Основи технології зварювання конструкційних матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДОМАШНЯ КОНТРОЛЬНА РОБОТА

з дисципліни «Зварювання спеціальних матеріалів»

«Основи технології зварювання конструкційних матеріалів»

Виконав: студент групи ЗВ-11

Колтовий Віталій Тимурович

Керівник: Бойко В. П.

Київ - 2013



1. Характеристика зварюваного матеріалу

Сплав 10Х17Н13М2Т - сталь стійка до корозії; хромонікелева, аустенітного класу. Застосовується в зварних конструкціях, що працюють в умовах впливу фосфорної кислоти та інших середовищах підвищеної агресивності, призначені для довгих строків служби при 600 °С.

Таблиця 1.1. Хімічний склад сплаву 10Х17Н13М2Т, % [1]:

C	Cr	Fe	Mn	Mo	Ni	P	S	Si	Ti
?0,10	16-18,0	Осн.	?2,0	2-3,0	12-14,0	?0,035	?0,020	?0,8	0,5-0,7

Високолеговані аустенітні сталі мають підвищений вміст основних легуючих елементів - хрому та нікелю, зазвичай не нижче 16 і 7 % відповідно, що надають їм відповідну структуру та необхідні властивості. Для спрощення високолеговані сталі можна позначати у відповідності з вмістом основних легуючих елементів цифрами, наприклад 18-8, 25-20 чи, як у даному сплаві, 17-13 та ін.. Перша цифра означає вміст хрому, друга - нікелю [2].

Таблиця 1.2 Механічні властивості сплаву 10Х17Н13М2Т Номіновані механічні властивості при Т = 20 °С:

ГОСТ	Вид продукції	Сталь	?в, Н/мм?	?0,2, Н/мм?	?5, %	?, %
			не менш ніж
ГОСТ 5949-75	Пруток	08Х17Н13М2Т	500	200	40	50
		10Х17Н13М2Т	520	220	40	55
		10Х17Н13МЗТ	540	200	40	45
		08Х17Н15МЗТ	500	200	35	45
ГОСТ 7350-77	Лист гаряче-катаний	08Х17Н13М2Т	520	200	40	-
		10Х17Н13М2Т	540	240	37	-
		10Х17Н13МЗТ	540	240	37	-
		08Х17Н15МЗТ	520	200	40
ГОСТ 5582-75	Лист холоднокатаний	10Х17Н13М2Т	540	-	35	-
		10Х17Н13МЗТ	540		35	-
		08Х17Н15МЗТ	540	-	35	-
ГОСТ 4986-78	Стрічка	10Х17Н13М2Т	540	-	40*3	-
		10Х17Н13МЗТ	540		40*3	-
	Труба безшовна:
ГОСТ 9940-81	гарячедеформована	10Х17Н13М2Т	540	-	35	8х10?*4
		08Х17Н13МЗТ	520		35	8x10?*4
ГОСТ 9941-81	холоднодеформована	10Х17Н13М2Т	540	-	35	8х10?*4
		08Х17Н13МЗТ	560	-	35	8x10?*4
ГОСТ 18143-72	Дріт	10Х17Н13М2Т	550-900*1	200	-	-
		10Х17Н13МЗТ	1100*2 550-900*1 1100*2	-	-	-

Після відповідної термообробки високолеговані сталі і сплави володіють високими пластичними властивостями. На відміну від вуглецевих при загартуванні ці сталі приймають підвищені пластичні властивості [2].

Фізичні властивості сплаву 10Х17Н13М2Т [1]:

Густина - 7,9*103 кг/м3;

Теплопровідність - 0,147*102 Вт/м*К, при Т = 20°С;

Питомий електроопір - 0,75*106 Ом*м, при Т = 20°С;

Питома теплоємність - 0,504*103 Дж/кг*К, при Т = 20°С;

Модуль пружності - 20,3*10-4 Н/мм2, при Т = 20°С.

Для приблизного визначення характеру структури зазвичай користуються діаграмою Шеффлера, попередньо підрахувавши еквівалентний вміст нікелю та хрому. На структуру цих сталей впливає також термообробка, пластична деформація та інші фактори. Через це положення фазових областей на діаграмах стану визначено для небагатьох систем у вигляді псевдо бінарних розрізів потрійних систем, зазвичай Fe - Cr - Niз вуглецем.

Визначимо структуру металу, скориставшись діаграмою Шеффлера.

Для цього за формулами (1) і (2) розрахуємо еквівалент нікелю та хрому у сплаві:

, % = Cr + 2Mo + 1,5Si + 5Ti + 2Mb + 2Аl + 1,5(W + V); (1)

;

,% = Ni + 30С + 30N + 0,5Мn; (2)

.

Отримані дані підставимо в діаграму і отримуємо структурний склад металу (рис.1):

Рис.1. Діаграма Шеффлера і визначення структури сплаву 10Х17Н13М2Т

З діаграми видно, що метал має аустенітну структуру із 10-20 % фериту.

Сплав 10Х17Н13М2Т відноситься до сталей аустенітного класу, що утворюють при кристалізації переважно однофазну аустенітні структуру ? - Fe c гранецентрованою кристалічною ( ГЦК ) граткою і зберігають її при охолодженні до кріогенних температур.

Кожний легувальний елемент по своєму впливає на характеристики металу. В таблиці 1.3 наведемо вплив деяких окремих легуючих елементів на властивості сталі.

Таблиця 1.3 Вплив деяких легуючих елементів на властивості сталі

Легуючіелементи	Ni	Cr	Mn	Si
Входить в твердийрозчинз Fe і зміцнюєйого	+	+	+	+
Збільшуєударнув'язкість	+	_	+	+
Збільшує область аустеніту	+	_	+	_
Зменшує область аустеніту	_	+	_	+
Сприяєрозкисленню	_	_	+	+
Утворюєстійкікарбіди	_	+	+	_
Підвищуєопіркорозії	+	+	+	_

З даних таблиці 1.4 бачимо великий вміст хрому (18 ... 25%) забезпечує жароміцність і корозійну стійкість, а також 8 ... 35 % Ni стабілізує аустенітну структуру і підвищує жароміцність, пластичність і технологічність сталі в широкому інтервалі температур.Так як хром з вуглецем утворює карбіди хрому ( в якому Cr -94%, це збіднює матрицю металу на 18-25% Cr . Тому в метал додають титан , що утворює більш міцні карбіди , ніж хром , що виключає збіднення твердого розчину хромом. Також титан запобігає утворення міжкристалічній корозії, яка є характерна для даної групи сталей.

аргон зварювання флюс дуговий

2. Оцінка здатності до зварювання сплаву 10Х17Н13М2Т

Гарячі тріщини.

Загальною складністю зварювання даної сталі є попередження утворення в шві і в навколошовній зоні кристалізаційних гарячих тріщин, що мають міжкристалічний характер. Вони утворюються у вигляді дрібних мікронадривів і тріщин. Гарячі тріщини можуть виникнути і при термообробці або роботі конструкції при підвищених температурах. Утворення гарячих тріщин пов'язано з крупнозернистою структури металу шва, особливо вираженої в багато прохідних швах, коли кристали наступного шару продовжують кристали попереднього шару, і наявністю усадочних напруг. Охолодження металу після зварювання сприяє розвитку рівноосної дендритної структури метала шва (спрямованість стовпчастих кристалів виражена чітко). Підвищений перетин і мала поверхня дендритів сприяє утворенню міжкристалічних прошарків підвищеної товщини збагаченими легкоплавкими домішками , що і збільшує ймовірність утворення гарячих тріщин.

Для запобігання утворення тріщин використовують багато методів. Одним з таких методів є отримання швів, що мають у структурі деяку кількість первинного ? - фериту. Так як сталь 10Х17Н13М2Т з великим запасом аустеніту, отримати швиз аустенітно-феритної структурою дуже складно. Можливість запобігання утворення гарячих тріщин досягається обмеженням вмісту в шві домішок, що утворюють легкоплавкі евтектики (фосфору, сірки). Для цього застосовуються зварювальні матеріали, виготовлені з сталей вакуумної виплавки або електрошлакової переплавки, і обмежують проплавлення основного металу.

Також можна поліпшити стійкість шва до утворення гарячих тріщин підвищенням вмісту лікваційних домішок до концентрацій, що забезпечить отримання на завершальних стадіях кристалізації рясної евтектики на поверхні кристалітів, наприклад, при легуванні сталі бором ( 0,3-1,5 %). При цьому зменшуються деформації, що накопичуються в металі шва до кінця кристалізації, внаслідок зниження верхньої температури ефективного інтервалу кристалізації. Підвищена лінійна усадка і розтягуючі напруження, діють на зварювальну ванну під час кристалізації,також сприяють утворення гарячих тріщин. Зниження дії силового фактора (обмеженням струму, раціональною конструкцією з'єднання та ін.) також є фактором попередження гарячих тріщин.

У процесі високотемпературної експлуатації відбувається карбідне і інтерметалідне зміцнення металу шва і відповідно зниження його пластичних властивостей , що призводить сумарної локалізації в навколо шовній зоні деформацій і утворення в ній тріщин. Цьому сприяє і високий рівень залишкових зварювальних напружень у сумі з робочими напругами. Запобігання подібних локальних руйнувань досягається термообробкою - аустенітизацією при температурі 1050 - 1100 ° С для зняття залишкових зварювальних напружень і самонаклепа, додання зварному з'єднанню більш однорідних властивостей. У ряді випадків аустенітизація супроводжується подальшим стабілізуючим відпалом при температурі 750-800 °С для отримання стабільних структур за рахунок випадання карбідної і інтерметалідної фази.

Окрихчення металу.

Під час експлуатації при температурах вище 350 °С в результаті дифузійних процесів в сталі з'являються нові структурні складові , що призводять до зниження пластичних властивостей металу шва. Термічне старіння при температурах 350-500 °С може призвести до появи 475 °С-ний крихкості , причини якої досі не з'ясовані. У нас чисто аустенітний шов і у процесі теплового старіння провідне місце займають процеси карбідного і інтерметалідного зміцнення. Один із ефективних засобів зменшення схильності зварного з'єднання жароміцної сталі до окрихчування в результаті випадання карбідів - зниження в основному металі і металі шва вмісту вуглецю.

Міжкристалічна корозія.

Міжкристалічна корозія може розвиватися в металі шва і основному металі у лінії сплавлення або на деякому віддаленні від шва (рис. 2). Механізм розвитку цього виду корозії однаковий,але причини виникнення різні.



Рис. 2. Види міжкристалічної корозії

Міжкристалічна корозія в металі шва (рис. 2, б) виникає в результаті виділення під дією термічного циклу зварювання з аустеніту карбідів хрому , що приводить до місцевого збіднення кордонів зерен хромом. Основна причина цього - підвищений вміст в металі шва вуглецю і відсутність або недостатній вміст титану або ніобію. Несприятливий термічний цикл зварювання - тривале перебування металу шва в інтервалі критичних температур призводить до появи схильності до міжкристалічної корозії шва.

Міжкристалічна корозія основного металу на деякому віддаленні від шва (рис. 2, а ) викликається дією термічного циклу зварювання в тій частині основного металу, де знаходилася ізотерма критичних температур.

Попередження схильності сталі і шва до міжкристалічної корозії досягається:

- зниженням вмісту вуглецю до меж його розчинності в аустеніт (до 0,02-0,03 %), легуванням більш енергетичними, ніж хром, карбідоутворюючими елементами (стабілізація титаном, ніобієм, танталом, ванадієм та ін.);

- аустенітизації ( загартуванням ) з температур 1050-1100 ° С , однак при повторному нагріванні в інтервалі критичних температур ( 500 - 800° С) сталь знову набуває схильність до міжкристалічної корозії;

- стабілізуючим відпалом при температурі 850-900 ° С протягом 2-3 годин;

- створенням аустенитно - феритної структури з вмістом фериту до 20-25% шляхом додаткового легування хромом, кремнієм, молібденом, алюмінієм і ін.

Однак такий високий вміст в структурі фериту може знизити стійкість металу до загальної корозії. Третій підвид корозії має зосереджений характер (рис. 2, в) і вражає основний метал. Цей вид корозії розвивається в сталях, стабілізованих титаном і ніобієм, зазвичай в ділянках, які нагрівалися до температур вище 1250 ° С. При цьому карбіди титану і ніобію розчиняються в аустеніт. Повторне тепловий вплив на цей метал критичних температур 500-800 ° С (наприклад, при багатошаровому зварюванні) призведе до збереження титану і ніобію в твердому розчині і виділенню карбідів хрому.

Спостерігається ще один вид корозійного руйнування - корозійне розтріскування, що виникає під спільною дією розтягуючи напруг і агресивного середовища. Зниження рівня залишкових зварювальних напружень - одна з основних заходів боротьби з цим видом корозійного руйнування.

Пори.

Основною причиною утворення пор в сталях даного класу є розчинення водню в зварювальній ванні. Водень поступає в дуги, а з неї в зварювальну ванну з іржі, вологи і інших забруднень, що знаходяться на поверхні зварюваних кромок і присадного металу, із захисного газу або з матеріалів, що входять до складу покриття або флюсу. Щоб водень не потрапляв в зварювальну ванну , кромки зварюваного металу і поверхню електродного дроту ретельно очищають від іржі і масла, а флюс перед використанням прожарюють при температурі 800-900 °С. Однак і в цьому випадку у виробничих умовах не вдається повністю уникнути попадання водню в зону зварювання. Тому водень в зоні дуги пов'язують в хімічні сполуки, нерозчинні в рідкому металі. Для цього в зварювальні флюси вводять Ca і Si. Також для зменшення кількості пор потрібно використовувати оптимальні режими зварювання. Так, при зварюванні на змінному струмі за інших рівних умов розчинення водню і пористість шва максимальні, при зварюванні на постійному струмі прямої полярності (мінус на електроді ) - значно менше, а при зворотній полярності - мінімальні значення.

3. Рекомендації по вибору способу зварювання і зварювальних матеріалів

Високолеговані аустенітні сталі і сплави володіють комплексом позитивних властивостей. Тому одну й ту ж саму марку сталі іноді можна використовувати для виробів різного призначення, наприклад, корозійностійких, холодостійких, жароміцних та ін.. У зв'язку з цим і вимоги до властивостей зварних з'єднань будуть різноманітними. Це визначить різноманітну технологію зварювання (зварювальні матеріали, режими зварювання, необхідність наступної термообробки та ін..), спрямовану на отримання зварного з'єднання з необхідними властивостями, що визначаються складом металу шва та його структурою.

У таблиці 3.1 наведемо найбільш характерні способи зварювання для даної сталі:

Таблиця 3.1. Найбільш характерні способи зварювання для сталі 10Х17Н13М2Т

Е	УП	ІП	Ф	Ш	Г	ІН	П	ЕП	Л
+	-	++	++	(+)	(+)	++	+	(+)	(+)

« ++» - найкраще використовувати;

« + » - рекомендується;

« (+) » - рекомендується обмежено;

« - » - не рекомендується.

Розшифровка позначень:

Е - ручне дугове зварювання покритим електродом;

УП - дуговез варювання в активних газах;

ІП - дугове зварювання в інертних газах;

Ф - дугове зварюванняпід флюсом;

Ш - електрошлакове зварювання;

Г - газове зварювання;

ІН - дугове зварювання в аргоні неплавким вольфрамовим електродом;

П - плазмове зварювання;

ЕП - електронно-променеве зварювання;

Л - зварювання лазерним променем.

Ручне дугове зварювання покритим електродом. Це - високо маневрений спосіб. При зварюванні високолегованих сталей зварювальні дроти однієї по ГОСТу марки мають достатньо широкий допуск за хімічним складом. Різноманітність типів зварних з'єднань, просторового положення при зварюванні та ін. сприяє зміні глибини проплавлення основного металу, а також хімічного складу металу шва. Все це заставляє коректувати склад покриття з метою забезпечення необхідного вмісту у шві фериту і попередження, таким чином, утворення у шві гарячих тріщин. Таким же чином досягаються необхідні жароміцність та корозійностійкість швів.

При зварюванні застосовують електроди з фтористокальціевим покриттям, це зменшує вигорання легуючих елементів, досягається отримання металу шва з необхідним хімічним складом і структурою. Зменшенню вигорання легуючих елементів можна досягти використовуючи коротку дугу без поперечних коливань електрода. Це знижує ймовірність появи дефектів на поверхні основного металу в результаті попадання на нього бризок.

Таблиця 3.2 Деякі марки електродів для зварювання сталі 10Х17Н13М2Т

Марка електроду	Тип електроду по ГОСТ 10052-75	Метал шва, структура
СЛ-28	Э-08Х19Н10Г2МБ	Аустенітно-феритна з 4 - 5 % ?-фази
НЖ-13	Э-08Х19Н10Г2М2Б	Аустенітно-феритна з 4 - 8 % ?-фази

Таблиця 3.3. Механічні властивості наплавленого металу і металу шва

Температура випробування, ?С	Опірність розриву ,кгс/	Відносне видовження, %	Ударна в'язкість, Кгс*м
20	60	24	7

Зварювання покритими електродами типу СЛ-28, НЖ-13 рекомендується виконувати нитковим швами і для підвищення стійкості проти гарячих тріщин застосовувати електрод діаметром 3 мм. У всіх випадках слід забезпечувати мінімальне проплавлення основного металу. Електроди перед зварюванням повинні бути витримати при 250 - 400 ° С протягом 1-1,5 год для зменшення ймовірності утворення в швах пор, викликаних воднем, і тріщин. Необхідно використовувати постійний струм зворотної полярності, величину якого призначають так, щоб відношення його до діаметра електрода не перевищувало 25-30 А мм. Устельвому і вертикальному положеннях зварювальний струм зменшують на 10-30% порівняно з струмом, обраним для нижнього положення зварювання.

Додаткова інформація: зварювання вести від сертифікованого джерела постійного струму.

Дугове зварювання під флюсом. Є основним способом зварювання високолегованих сталей аустенітного классу товщиною 3-50 мм. Основною перевагою цього способу перед РДЗ покритим електродом є стабільність хімічного складу металу по всій довжині шва при зварюванні як з обробкою, так і без обробки кромок . Це забезпечується можливістю отримання шва будь-якої довжини без кратерів, що утворюються при зміні електроді , рівномірністю плавлення електродного дроту і основного металу по довжині шва і надійнішим захистом зони зварювання від окислення легуючих компонентів киснем. Хороше формування поверхні шва з дрібною лускатістю і плавним переходом до основного металу, відсутність бризок. Зменшується трудомістких підготовчих робіт, так як оброблення кромок робляють на металі товщиною по над 12 мм (при ручному зварюванні - на металітовщиною 3-5 мм). Можна проводити зварювання з немалим зазором і без обробки крайок (сталі товщиною до 30-40 мм). Зменшення втрат на розбризкування і огарки електродів на 10-20% знижує витрату дорогої зварювального дроту.

Шов легують через флюс абодріт . Останній спосіб більш кращий, тому що забезпечує підвищену стабільність складу металу шва. Для зварювання під флюсом аустенітних сталей і сплавів використовують зварювальні дроти, що випускаються за ГОСТ 2246-70, і низькокремнієві фторидні і високоосновні бесфторісті флюси, що створюють в зоні зварювання без оокисні або малоокисні середовища, що сприяють мінімальному вигоранню легуючих елементів. В флюсах, необхідно контролювати вуглець, в містя кого не повинен перевищувати 0,1-0,2%.

Деякі марки зварювальних дротів для електродугового зварювання під флюсом сталі 10Х17Н13М2Т [2]:

Св-08Х19Н10М3Б, Св-06Х20Н11М3ТБ, Св-08Х25Н13БТЮ.

Флюси для зварювання:АНФ-5, ФЦК,48-ОФ-6. З наведених марок флюсів виберемо для аналізу 48-ОФ-6.Флюс розроблений для багато прохідного зварювання стикових швів з аустенітної сталі.

Таблиця 3.4 Хімічний склад флюсу 48-ОФ-6

Хімічніелементи	Склад,%
Si	3-6
	20-24
MnO	? 0.3
CaO	16-24
MgO	13-16
Ca	50-60
	? 1.5
S	? 0.05
P	? 0.05

Таблиця 3.5. Хімічний склад дроту Св-08Х19Н10М3Б

С	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Ti
0,05-0,10	0,20-0,45	1,80-2,20	18,50-20,50	9,50-10,50	Не більше 0,25	Не більше 0,20
S	P	Cu	V	W	Al	N
Не більше 0,020	Не більше 0,030	Не більше 0,25	По факту	По факту	По факту	По факту



Таблиця 3.6. Механічні властивості дроту Св-08Х19Н10М3Б

Температура випробування,?С	Опірність розриву , Н/	Відносне видовження, %	Ударна в'язкість, Дж
20	523.3	28	125.4

Зварювання під флюсом виконують на постійному струмі зворотної полярності . При цьому для отримання тієї ж глибини проплавлення , що й на вуглецевих сталях , зварювальний струм слід знизити на 10-30%. Для зниження ймовірності утворення пор в швах, флюси необхідно прожарювати безпосередньо перед зварюванням при 500-900 0С протягом 1-2 ч. Залишки шлаку і флюсу на поверхні швів необхідно ретельно видаляти.

Дугове зварювання в аргоні неплавким вольфрамовим електродом. Зварювання вольфрамовим електродом у аргоні здіснюється за ГОСТ 10157-73, застосовують цей спосіб звичай для матеріалу товщиною до 5-7 мм. Проте в деяких випадках, наприклад, при зварюванні неповоротних стиків труб, застосовують і при великій товщині стінки (до 100 мм і більше). Застосовувати цей спосіб необхідно також для зварювання кореневих швів при виготовленні відповідальних товстостінних виробів. Залежно від товщини і конструкції зварного з'єднання зварювання вольфрамовим електродом роблять з присадковим матеріалом або без нього. Процес здійснюють вручну з використанням спеціальних пальників або автоматично на постійному струмі прямої полярності.

За ГОСТ 10157-79 аргон газоподібний виготовляють вищого і першого сортів, для зварювання можна використовувати аргон першого сорту. Аргон практично не вступає в хімічні взаємодії з розплавленим металом і іншими газами в зоні горіння дуги. Будучи на 38 % важче повітря, аргон витісняє його з зони зварювання і надійно ізолює зварювальну ванну від контакту з атмосферою.

Вoльфpaм, на відміну, від інших електpoдних мaтеpіaлів, під час зварювання не плaвитьcя і в формуванні шва участі не приймає. Вольфрамові електроди для дугового зварювання виготовляють за ГОСТ 23949-80 у вигляді прутків довжиною 75-300 мм, діаметром 0.5-10 мм. Для підвищення стабільності горіння дуги у вольфрам вводять добавки оксидів ітрію (марки ЕВИ-1, ЕВИ-2, ЕВИ-3), оксидів лантану (марка ЕВЛ), рідше торію (ЕОТ-15). Прутки з чистого вольфраму випускаються марки ЕВЧ.

Таблиця 3.7 Розміри вольфрамових електродів і граничні відхилення по діаметру (ГОСТ 23949-80) [2]:

Марка Електроду	Колір маркірування	Матеріал	Номінальний діаметр, мм	Граничне Відхилення	Довжина
ЕВИ-2	Красний	Вольфрам з присадкою діоксидуторія	2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0	±0,1	75±1	150±1
			8,0; 10,0	±0,2	200±2	300±2
ЕОТ-15	Сірий	Вольфрам з присадкоюдіоксидуцерія	2,0; 3,0; 4,0	±0,15	75±1	150±1
ЕВЛ	Золотистий	Вольфрам з присадкою оксиду лантана	5,0; 6,0; 8,0; 10,0		200±2	300±2

Із таблиці вибираємо ЕВИ-2 він найкраще підходить для цього класу сталі.

В якості присадкового дроту можна використати:Св-08Х19Н10М3Б, Св-06Х20Н11М3ТБ, Св-08Х25Н13БТЮ (дріт повинен бути близький по хімічному складу до основного металу). Для поліпшення захисту та формування кореня шва використовують піддув газу. При зварюванні вольфрамовим електродом в інертних газах занурення дуги збільшує частки тепла, що йдуть на розплавлення основного металу. Однак навколошовна зона розширюється і виникає небезпека перегріву металу.

Дугове зварювання в інертних газах. Високолеговані стали успішно зварюються в інертних газах та їх сумішах. Для зварювання використовуються гелій і аргон - інертні гази, що неутворюютьз іншими елементами хімічних сполук, за винятком деяких гідридів, стійкість яких знаходиться тільки у вузьких інтервалах температури і тиску. У промисловості гелій отримують з природних газів шляхом їх зрідження. Аргон важчий за повітря, тому струмінь його добре захищає дугу і зону зварювання. Дуга в аргоні відрізняється високою стабільністю. При зварюванні забезпечується висока стабільність дуги і мінімальне вигорання легуючих елементів, зазвичай застосовується електродний дріт такого ж хімічного складу, як і основний метал. Так як у складі сталі 12Х18Н9Т є елемент з високою активністю до кисню (титан) зварювання краще виконувати в атмосфері інертного газу - аргон.

При зварювані можливе крупнокрапельне або струменеве перенесення електродного металу. При крупнокрапельному перенесенні процес зварювання нестійкий, з великим розбризкуванням. Його технологічні характеристики гірше, ніж при напівавтоматичному зварюванні у вуглекислому газі, так як внаслідок меншого тиску в дузі краплі виростають до великих розмірів. Діапазон струмів для крупнокрапельна перенесення досить великий , наприклад для дроту діаметром d = 1,6 мм I зв = 120 - 240А. При силі струму I св більше 260А відбувається різкий перехід до струменевого переносу, стабільність процесу зварювання поліпшується, розбризкування зменшується. Однак такі струми не відповідають технологічним вимогам. Тому більш раціонально для забезпечення стабільності процесу використовувати імпульсні джерела живлення дуги , які забезпечують перехід до струменевого переносу на струмах близько I ? 100А. Імпульсна дуга зменшує протяжність навколошовної зони і викривлення зварювальних кромок, а також забезпечує хороше формування шва для матеріалів малої товщини. Особливості кристалізації металів зварювальної ванни при цьому способі зварювання сприяють дезорієнтації структури, що зменшує ймовірність утворення гарячих тріщин, однак може сприяти утворюванню навколо шовних надривів.

Зварювальний дріт можна використовувати такий же як і присадковий при зварюванні вольфрамовим електродом. Аргон повинен бути найвищої якості.

Інші способи зварювання. Зварювання вугільним електродом застосовують дуже рідко - при виготовленні тонкостінних невідповідальних конструкцій. Це пояснюється небезпекою навуглецевування шва та підвищеним коробленням виробів за рахунок малої концентрації вугільної дуги як джерела тепла.

Перспективно для зварювання високолегованих сталей використання електронного променю. Можливість за один прохід зварити без розробки кромок метал великої товщини з мінімальною протяжністю навколошовної зони - важлива технологічна перевага цього способу. Однак і при цьому способі можливе утворення у шві та навколошовній зоні гарячих тріщин і локальних руйнувань. Наявність вакууму, сприянню видаленню шкідливих домішок та газів, збільшує випаровування та корисних легуючих елементів. При глибокому та вузькому проварі частина газів може затримуватись кристалами, що ростуть, у шві та утворити пори. Зварювання металу великої товщини тяжка через непостійної глибини проплавлення. Складність і висока вартість апаратури та процесу визначають можливість застосування електронно-променевого зварювання лише при виготовленні відповідальних конструкцій.

4. Рекомендації щодо техніки і режимів зварювання

Проаналізувавши можливі способи зварювання, приведемо режими зварювання для кожного із способів, де зазначимо основні режими при зварюванні, а також особливості техніки зварювання.

Ручне дугове зварювання покритим електродом

Необхідні умови:

- зварювання здійснюється короткою дугою, без поперечних коливань;

- мінімальне проплавлення основного металлу;

- Електроди перед зварюванням повинні бути витримати при 250 - 400 °С протягом 1-1,5 год;

- необхідно використовувати постійний струм зворотної полярності, величина якого рівна відношенню його до діаметра електрода не перевищувало 25-30 А / мм (мінімальна погонна енергія);

- у стельвому і вертикальному положеннях зварювальний струм зменшують на 10-30% порівняно з струмом, обраним для нижнього положення зварювання.

Таблиця 4.1. Орієнтовні режими ручного дугового зварювання покритим електродом сталі 10Х17Н13М2Т [2]

Товщинаметалу,мм	Розміриелектрода, мм	Зварювальний струм А, при різнихположенняхзварювання
	Діаметр	Довжина	Нижнє	Вертикальне	Стельове
До 2	2	150 - 200	30 - 50	-	-
2.5-3	3	225 -250	70 - 100	50 - 80	45 - 75
3-8	3-4	250 - 300	85 - 140	75 - 130	65 - 120
8-12	4-5	300 - 400	85 - 160	75 - 150	65 - 130

Дугове зварювання під флюсом

Необхідні умови :

- зварювання на постійному струмі зворотної полярності ;

- зварювальний струм слід знизити на 10-30%, в порівнянні з вуглеце-вимисталями (мінімальна погонна енергія);

- флюси прожарюють перед зварюванням при 500-900 0С протягом 1-2год;

- залишки шлаку і флюсу на поверхні швів необхідно ретельно видаляти;

- обробку кромок робляють на металі товщиною понад 12 мм.

Таблиця 4.2 Режими дугового зварювання під флюсом

Діаметрелектроду, (deд) мм	1.6;2.0;2.5;3.0;4.0;5.0;6.0;8.0.
Сила струму, А	105…280…630…840…1400.
Напругазварювання, В	17…20…25…32…35.
Довжинавильоту дроту, мм	0.6-0.9 deд

Дугове зварювання в інертних газах

Особливості техніки зварювання :

- товщина металу яку зварюють за один прохід можливо зварити товщину металу до 6 мм за допомогою присадки;

- товщина металу яку зварюють два проходи з обох сторін від 3 до 6 мм;

- зварювання виконується в аргоні;

- зварювальний дріт близький по хімічному складу до основного металу.

Таблиця 4.3 Режими зварювання в інертних газах

Діаметрелектроду, (deд) мм	1.6;2.0;2.5;3.0;4.0;5.0;6.0;8.0;10.0
Сила струму, А	40…80…100…300…400…500…900.
Напругазварювання, В	9…14…20.
Швидкістьзварювання, м/год.	5…12…15…30…60…80…120
Швидкістьподачіприсадкового дроту, м/год.	12…30
Діаметрприсадкового дроту, мм	2,0;2,5;3;4;5
Витратизахисного газу, л/хв.	5…10…20…30

5. Термічна обробка після зварювання

Для даної сталі потрібно проводити аустенізацію при температурі 1050-1110 °С, що знімає залишкові зварювальні напруги, з наступним стабілізуючим відпусткою при температурі 750-800 °С. При неможливості термообробки зварювання інколи виконують з попередніми або супутнім підігрівом до температури 350-400 °С[2].



Список використаної літератури

1. «Технология и оборудование сварки плавлением»: А.И Акулов; Г.А Бельчук; В.П Демянцевич

2. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением./ Под ред. Б.Е. Патона. -М.: Машиностроение

3. Биковський О.Г., Піньковський І. В. Довідник зварника. -К.: Техніка

4. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочноепособие: В 2-х томах. /Б. Н. Конищев, С. А. Курланов, Н. Н. Потапов и др.; Подобщей ред.Н. Н. Потапова. - М.; Машиностроение, 1989.

5. Биковський О.Г., Піньковський І. В. Довідник зварника. -К.: Техніка, 2002. - 336 с.

Размещено на Allbest.ur

...