Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Технология сварки и свойства



Сварных соединений

Высокое качество сварных соединений определяется термическим циклом сварки, температурой сопутствующего подогрева, содержанием диффузионного водорода в металле шва и термической обработкой. Повышение Тпп приводит к переходу металла шва и ЗТВ из хрупкого состояния в вязкое (табл. 5).

Для большинства перлитных жаропрочных сталей Тхр (50) составля­ет 100...120 °С, что определяет минимальную Тпп. Но излишне высокая Тпп может привести к распаду аустенита в высокотемпературной области с образованием грубой ферритно-перлитной структуры, термическому старению и синеломкости.

Таблица 5

Критическая температура хрупкости Ткр (50) металла шва и ЗТВ

 

Марка стали Зона сварного соединения Условия сварки Ткр (50), °С
12Х1МФ Участок перегрева Участок оплавления Металл шва типа 08ХМФ – – С подогревом 150 °С 100...130 80...100
10Х2М1ФБ Участок перегрева Участок оплавления – –
10Х2М Участок перегрева Участок оплавления Металл шва типа 07Х2М То же – – Без подогрева С подогревом 200 °С 60...70
15Х2МФ Участок перегрева Участок оплавления – –

Снижение пластичности и вязкости при одновременном повышении прочностных свойств при деформировании металла в температурном ин­тервале синего цвета побежалости (200...250°С) называется синеломкостью.

Это явление обусловлено тем, что при определенных условиях атомы внедрения – углерод и азот, находящиеся в твердом растворе, – начинают взаимодействовать с дислокациями и как бы блокируют их.

Изменение свойств сварного соединения после длительной выдержки при Т = 300...350 °С (повышение sв и снижение пластичности) называют термическим старением. При этом выделяются карбиды и нитриды, блокирующие плоскости скольжения дислокаций.

Таким образом, для предупреждения образования XT оптимальные Тпп ограничены естествен­ными границами снизу – хладноломкостью, а сверху – синеломкостью, или термическим старением.



Тпп мин = Тхр (50) + (20...40) °С.

Тпп макс < Тсин; Тпп макс < Ттер.ст (Из 2-х выбирают меньшее).

Рекомендуемая Тпп представлена в табл. 6.

Основное требование к сварочным материалам – обеспечить свойства и химический состав наплавленного металла, близкие к основному металлу. Это связано с опасностью развития диффузионных процессов в условиях длительной эксплуатации соединений при высоких температурах.

Таблица 6

Температура подогрева и режим отпуска

некоторых жаропрочных перлитных сталей

 

Марка стали Толщина свариваемых элементов, мм Температура подогрева, °С Режим отпуска
Температура, °С Продолжительность выдержки, ч
12Х2М < 10 10 – 30 – 150...200 – 715 + 15
10Х2М < 4 5 – 50 – 100...150 – 715 + 10
12Х2М1Л 130...200 715 + 20 2 – 3
12Х1МФ < 6 7 – 40 – 130...180 – 740 + 20
15Х1МФДС 10Х2М1Ф5 < 30 < 30 130...200 130...200 750 + 10 750 + 10 2 – 3 2 – 3

В отдельных случаях, когда невозможно обеспечить требуемый тепловой режим сварки, допускается использование электродов на никелевой основе (ЦТ-36) или АрДС проволокой Св-08Н60Г8М7Т.

Для уменьшения содержания в сварном соединении диффузионного водорода сварочные материалы подвергают прокалке и очистке. Так, электроды прокаливают при температуре Т = 450...480°С в течение 3 часов, флюсы – при Т = 600...700 °С в течение 5 часов. При этом удается удалить даже кристаллизационную влагу.



Для предотвращения увлажнения флюса и электродов после прокалки их необходимо хранить в герметичной таре, в сушильных шкафах или помещениях с относительной влажностью воздуха до 50 % (не более 10–15 дней). Необходимо также очистить поверхность свариваемых кромок от ржавчины, масел и других загрязнений.

Вторым путем уменьшения Н2 в сварном соединении является применение кислых флюсов и связывание атомарного водорода в стойкое химическое соединение HF.

Третьим путем уменьшения H2 является уменьшение поглощения ионизированного водорода (Н+) металлом шва. Это обеспечивается применением постоянного тока обратной полярности. При сварке неплавящимся электродом также снижается содержание Н2, так как присадочный металл имеет более низкую температуру.

Допустимое содержание Н2 составляет 1,5 см3/100г. При этом не наблюдается XT в сварном соединении.

Режим сварки должен обеспечивать оптимальную скорость охлаждения соединения, исключающую образование неблагоприятных структур. Эта скорость охлаждения Vox лежит в пределах от 1,5 до 20 °С/с. Оптимальную Vox удобно задавать путем регламентирования погонной энергии сварки q/v.

Режим сварки определяется по формуле

,

где q/v – рекомендуемая погонная энергия, кДж/см;

к – коэффициент полезного действия (для АДС к = 0,9...0,95; для РДС – к = 0,7...0,8);

Uд напряжение на дуге, В;

Iсв сила сварочного тока, А;

Vсв – скорость сварки, см/с.

Для РДС применяют электроды с основным (фтористо-кальциевым) покрытием, обеспечивающие высокие свойства сварного соединения и низкое содержание Н.

Сварку осуществляют предельно короткой дугой на постоянном токе обратной полярности узкими валиками без поперечных колебаний с тщательной заваркой кратера.



Для сварки Сг-Мо сталей 12ХМ, 15ХМ и 20ХМЛ используют электроды типа Э-09Х1М марок ЦУ-2ХМ диаметром 3 мм и более и электроды ЦЛ-38 диаметром 2,5 мм.

Для сварки Сг-Мо-V сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ и 15Х1М1ФЛ – электроды типа Э-09Х1МФ марок ЦЛ-20, ЦЛ-45 диаметром 3 мм и более, электроды ЦЛ-39 диаметром 2,5 мм.

АДС под слоем флюса применяют для сварки изделий толщиной более 20 мм. Для уменьшения разупрочнения в околошовной зоне рекомендуют использовать режимы с малой погонной энергией, указанные в табл. 7.

Таблица 7

Режимы АДС жаропрочных перлитных сталей

 

Диаметр проволоки, мм Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В Скорость сварки, м/ч
3,0 350...400 30...32 40...50
4,0 520...600 30...32 50...60
5,0 620...650 32...34 60...70

 

Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности.

Для сварки применяют малоактивные низкокремнистые низкомарганцовистые солеоксидные флюсы ФЦ-11, ФЦ-16, ФЦ-22, обеспечивающие малое содержание дисперсных оксидных включений.

Содержание кислорода в металле швов составляет не более 0,04...0,05 %, серы и фосфора – не более 0,025 % каждого. Проволоки Св-08МХ и Св-08ХМ используют для сварки Сг-Мо сталей, а Св-08ХМФА – для сварки Сг-Мо-V сталей.

Сварку в CО2 применяют для выполнения однопроходных швов (есть опасность шлаковых включений между слоями) и заварки дефектов литья. При сварке Сг–Мо сталей применяется проволока Св-08ХГСМА, при сварке Сг–Мо–V проволока Св-08ХГСМФА.

Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности проволоками диаметром 1,6 мм (Iсв = 140...200 А, Uд = 20...22 В) и диаметром 2,0 мм (Iсв = 280...340 А, Uд = 26...28 В).

Аргонодуговую сварку применяют для выполнения корневого шва при многопроходной сварке труб, поверхностей котлов нагрева и паропроводов. При этом используются проволоки Св-08ХМ, Св-08ХМФА и Св-08ХГСМФА.

При нормальной температуре свойства сварных соединений находятся на уровне соответствующих свойств свариваемых сталей.

При температуре 450...570 °С свойства сварных соединений несколько уступают свариваемым сталям (табл. 8).

Таблица 8

Длительная прочность сварных соединений за 106 ч

 

Марка стали Способ сварки Температура испытания, °С sв, МПа
Сталь Сварное соединение
15ХМ РДС электродами ЦУ-2ХМ
20ХМЛ Полуавтом. сварка в СО2 проволокой Св-08ХГСМА
12Х1МФ 15Х1М1Ф РДС электродами ЦЛ-20
15Х1М1Ф Автом. сварка под флюсом проволокой Св-08ХМФА

 

Это обусловлено разупрочнением сталей в околошовной зоне под действием термического цикла сварки в результате дополнительного отпуска и неполной перекристаллизации.

 


Просмотров 448

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!