Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 45. Влияние низких и высоких температур на свойства сварных соединений

Влияние низких температур на основной металл. При понижении температуры ниже известного предела обычные углеродистые стали и наплавленный из них металл становятся хрупкими и их ударная вязкость резко понижается, хотя предел прочности стали при этом даже несколько возрастает. Если при температуре +20° ударная вязкость малоуглеродистой стали Ст. 3 равна около 13 кгс-м/см2, то при температуре—40° она составит всего только 0,5—1 кгс’м/см2. Поэтому сварные соединения из стали при температуре ниже—40е могут давать трещины при ударных нагрузках или в местах концентрации напряжений. Отжиг после сварки устраняет внутренние напряжения и поэтому повышает надежность эксплуатации конструкции в условиях пониженной температуры.

Малоуглеродистые легированные стали, содержащие свыше 3% никеля, например нержавеющие хромоникелевые стали, а также цветные металлы (медь, латунь, алюминий), не уменьшают своей ударной вязкости даже при очень низких температурах (до —270°) и не становятся при этом хрупкими. Поэтому их широко используют в изделиях, работающих при очень низких температурах, например аппаратах и сосудах для получения и хранения жидкого i воздуха, жидкого кислорода, жидкого водорода, жидкого гелия и пр.

Сварка при низких окружающих температурах. Низкая окружающая температура при выполнении сварки (сварка на холоде) также оказывает влияние на механические свойства наплавленного металла малоуглеродистой стали. При окружающей температуре ниже —20° у стали Ст. 3 несколько понижается ударная вязкость и заметно уменьшается угол загиба Это свидетельствует о повышении хрупкости металла сварного шва, и поэтому в нем могут образоваться трещины уже в процессе сварки на холоде Наибольшие трудности возникают при сварке на холоде сталей с содержанием углерода свыше 0,25%, а также легированных марганцем, хромом, молибденом, склонных к закалке. В этом случае могут возникнуть трещины вследствие быстрого охлаждения участков, прилегающих к сварному шву, которые при этом частично закаливаются и становятся более твердыми и хрупкими Для предупреждения образования трещин такие стали на холоде следует сваривать с предварительным подогревом места сварки и медленным охлаждением шва после сварки.

Сварка на холоде хромоникелевых нержавеющих сталей и цветных металлов не влияет на свойства наплавленного металлами поэтому вполне допустима

Для подогрева изделий при сварке на холоде применяют индукционные нагревательные устройства, схемы которых изображены на рис. 65 Индукционное нагревательное устройство состоит из стального магнитопровода и обмотки, по которой пропускается электрический ток. На рис. 65, а изображен нагреватель (индуктор) с незамкнутым сердечником и обмоткой Сердечником 1 нагреватель устанавливается на нагреваемый лист 3, а обмотка 2 подключается к вторичной обмотке 4 сварочного трансформатора 5

Свободные концы обмотки нагревателя и вторичной обмотки трансформатора замыкаются на нагреваемое изделие При прохождении по обмотке индуктора переменного тока в магнитопроводе и воздушном пространстве около полюсов сердечника возникает сильное переменное магнитное поле, которое индуктирует электродвижущую силу в нагреваемом изделии Под действием этих электродвижущих сил в изделии возникают вихревые токи, нагревающие мета п.

Для нагрева труб, колонн, стержней и резервуаров небольшого диаметра можно использовать нагреватели без специального сердечника (рис. 65, б), так как сердечником в данном случае служит сама нагревательная труба 1; вокруг трубы навивается обмотка 2, включаемая последовательно во вторичную обмотку сварочного трансформатора.

Переносные индукторы для подогрева имеют мощность порядка 9—10 ква и вес около 30 кг. Скорость нагрева составляет 70—80° в минуту. Переменное магнитное поле индуктора оказывает влияние на сварочную дугу, вызывая «магнитное дутье», которое распространяется на расстояние около 100 мм от индуктора.

Температура нагрева металла определяется путем нанесения на него полосок термокраски красного цвета, которая при нагревании

металла до 150—200° темнеет. При охлаждении металла термокраска принимает свой первоначальный цвет. Нагревание ведется участками длиной до 800 мм вдоль оси шва и шириной до 200 мм, для чего индуктор на данной длине участка устанавливается дважды.

В многослойных швах подогрев индуктором производится только при наложении первого валика. Последующие слои стараются наплавлять на металл, еще неполностью остывший после наплавки предыдущего слоя.

Влияние повышенной температуры. При повышении температуры до 300° предел прочности малоуглеродистой стали несколько возрастает. При повышении температуры свыше 300° прочность стали резко падает. Снижение прочности при высоких температурах наблюдается у сталей всех марок. Легирование хромом и молибденом повышает устойчивость стали против неблагоприятного влияния повышенных температур.

вверх страницы