Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Для снятия внутренних напряжений после сварки применяют отпуск. Эти стали рекомендуется использовать для ответственных штампо-сварных конструкций. Стали 12Х2НВФА и 23Х2НВФА упрочняют путем термической обработки (закалки в масле с последующим отпуском илн нормализации с отпуском). Для изготовления конструкций нз термически обработанных элементов рекомендуются соответственно стали с о, =- 100 кгс/мм' и о, ~130 кгс!ммз, работающие при повышенных температурах (до 500' С); допускается термическая обработка этих сталей после сварки.
Конструкционные легированные высокопрочные стали (а, =- 150 —: 200 кгс/мм'). Изготовление надежных сварных изделий из высокопрочных легированных сталей (ЗОХГСНА, ЗОХ2ГСНВМ, 42Х2ГСНМ, 28ХЗСНМВФА и др.) затрудняется из-за опасности образования холодных трещин, а также повышенной чувствительности этих сталей к концентраторам напряжений при статических и особенно при динамических нагрузках. Сварные конструкции следует проектировать с наименьшей концентрацией напряжений.
Все радиусы перехода от одного сечения детали к другому должны быть максимальными (предельно допустимыми из конструктивных соображений). Для повышения прочности при повторных статических нагрузках необходимо создавать плавные переходы от шва к основному металлу. Даже для стыкового сварного соединения целесообразно удалять усиление сварного шва н особенно проплав сварного шва, имеющий более крутой переход от шва к основному металлу. Наличие остающихся подкладок в равнопрочных сварных соединениях не допускается, В тех случаях, когда механическая обработка внутренней поверхности деталей для зачистки проплава невозможна, следует производить комбинированную сварку без остающейся подкладки.
При этом первый слой шва выполняют автоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом без присадки с обеспечением 1000~о равномерного проплавления по всей длине шва. Последующие слои наносят одним из методов сварки плавящимся электродом. Плавное формирование проплава может быть достигнуто также путем аргонодуговой сварки в потолочном положении неплавящимся электродом. При оптимальном режиме сварки в этом случае обеспечивается форма шва без занижения и без провисания проплава. При сварке соединений с толщиной кромок более 4 мм делают чашеобразную разделку с притуплением толщиной 2,0 — 3,0 мм со стороны сварки.
Место разделки заполняют в нижнем положении методами автоматическои сварки плавящимся электродом [12]. Предпочтительным соединением является стьнсовое. Нахлесточные н замковые соединения применять не разрешается. Тавровые соединения необходимо выполнять с полным проваром и двусторонней галтелью с плавными переходами к основному металлу. Сварные детали из конструкционных высокопрочных сталей рекомендуется изготовлять из металла, улучшенного вакуумно-дуговым или элекгрошзаковым переплавом, обладающего более высокими пластическими свойствами, нзогропностью свойств вдоль и поперек волокна и содержащего минимальное число газовых и неметаллических включений. Вьюокопрочная сталь ЗОХГСНА является сталью перлитного класса.
Детали из этой стали можно обрабатывать с получением следующих прсделоз прочности: 160 — 180 кгс/ммз после закалки в масле с последующим ппзкнм огпускоч или после изотермической закалки с низким отпуском; 150 — 170 кгс/мм' и 140 — 150 кгс/м.Ы только после изотермической закалки. При изготовлении сварных деталей предпочтительней применять изотермискую закалку вместо закалки в масле с отпуском, так как в первом случае изделия имеют меньшую поводку, а сварные соединения и основной металл обладают более высокой пластичностью и вязкостью. Сталь ЗОХГСНА предназначена для ответственных сварных изделий с толщиной в месте сварки до 40 мм.
Сварные изделия из стали ЗОХГСНА следует применять с определенными ограничениями из-за высокой чувствительности стали к концентраторам напряжений, особенно при многократной статической нагрузке, и к водородной хрупкости. Изготовлять сварные резервуары из стали ЗОХГСНА ие рекомендуется. Конструкции из стали ЗОХГСНА можно изготовлять из термически обработанных элементов и подвергать термообработке (закалке) после сварки.
Однако в том и другом случае равнопрочность обеспечивается соответствующим утолщением кромок, так как максимальные напряжения в околошовной зоне из-за чувствительности к концентрациям напряжений не должны быть выше 60 — 70",4 прочности основного металла (порядка 100 кгс/мм'). Переход от сварного шва к основному металлу должен быть плавным. Присадочный металл шва должен иметь повышенную пластичность и вязкость по сравнению с пластичностью и вязкостью основного металла.
Прочность шва в зависимости от толщины свариваемой детали и марки присадочной проволоки при термической обработке изделия после сварки изменяется в пределах 120 — 80 кгс/ммз, а при сварке предварительно закаленных деталей — в пределах 60 — 50 кгс/мм'. Низколегированные стали ЗОХ2ГСНВМ и 42Х2ГСНМ мартенситпого класса применяют для изготовления изделий ответственного назначения, в том числе обечаек для емкостей, работающих под давлением при температуре до 300' С и подвергающихся термической обработке (закалке с отпуском) после сварки.
При этом допустима сварка в окончательно упрочненном состоянии только кольцевых, менее нагруженных швов, при утолщенных кромках в местах сварки. Конструкционные среднелегированные стали 28ХЗСНМВФА, ЗЗХЗСНМВФА, 4ЗХЗСНМВФА относятся к сталям мартенситного класса, обеспечивающим в сварных конструкциях прочность соответственно от 160 до 200 кгс/мм'. Эти стали достаточно надежно работают в условиях повторно-статических нагрузок. При сварке с последующей упрочняющей термической обработкой изделий достигается прочность сварных соединечий не ниже 0,9 прочности основного металла, Эти стали имеют низкое содержание серы и фосфора (3+ Р ( 0,025О4), а также других примесей, отличаются повышенной чистотой по газонасыщенности и неметаллическим включениям. Эти стали в некоторых случаях выплавляют с применением ЭШП и ВДП. Из стали 28ХЗСНМВФА изготовляют цилиндрические и шаровые баллоны )высокого давления, днища, шпангоуты, обечайкн для емкостей ответственного назначения и др.
Сварные соединения стали 43ХЗСНМВФА обладают более высокой чувствительностью к концентраторам напряжений, чем стали 28ХЗСНМВФА, поэтому из стали 43ХЗСНМВФА изготовляют узлы простой конфигурации с минимальным числом сварных швов. Швы выполняют только встык, с зачисткой мест усиления и проплава, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В сварных соединениях закаливающихся конструкционных сталей образуются зона литой структуры металла шеа с химическим составом, как правило, отличным от "имического состава основного металла, зона закалки с частично перегретой круп"озернистой структурой и зона отпуска.
Механические свойства перечисленных зон и сварного соединения могут изменяться в широких пределах для одного и, ого же свариваемого материала в зависимо ти от структуры металла перед ркон* х~мического состава присадочной проволоки, метода и технологии сварки и р *"а последующей термической обработки свар юго соединения.
Мипнма.,ьный 127 Участок соединении Сталь Сверка 2ВХЗСМИВФЛ Аргонолуговая с поперечными колебаниями 187 170 100 — ! ! 0 ВЬ -95 70 — 80 130 100 — ! 10 70 — 80 158,2 152 11 5 8,3 Шов Основной металл 56,8 47,4 5,5 4,8 42Х2ГСН54 184 18" В Электронно- П1ов л1чевая Основной металл 15,5 5 1,5 0' 5,2 4,3 ! 44,1 Сварка вредив- и выгокоуглвродистых и легированных сталей предел прочности сварного соединения в зависимости от состояния металла перед сваркой и последующей термической обработки определяется прочностью основного метал,ла в случае сварки стали в состоянии отжита, прочностью зоны отпуска при сварке метал.ла, предварительно упрочненного закалкой, прочностью металла шва в случае упрочняющей термической обработки после сварки. В зависимости от размеров сварной конструкции, деформируемости ее прн высокотемпературном нагреве, требований, предъявляемых к соединениям, наличия оборудования для термической обработки, а так!не экономичности изготовления конструкции сварные соединения из среднелегированных сталей можно подверга гь илн не подвергать термической обработке.
При этом технология сварки зависит от вида термической обработки соединений после сварки. Сварные соединения, подвергающиеся полной термической обработке, применяют во всех случаях изготовления ответственных и тяжело нагруженных конструкций, когда это возможно, т. е. если позволяют габаритные размеры конструкции и обеспечиваются условия предупреждения коробления цри термической обработке. После полной термической обработки сварное соединение, как правило, становится равноценным основному металлу по всему комплексу физико-химическнх свойств при условии, что химический состав металла шва и свариваемой стали будет одинаков. В некоторых случаях прн этом механические свойства металла шва могут быть выше, чем механические свойства основпого металла„за счет более благоприятной структуры первичной кристаллизации и большей химической однородности по срарнению с катаным металлом, полученным из относительно крупных слитков.
Механические свойства стилей 28ХЗСНМВФА и 42Х2ГСНМ 16 =: 4 мм) и металла швв, выполненных электронно-лучевой и аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом с поперечными колебаниями, приведены в табл. 4. Термическая обработка сварного соединения после сварки и основного металла была одинаковой (заквлка н отпуск). 4. Гиелаииясские свойства основного металла и металла швов сталей 28ХЗСИМВФА и 42Х2ГСНЛ1 Одна!.о иногда наблюда1отся случаи, когда металл шва, близкий к основному металлу по химическому составу, после термнческсй обработки обладает худшими вязкостью и пласти ц!остью. Это связано с повышенным содержанием газов, серы и фосфора в металле шва, сбразованнем микродефектов, неполным устранением химической нсорио1-однссти и столбчатой структуры после термической обработки, проводимой не по оптимальному режиму, и другими причинами.
Подобные случаи наблюдаются при газовой сварке, сварке под кислыми флюсами и в некоторых других случаях. При спарке закалпвающнхся сталей иметь одинаковый химический состав металла вша н оснош;ого металла ие всегда представляется возможным нз-за описности об) изоввш:я к1:истнллизацпонных трещин. Особенно это относится к средпелегироваипым сталям средних н больших толщин с "повышенным содержанием углерода, никеля и кремния. В этих случаях прибегают к применению прнсадочпой проволоки с пониженным содержанием указанных элементов, обеспечивающей /Иеханачвгк!1е свойства и структура сварных гогдинений лег ирование ни а элементами, поньпнающнми стойкость против трещннообразован н я (марганцем, хроеюм, титаном). При выборе со"тана проволоки нужно учитывать, что часть легнрующих элементов и углерода посгупает в шов из основного металла в соответствии с долей его участия в образовании шва.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
