Физико-металлургические процессы при сварке трубопроводов

только в текущем разделе

Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь" ИНН 9725035180 Erid: 2SDnjdphxRi

Легирование металла сварных соединений

Для обеспечения высокого качества и эксплуатационных свойств в ряде случаев металл шва отличается от основного металла, в частности по содержанию различных легирующих элементов. Легирование наплавленного металла проводится при соблюдении двух важных требований: в качестве раскислений необходимо применять элементы, сродство которых к кислороду больше, чем у легирующего элемента; вместе с легирующим элементом целесообразно вносить в зону сварки и его окисел, который сохраняет легирующий элемент от выгорания.

Легирование наплавленного металла осуществляют как через металлическую, так и через шлаковую фазу. В этом случае предусматривается несколько вариантов:

легирование через проволоку сплошного сечения является основным способом при сварке в среде защитных газов и при электрошлаковом процессе; этот способ применяют также при сварке высоколегированных сталей и сплавов под слоем плавленых флюсов и толстопокрытыми стержневыми электродами;

введение легирующих элементов в виде порошков чистых металлов или ферросплавов в электродные покрытия вида «Б», «Р», «Ц», керамические флюсы и во флюсы порошковых проволок;

одновременное легирование через проволоку сплошного сечения и флюс;

легирование на основе восстановления элементов от окислов, находящихся в шлаке, металлом - основой сплава; этот способ применяют при автоматической сварке под флюсом углеродистых и низколегированных сталей для обогащения сварочной ванны Мn и Si; восстановителем является железо [см. уравнения (13), (14)]; для дополнительного легирования наплавленного металла марганцем в количестве 0,4 % и кремнием в количестве 0,2 % при сварке проволокой Св-08 флюс должен иметь около 40 % МnО и подобное количество Si0₂, являясь высококремнистым и высокомарганцовистым.

Легирование возможно провести через газовую фазу, но этот процесс мало изучен. Легирование наплавленного металла протекает во всех участках зоны сварки, но особенно энергично и полно в процессе каплеобразования.

Раскисление и рафинирование металла при сварке плавлением

Процесс раскисления ванны при сварке позволяет проводить удаление растворенного кислорода из металла. При рафинировании происходит очищение металла от серы, фосфора, неметаллических включений и газов. Раскисление можно проводить двумя способами: диффузией растворенного в металле кислорода в шлак и химическим взаимодействием кислорода с раскислителем, при котором образуются нерастворимые в металле окислы. Раскислители обладают большим сродством к кислороду, чем металл - основа сплава. В качестве раскислителей при сварке используют углерод, водород, кремний, марганец и др. Обычно реакции раскисления протекают в следующем порядке:

В результате раскисления ванны углеродом (17) происходит снижение его концентрации, что является благоприятным фактором, хотя осуществление этой реакции в области кристаллизации металла может привести к образованию пор. В зоне кристаллизации металла при температуре ниже 1600°С проходит активно реакция (18), которая при легировании шва кремнием в количестве более 0,15% предотвращает образование пор. Образование нерастворимых в металле окислов (Si0₂, МnО, ТiO₂ и др.) происходит с большой скоростью, но приводит к загрязнению шва неметаллическими включениями, которые снижают пластичность и вязкость сварных соединений.

Для уменьшения загрязнения шва неметаллическими включениями процесс проводят таким образом, чтобы продукты раскисления образовывали легкоплавкие эвтектики - шлаки, которые легко удаляются из ванны кристаллизующимся металлом на поверхность шва. Этого можно достичь при комплексном легировании шва марганцем и кремнием (соотношение 2,5:1).

Серу и фосфор из ванны удаляют шлаком в соответствии со следующими реакциями:

[S] + (Ca0) = (CaS) + [0]; 2 [Р] + 5 [О] + 3 (СаО) = (Са0)₃Р₂0₃.

В процессе, сварки отмечается, что, чем сильнее в шлаке активность окислов кальция, тем больше происходит смещение реакции вправо и полнее удаляются из металла сера и фосфор. Наилучшими рафинирующими свойствами обладают высокоосновные шлаки, богатые СаО. Подобные шлаки образуются при плавлении покрытия вида «Б». Серу из сварочной ванны можно удалить частично в шлак при легировании металла марганцем, который образует с серой тугоплавкое соединение MnS (температура плавления 1620°С). Этот металлургический способ борьбы с серой является основным, когда шлаки не содержат СаО и имеют малую основность (флюс марки АН-348А, покрытия вида «А»). Сера и фосфор относятся к вредным примесям, которые снижают стойкость швов против образования горячих и холодных трещин, вязкость и хладостойкость металла шва.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Рекомендуем приобрести металлопрокат в СПб от компании РДМ.