28.02.2023

Группа 512

Предмет: Техника и технология ручной дуговой сварки( плавки, резки) неплавящимся электродом в защитном газе 

Тема: Технология ручной дуговой и плазменной сварки и резки металла

Тема урока: Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов

Цель урока: изучить данную тему, составить конспект урока

Технология сварки высоколегированных (нержавеющих) и жаропрочных сталей и сплавов

Температура плавления стали типа 18-8 составляет 1475°С. Такие стали широко применяются в пищевой, химической, авиационно-космической, электротехнической промышленности

Высоколегированные стали

Марка	Свариваемость	Технологические особенности сварки
12X18H9T, 12X18H10T, 08X18H10T, 12X17H9T	Хорошая	Присадок Св-01Х19Н9, Св-04Х19Н9, Св-07Х19Н10Б
XH78BT, ХН75М6ТЮ		Присадок Cв-XH78T
12X17,08Х17Т, 15Х25Т	Ограниченная	Рекомендуется термообработка Присадок Св-07Х25Н13, Св-08Х14ГНТ, Св-13Х25Т
20X13	Удовлетворительная	Подогрев и последующая термообработка. Присадок Св-12X13, Св-20Х13, Св-06Х14
10Х14Г14Н4Г		Подогрев и последующая термообработка. Присадок Св-04Х19Н9
08X17H5M3		Необходима термообработка. Присадок Св-06Х21Н7БТ
15Х17АГ14		Подогрев и последующая термообработка. Присадок Св-01Х18

Трудности при сварке

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. Эго повысит коррозионную стойкость сварного соединения.

Подготовка к сварке

Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше подготавливать механическим способом. Однако допускаются плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. При огневых способах резки обязательна механическая обработка кромок на глубину 2-3 мм

КОНСТРУКТИВНЫЕ РАЗМЕРЫ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Подготовка кромок и вид собранного стыка	S, мм	b, мм	с, мм	α, град.
	1-1,5 2-3	1-0,5 1+0,5	- -	- -
	4-5 6-7	1±0,5 1±0,5	1±0,5 1,5±0,5	45+2°
	8-10 10-12 12-16	1±0,5 1,5±0,5 2,5±0,5	1,5±0,5	30+3°

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:

• 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 правило: 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.

В 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)

Короткая дуга, сварка углом вперед, «ниточные» швы - все это обеспечивает получение швов с повышенной сопротивляемостью образованию горячих трещин. Значение сварочного тока уточняют при сварке пробных стыков

Окисленный конец проволоки удаляют кусачками или пассатижами

5. Сварка жаростойких сталей

   1. Основные свойства и особенности сварки

Скорость окисления металла зависит в основном от трех факто­ров: состава среды, рабочей температуры изделия и защитных свойств окисной пленки, образующейся на металле (сплаве, сварном шве), кото­рые, в свою очередь, определяются его химическим составом.

Пористая или рыхлая окисная пленка защитными свойствами не обладает. Жаростойкость сплава и сварных соединений зависит также от их качества, состояния поверхности, структуры металла и т. д.

При контакте с кислородсодержащей средой происходит, в основ­ном, общая коррозия металла с образованием на поверхности слоя сложных окислов. При наличии в газовой атмосфере сернистых соеди­нений (БО₂, Н₂Б и др.), помимо общей газовой коррозии, возможно поражение аустенитных сталей, сплавов и сварных швов межкристаллит- ной газовой коррозией. Причиной этого рода коррозии является про­никновение в глубь металла по границам зерен легкоплавкой сульфид­ной эвтектики М-М₃Б₂.

Марганец (до 6-8 %) повышает стойкость швов против межкри- сталлитной газовой коррозии, вызванной наличием сернистых соедине­ний в рабочей атмосфере.

Жаростойкие аустенитные стали и сварные швы подвержены га­зовой коррозии в средах, соединениях У₂0₅и других, и науглерожива­нию в цементационных средах. Легирование сплава хромом в количест­ве 35-60 % предупреждает ванадиевую коррозию. Для предупреждения науглероживания сплавы легируют кремнием в пределах 2-3 %.

Во всех случаях независимо от агрессивной среды требуемая жа­ростойкость сварного соединения достигается максимальным прибли­жением композиции шва к композиции основного металла.

Высокая жаростойкость аустенитных сталей, сплавов и сварных швов определяется их композицией и, прежде всего, положительным действием хрома, кремния, алюминия. Важную роль играет никель. Увеличение количества этих элементов в металле шва улучшает защит­ные свойства окисной пленки, благодаря повышению в ней содержания шпинелей N10 (Сг, Fe)₂О₃, FeO А1₂О₃и плотного окисла БЮ₂.

Из элементов, применяемых для легирования шва при сварке ау- стенитных сталей, ванадий и бор вызывают падение жаростойкости. Другие элементы - вольфрам, марганец, а также молибден при относи­тельно небольших его количествах (2-3 %) мало влияют на жаростой­кость аустенитных швов. Большинство жаростойких сталей и сплавов имеют стабильноаустенитную структуру и в процессе нагрева (охлаж­дения), а также при сварке фазовых превращений не претерпевают, кроме дисперсионного твердения, связанного с образованием карбидов Сг, Fe, Т1, N и интерметаллидов типа М₃(А1, Т1).

Наибольшую пластичность жаростойкие аустенитные стали, сплавы и сварные швы приобретают после аустенизации при высоких температурах (1100-1200 °С). При длительной эксплуатации в интерва­ле температур 600-800 °С пластичность их заметно снижается вследст­вие старения.

Жаростойкие аустенитные стали и сплавы относятся к трудносва- риваемым вследствие повышенной склонности швов и околошовной зо­ны к горячим трещинам. Исключение составляют двухфазные аусте- нитно-ферритные стали типа Х25Н13.

При сварке изделий повышенной жесткости, особенно из литых сталей и сплавов, например 4Х18Н25С2, легированных большими ко­личествами кремния, углерода, алюминия, хрома, возможно образова­ние холодных трещин. Предупреждение образования холодных трещин в шве и околошовной зоне достигается путем подогрева свариваемых кромок до 200-250 °С. Чем больше жесткость изделия и ниже пластич­ность свариваемого сплава и металла шва, тем выше должен быть по­догрев.

Значительно сложнее задача предотвращения образования горя­чих трещин в шве и околошовной зоне. Высокая прочность и жаростой­кость большинства жаростойких аустенитных сталей и сплавов достига­ется легированием их кремнием, алюминием, углеродом, ниобием, ти­таном, которые в определенных концентрациях являются возбудителя­ми горячих трещин в аустенитных швах. Поэтому для предупреждения образования горячих трещин в швах сварщики вынуждены прибегать к изменению композиции металла шва часто даже в ущерб его жаростой­кости и другим характеристикам.

Сварные соединения из жаростойких аустенитных сталей и спла­вов желательно подвергать аустенизации при температуре 1100-1200 °С или высокотемпературному отжигу при температуре 900-950 °С для снятия сварочных напряжений.

Дуговая сварка жаростойких аустенитных сталей и сплавов про­изводится на постоянном токе обратной полярности, сварка неплавя- щимся вольфрамовым электродом в аргоне, гелии - на токе прямой по­лярности, электрошлаковая сварка - на переменном токе. Остальные требования в части оборудования, источников питания, режимов и тех­ники сварки при сварке жаростойких аустенитных сталей и сплавов та­кие же, как и при сварке жаропрочных аустенитных сталей.

Толщина свариваемого металла, мм	0,5	1	2	4
Диаметр W-электрода, мм	1	1,5	2,5	4
Расход W-электрода на 100 пог.м шва, мм	6	8	23	132