Tehnološki postupak plinskog zavarivanja srednje ugljičnih čelika. Zavarivanje ugljičnih čelika. Zavarivanje srednje ugljičnih čelika

Da bi se poboljšala svojstva i karakteristike čelika, u njihov sastav se uvode različiti aditivi. Mijenjajući kristalnu rešetku materijala, aditivi utječu ne samo na čvrstoću ili otpornost materijala na koroziju, već i na sposobnost zavarivanja. Kod nekih legura 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 može biti:

• niske razine ugljika, s udjelom ugljika ne većim od 0,25% volumena;
• srednje ugljik, koji sadrži ugljik u količini od 0,25% -0,6%;
• visokougljične, koje sadrže od 0,6% do 2,07% ugljika po volumenu materijala.

Zavarivanje ugljičnih čelika karakterizira niz značajki koje omogućuju dobivanje visokokvalitetnog, jednolikog zavara.

Prilikom spajanja dijelova izrađenih od ugljičnog čelika, oni se postavljaju tako da je šav "u težini". Da biste to učinili, dijelovi su sigurno fiksirani na stolu za zavarivanje pomoću uređaja za montažu - stezaljki, nosača, škripaca.

Na početku i kraju šava postavljaju se posebne trake od istog materijala kao i dijelovi koji se zavaruju. Početak i kraj procesa zavarivanja događa se na ovim trakama. Tako je šav cijelom dužinom ujednačen, stabilnih svojstava i točno određenih karakteristika.

Nakon što ste učvrstili dijelove i ekspanzijske šipke u željenom položaju, zalijepite metal duž duljine šava. Poželjno je pričvrstiti na naličju šava.

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

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

Glavni zahtjev kod zavarivanja je da čvrstoća metala zavara i područja pod utjecajem topline ne smije biti niža od čvrstoće metala dijelova.

Niska razina ugljika

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

Za rad nije potreban visokokvalificirani zavarivač. Takvi materijali spadaju među lako zavarljive čelike. Stoga se ovdje može uspješno koristiti konvencionalno elektrolučno zavarivanje.

Značajke zavarivanja niskougljičnih čelika su smanjen sadržaj ugljika u metalu zavara i povećana količina aditiva za legiranje, pa je moguće određeno ojačanje metala zavara u odnosu na metal dijelova.

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

Za izradu spojeva na niskougljičnim čelicima koriste se elektrode s prevlakama od rutila i kalcij-fluoroisrutila. Profesionalni zavarivači koriste elektrode obložene s malo željeznog praha. Od elektroda koje proizvodi industrija, za zavarivanje su prikladne sljedeće marke: UONI-13/85, TsL-14, TsL-18-63.

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

Za dobivanje visokokvalitetnog spoja čvrstoće ne manje od čvrstoće osnovnog metala, koristi se silicij-manganska žica za zavarivanje. Nakon završetka rada sa šavom, plamen se ne gasi ili uklanja iz spoja dijelova, već se glatko skreće, dopuštajući da se šav ohladi.

Ako odmah uklonite plamen, tada će bez fluksa materijal za zavarivanje, zagrijavajući se, oksidirati. Kako bi šav dobio bolja svojstva čvrstoće, metal za zavarivanje se obično kuje i toplinski obrađuje.

Srednji ugljik

Zbog velike količine ugljika, spajanje takvih dijelova je komplicirano. U rezultatima rada to se izražava u činjenici da metal dijela i zavarenog spoja 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, moguće je prodiranje osnovnog metala. Kako bi se uklonili takvi slučajevi, rubovi dijelova koji se spajaju su izrezani.

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

Pri uporabi acetilena za zavarivanje srednje ugljičnih 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 zagrijavanje do 600-650 °C.

Nakon zavarivanja, šav se kuje i podvrgava toplinskoj obradi. Za zavarivanje metalnih proizvoda s količinom ugljika koja je po sadržaju bliska čelicima s visokim udjelom ugljika, koristi se poseban tok.

Visoki ugljik

Čelici s visokim udjelom ugljika vrlo se teško zavaruju. Za spajanje dijelova od takvih materijala koriste se i druge alternativne metode.

Zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika koji su otporni na koroziju provodi se samo tijekom popravaka.

U ovom slučaju koristi se prethodno zagrijavanje područja šava na 250-300 ° C i naknadna toplinska obrada šava. Apsolutno nije dopušteno izvoditi radove zavarivanja visokougljičnih čelika pri temperaturama zraka nižim od 5 °C ili kada postoji zavarivački radovi nacrti

Ako su ispunjeni svi uvjeti, zavarivanje visokougljičnih čelika provodi se istim tehnikama kao i srednje ugljični čelici.

Dopušteno je plinsko zavarivanje acetilenom. Snaga plamena plamenika trebala bi osigurati potrošnju plina u rasponu od 75-90 dm³/h po 1 milimetru debljine šava.

Za sprječavanje oksidacije koriste se topitelji čiji su sastavi slični onima koji se koriste za zavarivanje srednje ugljičnih čelika. Nakon plinsko zavarivanjeŠav je kovan, a zatim kaljen.

Austenitni

Austenitni čelici su materijali koji sadrže visokotemperaturnu fazu željeza – austenit. Ubrajaju se, na primjer, u skupinu krom-nikal čelika, koji mogu raditi u raznim agresivne sredine ah i na vrlo visokim temperaturama.

Glavna značajka kod zavarivanja čelika otpornog na koroziju je potreba da se osigura otpornost na interkristalnu koroziju u zoni utjecaja topline.

Problem je u tome što čak i uz prethodno zagrijavanje čelika kromovi karbidi ispadaju iz kristalne rešetke duž granica zagrijavanja. Uslijed smanjenja količine ovog elementa u materijalu, pri ponovnom zagrijavanju nastaju korozijske pukotine na granicama.

U praksi će možda biti potrebno stvoriti strukture od austenitnih čelika s aditivima za legiranje krom-nikal koji će raditi na visokim temperaturama. Za zavarivanje takvih konstrukcija potrebno je odabrati materijale u kojima je sadržaj ugljika što niži.

Ako je potrebno da postotak ugljika bude veći, a 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 dodatak mogu se koristiti titan, cirkonij, tantal, vanadij i volfram. Ovi elementi vežu ugljik koji se oslobađa iz čelika tijekom naknadnog zagrijavanja i sprječavaju iscrpljivanje područja zahvaćenih toplinom tijekom procesa zavarivanja.

Ne hrđajući Čelik

Najčešće, nehrđajući čelici koji se koriste u industriji svoja antikorozivna svojstva dobivaju uvođenjem aditiva za legiranje - kroma i nikla.

Kod zavarivanja kromiranih dijelova potrebno je uzeti u obzir 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 provedbu operacija zavarivanja bez pristupa zraka izravno u zonu zavarivanja. Sukladno tome, odsutnost kisika, čija je prisutnost u zraku obavezna, eliminira preduvjete za oksidaciju materijala.

Ograničenje pristupa zraka provodi se uvođenjem argona, inertnog plina u zonu zavarivanja, koji ga, budući da je teži od zraka, istiskuje. Ponekad se ova metoda naziva zavarivanje čelika s argonom. Zapravo, čelik se ili jednostavno zavaruje zajedno s lukom ili pomoću dodatnog materijala.

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

Drugi problem je ovo. Nehrđajući čelici imaju visok koeficijent toplinskog širenja, a kod zavarivanja čeličnog lima, kada je spoj dugačak u usporedbi s linearnim dimenzijama dijela, može doći do savijanja zavara tijekom procesa hlađenja.

Problem se rješava postavljanjem razmaka između listova i pričvršćivanjem dijelova u željenom položaju pomoću čavlića.

instrumental

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

Radni dijelovi alata - svrdla, glodala, čija je svrha da djeluju na materijale u svrhu njihove obrade, očito moraju biti jači i tvrđi od materijala koji se obrađuju. Takva svojstva postižu se uključivanjem velike količine ugljika i aditiva za legiranje - nikla, kroma, molibdena.

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

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

Pri zavarivanju specijalnih ugljičnih čelika, čija je uporaba usko usmjerena, koriste se elektrode dizajnirane za određene kvalitete.

Uz ispravno određivanje karakteristika materijala, vrste zavarivanja i načina rada, pri korištenju elektroda odgovarajućih marki, zavari će imati visoku čvrstoću i otpornost na koroziju.

Ovisno o kemijskom sastavu čelik može biti ugljični ili legirani. Ugljični čelik dijelimo 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 legirajuće komponente (krom, nikal, volfram, vanadij itd.), naziva se legiranim. Legirani čelici su: niskolegirani (ukupni sadržaj legiranih komponenti, osim ugljika, manji je od 2,5%); srednje legirani (ukupni sadržaj legiranih komponenata, osim ugljika, od 2,5 do 10%), visoko legirani (ukupni sadržaj legiranih komponenata, osim ugljika, više od 10%).

Čelici se prema mikrostrukturi dijele na perlitne, martenzitne, austenitne, feritne i karbidne klase.

Prema načinu proizvodnje čelik može biti:

a) obične kvalitete (sadržaj ugljika do 0,6%), kipuće, polumirno i mirno. Kipući čelik nastaje nepotpunom deoksidacijom metala silicijem, sadrži do 0,05% silicija. Mirni čelik ima jednoliku, gustu strukturu i sadrži najmanje 0,12% silicija. Polumirni čelik zauzima srednji položaj između kipućih i mirnih čelika i sadrži 0,05-0,12% silicija;

b) visokokvalitetni - ugljik ili legirani, u kojem sadržaj sumpora i fosfora ne smije prelaziti 0,04% svakog elementa;

c) visokokvalitetni - ugljik ili legura, u kojoj sadržaj sumpora i fosfora ne smije prelaziti 0,030 odnosno 0,035%. Takav čelik također ima povećanu čistoću za nemetalne inkluzije i označen je slovom A, postavljenim nakon oznaka marke.

Prema namjeni čelici se mogu koristiti za građevinske, strojarske (konstrukcijske), alatne čelike i čelike s posebnim fizikalnim svojstvima.

Konstrukcije izrađene od srednje ugljičnog čelika mogu se dobro zavarivati ​​pod uvjetom da se poštuju pravila navedena u Pogl. 13, kao i sljedeće dodatne upute. U čeonim, kutnim i T-spojevima, prilikom sastavljanja elemenata koji se spajaju, između rubova treba održavati razmake predviđene GOST-om tako da se poprečno skupljanje zavarivanjem odvija slobodnije i ne uzrokuje kristalizacijske pukotine. Osim toga, počevši od debljine čelika od 5 mm ili više, rubovi se režu u sučeonim spojevima, a zavarivanje se provodi u nekoliko slojeva. Smanjuje se struja zavarivanja. Zavarivanje se izvodi elektrodama promjera najviše 4-5 mm istosmjernom strujom obrnutog polariteta, što osigurava manje taljenje rubova osnovnog metala i, posljedično, njegov manji udio i niži sadržaj C u zavareni metal. Za zavarivanje se koriste elektrode E42A, E46A ili E50A. Čelične šipke elektroda sadrže malo ugljika, pa kada se rastale i pomiješaju s malom količinom osnovnog metala srednjeg ugljika, u zavaru neće biti više od 0,1-0,15% ugljika. U tom slučaju, metal zavara je legiran s Mn i Si zbog rastaljene prevlake i tako ispada da je po čvrstoći jednak osnovnom metalu. Zavarivanje metala debljine veće od 15 mm provodi se u "klizaču", "kaskadi" ili "blokovima" za sporije hlađenje. Koristi se prethodno i popratno zagrijavanje (periodično zagrijavanje prije zavarivanja sljedeće "kaskade" ili "bloka" na temperaturu od 120-250 ° C). Konstrukcije izrađene od čelika VSt4ps, VSt4sp i čelika 25 debljine ne veće od 15 mm i bez krutih dijelova obično se zavaruju bez zagrijavanja. U drugim slučajevima potrebno je prethodno i pomoćno zagrijavanje, pa čak i naknadna toplinska obrada. Luk se pali samo na mjestu budućeg šava. Ne bi trebalo biti nezavarenih kratera i oštrih prijelaza od baze do taloženog metala, udubljenja i sjecišta šavova. Stvaranje kratera na osnovnom metalu je zabranjeno. Na posljednji sloj višeslojnog šava nanosi se valjak za žarenje.

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

Srednje ugljični čelik razreda VSt5ps i VSt5sp koji se koristi za armaturu armiranog betona zavaren je metodom kupelji i konvencionalnim proširenim šavovima kada je spojen na slojeve (16.1). Za zavarivanje krajevi spojenih šipki moraju biti pripremljeni: za zavarivanje u donjem položaju odrezani rezačem ili pilom, a za okomito zavarivanje odrezani. Osim toga, moraju se očistiti na spojevima do duljine koja premašuje zavar ili spoj za 10-15 mm. Zavarivanje se izvodi elektrodama E42A, E46A i E50A za proširene zrnaste šavove. Pri temperaturama zraka do minus 30 °C potrebno je povećati struju zavarivanja za 1% za svaka 3 °C pada temperature od 0 °C. Osim toga, trebali biste koristiti predgrijavanje spojenih šipki na 200--250 °C za duljinu od 90--150 mm od spoja i smanjiti brzinu hlađenja nakon zavarivanja omotavanjem spojeva azbestom, au slučaju kade zavarivanja, nemojte uklanjati elemente za oblikovanje dok se spoj ne ohladi na 100 °C i niže.

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

Zavarivanje ostalih konstrukcija izrađenih od srednje ugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40 treba provoditi u skladu s istim dodatnim uputama. Spojevi tračnica obično se zavaruju zavarivanjem u kupki s predgrijavanjem i kasnijim polaganim hlađenjem, slično spojevima za pojačanje. Kod zavarivanja ostalih konstrukcija od ovih čelika potrebno je koristiti prethodno i pomoćno zagrijavanje, kao i naknadnu toplinsku obradu.

Zavarivanje visokougljičnih čelika razreda VStb, 45, 50 i 60 i lijevanih ugljičnih čelika s udjelom ugljika do 0,7% još je teže. Ovi se čelici uglavnom koriste za odljevke i izradu alata. Njihovo zavarivanje moguće je samo uz prethodno i popratno zagrijavanje na temperaturu od 350-400 ° C i naknadnu toplinsku obradu u pećima za grijanje. Pri zavarivanju se moraju poštivati ​​pravila navedena za srednje ugljični čelik. Dobri rezultati postižu se kod zavarivanja uskim zrncima i na malim površinama uz hlađenje svakog sloja. Nakon završetka zavarivanja potrebna je toplinska obrada.

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

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

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 prijelaz u krto stanje, a deformacija konstrukcije mora biti u granicama koje ne utječu na njegovu izvedbu.Metal za zavarivanje kod zavarivanja niskougljičnog čelika malo se razlikuje po sastavu od osnovnog metala - ugljika. sadržaj se smanjuje, a sadržaj mangana i silicija raste. Međutim, osiguravanje jednake čvrstoće tijekom elektrolučnog zavarivanja ne uzrokuje poteškoće. To se postiže povećanjem brzine hlađenja i legiranjem mangana i silicija kroz materijale za zavarivanje. Učinak brzine hlađenja značajno se očituje kod zavarivanja jednoslojnih šavova, kao iu posljednjim slojevima višeslojnog šava. Mehanička svojstva metala u zoni utjecaja topline prolaze kroz neke promjene u usporedbi sa svojstvima osnovnog metala - za sve vrste elektrolučnog zavarivanja, to je lagano ojačanje metala u zoni pregrijavanja. Kod zavarivanja starenja (na primjer, kipućih i polumirnih) niskougljičnih čelika u području rekristalizacije zone utjecaja topline, moguće je smanjenje udarne žilavosti metala. Metal u zoni utjecaja topline postaje intenzivnije krt tijekom višeslojnog zavarivanja u usporedbi s jednoslojnim zavarivanjem. Zavarene konstrukcije od mekog čelika ponekad se podvrgavaju toplinskoj obradi. Međutim, za konstrukcije s jednoslojnim ugaonim i višeslojnim zavarima koji se primjenjuju povremeno, sve vrste toplinske obrade, osim kaljenja, dovode do smanjenja čvrstoće i povećanja duktilnosti metala zavara. Šavovi izrađeni svim vrstama i metodama zavarivanja taljenjem imaju sasvim zadovoljavajuću otpornost na stvaranje kristalizacijskih pukotina zbog niskog sadržaja ugljika. Međutim, kod zavarivanja čelika s gornjom granicom udjela ugljika mogu se pojaviti kristalizacijske pukotine, prvenstveno u kutnim zavarima, prvom sloju višeslojnih sučeonih zavara, jednostranim zavarima s punim rubnim prodorom i prvom sloju sučeonih zavara zavarenih s obavezna praznina.

Ručno zavarivanje obloženim elektrodama postalo je rašireno u proizvodnji konstrukcija od niskougljičnog čelika. Ovisno o zahtjevima za zavarenu konstrukciju i karakteristikama čvrstoće čelika koji se zavaruje, odabire se vrsta elektrode. Posljednjih godina, elektrode tipa E46T s rutilnim premazom postale su naširoko korištene. Za posebno kritične strukture koriste se elektrode s prevlakama kalcij-fluorid i kalcij-fluor-rutil tipa E42A, koje osiguravaju povećanu otpornost metala zavara na kristalizacijske pukotine i veća plastična svojstva. Također se koriste visokoučinkovite elektrode s premazom željeznog praha i elektrode za zavarivanje dubokim prodiranjem. Vrsta i polaritet struje odabiru se ovisno o karakteristikama premaza elektrode.

Unatoč dobroj zavarljivosti čelika s niskim udjelom ugljika, ponekad je potrebno poduzeti posebne tehnološke mjere kako bi se spriječilo stvaranje struktura otvrdnjavanja u zoni utjecaja topline. Stoga se kod zavarivanja prvog sloja višeslojnog zavara i kutnih zavara na debelom metalu preporučuje prethodno zagrijavanje na 120-150°C, čime se osigurava otpornost metala na pojavu kristalizacijskih pukotina. Kako bi se smanjila brzina hlađenja, prije ispravljanja neispravnih područja, potrebno je izvršiti lokalno zagrijavanje na 150 ° C, što će spriječiti smanjenje plastičnih svojstava taloženog metala.

Čelici s niskim udjelom ugljika mogu se plinski zavarivati ​​bez većih poteškoća normalnim plamenom i, u pravilu, bez topitelja. Snaga plamena lijevom metodom odabire se na temelju potrošnje 100--130 dm3/h acetilena po 1 mm debljine metala, a desnom metodom - 120--150 dm3/h. Visoko kvalificirani zavarivači rade s plamenom velike snage - 150-200 dm 3 / h acetilena, koristeći žicu za punjenje većeg promjera nego kod klasičnog zavarivanja. Za postizanje spoja jednake čvrstoće s osnovnim metalom pri zavarivanju kritičnih konstrukcija treba koristiti silicij-mangansku žicu za zavarivanje. Kraj žice treba uroniti u kupku rastaljenog metala. Tijekom procesa zavarivanja, plamen zavarivanja ne smije se odvratiti od bazena rastaljenog metala, jer to može dovesti do oksidacije metala zavara kisikom. Za zbijanje i povećanje duktilnosti nataloženog metala provodi se kovanje i naknadna toplinska obrada.

Razlika između srednje ugljičnih čelika i niskougljičnih čelika uglavnom leži u različitom sadržaju ugljika. Srednje ugljični čelici sadrže 0,26 - 0,45% ugljika. Povećani sadržaj ugljika stvara dodatne poteškoće kod zavarivanja konstrukcija od ovih čelika. To uključuje nisku otpornost na kristalizacijske pukotine, mogućnost stvaranja niskoplastičnih očvrslih struktura i pukotina u zoni utjecaja topline, te poteškoće u osiguravanju jednake čvrstoće metala šava s osnovnim metalom. Povećanje otpornosti metala zavara prema kristalizacijskim pukotinama postiže se smanjenjem količine ugljika u metalu zavara upotrebom elektrodnih šipki i žica za punjenje sa smanjenim sadržajem ugljika, kao i smanjenjem udjela osnovnog metala u metalu zavara, što se postiže zavarivanjem uz pripremu rubova u režimima koji osiguravaju minimalno prodiranje osnovnog metala i maksimalnu vrijednost koeficijenta oblika šava. Ovo također olakšavaju elektrode s visokom stopom taloženja. Da bi se prevladale poteškoće koje se javljaju pri zavarivanju proizvoda od srednje ugljičnih čelika, provodi se prethodno i popratno zagrijavanje, modifikacija metala šava i dvolučno zavarivanje u zasebnim bazenima. Ručno zavarivanje srednje ugljičnih čelika izvodi se elektrodama obloženim kalcijevim fluoridom razreda UONI-13/55 i UONI-13/45, koje osiguravaju dovoljnu čvrstoću i visoku otpornost metala zavara na stvaranje kristalizacijskih pukotina. Ako se na zavareni spoj postavljaju visoki zahtjevi za duktilnošću, potrebno ga je naknadno podvrgnuti toplinskoj obradi. Kod zavarivanja treba izbjegavati primjenu širokih zrna, zavarivanje se izvodi kratkim lukom i malim zrncima. Poprečna kretanja elektrode moraju se zamijeniti uzdužnim, krateri moraju biti zavareni ili postavljeni na tehnološke ploče, jer u njima mogu nastati pukotine.

Plinsko zavarivanje srednje ugljičnih čelika izvodi se normalnim ili slabo karburizirajućim plamenom snage 75-100 dm3/h acetilena po 1 mm debljine metala samo na lijevi način, čime se smanjuje pregrijavanje metala. Za proizvode debljine preko 3 mm preporučuje se opće zagrijavanje do 250-350°C ili lokalno zagrijavanje do 600-650°C. Za čelike s udjelom ugljika na gornjoj granici, preporučljivo je koristiti posebne topioce. Za poboljšanje svojstava metala koriste se kovanje i toplinska obrada.

Visokougljični čelici uključuju čelike s udjelom ugljika u rasponu od 0,46-0,75%. Ovi čelici općenito nisu prikladni za izradu zavarenih konstrukcija. Međutim, tijekom popravaka javlja se potreba za zavarivanjem. Zavarivanje se provodi uz prethodno, a ponekad i uz popratno zagrijavanje i naknadnu toplinsku obradu. Na temperaturama ispod 5°C i na promaji, zavarivanje nije moguće. Preostale tehnološke metode su iste kao kod zavarivanja srednje ugljičnih čelika. Plinsko zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika provodi se normalnim ili slabo naugljičenim plamenom snage 75 - 90 dm3/h acetilena po 1 mm debljine metala, zagrijanim na 250 - 300 °C. Koristi se lijeva metoda zavarivanja, koja omogućuje smanjenje vremena pregrijavanja i vremena kada metal zavarene kupke ostaje u rastaljenom stanju. Koriste se topitelji istog sastava kao i za srednje ugljične čelike. Nakon zavarivanja, šav se kuje, nakon čega slijedi normalizacija ili kaljenje.

Posljednjih godina primjenu su pronašli toplinski ojačani ugljični čelici. Čelici visoke čvrstoće omogućuju smanjenje debljine proizvoda. Načini i tehnike zavarivanja toplinski ojačanih čelika isti su kao i za konvencionalni ugljični čelik istog sastava. Materijali za zavarivanje odabiru se uzimajući u obzir osiguranje jednake čvrstoće metala za zavarivanje s osnovnim metalom. Glavna poteškoća pri zavarivanju je omekšavanje područja toplinske 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 najviše se koristi u proizvodnji raznih dizajna sanitarni cjevovodi. Kod zavarivanja pocinčanog čelika, ako cink dospije u zavarenu kupku, stvaraju se uvjeti za pojavu pora i pukotina. Stoga se cinkovi premaz mora ukloniti s rubova koji se zavaruju. S obzirom da tragovi cinka ostaju na rubovima, potrebno je poduzeti dodatne mjere za sprječavanje nastanka grešaka: u usporedbi s zavarivanjem konvencionalnog čelika, razmak se povećava 1,5 puta, a brzina zavarivanja smanjuje se za 10 g-20%, elektroda se pomiče duž šava uz uzdužne vibracije. Kod ručnog zavarivanja pocinčanog čelika najbolji se rezultati postižu pri radu s elektrodama obloženim rutilom, koje osiguravaju minimalan sadržaj silicija u metalu šava. Ali mogu se koristiti i druge elektrode. Zbog činjenice da su pare cinka izuzetno toksične, zavarivanje pocinčanog čelika može se izvoditi uz jaku lokalnu ventilaciju. Nakon završetka rada zavarivanja, potrebno je nanijeti zaštitni sloj na površinu šava i obnoviti ga u području zone utjecaja topline.

Ugljični čelik je legura željeza i ugljika s manjim udjelom silicija, mangana, fosfora i sumpora. U ugljičnom čeliku, za razliku od nehrđajućeg čelika, nema legirajućih elemenata (molibden, krom, mangan, nikal, volfram).Svojstva ugljičnog čelika jako variraju ovisno o maloj promjeni sadržaja ugljika. S povećanjem udjela ugljika tvrdoća i čvrstoća čelika se povećavaju, a žilavost i duktilnost smanjuju. S udjelom ugljika većim od 2,14%, legura se naziva lijevano željezo.

Podjela ugljičnih čelika

• niske razine ugljika (s udjelom ugljika do 0,25%)
• srednji ugljik (s udjelom ugljika od 0,25 - 0,6%)
• visoko ugljik (s udjelom ugljika od 0,6 - 2,0%)

Čelik je klasificiran prema načinu proizvodnje:

1. Obična kvaliteta (ugljik do 0,6%) kipuće, polumirno, mirno

Postoje 3 skupine čelika obične kvalitete:

• Grupa A. Isporučuje se prema mehaničkim svojstvima bez regulacije sastava čelika. Ovi se čelici obično koriste u proizvodima bez naknadne obrade tlakom i zavarivanja. Što je veći broj uvjetnog broja, to je veća čvrstoća i manja duktilnost čelika.
• Grupa B. Dolazi s jamstvom kemijskog sastava. Što je veći referentni broj, to je veći sadržaj ugljika. Naknadno se mogu obrađivati ​​kovanjem, štancanjem ili izlaganjem temperaturi bez očuvanja početne strukture i mehaničkih svojstava.
• Grupa B. Može se zavarivati. Isporučuje se s jamstvom sastava i svojstava. Ova skupina čelika ima mehanička svojstva u skladu s brojevima u skupini A, i kemijski sastav– s brojevima prema skupini B s korekcijom prema metodi deoksidacije.

2. Visokokvalitetni sa sadržajem sumpora do 0,030% i fosfora do 0,035%. Čelik ima povećanu čistoću i označava se slovom A iza oznake čelika

Čelik prema namjeni može biti:

• konstrukcija
• strojarstvo (konstruktivno)
• instrumental
• čelici s posebnim fizikalnim svojstvima

Takvi čelici dobro zavaruju. Da biste pravilno odabrali elektrode željenog tipa i marke, potrebno je uzeti u obzir sljedeće zahtjeve:

• Jednako jaka veza zavarivanjem s osnovnim metalom
• Var bez grešaka
• Optimalni kemijski sastav metala šava
• Stabilnost zavarenih spojeva na vibracijska i udarna opterećenja, visoke i niske temperature

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

Zavarivanje ugljičnih 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 popravak strojnih dijelova, 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 pridonosi stvaranju kristalizacijskih vrućih pukotina i niskoplastičnih otvrdnjavanja i pukotina u zonama pod utjecajem topline tijekom zavarivanja. Sam metal šavova 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 raznih elemenata u šavu
• predgrijavanje područja šava

Sukladno tome, metode za povećanje otpornosti na stvaranje vrućih pukotina usmjerene su na:

• Ograničavajući elementi koji potiču pucanje
• Smanjenje vlačnih naprezanja u šavu
• Formiranje optimalnog oblika zavara s najhomogenijim kemijskim sastavom

Osim toga, povećani sadržaj ugljika doprinosi stvaranju niskoplastičnih struktura, koje su pod utjecajem različitih naprezanja sklone stvaranju hladnih pukotina i razaranju. Kako bi se to spriječilo, koriste se metode za uklanjanje čimbenika koji pridonose pojavi takvih stanja.

Zahtjevi za tehnologiju zavarivanja ugljičnih čelika

Pri izradi 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 udjelom ugljika
• Koristiti načine zavarivanja i tehnološke mjere koje ograničavaju drift ugljika iz osnovnog metala u zavar (porub, povećani prepust, upotreba žice za punjenje itd.)
• Uvesti elemente koji potiču stvaranje vatrostalnih ili zaobljenih sulfidnih formacija (mangan, kalcij itd.) u zavaru.
• Koristite određeni redoslijed 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 difuzijskog vodika (koristite elektrode s niskim udjelom vodika, zaštitne plinove za sušenje, rubove i žice za čišćenje, elektrode za kalciniranje, žice, topilice)
• Osigurajte polagano hlađenje zavara (koristite višeslojno, dvolučno ili višelučno zavarivanje, navarivanje zrna za žarenje, koristite egzotermne smjese itd.)

Tehnološke značajke zavarivanja ugljičnih čelika

Neke značajke pripreme i zavarivanja dijelova od ugljičnih čelika:

Prilikom zavarivanja ugljičnog čelika, osnovni metal se čisti od hrđe, prljavštine, kamenca, ulja i drugih onečišćenja, koji su izvori vodika i mogu stvoriti pore i pukotine u zavaru. Čiste se rubovi i susjedna područja metala širine do 10 mm. To osigurava glatki prijelaz na osnovni metal konstrukcije i čvrstoću zavara pod različitim opterećenjima.

• Sastavljanje dijelova za zavarivanje. Rezanje rubova

Prilikom sastavljanja dijelova za zavarivanje mora se održavati razmak, ovisno o debljini dijelova. Širina raspora je 1-2 mm veća nego kod montaže elemenata od dobro zavarenih čelika. Rezanje rubova treba izvesti s metalom debljine 4 mm ili više, što pomaže smanjiti prijenos ugljika u šav. Budući da postoji velika sklonost stvrdnjavanju, treba napustiti čavle malog presjeka ili koristiti lokalno predgrijavanje prije čavlica.

• Način zavarivanja trebao bi osigurati najmanje prodiranje osnovnog metala i optimalnu brzinu hlađenja. Ispravan izbor načina zavarivanja može se potvrditi rezultatima mjerenja tvrdoće metala zavara. U optimalnom načinu rada ne smije prelaziti 350 HV.
• Kritične komponente zavaruju se u dva ili više prolaza. Zavareni spoj s osnovnim metalom trebao bi imati glatki pristup. Česti lomovi luka, krateri na osnovnom metalu i opekline nisu dopušteni.
• Kritične strukture izrađene od ugljičnih čelika, kao i jedinice s krutom konturom itd. Zavarene su s predgrijavanjem. Zagrijavanje se provodi u temperaturnom području od 100–400 °C, a što je viša temperatura zagrijavanja, 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 je prekrivena posebnim materijalom za toplinsku izolaciju, premještena u poseban termostat ili korištena nakon zagrijavanja zavarivanja.

Dodatni materijal za zavarivanje ugljičnih čelika

• Za zavarivanje čelika s udjelom ugljika do 0,4% mogu se koristiti elektrode za zavarivanje koje su prikladne za zavarivanje niskolegiranih čelika uz manja ograničenja. Za ručno zavarivanje koriste se elektrode s osnovnom vrstom premaza koje osiguravaju minimalni sadržaj vodika u zavarenom zavaru. Koriste se elektrode marki UONI-13/45, UONI-13/55 itd.
• Mehanizirano zavarivanje ugljičnog čelika u zaštitnom plinu uključuje upotrebu žica Sv-08G2S, Sv-09G2STs ili slično, kao i plinsku smjesu ugljičnog dioksida i kisika (s udjelom potonjeg do 30%) ili ugljičnog dioksida. Dopušteno je koristiti oksidirajuće plinske smjese argona (70-75% Ar+20-25% CO2+5% O2). Najoptimalnija debljina žice je 1,2 mm.
• Ako je ugljični čelik podvrgnut toplinskoj obradi ili legiranju, tada elektrodna žica Sv-08G2S neće pružiti potrebna mehanička svojstva. U tim slučajevima za zavarivanje se koriste složeno legirane žice marki Sv-08GSMT, Sv-08KhGSMA, Sv-08Kh3G2SM itd.
• Automatsko elektrolučno zavarivanje ugljičnog čelika izvodi se žicama Sv-08A, Sv-08AA, Sv-08GA kada se koriste zajedno s fluksevima AN-348A, OSTS-45. Preporuča se korištenje topitelja AN-43 i AN-47 koji imaju dobra tehnološka svojstva i otpornost na pucanje.
• Materijali za zavarivanje (žica, elektrode) moraju odgovarati zahtjevima normi i tehničkih specifikacija. Ne smiju se koristiti elektrode sa značajnim oštećenjima premaza. Žica mora biti očišćena od prljavštine i hrđe, topitelji i elektrode moraju biti kalcinirani prije uporabe na temperaturama preporučenim u pratećoj tehničkoj dokumentaciji. Za zavarivanje treba koristiti samo ugljikov dioksid za zavarivanje. Ugljični dioksid za hranu može se koristiti samo nakon dodatnog sušenja.

Slični članci

goodvarka.ru

Zavarivanje niskougljičnih čelika – Osvarke.Net

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

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

Kemijski sastav i svojstva čelika

U ugljičnim konstrukcijskim čelicima ugljik je glavni legirajući element. O količini ovog elementa ovise mehanička svojstva čelika. Niskougljični čelici se dijele na čelike obične kvalitete i čelike visoke kvalitete.

Čelik obične kvalitete

Ovisno o stupnju dezoksidacije čelik obične kvalitete dijelimo na:

• kipuće - kp;
• polumirno - ps;
• mirno - šp.

Kipući čelik

Čelici ove skupine ne sadrže više od 0,07% silicija (Si). Čelik se proizvodi nepotpunom deoksidacijom čelika manganom. Posebnost kipućeg čelika je neravnomjerna raspodjela sumpora i fosfora po debljini valjanog proizvoda. Ako područje s nakupljanjem 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 krt. Nakon što su podlegli zavarivanju, takvi čelici mogu stariti u zoni utjecaja topline.

Miran čelik

Blagi čelici sadrže najmanje 0,12% silicija (Si). Mirni čelici dobivaju se deoksidacijom čelika manganom, silicijem i aluminijem. Odlikuju se ravnomjernijom raspodjelom sumpora i fosfora u njima. Mirni čelici manje reagiraju na toplinu i manje su skloni starenju.

Polu-tihi čelik

Polumirni čelici imaju prosječne karakteristike između mirnih i kipućih čelika.

Ugljični čelici obične kvalitete proizvode se u tri skupine. Čelici skupine A ne koriste se za zavarivanje, već se isporučuju prema mehaničkim svojstvima. Slovo "A" se ne koristi u označavanju čelika, na primjer "St2".

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

Polu-tihi čelik razreda 3 i 5 može se isporučiti s višim sadržajem mangana. U takvim čelicima slovo G stavlja se nakon oznake razreda (na primjer, BSt3Gps).

Za izradu kritičnih konstrukcija treba koristiti obične čelike skupine B. Proizvodnja zavarenih konstrukcija od čelika s niskim udjelom ugljika uobičajene kvalitete ne zahtijeva primjenu toplinske obrade.

Kvalitetni čelici

Kvalitetni čelici s niskim udjelom ugljika isporučuju se s normalnim (stupnjevi 10, 15 i 20) i povećanim (stupnjevi 15G i 20G) udjelom mangana. Visokokvalitetni čelici sadrže smanjenu količinu sumpora. Za izradu zavarenih konstrukcija od čelika ove skupine koriste se vruće valjani čelici, rjeđe toplinski obrađeni čelici. Da bi se povećala čvrstoća konstrukcije, zavarivanje ovih čelika može se obaviti uz naknadnu toplinsku obradu.

Niskolegirani čelici

Ako se u ugljični čelik uvode posebni kemijski elementi koji u njemu nisu izvorno prisutni, tada se takav čelik naziva legirani čelik. Mangan i silicij smatraju se komponentama legure ako njihov sadržaj prelazi 0,7%, odnosno 0,4%. Stoga se čelici VSt3Gps, VSt5Gps, 15G i 20G smatraju niskolegiranim i niskolegiranim konstrukcijskim čelicima.

Legirni elementi mogu tvoriti spojeve sa željezom, ugljikom i drugim elementima. To pomaže u poboljšanju mehaničkih svojstava čelika i smanjuje granicu hladnokrtosti. Kao rezultat toga, postaje moguće smanjiti težinu strukture.

Legiranjem metala s manganom povećava se udarna čvrstoća i otpornost na hladnu krtost. Zavareni spojevi od manganskih čelika odlikuju se većom čvrstoćom pri izmjeničnim udarnim opterećenjima. Otpornost čelika na atmosfersku i morsku koroziju može se povećati legiranjem bakrom (0,3-0,4%). Većina niskolegiranih čelika za izradu zavarenih konstrukcija koristi se u toplovaljanom stanju. Mehanička svojstva legiranih čelika mogu se poboljšati toplinskom obradom, stoga se neke vrste čelika za zavarene konstrukcije koriste nakon toplinske obrade.

Zavarljivost niskougljičnih i niskolegiranih čelika

Niskougljični i niskolegirani konstrukcijski čelici imaju dobru zavarljivost. Njihova tehnologija zavarivanja mora osigurati jednaka mehanička svojstva zavara i osnovnog metala (ne niža od donje granice svojstava osnovnog metala). U nekim slučajevima, zbog radnih uvjeta konstrukcije, dopušteno je smanjenje nekih mehaničkih svojstava šava. Šav mora biti bez pukotina, nepropusnosti, pora, udubljenja i drugih nedostataka. Oblik i geometrijske dimenzije šava moraju odgovarati traženim. Zavareni spoj može biti podložan Dodatni zahtjevi, koji su povezani s radnim uvjetima strukture. Bez iznimke, svi zavari moraju biti trajni i pouzdani, a tehnologija mora osigurati produktivnost i ekonomičnost procesa.

Na mehanička svojstva zavarenog spoja utječe njegova struktura. Struktura metala tijekom zavarivanja ovisi o kemijskom sastavu materijala, uvjetima zavarivanja i toplinskoj obradi.

Priprema i montaža dijelova za zavarivanje

Priprema i montaža za zavarivanje provodi se ovisno o vrsti zavarenog spoja, načinu zavarivanja i debljini metala. Da bi se održao razmak između rubova i pravilan položaj dijelova, koriste se posebno izrađeni učvršćivači za montažu ili univerzalni učvršćivači (prikladni za mnoge jednostavne dijelove). Montaža se može izvesti pomoću čavlića, čije dimenzije ovise o debljini metala koji se zavaruje. Trake mogu biti dugačke 20-120 mm, a razmak između njih je 500-800 mm. Poprečni presjek čavlića jednak je približno trećini šava, ali ne više od 25-30 mm2. Pričvrsno zavarivanje može se izvesti ručnim elektrolučnim zavarivanjem ili mehaniziranim zavarivanjem u zaštićenom plinu. Prije nego što pređete na zavarivanje konstrukcije, kvačice se čiste, pregledavaju i ako postoje nedostaci, izrezuju se ili uklanjaju drugim metodama. Tijekom zavarivanja čavlići se potpuno pretapaju zbog moguće pojave pukotina na njima uslijed brzog odvođenja topline. Prije zavarivanja elektrotroskom, dijelovi se postavljaju s razmakom koji se postupno povećava prema kraju zavara. Fiksiranje dijelova radi održavanja njihovog relativnog položaja vrši se pomoću spajalica. Spojnice trebaju biti na udaljenosti od 500-1000 mm. Moraju se ukloniti dok se nanosi šav.

Za automatske metode zavarivanja treba postaviti uvodne i izlazne šipke. Automatskim zavarivanjem teško je osigurati visokokvalitetno prodiranje korijena zavara i spriječiti opekline metala. U tu svrhu koriste se preostale i uklonjive obloge i jastučići za fluks. Također možete zavariti korijen šava ručnim elektrolučnim zavarivanjem ili poluautomatskim zavarivanjem u zaštitnim plinovima, a ostatak šava se izvodi automatskim metodama.

Zavarivanje ručnim i mehaniziranim metodama izvodi se težinom.

Rubovi dijelova za zavarivanje temeljito se čiste od troske, hrđe, ulja i drugih onečišćenja kako bi se spriječilo stvaranje nedostataka. Kritične strukture zavarene su uglavnom obostrano. Način ispunjavanja rubova utora kod zavarivanja konstrukcija debelih stijenki 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 ponovno zavaruju. Kod zavarivanja niskougljičnih čelika svojstva i kemijski sastav zavarenog spoja uvelike 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 načine rada 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 temelju vrste čelika koji se zavaruje i namjene konstrukcije. Da biste to učinili, možete koristiti katalog elektroda, gdje se pohranjuju podaci o putovnicama mnogih marki elektroda.

Prilikom odabira elektrode treba obratiti pozornost na preporučene uvjete za vrstu i polaritet struje, prostorni položaj, jakost struje itd. Putovnica za elektrode može naznačiti tipični sastav nanesenog metala i mehanička svojstva veza ostvarena ovim elektrodama.

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

Kod zavarivanja čelika koji nisu toplinski ojačani, dobar učinak postiže se kaskadnim i kliznim metodama zavarivanja, što ne dopušta brzo hlađenje zavara. Predgrijavanje na 150-200°C daje isti učinak.

Za zavarivanje toplinski ojačanih čelika preporuča se izrada dugih šavova duž ohlađenih prethodnih šavova kako bi se izbjeglo omekšavanje zone utjecaja topline. Također biste trebali odabrati načine rada s malim unosom topline. Ispravljanje nedostataka tijekom višeslojnog zavarivanja treba obaviti šavovima velikog presjeka, duljine najmanje 100 mm, ili čelik treba prethodno zagrijati na 150-200 ° C.

Elektrolučno zavarivanje niskougljičnih čelika u zaštiti plina

Zavarivanje čelika s niskim udjelom ugljika i niskolegiranih čelika provodi se korištenjem ugljičnog dioksida ili njegovih smjesa kao zaštitnog plina. Možete koristiti mješavine ugljičnog dioksida + argona ili kisika do 30%. Za kritične strukture, zavarivanje se može izvesti pomoću argona ili helija.

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

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

Kao što je vidljivo iz tablice, žica Sv-08G2S može se koristiti za zavarivanje svih čelika.

Zavarivanje pod praškom niskougljičnih čelika

Kvalitetan zavareni spoj jednake čvrstoće šava i osnovnog metala postiže se pravilnim odabirom topila, žica, načina i tehnike zavarivanja. Automatsko zavarivanje pod praškom niskougljičnih čelika preporuča se izvoditi žicom promjera 3 do 5 mm, a poluautomatsko zavarivanje pod praškom promjera 1,2-2 mm. Za zavarivanje čelika s niskim udjelom ugljika koriste se fluksevi AN-348-A i OSTS-45. Niskougljična žica za zavarivanje razreda Sv-08 i Sv-08A, a za kritične konstrukcije može se koristiti žica Sv-08GA. Ovaj set dodatnog materijala za zavarivanje omogućuje dobivanje zavara s mehaničkim svojstvima jednakim ili većim od onih osnovnog metala.

Za zavarivanje niskolegiranih čelika preporuča se koristiti žicu za zavarivanje Sv-08GA, Sv-10GA, Sv-10G2 i druge koje sadrže mangan. Topila su ista kao i za niskougljične čelike. Takvi materijali omogućuju postizanje potrebnih mehaničkih svojstava i otpornosti metala na stvaranje pora i pukotina. Kod zavarivanja bez skošenja, povećanje udjela osnovnog metala u metalu zavara može povećati sadržaj ugljika. Time se povećavaju svojstva čvrstoće, ali se smanjuju plastična svojstva veze.

Načini zavarivanja za niskolegirane i niskolegirane čelike malo se razlikuju i ovise o tehnici zavarivanja, vrsti spoja i šava. Kod zavarivanja jednoslojnih kutnih zavara, kutnih i sučeonih zavara debelog čelika VSt3 u režimima s niskim unosom topline, mogu se formirati otvrdnute strukture u zoni utjecaja topline i duktilnost se može smanjiti. Kako bi se to spriječilo, potrebno je povećati presjek šava ili koristiti dvolučno zavarivanje.

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

osvarke.net

Zavarivanje ugljičnih čelika: visoki, niski, srednji, legirani, nehrđajući, elektrode, tehnologija, električni 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 skupine ugljičnih čelika:

• manje od 0,25% - niske razine ugljika;
• 0,25-0,6% - srednji ugljik;
• 0,6-2,07% - visoki ugljik.

Zavarivanje niskougljičnih čelika

Zbog niskog ugljičnog koncentrata, ova vrsta ima sljedeća svojstva:

• visoka elastičnost i plastičnost;
• značajna snaga udarca;
• Može se dobro obraditi zavarivanjem.

Niskougljični čelici naširoko se koriste u građevinarstvu i proizvodnji dijelova pomoću hladnog utiskivanja.

Tehnologija zavarivanja niskougljičnih čelika

Čelici s niskim udjelom ugljika najbolje su zavareni. Njihovo spajanje može se izvesti pomoću ručnog elektrolučnog zavarivanja pomoću obloženih elektroda. Pri korištenju ove metode važno je odabrati pravu marku elektroda, koja će osigurati jednoliku strukturu nataloženog metala. Zavarivanje se mora obaviti brzo i precizno. Prije početka rada potrebno je pripremiti dijelove za spajanje.

Plinsko zavarivanje provodi se bez upotrebe dodatnih tokova. Kao dodatni materijal koriste se metalne žice s niskim udjelom ugljika. To će spriječiti stvaranje pora.

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

Nakon zavarivanja gotov dizajn mora se podvrgnuti toplinskoj obradi putem postupka normalizacije: proizvod treba zagrijati na temperaturu od približno 400°C; stajati i ohladiti na zraku. Ovaj postupak pomaže osigurati da čelična struktura postane ujednačena.

Značajke zavarivanja niskougljičnih čelika

Dobra zavarljivost takvih čelika osigurava jednaku čvrstoću zavara s osnovnim metalom, kao i odsutnost nedostataka.

Zavareni metal ima smanjen sadržaj ugljika, povećan je udio silicija i mangana.

Tijekom ručnog elektrolučnog zavarivanja, područje zahvaćeno toplinom je pregrijano, što doprinosi njegovom laganom jačanju.

Var nanesen višeslojnim zavarivanjem karakterizira povećana razina krhkosti.

Spojevi su vrlo otporni na MCC zbog niske koncentracije ugljika.

Vrste zavarivanja niskougljičnih čelika

1. Prva metoda za spajanje 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 nedostataka: pore, podrezivanja, nekuhana područja;
• veza jednake čvrstoće s glavnim proizvodom;
• optimalni kemijski sastav metala šava;
• stabilnost šavova pod udarnim i vibracijskim opterećenjima, kao i visokim i niskim temperaturama.

Izvođač prima najnižu razinu naprezanja i deformacije kod zavarivanja 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 provodi se u zaštitnom okruženju argona, bez upotrebe fluksa, koristeći metalnu žicu kao dodatni materijal.

3. Elektroslag zavarivanje se provodi pomoću topitelja. Žičane i pločaste elektrode odabiru se uzimajući u obzir sastav osnovne legure.

4. Automatsko i poluautomatsko zavarivanje provodi se u zaštitnom okruženju; koristi se čisti argon ili helij, često se koristi ugljikov dioksid. CO2 mora biti visoke kvalitete. Ako je kombinacija kisika i ugljika prezasićena vodikom ili dušikom, to će dovesti do stvaranja pora.

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

6. Najoptimalniji način je zavarivanje punjenom žicom. Snaga struje kreće se od 200 do 600 A. Zavarivanje se preporučuje u donjem položaju.
7. Za zavarivanje u zaštiti plina koristi se ugljikov dioksid, kao i mješavine inertnog plina s kisikom ili CO2.

Povezivanje proizvoda debljine manje od 2 mm. provodi se u atmosferi inertnih plinova s ​​elektrodom od volframa.

Da bi se povećala stabilnost luka, poboljšalo stvaranje zavara i smanjila osjetljivost nataloženog metala na poroznost, treba koristiti mješavine plinova.

Zavarivanje u atmosferi ugljičnog dioksida namijenjeno je za rad s 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 karakterizira povećana razina prskanja.

Zavarivanje srednje ugljičnih čelika

Srednje ugljični čelici koriste se u slučajevima kada su potrebna visoka mehanička svojstva. Ove se legure mogu kovati.

Također se koriste za dijelove proizvedene hladnom plastičnom deformacijom; karakterizirani su kao mirni, što im omogućuje upotrebu u strojarstvu.

Tehnologija zavarivanja srednje ugljičnih čelika

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

• nedostatak jednake čvrstoće osnovnih i taloženih metala;
• visoka razina opasnost od stvaranja velikih pukotina i neduktilnih struktura u zoni utjecaja topline;
• niska otpornost na stvaranje defekata kristalizacije.

Međutim, ti se problemi mogu vrlo lako riješiti slijedeći ove preporuke:

• korištenje elektroda i žice s niskim udjelom ugljika;
• šipke za zavarivanje moraju imati povećanu stopu taloženja;
• kako bi se osigurao najmanji stupanj prodiranja osnovnog metala, potrebno je rezati rubove, postaviti optimalni način zavarivanja i koristiti žicu za punjenje;
• prethodno i popratno zagrijavanje obratka.

Tehnologija zavarivanja ugljičnog čelika, slijedeći gore navedene preporuke, ne otkriva nikakve probleme ili poteškoće.

Značajke zavarivanja srednje ugljičnih čelika

Prije zavarivanja, proizvod se mora očistiti od prljavštine, hrđe, ulja, kamenca i drugih onečišćenja, koji su izvor vodika i mogu pridonijeti stvaranju pora i pukotina u šavu. Rubovi i susjedna područja širine ne veće 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 trebala bi biti 1-2 mm. više nego kod rada s dobro zavarenim materijalima.

Ako debljina proizvoda od srednje ugljičnog čelika prelazi 4 mm, mora se izvršiti rezanje rubova.

Za najmanje prodiranje osnovnog metala i optimalnu razinu hlađenja potrebno je pravilno odabrati način zavarivanja. Ispravnost izbora može se potvrditi mjerenjem tvrdoće nataloženog metala. U optimalnom načinu rada ne smije biti veći od 350 HV.

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

Zavarivanje kritičnih konstrukcija izvodi 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 toplinsko izolacijskim materijalom.

Vrste zavarivanja srednje ugljičnih čelika

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

1. Ručno elektrolučno zavarivanje izvodi se elektrodama s osnovnim premazom, čime se osigurava nizak sadržaj vodika u nataloženom metalu. Izvođači najčešće koriste sljedeće elektrode za zavarivanje ugljičnih čelika:

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

Poseban 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;
• Preporuča se toplinska obrada šava.

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

Proizvodi s debelim stijenkama trebaju se spajati metodom desnog plinskog zavarivanja, koja se odlikuje većom produktivnošću. Izračun acetilena je također 120-150 l / h. Kako bi se izbjeglo pregrijavanje radnog područja, protok mora biti smanjen.

Plinsko zavarivanje ugljičnih čelika također uključuje sljedeće značajke:

• smanjenje oksidacije u zavarivačkom bazenu postiže se korištenjem plamena s blagim viškom acetilena;
• uporaba fluksa ima pozitivan učinak na proces;
• Kako bi se izbjegla krtost u zoni utjecaja topline, hlađenje se usporava predgrijavanjem na 200-250 °C ili naknadnim kaljenjem na temperaturi od 600-650 °C.

Nakon zavarivanja, proizvod se može toplinski obraditi ili kovati. Ove operacije značajno poboljšavaju svojstva.

Tehnologija plinskog zavarivanja ugljičnih čelika razvijena je za dobivanje spojeva s potrebnim mehaničkim svojstvima. Stoga je važno da izvođač uzme u obzir ove specifičnosti.

3. Tehnologija zavarivanja pod praškom ugljičnih čelika uključuje upotrebu žice za zavarivanje i topljenih flukseva: AN-348-A i OSTS-45. Zavarivanje se provodi pri niskim vrijednostima struje. To vam omogućuje "zasićenje" nataloženog metala potrebnom razinom silicija i mangana. Ovi elementi intenzivno prelaze iz topitelja u metal zavara.

Prednosti ove metode: visoka produktivnost; taloženi metal je pouzdano zaštićen od interakcije sa zrakom, što osigurava visoka kvaliteta veze; učinkovitost procesa postiže se zbog niskog prskanja i zbog smanjenja gubitaka metala zbog otpada; Stabilnost luka jamči fino ljuspičastu površinu zavara.

4. Izvođači često koriste metodu zavarivanja argonom s nepotrošljivom elektrodom. Glavna poteškoća pri zavarivanju čelika srednjeg ugljika ovom metodom je u tome što je teško izbjeći stvaranje pora zbog blage deoksidacije osnovnog metala. Da bi se riješio ovaj problem, potrebno je smanjiti udio baznog metala u depozitu. Da biste to učinili, potrebno je pravilno odabrati načine zavarivanja ugljičnog čelika s argonom. Zavarivanje se izvodi istosmjernom strujom ravnog polariteta.

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

Zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika

Pokazno zavarivanje čelika od opruga Zeller 655 elektrodom

Potreba za visokougljičnim čelicima javlja se pri izvođenju popravaka, u proizvodnji opruga, alata za rezanje, bušenje, obradu drva 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 moguće, u pravilu, uz prethodno i popratno zagrijavanje na 150-400 ° C, kao i naknadnu toplinsku obradu. To je zbog sklonosti ove vrste legura da postane krta, osjetljiva na vruće i hladne pukotine i kemijske heterogenosti zavara.

Za tvoju informaciju! Iznimke su moguće ako koristite specijalizirane elektrode za različite čelike. Pogledajte fotografiju i naslov ispod.

• Nakon zagrijavanja potrebno je provesti žarenje koje treba provoditi dok se proizvod ne ohladi na temperaturu od 20°C.
• Važan uvjet je nedopustivost zavarivanja u propuhu i na temperaturi okoline ispod 5°C.
• Da bi se povećala čvrstoća spoja, potrebno je stvoriti glatke prijelaze s jednog na drugi metal koji se zavaruje.
• Dobri rezultati postižu se kod zavarivanja uskim zrncima, uz hlađenje svakog nanesenog sloja.
• Izvođač također treba poštovati pravila predviđena za spajanje legura srednjeg ugljika.

Ovaj ogledni uzorak (opruga, turpije, ležaj i nehrđajući čelik za hranu). Ako ne obratite pozornost 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 onečišćenja: hrđe, kamenca, mehaničkih nepravilnosti i prljavštine. Prisutnost onečišćenja može dovesti do stvaranja pora.

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

Prethodno zagrijavanje kritičnih proizvoda na 400°C omogućuje postizanje potrebne čvrstoće.

Vrste zavarivanja visokougljičnih čelika

1. Najbolja opcija Postupak zavarivanja izvodi se ručnim elektrolučnim zavarivanjem obloženim elektrodama. Rad s visokougljičnim čelicima ima veliki broj specifičnih karakteristika. Stoga se zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika provodi posebno dizajniranim elektrodama, na primjer, NR-70. Zavarivanje se izvodi istosmjernom strujom obrnutog polariteta.

2. Zavarivanje pod praškom također se koristi za spajanje ove vrste legura. Prilično je teško ručno ravnomjerno premazati radno područje fluksom. Stoga se u većini slučajeva koristi automatska tehnologija. Rastaljeni prašak stvara gustu ljusku i sprječava utjecaj štetnih atmosferskih čimbenika na zavarenu kupku. Za zavarivanje pod praškom koriste se transformatori koji proizvode naizmjenična struja. Ovi uređaji omogućuju vam stvaranje stabilnog luka. Glavna prednost ove metode je mali gubitak metala zbog malog prskanja.

Važno je napomenuti da se ne preporučuje metoda plinskog zavarivanja. Proces karakterizira izgaranje velike količine ugljika, što rezultira stvaranjem stvrdnutih struktura koje negativno utječu na kvalitetu zavara.

Međutim, ako su obične konstrukcije zavarene, tada je moguće koristiti ovu metodu. 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 omogućuje smanjenje vremena u kojem je metal u rastaljenom stanju i trajanje njegovog pregrijavanja.

Zavarivanje nehrđajućeg čelika i ugljičnog čelika

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

Prethodno i popratno zagrijavanje proizvoda na temperaturu od približno 600°C omogućit će dobivanje šava s ujednačenijom strukturom. Nakon rada morate izvršiti toplinsku obradu, to će pomoći u izbjegavanju stvaranja pukotina. Za zavarivanje nehrđajućeg čelika i čelika s niskim udjelom ugljika u praksi se koriste dvije metode koje uključuju upotrebu zavarivačkih šipki:

• elektrode od visokolegiranog čelika ili elektrode na bazi nikla ispunjavaju zavareni šav;
• Rubovi proizvoda od čelika s niskim udjelom ugljika zavareni su elektrodama od legure, a zatim su obloženi sloj, rubovi od nehrđajućeg čelika zavareni posebnim elektrodama za nehrđajući čelik.

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

Izvođač može spojiti i poluautomatskim zavarivanjem metalnom elektrodom u zaštitnom okruženju inertnih plinova.

Zavarivanje ugljičnih i legiranih čelika

Zavarivanje i navarivanje ugljičnih i niskolegiranih čelika izvodi se elektrodama tipa E42 i E46.

Zavarivanje ugljičnih i legiranih čelika elektrolučnom metodom izvodi se elektrodnim materijalima koji osiguravaju potrebna mehanička svojstva i toplinsku postojanost zavara:

Elektrode TsL-39

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

• da biste usporili hlađenje, trebate zagrijati proizvode na temperaturu od 100-300 ° C;
• umjesto jednoslojnog zavarivanja koristiti višeslojno zavarivanje, pri čemu se zavarivanje izvodi na malom dijelu preko neohlađenog prethodnog sloja;
• kalcinirane elektrode i topilice;
• veza se vrši istosmjernom strujom obrnutog polariteta;
• Da bi se povećala duktilnost, proizvode treba kaliti na 300°C odmah nakon zavarivanja.

weldelec.com

§ 75. Zavarivanje niskolegiranih čelika

Legirani čelici se dijele na niskolegirane (legirajućih elemenata ukupno manje od 2,5%), srednjelegirane (od 2,5 do 10%) i visokolegirane (više od 10%). Niskolegirani čelici se dijele na niskolegirane niskougljične čelike, niskolegirane toplinski postojane čelike i niskolegirane neugljične čelike.

Mehanička svojstva i kemijski sastav nekih razreda niskolegiranih čelika dani su u tablici. 33.

33. Mehanička svojstva niskolegiranih niskougljičnih čelika zadanog kemijskog sastava

Sadržaj ugljika u niskolegiranim niskougljičnim konstrukcijskim čelicima ne prelazi 0,22%. Ovisno o legiranju, čelici se dijele na mangan (14G, 14G2), silicij-mangan (09G2S, 10G2S1, 14GS, 17GS itd.), krom-silicij-mangan (14KhGS itd.), mangan-dušik-vanadij ( 14G2AF, 18G2AF, 18G2AFps itd.), mangan-oniobij (10G2B), krom-silicij-nikal-bakar (10HSND, 15HSND) itd.

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

Niskolegirani toplinski otporni čelici moraju imati povećanu čvrstoću pri visokim radnim temperaturama. Čelik otporan na toplinu najviše se koristi u proizvodnji parnih elektrana. Kako bi se povećala otpornost na toplinu, u njihov sastav se uvode molibden (M), volfram (B) i vanadij (F), a kako bi se osigurala otpornost na toplinu - krom (X), koji stvara gusti zaštitni film na metalnoj površini.

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

Značajke zavarivanja niskolegiranih čelika. Niskolegirani čelici se teže zavaruju od konstrukcijskih čelika s niskim udjelom ugljika. Niskolegirani čelik je osjetljiviji na toplinske utjecaje tijekom zavarivanja. Ovisno o stupnju niskolegiranog čelika, tijekom zavarivanja mogu se formirati otvrdnute strukture ili pregrijavanje u zoni utjecaja topline zavarenog spoja.

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

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

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

Brzina hlađenja čelika, posebno debelog čelika, tijekom zavarivanja uvijek znatno premašuje uobičajenu brzinu hlađenja metala na zraku, zbog čega može doći do stvaranja martenzita kod zavarivanja legiranih čelika.

Kako bi se spriječilo stvaranje martenzitne strukture koja otvrdnjava tijekom zavarivanja, potrebno je primijeniti mjere koje usporavaju hlađenje zone utjecaja topline - zagrijavanje proizvoda i korištenje višeslojnog zavarivanja.

U nekim slučajevima, ovisno o radnim uvjetima proizvoda, dopušteno je pregrijavanje, odnosno povećanje zrna u metalu u zoni utjecaja topline zavarenih spojeva od niskolegiranih čelika.

Pri visokim radnim temperaturama proizvoda, da bi se povećala otpornost na puzanje (deformacija proizvoda pri visokim temperaturama tijekom vremena), potrebno je imati krupnozrnatu strukturu zavarenog spoja. Ali metal s vrlo grubim zrnima ima smanjenu duktilnost i stoga je veličina zrna dopuštena do određene granice.

Kod rada proizvoda na niskim temperaturama, puzanje je eliminirano i potrebna je fino zrnata metalna struktura, koja osigurava povećanu čvrstoću i duktilnost.

Pri zavarivanju niskolegiranih čelika obložene elektrode i drugi materijali za zavarivanje biraju se tako da sadržaj ugljika, sumpora, fosfora i drugih štetnih elemenata u njima bude manji u odnosu na materijale za zavarivanje niskougljičnih konstrukcijskih čelika. To omogućuje povećanje otpornosti metala zavara na kristalizacijske pukotine, budući da su niskolegirani čelici znatno skloni njihovom stvaranju.

Tehnologija zavarivanja niskolegiranog čelika. Niskolegirani niskougljični čelici 09G2, 09G2S, 10HSND, 10G2S1 i 10G2B nisu očvrsnuti tijekom zavarivanja i nisu skloni pregrijavanju. Zavarivanje ovih čelika provodi se u bilo kojim toplinskim uvjetima, slično uvjetima zavarivanja čelika s niskim udjelom ugljika.

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

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

Niskolegirani čelici s niskim udjelom ugljika 12GS, 14G, 14G2, 14KhGS, 15KhSND, 15G2F, 15G2SF, 15G2AF tijekom zavarivanja mogu stvoriti mikrostrukture otvrdnjavanja i pregrijavanje metala šava i zone pod utjecajem topline. Broj očvrslih struktura naglo se smanjuje ako se zavarivanje izvodi s relativno visokim unosom topline, što je potrebno za smanjenje brzine hlađenja zavarenog spoja. Međutim, smanjenje brzine hlađenja metala tijekom zavarivanja dovodi do ogrubljivanja zrna (pregrijavanja) metala zavara i metala pod utjecajem topline zbog povećanog sadržaja ugljika u tim čelicima. To se posebno odnosi na čelike 15HSND, 14HGS. Čelici 15G2F, 15G2SF i 15G2AF manje su skloni pregrijavanju u zoni utjecaja topline, budući da su legirani vanadijem i dušikom. Stoga je zavarivanje većine ovih čelika ograničeno na uže granice toplinskih uvjeta nego zavarivanje niskougljičnog čelika.

Način zavarivanja mora biti odabran tako da nema velikog broja mikrostruktura otvrdnjavanja i jakog pregrijavanja metala. Tada je moguće zavarivati ​​čelik bilo koje debljine bez ograničenja na temperaturi okoline od najmanje - 10°C. Na nižim temperaturama potrebno je predgrijavanje na 120 - 150° C. Na temperaturama nižim od - 25° C zabranjeno je zavarivanje proizvoda od čelika za kaljenje. Kako bi se spriječilo veliko pregrijavanje, zavarivanje čelika 15KhSND i 14KhGS treba provoditi pri smanjenom unosu topline (pri nižim vrijednostima struje s elektrodama manjeg promjera) u usporedbi s zavarivanjem čelika s niskim udjelom ugljika.

Za osiguranje jednake čvrstoće osnovnog metala i zavarenog spoja pri zavarivanju ovih čelika potrebno je koristiti elektrode tipa E50A ili E55.

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

Metal koji se najviše troši u svijetu je čelik, zapravo 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 razlikuju se po tome što se tijekom procesa proizvodnje čeliku dodaju različiti elementi (na primjer, nikal za povećanje otpornosti na koroziju, mangan za povećanje karakteristike čvrstoće i tako dalje), dajući mu posebna svojstva. Ugljični čelici najčešće se koriste za zavarivanje, postoje čelici s niskim udjelom ugljika koji sadrže manje od 0,3% ugljika, dobro se podnose svakom zavarivanju, srednje ugljični čelici s udjelom od 0,3 do 0,6% manje su podložni postupku zavarivanja, ali jači, ali manje duktilni čelici s visokim udjelom ugljika su najčvršći, ali imaju malo relativno istezanje i najmanje su podložni postupku zavarivanja. Razlikuju se po sadržaju ugljika, a time i po kemijskim i fizičkim svojstvima.

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

• Visoka plastičnost i elastičnost;
• Dobro prilagođen procesu zavarivanja;
• Visoka udarna čvrstoća.

Ova marka je naširoko korištena u građevinarstvu zbog činjenice da se vrlo lako zavariva, budući da u njegovoj strukturi ima vrlo malo ugljika, što loše utječe na proces zavarivanja, jer se u metalnom šavu mogu stvoriti krhke strukture i poroznosti. , što zatim dovodi do neuspjeha. Također, zbog visoke mekoće, dijelovi se od njega izrađuju hladnim štancanjem.

Zavarivanje ugljičnih 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:

• Jednolika raspodjela čvrstoće šava duž cijele duljine;
• Odsutnost nedostataka zavarivanja, šavovi ne bi trebali imati razne pukotine, pore, utore 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;
• Struktura mora biti jaka i kruta.

Dakle, tehnologija mora biti što je moguće učinkovitija, odnosno dati najveću učinkovitost procesa uz osiguranje visoke čvrstoće i pouzdanosti.

Mehanička svojstva metala šava i zavarenog spoja u potpunosti ovise o mikrostrukturi, odnosno kemijskom sastavu, a određena su i načinom zavarivanja i toplinskom obradom koja se provodi prije i poslije zavarivanja.

Niskougljični čelik: tehnologija zavarivanja

Kao što je gore spomenuto, čelici s niskim udjelom ugljika najbolje su podložni postupku zavarivanja. Mogu se zavarivati ​​plinskim zavarivanjem u oksi-acetilenskom plamenu bez dodatnih topitelja. Kao dodatak koriste se metalne žice. Vodik, koji može stvoriti pore, može negativno utjecati na proces zavarivanja. Kako bi se spriječio ovaj problem, preporuča se provesti postupak zavarivanja s dodatnim metalom koji sadrži malu količinu ugljika.

Nakon postupka zavarivanja, konstrukcija mora biti termički obrađena kako bi se poboljšala mehanička svojstva – duktilnost i čvrstoća će biti iste. Toplinska obrada zavarenih konstrukcija provodi se operacijom normalizacije, koja se sastoji od zagrijavanja proizvoda na određenu temperaturu, približno 400 stupnjeva, držanja i daljnjeg hlađenja na zraku. Kao rezultat, struktura se izjednačava, ugljik u obliku cementita u metalu difundira u zrna, zbog čega struktura postaje jednolika.

Plinsko zavarivanje provodi se u prisutnosti argona, što stvara neutralnu okolinu. Konstrukcije koje se zavaruju u argonskoj sredini imaju važniju svrhu.

Zavarivanje čelika s niskim udjelom ugljika može se obaviti ručno; elektrolučno zavarivanje takvog materijala zahtijeva pravi izbor elektroda. Prilikom odabira elektrode potrebno je uzeti u obzir sljedeće čimbenike, koji će osigurati jednoliku strukturu zavara bez nedostataka. Prije izvođenja procesa zavarivanja potrebno je kalcinirati elektrode kako bi se pripremile za daljnji rad, uklonite vodik. Zavarivanje niskougljičnih legura željeza mora biti precizno i ​​brzo, a metalni dijelovi moraju biti pripremljeni prije početka procesa.

Sredstvo za zavarivanje ugljik

Postupak zavarivanja čeličnih dijelova sa srednjim udjelom ugljika, od 0,3% do 0,55%, teži je u usporedbi s niskim udjelom ugljika, budući da veća količina ugljika može negativno utjecati na zavar. Ugljik smanjuje granicu hladnokrtosti - to jest, uništavanje na niskim temperaturama, povećava čvrstoću i tvrdoću, ali smanjuje duktilnost zavara.

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

Zavarivanje čelika s visokim udjelom ugljika

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

Zahtjevi

Kod zavarivanja ugljičnih čelika, za postizanje maksimalnih parametara, moraju biti ispunjeni sljedeći zahtjevi:

• Elektrode i žice za zavarivanje moraju imati nizak postotak ugljika kako bi se izbjegle nepotrebne greške;
• Potrebno je osigurati da ugljik iz metala ne prelazi u zavar pod utjecajem visoke temperature; za to se žica koristi za zavarivanje čelika s prosječnim udjelom ugljika i više, na primjer Forte E71T-1, Bars-71 . Ove su vrste idealne za zavarivanje čelika s udjelom ugljika iznad 0,3%;
• Prilikom izvođenja procesa zavarivanja treba dodati flukseve koji pridonose stvaranju vatrostalnih formacija;
• Smanjite kemijsku heterogenost šava naknadnom toplinskom obradom;
• Smanjite sadržaj vodika kalciniranjem elektroda, korištenjem elektroda s niskim sadržajem vodika itd.

Osobitosti

Također treba napomenuti sljedeće značajke zavarivanja ugljičnih čelika:

• Prije izvođenja ove operacije potrebno je temeljito očistiti materijal koji se zavaruje od hrđe, mehaničkih nepravilnosti, prljavštine i kamenca. Ove onečišćenja pridonose stvaranju pukotina u zavaru;
• Zavarene konstrukcije od ugljičnih čelika potrebno je polako hladiti, na zraku, kako bi se struktura normalizirala;
• Prilikom izvođenja postupka zavarivanja, kritični dijelovi zahtijevaju prethodno zagrijavanje, do približno 400 stupnjeva, uz pomoć zagrijavanja osigurat će se potrebna čvrstoća šava; iu ovom slučaju zavarivanje se može izvesti u nekoliko pristupa.

Dakle, postupak zavarivanja ugljičnih čelika uglavnom ovisi o njihovom sadržaju ugljika. Stoga je potrebno razmotriti kakav sadržaj i odabrati onaj pravi tehnološka shema kako biste dobili visokokvalitetan, izdržljiv proizvod koji može dugo trajati.

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

Zavarivanje visokougljičnog čelika

Zavarivanje visokougljičnih čelika razreda VSt6, 45, 50 i 60 i lijevanih ugljičnih čelika s udjelom ugljika do 0,7% još je teže. Ovi se čelici uglavnom koriste za odljevke i izradu alata. Njihovo zavarivanje moguće je samo uz prethodno i popratno zagrijavanje na temperaturu od 350-400 ° C i naknadnu toplinsku obradu u pećima za grijanje. Prilikom zavarivanja moraju se poštivati ​​pravila za srednje ugljični čelik, o čemu ćemo govoriti u nastavku.

Tehnologije zavarivanja visokougljičnih čelika

Dobri rezultati se postižu kod zavarivanja uskih zrna i malih površina uz hlađenje svakog sloja. Nakon završetka zavarivanja potrebna je toplinska obrada.

Zavarivanje srednje ugljičnog čelika

Zavarivanje srednje ugljičnog 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.

Srednje ugljični čelik razreda VSt5ps i VSt5sp koji se koristi za armaturu armiranog betona zavaren je metodom kupelji i konvencionalnim proširenim šavovima pri spajanju na obloge (slika 16.1). Za zavarivanje krajevi spojenih šipki moraju biti pripremljeni: za zavarivanje u donjem položaju odrezani rezačem ili pilom, a za okomito zavarivanje odrezani. Osim toga, moraju se očistiti na spojevima do duljine koja premašuje zavar ili spoj za 10-15 mm. Zavarivanje se izvodi elektrodama E42A, E46A i E50A za proširene zrnaste šavove. Pri temperaturama zraka do minus 30 ° C potrebno je povećati snagu

Riža. 16.1. Zavarivanje spojeva armiranobetonske armature: a - kupaonica; 1 - horizontalno; 2 - okomito; b - šav

struja zavarivanja za 1% kada temperatura padne od 0°C za svaka 3°C. Osim toga, treba koristiti predgrijavanje spojenih šipki na 200-250 °C za duljinu od 90-150 mm od spoja i smanjiti brzinu hlađenja nakon zavarivanja omotavanjem spojeva azbestom, au slučaju zavarivanja u kupki, nemojte uklanjati elemente za oblikovanje dok se spoj ne ohladi na 100 °C i niže.

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

Zavarivanje ostalih konstrukcija izrađenih od srednje ugljičnog čelika razreda VSt5, 30, 35 i 40 treba provoditi u skladu s istim dodatnim uputama. Spojevi tračnica obično se zavaruju zavarivanjem u kupki s predgrijavanjem i kasnijim polaganim hlađenjem, slično spojevima za pojačanje. Kod zavarivanja ostalih konstrukcija od ovih čelika potrebno je koristiti prethodno i pomoćno zagrijavanje, kao i naknadnu toplinsku obradu.

elektrode

Zavarivanje se izvodi elektrodama promjera najviše 4-5 mm istosmjernom strujom obrnutog polariteta, što osigurava manje taljenje rubova osnovnog metala i, posljedično, njegov manji udio i niži sadržaj C u zavareni metal. Za zavarivanje se koriste elektrode E42A, E46A ili E50A. Čelične elektrodne šipke sadrže malo ugljika, tako da kada se rastale i pomiješaju s malom količinom osnovnog metala srednjeg ugljika, neće biti više od 0,1-0,15% ugljika u zavaru.

U tom slučaju, metal zavara je legiran s Mn i Si zbog rastaljene prevlake i tako ispada da je po čvrstoći jednak osnovnom metalu. Zavarivanje metala debljine veće od 15 mm provodi se u "klizaču", "kaskadi" ili "blokovima" za sporije hlađenje. Koristi se prethodno i popratno zagrijavanje (periodično zagrijavanje prije zavarivanja sljedeće "kaskade" ili "bloka" na temperaturu od 120-250 ° C). Konstrukcije izrađene od čelika VSt4ps, VSt4sp i čelika 25 debljine ne veće od 15 mm i bez krutih dijelova obično se zavaruju bez zagrijavanja. U drugim slučajevima potrebno je prethodno i pomoćno zagrijavanje, pa čak i naknadna toplinska obrada. Luk se pali samo na mjestu budućeg šava. Ne bi trebalo biti nezavarenih kratera i oštrih prijelaza od baze do taloženog metala, udubljenja i sjecišta šavova. Stvaranje kratera na osnovnom metalu je zabranjeno. Na posljednji sloj višeslojnog šava nanosi se valjak za žarenje.