Особенности сварки высокопрочных низколегированных сталей

В силу специфических характеристик высокопрочные низко­легированные стали (их еще называют улучшенными высоко­прочными мелкозернистыми конструкционными сталями) выде­ляют в отдельную группу низколегированных сталей. Они пред­ставляют собой стали с низким содержанием углерода (до 0, 25%), высокие прочностные характеристики которых

(сг_т=550... 1000 МПа, а_в=650... 1200 МПа) обеспечиваются не толь­ко комплексным легированием марганцем, кремнием, хромом, молибденом и никелем, но также дисперсионным упрочнением при термической обработке и мелкозернистостью. Измельчение зерна достигается за счет присадок алюминия, циркония, титана, ванадия и ниобия, вводимых в сталь в количестве 0, 01-0, 1%, ко­торые, образуя карбиды, нитриды и карбонитриды, действуют в качестве центров кристаллизации. В некоторые стали добавляют бор (0, 001 “0, 006%), что позволяет несколько снизить содержание других легирующих элементов. Следует отметить, что небольшое содержание углерода в сталях способствует получению не только необходимых показателей пластичности и вязкости, но и делает их пригодными для дуговых способов сварки.

Нужные эксплуатационные характеристики стали получают после закалки при температуре 900-950°С, при которой образу­ются мелкодисперсный мартенсит и другие промежуточные зака­лочные структуры, и последующем отпуске при температуре 600-720*С.

Низколегированные высокопрочные стали, как и стали повы­шенной прочности, не склонны к образованию горячих трещин. Вместе с тем они в большей степени по сравнению со сталями по­вышенной прочности реагируют на термический цикл ручной ду­говой сварки, что сказывается на структурно-фазовых превраще­ниях в зоне термического влияния Под воздействи­ем термического цикла при определенных условиях и режимах сварки могут активно проходить не только процессы, приводящие к образованию хрупких закалочных структур (на участках пере­кристаллизации), но и процессы, вызывающие разупрочнение ме­талла (на участке, нагреваемом до температуры отпуска стали) и потерю вязкости (на участке перегрева). При этом воздействие термического цикла сварки на характер структурно-фазовых пре­образований металла неоднозначно. Термический цикл, способст­вующий появлению закал о чг1 ых структур, что наблюдается при высоких скоростях охлаждения металла и рассматривается как от­рицательное явление, одновременно тормозит развитие превраще­ний, приводящих к разупрочнению и снижению вязкости стали, что является положительным фактором, способствующим полу­чению равноценного сварного соединения, и наоборот.

Сварку высокопрочных сталей проводят на режимах с пони­женными значениями погонной энергии, установленных с учетом приоритета предварительного подогрева. Например, сварку сты­ковых соединений с V-образной разделкой кромок из стали с а_т> 690 МПа толщиной 12—16 мм выполняют с подогревом до температуры 130-150°С на режимах с эффективной погонной энергией, не превышающей 12000-16000 Дж/см (поперечное сечение валика шва 18-25 мм²). При сварке тавровых соедине­ний значение допустимой погонной энергии может быть увеличе­но до 20 000 Дж/см.

1.

MMA –р.д.с.

SMAW – рдс защитная

MIG – сварка в инертном газе

MAG – в активном газе

GMAW – gas metal arc welding

TiG – вольфрамовым электродом в инертном газе

FCAW – порошковой проволокой

2.

Сварные соединения по характеру расположения свариваемых элементов относительно друг друга сварные соединения классифицируются на 5 типов: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные, торцовые.

Стык.соед. – сварные соед. Двухэ элементов примыкающих к друг другу торцовыми поверхностями

Угловые соед. – сварные соед двух элементов расположенных под углом и сваренные в месте премыкания их краев.

Тавровые соед. Это соед сварные в которых торец одного элемента премыкает под углом и приварен к боковой поверххности другого элемента.

Нахлест. Соед. – это сварные соединения в котором свариваемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга, при этом торцы одного и другого элемента приварены к другому

Торцовые соед. – это соединения в котором боковые поверхности св. элементов примыкают друг к другу

3. Сварной шов – это участок сварного соединения образовавшийся в результате кристаллизации жидкого металла сварочной ванны

Стыковой шов – считают сварные швы образующиеся при расплавлении металла по толщине одного или обоих свариваемых элементов, при этом поперечное сечение шва находится в пределах их первоначальных очертаний.

Угловой шов - сварной шов, образующийся при заполнении двугранного угла между свариваемыми элементами. При этом поперечного сечение шва наодится за пределами их первоначальны очертаний.

Точечный шов – сварной шов, в котором связь осуществляется сварными точками

4.

По направлению действ. Усилия: фланговые, лобовые, комбинированные, косые.

По протяженности: цепной, шахматный

По кол-ву слоев: однопроходные, много проходные, многослойные.

5.

Корень шва – часть сварного шва наиболее удаленная от его лицевой поверхности

Зона сплавления - зона, где находятся частично оплавленные зерна металла на границе основного металла и металла шва. Эта зона нагрева ниже температуры плавления. Нерасплавленные зерна в этой зоне разъединяются жидкими прослойками, связанными с жидким металлом сварочной ванны и в эти прослойки имеют возможность проникать элементы, введенные в ванну с дополнительным металлом или сварочными материалами. Поэтому химический состав этой зоны отличен от химического состава основного металла.

Зона термического влияния - участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке, наплавке или резке.

Валик - металл сварного шва, наплавленный за один проход. Под проходом при сварке подразумевается однократное перемещение в одном направлении источника тепла при сварке или наплавке.

Подварочный шов — Back weld Подварочный шов. Подварка с обратной стороны сварного соединения, выполненного с односторонней разделкой кромок.

Прихватка — короткий сварной шов, применяемый для фиксации расположения, размеров и формы собираемых под сварку деталей

6.

Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют три основных конструктивных элемента: зазор, притупление кромок и угол скоса кромки (рис. 11).

Тип и угол разделки кромок; определяют количество необходимого электродного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность сварки. Х-образная разделка кромок, по сравнению с V-образной, позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1, 6—1, 7 раза. Кроме того, такая разделка обеспечивает меньшую величину деформаций после сварки. При Х-образной и V-образной разделке кромки притупляют для правильного формирования шва и предотвращения образования прожогов.

Рис. 11. Конструктивные элементы разделки

кромок под сварку: а – угол разделки кромок; в —зазор; с – притупление; р – угол скоса кромок; 1 – без разделки кромок; 2-е разделкой кромок одной детали; β – V-образная разделка; 4 – Х-образная разделка; 5 – U-образная разделка

7.

Зазор при сборке под сварку определяется толщиной свариваемых металлов, маркой материала, способом сварки, формой подготовки кромок и др. Например, минимальную величину зазора назначают при сварке без присадочного металла небольших толщин (до 2 мм) или при дуговой сварке неплавящимся электродом алюминиевых-сплавов. При сварке плавящимся электродом зазор обычно составляет 0—5 мм, увеличение зазора способствует более глубокому противлению металла.

Шов сварного соединения характеризуется основными конструктивными элементами в соответствии со существующими стандартами (рис. 12).

Рис. 12. Основные геометрические параметры сварных швов:

е – ширина; q – выпуклость; h – глубина провара; b – зазор; k – катет; S – толщина детали

8.