- •Федеральное агентство по образованию
- •Научный редактор Кащук м.Г.
- •Предисловие
- •Введение
- •Условные обозначения
- •Рдс – ручная дуговая сварка штучными электродами;
- •Оцк – объемно-центрированная кристаллическая решетка;
- •Мхн – микрохимическая неоднородность.
- •1. Классификация сталей и сплавов
- •1. По химическому составу:
- •2. По назначению в зависимости от основных свойств:
- •3. По системе легирования:
- •5. По системе упрочнения твердого раствора:
- •2. Особенности работы сварных конструкций из специальных сталей и сплавов
- •3. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие в сталях при сварке
- •3.1. Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие при нагреве
- •3.2. Влияние легирующих элементов на превращения аустенита при охлаждении
- •3.3. Влияние легирующих элементов на структурные превращения при сварке
- •3.4. Влияние легирующих элементов на физические свойства сталей
- •3.5. Влияние легирующих элементов на плавление и кристаллизацию металлов и сплавов
- •3.5.1. Особенности кристаллизации сварочной ванны
- •3.6. Химическая неоднородность сварного соединения
- •3.7. Влияние режима сварки на степень химической неоднородности сварного шва
- •4. Свариваемость легированных сталей
- •4.1. Горячие трещины в сварных соединениях
- •4.1.1. Методы повышения сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин
- •4.2. Холодные трещины в сварных соединениях
- •4.2.1. Способы повышения сопротивляемости сварных соединений легированных сталей холодным трещинам
- •4.3. Ламелярные трещины
- •4.4. Трещины повторного нагрева
- •4.5. Хрупкие разрушения
- •4.6. Термическая обработка сварных соединений
- •5. Сварка жаропрочных перлитных сталей
- •5.1. Трудности при сварке жаропрочных перлитных сталей
- •5.2. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •5.3. Термическая обработка сварных соединений
- •Режим отпуска сварных соединений, выполненных дуговой сваркой
- •6. Сварка хромистых сталей
- •6.1. Общие рекомендации по сварке хромистых сталей
- •6.2. Сварка мартенситных сталей
- •4. Термообработка после сварки (табл. 12).
- •Тепловой режим сварки мартенситных сталей
- •6.2.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.3. Сварка мартенситно-ферритных сталей
- •6.3.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •6.4. Сварка ферритных сталей
- •6.4.1. Технология сварки и свойства сварных соединений
- •7. Сварка аустенитных хромоникелевых сталей
- •Химический состав коррозионно-стойких сталей
- •Химических состав некоторых жаропрочных сталей
- •7.1. Трудности при сварке хромоникелевых сталей
- •4. Поры в наплавленном металле.
- •7.1.1. Трещины в сварных соединениях
- •7.1.2. Межкристаллитная коррозия сварных соединений
- •7.1.3. Охрупчивание металла сварного соединения при эксплуатации
- •7.1.4. Поры в наплавленном металле
- •7.2. Общие рекомендации по сварке аустенитных сталей
- •7.3. Технология сварки
- •7.4. Термическая обработка
- •8. Сварка разнородных сталей
- •8.1. Образование и строение зоны сплавления
- •8.2. Образование диффузионных прослоек в зоне сплавления
- •8.3. Дефекты сварных соединений
- •8.4. Рекомендации по сварке разнородных сталей
- •9. Сварка сплавов на никелевой основе
- •9.1. Трудности при сварке никелевых сплавов
- •Химическая неоднородность металла шва
- •9.2. Технология сварки и свойства соединений
- •Приложения
- •Перечень лабораторных и практических работ
- •Темы индивидуальных докладов
- •Условное обозначение элементов в марках сталей
- •Список использованной и рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Введение ……………………………………………………………... 4
4.2.1. Способы повышения сопротивляемости сварных соединений легированных сталей холодным трещинам
Эти способы основаны на устранении (уменьшении) отрицательного действия факторов, обусловливающих образование XT, путем: а) регулирования структуры металла сварного соединения; б) снижения концентрации диффузионного водорода в шве; в) снижения уровня сварочных напряжений.
Целью регулирования структуры металла сварного соединения является уменьшение содержания закалочных составляющих – мартенсита и нижнего бейнита, повышения температуры их образования, уменьшения размеров действительного аустенитного зерна.
Это возможно путем выбора рационального состава стали, сварочных проволок и регулирования термического цикла сварки.
При выборе марки стали предпочтительными являются комплексно-легированные стали с минимально возможным содержанием углерода, одновременно легированные Mo, W, Ti.
Высокая стойкость к XT характеризует и микролегированные стали (Мо–Ni–V) < 0,5 % при С < 0,1 %.
Эффективно применение сварочных материалов, имеющих более низкие Т кристаллизации и превращения аустенита, чем у основного металла, а также повышенную растворимость Н и низкий коэффициент его диффузии. Так, при сварке ферритно-перлитных сталей аустенитным присадочным металлом резко повышается сопротивляемость металла XT.
Если Тпл проволоки меньше Тпл металла, создают условия для "залечивания" (заполнения) очагов зарождения трещин жидким металлом: Тпл проволоки Св-08Х20Н9Г7Т = 1460 °С, а у проволоки Св-08ГА Тпл = 1520 °С.
Рис. 29. Сварочные термические циклы: а – идеальный; б – при РДС; в – при ЭЛС |
Регулирование термического цикла сварки осуществляют путем изменения погонной энергии сварки, а также Т предварительного или сопутствующего подогрева для получения идеального термического цикла (рис. 29). При этом цикле обеспечивается медленное охлаждение ниже Ас (уменьшается опасность закалки, и создаются благоприятные условия эвакуации Н). |
Наиболее часто для предотвращения XT применяют предварительный или сопутствующий подогрев, который способствует переходу металла в пластичное состояние (Ткр > 100 °С), снижению остаточных напряжений, эвакуации водорода ("отдых") и уменьшению скорости охлаждения.
Если подогрев нецелесообразен, рекомендуют отпуск сварного соединения непосредственно после сварки. При этом снижается уровень ост, твердость, повышается пластичность и ударная вязкость.
Способы снижения концентрации Н в металле сварного соединения основаны на устранении источников снабжения атмосферы дуги водородом. Это прокалка электродов при 400...500 °С в течение 3...4 ч, а флюсов – при 500...600 °С, осушение защитных газов, очистка свариваемых кромок и проволок от ржавчины, масла и других загрязнений. Предусматривается связывание водорода в атмосфере дуги в нерастворимые в жидком железе соединения.
Наиболее эффективны основные покрытия электродов и флюсы с CaF2, а также содержащие FeO. Аналогичный эффект достигается при сварке в СО+О2, Аг+О2, и т.п.
Во всех случаях сварку осуществляют на постоянном токе обратной полярности.
Снижение уровня сварочных напряжений достигается путём рационального конструирования (минимальные размеры швов, их симметричное расположение, применение обратного прогиба и т.п.), рациональной технологии сборки и сварки (сварка с минимальной погонной энергией, правильный порядок наложения швов и т.п.), пластического деформирования после сварки (прокатка роликом, проковка, обработка взрывом, виброобработка сварочного изделия).
Для снижения остаточных напряжений (перемещений) применяют как общий нагрев конструкции (отпуск, отжиг), так и местный.