 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Наиболее вероятными дефектами швов, выполненных в углекислом газе, являются горячие (кристаллизационные) трещины, поры и крупные неметаллические включения.
Ниже рассматривается влияние некоторых технологических факторов на образование в металле шва горячих трещин, пор и неметаллических включений.
Горячие (кристаллизационные) трещины. При сварке в углекислом газе горячие трещины наиболее часто наблюдаются в нижних слоях многопроходных швов, выполненных в глубоких и узких разделках на стали с содержанием углерода более 0,27- 0,30%. В последующих слоях, а также при наплавке на ровную поверхность такие трещины, как правило, не образуются. Технологические способы предупреждения трещин должны сводиться к уменьшению доли основного металла и получению более благоприятной формы шва. К этим способам относятся уменьшение скорости сварки, применение сварки на токе прямой полярности, присадка в разделку малоуглеродистой проволоки и др.
Выше указывалось, что с увеличением скорости сварки возрастает возможность образования горячих трещин, как следствие увеличения в шве доли основного металла и уменьшения коэффициента формы шва. Кроме того, при увеличении скорости сварки возрастает скорость охлаждения металла шва.
Влияние скорости сварки на образование горячих трещин изучалось при автоматической сварке в разделку углеродистой стали, содержащей 0,40% углерода. При выбранных условиях опытов трещины в металле шва появлялись при скорости сварки больше 12 м/час и коэффициенте формы шва менее 1,30 (табл. ниже).
Влияние скорости сварки на образование горячих трещин в швах (полярность обратная; ток 400-440 а; напряжение дуги 28-31 в; расход газа 1200 л/час):
Существенное значение для снижения склонности швов к образованию трещин имеет применение сварки на прямой полярности, при которой глубина проплавления, доля основного металла и содержание углерода в шве значительно меньше, чем при сварке на обратной полярности. Действительно, качественный шов был получен при сварке на прямой полярности со скоростью 20 м/час, в то время как при сварке на обратной полярности с этой скоростью не удалось получить шва без трещин даже на значительно меньшем токе (табл. ниже).
Влияние полярности на образование трещин в швах:
Уменьшения склонности швов к образованию горячих трещин можно достигнуть разбавлением металла сварочной ванны присадками из малоуглеродистой стали. Опыты показали, что введение в разделку шва малоуглеродистой проволоки диаметром 6 мм позволило получить свободные от трещин швы (табл. ниже).
Влияние присадок из малоуглеродистой стали на образование трещин в швах (полярность обратная):
Введение в разделку проволоки диаметром более 8 мм при выбранном режиме сварки может вызвать непровары в корне шва.
Увеличением напряжения на дуге можно существенно улучшить форму шва и предупредить образование в нем горячих трещин. Однако сварка на повышенном напряжении дуги может вызвать нарушение равномерности состава и снижение свойств металла шва. Поэтому рекомендовать повышенное напряжение дуги можно только при автоматической сварке, обеспечивающей более точный контроль параметров режима.
При полуавтоматической сварке можно достигнуть изменения коэффициента формы шва, используя различные приемы манипулирования горелкой. В табл. ниже показано влияние некоторых приемов манипулирования на геометрические размеры швов и коэффициенты их формы при наплавке на поверхность строганых пластин на токах 340, 420 и 520 а.
Влияние приемов манипулирования концом электродной проволоки на геометрию и коэффициент формы шва:
Во всех случаях швы имели коэффициент формы более 1,25 и были свободны от трещин, причем с увеличением тока коэффициент формы шва и доля наплавленного металла уменьшались. Эти данные показывают также, что разные приемы манипулирования горелкой мало изменяют соотношение наплавленного электродного и проплавленного основного металла, а следовательно не изменяют и концентрацию углерода в швах, выполненных при прочих равных условиях.
Таким образом, наиболее простыми технологическими мерами, которые могут предупредить появление горячих трещин в швах, являются: сварка с пониженной скоростью, сварка на прямой полярности, сварка по вложенной в разделку шва малоуглеродистой проволоке, манипулирование горелкой и снижение сварочного тока.
При сварке сталей с повышенной концентрацией углерода (более 0,4%), (например сталь 45, сталь 65Г и др. марки стали), для предупреждения появления в швах трещин рекомендуется местный или общий подогрев изделия. При этом сварка нижних слоев (2-3 слоя) должна производиться вручную - электродами с качественным покрытием. После заварки вручную «дна» дефекта последующие слои можно наплавлять полуавтоматической сваркой в углекислом газе проволокой с возможно низким содержанием углерода (не более 0,11%) и серы (не более 0,03%).
Пористость сварных швов. При использовании электродной проволоки и углекислого газа требуемого состава наиболее возможными причинами образования пор в шве могут являться:
а) попадание воздуха в зону сварки, вследствие недостаточного расхода углекислого газа, большого расстояния от сопла горелки до изделия, засорения горелки брызгами, чрезмерно большого угла наклона горелки, подсоса воздуха через неплотности в горелке и гибком шланге, чрезмерно высокого напряжения на дуге, сдувания углекислого газа ветром, утечки газа через неплотности в соединениях, выгорания изолирующей шайбы горелки, вызывающего неравномерный поток газа и чрезмерного износа мундштука, допускающего выход дуги из потока защитного газа;
б) попадание воды или ее паров в зону сварки вследствие выработки осушителя, неплотности системы охлаждения горелки и других причин;
в) наличие на свариваемых кромках основного металла или на поверхности электродной проволоки грязи, масла, ржавчины или смазки (остающейся после протяжки проволоки).
Для предупреждения появления пор в швах, связанных с попаданием воздуха в зону сварки, необходимо не превышать расстояние от сопла горелки до изделия свыше 30 мм, а угол наклона горелки - более 30°. Расход углекислого газа при полуавтоматической сварке горелкой с диаметром газового сопла 20 мм должен составлять 800-1500 л/час. При сварке первых слоев глубоких разделок расход газа можно снизить до 800 л/час, а при сварке верхних слоев, наоборот, увеличить до 1200-1500 л/час. Перед началом сварки необходимо обдуть свариваемое место газом, а после окончания сварки выдержать защиту жидкой ванночки углекислым газом до полной ее кристаллизации. При сварке на ветру или на сквозняке место сварки должно быть защищено ширмами, препятствующими сдуванию углекислого газа.
Для предупреждения пор, вызываемых попаданием влаги в зону сварки, необходимо тщательно устранять следы влаги с поверхности свариваемых кромок и осушать поступающий в зону дуги углекислый газ. Осушка газа от влаги существенно снижает количество растворившегося в металле шва водорода, а следовательно, и возможность образования пор.
В связи с этим значительный интерес представляет изыскание простых способов удаления загрязнений с поверхности электродной проволоки. В качестве этих способов использовалось травление проволоки в 20%-ном растворе серной кислоты и прокалка проволоки в печи при температуре 250-280° в течение 2,0-2,5 час. Приведенные в табл. ниже данные показывают, что содержание водорода в металле, наплавленном травленой проволокой (с пятисуточной выдержкой после травления) и особенно прокаленной проволокой, существенно снижается.
Влияние обработки электродной проволоки на образование пор в швах:
Высокое содержание водорода в металле, наплавленном проволокой с выдержкой 3 час. после травления, объясняется поглощением водорода проволокой в процессе травления. Однако, более длительная выдержка (5 суток) обеспечивает достаточное удаление водорода из проволоки. Таким образом, при травлении проволоки в кислоте с ее поверхности удаляются вещества, вносящие водород в металл шва, а прокалка способствует выходу значительного количества водорода из самой проволоки. Данные табл. выше показывают, что использование при сварке на прямой полярности проволок, не прошедших соответствующей обработки, сопряжено с возможностью образования в швах пор.
Хорошим средством, снижающим содержание водорода в шве и обеспечивающим получение качественных швов, является механическая чистка поверхности электродной проволоки.
В табл. ниже приведены результаты опытов, показывающие влияние скорости сварки на образование пор в швах.
Образование пор и больших газовых пузырей при малых скоростях сварки объясняется, вероятно, тем, что слишком большая ванна жидкого металла не может быть полностью защищена от воздействия воздуха.
При сварке на прямой полярности со скоростью 40 м/час в металле шва были обнаружены мелкие поры, а также трещины (рисунок ниже).
При сварке на обратной полярности поры не обнаруживались даже в швах, сваренных со скоростью 50 м/час, что указывает, по-видимому, на гораздо меньшее растворение водорода в наплавленном металле по сравнению со сваркой на прямой полярности.
Увеличение тока и его плотности может вызвать уменьшение размера электродных капель и увеличение температуры столба дуги. Поэтому реакции взаимодействия газов с каплями металла в дуговом промежутке протекают при сварке на высоких плотностях тока более интенсивно и полно.
Влияние скорости сварки на образование пор в швах (сварочный ток 400-420 а напряжение на дуге 30-32 в; расход газа 1000-1100 л/час; глубина разделки 7 мм):
Это приводит к нежелательному обогащению наплавленного металла газами и к увеличению пористости швов. Кроме того, с увеличением плотности тока увеличивается возможность появления пор в швах, вследствие уменьшения коэффициента формы шва (табл. ниже) и ухудшения условий удаления растворенных газов из металла шва.
Влияние плотности тока на коэффициент формы шва (диаметр проволоки 2,0 мм; напряжение дуги 26-34 в; расход газа 1000 л/час):
 
Неметаллические включения. При взаимодействии углекислого газа с переплавляемым дугой металлом образуются окислы (шлаки), которые в некоторых случаях могут образовать крупные неметаллические включения в металле шва. Такие включения могут образоваться при многопроходной сварке в зоне сплавления с основным металлом и между слоями, с поверхности которых не удалялся шлак. Это, однако, не указывает на необходимость обязательного удаления шлака после наложения каждого шва. При многопроходной полуавтоматической сварке без зачистки каждого шва после его наложения, можно получить сварное соединение, не имеющее крупных неметаллических включений при следующих условиях:
а) при наплавке каждый последующий шов должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 ширины;
б) периодически после наложения 3-4 слоев удалять шлак. Последнее вызвано тем, что с увеличением количества слоев увеличивается и количество образующегося на поверхности швов шлака.
Ударная вязкость зоны сплавления, а также механические свойства многопроходных швов, выполненных при соблюдении указанных условий, практически не отличаются от свойства швов, с которых после наложения каждого слоя удалялся шлак (табл. ниже).
Ударная вязкость сварного соединения, выполненного без междуслойной зачистки швов от шлака (сталь Ст3; проволока Св.-10ГС):
Таким образом, сварка в углекислом газе позволяет значительно снизить объем работы на зачистку швов от шлака, необходимую при ручной сварке, и в некоторых случаях при сварке под флюсом (многослойные швы при глубокой разделке). | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ