Зварювальні матеріали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів, що навчаються за напрямом 0923 "Зварювання"
...
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, лист № 14/18.2-2008 від 07.09.04р.
...
Дається загальний підхід до зварювальних матеріалів залежно від хімічного складу металу, що зварюється. Наведені рекомендації, з урахуванням вітчизняних, європейських та міжнародних класифікацій, дають можливість легко орієнтуватися у всій різноманітності зварювальних матеріалів, що пропонуються світовим співтовариством.
...
Посібник призначений для студентів, що навчаються за напрямом 0923 "Зварювання", а також може використовуватися інженерами та іншими фахівцями зварювального виробництва і споріднених спеціальностей.
...
Підготовка фахівців за спеціальністю "Технологія та устаткування зварювання" передбачає вивчення курсу "Зварювальні матеріали". Метою курсу є оволодіння студентами знаннями, які дозволяють їм розумітися у великій кількості сучасних зварювальних матеріалів.
...
Правильний вибір зварювальних матеріалів є стратегічним завданням при розробці технології зварювання будь-якого об'єкта, в тому числі такого складного як сучасне судно. У зв'язку з цим в навчальному посібнику розглядаються зварювальні матеріали з урахуванням особистостей суднобудівного виробництва. Це насамперед матеріали для дугових способів зварювання та наплавлення: захисні активні та інертні гази і їх суміші, горючі гази, дроти суцільного перетину та порошкові дроти, плавлені та керамічні флюси в комбінації зі зварювальними дротами, плавкі покриті та неплавкі електроди для широкого спектру низько-, середньо- та висо-колегованих сталей, кольорових металів та їх сплавів, чавунів та інших конструкційних матеріалів.
...
Загальні металургійні та технологічні основи вибору та використання зварювальних матеріалів залежно від складу основного металу розглядаються на базі вітчизняних зварювальних матеріалів, але наведені європейські та міжнародні класифікації надають інформації універсальний
...
ництва, транспортування та зберігання зварювальних матеріалів, а також впливу різноманітних металургійних та технологічних чинників на якість зварних з'єднань.
...
Посібник складається з п'яти розділів, додатку та довідкового додатку. В першому розділі описано класифікації суднобудівних сталей та зварювальних матеріалів відповідно до "Правил класифікації та побудови морських суден" Регістру Судноплавства України. Надано принципи вибору зварювальних матеріалів для виготовлення конструкцій корпусів суден. У другому розділі розглядаються плавкі покриті електроди для зварювання, наплавлення та різання, а також основні типи неплавких електродів. В третьому - розглянуто суцільні та порошкові дроти. В четвертому - описано плавлені, керамічні та плавлено-керамічні флюси для зварювання та наплавлення в комбінації з дротами. В п'ятому розділі надано інформацію стосовно захисних та горючих газів і газових сумішей. В додатку наведено хімічний склад, механічні, металургійні та технологічні властивості зварювальних матеріалів і їх призначення. В довідковому додатку наведено класифікації зварювальних матеріалів відповідно до стандартів IIW (Міжнародний інститут зварювання), ISO (Міжнародна організація зі стандартизації), EN (загальноєвропейський стандарт), а також деяких національних стандартів (AWS, DIN та ін.).
...
Надана широка інформація може бути використана студентами та аспірантами при виконанні курсових і дипломних проектів, атестаційних робіт, а також іншими фахівцями зварювального виробництва та споріднених спеціальностей.
...
На суднобудівних підприємствах широко використовують "Правила класифікації та побудови морських суден" Регістру Судноплавства України, які регламентують використання суднобудівних сталей і зварювальних матеріалів для їхнього зварювання. Аналогічний підхід існує й у деяких визнаних світовим співтовариством Регістрах. Наприклад: Maritime Register of Shipping (Росія), Lloyd's Register (Англія) та ін.
...
З огляду на обмежений обсяг навчального посібника наведемо лише найбільш широко вживані категорії суднобудівних сталей. Більш докладну інформацію можна знайти в "Правилах класифікації та побудови морських суден" [17].
...
Суднобудівна сталь умовно поділяється на сталь нормальної міцності (з мінімальною границею текучості 235 МПа) і сталь підвищеної міцності (трьох рівнів міцності, з мінімальною границею текучості 315, 355 і 390 МПа відповідно). Крім того широко використовують сталі високої міцності (з мінімальною границею текучості 420 МПа і вище). Виплавка сталі повинна здійснюватися в мартенівських або електричних печах або в кисневому конвертері з продувкою чистого кисню зверху. Застосування інших способів виплавки сталі повинно бути узгоджене з Регістром.
...
(AR) гарячекатана сталь - процес прокатування сталі при високій температурі (деформація здійснюється й закінчується в температурній області рекристалізації аустеніту, вище температури нормалізації) з наступним охолодженням на повітрі. Міцність і пластичність такої сталі звичайно нижчі, ніж у сталі після термічної або термомеханічної обробки;
...
сталі вище критичної температури Ас3 в області рекристалізації аустеніту, ближче до нижньої її границі, з наступним охолодженням на повітрі. Цей процес поліпшує властивості сталі за рахунок зменшення величини зерна;
...
(СЯ) контрольоване прокатування (нормалізоване прокатування (ТЧК.) -процес, при якому останні проходи під час прокатування виконуються в області температури нормалізації, у результаті чого одержується метал, властивості якого, в основному, відповідають властивостям після нормалізації;
...
(ТМ) термомеханічна обробка (термомеханічне контрольоване прокатування (ТМСР) - процес, що передбачає суворий контроль температури й ступеню деформації під час прокатування. Як правило, метал деформується при температурах, близьких до температури Ас3. Закінчення деформації можливе в двофазній області. На відміну від контрольованого прокатування (нормалізованого прокатування) властивості після термомеханічної обробки не можуть бути відтворені нормалізацією або іншими видами термообробки;
...
(АсС) прискорене охолодження - процес, при якому забезпечується поліпшення властивостей сталі за рахунок її контрольованого охолодження зі швидкістю, більшою ніж охолодження на повітрі. Цей процес виконується безпосередньо після завершення деформації при термомеханічному процесі. Дане призначення не поширюється на пряме гартування. Застосування прискореного охолодження в комплексі з термомеханічним процесом, так само, як і відпуск після термомеханічного процесу, є в кожному випадку предметом спеціального розгляду та узгодження з Регістром.
...
Властивості, отримані сталлю після ТМ і АсС прокатування, не можуть бути відтворені при нормалізації або при інших видах термообробки.
...
Більш детальна інформація стосовно обсягу випробувань, огляду, маркування та інших вимог наведена в "Правилах класифікації та побудови морських суден" [17].
...
Вуглецевий еквівалент С_екв для різних категорій сталі
...
Механічні властивості і робота удару КУ наплавленого металу повинні відповідати вимогам табл. 4Д і 5Д, зварного з'єднання - табл. 6Д і 7Д для відповідної категорії зварювальних матеріалів.
...
Залежно від вмісту дифузійного водню в наплавленому металі зварювальним матеріалам можуть бути привласнені Регістром індекси Н, НН або ННН згідно з табл. 1.8 [17]. Метод визначення вмісту водню повинен бути зазначений у протоколі випробувань. Кількість дифузійного водню розраховується для стандартних умов за температурою та тиском.
...
Таблиця 1.8. Вміст водню в наплавленому металі залежно від індексу зварювальних матеріалів (не більше см3/100 г наплавленого металу)_
...
Вміст водню в наплавленому металі залежно від індексу зварювальних матеріалів (не більше см³/100 г наплавленого металу)_
...
Загалом для зварювальних матеріалів повинно бути визначено механічні властивості наплавленого металу та зварного з'єднання проти утворення гарячих тріщин при зварюванні таврової проби.
...
За додатковими вимогами визначаються: вміст дифузійного водню у наплавленому металі, стійкість металу шва та зварного з'єднання проти утворення холодних тріщин, стійкість зварного з'єднання проти корозії у морській воді та ін.
...
Призначення категорії зварювальних матеріалів для зварювання конструкцій зі сталей нормальної та підвищеної міцності регламентовані Регістром (табл. 1.9) [17]. При цьому слід керуватися наступними вимогами:
...
для виконання зварних з'єднань, у яких сталь нормальної міцності зварюється із сталлю підвищеної міцності, можуть застосовуватися зварювальні матеріали, що відповідають нижчій категорії з тих, які допускаються відповідно до вимог табл. 1.9 та цього пункту для кожної сталі окремо (наприклад, у зварному з'єднанні сталей категорії Б та Е32 можуть використовуватися зварювальні матеріали категорії 2);
...
для виконання зварних з'єднань, у яких зварюються сталі з однаковим рівнем міцності, але з різними вимогами до температури випробувань на ударний згин, можуть застосовуватися зварювальні матеріали нижчої категорії з тих, які допускаються відповідно до вимог табл. 1.9 для кожної сталі окремо (наприклад, для зварного з'єднання сталей категорій Б32 та Е32 можуть використовуватися зварювальні матеріали категорії 2У);
...
для виконання зварних з'єднань зі сталей підвищеної міцності повинні застосовуватися зварювальні матеріали з контрольованим вмістом дифузійного водню;
...
1.3. Вибір зварювальних матеріалів для суднобудівних сталей
...
зварювальні матеріали, обрані за табл. 1.9, можуть бути призначені також і для зварювання іншої, ніж передбачено зазначеною таблицею сталі, якщо за механічними властивостями та хімічним складом ця сталь еквівалентна сталі, для якої був схвалений даний зварювальний матеріал.
...
Призначення категорій зварювальних матеріалів для сталей нормальної та підвищеної міцності_
...
масивних виробів (ахтерштевня, форштевня тощо), а також стикових з'єднань, що зварюються в умовах жорсткого контуру (контур вважається жорстким, якщо відношення найменшого розміру контуру до товщини листа менше 60).
...
Призначення категорій зварювальних матеріалів для зварювання конструкцій зі сталей високої міцності регламентовано Регістром відповідно до вимог табл. 1.10 і 1.11 [17]. При цьому слід керуватися наступними обмеженнями та вимогами:
...
для зварних з'єднань високоміцних сталей є небажаним застосування багатодугового та однобічного зварювання на різних типах підкладок;
...
електроди з рутиловим і кислим покриттям не повинні застосовуватися для зварювання конструкцій зі сталей високої міцності;
...
застосування для зварювання сталей високої міцності зварювальних матеріалів усіх категорій можливе тільки для з'єднань з товщиною основного металу не більше, ніж 70 мм.
...
Схвалення застосування перелічених технологій зварювання можливе тільки на підставі додаткових випробувань за спеціально узгодженою з Регістром програмою.
...
Таблиця 1.10. Призначення категорій зварювальних матеріалів для сталей високої міцності за температурою випробувань на ударний згин
...
Призначення категорій зварювальних матеріалів для сталей високої міцності за температурою випробувань на ударний згин
...
Таким чином, можливо отримати метал шва визначеної категорії, використовуючи різні способи зварювання та різноманітні комбінації зварювальних матеріалів. У виробника в даному випадку з'являються досить суттєві можливості варіювання за продуктивністю процесу зварювання, собівартістю, ступенем механізації та іншими металургійними, технологічними та економічними показниками. У зв'язку з цим визначення способів зварювання та комбінацій зварювальних матеріалів для конкретної конструкції, тим більше такої складної як сучасне судно, є непростим інженерним завданням. Крім того, це ускладнюється тим, що на світовому ринку є велика кількість виробників зварювальних матеріалів, які пропонують широкий вибір продукції за вартістю та якістю.
...
В табл. 8Д-10Д, в якості прикладу, наведено можливі варіанти вибору електродів, комбінації "зварювальний дріт-флюс" та "зварювальний дріт-захисний газ" для деяких категорій зварювальних матеріалів, що використовують для зварювання конструкцій корпусів суден. Крім того, треба пам'ятати, що зварювальні матеріали від різних виробників мають неоднакові обмеження за родом зварювального струму, просторовим положенням зварювання, умовами зберігання та іншими технологічними показниками. У зв'язку з цим треба проявити значну наполегливість і терпіння для того, щоб визначити оптимальну комбінацію зварювальних матеріалів.
...
Вибір електродів залежить в першу чергу від властивостей зварюваного металу, які визначають його технологічну зварюваність. Технологічна зварюваність - комплексна характеристика металу, яка відбиває його реакцію на процес зварювання та визначає його відносну придатність для отримання зварних з'єднань з заданими характеристиками. Поняття технологічної зварюваності наведено в ДСТУ 3761.3-98.
...
Головним фактором, від якого залежить зварюваність сталі, є її хімічний склад. Крім того, суттєво впливають ліквація шкідливих домішок (сірка, фосфор), насиченість газами та засміченість неметалевими включеннями, схильність до росту зерна при перегріві, чутливість до концентраторів напружень, термічного старіння, утворення гарячих та холодних тріщин, перехідна температура крихкості та інші металургійні й технологічні чинники [5].
...
добра зварюваність (коли в заданих технологічних та конструктивних умовах задовольняються необхідні експлуатаційні властивості зварних з'єднань);
...
задовільна зварюваність (коли забезпечуються експлуатаційні властивості з'єднань певним вибором раціонального режиму зварювання та його дотриманням в процесі виготовлення виробу);
...
незадовільна зварюваність (коли при всіх прийнятих спеціальних технологічних заходах не досягаються необхідні експлуатаційні властивості зварних з'єднань). 18
...
Найбільш розповсюджені марки сталей розбито залежно від їх структурного стану на наступні основні класи: перлітні (вуглецеві та низьколеговані);
...
Кожен клас, в свою чергу, поділено на групи, які об'єднують сталі з відносно близькими властивостями, службовими характеристиками та зварюваністю.
...
Високохромисті сталі (другий структурний клас) мають однофазну мартенситну та феритну структуру або проміжну двофазну ферито-мартенситну структуру залежно від вмісту в них вуглецю та хрому.
...
Хромонікелеві сталі (третій структурний клас) мають переважно аустенітну структуру, яка зберігається при швидкому охолодженні з високих температур. При зварюванні хромонікелевих сталей потрібно забезпечувати вміст феритної фази в зварних швах не менше 2.. .3 %. В іншому випадку не забезпечується стійкість проти утворення гарячих тріщин.
...
Всі елементи, які входять до складу високолегованих сталей, розподілено на дві основні групи: аустенітоутворюючі (С, ЇМ", М, Мп, Си, Со та ін.) та феритоутворюючі (Сг, Бі, Мо, V, М>, Ті, \У, А1 та ін). Залежно від співвідношення в металі шва аустеніто- та феритоутворюючих елементів може створюватись однофазна структура (аустенітна, феритна, мартенсит-на) або двофазна (аустенітно-феритна, аустенітно-мартенситна, мартен-ситно-феритна та ін.).
...
Для приблизної оцінки вмісту фериту в зварних швах та наплавленому металі використовують діаграму, запропоновану Шефлером (рис. 2.1), й емпіричні формули еквівалентних значень хрому (Сгекв) і нікелю (МеКв):
...
За розрахованими значеннями еквівалентів хрому та нікелю визначають за діаграмою Шефлера структурний стан наплавленого металу та металу зварного шва. Точність визначення феритної фази складає ±4 %.
...
Необхідно відзначити, що діаграма Шефлера не враховує вплив азоту при зварюванні на величину еквівалента нікелю. Цей вплив враховано Делонгом, який визначив аустенізуючу здатність азоту як однакову з вуглецем (% N-30). У зв'язку з цим за діаграмою Делонга (рис. 2.2) отримують кількість феритної фази дещо меншу, ніж за діаграмою Шефлера. Точність визначення фериту за діаграмою Делонга складає ±2 %.
...
Високолеговані сталі відповідно до ГОСТ 5632-72 поділяють на нержавіючі, кислотостійкі, жаростійкі та жароміцні різного структурного класу.
...
Наведена класифікація високолегованих сталей за службовими характеристиками досить умовна, але в першому приближенні з достатньою для практики точністю може бути використана для раціонального вибору електродів при зварюванні відповідальних конструкцій.
...

Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Зварювальні матеріали