Сварка углеродистых сталей – как правильно выполнить сварочный процесс? Трудности при сварке жаропрочных перлитных сталей

Алюминий и его сплавы широко применяют в промышленности в виде листов, труб и другово профильного материала. сплавы алюминия имеют высокие механические свойства при малой плотности, что достигается легированием их Mn, Mg, Si, Ni, Cr и другими элементами. Алюминиевые сплавы делят на две группы - деформируемые и литейные. Деформируемые, в свою очередь, подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термообработкой. К деформируемым неупрочняемым сплавам алюминия относят сплавы Al с Mg или Mn, а к термически упрочняемым - дюралюмины. Из литейных сплавов наибольшее распостранение получили силумины - сплавы Al с Si. Литейные сплавы применяют для деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Трудности при сварке алюминия

  • основная трудность при сварке алюминия является образование на его поверхности оксидной пленки с температурой плавления 2050°С, которая затрудняет плавление металла и сплавление свариваемых кромок;
  • при нагреве алюминий не меняет цвет, поэтому трудно уловить момент начало его плавления. Для этого требуется опыт сварщика;
  • при сварке необходимо учитывать низкую температуру плавления алюминия и его высокую теплопроводность, что требует правильного выбора мощности сварочного пламени;
  • из-за высокого коэффициента теплового расширения возникают значительные остаточные напряжения и деформации

Сварка алюминия

Рис. 148. Сварка алюминия (28)

Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм выполняют без скоса кромок, с зазором между ними от 0,5 до 2 мм. При толщине металла свыше 5 мм обязательно делается V-образный скос кромок (угол 30-35° с каждой стороны). При толщине свыше 12 мм рекомендуется двухстороння Х-образная разделка кромок (угол 30-35° с каждой стороны). Разделку кромок осуществляют механическим способом. Кромки свариваемых деталей и присадочный материал перед сваркой необходимо тщательно очистить от грязи и масла напильником или металлической щеткой на ширину 30-40 мм с каждой стороны шва и обезжирить.

Для удаления оксидов алюминия из сварочной ванны, а также облегчения разрушения оксидной пленки при сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флюсы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений, щелочных и щелочно-земельных элементов. Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приготовленной на воде или спирте. Флюс на проволоку и кромки наносят чистой кистью или конец присадочной проволоки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тонким слоем на подготовленные кромки детали и на прилегающие к шву поверхности на расстояние, равное трехкратной ширине шва.

При газовой сварке алюминия пламя берется нормальное. Избыток кислорода и горючего газа не допускается, так как свободный кислород окисляет алюминий, а избыток горючего газа приводит сильной пористости шва. сварку выполняют рабочей зоной пламени, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхности 3- 5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла в начале сварки должен составлять почти 90° , а затем по мере прогрева свариваемых деталей угол устанавливается в зависимости от их толщины. Мундщтук горелки располагают под углом 20-45° к свариваемой поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во всех случаях составляет 40-60° к свариваемой поверхности.

Виды поперечных колебаний мундштука горелки и сварочного прутка зависят от толщины свариваемого металла. При сварке деталей из алюминиевых сплавов толщиной до 3 мм поперечных колебаний не делают, а при больших толщинах в процессе сварки горелкой выполняют различные поперечные колебания. При сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют правый способ сварки.

При сварке алюминия необходимо стремиться к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем положении. Сварку листов необходимо начинать, отступив от края на 50-100 мм, с последующей заваркой оставленного участка в обратном направлении. Сварочный процесс должен выполняться непрерывно, отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного металла не допускается. Свариваемые детали толщиной более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогреть до температуры 300-350°С. Подогрев осуществляется газовыми горелками.

Защитный газ необходимо предварительно просушить или добавить к нему 2-5% кислорода. Это обеспечит плотность шва.

Нужно поддерживать самую короткую дугу и добиваться получения шва с низким коэффициентом формы (отношением ширины шва к его толщине). Иначе в металле шва и околошовной зоны появятся горячие (кристаллизационные) трещины.

После сварки металл должен как можно быстрее остыть. Для этого используют медные, охлаждаемые водой, подкладки; промежуточное остывание слоев; охлаждение швов водой. Это повысит коррозионную стойкость сварного соединения

Конструктивные размеры стыковых соединений при сварке высоколегированных сталей

Снимать фаску для получения скоса кромки можно только механическим, способом. Перед сборкой свариваемые кромки защищают от окалины и загрязнений на ширину не менее 20 мм снаружи и изнутри, после чего обезжиривают.

Сборку стыков выполняют либо в инвентарных, приспособлениях, либо с помощью прихваток. При этом необходимо учесть возможную усадку металла шва в процессе сварки. Ставить прихватки в местах пересечения швов нельзя. К качеству прихваток предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Прихватки с недопустимыми дефектами (горячие трещины, поры и т.д.) следует удалить механическим способом.

Выбор параметров режима. Основные рекомендации те же, что при сварке углеродистых и низколегированных сталей. Главная особенность сварки высоколегированных сталей - минимизация погонной энергии, вводимой в основной металл. Это достигается соблюдением следующих условий:

Рис.100
короткая сварочная дуга;

отсутствие поперечных колебаний горелки;

максимально допустимая скорость сварки без перерывов и повторного нагрева одного и того же участка;

минимально возможные токовые режимы

Техника сварки. Основное правила поддерживать короткую дугу, поскольку при этом расплавленный металл лучше защищен газом от воздуха. При сварке в аргоне W-электродом подавать присадочную проволоку в зону горения дуги следует равномерно, чтобы не допускать брызг расплавленного металла, которые, попадая на основной металл, могут вызвать очаги коррозии. И начале сварки горелкой подогревают кромки и присадочную проволоку. После образования сварочной ванны выполняют сварку, равномерно перемещая горелку по стыку. Необходимо следить за глубиной проплавления, отсутствием непровара. По форме расплавленного металла сварочной ванны определяют качество проплавления: хорошее (ванна вытянута по направлению сварки) или недостаточное (ванна круглая или овальная)

Контрольные вопросы:

1. Зачем в аргон добавляют 2-5% кислорода?

3. Почему сварка высоколегированных сталей выполняется на минимальной погонной энергии?

Контрольное задание:

1. Вам как сварщику необходимо подобрать присадочный материал, силу сварочного тока, подготовку кромок для сварки стали 12Х17

Температура плавления меди 1083°С

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

Медь катодная

Электродная проволока Бр.КМц 3-1; МНЖКТ-5-1 -0,2-0,2; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ 4-3; БР.Х 0,7

При толщине более 8-10 мм необходим предварительный подогрев до 200-300°С

М00к, М0к, М1к

Хорошая

Медь раскисленная

Mlp, М2р, МЗр

Медь рафинированная

Хорошая

Бронзы оловянные литейные

Электродная проволока той же марки, что и основной металл

При толщине более 10-15 мм необходим предварительный подогрев до 500-600°С

Защитные газы Ar, Не, N 2

Бр03Ц12С5, Бр05Ц5С5, Бр08Ц4, Бр010Ф1, Бр010Ц2

Удовлетворительная

Бр03Ц7С5Н1, Бр04Ц7С5, Бр010С10

Бронзы безоловянистые литейные

БрА9Мц2Л, БрА10ЖЗМц2, БрА11Ж6Н6, БрА7Мц15Ж3Н2ц2

Удовлетворительная

Бронзы деформируемые

Бр0ф7-0,2, БрХ1, БрКМц3-1, БрБ2

БрАМц9-2, БрАЖН9-5-2, БрАЖ9-4, БрСр1

Удовлетворительная

БрА5, БрА7

Латуни деформируемые

Электродная проволока Бр.ОЦ 4-3; Бр.КМц 3-1; ЛК62-0,5; ЛК80-3; ЛМц59-0,2

При толщине более 12 мм необходим предварительный подогрев до 300-350°С

JI96, ЛА77-2, ЛК80-2

ЛМцС58-2, ЛС3, Л062-1

Удовлетворительная

ЛС59-1, ЛС60-1

Медь и сплавы на ее основе - бронзы, латуни, медно-никелевые сплавы качественно свариваются способом MIG/MAG в инертных газах.

Трудности при сварке

Высокая теплопроводность меди (в 6 раз выше, чем у железа) осложняет сварку соединений с несимметричным теплоотводом;

Большая жидкотекучесть (в 2--2,5 раза выше, чем у стали) затрудняет сварку вертикальных и потолочных швов;

Интенсивное окисление с образованием закиси меди (Cu 2 О), хорошо растворяемой в расплавленном металле, приводит к образованию трещин;

Активная способность меди поглощать газы (кислород и водород) при расплавлении приводит к пористости шва и горячим трешинам

Большой коэффициент линейного расширения меди (в 1,5 раза выше чем у стали) влечет та собой значительные деформации и напряжения

Подготовка к сварке

Разделку меди и ее сплавов на мерные заготовки можно выполнять шлифовальной машинкой, труборезом, на токарном или фрезерном станке, а также плазменно-дуговой резкой.

Кромки под сварку подготавливают механическим способом. Для меди толщиной 6-18 мм рекомендуются V- и X-образные разделки.

Свариваемые детали и присадочную проволоку очищают от окислов и загрязнений до металлического блеска и обезжиривают. Механическую зачистку кромок выполняют наждачной бумагой, металлическими щетками и т.д. Использовать наждачную бумагу и абразивный камень с крупным зерном не рекомендуется.

Главное при сварке меди - защита сварочной ванны от кислорода. Она достигается при помощи раскисления фосфором, алюминием и серебром. Поэтому следует использовать электродную проволоку, легированную этими раскислителями.

Свариваемые кромки и присадочную проволоку можно очищать травлением в растворе, состоящем из:

  • 75 см 3 /л HNO 2 ;
  • 100см 3 /л H 2 SO 4:
  • 1 см 3 /л НСl

с последующей промывкой в воде и щелочи и сушкой горячим воздухом.

Предварительный подогрев конструкций с толщиной стенки 10-15 мм возможен газовым пламенем, рассредоточенной дугой или другими способами.

Сборку стыков под сварку ведут либо в приспособлениях, либо с помощью прихваток. Зазор в стыкуемых заготовках соблюдают одинаковым на всем протяжении. Прихватки должны быть минимального сечения, чтобы в процессе сварки их можно было переплавить. Поверхность прихваток необходимо очистить и осмотреть, чтобы на них не было горячих трещин. При сварке в нижнем положении используют графитовые подкладки или медные пластины, охлаждаемые водой.

Выбор параметров режима сварки

Плавящимся электродом в защитных газах эффективнее всего сваривать медь толщиной не менее 6-8 мм. Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.

Медь хорошо сваривается плавящимся электродом в аргоне, азоте, в смеси аргона с азотом и в гелии. Из-за высокой теплопроводности меди для получения надежного провара в начале сварки и хорошего сплавления кромок детали подогревают до 200-500°С. При сварке в аргоне подогрев необходим при толщине металла более 4,5 мм, а в азоте - более 8 мм

Одним из важнейших параметров режима сварки меди плавящимся электродом является длина дуги. Шов качественно формируется при длине дуги 4-5 мм.

Стыковые соединения сваривают на подкладных элементах. Импульсно-дуговая сварка (ИДС) в аргоне дает возможность выполнять вертикальные и потолочные швы, позволяет сваривать тонкий металл. При сварке в азоте процесс идет с короткими замыканиями (КЗ) с повышенным разбрызгиванием или крупнокапельным переносом (КР)

Техника сварки

Для повышения стойкости металла шва к образованию горячих трещин рекомендуются проволоки Бр.АЖНМц 8,5-4-5-1,5; Бр.МцФЖН 12-8-3-3; ММц40, Механические свойства сварных соединений в этом случае соответствуют свойствам основного металла.

Ориентировочные режимы сварки меди в нижнем положении

Вид соединения

Размеры, мм

Процесс сварки

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В Скорость сварки, м/ч Диаметр электрода, мм Вылет электрода, мм Расход газа, л/мин

ИДС
КЗ

80-110
80-110

18-20
18-20

0,8-1,2
0,8

10-14
10-12

ИДС
КЗ
КЗ

Ar
N 2
Ar

140-210
140-200
140-200

19-23
20-25
19-23

25-35
25-35
25-30

0,8-1,6
0,8-1,2
0,8-1,2

10-18
10-14
10-14

8-10
8-9
8-10

КЗ
СТР
ИДС

N 2
Ar
Ar

250-320
250-320
250-320

24-27
23-26
23-28

22-28
20-25
20-25

1-1,4
1-1,6
1,2-3

10-16
10-18
12-30

СТР
СТР
КР

Ar
He
N 2

350-550
300-500
300-500

32-37
33-38
34-39

18-20
20-22
20-28

2-3
1,6-3
1,6-3

20-35
18-35
18-35

14-16
30-40
14-16

СТР
СТР
КР

Ar
He
N 2

300-500
270-500
280-500

28-36
32-38
32-39

16-18
18-22
18-22

2-4
1,5-3
1,5-3

20-40
18-35
18-35

14-18
30-40
14-16

СТР
СТР
КР

Ar
He
N 2

350-680
350-650
350-650

32-39
34-42
35-42

16-18
16-20
16-20

2-4
2-4
2-4

14-18
30-50
14-18

Медь сваривают с минимальным числом проходов.

Сварку ведут "углом вперед" справа налево. Для формирования обратной стороны шва стыковых соединений используют графитовые или медные водоохлаждаемые подкладки. Двухсторонние соединения выполняют с формированием шва на весу или по подварочному шву наложенному ручной аргонодуговой сваркой W-электродом.

Бронзы

Бронзы - сплавы меди с алюминием. Их обозначают двумя буквами "Бр" начальными буквами русских названий легирующих элементов и рядом чисел, указывающих содержание этих элементов в %.

Так, марка БрАЖМц 10-3-1,5 означает, что бронза содержит 10% алюминия, 3% железа, 1,5% марганца. В конце некоторых марок литейных бронз ставится буква "Л".

Ориентировочные режимы сварки бронз Бр.АМц 9-2, Бр.АЖМц 9-5-2 и латуни ЛМНЖ 55-3-1 в аргоне в нижнем положении (постоянный ток, обратная полярность, проволока Бр. АМц 9-2)

Вид соединения

Размер, мм

Процесс сварки

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В

Скорость сварки м/ч

Диаметр электрода, мм

Вылет электрода, мм

Расход газа, л/мин

0 +1

ИДС
КЗ

150-190
160-190

23-26
22-25

20-25
20-25

1-1,5
1-1,5

10-16
10-16

0 +1,5

ИДС
КЗ

140-220
160-220

23-26
22-26

20-22
20-22

1-1,5
1-1,5

10-16
10-16

10-12
10-12

СТР
СТР

300-400
375-450

29-33
31-36

25-32
30-35

20-35
20-35

12-16
14-16

0 +2
0 +2

Трудность сваривания бронз объясняется их повышенной жидкотекучестью. При сварке бронз возникают трудности, вызванные образованием окиси алюминия, поэтому способ и технологию сварки выбирают такими, как и при сварке алюминия, а режимы - характерные для медных сплавов.

Латуни

Сплавы меди с цинком - это латуни , или медноцинковые латуни. Для улучшения свойств в сплав добавляют Al, Mn, Ni, Fe, Sn, Si и др. Такие латуни называются специальными.

Латуни обозначают буквой "Л", справа от которой пишут буквенное обозначение специально вводимых элементов (кроме Zn). затем цифру, указывающую процент меди, и наконец, проценты специально вводимых добавок в той же последовательности, в какой записаны сами элементы. В маркировке элементы обозначаются русскими буквами: Л - алюминий, Б -бериллий, О - олово, С - свинец, Н - никель, Мц - марганец, К - кремний, Мг - магний, X - хром, Ц - цинк.

ЛТ 96 - (томпак) означает медно-цинковую латунь с содержанием 96% меди и 4% цинка.

Л 68 - медноцинковая латунь с содержанием 68% меди и 32% цинка.

ЛАЖМц 70-6-3-1 - это специальная латунь с содержанием 70% меди, 6% алюминия, 3% железа, 1% марганца, 20% цинка.

Особенность сварки латуней - интенсивное испарение цинка при температуре 907°С. При этом ухудшаются механические свойства сварного соединения. Для уменьшения выгорания цинка эффективны сварка на пониженной мощности дуги, применение присадочной проволоки с кремнием, который создает на поверхности сварочной ванны окисную пленку (SiO 2), препятствующую испарению цинка.

Титан и его сплавы. Титан и его сплавы в настоящее время широко используются в специальных отраслях техники. Температура плавления титана 1680°С, плотность 4,5 г/см 3 . Титан имеет низкотемпературную α-фазу и высокотемпературную β-фазу.

Титан имеет высокое химическое сродство к кислороду, азоту и водороду: интенсивное насыщение его водородом начинается уже при температуре 250°С, кислородом - при 400°С и азотом - при 600°С. С повышением температуры активность титана резко возрастает. Скорость взаимодействия титана с кислородом в 50 раз выше, чем с азотом. Кислород и азот легко растворяются как в α-фазе, так и в β-фазе титана и являются сильными стабилизаторами α-фазы. Титан является единственным элементом, способным гореть в азоте. Водород стабилизирует β-фазу титана и образует с титаном твердые растворы и гидрид TiH 2 .

При охлаждении титана ниже 100- 150°С происходит выпадение гидрида (γ-фазы), что является причиной образования холодных трещин при сварке. При медленном охлаждении γ-фаза выделяется в виде тонких пластинок, а при закалке - в виде высокодисперсных частиц.

Азот и кислород резко повышают прочность титана и снижают его пластичность. Водород в титане влияет главным образом на его склонность к разрушению. Одним из наиболее важных свойств титана является его высокая коррозионная стойкость во многих агрессивных средах. Титан обладает высокой прочностью при нормальной и повышенной температурах.

Основными трудностями при сварке титана являются:

высокая его активность по отношению к кислороду, азоту и водороду как в расплавленном, так и в твердом состоянии;

образование хрупкой α-фазы при охлаждении;

высокая склонность к росту зерна β-фазы и перегреву.

Для получения качественного сварного соединения титана в нем ограничивают содержание азота, кислорода, водорода и углерода; с этой целью при сварке защищают металл шва и околошовной зоны инертными газами. Для защиты шва и околошовной зоны от воздуха применяют горелки с козырьком. Корень шва защищают плотным поджатием кромок свариваемых деталей к медной или стальной подкладке и подачей инертного газа в подкладку, изготовленную из пористого материала.

Механические свойства и структуру металла шва и околошовной зоны можно регулировать выбором наиболее рациональных режимов и технологии сварки, а также последующей термической обработкой. Аргонодуговую сварку титана в инертных газах выполняют в среде аргона высшего и 1-го сортов постоянным током прямой полярности. При сварке сосудов или труб инертный газ подводят внутрь изделия. Для сварки деталей из титана применяют герметичные камеры, заполненные инертным газом.

Вопросы для самопроверки

1. Какими способами можно сваривать медь?

2. Как влияют окись и закись меди на ее свариваемость?

3. В чем заключаются трудности сварки алюминия, никеля, титана?

4. Каковы причины появления пор при сварке меди, алюминия и титана?

Трудности при сварке: Есть опасность образования горячих трещин из-за повышения степени жёсткости сварной конструкции, многослойности швов, многокомпонентного легирования.

1) Решение гор. тр.: Понижать концентрацию С за счёт применения специальных сварочных материалов (св-08ХН2ГМФ); ограничить концентрацию Si.; дополнительное легирование шва Ni; при выполнении корневых швов обеспечивать оптимальную форму проплавления, сварку деталей <15мм без подогрева, при >15мм – подогрев (100-200Со). Если сварка производится при температуре окр. среды Т<0, то требуется предварительный подогрев независимо от .

2) Хол. тр. – т. к. это стали бейнитного класса или мартенситного. При образовании холодных трещин существенна роль Н2. Методы предотвращения холодных трещин:

1. Технология сварки должна быть маловодородистой.

2. Подогрев (местный – при Т=150-200Со, t=1-2ч) после сварки.

3. При выполнении многослойного шва рекомендуется технология с получением мягких прослоек: При выполнении многослойного шва применяются различные сварочные материалы, т. е. получается комбинированный металл шва. Наиболее опасные участки с точки зрения холодных трещин должны быть более пластичными. Наиболее опасна корневая часть шва, швы в середине сечения. При использовании мягких прослоек нельзя ими увлекаться, т. к. может произойти снижение прочности всего шва. При выборе сварочных материалов для выполнения мягких прослоек исходят из требуемого уровня механических свойств св. шва.

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

Требуемый уровень, т

Марка св. проволоки для мягких прослоек

> 75кг/мм2

Св-08ХМФ; Св-08ХГСМФ; Св-08ХН2ГМЮ; Св-10ХГ2СН2МФ

Св-15Х2Г2СН2МХА

При выполнении многослойного шва процесс сварки ведётся непрерывно с полным заполнением всего сечения многослойного шва. Разрешается прекращение сварки, но если выполнено 70% сечения шва, то это нежелательно. При выполнении многослойного шва нельзя допускать охлаждения предыдущего шва ниже рекомендуемой Т нагрева:

<20мм Т = 60 – 100оС; > 20мм Тпод = 100-150оС

Нельзя допускать перегрев выше 200-230оС.

4. Кромки должны быть очищены от ржавчины, влаги, масла.

5. Необходимо обеспечить самоотпуск образующегося мартенсита.

3) Поры появляются, если происходит нарушение защиты св. зоны от воздуха и влаги. Поры от выгорания С маловероятны.

4) Проблема равнопрочности металла сварного соединения и основного металла.

Проблема остро состоит в связи с особыми требованиями к механическим свойствам соединения, определяемым условиями эксплуатации. Если соединение (конструкция) эксплуатируется при Т< 350оС, в основном металле и шве не допускается наличие силикатных оксидных включений – это продукт кремниевосстановительных металлургических процессов.

SiO2 + 2Fe ó 2FeO + Si

SiO2 – тугоплавкое соединение, активный концентратор напряжений.

Необходимость выполнения этого требования потребовала разработать специальную группу сварочных материалов.

Нельзя было применять высокотехнологичные высококремнистые высокомарганцовистые флюсы Ан-348 (засорение металла шва SiO2); Ан-22 (меньше SiO2, но не имеет хороших сварочно-технологических свойств).

Было создана особая система «флюс-проволока».

Ан-17м окислительные флюсы, имеющие повышенную концентрацию SiO2 (30-35%), позволяющую обеспечить хорошие сварочно-технологические свойства (хорошее отделение шлаковой корки, стабильное горение дуги).

Для уменьшения металлургической активности SiO2 во флюс умышленно вводилась определенная концентрация FeO.

SiO2 + FeO è SiFeO3 – не является активным.

Проволока должна быть соответствующей системы легирования.

Особенности технологии сварки.

1. Конструктивное оформление сварных кромок.

3. Стык собирается на прихватках.

При необходимости перед прихватками – подогрев (повышенная толщина).

5. Сварочные материалы – специальные.

РДС . Электроды должны быть низководородистыми, с покрытием основного типа, с использованием для стержня специальной легированной проволоки. Рекомендуется тип электрода Э70 марки 48н11 (н - низководородистый, для судостроения), АНП-2 обеспечивает повышение уровня ударной вязкости при Т= -70Со (49 Дж/см2), понижение содержания Н2 (не более 2мл на 100 гр. металла). Сварка на постоянном токе обратная полярность.

Электрод ЭНП-6П – более высокая производительность наплавки, сварка на постоянном и переем. токе, сварка только в нижнем положении или в наклонном (0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

Марка стали

Марка св. проволоки

Марка флюса

14Х2ГМР =12мм, =40мм.

Обычные треб. к мех. св-вам.

Повышенные треб. Т и В.

св-08ХН2ГМЮ

св-08ХН2ГМЮ

св-08Н2Г2СМЮ

Ан-17, Ан-43

Сварка в СО2 и в смеси СO2 + Ar

В зависимости от требуемого уровня механич. свойств используются следующие проволоки:

Низкий уровень требований: св-08Г2С

Повышенные требования: в соcтав обязательно входят Si и Mn; может быть сплошной или порошковой.

ПП-АН-54, ПП-АН-55

Проволока св-10ХГ2СМА – для сварки сталей толщиной меньше 30мм

Не предъявляются повышенные требования по хладостойкости металла шва (-60Со).

св-08ХН2Г2СМЮ – сварка сталей при наличии повышенных требований по хладостойкости (Т эксплуатации = -70Со) и более выс. уровень мех. св-в.

Для сварки этих сталей применяют сварку в Ar. Св. проволоки те же.

Минусы: В Ar повышается склонность к порообразованию при попадании кислорода в св. ванну.

Для снижения порообразования используют смеси Ar + Co2, Ar + O2

1) Ar – 78%, CO2 – 22%

2) Ar – 75%, CO2 – 20%, O2 – 5%

Применение смеси даёт:

1) Струйный процесс переноса металла

2) Нет пор

3) Рафинирование по неметаллическим включениям.

4) Обеспечивается высокая пластичность и ударная вязкость.

Сварка нелегированных теплоустойчивых сталей.

Стали спец. назначения, для изготовления конструкций, работающих при повышенных механических нагрузках, при высоких Т.

Простые стали имеют температурный интервал эксплуатации 350оС, котельн. стали – 400оС, теплоустойчивые – 400-650оС, жаропрочные – 650-850оС. Теплоустойчивые стали считаются экономнолегированными.

Теплоустойчивость обеспечивается за счёт специального легирования.

В их состав обязательно вводят элементы, обеспечивающие длительную прочность – Cr, Mo, V.

Одна теплоустойчивая сталь отличается от другой небольшой разницей Т эксплуатации.

12МХ, 12ХМ Т=530-540

12Х1МФ Т=570-585

15Х1МФ Т=575

Трудности при сварке.

1)Горячие трещины. – способст. неблагоприятная форма провара многослойного шва, большие толщины, высокая степень жёсткости.

В условиях длительной эксплуатации при повышенных температурах это приводит к интенсивной диффузии С, что приводит к охрупчиванию металла св. соединения. Идеальной считается идентичность состава шва и основного металла.

Для решения горячих трещин уделяют внимание литой структуре металла шва, её стремятся получить мелкозернистую, химически однородную на пройессе рафинирования как за счёт применения чистых св. материалов, так и специальных металлургических процессов.

Обеспечение оптимальной формы проплавления.

Применение предварительного подогрева.

Выбор оптимальной последовательности постановки св. шва.

2. Холодные трещины – эти стали имеют высокую чувствительность к образованию холодных трещин, так как они являются представителями бейнитного или мартенситного класса. При сварке этих сталей может быть реализовано несколько механизмов разрушения:

1 замедленное разрушение закал. сталей

2 механизм хладноломкости

В силу специфики химического состава этих сталей Тхруп металла м. б. выше комнатной Т.

3. Механизм синеломкости – металл имеет провал механических свойств в интервале температур С.

4. Термическое старение – при длительном нахождении при Т= С.

Выбор методов устранения холодных трещин определяется механизмом образования холодных трещин. Если холодные трещины возникают по механизму хладноломкости – необходимо обеспечить нагрев выше Тхруп.

2. По механизму синеломкости – то нельзя иметь Т подогрева выше интервала Т синеломкости.

3. По механизму термического старения – то Т слоя ≤ Т старения.

4. По механизму замедления разрушения – то технология сварки должна быть низководородистой; регулирование структуры состояния металла с целью ограничения возможностей образования мартенситных структур, основан на регулировании скорости охлаждения.

Регулирование силового фактора при предотвращении холодных трещин – проведение отпуска (окончательного и промежуточного). Особенность отпуска - можно применять только высокий отпуск, так как Т среднего отпуска = Т синеломкости.

Низкотемпературный отпуск:

Невысокая температура нагрева

Продолжительный период обработки.

Поры возможны при отклонениях от технологии сварки.

4. Обеспечение требуемого уровня длительной прочности, т. е. обеспечение способности металла_...............в условиях длительной эксплуатации под действием напряжений и высоких температур.

При Т=560-600 ________________ усиление диффузионных процессов. При неблагоприятном развитии этих процессов наблюдаются изменения в структуре, приводящие к охрупчиванию металлов в процессе эксплуатации. Наиболее легко диффузирующим элементом является углерод. Процессу диффузии С способствует то, что в процессе образования горячих трещин все технологии сварки____________________ , может быть создание grad концентраций между ЗТВ и зоной металла шва.

Движущей силой для диффузии С может быть неравномерное распределение концентрации карбидообразующих элементов. При неравномерном распределении карбидообразующих элементов имеет место реактивная __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ определяется не grad концентрации С, а grad карбидообразующих элементов. При диффузии элементов имеет место восходящая диффузия. Задача технологии сварки состоит в том, чтобы исключить неблагоприятные процессы диффузии С. В основе процесса диффузии лежит неоднородность состояния металла шва и ЗТВ. Если бы технология сварки обеспечивала идентичность металла шва и ЗТВ, то таких процессов диффузии не могло бы быть. Но практически это условие, особенно при сварке плавящимся электродом, не выполняется. Все современные технологии сварки предполагают_______________________________________________________________ все степени неоднородности:

Понижение содержания С

Уменьшение легированных элементов

Номенклатура сварочных материалов ниже, чем ____________компонентов основного металла.

Литая структура и прокатная структура имеют разную прочность

Металл шва всегда отличается от основного металла

Исходя из того, что абсолютную идентичность создать нельзя, при разработке технологий следует обеспечить идентичность элементов образующих карбидообразующие элементы или следует обеспечить в металле шва и основном металле карбидообразующую активность.

Это обеспечивается выбором соответствующих свойств материалов. Выбор типа электрода при РДС определяется химическим составом наплавленного металла, а не уровнем прочности наплавленного металла. Для теплоустойчивых сталей электроды составляют особую группу, т. е. электроды для обычных сталей непригодны.

Особенности технологии

Основной тип соединения – стыковые многопроходные многослойные швы. Тип разделки – U-образная, которая должна обеспечить провар корня шва. Подготовка поверхности – механическая подготовка сварных кромок, термические способы не рекомендуются. Сборка стыка – на прихватках, после наложения прихваток сразу вести сварку. Режимы сварки. Предпочтительна сварка на малых и умеренных погонных энергиях. Сварочные материалы – особая группа сварочных материалов. РДС – тип электрода определяется составом наплавленного металла..

Электроды применяются с основным покрытием.

Сварка под флюсом. Применяется защитнолегирующие флюсы с пониженным содержанием оксидов кремния и марганца в сочетании с легированной проволокой.

Марка стали

Марка флюса

Под слоем флюса

АН-22, ФЦ-11

15ХМ, 12ХМ, 20ХМЛ(литая)

КФ-16, АН-22,

ЗИО-Ф2, ФЦ-11

Св-08ХГСМН

Св-08ХГСМН

12Х1МФ, 15Х1М1Ф

АН-22, КФ-16, ЗИО-Ф2

Св-08ХГСМФА

Св-08ХГСМФА

15Х2МФБ, 12Х2МФСЛ

Св-08ХГСМФА

Св-08ХГСМФА

Сварка в СО2. Для теплоустойчивых сталей применяются ограничения, так как возможно окисление легирующих элементов теплоустойчивых сталей. Обязательное присутствие в проволоке марганца и кремния, чтобы не было пор вследствие выгорания С и дополнительно в проволоку вводятся элементы, обеспечивающие длительную прочность (хром, молибден).

Сварка в Ar вольфрамовым электородом . Находит применение в основном при выполнении комбинированных сварных швов, т. е. швы выполняемые несколькими способами сварки. Как основной, единственный способ сварки многослойного шва применяется редко, только в том случае, если не разработаны другие способы сварки.

Недостатки :

· Малопроизводительный процесс

· Очень чувствительный к попаданию влаги в сварочную зону

· Повышенная вероятность появления дефектов

Проволока та же, что и при сварке в СО2 и He/

Сварка конструкционных СЛ высокопрочных сталей.

Стали спец. назначения.

В зависимости от уровня прочности делятся на:

Средней прочности (σt до 90 кг/мм^2 σв=100кг/мм)

Высокопрочные (σt = 90-140 кг/мм^2 σв=кг/мм)

Сверхвысокопрочные.

Эти стали σt до 200-220 кг/мм - применяются для изготовления СК.

Среднеуглеродистые

Низкоуглнродистые

Такие стали прем-ся в различных отраслях промышленности.

Общая особенность: высокопр. СЛС стали многокомпонет. легирования, чем выше комплекс легирования, тем выше комплекс свойств.

Стали примен при эксплуатац в термоупрочненном состоянии, чем меньше Тотпуска тем бол уровень проч. Стали этой группы: 12Х2Н4А,20Х2Н4А,12Х2НВФ,23Х2ГСНМ-изг корпуса ракет

ВЛ-1Д-силовые узлы самолетов.

Общим для этих сталей является в хрупком состоянии.

=0- трещин не будет l=lн+lсв

Наиболее зфектив. регулир-ть силов. фактор можно регулировать при св-е не жестких св. констр.

Для уменьшения температ. деформации можно уменьшить вел. наблюдаемой деформации, для не жестких СК lн>0 .

При св констр. имеющ. опр. жесткость возможность регулиров. силов. факторы ограич..

Наиболее опасным для св. констр. имеющ. жесткость яв-ся когда lн=0,т. е. l=lсв.

При св толщ более 30мм практически регулировать силов фактор не возможно. В этом случ для повышен стойкости против гор тр нужно обратить внимание на регул-е деформац-й способности. Факторы влияющие на образование гор тр.

1 ∂l / ∂ T∆

∆= σмин / TИХ, бол ∆ тем бол вероятность отсут. гор тр.

https://pandia.ru/text/77/494/images/image010_14.gif" width="180" height="156 src=">

Эти факторы можно регулировать обеспечив.:

l Получение литой структуры

Идеальной стр явл равноосная дендрит струк-ра. Обычно получается столбчатая дендритная структура возд на кристаиз ме Возд-я

1 искуст замораж св ванны – в хвостовую часть вводится порошок(соответств по составу стали или железный порошок). При попадании порошка в хвостовую часть св ванны обеспечивается:

1) снятие перегрева св ванны.

Оставшиеся частицы порошка котор не расплавляются явл дополнительными центрами кристаллизации. Если порошка мало, то можно не достигнуть нужного эффекта. При формиров. дендритов нужно искл. формирован микропористости, это можно сделать если послед порции ме будут затверд в условиях подпитки, а не замкнутого объема. Это реализ при аргоно-дуговой св неплавW электродом при св сталей группы СП.

2) Электро-магнитное перемешивание - введение Эл-магнит-х колебаний опред частоты и амплитуды на кристалл ме св ванны(нужно генерат.,соленойд). Этот способ реализ при аргоно-дуг св. При этом наблюдается сжатие объемов жидкой фазы и обламывание кончиков столбчатого дендрита, и попадая в св ванну они явл дополн центрами кристализ.

3) УЗ перемешивание

4) Можно испол и механ воздействия основанные на поперечных колебаниях электрода, при св неплав электродом. Амплитуда и частота колебаний должна быть такой, чтобы происходило синхронное изменение положения ванны относительно оси шва, прим при аргоно-дуг св.

11 Модифицирование металлической структуры ме шва – введение в св ванну модификаторов. Они обеспечивают создан в св ванне допол центров кристалл.. Процесс крист из направленного переходит в объемный. Идеал вариант – получение равноосной дендритной стр-ры по всему сечению шва. Достаточным вариантом явл получение равноосн дендр стр в центральной части шва. Как правило модификаторы это легко окисляем элементы, поэтому их трудно ввести в чистом виде в св ванну, т. к. они могут окислится до введения. Эффективным способом ввода модификаторы явл через основной ме, через св проволоку и покрытие в электроде не желательно, т. к. на стадии капли модификаторы могут окислиться. Наиболее эф является ввод

модификаторов за счёт соответ. металлургич процессов, основ-х на восстанов-и модифик-в из оксидов, шлака или шихты порошков пров-и.

TiO2 + Fe → FeO + Ti

Обязательным условием явл-ся оптимизация форм проплавления шва. Узкий и глубокий – не оптимальный. Оптимальной явл-ся:

Необходимо применять:

Дополнительно можно проводить рафинирование мет-ла шва по J и P . За счёт спец. назначаемых металлург-х операций. Рафинирование по P трудно осуществимо, т. к. можно выполнять 2 разных условия:

В шлаке иметь опр. Конц-ю FeO, сделать шлак окисл-м. в шлаке можно иметь CaO.

Для исключ. Вред. Влияния P обяз-о прим-т компоненты чистые по P .

Рафинир. по S возможно. Можно в составе иметь достат. конц-ю CaO, т. е. прим-ть флюсы основного типа CaO + FeS = CaS + FeO

CaS – легко уходит в шлак.

Наиболее вероятно образ. горячих трещин на след. матер-х: ЛТП-1

2. Холодные трещины – очень распростр-ны на СЛС. Хол. трещ. могут возникать как ОШЗ так и в мет-ле шва. Трещ. в шве возн-т, если мет-л шва идентичен по своему сост-ву свар-му мет-лу. При сварке в Ar неплав. эл-ом без присад. пров., стойкость против образ. хол. трещин на много ниже стойкости в ОШЗ.

Хол. тр. явл-ся трещ-ми замед-о разрушения, т. е. связаны с закалочными явл-ми в мет-ле св. с. В зависимости от конц-и H кол-во образ-го мартен-та и конц-и С могут встречаться и реализ-ся по разному, роль конкретного фактора

Если ↓ C и ↓ М , то образ-е хол-х трещ-н - нет. Рпи С > 0,3 – повыш-ся склонность к образ-ю хол-х трещин.

ЛЕКЦИЯ №12

Хол. трещины в ОШЗ : проблема хол. трещин для всей совместимости, рассмотрим материалы в не риска. Техн. сварки и д/б только низководор-й, и чем ниже конц. Н , тем выше вероятн. отсутст. хол. тр.

Ругул-е структуры мет-ла ОШЗ – означает образ-е мартен-й стр-ры при всех способах сварки на этих сталях и возможно по этому регул-е структуры за счёт увел-я погонной энергии не эфф-но и не рацион-но. Увел-е погонной энергии приводит к крупнозернистому март-му. Регул-е стр-ры основано на развитии отпуска или самоотпуска март-та, оптим-м явл-ся прим-е идеального терм-о цикла.

Реал-ся он при малой погонной энергии. Это примен-ся когда это техн-ки возможно, при св-ке тонк-х дет-й. При св-ке для повышения б после св-ки реком-ся послед-й отпуск. При назначении отпуска принцип-м явл-ся время топуска. Идеал-м явл-ся провед-е отпуска сразу после св-ки.

При св-ке сталей этой группы реком-ся – использ-е малых погонных энергий, чтобы обеспечить получение аустенита на стадии нагрева, мелкозерн-о и химически неоднород-о. При таком соот-ии ауст-та, он явл-ся менее уст-м при послед-м охлаждении, поэтому его распад происходит при более высоких тем-х.

Предвар-я термич-я обраб-ка свар-х мет-в с целью получения в мет-е структуры устойчивой к сварочн-му терм-му циклу. Пол устойчивым св-м терм-м циклом понимается обеспечение – мелкого зерна и явл-его хим-ки неоднор-м. Применение такой структуры, явл-ся стр-ра зернистого перлита. Получить стр-ру – трудоёмко. Fe получают, перлитную стр-ру, выдерживая 8-30 ч, в инт-ле темп-р Ас3 Ас1, может быть реализовано только в спец-х произв-х. Оптимизация хим-ого состава мет-ла шва.

Стойкость к образ-ю хол-х трещ-н в ОШЗ

⌂Т = Тп. мет. * Тосн. мет.

Для повыш-я стойкости против обр-я хол-х трещин, необх-мо обеспечить более легкоплавкий мет-л шва. Чем больше ⌂Т , тем тем больше стойкость к обр-ю хол-х трещ-н в ОШЗ. При исрол-ии этого метода, резко пониж-ся прочностные св-ва мет-ла шва (50-60 кг/мм2), а испол=ого мет-ла (200-220 мм2), швы должны распол-ся вне рабочей зоны или лучше явл-ся связующими. Чтобы мет-л шва был легкоплавким, необходимо в шве иметь новые соед-я С , но это приведёт к образ-ю хол-х трещин.

Холодные трещины в металле шва. Менее распр-ны, чем хол. тр. в ОШЗ, т. к. они реализ-ся редко, т. к. мет-л шва менее легирован, нежели осн-й мет-л.

1. Мет-л шва стремится пол-ть с мелкозерн-ой химич-и однород-й литой структуры.

а. неустойчивость ячеистая

б. – ячеистая

в. столбчатая дендр-я

г. равноосная дендр-я

При повыш-ии скор-ти св-ки ---повыш-ся вероятность стойкости к обр-ю хол-х трещин.

К= 1/н , где н - кол-во травлений при которых выявл-ся границы аустен-ого зерна.

Чем меньше травлений, тем граница менее однородна --- пониж-ся склоннлсть к обр-ю хол-х трещин.

2. Поры - 1) в следст-ии повышения конц-ии N2 маловероятны, т. к. шов обр-ся при надёжной защите от воздуха.

3) Выгорания углерода – маловероятны.

Поры могут быть причиной какого-то нарушения технол-ии св-ки, если нет нарушений – пор нет.

Равнопрочность основного мет-ла и мет-ла св-ого соед-я.

Обеспечение min массу констр., миним-е сечение.

Возм-сть обеспечить равнопрочности в существ-й техн-ии, должны зависить от исх-ого сост-я св. мет. Есть 2 сост-я мет-ла: сырое , не термоупрочнённое, в этом случае оконч-е св-ва обеспечив послед после св-ки термич. обр-ки (зак. + отпуск); термоупрочнённое – обраб-ка мет-в с целью получ. оконч. св-в провод. до св-ки, после св-ки, терм-я обр-ка не прим-ся.

1) Св-ка в сыром сост-ии мет-в наиболее простая.

Обеспечить близость хим-х составов мет. шва и осн. мет-а. Это просто, т. к. оконч-я терм-ка выб-ся по хим-му сост-ю свариваемого мет-ла.

Обеспечит отсутствие в мет-ле шва деф-ов (пор, трещин, шлаковых вкл-й), если они б/т не получили н/е св-ва.

Получение мелкозернистой литой хим-ки однор-й структуры.

Полную идентич. хим. сост. мет. шва и осн. мет. во всех способах св-ки практически невозможно. Все способысв-ки плав-ся эл-ом это не гарантируют.

В мета-ле шв для предотв-я гор. тр. несколько ниже сод-е углерода.

Для компенсации отриц-ого действия литой стр-ры на св-ва, приход-ся корректировать хим-й состав.

некот-е различн. хим. сост. мет. шва и осн. мет. следует ожидать различные мех. св-ва после оконч-й терм-ки, поэтому у мет. шва должен быть меньший уровень мех. св-в, даже при св-ке в сыром сост-и.

2) Св-ка мет. в термоупрочн-м сост. применяется редко, необходимо рассотреть как вынужд. вариант св-ки.

Применяют:

Когда невозможно по техн-м причинам провести оконч-ю термообр-ку, сварив материал (нет таких размерных печей);

Лекция

В ряде случаев имеются надежные методы. Наиболее надежным способом повышения стойкости против образования горячих трещин является создание в металле шва двух фазной первичной структуры; структуры типа аустенит+феррит.

https://pandia.ru/text/77/494/images/image020_8.gif" width="408 height=206" height="206">

Для Ст.3=10-11 мм/мин, а здесь 2 мм/мин

Mn концентрация феррита – 2% дает повышение стойкости против горячих трещин, max. – 40%.

Чистые ферритные фазы имеют стойкость к горячим трещинам, чем больше ферритная фаза, тем больше стойкость.

Есть ограничение на допустимую концентрацию феррита в металле шва, накладываемая эксплуатацией, в частности, на количество ферритной фазы оказывает Т экспл. ; - если Тэкспл <300С, то никаких ограничений на количество ферритной фазы в металле шва не накладывается:

Если Т экспл <600С, то количество ферритной фазы =< 80%.

При более высокой концентрации наблюдается охрупчивание металла шва. При Т=475С обеспечивается явление хрупкости.

Если Т >600С, то ферритная фаза является нежелательной, если стали стали используются как жаропрочные – феррита не должно быть.

Если Т < 100С – ферритная фаза недопустима.

При работе в агрессивных сферах ферритная фаза недопустима. Когда ферритная фаза недопустима, то в процессе проектирования сварной шов выводят за пределы агрессивной среды рабочей зоны. Если возможно, то сварной шов выполняет, обеспечивая необходимую концентрацию ферритной фазы. Определенную концентрацию ферритной фазы обеспечивают за счет оптимизации химического состава металла шва. Основанная на подборе аустенизаторов и ферритизаторов.

Другая структура двухфазная – аустенит + карбид. Этот способ менее распространен, но иногда применяется, он предусматривает введение в металл шва повышения концентрации углерода (С) и некоторых карбидообразующих элементов.

Примеры: ниобий и углерод, карбидная необиевая эвтектика, соотношение 10:1. С = 0,1-0,3% Nb = 1 - 3%.

Наиболее сложно решить эту проблему в однофазной ферритной и аустенитной структуры.

Чисто аустенитной стали – нет надежных методов решений, способов много, но ни один не универсальный. При сварке жаростойких сталей (повышенная концентрация С и Si), вредно-действенным элементом является Si, стойкость можно повысить, если легировать шов углеродом (углерод снижает вредное влияние кремния).

При сварке коррозионно-стойких сталей этот метод непригоден, т. к. повышение концентрации в шве повышает склонность к м. к.к.

На жаростойких сталях снижение вредного влияния кремния достигают за счет ведения сварки на малых погонных энергиях.

Положительное влияние на стойкость против горячих трещин на чисто аустенитных сталях оказывает легирование шва N, но до определенных пределов. N позволяет ослабить вредное влияние Si. Дополнительное легирование Mo.


Определенное влияние на повышение стойкости против горячих трещин оказывает форма проплавления, причем чем больше K -> выше стойкость, т. е. широкие мелкие швы на низкоуглеродистых сталях. На ВЛС – ниточные швы при K=min, без поперечных колебаний электрода. Рекомендуется сварка на повышенных скоростях на низких напряжениях, но и умеренных токах.

Лекция

Когда в шве нельзя сделать ферритную фазу, применяют комбинированный металл шва, при выполнении шва применяются разные сварочные материалы.

Наиболее опасная зона образования горячих трещин (шов многослойный) при V-образной разделке – корень шва применяют материалы обеспечивающие аустенитно-ферритную структуру. Заполнение разделки и той части которая контактирует с внешней средой выполняется материалами обеспечивающими аустенитную структуру.

Более сложные технологии выполнения металла шва которые предполагают: предварительную наплавку на свариваемые кромки с использованием материалов обеспечивающих получение чисто аустенитной мет. Наплавки, затем проводят обработку наплавленного слоя, выполняют необходимую форму разделки. Корневая часть заполняется с помощью материалов обеспечивающих аустенитно-ферритную структуру (2-3) материал аустенит + феррит, остальные материалы обеспечивающие аустенитную структуру – применяются на аустенитных сталях.

Стойкость против межкристаллитной коррозии (м. к.к.). Явление м. к.к. имеет место при выдержке металла в определенном интервале температур (500-800 С), если в условиях эксплуатации мет. Долю находящуюся при Т=500-800 С.

Носителем стойкости против м. к.к. является концентрация хрома (Cr) в твердом растворе, если Cr=13%, то стойкость гарантируется.

Если концентрация Cr уменьшается то появляется склонность к м. к.к. Основной причиной понижения концентрации Cr, является образование карбидов хрома выпадающих по границам кристаллитов.

Для того чтобы предотвратить м. к.к. необходимо исключить образование карбидов хрома на стадии ТО, эксплуатации, изготовлении.

Для предотвращения образования карбидов Cr можно обеспечить оптимальные условия тепловой обработки методом сварного соединения. Назначая режим сварки, необходимо исключить нахождение методов в опасном интервале температур. Это направление не является универсальным.

Наряду с этим применяют металлургические способы в сочетание с технологическими способами. Для образования карбидов необходимо наличие C и Cr. Cr – основной легирующий элемент. При сварке пытаются оптимизировать химические составляющие стали по концентрации С. На коррозионостных сталях С является вредной примесью. Идеальный вариант – отсутствие С. Идеальным является концентрация С в шве и стали не выше предела растворимости С тв. растворе (С=<0,02-0,04%). Получение такой стали очень сложно (очень дорогие). К сожаленью, обеспечить такую низкую концентрацию углерода в металле шва очень трудно, т. к. при сварке наблюдается явление науглероживания металла шва. Для сварки ВЛС основным типом электрода является электрод с основным покрытием.

Это покрытие имеет мел и мрамор (СaCO3). СaCO3 при Т=900С диссоциирует с образующим СaО+О2, СО2 –формирует газовую фазу, диссоциирует – СO+O2. Далее СО - С+О степень диссоциации СО небольшая. Свободный с б/т науглероживания металла шва. Реально концентрация С=< 0,05-0,07% - склонна к М. К.К. в металле шва. Кроме этого метода применяют и другие методы. Идея второго метода введена в сталь и сохранение этих элементов в шве, которые называются стабилизаторами (и должны быть сохранены в металле шва). Стабилизаторы – они стабилизируют содержание Сr в твердом растворе. Стабилизаторы – это элементы, которые обладают большим сродством с углеродом, чем Сr. При их наличии в достаточном наличии образуются карбиды на Сr, карбиды этих элементов. Введение стабилизаторов позволяет решить проблему М. К.К. при повышении концентрации С. Применение таких стабилизаторов является Ti. Nb. Ti – является более активным стабилизатором, чем Nb.

Но в практике решения М. К.К. Nb также широко используется при выполнении сварочных швов. Это связано с тем, что у Ti худшая степень усвоения. При сварке есть возможность сохранения свободного Ti (активного) в шве.

У Nb степень усвоения выше, чем у Ti. Чем ниже концентрация С, тем лучше. Стабилизирование обеспечивает сохранение Cr в твердом растворе в наименьшем количестве.

Кроме этого, применяют стабилизирующий отжиг. Применяется, когда нельзя избежать образования карбидов Cr и появляется опасность развития М. К.К. Стабилизирующий отжиг – нагрев до Т=950С с выдержкой до полного восстановления, имеющий и образовавший карбиды Сr. В процессе эксплуатации проводят стабилизационный отжиг. А также следующий метод создание в металле шва двухфазной ферритной структуры аустенита (ф-20-25%). Более высокой концентрации нежелательно появляется проблема общей коррозии.

7. Проблема пор

Из возможных причин исключаются возможность выгорания С, вследствие повышения концентрации N (т. к. требуется надежная защита от воздуха), повышение концентрации H- поры могут иметь место, т. к. ВЛС имеют большую разницу растворимости H в твердой и жидкой фазе. Для решения этой проблемы, св. материалы не должны содержать минеральных компонентов, хорошо прокалены и правильно хранится.

8.Проблема холодных трещин

Менее распространенный дефект и встречающийся при сварке сталей, в структуре которых есть мартенсит. Т. К. ВЛС имеют концентрацию C, поэтому мартенсит пластичный; поэтому существенную роль в образовании холодных трещин играет H. При сварке ВЛС рекомендуется применять низко-H технологии. Создание условий для удаления H из металлов сварного шва - это обеспечивается предварительным подогревом, последующий подогрев или термообработка в виде отпуска после сварки.