 |
Реклама. ООО "ГК "Велунд Сталь НН" ИНН 5262389270 Erid: 2SDnjdZde8T
| |
Качество и свойства сварных соединений при сварке в защитных газах определяются составом основного металла, электродной проволоки и газа.
Основной металл. В подавляющем большинстве случаев сварщик не может выбирать основной металл, последний ему задается.
Высокое содержание газов в стали (особенно азота), так же как и при сварке под флюсом, значительно затрудняет получение качественных сварных соединений. Так, например, из-за повышенного содержания азота в малоуглеродистой бессемеровской стали (0,012-0,025%, вместо 0,003-0,008%, имеющихся в мартеновской стали) до последнего времени не удавалось получить на ней качественных сварных соединений, выполненных автоматической сваркой под флюсом.
В последнее время вопросу влияния технологии выплавки и газонасыщенности стали на ее свариваемость большое значение придают чехословацкие сварщики.
При сварке в углекислом газе благодаря слабому окислению элементов в сварочной ванне и большой глубине проплавления основной металл оказывает на свариваемость большее влияние, чем при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом.
Вследствие этого отмеченное выше появление пор, располагающихся в металле шва у границы сплавления, при сварке некоторых плавок малоуглеродистых сталей в углекислом газе возможно также связано с различным содержанием и распределением газов и вредных примесей в основном металле, зависящим от способа раскисления и технологии выплавки стали.
Электродная проволока. При выборе основных сварочных материалов (проволока, обмазка, флюс) сварщики, как правило, стремятся получить металл шва, идентичный по составу основному металлу. Исключением из этого правила являются случаи, когда основной металл обладает неудовлетворительной металлургической свариваемостью, т. е. когда в металле шва такого состава не удается избежать образования пор и трещин.
При сварке в защитных газах плавящимся электродом необходимый состав металла шва обеспечивается за счет применения электродных проволок соответствующего состава. При сварке в углекислом газе различных сталей состав металла шва принципиально должен быть таким же, как и при сварке под флюсом.
Разделение потерь легирующих элементов из основного и электродного металлов позволяет, по сравнению с определением средних потерь, производить (в некоторых интервалах концентраций) более точный расчет необходимого состава электродных проволок по формуле (27в), переписанной в виде
Следует отметить, что при расчете электродных проволок, предназначенных для сварки в углекислом газе, необходимо задаваться несколько большим содержанием элементов-раскислителей в швах, чем при сварке тех же сталей под флюсом и качественными электродами типа УОНИ-13. При двух последних способах сварки потери элементов-раскислителей от случайного попадания в зону сварки окислов (окалина, ржавчина) частично компенсируются за счет дополнительного восстановления этих элементов из флюса и шлака, которые являются как бы аккумулятором элементов-раскислителей, сглаживающим возможную неравномерность химического состава металла шва.
При сварке в защитных газах, в том числе и в углекислом газе, попадание окислов в зону сварки будет приводить к более резкому снижению содержания элементов-раскислителей в металле.
Опробование опытных электродных проволок, созданных на основе расчетного состава, позволило ЦНИИТМАШу разработать электродную проволоку Св-08ГС (ЧМТУ 5142-55) для заварки дефектов стального углеродистого литья и сварки малоуглеродистой стали. Была также установлена возможность использования лля этих целей проволоки Св-10ГС с ограничением содержания в ней кремния и марганца.
Известно, что при многослойной сварке наиболее сложной задачей является предупреждение дефектов в первом слое шва. Это объясняется большим различием в содержании кремния, поступающего в шов из основного металла при сварке кипящих и спокойных сталей, а также возможным попаданием воздуха через зазор между деталями и наличием загрязнений на кромках.
Электродные проволоки, используемые для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе:
На рисунке справа приведена зависимость содержания кремния в первых слоях металла шва, выполненного на спокойной и кипящей сталях, от концентрации этого элемента в электродной проволоке.
Из рисунке справа видно, что при принятом по ГОСТ допуске на содержание кремния в электродной проволоке, равном 0,3%, концентрация этого элемента в первых слоях металла шва, выполненного на различных сталях, может меняться в значительных пределах. Различие же в содержании легирующих элементов в первом и последнем слоях многослойного шва будет еще большим. Для получения швов более стабильного состава желательно уменьшить допуск по кремнию в электродной проволоке.
В табл. 20 приведен состав электродных проволок, применяемых в настоящее время заводами для сварки в углекислом газе малоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей и обеспечивающих при правильно выбранной технологии получение качественных швов. В последнее время для сварки таких сталей в ЦНИИТМАШе (Н. М. Новожилов и А. М. Соколова) разработаны электродные проволоки марок Св-08ГСА и Св-08Г2СА (ТУ2-57 Московского городского Совнархоза), обеспечивающие по сравнению с проволоками, указанными в таблице выше, получение швов с меньшей склонностью к образованию пор и трещин. Интересно отметить, что за границей для сварки в защитных газах низколегированных сталей повышенной прочности иногда используются проволоки, содержащие не больше 0,005% серы и 0,017% фосфора. При сварке высоколегированных хромоникелевых аустенитных сталей в защитных газах состав электродной проволоки в большинстве случаев мало отличается от состава основного металла.
Металл швов, выполненных на этих сталях в углекислом газе, не склонен к образованию пор и, как правило, не уступает по механическим свойствам швам, выполненным в инертных газах и под флюсом.
Важной задачей при сварке высоколегированных сталей является получение металла шва, не склонного к образованию горячих трещин и не чувствительного к общей и межкристаллитной коррозии.
Как известно, решающим условием при получении металла шва, не склонного к образованию горячих трещин, является правильно выбранное соотношение между аустенитообразующими и ферритообразующими элементами, обеспечивающее структуру металла шва с наличием 2-5% феррита.
При расчете необходимого соотношения ферритообразующих и аустенитообразующих элементов в металле шва обычно используют структурную диаграмму Шэффлера, построенную на основе многочисленных опытов по ручной сварке качественными электродами. Диаграмма Шэффлера базируется на эквивалентных концентрациях хрома (ферритообразующего) и никеля (аустенитообразующего), подсчитываемых по концентрациям следующих элементов в металле:
Сrприв = Cr + Mo + 1,5Si + 0,5Nb; (35)
Niпpuв = Ni + 30 С + 0,5Mn. (36)
Следует ожидать, что при сварке в углекислом газе угар ферритообразующих элементов будет происходить несколько интенсивнее, чем аустенитообразующих (никель практически не выгорает, а концентрация углерода и марганца в этих сталях обычно невелика). Последнее целесообразно учитывать при расчете необходимых электродных проволок, в случае необходимости также расчитать вес металла по длине или наоборот - можно использовать металлический калькулятор .
Склонность к межкристаллитной коррозии хромоникелевых аустенитных сталей и сварных швов в основном определяется содержанием в них углерода, карбидообразующих элементов (титана и ниобия), а также ферритообразующих элементов (кремния, ванадия, алюминия и др.).
Для того чтобы металл шва не был склонен к межкристаллитной коррозии, соотношение между углеродом, титаном и ниобием должно отвечать неравенству
Известно, что легирование металла шва титаном во многих отношениях предпочтительнее, чем легирование ниобием. Однако, титан энергично выгорает в зоне сварки.
Из аустенитных сталей наиболее широкое применение в промышленности имеет сталь 1Х18Н9Т.
Сварка нержавеющей стали 1Х18Н9Т толщиной 10 мм в углекислом газе проволокой, содержащей 1,8% ниобия, обеспечивает получение швов, не склонных к межкристаллитной коррозии. Швы, выполненные на той же стали проволокой 1Х18Н9Т (содержащие 0,22- 0,26% титана), не склонны к межкристаллитной коррозии в исходном состоянии, но приобретают слабую склонность к коррозии после отпуска при 650° в течение двух часов. Несколько большее содержание титана в металле шва (0,29%) и меньшую чувствительность к межкристаллитной коррозии можно получить при сварке стали толщиной 3 мм (если нужно - можно узнать цены на стальной лист 3 мм по ссылке) за счет применения проволоки ЭИ-613. Однако, проволоки 1Х18Н9Т и ЭИ-613 не могут во всех случаях обеспечить получение металла шва, не склонного к межкристаллитной коррозии.
Углекислый газ (С02) или двуокись углерода является широко распространенным в природе трехатомным газом. Углекислота находит широкое применение в народном хозяйстве во всех трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном (для хранения продуктов, газирования питьевой воды, тушения пожаров, в литейном деле, в сварке и др.).
Промышленное производство углекислоты базируется на ее извлечении из газов, образующихся в результате обжига известняка (до 40% С02), горения кокса или антрацита в специальных топках (до 18% С02), а также дымовых газов обычных котельных установок (до 12% С02), газов брожения, натуральных газов углекислотных источников и др.
Углекислота - бесцветный газ с едва ощутимым запахом, при растворении в воде придает ей слабый кисловатый вкус. При 0° С и 760 мм рт. ст. ее плотность по отношению к воздуху составляет 1,524, а удельный вес 1,97686 г/л. Ниже приводятся некоторые физические константы углекислого газа
Углекислый газ можно обратить в жидкость только с помощью давления, при охлаждении без давления газ непосредственно превращается в твердое состояние (сухой лед). Твердая углекислота при повышении температуры также непосредственно превращается в газ, минуя жидкое состояние. Исходным продуктом для получения сухого льда и углекислого газа является жидкая углекислота.
Жидкая углекислота представляет собой бесцветную жидкость, которая при температуре ниже 11° С становится тяжелее воды, а выше этой температуры - легче. Удельный вес жидкой углекислоты сильно меняется с температурой (табл. 21), вследствие чего она продается не по объему, а по весу. При нормальных условиях (0° С и 760 мм рт. ст.) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л газа.
Углекислый газ хорошо растворяется в воде. Растворимость же воды в жидкой углекислоте в интервале температур 5,8-22,9° по данным А. Д. Тезикова не превышает 0,05% по весу. Жидкая углекислота хорошо растворяет машинное масло, которое может попасть в нее при ее производстве из-за неисправности оборудования.
Свойства насыщенных паров углекислоты:
Растворимость масла в жидкой углекислоте:
Следует отметить, что при температурах выше 10° масло будет находиться на поверхности жидкой углекислоты, а при температурах ниже 10° - иод углекислотой на дне баллона.
Жидкая углекислота транспортируется в стальных баллонах. В наполненном баллоне жидкость занимает 60-80% всего объема баллона. Обычно в стандартный баллон с водяной емкостью 40 л забивается 25 кг углекислоты, образующей при испарении 12,725 м3 газа (практически объем газа несколько меньше из-за его сильного охлаждения).
Давление газа в баллоне (рисунок слева) зависит от температуры, понижающейся при расходе газа (при большом расходе газа жидкая углекислота может превратиться в сухой лед). Для сварки может использоваться жидкая пищевая углекислота («Углекислый газ сжиженный») по ГОСТ 8050-56, а также осушенная углекислота, выпускаемая по специальным ТУ. Жидкая пищевая углекислота по ГОСТ 8050-56 должна содержать не менее 98,5% 002 и не более 1,5% кислорода и азота. Окись углерода, минеральные масла, глицерин, сероводород, соляная, сернистая и азотная кислоты, аммиак и моноэтаноламин должны отсутствовать. Помимо воды, растворенной в жидкой углекислоте (около 0,05%), в каждом баллоне допускается вода в свободном состоянии в количестве до 0,10% от веса жидкой углекислоты.
Осушенная углекислота может также иметь до 1,5% примесей (кислорода и азота); она отличается от пищевой только отсутствием влаги.
Из опыта работы ЦНИИТМАШа установлено, что заводы-изготовители углекислоты, не всегда выполняют это требование. Одновременно с баллонами, содержащими практически чистую углекислоту (100% СО2), встречаются баллоны с углекислотой, содержащей до 5% примесей. Кроме того, на дне некоторых баллонов остается по 150-200 г воды при ее предельной растворимости, равной 12,5 г (в 25 кг жидкой кислоты). Применение такой углекислоты может вызвать поры и снижение пластических свойств металла шва. Замечено, что дефекты в швах появляются чаще всего в начале и в конце эксплуатации баллона. Последнее объясняется тем, что после заполнения баллона газ, находящийся в верхней части баллона над поверхностью жидкой углекислоты, содержит наибольшее количество примесей (азота, кислорода и влаги). Вода же, содержащаяся в отдельных баллонах в количестве до 150-200 г, скапливается под жидкой углекислотой на дне баллона. Естественно, что после того, как жидкая углекислота полностью израсходована, выходящий из баллона газ будет иметь повышенное количество влаги. О наличии жидкой углекислоты в баллоне можно приближенно судить по показаниям манометра. Иногда поры в швах появляются при использовании только что привезенного баллона и прекращаются после отстаивания углекислоты (вода оседает вниз) в течение 15-20 мин. Ввиду этого при работе с пищевой углекислотой рекомендуется начинать сварку только после спокойного отстаивания баллона в течение 15 мин. и выпуска первых порций газа, содержащих повышенное количество примесей, в атмосферу.
Еще лучшие результаты может дать удаление воды из баллона перед сваркой путем его опрокидывания и осторожного открытия вентиля. Выпуск воды следует производить по истечении 15 мин. после опрокидывания баллона.
При непрерывной сварке с расходом защитного газа свыше 1000 л/час питание установки необходимо осуществлять от двух или нескольких параллельно соединенных баллонов (рампы).
В США используют газ чистотой не менее 99,5%. Стоимость углекислоты высокой чистоты почти не отличается от стоймости обычной.
Сварка в углекислоте повышенной чистоты обеспечивает по сравнению со сваркой в обычной торговой углекислоте получение более высоких показателей пластических свойств металла шва (средние значения относительного удлинения увеличиваются на 4-7%, а ударной вязкости на 1-3 кгм/см2).
При массовом использовании стоимость транспортировки углекислого газа может быть значительно уменьшена путем подвоза жидкой углекислоты в цистернах и последующего слива в специальные испарители. При таком способе транспортировки обеспечивается минимальная влажность газа. Можно также транспортировать углекислый газ в твердом состоянии в виде сухого льда с его последующим испарением на заводе-потребителе. Однако, такой способ транспортировки не исключает возможности увеличения влажности газа за счет конденсации содержащихся в воздухе паров воды на поверхности сухого льда. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ