Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Керамические флюсы просушивают до 313..З63 К, а прокалнвают при 873 К. Более высокая температура прокалки (1232 К), применяемая лля плавленых флюсов, не допустима для керамических флюсов, так как приводит к окислению металлических добююк, входящих в состав флюса. Поэтому при прочих равных условиях применение керамических флюсов приводит к повышению содержания водорода в металле шва по сравнению с его содержанием прн применении плавленых флюсов; — снижением парцнальнаго давления водорода в атмосфере дуги путем очиспш свариааемых кромок от ржавчины, окалины и масляных пленок; — применением постоянного тока обратной полярности (вместо переменного), препятствующего электростатическому притажению положительно заряженных ионов Нз' к аноду. При сварке с флюсовой зашитой, включая комбинированную газошлаковую защиту, существенное снижение главного фактора— парциального давления водорола во флюсовой полости и в зоне спиба лупя достигается его связыванием в нерастворимые соединения с фтором (НЕ) по реакциям, в которых участвуют Сарг и ЯОъ вхоляшие в состав флюсов: Сарг гНг =Са+2НЕ; Сарг+ НгО = СаО ь 2НЕ; (! 0.6) СаЕт+ 3ЯОг -+ СаЯОз+ Яре (реакиня промежузочная); Яре ь 2Нг-+Я+4НЕ.
Яре ь 2НгО-+ЯОг+4НЕ. Кроме того, тщательная прокахка флюсов, хранение в герметичной таре„очи«гка поверхности метачяа и элекгролной проволокц ст ржавчины )сгОз 2НгО н масла позволяют снизить уровень еолорова в металле шяа и предотвратить порообраюванис. При сварке под кислыми кремиемарганцевыми флюсами снижению водорода способсшуст также кислород, связывающий его в нерастворимые соединения ОН и НгО. 10.1.7. Принципы выбора кестена флюсов длн сварки стален и сплавов.
Флюсы длн сварки инзквуглередистьзх отвлек При сварке низкауглеродисгых сталей (Ст3сп, сталь 20) необходимо сохранить углерод — единственный упрочиитель. Для этого применяют кислые флюсы и электродные проволоки леух систем. В отечесшенной пракплсе применяют высокомарганцовистый флюс — силикат (МпО ь ЯОг) в сочетании с низкоуглеролнсгой проволокой Св-08А или Св-08АА (по ГОСТ 2246-70). В эарубюкной практике применяют безмарганцевый высококремнисгый флюс в сочетании с высокомарганцовнстой проволокой.
Общим в обеих пракппшх являются легнроваиие капли и сварочной ванны кремнием эа счет кремневосстановительного процесса и легирование металла сворочной панны марганцем через флюс или проволоку. Реакция в капле имеет вид 2 [Ее]+ (%0г) ~ ~[Я] + 2[реО]. (10 7) Для кипюцих сталей, практически не содержащих Я, она имеет особо вжкное значение, так как только при содержании кремния в 485 жидкой сварочной ванне ие ниже 0,2 % можно предотвратить а сварочной валия реакцию окисления углерода (см. пример 8.9) [С] + [О] = СО.
(!0.8) Ввод кремния шнволяет сохраиить прочность шва и одновременно исключить образование пор оря выделении пз <ирочкой ванны оксида углерода СО. К оовышеиию содержания Б! приводит и реакция его аоссниовлевия маргаицем. Кроме того, наличие в кшщях и сварочной валле при высоких температурах зиачительиого количества ГеО по реакциям (10.7) и Ге ь МпО Гп Мп ь ГеО (!0.9) способсшует обобщению ваииы кислородом, который свшывает водород и препятствует образованию других (водородных) пор в результате реакции [ГеО] ь Нг Гх (НЭО) т Геж. (10. РЗ) При отсутствии кремния углерол выгорает, прячем весьма интенсивно при высоких температурах, а темке в конце криспщлиэации, когда все примеси и углерод лпквируют в гюследиие порции лишкой фазы и его концентрация повышаезся.
Эта реакция зюотермцческая и согласно принципу подвижного равновесия должна развиваться и при понижении температурм, Нарялу с защитой углерода и желею кислые флюсы обеспечивают легпроваиие металла иша элемеищми 84 и Мп. Кислыс флюсы способспзуют рафииироваиию сварочной ванны с помощью Мп и МпО, свюывающих серу в тугоплаакие соединения (МпО выводит серу в шлак).
Наибольшее распространение пояучили плавлеииые флюсы АН-З48А, ОСЦ.45, ФЦ-6, ФЦ-З, ФЦ-9, АН-60, ТАД!.10, а также керамические АНК-25, ГВ-106, Я8Мп-35/!00, Их химический состав приведен в табл. 10.!. Флюсы ОСЦ-45„АН-348 примеияются более 50 лет. Опи имеют высокие сварочно-технологические свойства, по сваренные с их применением швы содержат мпопэ дисперсных силикатных вкмочений и имеют ограпичециузо улариую вязкость (КС(/ < 2 < 100 Дхг/см для образцов с О-образным иалрезом при нормальной температуре). Флюсы длв сварка циэкелегпрввапиык сталей.
Нюколегироваипые стали содержат а сумме це более 5 % легирующих эле- ментов, причем солержание кюкдого из пих не превышает 2% (1ОХСН((, 09ТЗС, 16Г2АФ и др,). Такие стали млжются металлургически закопчеииыми продуктами, т. е. в иих прошли все реакции р/юкисаеиия, легировапиа„модифицироааииа и рафинирования.
Основная задача при их сварке сводится н сохранению их мющиических свойспз путем защиты аюрочиой валим от влияния атмосферы и юаимо/юйетвия с флкком. При выборе флюсов следует руковолспюветьса усыновленными предельно низкими зиачеииями коэффициенш химической активно. сти флюса в зависимости от эквивалента углерода при сохранении высокого уровня ударной вязкости меташж шва в исхолиом, т. е. без г термической обработки, сосюанин (КСГ > 100 Дж/см ). Иэ ливграммы иа рис.
!0.8 слелуег, что чем больше легируклцих элементов содержит свариваемая сталь, тем ниже должиы быть содержапие (и и коэффициент химиче- Оз* ЗЬ (мас.) ской активности флюса. Однако при ютщ ухудщакпсл сварочпо техиологи 0,08 дск> 1 ческие свойства Бшме высокие технологические свойспм обеспечивают ак- 006 <' тивпые флюсы (/(4 = 0,6...0,3), которые применяются лля сварки сгапей срелией < <' прочности(а,< 600 МПа).
<ф~~~ Сюда относятся плавленые флюсы на базе шлаковой системы СаО-МпО- 0 0,2 0,5 0,7 0,9 -Сарз — А!ЗОЭ-8КЗГ спекуляцих марок: С,„,, % (ыю.) ФЦ-11, ФЦ-!5, ФЦ-16, ФЦ-22, АН-!5, Рис. 10.8. Диаграмм» ло- АН-42, АН.43, АН.47, ГВ-!0, ГВ-20, пусп/ммо охзаржаяке ФВТ-1, Г-202 и Г-302. Их температура мкжорош (завпвиховаиплавлепия составляет 1 573...! 623 К вы область) в металле Припекают н керамические флюсы юю при уроене легироаа- АНК.47, АНК-$4, АНК-30, АНК 57, ГС-60, ГС.40. Опп обеспечивают уро- ксг болю 1 мдж/м (лля вень ударно вень д ой вязкости до 200 Дж/см при 293 К и рекомендуются для <юрки коиструкций, Работающих в Условилх мпмжжмй23 С/с) Крайнего Севера. Флижы для сваркп среднелегиревяппьн сталей.
Средпелегировапные стали содержат от 5 до 10 % легирующих элементов. 0,02 486 г К иим относятся спин марок ЗОХГСНА, Х5М, 18ХН4МДА, 15ХНМФА, ЗОХ4ИМФА и другие, нмеклцие наиболее высокие механические свойства (о, ло 1800 МПа). Поэтому нх называют также высокопрочными. Такие стали применяют в специальном судостроении, для изготовления корпусов атомньог реакторов и т. п.
Как правило, они солержатдо0,30 % углерола наряду с другими легируюшимн элементами. Основные проблемы прн сварке высокопрочных синей заюночакпся в том, чтобы нсюпочить образование горячих и холодных трещин, предотвратить эюрязненне серой, фосфором и другимн элементамн и сохранить химический состав сталей, а следовательно, и их свойстак Для ращения этих проблем примеиюот флюсы, содержащие в качестве основы СаО и Сарэ, что позволщт понизить уровень водорола в эаие свариавния, уменьшить ега химическую активность, усилить рафннирующее действие (очистить швы от серы и фосфора).
Для сварки селей рассматриваемой группы рекомендуются малоактивные (Аф — — 0,3...0,1) и пассивные (46 < О,!) флюсы. К иим относятся флюсы АН-)5, АН-! 5М, АВ-5 и АВ8М2 входящие в шлаковую систему СаО-Сарг-А12ОР-ЯОз. Более слекиые шлаковые системы имеют флкюы АН-45, АН!7М и ФИМС-2ОП. Эти флюсы, в частности АН-!7М п НФ 18М, обеспечивают снижение содержания в шве диффузионного аадоро- 3 ла до 3 см !! 00 г, что позволяет использовать их для скзркн высокапрочных сталей, склонных к закалочно-волорсаным (хололным трещюжм). Флюс НФ-18М применяют ддя сварки срелнелегировюшых сталей типа! 5ХНМФА в атомном машиностроении. Флюсы лли сварки высоколепграваниых карразненна. стойких стилей. Прн сварке таких сталей решают две главные задачи: 1) сохранение коррозноиной стойкости в зонах шва и термического поплина; 2) предатвра~пенис абрззовання горячих трещин.
Решение первой задачи требует однородности швов и снюкення до минимума содержание углерода, сары, фосфора, оксидов в структуре швов„а второй — требует сохранения ферритной фазы Реа. Противоречивость этих требований разрешают на компромиссной основе, а также дифференциацией сталей па температуре эксптгуатацин и требуемому уровню коррозионной стойкости. Применяют пассивные флюсы иа основе СаО-А12Оз-Сарз, с добавкой ЯОз < 5 10% для улучзпения отлеляемости шлаковой корки.
Оливка доля ЯОз определяется тем, что вась ЯОз должен быть авяюн в комплексы основными окислами. Подавлению кремневосстановнтельнога процесса также споазбствуст ввод во флюс оксидов железа (8РБ/375, ОФ-6). Кроме СаО и Сарз флюсм этого назначения содержат МОО, 23(И, ТК)з, т. е. оксиды с повышенной термасчойкостью, не выделающие кислород по механизму диссоциации. Для сохранения в шве хрома Сг — главного элемента, обеспечивающего коррознонную стойкость, в состав флюсов (например, ФЦ-! 9, ФЦ-!7, Р-624) вводят его оксил СгзОз, что по закону распрелелепия препятствует окиг ленцю хрома в ванне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
