Tehnološki proces plinskog zavarivanja srednjeugljičnih čelika. Zavarivanje ugljeničnih čelika. Zavarivanje srednje ugljičnih čelika

Da bi se poboljšala svojstva i karakteristike čelika, u njihov sastav se uvode različiti aditivi. Promjenom kristalne rešetke materijala, aditivi utječu ne samo na čvrstoću ili otpornost materijala na koroziju, već i na sposobnost zavarivanja. Za neke legure zavarivanje je vrlo jednostavno, ali postoje materijali koji zahtijevaju poseban pristup.

Jedan od najčešćih aditiva u proizvodnji čelika je, naravno, ugljik. Prema GOST 380-2005, ovisno o njegovoj količini u sastavu čelika, potonji mogu biti:

• niskougljični, sa sadržajem ugljika ne većim od 0,25% volumena;
• srednje ugljenik, koji sadrži ugljenik u količini od 0,25% -0,6%;
• visokougljične, koje sadrže od 0,6% do 2,07% ugljika po zapremini materijala.

Zavarivanje ugljičnih čelika karakterizira niz karakteristika koje omogućavaju dobivanje visokokvalitetnog, ujednačenog zavara.

Prilikom spajanja dijelova od ugljičnog čelika, oni se postavljaju tako da je šav „u težini“. Da biste to učinili, dijelovi su sigurno pričvršćeni na stol za zavarivanje pomoću uređaja za montažu - stezaljki, nosača, stege.

Na početku i kraju šava postavljaju se posebne trake od istog materijala kao i dijelovi koji se zavaruju. Početak i kraj procesa zavarivanja odvija se na ovim trakama. Tako je šav cijelom dužinom ujednačen, ima stabilna svojstva i ima precizno određene karakteristike.

Nakon što ste učvrstili dijelove i ekspanzione šipke u željenom položaju, zalijepite metal duž dužine šava. Poželjno je lepljenje na poleđini šava.

Ako je debljina dijelova koji se zavaruju velika i planira se višeslojno zavarivanje u nekoliko prolaza, zavarivanje se može obaviti s prednje strane šava.

Kod višeslojnog zavarivanja, svaki prethodni sloj se pregledava na pukotine i nedostatak prodora. Ako se otkriju, metal vara se odsiječe, rubovi se režu i postupak se ponavlja.

Glavni zahtjev pri zavarivanju je da čvrstoća metala zavara i područja zahvaćenog toplinom ne smije biti niža od čvrstoće metala dijelova.

Niska količina ugljenika

Niskougljični čelik, koji osim ugljika sadrži i legirajuće aditive, zavaruje se u pravilu bilo kojom od tehnologija zavarivanja.

Za rad nije potreban visokokvalifikovani zavarivač. Takvi materijali spadaju u čelike koje se lako zavaruju. Stoga se ovdje može uspješno koristiti konvencionalno lučno zavarivanje.

Karakteristike zavarivanja niskougljičnih čelika su smanjen sadržaj ugljika u metalu šava i povećana količina legirajućih aditiva, pa je moguće određeno ojačanje metala šava u odnosu na metal dijelova.

Drugi problem koji treba uzeti u obzir je povećana krhkost šava pri izvođenju višeslojnog zavarivanja.

Za povezivanje na niskougljičnim čelicima koriste se elektrode s rutilnim i kalcij-fluoroisrutilnim premazom. Profesionalni zavarivači koriste elektrode premazane s malo željeznog praha. Od elektroda koje proizvodi industrija, sljedeće marke su pogodne za zavarivanje: UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

Niskougljični čelici se lako zavaruju. U ovom slučaju možete čak i bez upotrebe fluksa, a plin se troši u maloj količini.

Da bi se dobio visokokvalitetni spoj čvrstoće ne manje od osnovnog metala, koristi se silikonsko-manganska žica za zavarivanje. Po završetku rada sa šavom, plamen se ne gasi niti uklanja iz spoja dijelova, već se glatko odbija, omogućavajući šavu da se ohladi.

Ako odmah uklonite plamen, tada će bez fluksa materijal zavarivanja, koji se zagrijava, oksidirati. Da bi se šav dao bolja svojstva čvrstoće, metal šava se obično kuje i termički obrađuje.

Srednji ugljenik

Zbog velike količine ugljika, spajanje takvih dijelova je komplikovano. U rezultatima rada to se izražava u činjenici da metal dijela i zavareni spoj mogu biti različite čvrstoće. Osim toga, u blizini rubova šava mogu se formirati pukotine i džepovi s izraženom krhkošću materijala.

Kako bi se izbjegli ovi nedostaci, koriste se elektrode čiji materijal sadrži malu količinu ugljika.

S povećanjem struje potrebne za zagrijavanje dijelova koji se spajaju, moguć je prodor osnovnog metala. Da bi se eliminirali takvi slučajevi, rubovi dijelova koji se spajaju se režu.

Još jedna mjera za poboljšanje kvaliteta veze je predgrijavanje i konstantno zagrijavanje dijelova tokom procesa. Prilikom zavarivanja čelika poluautomatskim strojem, za poboljšanje kvalitete šava, bolje je pomicati elektrodu ne poprijeko, već duž spoja dijelova i koristiti kratki luk. Za rad se koriste elektrode marki UONI-13/55, UONI-13/65, OZS-2, K-5a.

Kod upotrebe acetilena za zavarivanje srednjeugljičnih čelika postiže se plamen plamenika tako da je protok plina 75-100 dm³/h. Za proizvode debljine 3 milimetra ili više koristi se opće zagrijavanje do 250-300 °C ili lokalno do 600-650 °C.

Nakon zavarivanja, šav se kuje i podvrgava termičkoj obradi. Za zavarivanje metalnih proizvoda s količinom ugljika bliskom visokougljičnim čelicima koristi se poseban fluks.

Visok ugljik

Čelike s visokim sadržajem ugljika vrlo je teško zavariti. Za spajanje dijelova napravljenih od takvih materijala koriste se i druge alternativne metode.

Zavarivanje visokougljičnih čelika otpornih na koroziju izvodi se samo tokom popravnih radova.

U ovom slučaju se koristi prethodno zagrijavanje područja šava na 250-300 °C i naknadna toplinska obrada šava. Apsolutno nije dozvoljeno izvoditi zavarivanje sa visokougljeničnim čelicima na temperaturama vazduha ispod 5 °C ili kada postoji radovi zavarivanja nacrti

Ako su ispunjeni svi uvjeti, zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika izvodi se istim tehnikama kao i čelika sa srednjim ugljikom.

Dozvoljeno je plinsko zavarivanje acetilenom. Snaga plamena gorionika treba da obezbedi potrošnju gasa u rasponu od 75-90 dm³/h po 1 milimetar debljine šava.

Da bi se spriječila oksidacija, koriste se fluksovi čiji su sastavi slični onima koji se koriste za zavarivanje srednje ugljičnih čelika. Poslije gasno zavarivanjeŠav se kuje, a zatim temperira.

Austenit

Austenitni čelici su materijali koji sadrže visokotemperaturnu fazu željeza – austenit. Ubrajaju se, na primjer, u grupu krom-nikl čelika, koji mogu raditi u različitim agresivna okruženja ah i na veoma visokim temperaturama.

Glavna karakteristika pri zavarivanju čelika otpornog na koroziju je potreba da se osigura otpornost na međukristalnu koroziju u zoni utjecaja topline.

Problem je u tome što čak i kod predgrijavanja čelika krom karbidi ispadaju iz kristalne rešetke duž granica zagrijavanja. Kao rezultat smanjenja količine ovog elementa u materijalu, nakon ponovnog zagrijavanja, na granicama se pojavljuju korozijske pukotine.

U praksi će možda biti potrebno kreirati konstrukcije od austenitnih čelika s aditivima za legiranje krom-nikla koji će raditi na visokim temperaturama. Za zavarivanje takvih konstrukcija potrebno je odabrati materijale u kojima je sadržaj ugljika što je moguće manji.

Ako je potrebno da postotak ugljika bude veći, a da pritom čelične konstrukcije ispunjavaju svoju svrhu u agresivnim sredinama i visokim temperaturama, potrebno je odabrati aditiv za legiranje koji je po svojstvima sličan ugljiku.

Kao takav aditiv mogu se koristiti titan, cirkonijum, tantal, vanadijum i volfram. Ovi elementi vezuju ugljik koji se oslobađa iz čelika tokom naknadnog zagrijavanja i sprječavaju iscrpljivanje područja zahvaćenih toplinom tokom procesa zavarivanja.

Nehrđajući čelik

Nehrđajući čelici koji se koriste u industriji najčešće dobijaju svoja antikorozivna svojstva uvođenjem legirajućih aditiva - hroma i nikla.

Prilikom zavarivanja hromiranih dijelova mora se voditi računa da je pri visokim temperaturama (više od 500 °C) moguća oksidacija spoja dijelova.

Da biste to izbjegli, koristite ili TIG zavarivanje (TIG). Ova tehnologija uključuje izvođenje operacija zavarivanja bez pristupa zraka direktno u zonu zavarivanja. Shodno tome, odsustvo kisika, čije je prisustvo u zraku obavezno, eliminira preduvjete za oksidaciju materijala.

Ograničavanje pristupa zraka vrši se uvođenjem argona, inertnog plina u zonu zavarivanja, koji ga, budući da je teži od zraka, istiskuje. Ponekad se ova metoda naziva zavarivanjem čelika argonom. U stvari, čelik je ili jednostavno zavaren zajedno sa lukom, ili pomoću materijala za punjenje.

Tig zavarivanje zahtijeva posebnu opremu. Rad se izvodi sa nepotrošnim volframovim elektrodama, za koje su zahtjevi određeni GOST 10052-75.

Drugi problem je ovo. Nerđajući čelici imaju visok koeficijent termičkog širenja, a pri zavarivanju čeličnog lima, kada je spoj dugačak u odnosu na linearne dimenzije dela, zavar se može savijati tokom procesa hlađenja.

Problem se rješava postavljanjem razmaka između listova i korištenjem kvačica za pričvršćivanje dijelova u željeni položaj.

Instrumental

Alatni čelik je jedan od tvrdih, mehanički otpornih materijala. Koristi se za izradu alata za obradu metala i stolarije i dijelova opreme za različite industrije.

Radni dijelovi alata - bušilice, glodala, čija je svrha da utiču na materijale u svrhu njihove obrade, očigledno moraju biti jači i tvrđi od materijala koji se obrađuje. Takva svojstva se postižu uključivanjem velike količine ugljika i legirajućih aditiva - nikla, hroma, molibdena.

Zavarivanje alatnog čelika se koristi u popravci opreme i alata. U tom slučaju se postavljaju visoki zahtjevi za zavarene šavove: spojevi moraju biti homogeni s ostatkom materijala, a njihova čvrstoća ne smije se razlikovati kako bi se izbjegle koncentracije naprezanja tijekom rada.

Da bi se osigurala usklađenost s takvim zahtjevima, potrebno je koristiti posebne elektrode. U većini slučajeva to može biti UONI-13/NZH/20ZH13.

Prilikom zavarivanja specijalnih ugljičnih čelika, čija je upotreba usko usmjerena, koriste se elektrode dizajnirane za određene klase.

Uz pravilno određivanje karakteristika materijala, vrste zavarivanja i načina rada, kada se koriste elektrode odgovarajućih marki, zavari će imati visoku čvrstoću i otpornost na koroziju.

Ovisno o kemijskom sastavu, čelik može biti ugljični ili legirani. Ugljični čelik dijeli se na niskougljični (sadržaj ugljika do 0,25%), srednje ugljični (sadržaj ugljika od 0,25 do 0,6%) i visokougljični (sadržaj ugljika od 0,6 do 2,07o). Čelik, koji osim ugljika sadrži i legirajuće komponente (hrom, nikal, volfram, vanadijum, itd.), naziva se legiranim. Legirani čelici su: niskolegirani (ukupni sadržaj legirajućih komponenti, osim ugljenika, manji je od 2,5%); srednje legirane (ukupan sadržaj legirajućih komponenti, osim ugljenika, od 2,5 do 10%), visoko legirane (ukupni sadržaj legirajućih komponenti, osim ugljenika, više od 10%).

Na osnovu svoje mikrostrukture čelici se dijele na perlitne, martenzitne, austenitne, feritne i karbidne klase.

Prema načinu proizvodnje čelik može biti:

a) običnog kvaliteta (sadržaj ugljenika do 0,6%), kipuće, polumirno i mirno. Čelik koji vreo nastaje nepotpunom deoksidacijom metala silicijumom, sadrži do 0,05% silicijuma. Mirni čelik ima ujednačenu, gustu strukturu i sadrži najmanje 0,12% silicija. Polutihi čelik zauzima srednju poziciju između kipućih i mirnih čelika i sadrži 0,05-0,12% silicija;

b) visokokvalitetne - ugljenične ili legirane, u kojima sadržaj sumpora i fosfora ne bi trebalo da prelazi 0,04% svakog elementa;

c) visokokvalitetni - ugljik ili legura, u kojima sadržaj sumpora i fosfora ne bi trebao biti veći od 0,030 odnosno 0,035%.Takav čelik također ima povećanu čistoću za nemetalne inkluzije i označava se slovom A, smještenim iza oznake oznaka marke.

Čelici se prema namjeni mogu koristiti za građevinarstvo, inženjering (konstrukcijski), alatni čelik i čelik sa posebnim fizičkim svojstvima.

Konstrukcije od srednjeg ugljeničnog čelika mogu se dobro zavariti pod uslovom da se poštuju pravila iz pogl. 13, kao i sljedeća dodatna uputstva. U čeonim, ugaonim i T-spojevima, prilikom sastavljanja elemenata koji se spajaju, praznine predviđene GOST-om treba održavati između rubova tako da se poprečno skupljanje zavarivanja odvija slobodnije i ne uzrokuje kristalizacijske pukotine. Osim toga, počevši od debljine čelika od 5 mm ili više, rubovi se režu u čeonim spojevima, a zavarivanje se izvodi u nekoliko slojeva. Smanjuje se struja zavarivanja. Zavarivanje se vrši elektrodama prečnika ne većeg od 4-5 mm pomoću jednosmerne struje obrnutog polariteta, čime se obezbeđuje manje topljenje ivica osnovnog metala, a samim tim i njegov manji udeo i manji sadržaj C u metal zavara. Za zavarivanje se koriste elektrode E42A, E46A ili E50A. Čelične šipke elektroda sadrže malo ugljika, tako da kada se rastope i pomiješaju s malom količinom osnovnog metala srednjeg ugljika, u zavaru neće biti više od 0,1-0,15% ugljika. U ovom slučaju, metal šava je legiran sa Mn i Si zbog rastaljenog premaza i tako se ispostavlja da je po čvrstoći jednak osnovnom metalu. Zavarivanje metala debljine veće od 15 mm izvodi se u "klizaču", "kaskadi" ili "blokovima" radi sporijeg hlađenja. Koristi se prethodno i prateće grijanje (periodično zagrijavanje prije zavarivanja sljedeće „kaskade” ili „bloka” na temperaturu od 120-250 ° C). Konstrukcije od čelika razreda VSt4ps, VSt4sp i čelika 25 debljine ne veće od 15 mm i bez krutih komponenti obično se zavaruju bez zagrijavanja. U drugim slučajevima potrebno je prethodno i pomoćno grijanje, pa čak i naknadna toplinska obrada. Luk se pali samo na mjestu budućeg šava. Ne smije biti nezavarenih kratera i oštrih prijelaza od podloge do nanesenog metala, podrezivanja i ukrštanja šavova. Zabranjeno je stvaranje kratera na osnovnom metalu. Na zadnji sloj višeslojnog šava nanosi se valjak za žarenje.

Zavarivanje srednjeg ugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40, koji sadrži ugljik 0,28-0,37% i 0,27-0,45%, je teže, jer s povećanjem sadržaja ugljika zavarljivost čelika se pogoršava.

Srednjougljični čelik razreda VSt5ps i VSt5sp koji se koristi za armaturu od armiranog betona zavaruje se metodom kupke i konvencionalnim produženim šavovima kada se spaja na preklope (16.1). Za zavarivanje se moraju pripremiti krajevi spojenih šipki: za zavarivanje u donjem položaju odsjeći rezačem ili pilom, a za okomito zavarivanje izrezati. Osim toga, moraju se očistiti na spojevima do dužine koja premašuje zavar ili spoj za 10-15 mm. Zavarivanje se izvodi elektrodama E42A, E46A i E50A za proširene šavove. Pri temperaturama vazduha do minus 30 °C potrebno je povećati struju zavarivanja za 1% za svaki pad temperature od 3 °C od 0 °C. Osim toga, treba koristiti predgrijavanje spojenih šipki na 200--250 °C na dužini od 90--150 mm od spoja i smanjiti brzinu hlađenja nakon zavarivanja omotanjem spojeva azbestom, a u slučaju kade zavarivanja, ne uklanjajte elemente za oblikovanje dok se spoj ne ohladi na 100 °C i niže.

Pri nižim temperaturama okoline (od -30 do -50°C) treba se voditi posebno razvijenom tehnologijom zavarivanja, koja predviđa prethodno i istovremeno zagrijavanje i naknadnu toplinsku obradu spojeva armature ili zavarivanje u posebnim staklenicima.

Zavarivanje ostalih konstrukcija od srednje ugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40 izvoditi u skladu s istim dodatnim uputama. Spojevi šinskih kolosijeka obično se zavaruju zavarivanjem u kadi sa predgrijavanjem i naknadnim polaganim hlađenjem, slično spojevima armature. Prilikom zavarivanja drugih konstrukcija od ovih čelika potrebno je koristiti prethodno i pomoćno grijanje, kao i naknadnu toplinsku obradu.

Zavarivanje visokougljičnih čelika razreda VStb, 45, 50 i 60 i livenih ugljičnih čelika sa udjelom ugljika do 0,7% je još teže. Ovi čelici se uglavnom koriste u odljevcima i izradi alata. Njihovo zavarivanje je moguće samo uz prethodno i istovremeno zagrijavanje na temperaturu od 350-400 ° C i naknadnu toplinsku obradu u pećima za grijanje. Prilikom zavarivanja moraju se poštovati pravila navedena za srednje ugljični čelik. Dobri rezultati se postižu pri zavarivanju sa uskim perlama i na malim područjima uz hlađenje svakog sloja. Nakon završetka zavarivanja potrebna je termička obrada.

Ugljični konstrukcioni čelici uključuju čelike koji sadrže 0,1 - 0,7% ugljika, koji je glavni legirajući element u čelicima ove grupe i određuje njihova mehanička svojstva. Povećanje sadržaja ugljika otežava tehnologiju zavarivanja i dobivanje visokokvalitetnih zavarenih spojeva. U proizvodnji zavarivanja, ovisno o sadržaju ugljika, ugljični konstrukcijski čelici se konvencionalno dijele u tri grupe: nisko-, srednje- i visokougljične. Tehnologija zavarivanja čelika ovih grupa je različita.

Većina zavarenih konstrukcija je trenutno izrađena od niskougljičnih čelika koji sadrže do 0,25% ugljika. Niskougljični čelici su dobro zavareni metali sa gotovo svim vrstama i metodama zavarivanja topljenjem.

Tehnologija zavarivanja ovih čelika odabire se iz uvjeta usklađenosti sa skupom zahtjeva, osiguravajući, prije svega, jednaku čvrstoću zavarenog spoja s osnovnim metalom i odsutnost nedostataka u zavarenom spoju. Zavareni spoj mora biti otporan na prelazak u krto stanje, a deformacija konstrukcije mora biti u granicama koje ne utiču na njene performanse.Metal šava pri zavarivanju niskougljičnog čelika se malo razlikuje po sastavu od osnovnog metala - ugljika. sadržaj se smanjuje, a sadržaj mangana i silicija se povećava. Međutim, osiguravanje jednake čvrstoće tokom elektrolučnog zavarivanja ne uzrokuje poteškoće. Ovo se postiže povećanjem brzine hlađenja i legiranjem manganom i silicijumom kroz materijale za zavarivanje. Efekat brzine hlađenja se značajno manifestuje kod zavarivanja jednoslojnih šavova, kao i kod poslednjih slojeva višeslojnog šava. Mehanička svojstva metala u zoni toplotnog utjecaja prolaze kroz određene promjene u odnosu na svojstva osnovnog metala - za sve vrste elektrolučnog zavarivanja, ovo je blago ojačanje metala u zoni pregrijavanja. Prilikom zavarivanja starenja (na primjer, ključanja i polu-tiha) niskougljičnih čelika u području rekristalizacije zone toplinski utjecaja, moguće je smanjenje udarne žilavosti metala. Metal zone uticaja toplote postaje intenzivnije krt tokom višeslojnog zavarivanja u odnosu na jednoslojno zavarivanje. Zavarene konstrukcije od mekog čelika ponekad se podvrgavaju toplinskoj obradi. Međutim, za konstrukcije s jednoslojnim kutnim zavarom i višeslojnim zavarenim spojevima koji se primjenjuju povremeno, sve vrste toplinske obrade, osim otvrdnjavanja, dovode do smanjenja čvrstoće i povećanja duktilnosti metala šava. Šavovi izrađeni svim vrstama i metodama zavarivanja topljenjem imaju sasvim zadovoljavajuću otpornost na stvaranje kristalizacijskih pukotina zbog niskog sadržaja ugljika. Međutim, kod zavarivanja čelika s gornjom granicom sadržaja ugljika mogu se pojaviti kristalizacijske pukotine, prvenstveno u kutnim zavarima, prvom sloju višeslojnih sučeonih zavara, jednostranim zavarima s punim ivičnim probijanjem i prvom sloju sučeonih zavara zavarenim sa obavezna praznina.

Ručno zavarivanje obloženim elektrodama postalo je široko rasprostranjeno u proizvodnji konstrukcija od niskougljičnih čelika. Ovisno o zahtjevima za zavarenom strukturom i karakteristikama čvrstoće čelika koji se zavari, odabire se vrsta elektrode. Posljednjih godina naširoko se koriste elektrode tipa E46T s rutilnim premazom. Za posebno kritične strukture koriste se elektrode sa kalcijum fluoridnim i kalcij-fluor-rutilnim premazima tipa E42A, koji obezbeđuju povećanu otpornost metala šava na kristalizacione pukotine i veća plastična svojstva. Koriste se i elektrode visokih performansi sa premazom željeza u prahu i elektrode za zavarivanje dubokog prodiranja. Vrsta i polaritet struje odabiru se ovisno o karakteristikama premaza elektrode.

Unatoč dobroj zavarljivosti čelika s niskim udjelom ugljika, ponekad treba poduzeti posebne tehnološke mjere kako bi se spriječilo stvaranje otvrdnjavajućih struktura u zoni utjecaja topline. Stoga se pri zavarivanju prvog sloja višeslojnog vara i ugaonih vara na debelom metalu preporučuje predgrijavanje na 120-150°C, čime se osigurava otpornost metala na pojavu kristalizacijskih pukotina. Da bi se smanjila brzina hlađenja, prije korekcije neispravnih područja potrebno je izvršiti lokalno zagrijavanje na 150°C, što će spriječiti smanjenje plastičnih svojstava nanesenog metala.

Čelici s niskim udjelom ugljika mogu se bez većih poteškoća zavariti plinom pomoću normalnog plamena i, u pravilu, bez fluksa. Snaga plamena lijevom metodom se bira na osnovu potrošnje 100--130 dm3/h acetilena na 1 mm debljine metala, a desnom metodom - 120--150 dm3/h. Visokokvalificirani zavarivači rade s plamenom velike snage - 150-200 dm 3 / h acetilena, koristeći žicu za punjenje većeg promjera nego kod konvencionalnog zavarivanja. Da bi se postigla veza jednake čvrstoće s osnovnim metalom pri zavarivanju kritičnih konstrukcija, treba koristiti silikonsko-mangansku žicu za zavarivanje. Kraj žice treba uroniti u kadu od rastopljenog metala. U toku procesa zavarivanja, plamen zavarivanja se ne smije preusmjeravati iz bazena rastopljenog metala, jer to može dovesti do oksidacije metala šava kisikom. Za kompaktiranje i povećanje duktilnosti nanesenog metala vrši se kovanje i naknadna toplinska obrada.

Razlika između srednjeg ugljičnog čelika i čelika s niskim udjelom ugljika uglavnom leži u različitom sadržaju ugljika. Srednji ugljični čelici sadrže 0,26 - 0,45% ugljika. Povećani sadržaj ugljika stvara dodatne poteškoće pri zavarivanju konstrukcija od ovih čelika. To uključuje nisku otpornost na kristalizacijske pukotine, mogućnost stvaranja niskoplastičnih otvrdnjavajućih struktura i pukotina u zoni utjecaja topline, te poteškoće u osiguravanju jednake čvrstoće metala šava s osnovnim metalom. Povećanje otpornosti metala šava na kristalizacijske pukotine postiže se smanjenjem količine ugljika u metalu šava upotrebom elektrodnih šipki i žice za punjenje sa smanjenim sadržajem ugljika, kao i smanjenjem udjela osnovnog metala u metalu šava, što se postiže zavarivanjem sa pripremom ivica u režimima koji obezbeđuju minimalno prodiranje osnovnog metala i maksimalnu vrednost koeficijenta oblika šava. To također olakšavaju elektrode s visokom stopom taloženja. Kako bi se prevladale poteškoće koje nastaju pri zavarivanju proizvoda od srednjeugljičnih čelika, izvode se prethodno i popratno zagrijavanje, modifikacija metala šava i dvolučno zavarivanje u zasebnim bazenima. Ručno zavarivanje srednjeugljičnih čelika izvodi se elektrodama presvučenim kalcijum fluoridom razreda UONI-13/55 i UONI-13/45, koje osiguravaju dovoljnu čvrstoću i visoku otpornost metala šava na stvaranje kristalizacijskih pukotina. Ako se na zavareni spoj postavljaju visoki zahtjevi za duktilnost, potrebno ga je podvrgnuti naknadnoj toplinskoj obradi. Prilikom zavarivanja treba izbjegavati primjenu širokih perli, zavarivanje se izvodi kratkim lukom i malim perlicama. Poprečni pokreti elektrode moraju se zamijeniti uzdužnim, krateri moraju biti zavareni ili postavljeni na tehnološke ploče, jer u njima mogu nastati pukotine.

Plinsko zavarivanje čelika srednjeg ugljika izvodi se normalnim ili blago naugljičnim plamenom snage 75-100 dm3/h acetilena po 1 mm debljine metala samo na lijevoj strani, čime se smanjuje pregrijavanje metala. Za proizvode debljine preko 3 mm preporučuje se opšte zagrevanje do 250-350°C ili lokalno do 600-650°C. Za čelike sa sadržajem ugljika na gornjoj granici, preporučljivo je koristiti posebne fluksove. Za poboljšanje svojstava metala koriste se kovanje i toplinska obrada.

Visokougljični čelici uključuju čelike sa sadržajem ugljika u rasponu od 0,46-0,75%. Ovi čelici općenito nisu prikladni za proizvodnju zavarenih konstrukcija. Međutim, potreba za zavarivanjem se javlja tokom popravki. Zavarivanje se izvodi uz prethodno, a ponekad i uz prateće zagrijavanje i naknadnu toplinsku obradu. Na temperaturama ispod 5°C i na promaji, zavarivanje se ne može izvoditi. Preostale tehnološke metode su iste kao kod zavarivanja srednjeugljičnih čelika. Plinsko zavarivanje visokougljičnih čelika izvodi se normalnim ili blago naugljičnim plamenom snage 75 - 90 dm3/h acetilena po 1 mm debljine metala, zagrijanog na 250 - 300 °C. Koristi se metoda lijevog zavarivanja, koja omogućava smanjenje vremena pregrijavanja i vremena kada metal zavarenog bazena ostaje u rastopljenom stanju. Koriste se tokovi istog sastava kao i za srednje-ugljične čelike. Nakon zavarivanja, šav se kuje, nakon čega slijedi normalizacija ili kaljenje.

Posljednjih godina, toplinski ojačani ugljični čelici našli su primjenu. Čelici visoke čvrstoće omogućuju smanjenje debljine proizvoda. Načini i tehnike zavarivanja za termički ojačane čelike su isti kao i za konvencionalni ugljični čelik istog sastava. Materijali za zavarivanje biraju se uzimajući u obzir da se osigura jednaka čvrstoća metala šava sa osnovnim metalom. Glavna poteškoća u zavarivanju je omekšavanje područja toplinski pogođene zone koja se zagrijava na 400 - 700 °C. Stoga se za toplinski ojačani čelik preporučuju načini zavarivanja male snage, kao i metode zavarivanja s minimalnim odvođenjem topline u osnovni metal.

Čelici sa zaštitni premazi. Pocinčani čelik se najviše koristi u proizvodnji razni dizajni sanitarni cjevovodi. Prilikom zavarivanja pocinčanog čelika, ako cink dospije u zavareni bazen, stvaraju se uvjeti za pojavu pora i pukotina. Stoga se cink premaz mora ukloniti sa rubova koji se zavaruju. S obzirom na to da tragovi cinka ostaju na rubovima, potrebno je poduzeti dodatne mjere kako bi se spriječilo stvaranje nedostataka: u poređenju sa zavarivanjem konvencionalnog čelika, razmak je povećan za 1,5 puta, a brzina zavarivanja je smanjena za 10 g-20%, elektroda se pomera duž šava uzdužnim vibracijama. Prilikom ručnog zavarivanja pocinčanog čelika najbolji rezultati se postižu pri radu s rutilnim elektrodama koje osiguravaju minimalan sadržaj silicija u metalu šava. Ali mogu se koristiti i druge elektrode. Zbog činjenice da su pare cinka izuzetno otrovne, zavarivanje pocinčanog čelika može se obaviti uz jaku lokalnu ventilaciju. Nakon završetka radova zavarivanja, potrebno je nanijeti zaštitni sloj na površinu šava i obnoviti ga u području toplinski pogođene zone.

Ugljični čelik je legura željeza i ugljika s manjim količinama silicija, mangana, fosfora i sumpora. U karbonskom čeliku, za razliku od nerđajućeg čelika, nema legirajućih elemenata (molibden, hrom, mangan, nikl, volfram).Svojstva ugljeničnog čelika uveliko variraju u zavisnosti od male promene sadržaja ugljenika. Kako se sadržaj ugljika povećava, tvrdoća i čvrstoća čelika se povećavaju, dok se žilavost i duktilnost smanjuju. Sa sadržajem ugljika većim od 2,14%, legura se naziva liveno gvožđe.

Klasifikacija ugljeničnih čelika

• niskougljični (sa sadržajem ugljika do 0,25%)
• srednji ugljenik (sa sadržajem ugljenika od 0,25 - 0,6%)
• visokougljični (sa sadržajem ugljika od 0,6 - 2,0%)

Čelik se klasificira prema načinu proizvodnje:

1. Obične kvalitete (ugljenik do 0,6%) kipuće, polumirno, mirno

Postoje 3 grupe čelika običnog kvaliteta:

• Grupa A. Isporučuje se prema mehaničkim svojstvima bez regulacije sastava čelika. Ovi čelici se obično koriste u proizvodima bez naknadne obrade pod pritiskom i zavarivanja. Što je veći broj uslovnog broja, veća je čvrstoća i niža duktilnost čelika.
• Grupa B. Dolazi sa garancijom hemijskog sastava. Što je veći referentni broj, to je veći sadržaj ugljika. Nakon toga se mogu obraditi kovanjem, štancanjem ili izlaganjem temperaturi bez očuvanja početne strukture i mehaničkih svojstava.
• Grupa B. Može se zavariti. Isporučuje se sa garancijom na sastav i svojstva. Ova grupa čelika ima mehanička svojstva u skladu sa brojevima u grupi A, a hemijski sastav - u skladu sa brojevima u grupi B, uz korekciju prema metodi deoksidacije.

2. Visokokvalitetni sa sadržajem sumpora do 0,030% i fosfora do 0,035%. Čelik je povećane čistoće i označen je slovom A nakon razreda čelika

Prema namjeni, čelik može biti:

• izgradnja
• mašinstvo (strukturno)
• instrumental
• čelici sa posebnim fizičkim svojstvima

Takvi čelici dobro zavaruju. Da biste pravilno odabrali elektrode željene vrste i marke, moraju se uzeti u obzir sljedeći zahtjevi:

• Jednako jaka veza za zavarivanje sa osnovnim metalom
• Zavar bez defekata
• Optimalni hemijski sastav metala šava
• Stabilnost zavarenih spojeva pod uticajem vibracija i udarnih opterećenja, visokim i niskim temperaturama

Za zavarivanje niskougljičnih čelika koriste se elektrode marki OMM-5, SM - 5, TsM - 7, KPZ-32R, OMA - 2, UONI - 13/45, SM - 11

Zavarivanje ugljeničnih čelika

Ugljik povećava sposobnost čelika da se očvrsne. Čelik s udjelom ugljika (0,25-0,55%) podliježe kaljenju i kaljenju, što značajno povećava njegovu tvrdoću i otpornost na habanje. Ove kvalitete čelika koriste se u proizvodnji dijelova mehanizama, osovinskih osovina, zupčanika, kućišta, lančanika i drugih dijelova koji zahtijevaju povećanu otpornost na habanje. Često zavarivanje postaje jedina tehnologija za proizvodnju i popravku dijelova strojeva, okvira proizvodne opreme itd.

Problemi zavarivanja ugljičnih čelika i metode za njihovo rješavanje

Međutim, zavarivanje ugljičnih čelika je teško iz sljedećeg razloga: ugljik sadržan u takvim čelicima doprinosi stvaranju kristalizacijskih vrućih pukotina i niskoplastičnih otvrdnjavajućih formacija i pukotina u zonama pod utjecajem topline tijekom zavarivanja. Sam metal šava razlikuje se po svojstvima od osnovnog metala, a ugljik smanjuje otpornost šavova na pucanje, povećavajući negativne učinke sumpora i fosfora.

Kritični sadržaj ugljika u zavaru ovisi o:

• dizajn jedinice
• oblici šavova
• sadržaj različitih elemenata u šavu
• predgrijavanje područja šava

Shodno tome, metode za povećanje otpornosti na stvaranje vrućih pukotina imaju za cilj:

• Ograničavajući elementi koji potiču pucanje
• Smanjenje vlačnih napona u šavu
• Formiranje optimalnog oblika šava sa najhomogenijim hemijskim sastavom

Osim toga, povećani sadržaj ugljika doprinosi stvaranju niskoplastičnih struktura, koje su pod utjecajem različitih naprezanja sklone stvaranju hladnih pukotina i razaranju. Da bi se to spriječilo, koriste se metode za uklanjanje faktora koji doprinose nastanku ovakvih stanja.

Zahtjevi za tehnologiju zavarivanja ugljičnih čelika

Prilikom izrade zavarenih spojeva na čelicima s visokim sadržajem ugljika, moraju se poštovati sljedeći uvjeti kako bi se osigurala otpornost zavara na pucanje:

• Koristite elektrode za zavarivanje i žicu s niskim sadržajem ugljika
• Koristite načine zavarivanja i tehnološke mjere koje ograničavaju drift ugljika iz osnovnog metala u zavar (ivica, povećani prevjes, upotreba žice za punjenje, itd.)
• Uvesti elemente koji pospješuju stvaranje vatrostalnih ili zaobljenih sulfidnih formacija (mangan, kalcij, itd.) u zavar.
• Koristite određeni red šavova, smanjite krutost čvorova. Koristite druge načine i metode za smanjenje naprezanja u zavarenom šavu
• Odaberite željene oblike zavara i smanjite njegovu kemijsku heterogenost
• Smanjite sadržaj difuzibilnog vodika (koristite elektrode s malo vodonika, zaštitne plinove za sušenje, rubove i žice za čišćenje, elektrode za kalciniranje, žice, fluksove)
• Osigurajte sporo hlađenje zavarenog šava (koristite višeslojno, dvostruko ili višelučno zavarivanje, navarivanje zrna za žarenje, koristite egzotermne smjese itd.)

Tehnološke karakteristike zavarivanja ugljeničnih čelika

Neke karakteristike pripreme i zavarivanja dijelova od ugljičnih čelika:

Prilikom zavarivanja ugljeničnog čelika, osnovni metal se čisti od hrđe, prljavštine, kamenca, ulja i drugih zagađivača, koji su izvori vodika i mogu stvoriti pore i pukotine u zavaru. Rubovi i susjedna područja metala širine do 10 mm se čiste. To osigurava nesmetan prijelaz na osnovni metal konstrukcije i čvrstoću vara pod različitim opterećenjima.

• Montaža delova za zavarivanje. Sečenje ivica

Prilikom sastavljanja dijelova za zavarivanje mora se održavati razmak, ovisno o debljini dijelova. Širina zazora je 1-2 mm veća nego kod montaže elemenata od dobro zavarenih čelika. Rezanje rubova treba obaviti debljinom metala od 4 mm ili više, što pomaže u smanjenju prijenosa ugljika u šav. Budući da postoji velika sklonost ka stvrdnjavanju, potrebno je napustiti kvačice malih poprečnih presjeka ili koristiti lokalno predgrijavanje prije lijepljenja.

• Režim zavarivanja treba da obezbedi najmanji prodor osnovnog metala i optimalnu brzinu hlađenja. Ispravan izbor načina zavarivanja može se potvrditi rezultatima mjerenja tvrdoće metala šava. U optimalnom režimu ne bi trebalo da prelazi 350 HV.
• Kritične komponente se zavaruju u dva ili više prolaza. Zavar za osnovni metal treba da ima glatki pristup. Česti lomovi luka, krateri na osnovnom metalu i opekotine nisu dozvoljeni.
• Kritične konstrukcije od ugljeničnih čelika, kao i jedinice sa krutom konturom itd. zavarene su uz predgrevanje. Zagrijavanje se vrši u temperaturnom rasponu od 100-400 °C, a što je temperatura grijanja viša, to je veći sadržaj ugljika i debljina dijelova koji se zavaruju.
• Hlađenje zavarenih spojeva nakon završetka zavarivanja ugljičnog čelika treba biti sporo. U tu svrhu, zavarena jedinica se prekriva posebnim toplinski izolacijskim materijalom, premješta na poseban termostat ili se koristi nakon zagrijavanja zavarivanja.

Potrošni materijal za zavarivanje ugljeničnih čelika

• Za zavarivanje čelika sa udjelom ugljika do 0,4% mogu se koristiti elektrode za zavarivanje koje su prikladne za zavarivanje niskolegiranih čelika sa manjim ograničenjima. Za ručno zavarivanje koriste se elektrode sa osnovnim tipom premaza koje osiguravaju minimalan sadržaj vodika u zavaru. Koriste se elektrode marki UONI-13/45, UONI-13/55 itd.
• Mehanizirano zavarivanje ugljičnog čelika u zaštitnom plinu uključuje upotrebu žice marke Sv-08G2S, Sv-09G2STs ili slično, kao i mješavine plinova ugljičnog dioksida i kisika (sa potonjim sadržajem do 30%) ili ugljičnog dioksida. Dozvoljena je upotreba oksidirajućih gasnih mešavina argona (70-75% Ar+20-25% CO2+5% O2). Najoptimalnija debljina žice je 1,2 mm.
• Ako je ugljični čelik prošao toplinsku obradu ili legiran, tada elektrodna žica Sv-08G2S neće pružiti potrebna mehanička svojstva. U tim slučajevima za zavarivanje se koriste složene legirane žice marki Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM itd.
• Automatsko zavarivanje ugljičnog čelika pod vodom izvodi se pomoću žica Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA kada se koriste zajedno sa fluksovima AN-348A, OSTS-45. Preporučuje se upotreba fluksa AN-43 i AN-47, koji imaju dobre tehnološke kvalitete i otpornost na pucanje.
• Materijali za zavarivanje (žica, elektrode) moraju biti u skladu sa zahtjevima standarda i tehničkih specifikacija. Ne smiju se koristiti elektrode sa značajnim defektima premaza. Žica mora biti očišćena od prljavštine i rđe, fluksovi i elektrode moraju biti kalcinirani prije upotrebe na temperaturama preporučenim u pratećoj tehničkoj dokumentaciji. Za zavarivanje treba koristiti samo ugljični dioksid za zavarivanje. Ugljični dioksid koji se koristi za hranu može se koristiti samo nakon dodatnog sušenja.

Slični članci

goodsvarka.ru

Zavarivanje niskougljičnih čelika – Osvarke.Net

Niskougljični čelici su čelici s niskim sadržajem ugljika do 0,25%. Niskolegirani čelici su čelici koji sadrže do 4% legirajućih elemenata, isključujući ugljik.

Dobra zavarljivost niskougljičnih i niskolegiranih konstrukcijskih čelika glavni je razlog njihove široke upotrebe u proizvodnji zavarenih konstrukcija.

Hemijski sastav i svojstva čelika

U ugljičnim konstrukcijskim čelicima, ugljik je glavni legirajući element. Mehanička svojstva čelika zavise od količine ovog elementa. Niskougljični čelici dijele se na čelike običnog kvaliteta i čelike visokog kvaliteta.

Čelik običnog kvaliteta

U zavisnosti od stepena deoksidacije, obični kvalitetni čelik se deli na:

• ključanje - kp;
• polu-mirno - ps;
• mirno - sp.

Kipući čelik

Čelici ove grupe ne sadrže više od 0,07% silicijuma (Si). Čelik se proizvodi nepotpunom deoksidacijom čelika sa manganom. Posebnost kipućeg čelika je neravnomjerna raspodjela sumpora i fosfora po cijeloj debljini valjanog proizvoda. Ako područje sa akumulacijom sumpora uđe u zonu zavarivanja, to može dovesti do pojave kristalizacijskih pukotina u zavaru i zoni utjecaja topline. Kada je izložen niskim temperaturama, takav čelik može postati lomljiv. Nakon što su podlegli zavarivanju, takvi čelici mogu stariti u zoni utjecaja topline.

Mirni čelik

Blagi čelici sadrže najmanje 0,12% silicija (Si). Mirni čelici se dobijaju deoksidacijom čelika sa manganom, silicijumom i aluminijumom. Odlikuje ih ravnomjernija raspodjela sumpora i fosfora u njima. Mirni čelici manje reagiraju na toplinu i manje su skloni starenju.

Polu-tihi čelik

Polutihi čelici imaju prosječne karakteristike između mirnih i kipućih čelika.

Ugljenični čelici običnog kvaliteta proizvode se u tri grupe. Čelici grupe A se ne koriste za zavarivanje, već se isporučuju prema njihovim mehaničkim svojstvima. Slovo "A" se ne koristi u oznaci čelika, na primjer "St2".

Čelici grupe B i C isporučuju se prema svojim hemijskim svojstvima, hemijskim, odnosno mehaničkim. Slovo grupe stavlja se na početak oznake čelika, na primjer BSt2, VSt3.

Polutihi čelik 3 i 5 može se isporučiti s većim sadržajem mangana. U takvim čelicima slovo G se stavlja iza oznake razreda (na primjer, BSt3Gps).

Za izradu kritičnih konstrukcija treba koristiti obične čelike grupe B. Izrada konstrukcija za zavarivanje od niskougljičnih čelika običnog kvaliteta ne zahtijeva korištenje toplinske obrade.

Kvalitetni čelici

Niskougljični kvalitetni čelici imaju normalan (razred 10, 15 i 20) i povećan (grade 15G i 20G) sadržaj mangana. Visokokvalitetni čelici sadrže smanjenu količinu sumpora. Za izradu konstrukcija za zavarivanje od čelika ove grupe koriste se toplo valjani čelici, rjeđe toplinski obrađeni čelici. Da bi se povećala čvrstoća konstrukcije, zavarivanje ovih čelika može se izvesti uz naknadnu toplinsku obradu.

Niskolegirani čelici

Ako se u ugljični čelik uvedu posebni kemijski elementi koji u njemu u početku nisu prisutni, tada se takav čelik naziva legirani čelik. Mangan i silicijum se smatraju legirajućim komponentama ako njihov sadržaj prelazi 0,7%, odnosno 0,4%. Stoga se čelici VSt3Gps, VSt5Gps, 15G i 20G smatraju i niskougljičnim i niskolegiranim konstrukcionim čelicima.

Legirajući elementi su sposobni da formiraju spojeve sa gvožđem, ugljenikom i drugim elementima. Ovo pomaže poboljšanju mehaničkih svojstava čelika i smanjuje granicu hladnokrtosti. Kao rezultat, postaje moguće smanjiti težinu konstrukcije.

Legiranje metala sa manganom povećava otpornost na udar i otpornost na hladnoću. Zavarivanje spojeva od manganskih čelika odlikuje se većom čvrstoćom pod naizmjeničnim udarnim opterećenjima. Otpornost čelika na atmosfersku i morsku koroziju može se povećati legiranjem bakra (0,3-0,4%). Većina niskolegiranih čelika za proizvodnju konstrukcija za zavarivanje koristi se u toplovaljanom stanju. Mehanička svojstva legiranih čelika mogu se poboljšati toplinskom obradom, pa se nakon termičke obrade koriste neke vrste čelika za zavarene konstrukcije.

Zavarljivost niskougljičnih i niskolegiranih čelika

Niskougljični i niskolegirani konstrukcioni čelici imaju dobru zavarljivost. Njihova tehnologija zavarivanja mora osigurati jednaka mehanička svojstva šava i osnovnog metala (ne ispod donje granice svojstava osnovnog metala). U nekim slučajevima, zbog radnih uvjeta konstrukcije, dopušteno je smanjenje nekih mehaničkih svojstava šava. Šav mora biti bez pukotina, bez prodora, pora, podrezivanja i drugih nedostataka. Oblik i geometrijske dimenzije šava moraju odgovarati traženim. Zavareni spoj može biti podložan Dodatni zahtjevi, koji se odnose na uslove rada konstrukcije. Bez izuzetka, svi zavari moraju biti izdržljivi i pouzdani, a tehnologija mora osigurati produktivnost i ekonomičnost procesa.

Na mehanička svojstva zavarenog spoja utiče njegova struktura. Struktura metala tokom zavarivanja zavisi od hemijskog sastava materijala, uslova zavarivanja i termičke obrade.

Priprema i montaža delova za zavarivanje

Priprema i montaža za zavarivanje vrši se ovisno o vrsti zavarenog spoja, načinu zavarivanja i debljini metala. Za održavanje razmaka između rubova i ispravnog položaja dijelova koriste se posebno kreirani montažni učvršćivači ili univerzalni učvršćivači (prikladni za mnoge jednostavne dijelove). Montaža se može izvesti pomoću čepova čije dimenzije ovise o debljini metala koji se zavari. Dugačak može biti 20-120 mm, a razmak između njih je 500-800 mm. Presjek ljepila jednak je otprilike trećini šava, ali ne veći od 25-30 mm2. Pričvrsno zavarivanje se može izvesti ručnim lučnim zavarivanjem ili mehaniziranim zavarivanjem zaštićenim plinom. Prije nego što pređete na zavarivanje konstrukcije, kvačice se čiste, pregledavaju, a ako postoje neki nedostaci, izrezuju se ili uklanjaju drugim metodama. Prilikom zavarivanja, ljepljive spojnice se potpuno rastapaju zbog moguće pojave pukotina u njima kao rezultat brzog odvođenja topline. Prije zavarivanja elektrotroskom, dijelovi se postavljaju s razmakom koji se postepeno povećava prema kraju vara. Fiksiranje dijelova radi održavanja njihovog relativnog položaja vrši se pomoću spajalica. Spajalice treba da budu na udaljenosti od 500-1000 mm. Moraju se ukloniti prilikom postavljanja šava.

Za automatske metode zavarivanja treba postaviti uvodne i izlazne šipke. Automatskim zavarivanjem teško je osigurati kvalitetan prodor u korijen vara i spriječiti opekotine metala. U tu svrhu koriste se preostale i uklonjive obloge i jastučići od fluksa. Koren šava možete zavariti i ručnim lučnim zavarivanjem ili poluautomatskim zavarivanjem u zaštitnom plinu, a ostatak šava se izvodi automatskim metodama.

Zavarivanje ručnim i mehanizovanim metodama izvodi se po težini.

Rubovi dijelova za zavarivanje temeljito se čiste od šljake, rđe, ulja i drugih zagađivača kako bi se spriječilo stvaranje nedostataka. Kritične konstrukcije zavarene su uglavnom obostrano. Način popunjavanja rubova žljebova pri zavarivanju konstrukcija debelih zidova ovisi o njegovoj debljini i toplinskoj obradi metala prije zavarivanja. Nedostatak prodora, pukotine, pore i drugi nedostaci uočeni nakon zavarivanja uklanjaju se mehaničkim alatom, zračnim lukom ili plazma rezanjem, a zatim se zavaruju nazad. Prilikom zavarivanja niskougljičnih čelika, svojstva i kemijski sastav zavarenog spoja u velikoj mjeri ovise o korištenim materijalima i načinima zavarivanja.

Ručno elektrolučno zavarivanje niskougljičnih čelika

Da biste dobili visokokvalitetni spoj pomoću ručnog elektrolučnog zavarivanja, potrebno je odabrati prave elektrode za zavarivanje, postaviti režime i primijeniti ispravnu tehniku ​​zavarivanja. Nedostatak ručnog zavarivanja je velika ovisnost o iskustvu i kvalifikacijama zavarivača, unatoč dobroj zavarljivosti dotičnih čelika.

Elektrode za zavarivanje treba odabrati na osnovu vrste čelika koji se zavari i namjene konstrukcije. Da biste to učinili, možete koristiti katalog elektroda u kojem se pohranjuju podaci o putovnici mnogih marki elektroda.

Prilikom odabira elektrode treba obratiti pažnju na preporučene uslove za vrstu i polaritet struje, prostorni položaj, jačinu struje itd. U pasošu za elektrode može biti naznačen tipičan sastav nanesenog metala i mehanička svojstva metala. vezu koju čine ove elektrode.

U većini slučajeva, zavarivanje čelika s niskim udjelom ugljika izvodi se bez mjera usmjerenih na sprječavanje stvaranja očvrslih struktura. Ali ipak, pri zavarivanju ugaonih zavara debelih zidova i prvog sloja višeslojnog vara, koristi se predgrijavanje dijelova na temperaturu od 150-200 ° C kako bi se spriječilo stvaranje pukotina.

Prilikom zavarivanja čelika koji nije toplinski ojačan, dobar učinak postiže se kaskadnim i kliznim zavarivanjem, što ne dopušta da se metal šava brzo ohladi. Prethodno zagrevanje na 150-200°C daje isti efekat.

Za zavarivanje toplotno ojačanih čelika preporučuje se izrada dugih šavova duž ohlađenih prethodnih šavova kako bi se izbjeglo omekšavanje zone utjecaja topline. Također biste trebali odabrati načine rada sa niskim unosom topline. Ispravljanje nedostataka tokom višeslojnog zavarivanja treba obaviti šavovima velikih presjeka, dužine najmanje 100 mm, ili čelik treba prethodno zagrijati na 150-200 °C.

Elektrolučno zavarivanje niskougljičnih čelika pod zaštitom plina

Zavarivanje niskougljičnih i niskolegiranih čelika izvodi se korištenjem ugljičnog dioksida ili njegovih mješavina kao zaštitnog plina. Možete koristiti mješavine ugljičnog dioksida + argona ili kisika do 30%. Za kritične strukture, zavarivanje se može izvesti pomoću argona ili helijuma.

U nekim slučajevima, zavarivanje ugljičnim i grafitnim elektrodama koristi se za zavarivanje priključaka na ploči debljine 0,2-2,0 mm (na primjer, kućišta kondenzatora, kanistera itd.). Budući da se zavarivanje izvodi bez upotrebe šipke za punjenje, sadržaj mangana i silicijuma u zavaru je nizak, što rezultira gubitkom čvrstoće spoja koji je 30-50% manji od čvrstoće osnovnog metala.

Zavarivanje ugljičnim dioksidom izvodi se pomoću žice za zavarivanje. Za automatsko i poluautomatsko zavarivanje u različitim prostornim položajima koristi se žica prečnika do 1,2 mm. Za donji položaj koristite žicu od 1,2-3,0 mm.

Kao što se vidi iz tabele, žica Sv-08G2S se može koristiti za zavarivanje svih čelika.

Zavarivanje niskougljičnih čelika pod vodom

Kvalitetan zavareni spoj sa jednakom čvrstoćom šava i osnovnog metala postiže se pravilnim odabirom fluksa, žica, načina i tehnika zavarivanja. Preporučuje se izvođenje automatskog zavarivanja niskougljičnih čelika žicom prečnika od 3 do 5 mm, poluautomatsko zavarivanje pod vodom prečnika 1,2-2 mm. Za zavarivanje niskougljičnih čelika koriste se tokovi AN-348-A i OSTS-45. Niskougljična žica za zavarivanje razreda Sv-08 i Sv-08A, a za kritične konstrukcije možete koristiti žicu Sv-08GA. Ovaj set potrošnog materijala za zavarivanje omogućava dobijanje šavova sa mehaničkim svojstvima jednakim ili većim od osnovnih metala.

Za zavarivanje niskolegiranih čelika preporučuje se upotreba žice za zavarivanje Sv-08GA, Sv-10GA, Sv-10G2 i drugih koji sadrže mangan. Tokovi su isti kao i za čelike s niskim udjelom ugljika. Takvi materijali omogućavaju postizanje potrebnih mehaničkih svojstava i otpornosti metala od stvaranja pora i pukotina. Kod zavarivanja bez iskosa, povećanje udjela osnovnog metala u metalu šava može povećati sadržaj ugljika. Ovo povećava svojstva čvrstoće, ali smanjuje plastična svojstva spoja.

Načini zavarivanja niskougljičnih i niskolegiranih čelika se neznatno razlikuju i ovise o tehnici zavarivanja, vrsti spoja i šava. Prilikom zavarivanja jednoslojnih ugaonih zavara, kutnih i čeonih zavara od debelog čelika razreda VSt3 u režimima s niskim unosom topline, u zoni utjecaja topline mogu se formirati strukture otvrdnjavanja i duktilnost se može smanjiti. Da bi se to spriječilo, potrebno je povećati poprečni presjek šava ili koristiti dvostruko lučno zavarivanje.

Kako bi se spriječilo uništavanje šava u zoni utjecaja topline pri zavarivanju niskolegiranih čelika, treba koristiti načine rada s niskim unosom topline, a za zavarivanje čelika koji nisu toplinski ojačani, treba koristiti načine s povećanim unosom topline. U drugom slučaju, kako bi se osiguralo da plastična svojstva šava i susjedne zone nisu lošija od osnovnog metala, potrebno je koristiti dvostruko lučno zavarivanje ili predgrijavanje na 150-200 ° C.

osvarke.net

Zavarivanje ugljeničnih čelika: visoki, niski, srednji, legirani, nerđajući, elektrode, tehnologija, potopljeni luk

Početna stranica » O zavarivanju » Kako pravilno zavarivati ​​» Zavarivanje ugljičnih čelika

Ugljični čelik je legura željeza i ugljika s malim sadržajem korisnih nečistoća: silicija i mangana, štetnih nečistoća: fosfora i sumpora. Koncentracija ugljika u čelicima ove vrste je 0,1-2,07%. Ugljik djeluje kao glavni legirajući element. To je ono što određuje zavarivanje i mehanička svojstva ove klase legura.

Ovisno o sadržaju ugljika, razlikuju se sljedeće grupe ugljičnih čelika:

• manje od 0,25% - niskougljični;
• 0,25-0,6% - srednji ugljenik;
• 0,6-2,07% - visoki ugljik.

Zavarivanje niskougljičnih čelika

Zbog niskog koncentrata ugljika, ova vrsta ima sljedeća svojstva:

• visoka elastičnost i plastičnost;
• značajna udarna čvrstoća;
• Može se dobro obraditi zavarivanjem.

Niskougljični čelici se široko koriste u građevinarstvu i proizvodnji dijelova pomoću hladnog štancanja.

Tehnologija zavarivanja niskougljičnih čelika

Niskougljični čelici se najbolje zavaruju. Njihovo spajanje može se izvesti ručnim zavarivanjem pomoću obloženih elektroda. Prilikom korištenja ove metode važno je odabrati pravu marku elektroda, koja će osigurati ujednačenu strukturu nanesenog metala. Zavarivanje se mora obaviti brzo i precizno. Prije početka rada potrebno je pripremiti dijelove za spajanje.

Plinsko zavarivanje se izvodi bez upotrebe dodatnih fluksa. Metalne žice sa niskim sadržajem ugljenika koriste se kao materijal za punjenje. Ovo će pomoći u sprečavanju stvaranja pora.

Plinsko zavarivanje u okruženju argona koristi se za obradu kritičnih struktura.

Nakon zavarivanja gotov dizajn mora biti podvrgnut termičkoj obradi kroz operaciju normalizacije: proizvod treba zagrijati na temperaturu od približno 400°C; odstoji i ohladi na vazduhu. Ovaj postupak pomaže da se osigura da čelična struktura postane ujednačena.

Značajke zavarivanja niskougljičnih čelika

Dobra zavarljivost ovakvih čelika osigurava jednaku čvrstoću vara sa osnovnim metalom, kao i odsustvo nedostataka.

Metal šava ima smanjen sadržaj ugljika, povećan je udio silicija i mangana.

Prilikom ručnog elektrolučnog zavarivanja, područje zahvaćeno toplinom se pregrije, što doprinosi njegovom blagom jačanju.

Zavar natopljen višeslojnim zavarivanjem karakterizira povećan nivo krhkosti.

Jedinjenja su vrlo otporna na MCC zbog niske koncentracije ugljika.

Vrste zavarivanja niskougljičnih čelika

1. Prva metoda spajanja niskougljičnih čelika je ručno elektrolučno zavarivanje obloženim elektrodama. Za odabir optimalne vrste i marke potrošnog materijala potrebno je uzeti u obzir sljedeće zahtjeve:

• zavareni šav bez defekata: pore, podrezi, nekuhana područja;
• spoj jednake čvrstoće sa glavnim proizvodom;
• optimalan hemijski sastav metala šava;
• stabilnost šavova pod udarnim i vibracijskim opterećenjima, kao i visokim i niskim temperaturama.

Izvođač dobija najniži nivo naprezanja i deformacije pri zavarivanju u nižem prostornom položaju.

Za zavarivanje običnih konstrukcija koriste se sljedeće vrste elektroda:

Elektrode za zavarivanje ANO-6

• ANO-3.
• ANO-4.
• ANO-5.
• ANO-6.
• OZS-3.
• OMM-5.
• TsM-7.

Za zavarivanje kritičnih konstrukcija koriste se sljedeće vrste materijala za zavarivanje:

2. Plinsko zavarivanje se izvodi u zaštitnom okruženju argona, bez upotrebe fluksa, uz upotrebu metalne žice kao materijala za punjenje.

3. Zavarivanje elektrošljakom se izvodi pomoću fluksa. Žičane i pločaste elektrode odabiru se uzimajući u obzir sastav osnovne legure.

4. Automatsko i poluautomatsko zavarivanje se izvodi u zaštitnom okruženju; koristi se čisti argon ili helijum, često se koristi ugljični dioksid. CO2 mora biti visokog kvaliteta. Ako je kombinacija kisika i ugljika prezasićena vodikom ili dušikom, to će dovesti do stvaranja pora.

5. Automatsko zavarivanje pod vodom izvodi se elektrodnom žicom prečnika 3-5 mm; poluautomatski - 1,2-2 mm. Zavarivanje se izvodi jednosmernom strujom obrnutog polariteta. Način zavarivanja značajno varira.

6. Najoptimalnija metoda je zavarivanje punjenim žicama. Jačina struje se kreće od 200 do 600 A. Zavarivanje se preporučuje u donjem položaju.
7. Za zavarivanje zaštićeno gasom koristi se ugljen dioksid, kao i mešavine inertnog gasa sa kiseonikom ili CO2.

Povezivanje proizvoda debljine manje od 2 mm. izvedeno u atmosferi inertnih plinova sa volframovom elektrodom.

Da bi se povećala stabilnost luka, poboljšalo formiranje vara i smanjila osjetljivost nanesenog metala na poroznost, treba koristiti mješavine plinova.

Zavarivanje u atmosferi ugljičnog dioksida namijenjeno je za rad sa legurama debljine veće od 0,8 mm. i manje od 2,0 mm. U prvom slučaju koristi se potrošna elektroda, u drugom - grafit ili ugljik. Vrsta struje je konstantna, polaritet je obrnut. Treba napomenuti da ovu metodu karakteriše povećan nivo prskanja.

Zavarivanje srednje ugljičnih čelika

Čelici srednjeg ugljika koriste se u slučajevima kada su potrebna visoka mehanička svojstva. Ove legure se mogu kovati.

Koriste se i za dijelove proizvedene hladnom plastičnom deformacijom; karakteriziraju se kao mirni, što im omogućava da se koriste u mašinstvu.

Tehnologija zavarivanja srednje ugljičnih čelika

Ove legure nisu zavarene kao niskougljični čelici. To je zbog nekoliko poteškoća:

• nedostatak jednake čvrstoće osnovnog i deponovanog metala;
• visoki nivo rizik od stvaranja velikih pukotina i neduktilnih struktura u zoni utjecaja topline;
• niska otpornost na stvaranje kristalizacijskih defekata.

Međutim, ovi problemi se mogu prilično lako riješiti slijedeći ove preporuke:

• korištenje elektroda i žice s niskim sadržajem ugljika;
• šipke za zavarivanje moraju imati povećanu stopu taloženja;
• kako bi se osigurao najniži stupanj prodiranja osnovnog metala, treba rezati rubove, postaviti optimalni način zavarivanja i koristiti žicu za punjenje;
• prethodno i prateće zagrevanje obradaka.

Tehnologija zavarivanja ugljičnog čelika, uz pridržavanje gore navedenih preporuka, ne otkriva nikakve probleme ili poteškoće.

Karakteristike zavarivanja srednjeugljičnih čelika

Prije zavarivanja proizvod se mora očistiti od prljavštine, hrđe, ulja, kamenca i drugih zagađivača, koji su izvor vodonika i mogu doprinijeti stvaranju pora i pukotina u šavu. Rubovi i susjedna područja širine ne više od 10 mm podliježu čišćenju. To jamči čvrstoću veze pod različitim vrstama opterećenja.

Sastavljanje dijelova za zavarivanje zahtijeva održavanje razmaka čija širina ovisi o debljini proizvoda i treba biti 1-2 mm. više nego kod rada sa dobro zavarenim materijalima.

Ako debljina proizvoda od srednjeg ugljeničnog čelika prelazi 4 mm, mora se izvršiti rezanje rubova.

Za najmanji prodor osnovnog metala i optimalan nivo hlađenja, način zavarivanja treba odabrati ispravno. Ispravnost izbora može se potvrditi mjerenjem tvrdoće nanesenog metala. U optimalnom režimu ne bi trebao biti veći od 350 HV.

Odgovorni čvorovi su povezani u dva ili više prolaza. Česti lomovi luka, opekotine (sagorevanje) osnovnog metala i stvaranje kratera na njemu nisu dozvoljeni.

Zavarivanje kritičnih konstrukcija vrši se uz predgrijavanje od 100 do 400°C. Što je veći sadržaj ugljika i debljina dijelova, to bi temperatura trebala biti viša.

Hlađenje treba biti sporo, proizvod treba staviti u termostat ili prekriti termoizolacijskim materijalom.

Vrste zavarivanja srednje ugljičnih čelika

Zavarivanje čelika srednjeg ugljika može se izvesti na nekoliko načina, o kojima ćemo govoriti u nastavku.

1. Ručno lučno zavarivanje se izvodi elektrodama sa osnovnim tipom premaza, osiguravajući nizak sadržaj vodonika u nanesenom metalu. Najčešće, izvođači koriste sljedeće elektrode za zavarivanje ugljičnih čelika:

• ANO-7.
• ANO-8.
• ANO-9.
• OZS-2.
• UONI-13/45.
• UONI-13/55.
• UONI-13/65.

Specijalni premaz UONI materijala za zavarivanje jamči povećanje otpornosti spoja na pucanje i također osigurava čvrstoću šava.

Treba uzeti u obzir sljedeće nijanse:

• umjesto poprečnih pokreta, moraju se izvoditi uzdužni;
• potrebno je zavariti kratere, inače se povećava rizik od stvaranja pukotina;
• Preporučuje se termička obrada šava.

2. Plinsko zavarivanje ugljičnih čelika tankog lima izvodi se lijevom metodom pomoću žice, a koristi se i normalan plamen za zavarivanje. Prosječna potrošnja acetilena je 120-150 l/h po 1 mm. debljina legure koja se zavari. Kako bi se smanjio rizik od kristalizacijskih pukotina, treba koristiti materijale za zavarivanje s udjelom ugljika ne većim od 0,2-0,3%.

Proizvode debelih stijenki treba spajati desnim plinskim zavarivanjem, koji se odlikuje većom produktivnošću. Proračun acetilena je takođe 120-150 l/h. Kako bi se izbjeglo pregrijavanje radnog područja, potrebno je smanjiti protok.

Plinsko zavarivanje ugljičnih čelika također uključuje sljedeće karakteristike:

• smanjenje oksidacije u bazenu za zavarivanje postiže se upotrebom plamena sa blagim viškom acetilena;
• upotreba fluksa ima pozitivan učinak na proces;
• Kako bi se izbjegla krhkost u zoni zahvaćenom toplinom, hlađenje se usporava predgrijavanjem na 200-250°C ili naknadnim temperiranjem na temperaturi od 600-650°C.

Nakon zavarivanja, proizvod se može termički obrađivati ​​ili kovati. Ove operacije značajno poboljšavaju svojstva.

Tehnologija plinskog zavarivanja ugljičnih čelika razvijena je za dobivanje spojeva potrebnih mehaničkih svojstava. Stoga je važno da izvođač uzme u obzir ove specifične karakteristike.

3. Tehnologija zavarivanja ugljičnih čelika pod vodom uključuje upotrebu žice za zavarivanje i topljenih fluksa: AN-348-A i OSTS-45. Zavarivanje se izvodi pri niskim strujnim vrijednostima. Ovo vam omogućava da "zasitite" nataloženi metal potrebnim nivoom silicijuma i mangana. Ovi elementi intenzivno prelaze iz fluksa u metal šava.

Prednosti ove metode: visoka produktivnost; naneseni metal je pouzdano zaštićen od interakcije sa zrakom, što osigurava visoka kvaliteta veze; efikasnost procesa postiže se zbog malog prskanja i zbog smanjenja gubitaka metala zbog otpada; Stabilnost luka garantuje finu ljuskavu površinu zavara.

4. Izvođači često koriste metodu argon-lučnog zavarivanja sa nepotrošnom elektrodom. Glavna poteškoća pri zavarivanju srednjeugljičnih čelika ovom metodom je da je teško izbjeći stvaranje pora zbog male deoksidacije osnovnog metala. Za rješavanje ovog problema potrebno je smanjiti udio osnovnog metala u ležištu. Da biste to učinili, potrebno je pravilno odabrati načine zavarivanja ugljičnog čelika argonom. Zavarivanje se izvodi jednosmjernom strujom ravnog polariteta.

Vrijednost napona se postavlja ovisno o debljini konstrukcije za jednoprolazno zavarivanje i na osnovu visine zrna, koja je 2,0-2,5 mm za višeprolazno zavarivanje. Približni indikatori struje mogu se odrediti na sljedeći način: 30-35 A po 1 mm. volfram štap.

Zavarivanje visokougljičnih čelika

Demonstraciono zavarivanje čelika sa opruga Zeller 655 elektrodom

Potreba za visokougljičnim čelicima javlja se prilikom izvođenja popravnih radova, u proizvodnji opruga, rezanja, bušenja, obrade drveta i drugih alata, žice visoke čvrstoće, kao i kod onih proizvoda koji moraju imati visoku otpornost na habanje i čvrstoću.

Tehnologija zavarivanja visokougljičnih čelika

Zavarivanje je u pravilu moguće uz prethodno i popratno zagrijavanje na 150-400°C, kao i naknadnu toplinsku obradu. Razlog tome je sklonost ove vrste legure da postane lomljiva, osjetljiva na vruće i hladne pukotine i hemijska heterogenost šava.

Za tvoju informaciju! Izuzeci su mogući ako koristite specijalizirane elektrode za različite čelike. Pogledajte fotografiju i natpis ispod.

• Nakon zagrijavanja potrebno je izvršiti žarenje, koje se mora izvoditi dok se proizvod ne ohladi na temperaturu od 20°C.
• Važan uslov je nedopustivost zavarivanja na promaji i na temperaturi okoline ispod 5°C.
• Da bi se povećala čvrstoća veze, potrebno je stvoriti glatke prijelaze s jednog na drugi metal koji se zavari.
• Dobri rezultati se postižu pri zavarivanju sa uskim perlama, uz hlađenje svakog nanesenog sloja.
• Izvođač takođe treba da poštuje pravila predviđena za spajanje legura srednje količine ugljenika.

Ovaj demonstracioni uzorak (opruga, turpije, ležaj i nerđajući čelik za hranu). Ako ne obratite pažnju na kvalitetu šavova, zavare nisu napravili profesionalni zavarivači, fotografija potvrđuje da je zavarivanje "nezavarljivih" čelika sasvim moguće.

Značajke zavarivanja visokougljičnih čelika

Radna površina mora biti očišćena od raznih vrsta zagađivača: hrđe, kamenca, mehaničkih nepravilnosti i prljavštine. Prisustvo zagađivača može dovesti do stvaranja pora.

Konstrukcije od visokougljičnih čelika potrebno je polako hladiti, na zraku, kako bi se struktura normalizirala.

Predgrijavanje kritičnih proizvoda na 400°C omogućava postizanje potrebne čvrstoće.

Vrste zavarivanja visokougljičnih čelika

1. Najbolja opcija Proces zavarivanja se izvodi ručnim lučnim zavarivanjem pomoću obloženih elektroda. Rad sa visokougljičnim čelicima ima veliki broj specifičnih karakteristika. Stoga se zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika izvodi posebno dizajniranim elektrodama, na primjer, NR-70. Zavarivanje se izvodi jednosmjernom strujom obrnutog polariteta.

2. Za spajanje ove vrste legura koristi se i zavarivanje pod vodom. Prilično je teško ručno ravnomjerno premazati radno područje fluksom. Stoga se u većini slučajeva koristi automatska tehnologija. Otopljeni fluks stvara gustu ljusku i sprječava utjecaj štetnih atmosferskih faktora na zavareni bazen. Za zavarivanje pod vodom koriste se transformatori koji proizvode naizmjenična struja. Ovi uređaji vam omogućavaju stvaranje stabilnog luka. Glavna prednost ove metode je mali gubitak metala zbog malog prskanja.

Važno je napomenuti da se metoda plinskog zavarivanja ne preporučuje. Proces je karakteriziran sagorijevanjem velike količine ugljika, što rezultira stvaranjem otvrdnjavajućih struktura koje negativno utječu na kvalitetu šava.

Međutim, ako su obične konstrukcije zavarene, tada je moguća upotreba ove metode. Spajanje se vrši na normalnom ili slabom plamenu, čija snaga ne prelazi 90 m3 acetilena na sat. Proizvod se mora zagrijati na 300°C. Zavarivanje se izvodi lijevom metodom, što omogućava smanjenje vremena kada je metal u rastopljenom stanju i trajanje njegovog pregrijavanja.

Zavarivanje nerđajućeg čelika i ugljeničnog čelika

Zavarivanje čelika otpornih na koroziju i ugljičnih čelika je odličan primjer spajanja različitih materijala.

Preliminarno i istovremeno zagrijavanje proizvoda na temperaturu od približno 600°C omogućit će da se dobije šav s ujednačenijom strukturom. Nakon rada, potrebno je izvršiti toplinsku obradu, to će pomoći da se izbjegne stvaranje pukotina. Za zavarivanje nehrđajućeg čelika i čelika s niskim udjelom ugljika u praksi se koriste dvije metode koje uključuju korištenje šipki za zavarivanje:

• elektrode od visokolegiranog čelika ili elektrode na bazi nikla ispunjavaju zavareni šav;
• Rubovi proizvoda od niskougljičnog čelika zavareni su legiranim elektrodama, zatim plafonski sloj, rubovi od nehrđajućeg čelika zavareni su posebnim elektrodama za nehrđajući čelik.

Zavarivanje nehrđajućih i ugljičnih čelika može se izvesti i metodom argonskog luka. Međutim, ova tehnologija se koristi izuzetno rijetko i samo za rad s posebno kritičnim konstrukcijama.

Izvođač također može izvršiti vezu poluautomatskim zavarivanjem metalnom elektrodom u zaštitnom okruženju inertnih plinova.

Zavarivanje ugljeničnih i legiranih čelika

Zavarivanje i navarivanje ugljičnih i niskolegiranih čelika vrši se pomoću elektroda tipa E42 i E46.

Zavarivanje ugljičnih i legiranih čelika metodom električnog luka izvodi se elektrodnim materijalima koji osiguravaju potrebne mehaničke karakteristike i toplinsku otpornost metala šava:

Elektrode TsL-39

Glavni problem je otvrdnjavanje zone zahvaćene toplinom kako bi se spriječilo stvaranje hladnih pukotina. Za rješavanje ovog problema potrebno vam je:

• da biste usporili hlađenje, morate zagrijati proizvode na temperaturu od 100-300°C;
• umjesto jednoslojnog zavarivanja koristite višeslojno zavarivanje, pri čemu se zavarivanje izvodi na malom dijelu preko nehlađenog prethodnog sloja;
• kalcinirane elektrode i tokovi;
• veza se vrši jednosmjernom strujom obrnutog polariteta;
• Da bi se povećala duktilnost, proizvode treba temperirati na 300°C odmah nakon zavarivanja.

weldelec.com

§ 75. Zavarivanje niskolegiranih čelika

Legirani čelici se dijele na niskolegirane (ukupno legiranih elemenata manje od 2,5%), srednje legirane (od 2,5 do 10%) i visokolegirane (više od 10%). Niskolegirani čelici se dijele na niskolegirane niskougljične čelike, niskolegirane čelika otporne na toplinu i niskolegirane neugljične čelike.

Mehanička svojstva i hemijski sastav nekih vrsta niskolegiranih čelika dati su u tabeli. 33.

33. Mehanička svojstva niskolegiranih niskougljičnih čelika sa datim hemijskim sastavom

Sadržaj ugljika u niskolegiranim niskougljičnim konstrukcijskim čelicima ne prelazi 0,22%. U zavisnosti od legiranja, čelici se dele na mangan (14G, 14G2), silicijum-mangan (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS, itd.), hrom-silicijum-mangan (14KhGS itd.), mangan-azot-vanadijum ( 14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps, itd.), mangan-oniobijum (10G2B), hrom-silicijum-nikl-bakar (10HSND, 15HSND) itd.

Niskolegirani niskougljični čelici se koriste u transportnom inženjerstvu, brodogradnji, hidrotehnici, proizvodnji cijevi itd. Niskolegirani čelici se isporučuju u skladu sa GOST 19281 - 73 i 19282 - 73 i posebnim tehničke specifikacije.

Niskolegirani čelici otporni na toplinu moraju imati povećanu čvrstoću pri visokim radnim temperaturama. Čelik otporan na toplinu najčešće se koristi u proizvodnji parnih elektrana. Da bi se povećala otpornost na toplinu, u njihov sastav se uvode molibden (M), volfram (B) i vanadij (F), a da bi se osigurala otpornost na toplinu - krom (X), koji formira gust zaštitni film na površini metala.

Niskolegirani, srednje-ugljični (više od 0,22% ugljika) konstrukcijski čelici se koriste u mašinstvu, obično u termički obrađenom stanju. Tehnologija zavarivanja niskolegiranih srednje-ugljičnih čelika slična je tehnologiji zavarivanja srednje legiranih čelika.

Značajke zavarivanja niskolegiranih čelika. Niskolegirane čelike je teže zavariti od niskougljičnih konstrukcijskih čelika. Niskolegirani čelik je osjetljiviji na toplinske utjecaje tokom zavarivanja. Ovisno o vrsti niskolegiranog čelika, tijekom zavarivanja u zoni zavarenog spoja pod utjecajem topline mogu se formirati strukture otvrdnjavanja ili pregrijavanje.

Struktura metala pod utjecajem topline ovisi o njegovom kemijskom sastavu, brzini hlađenja i dužini vremena u kojem metal ostaje na odgovarajućim temperaturama pri kojima se mijenjaju mikrostruktura i veličina zrna. Ako se austenit u hipoeutektoidnom čeliku dobije zagrijavanjem (slika 100), a zatim se čelik hladi različitim brzinama, tada se kritične točke čelika smanjuju.

Rice. 100. Dijagram izotermne (pri konstantnoj temperaturi) razgradnje austenita niskougljičnog čelika: A - početak raspadanja, B - kraj raspadanja, A1 - kritična tačka čelika, Mn i Mk - početak i kraj transformacije austenita u martenzit; 1, 2, 3 i 4 - brzine hlađenja s formiranjem različitih struktura

Pri maloj brzini hlađenja dobija se perlitna struktura (mehanička mješavina ferita i cementita). Pri velikoj brzini hlađenja, austenit se na relativno niskim temperaturama raspada u sastavne strukture i nastaju strukture - sorbitol, troostit, bainit, a pri vrlo visokoj brzini hlađenja - martenzit. Najkrhkija struktura je martenzitna, pa se prilikom hlađenja ne smije dopustiti transformacija austenita u martenzit pri zavarivanju niskolegiranih čelika.

Brzina hlađenja čelika, posebno debelog čelika, tijekom zavarivanja uvijek značajno premašuje uobičajenu brzinu hlađenja metala na zraku, zbog čega se može formirati martenzit pri zavarivanju legiranih čelika.

Kako bi se spriječilo stvaranje otvrdnute martenzitne strukture tijekom zavarivanja, potrebno je primijeniti mjere koje usporavaju hlađenje zone zahvaćene toplinom - zagrijavanje proizvoda i korištenje višeslojnog zavarivanja.

U nekim slučajevima, ovisno o uvjetima rada proizvoda, dopušteno je pregrijavanje, odnosno povećanje zrna u metalu toplinski pogođene zone zavarenih spojeva od niskolegiranih čelika.

Pri visokim radnim temperaturama proizvoda, kako bi se povećala otpornost na puzanje (deformacija proizvoda na visokim temperaturama tokom vremena), potrebno je imati krupnozrnu strukturu u zavarenom spoju. Ali metal s vrlo krupnim zrnima ima smanjenu duktilnost i stoga je veličina zrna dopuštena do određene granice.

Kada se proizvodi rade na niskim temperaturama, eliminira se puzanje i potrebna je finozrnasta metalna struktura, koja pruža povećanu čvrstoću i duktilnost.

Prilikom zavarivanja niskolegiranih čelika, obložene elektrode i drugi materijali za zavarivanje biraju se tako da je sadržaj ugljika, sumpora, fosfora i drugih štetnih elemenata u njima manji u odnosu na materijale za zavarivanje niskougljičnih konstrukcijskih čelika. To omogućava povećanje otpornosti metala šava na kristalizacijske pukotine, jer su niskolegirani čelici značajno skloni njihovom nastanku.

Tehnologija zavarivanja niskolegiranih čelika. Niskolegirani niskougljični čelici 09G2, 09G2S, 10HSND, 10G2S1 i 10G2B nisu kaljeni tokom zavarivanja i nisu skloni pregrijavanju. Zavarivanje ovih čelika se izvodi u svim termičkim uslovima, slično uslovima zavarivanja niskougljičnih čelika.

Kako bi se osigurala jednaka čvrstoća veze, ručno zavarivanje se izvodi elektrodama tipa E50A. Tvrdoća i čvrstoća zone pod utjecajem topline praktički se ne razlikuju od osnovnog metala.

Prilikom zavarivanja punjenom žicom i zaštitnim plinom materijali za zavarivanje se biraju tako da osiguraju svojstva čvrstoće metala šava na razini čvrstoće koju postižu elektrode tipa E50A.

Niskolegirani niskougljični čelici 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF tokom zavarivanja mogu formirati mikrostrukture otvrdnjavanja i pregrijavanje metala šava i toplotno pogođene zone. Broj otvrdnjavajućih struktura naglo se smanjuje ako se zavarivanje izvodi s relativno visokim unosom topline, što je neophodno za smanjenje brzine hlađenja zavarenog spoja. Međutim, smanjenje brzine hlađenja metala tokom zavarivanja dovodi do grubosti (pregrijavanja) metala šava i metala pod utjecajem topline zbog povećanog sadržaja ugljika u ovim čelicima. Ovo posebno važi za čelike 15HSND, 14HGS. Čelici 15G2F, 15G2SF i 15G2AF su manje skloni pregrijavanju u zoni toplotnog uticaja, jer su legirani vanadijumom i azotom. Stoga je zavarivanje većine ovih čelika ograničeno na uže granice termičkih uvjeta nego zavarivanje niskougljičnog čelika.

Način zavarivanja mora biti odabran tako da nema velikog broja mikrostruktura stvrdnjavanja i jakog pregrijavanja metala. Tada je moguće zavariti čelik bilo koje debljine bez ograničenja na temperaturi okoline od najmanje - 10°C. Na nižim temperaturama potrebno je predgrijavanje na 120 - 150°C, a na temperaturama ispod -25°C zabranjeno je zavarivanje proizvoda od čelika koji se stvrdnjava. Kako bi se spriječilo veliko pregrijavanje, zavarivanje čelika 15KhSND i 14KhGS treba izvoditi sa smanjenim unosom topline (pri nižim vrijednostima struje s elektrodama manjeg promjera) u odnosu na zavarivanje čelika s niskim udjelom ugljika.

Da bi se osigurala jednaka čvrstoća osnovnog metala i zavarenog spoja pri zavarivanju ovih čelika, potrebno je koristiti elektrode tipa E50A ili E55.

Tehnologija zavarivanja niskolegiranih srednjeugljičnih čelika 17GS, 18G2AF, 35HM i drugih slična je tehnologiji zavarivanja medija nelegiranih čelika.

Metal koji se najviše troši na svijetu je čelik; u stvari, čelik nije metal, već legura željeza i ugljika. U ovom trenutku, ukupna količina čelika proizvedenog u svijetu premašuje milijardu i pol tona godišnje. Čelici se dijele na ugljične i legirane; legirani čelici se razlikuju po tome što se tokom procesa proizvodnje čeliku dodaju različiti elementi (na primjer, nikl za povećanje otpornosti na koroziju, mangan za povećanje karakteristike čvrstoće i tako dalje), dajući mu posebna svojstva. Ugljični čelici se najčešće koriste za zavarivanje, postoje niskougljični čelici koji sadrže manje od 0,3% ugljika, dobro se podnose svakom zavarivanju, srednje ugljični čelici sa sadržajem od 0,3 do 0,6% manje su podložni procesu zavarivanja, ali jači, ali manje duktilni, visokougljični čelici su najjači, ali imaju malo relativno izduženje i najmanje su podložni procesu zavarivanja. Razlikuju se po sadržaju ugljika, a samim tim i po kemijskim i fizičkim svojstvima.

Niskougljični čelik pripada velikoj grupi konstrukcijskih čelika. Sadržaj ugljika u njemu nije veći od 0,3%, zbog tako niskog postotka ima sljedeća svojstva:

• Visoka plastičnost i elastičnost;
• Pogodan za proces zavarivanja;
• Visoka udarna čvrstoća.

Ova marka ima široku primjenu u građevinarstvu zbog činjenice da se vrlo lako zavari, jer ima vrlo malo ugljika u njegovoj strukturi, što loše utiče na proces zavarivanja, jer se u metalnom šavu mogu formirati krhke strukture i poroznosti. , što onda dovodi do neuspjeha. Također, zbog visoke mekoće, dijelovi se od njega izrađuju hladnim štancanjem.

Zavarivanje ugljeničnih čelika

Apsolutno sve vrste čelika mogu se zavarivati. Međutim, svaka vrsta metala ima svoju tehnologiju zavarivanja. Tehnologija zavarivanja ugljičnih čelika mora ispunjavati zahtjeve, koji uključuju:

• Ravnomjerna raspodjela čvrstoće šava duž cijele dužine;
• Odsutnost grešaka u zavarivanju, šavovi ne bi trebali imati razne pukotine, pore, žljebove i tako dalje;
• Dimenzije i geometrijski oblik šava moraju biti izrađeni u skladu sa standardima propisanim u relevantnom GOST 5264-80;
• Vibracijska stabilnost zavarene konstrukcije;
• Korištenje elektroda s niskim sadržajem vodika i ugljika, što može negativno utjecati na kvalitetu šava;
• Konstrukcija mora biti čvrsta i čvrsta.

Dakle, tehnologija mora biti što je moguće efikasnija, odnosno da daje najviše performanse procesa uz obezbeđivanje visoke čvrstoće i pouzdanosti.

Mehanička svojstva metala šava i zavarenog spoja u potpunosti zavise od mikrostrukture, koja je hemijski sastav, a određena je i načinom zavarivanja i termičkom obradom koja se vrši prije i nakon zavarivanja.

Niskougljični čelik: tehnologija zavarivanja

Kao što je gore spomenuto, čelici s niskim udjelom ugljika najbolje se podnose procesu zavarivanja. Mogu se zavariti gasnim zavarivanjem u plamenu oksi-acetilena bez dodatnih fluksa. Metalne žice se koriste kao dodatak. Vodik, koji može stvoriti pore, može negativno utjecati na proces zavarivanja. Kako bi se spriječio ovaj problem, preporučuje se izvođenje procesa zavarivanja s dodatnim metalom koji sadrži malu količinu ugljika.

Nakon procesa zavarivanja, konstrukcija mora biti termički obrađena kako bi se poboljšala mehanička svojstva - duktilnost i čvrstoća će biti iste. Toplinska obrada zavarenih konstrukcija izvodi se operacijom normalizacije, koja se sastoji od zagrijavanja proizvoda na određenu temperaturu, otprilike 400 stupnjeva, držanja i daljeg hlađenja na zraku. Kao rezultat toga, struktura je izjednačena, ugljik u obliku cementita u metalu difundira u zrna, zbog čega struktura postaje jednolična.

Plinsko zavarivanje se izvodi u prisustvu argona, koji stvara neutralno okruženje. Važniju namjenu imaju konstrukcije koje se zavaruju u okruženju argona.

Zavarivanje niskougljičnih čelika može se obaviti ručno, a za elektrolučno zavarivanje takvog materijala je potrebno pravi izbor elektroda. Prilikom odabira elektrode potrebno je uzeti u obzir sljedeće faktore koji će osigurati ujednačenu strukturu zavara bez nedostataka. Prije izvođenja procesa zavarivanja potrebno je kalcinirati elektrode kako bi se pripremile za dalji rad, ukloniti vodonik. Zavarivanje niskougljičnih legura željeza mora biti precizno i ​​brzo, a metalni dijelovi moraju biti pripremljeni prije početka procesa.

Medij za zavarivanje ugljenik

Postupak zavarivanja čeličnih dijelova sa srednjim sadržajem ugljika, od 0,3% do 0,55%, je teži u odnosu na niskougljični, jer veća količina ugljika može negativno utjecati na zavar. Ugljik smanjuje granicu hladnoće lomljivosti - odnosno uništavanje na niskim temperaturama, povećava čvrstoću i tvrdoću, ali smanjuje duktilnost šava.

Za zavarivanje se koriste elektrode s niskim sadržajem ugljika koje osiguravaju čvrst spoj.

Zavarivanje visokougljičnih čelika

Čelici s visokim postotkom ugljika, od 0,6% do 0,85%, vrlo su teški za zavarivanje. Plinsko zavarivanje se u ovom slučaju ne može koristiti, jer u procesu ugljik izgara u velikim količinama i formiraju se strukture za otvrdnjavanje, koje pogoršavaju kvalitetu šava. U ovom slučaju je najbolje koristiti elektrolučno zavarivanje.

Zahtjevi

Prilikom zavarivanja ugljičnih čelika, da bi se postigli maksimalni parametri, moraju se ispuniti sljedeći zahtjevi:

• Elektrode i žice za zavarivanje moraju imati nizak postotak ugljika kako bi se izbjegli nepotrebni defekti;
• Potrebno je osigurati da ugljik iz metala ne prelazi u zavar pod utjecajem visoke temperature; za to se žica koristi za zavarivanje čelika sa prosječnim sadržajem ugljika i višim, na primjer Forte E71T-1, Bars-71 . Ove vrste su idealne za zavarivanje čelika sa sadržajem ugljenika iznad 0,3%;
• Prilikom izvođenja procesa zavarivanja treba dodati fluksove koji doprinose stvaranju vatrostalnih formacija;
• Smanjiti hemijsku heterogenost šava naknadnom toplotnom obradom;
• Smanjite sadržaj vodika kalciniranjem elektroda, korištenjem elektroda s niskim sadržajem vodika, itd.

Posebnosti

Treba napomenuti i sljedeće karakteristike zavarivanja ugljičnih čelika:

• Prije izvođenja ove operacije potrebno je temeljno očistiti materijal koji se zavari od hrđe, mehaničkih nepravilnosti, prljavštine i kamenca. Ovi zagađivači doprinose stvaranju pukotina u zavaru;
• Konstrukcije za zavarivanje od ugljičnih čelika potrebno je polako hladiti, na zraku, kako bi se struktura normalizirala;
• Prilikom izvođenja procesa zavarivanja kritični dijelovi zahtijevaju predgrijavanje, do približno 400 stupnjeva, uz pomoć zagrijavanja osigurat će se potrebna čvrstoća šava, a zavarivanje se i u ovom slučaju može izvesti u nekoliko pristupa.

Dakle, proces zavarivanja ugljičnih čelika ovisi uglavnom o njihovom sadržaju ugljika. Stoga je potrebno razmotriti koji sadržaj i odabrati pravi tehnološka šema da dobijete visokokvalitetan, izdržljiv proizvod koji može dugo trajati.

Konstrukcije od srednjeg ugljičnog čelika mogu se dobro zavariti ako se striktno poštuju pravila zavarivanja i sljedeće dodatne smjernice. U čeonim, ugaonim i T-spojevima, prilikom sastavljanja elemenata koji se spajaju, praznine predviđene GOST-om treba održavati između rubova tako da se poprečno skupljanje zavarivanja odvija slobodnije i ne uzrokuje kristalizacijske pukotine. Osim toga, počevši od debljine čelika od 5 mm ili više, rubovi se režu u čeonim spojevima, a zavarivanje se izvodi u nekoliko slojeva. Smanjuje se struja zavarivanja.

Zavarivanje visokougljičnog čelika

Zavarivanje visokougljičnih čelika razreda VSt6, 45, 50 i 60 i livenih ugljičnih čelika sa udjelom ugljika do 0,7% je još teže. Ovi čelici se uglavnom koriste u odljevcima i izradi alata. Njihovo zavarivanje je moguće samo uz prethodno i istovremeno zagrijavanje na temperaturu od 350-400 ° C i naknadnu toplinsku obradu u pećima za grijanje. Prilikom zavarivanja moraju se poštovati pravila za srednje ugljični čelik; o ovom procesu ćemo govoriti u nastavku.

Tehnologije zavarivanja visokougljičnih čelika

Dobri rezultati se postižu pri zavarivanju uskih perli i malih površina uz hlađenje svakog sloja. Nakon završetka zavarivanja potrebna je termička obrada.

Zavarivanje srednjeg ugljeničnog čelika

Zavarivanje srednjeugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40, koji sadrži ugljik 0,28-0,37% i 0,27-0,45%, je teže, jer se zavarljivost čelika pogoršava s povećanjem sadržaja ugljika.

Srednji ugljični čelik tipa VSt5ps i VSt5sp koji se koristi za armiranje armiranog betona zavaruje se metodom kupke i konvencionalnim produženim šavovima pri spajanju na obloge (slika 16.1). Za zavarivanje se moraju pripremiti krajevi spojenih šipki: za zavarivanje u donjem položaju odsjeći rezačem ili pilom, a za okomito zavarivanje izrezati. Osim toga, moraju se očistiti na spojevima do dužine koja premašuje zavar ili spoj za 10-15 mm. Zavarivanje se izvodi elektrodama E42A, E46A i E50A za proširene šavove. Pri temperaturama zraka do minus 30°C potrebno je povećati silu

Rice. 16.1. Zavarivanje spojeva armiranobetonske armature: a - kupatilo; 1 - horizontalno; 2 - vertikalno; b - šav

struja zavarivanja za 1% kada se temperatura smanji sa 0°C za svakih 3°C. Osim toga, potrebno je koristiti predgrijavanje spojenih šipki na 200-250 °C na dužini od 90-150 mm od spoja i smanjiti brzinu hlađenja nakon zavarivanja omotanjem spojeva azbestom, a u slučaju zavarivanja u kadi, ne uklanjajte elemente za oblikovanje dok se spoj ne ohladi na 100 °C i niže.

Pri nižim temperaturama okoline (od -30 do -50 °C) treba se voditi posebno razvijenom tehnologijom zavarivanja, koja predviđa prethodno i istovremeno zagrijavanje i naknadnu toplinsku obradu spojeva armature ili zavarivanje u posebnim staklenicima.

Zavarivanje ostalih konstrukcija od srednje ugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40 izvoditi u skladu s istim dodatnim uputama. Spojevi šinskih kolosijeka obično se zavaruju zavarivanjem u kadi sa predgrijavanjem i naknadnim polaganim hlađenjem, slično spojevima armature. Prilikom zavarivanja drugih konstrukcija od ovih čelika potrebno je koristiti prethodno i pomoćno grijanje, kao i naknadnu toplinsku obradu.

Elektrode

Zavarivanje se vrši elektrodama prečnika ne većeg od 4-5 mm pomoću jednosmerne struje obrnutog polariteta, čime se obezbeđuje manje topljenje ivica osnovnog metala, a samim tim i njegov manji udeo i manji sadržaj C u metal zavara. Za zavarivanje se koriste elektrode E42A, E46A ili E50A. Čelične elektrode sadrže malo ugljika, tako da kada se rastope i pomiješaju s malom količinom osnovnog metala srednjeg ugljika, u zavaru neće biti više od 0,1-0,15% ugljika.

U ovom slučaju, metal šava je legiran sa Mn i Si zbog rastaljenog premaza i tako se ispostavlja da je po čvrstoći jednak osnovnom metalu. Zavarivanje metala debljine veće od 15 mm izvodi se u "klizaču", "kaskadi" ili "blokovima" radi sporijeg hlađenja. Koristi se prethodno i prateće grijanje (periodično zagrijavanje prije zavarivanja sljedeće „kaskade” ili „bloka” na temperaturu od 120-250 ° C). Konstrukcije od čelika razreda VSt4ps, VSt4sp i čelika 25 debljine ne veće od 15 mm i bez krutih komponenti obično se zavaruju bez zagrijavanja. U drugim slučajevima potrebno je prethodno i pomoćno grijanje, pa čak i naknadna toplinska obrada. Luk se pali samo na mjestu budućeg šava. Ne smije biti nezavarenih kratera i oštrih prijelaza od podloge do nanesenog metala, podrezivanja i ukrštanja šavova. Zabranjeno je stvaranje kratera na osnovnom metalu. Na zadnji sloj višeslojnog šava nanosi se valjak za žarenje.