Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 118. Сварка стали

В настоящее время конструкции из стали сваривают в большинстве случаев электрической сваркой, являющейся более производительной и дающей более высокие механические свойства сварных соединений. Газовая сварка используется значительно реже и лишь в отдельных случаях: на монтаже, при ремонте, мелкосерийном производстве и других случаях. Рассмотрим особенности газовой сварки стали.

Мало- и среднеуглеродистые стали. Эти стали свариваются газовой сваркой любым из описанных выше способов. Удельная мощность пламени при левой сварке мало- и среднеуглеродистой стали составляет 100—130 л/час, а при правой — 150 л/час на 1 мм толщины свариваемого металла.

Для повышения производительности можно выполнять сварку пламенем мощностью до 200 л/час на 1 мм толщины, применяя соответственно более толстую присадочную проволоку. Однако такая сварка требует большого опыта от сварщика, так как связана с опасностью перегрева свариваемого металла и ухудшения его механических свойств. При нормальном режиме сварки стали применяется проволока диаметром: для левой сварки d = + 1 мм; для правой d = — мм, где s — толщина металла в мм. При толщине металла свыше 15 мм диаметр присадочной проволоки берется равным 6 — 8 мм. Сварочное пламя должно иметь восстановительный характер.

Для низко- и среднеуглеродистой стали применяется присадочная проволока Св-08 или Св-08А и Св-08ГА по ГОСТ 2246—60. После сварки можно производить проковку металла шва в горячем состоянии при температуре 850—900° (светло-красное каление). Это придает структуре металла мелкозернистость, в результате чего повышается его пластичность. Проковку следует заканчивать при остывании участка шва до темно-красного цвета, так как проковка при более низкой температуре приводит к наклепу металла, в результате чего его пластичность не повышается, а, наоборот, понижается и металл становится более хрупким. После проковки шов следует подвергнуть нормализации, нагрев горелкой до указанной выше температуры и охладив на воздухе.

Высокоуглеродистые стали. Стали, содержащие свыше 0,6% углерода, свариваются значительно хуже, чем среднеуглеродистые, в которых углерода содержится от 0,25 до 0,6%. Высокоуглеродистые стали очень склонны к закалке и образованию трещин в переходной зоне и зоне влияния. Поэтому при их сварке применяется пламя с меньшей тепловой мощностью, равной 75 л/час на 1 мм толщины металла.

Пламя должно быть восстановительным или с небольшим избытком ацетилена, так как при окислительном пламени происходит усиленное выгорание углерода и шов получается пористым. Предупреждается появление закаленных зон и трещин предварительным и сопутствующим подогревом до 200—250°. Присадочным материалом служит проволока, содержащая углерода от 0,11 до 0,18%, или Св-12ГС по ГОСТ 2246—60.

Предпочитается левый способ сварки. После сварки необходима нормализация. Получить наплавленный металл с высокими механическими свойствами при сварке этих сталей можно также, применяя присадочную проволоку с нормальным содержанием углерода, но легированную хромом (0,5—1%), никелем (2—4%) и марганцем (0,5—0,8%). Металл толщиной менее 3 мм предварительно не подогревают.

Низколегированные перлитные стали. К этой группе относится сталь марки 15ХСНД (СХЛ-1, НЛ-2), состав и свойства которой были приведены в главе IX. Эта сталь хорошо сваривается газовой сваркой, восстановительным пламенем удельной мощности 75 л/час на 1 мм толщины основного металла. Присадочным материалом служит сварочная проволока Св-08, Св-08А или Св-10Г2 по ГОСТ 2246—60. Сварку ведут левым или правым способом в зависимости от толщины металла. Для улучшения механических свойств металла шва рекомендуется его проковка в горячем состоянии с последующей нормализацией.

Низколегированные молибденовые и хромомолибденовые теплоустойчивые стали. Характеристика состава и свойств этих сталей дана в главе IX. Газовой сварке чаще всего подвергаются трубы

из сталей этого типа в процессе монтажа котельных агрегатов. В качестве присадочного материала используются проволоки Св-ЮХМ, Св-18ХМА по ГОСТ 2246—60. Во время сварки пламя должно иметь только восстановительный характер, так как окислительное пламя вызывает образование тугоплавких окислов хрома, затрудняющих сварку хромомолибденовых сталей. Мощность пламени и диаметр проволоки следующие:

Свариваемые кромки скашиваются под углом 45°, фаска снимается на токарном станке. Притупление кромок должно составлять 0,5—0,7 мм, зазор между кромками не более 0,5 мм. Сборка стыков проверяется шаблонами.

Трубы собираются в приспособлении, обеспечивающем совпадение их осей. Перед сваркой кромки труб прихватываются в трех точках по окружности стыка. Сварку ведут отдельными участками. При толщине стенки до 5 мм шов делается однослойным, при толщине более 5 мм — двухслойным. Для гарантии полного провара стыка кромки предварительно расплавляют в корне шва без присадочной проволоки, а затем шов заполняется присадочным металлом на всю толщину стенки с образованием необходимого усиления. При двухслойной сварке первый слой сваривается без утолщения, а вторым слоем наваривают утолщение шва. Длина каждого участка обычно равна 15—25 мм.

Сварку следует вести без перерывов до заварки одной половины окружности стыка. При сварке второй половины стыка во избежание появления трещин следует предварительно весь стык равномерно подогреть горелкой до 250—300°.

После сварки стыки подвергаются нормализации при температуре 900—930° для стали 15М и 20М и 930—950° для стали 12ХМ и 20ХМ с выдержкой при этой температуре в течение 1—1,5 мин на 1 мм толщины стенки и последующем охлаждении на спокойном воздухе. При минусовой температуре окружающей среды сварку необходимо вести с предварительным подогревом стыка до 250— 300°.

Низколегированные хромокремнемарганцевые стали (хромансиль). Составы и свойства этих сталей приведены в главе IX. Данные марки сталей хорошо соединяются газовой сваркой. В период внедрения этих сталей в машиностроении основным способом их сварки являлся газовый. В дальнейшем газовая сварка была в основном заменена дуговой сваркой в среде защитных газов и автоматической сваркой под флюсом. Присадочным материалом при сварке этих сталей может быть малоуглеродистая проволока Св-08 или Св-08А в тех случаях, когда прочность сварного соединения менее 90 кгс/мм2. При необходимости получения более высокого предела прочности применяется проволока Св-18ХГСА или Св-18ХМА. Пламя должно иметь строго восстановительный характер. Режим сварки следующий:

Низколегированные хромокремнемарганцевые стали свариваются в один слой в нижнем положении. Вертикальных и потолочных швов следует избегать. Перед сваркой листы прихватываются. Сварка должна производиться быстро, без перерывов и задержек пламени на одном месте. Следует избегать резкого охлаждения металла после сварки и стараться постепенно отводить пламя от шва, подогревая факелом металл в радиусе 25—40 мм вокруг конца шва или места наложения прихватки. После сварки сварное соединение подвергают термообработке: закалке до 880° с охлаждением в масле и последующему отпуску при 400—570°.

Высоколегированные хромоникелевые аустенитные стали. Свойства этих сталей, их марки и составы даны в главе IX. Газовая сварка этих сталей дает хорошие результаты, но эти стали склонны к повышенной деформации вследствие более низкой их теплопроводности. Поэтому сварку изделий из таких сталей следует по возможности производить в кондукторах. Присадочным металлом является проволока Св-02Х19Н9, Св-06Х19Н9Т, Св-08Х19НЮБ по ГОСТ 2246—60.

Сварка должна выполняться восстановительным пламенем мощностью 75 л/час на 1 мм толщины основного металла. Для шлакования окислов хрома применяются флюсы, составы которых приведены в табл. 67.

Флюс наносится на верхнюю и нижнюю стороны листов в виде пасты за 15—20 мин до сварки, а его остатки после сварки удаляются со шва.

После сварки изделие подвергают термообработке — нагреву до 1050—1100° и последующему быстрому охлаждению в воде (при толщине металла менее 2 мм — на воздухе) для предупреждения межкристаллитной коррозии шва и зоны влияния вследствие выпадения карбидов хрома. Термообработку не применяют, если сталь содержит титан в качестве стабилизатора ее структуры.

вверх страницы