Svařitelnost oceli: klasifikace. Svařitelná svařovací skupiny

Ocel je hlavní konstrukční materiál. Je to slitina železa a uhlíku s různými nečistotami. Všechny složky, které tvoří jeho složení, ovlivňují vlastnosti ingotu. Jednou z technologických vlastností kovů je schopnost vytvářet vysoce kvalitní svařované spoje.

Faktory určující svařitelnost oceli

Hodnocení svařitelnosti oceli je založeno na hodnotě hlavního ukazatele - uhlíkového ekvivalentu C_ekv. Toto je podmíněný faktor, který bere v úvahu stupeň vlivu obsahu uhlíku a základních legujících prvků na charakteristiky švu.

Svařitelnost ocelí je ovlivněna následujícími faktory:

1. Obsah uhlíku.
2. Přítomnost škodlivých nečistot.
3. Stupeň dopingu.
4. Typ mikrostruktury.
5. Podmínky prostředí.
6. Tloušťka kovu.

Nejinformativnějším parametrem je chemické složení.

Distribuce ocelí svařitelnými skupinami

S ohledem na všechny tyto faktory má svařitelnost oceli různé vlastnosti.

Klasifikace ocelí svařitelností.

• Dobrá (pro hodnotu C_ekvge-0,25%): u dílů s nízkým obsahem uhlíku nezávisí na tloušťce výrobku, povětrnostních podmínkách, dostupnosti přípravných prací.
• Uspokojivé (0,25% le-C_ekvle-0,35%): existují omezení podmínek prostředí a průměru svařované konstrukce (teplota vzduchu až -5, při bezvětří počasí, tloušťka až 20 mm).
• Limited (0,35% le-C_ekvle-0,45%): pro vytvoření kvalitního svaru je nutné předchozí vytápění. Podporuje "hladké" austenitické přeměny, vytváření stabilních struktur (feritické-perlitické, bainitické).
• Špatný (C_ekvge-0,45%): vytvoření mechanicky stabilního svařovaného spoje není možné bez předchozí úpravy teploty kovových hran a následného tepelného zpracování svařované konstrukce. Pro vytvoření potřebné mikrostruktury je nutné dodatečné vytápění a hladké chlazení.

Skupiny svařitelnosti svařováním umožňují snadné navigaci technologických prvků svařování určitých druhů slitin železa a uhlíku.

Tepelné zpracování

V závislosti na svařitelnosti ocelí a odpovídajících technologických vlastnostech mohou být vlastnosti svařovaného spoje korigovány následnými teplotními vlivy. Existují 4 hlavní způsoby tepelného zpracování: kalení, temperování, žíhání a normalizace.

Nejběžnější jsou kalení a popouštění pro tvrdost a současnou pevnost svařovaného spoje, úlevu od pnutí a prevenci praskání. Stupeň temperování závisí na materiálu a požadovaných vlastnostech.

Tepelné zpracování kovových konstrukcí během přípravných prací se provádí:

• žíhání - k ulehčení napětí uvnitř kovu, zajištění jeho měkkosti a souladu;
• předehřátí, aby se minimalizoval teplotní rozdíl.

Racionální řízení teplotních efektů umožňuje:

• připravit obrobek (odstranění všech vnitřních pnutí mletím zrna);
• Snížení poklesu teploty na studený kov;
• zlepšit kvalitu svařovaného předmětu tepelnou korekcí mikrostruktury.

Korekce vlastností teplotními rozdíly může být lokální nebo obecná. Okraje jsou ohřívány pomocí zařízení pro plyn nebo elektrický oblouk. Pro ohřívání celé části a hladké chlazení se používají speciální pece.

Vliv mikrostruktury na vlastnosti

Podstata procesů tepelného zpracování je založena na strukturálních změnách uvnitř ingotu a jejich vlivu na ztuhlý kov. Při zahřátí na teplotu 727 ° C je to tedy směsná austenitická struktura granulátu. Metoda chlazení určuje možnosti transformace:

1. Uvnitř pece (rychlost 1 ° C / min) se vytvářejí perlitové struktury s tvrdostí asi 200 HB (Brinellova tvrdost).
2. Ve vzduchu (10˚С / min) - sorbitol (ferit-perlitové zrno), tvrdost 300 НВ.
3. Olej (100 ° C / min.) - trošička (feritová-cementitová mikrostruktura), 400 HB.
4. Voda (1000˚С / min) - martenzit: pevná (600 HB), ale křehká struktura jehly.

Svařovací připojení musí mít dostatečnou tvrdost, pevnost, kvalitativní ukazatele plasticity, takže martenzitické vlastnosti švu nejsou přijatelné. Slitiny s nízkým obsahem uhlíku mají strukturu feritické, feritové-perlitové, feritové austenitické. Středně uhlíková a středně legovaná ocel - perlit. Vysoce uhlíková a vysokolegovaná - martenzitická nebo troustová, což je důležité, aby vedlo k feritové austenitické podobě.

Svařování ocelí s nízkým obsahem uhlíku

Svařitelnost uhlíkových ocelí je určena množstvím uhlíku a nečistot. Mohou se vyhořit, přeměnit se na plynné formy a přenést na poréznost nekvalitní suturu. Síra a fosfor se mohou soustředit podél okrajů zrn, což zvyšuje křehkost konstrukce. Svařování je nejvíce zjednodušené, nicméně vyžaduje individuální přístup.

Uhlíková ocel obvyklé jakosti je rozdělena do tří skupin: A, B a B. Svářečské práce se provádějí s kovem skupiny B.

Svařitelnost oceli ВСт1 - ВСт4, v souladu s GOST 380-94, je charakterizován neexistencí omezení a dodatečných požadavků. Svařování dílů o průměru až 40 mm se provádí bez ohřevu. Možné ukazatele ve značkách: D - zvýšený obsah manganu-kp, ps, cn - "vroucí", "napůl klid", resp. "Klid".

Mírná kvalitní ocel je reprezentován symbol označuje frakci setin uhlíku, který určuje stupeň dezoxidace a obsahu manganu (GOST 1050-88): ocel 10 (také 10PP, 10PS, 10 g), 15 (také 15kp, 15 ps, 15 g), 20 (také 20kp, 20ps, 20G).

Pro zajištění kvalitního svaru je nutné provést proces saturace svařovací lázně s uhlíkem C a manganem Mn.

Metody svařování:

1. Manuální oblouk s použitím speciálních, původně kalcinovaných elektrod, o průměru 2 až 5 mm. Typy: E38 (pro střední pevnost), E42, E46 (pro dobrou pevnost do 420 MPa), E42A, E46A (pro vysokou pevnost složitých konstrukcí a jejich provoz za zvláštních podmínek). Svařování s tyčemi OMM-5 a SSSI 13/45 se provádí při působení stejnosměrného proudu. Práce s elektrodami CМ-7, ОМА-2, СМ-11 jsou prováděny proudem libovolné charakteristiky.
2. Plynové svařování. Nejčastěji je to nežádoucí, ale možné. Provádí se plnicím drátem Sv-08, Sv-08A, Sv-08HA, Sv-08GS. Tenký kov s nízkým obsahem uhlíku (d 8 mm) je svařen v levém směru, tlustý (d 8 mm) - vpravo. Nevýhody vlastností švu lze odstranit normalizací nebo žíháním.

Svařování ocelí s nízkým obsahem uhlíku se provádí bez přídavného ohřevu. Neexistují žádná omezení pro podrobnosti o jednoduchém formuláři. Objemové a mřížové konstrukce jsou důležité pro ochranu před větrem. Komplexní objekty by měly být přivařeny v prodejně při teplotě nejméně 5 ° C.

Pro stupně VСт1 - ВСт4 je svařitelnost oceli 10 - ocel 20 - dobrá, prakticky bez omezení, vyžadující standardní individuální výběr metody svařování, typu elektrody a proudových charakteristik.

Středně uhlíková a uhlíková konstrukční ocel

Saturace slitiny uhlíkem snižuje jeho schopnost vytvářet dobré sloučeniny. Při procesu teplotních účinků obloukového nebo plynového plamene se síra hromadí po okrajích zrna, což vede ke zčervenání a fosforu k chladu. Nejčastěji jsou materiály dopované manganem.

To zahrnuje konvenční konstrukční kvality oceli VSt4, VSt5 (GOST 380-94), kvalita 25, 25 g, 30, 30G, 35, 35 g, 40, 45G (GOSTt 1050-1088) odlišné hutnictví.

Podstatou práce je snížení množství uhlíku ve svařovaném bazénu, nasycení kovu v něm pomocí křemíku a manganu a zajištění optimální technologie. Je důležité, aby nedocházelo k nadměrné ztrátě uhlíku, což může vést k destabilizaci mechanických vlastností.

Vlastnosti svařovacích operací s oceli středního a vysokého obsahu uhlíku:

1. Primární ohřev okrajů do 100-200 ° C pro šířku až 150 mm. Pouze stupně VSt4 a ocel 25 jsou svařeny bez přídavného ohřevu. Pro střední uhlík, který má dostatečnou svařitelnost, je před zahájením práce provedena úplná normalizace. Pro vysoko uhlíkové uhlí je nezbytné přípravné žíhání.
2. Obloukové svařování se provádí pokovenými kalcinovanými elektrodami v rozsahu od 3 do 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), za konstantního proudu. Je možné pracovat v prostředí toku nebo ochranného plynu (CO₂, argon).
3. Plynové svařování se provádí gravitačním plamenem, levým způsobem s předchozím ohřevem na teplotu 200 ° C, s rovnoměrným nízkým přívodem acetylenu.
4. Povinné tepelné zpracování součástí: kalení a popouštění nebo samostatné temperování, které minimalizují vnitřní napětí, zabraňují vzniku prasklin, změkčují kalené martenzitické a troštité struktury.
5. Kontaktní svařování bodů se provádí bez omezení.

Konstrukční oceli se středním a vysokým obsahem uhlíku jsou svařovány prakticky bez omezení s vnější teplotou nejméně 5 ° C. Při nižších teplotách je zapotřebí počáteční vytápění a vysoká kvalita tepelného zpracování.

Svařování nízkolegovaných ocelí

Legované oceli jsou oceli, které jsou nasyceny různými kovy během tavení za účelem získání specifikovaných vlastností. Prakticky všechny z nich mají pozitivní vliv na tvrdost a sílu. Chróm a nikl jsou součástí tepelně odolných a nerezových slitin. Vanad a křemík poskytují pružnost, jsou používány jako materiál pro výrobu pružin a pružin. Molybden, mangan, titan zvyšují odolnost proti opotřebení, wolfram - načervenalý. Současně, pozitivně ovlivňující vlastnosti součástí, zhoršuje svařitelnost oceli. Kromě toho se zvyšuje stupeň vytvrzování a tvorby martenzitických struktur, vnitřní napětí a nebezpečí tvorby trhlin ve svaru.

Svařitelnost legovaných ocelí je určována také jejich chemickým složením.

Nízkouhlíková nízkolegovaná 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89), mají být svařeny. Za standardních podmínek není nutné po ukončení procesu požadovat další ohřev a tepelné zpracování. Existují však některá omezení:

• Úzký rozsah přípustných teplotních podmínek.
• Práce by měly být prováděny při teplotě nejméně -10 ° C (v podmínkách s nižšími teplotami v atmosféře, ale ne pod -25 ° C, předehřáté na 200 ° C).

Možné způsoby:

• Svařování elektrickým obloukem s výkonem stejnosměrného proudu 40 až 50 A, elektrody E55, E50A, E44A.
• Automatické obloukové svařování pod tavidlem pomocí plnicího drátu Sv-08HA, Sv-10GA.

Svařitelnost 09G2S 10G2S1 také dobrý, požadavky a možné způsoby, jak dělat totéž jako u slitin 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15HSND, 16G2AF. Důležitou charakteristikou 09G2S slitiny 10G2S1 není třeba pro přípravu hran pro položky až 4 cm v průměru.

Svařování středně legovaných ocelí

Středně dotovaný ocel 20ХГСА, 25XГСА, 35XГСА (гость 4543-71) produkují výraznější odolnost proti tvorbě nepružných švů. Patří do skupiny s uspokojivou svařitelností. Vyžadují předehřátí na teploty 150-200 ° C, vícevrstvé spoje, kalení a popouštění na konci svařovacích operací. Možnosti implementace:

• Současná síla a průměr elektrod při svařování elektrickým obloukem jsou vybírány striktně v závislosti na tloušťce kovu, s přihlédnutím k tomu, že tenčí okraje jsou během práce těžké tvrdit. Takže při průměru produktu 2-3 mm by hodnota proudu měla být v rozmezí 50-90 A. V tloušťce 7-10 mm se síla DC reverzní polarity zvyšuje na 200 A použitím elektrod 4 až 6 mm. Použité tyče s ochrannými povlaky z celulózy nebo fluoridu vápníku (Sv-18HGSA, Sv-18KhMA).
• Pokud pracujete v ochranném prostředí, CO₂ je nutné použít drát Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08X3G2SM o průměru až 2 mm.

Často pro tyto materiály se používá metoda argonu nebo obloukové svařování.

Tepelně odolná a vysoce pevná ocel

Svařování s termostabilní železo-uhlík 12MH slitiny, 12H1M1F, 25H2M1F, 15H5VF musí být provedena s předehřevem na teplotu 300-450˚S s finální kalení a popouštění.

• Obloukové svařování způsob kaskáda vůle vícevrstvé švů pomocí kalcinované potažené elektrody UONII 13 / 45MH, CCR-3, 30 - 63-CL, CL-39.
• Plynové svařování s přívodem acetylenu 100 dm³/ mm s použitím přídavných materiálů Sv-08ХМФА, Sv-18ХМА. Trubkový spoj se provádí s předchozím ohřevem celého spoje.

Při svařování středně dotovaných vysoce pevných materiálů 14X2GM, 14X2GMRB je důležité dodržovat stejná pravidla jako u žáruvzdorných ocelí s přihlédnutím k některým nuancím:

• Pečlivé ořezávání okrajů a použití držáků.
• Vysokoteplotní kalcinace elektrody (do 450 ° C).
• Předehřev na 150 ° C pro díly o tloušťce větší než 2 cm.
• Pomalé chlazení švu.

Vysokolegované oceli

Použití speciální technologie je nutné při svařování vysoce legovaných ocelí. Ty zahrnují širokou škálu z nerezové oceli, tepelně odolné a tepelně odolné slitiny, některé z nich: 09H16N4B, 15H12VNMF, 10H13SYU, 08H17N5MZ, 08H18G8N2T, 03H16N15MZB, 15H17G14A9. Svařitelnost z oceli (GOST 5632-72) patří do 4. skupiny.

Charakteristiky svařitelnosti vysoce legované oceli s vysokým obsahem uhlíku:

1. V důsledku nízké tepelné vodivosti je nutné snížit proud o 10-20%.
2. Svařování by se mělo provádět s mezerou, elektrodou o velikosti až 2 mm.
3. Snížení obsahu fosforu, olova, síry, antimonu, zvýšením numerické přítomnosti molybdenu, vanadu a wolframu za použití speciálně potažených tyčí.
4. Potřeba vytvoření smíšené mikrostruktury švu (austenit + ferit). Tím je zajištěna plasticita svarového kovu a minimalizace vnitřních napětí.
5. Povinné zahřívání okrajů v předvečer svařování. Teplota je zvolena v rozmezí od 100 do 300 ° C, v závislosti na mikrostruktuře konstrukcí.
6. Volba obalených elektrod v obloukové svařování je definována typem zrna, vlastností a provozních podmínkách částí: pro austenitické oceli 12H18N9: UONII 13 / VAW, RLA-7 RLA-14 potažený-06H19N9T St, St-02H19N9- pro martenzitické oceli 20H17N2: UONII 10H17T AN-B-10 St-08H17T- potažená austeniticko-feritická ocel 12H21N5T: CL-33 St-08H11V2MF povlak.
7. Při svařování plynem musí obsah acetylenu odpovídat hodnotě 70-75 dm³/ mm, použitý plnicí vodič - Sv-02X19N9T, Sv-08H19N10B.
8. Možná práce pod tokem s použitím NZH-8.

Svařitelnost oceli je relativní parametr. Závisí na chemickém složení kovu, jeho mikrostruktuře a fyzikálních vlastnostech. Zároveň je možné napravit schopnost vytvářet kvalitativní spojení pomocí přemýšlivého technologického přístupu, speciálního vybavení a pracovních podmínek.