ ненных горелок [34], а на рис. 41 — схема горелки AP-IO № 3.

Сварка неплавящимся электродом может быть и ручной, и.

Рис. 41. Схема горелки AP-IO № 3 для аргоно-дуговой сварки [34]

/ — керамическое сопло; . 2 — цанга; 3 —колпачок; 4 — корпус; 5— газовый клапан; 6 — рукоятка; 7 — кабель

механизированной. НИАТом разработаны два полуавтомата для сварки неплавящимся электродом ПШВ-1 и ПШВ-3. Эти полу­ автоматы могут использоваться для сварки на постоянном и пе-

89

Таблица 24

Характеристики полуавтоматов для сварки неплавящимся электродом

ПШВ-1, так как в нем кассета с проволокой находится в специ­ альном портативном ранце. Характеристики полуавтоматов при­ ведены в табл. 24.

Для сварки неповоротных стыков труб в монтажных усло­ виях НИАТом разработан автомат типа ATB (рис. 42). Различ­ ные модели автомата позволяют сваривать трубы диаметром от 15 до 219 мм. Однако при диаметре труб больше Г20—140 мм пользоваться методом сварки вольфрамовым электродом с при­

садкой проволоки нецелесообразно в связи с небольшой ско­ ростью сварки (10—40 м/час). Имеются также автоматы типа «трактор» для сварки неплавящимся электродом листовых кон­ струкций (АДСВ-1).

Сварка неплавящимся электродом с присадкой и без присад­ ки может производиться как на постоянном, так и на перемен­ ном токе. При сварке на постоянном токе полярность должна

быть прямой (плюс на сва­ риваемом изделии).

Общая схема подключе­

ния оборудования для свар­ ки на переменном и постоян­

90

Таблица 25

Оборудование для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом

Наименование Тип Назначение

ИПП-120, ИПП 300

Рис. 43. Схема подключения оборудования для ручной аргоно­

для сварочной проволоки. Этот полуавтомат работает со сва­ рочной проволокой диаметром от 0,8 до 2 мм и рассчитан на максимальный ток 300 а. Скорость подачи электродной проволо­

91

ки регулируется в пределах 120—870 м/час, вес горелки-писто­

лета — 0,9 кг.

Из автоматов, предназначенных для сварки плавящимся,

электродом, можно назвать АДСП-1 и АДСП-2, выполненных

по типу «трактора». Эти автоматы позволяют производить свар­ ку со скоростью до 80—100 мічас при диаметре электродной про­ волоки 1—3 мм и силе сварочного тока до 400 а.

ключения оборудования при сварке плавящимся электродом приведена на рис. 45. В качестве источника постоянного тока применяют преобразователи ПСГ-350 и ПСГ-500 с жесткой и возрастающей внешней характеристикой, а также сварочные

выпрямители с жесткой внешней характеристикой.

Для аргоно-дуговой сварки стали применяют чистый аргон іѵіарки В с содержанием аргона не менее 99,9%, азота — не бо­ лее 0,08%, кислорода — не более 0,015% и влаги — до 0,07%. Расход аргона для сварки зависит от способа сварки и толщины свариваемой стали. В табл. 26 приведены ориентировочные дан­ ные по расходу аргона для сварки в стык и внахлестку нержа­ веющей стали [34].

В качестве неплавящихся электродов при аргоно-дуговой сварке применяются вольфрамовые прутки из чистого вольфра­ ма по ТУ ВМ2-529-57 — при сварке на переменном токе и тари­ рованные марки ВТ-15 (нормаль НИО-021.612)—при сварке

на постоянном токе прямой полярности. Диаметр вольфрамового электрода выбирается в зависимости от величины тока. При

92

Таблица 26

Расход аргона при сварке нержавеющей стали различной толщины [34]

Рис: 45. Принципиальная схема подключения оборудования

сварке на переменном токе для вольфрамового электрода диаметром 2 мм допускается приблизительно ток 100 а. При увеличении диаметра электрода на 1 мм ток увеличивается при­

мерно на 50 а. При сварке на постоянном токе прямой поляр­

ности величина тока увеличивается примерно на 50% по сравне­ нию со сваркой на переменном токе.

Расход вольфрамовых стержней зависит от толщины свари­ ваемого материала, диаметра электрода и способа сварки (руч­ ная или механизированная). А. В. Петровым [34] подсчитаны нормы расхода вольфрама (табл. 27).

Аргоно-дуговая сварка может применяться для конструкций из высоколегированных нержавеющих и среднелегированных сталей. Однако, учитывая относительную дефицитность аргона,

93