4 (1088747)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Занятие 2 – лекция №4. Технологическая прочность сварных соединений

Трудоемкость _2__ часов.

Технологическая прочность сварных соединений при сварке плавлением. Дефекты сварных соединений. Образования горячих и холодных трещин. Повышение технологической прочности металла шва при сварке. Методы предупреждения образования холодных трещин и горячих трещин.

4 Технологическая прочность сварных соединений.

Способность металла шва воспринимать упруго-пластические деформации при высоких температурах в процессе сварки без образования горячих трещин, называется технологической прочностью. В это понятие также входит и способность металла шва не разрушаться при более низких температурах, т.е. без образования холодных трещин.

Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой плавлением, возникают из-за нарушения требований нормативных документов к подготовке, сборке и сварке соединяемых узлов, механической и термической обработке сварных швов и самой конструкции, к сварочным материалам.

Дефекты сварных соединений могут классифицироваться по различным признакам: форме, размеру, размещению в сварном шве, причинам образования, степени опасности и т. д. Наиболее известной является классификация дефектов, рекомендованная межгосударственным стандартом ГОСТ 30242-97 Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:
- трещины;
- полости, поры, свищи, усадочные раковины, кратеры;
= твердые включения;
- несплавления и непровары;
- нарушения формы шва – подрезы, усадочные канавки, превышения выпуклости, превышения проплава, наплавы, смещения, натеки, прожоги и др.;

Каждому типу дефекта соответствует цифровое обозначение, а также возможно буквенное обозначение, рекомендованное международным институтом сварки (МИС).

По ГОСТ 30242-97 трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, который может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

В зависимости от ориентации трещины делятся на
продольные (ориентированные параллельно оси сварного шва) – цифровое обозначение 101, буквенное обозначение Ea;
поперечные (ориентированные поперек оси сварного шва) – 102, Eb;
радиальные (радиально расходящиеся из одной точки) – 103, E.

Они могут быть расположены в металле сварного шва, в зоне термического влияния, в основном металле.

Также выделяют следующие виды трещин:
размещенные в кратере сварного шва – 104, Ec;
групповые раздельные – 105, E;
групповые разветвленные – 106, E;
микротрещины (1001), обнаруживаемые физическими методами не менее чем при 50- тикратном увеличении.

Газовая полость (по ГОСТ 30242-97) – это полость произвольной формы, не имеющая углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Порой (газовой порой, 2011) называется газовая полость обычно сферической формы. Буквенное обозначение газовой поры, используемое МИС, – Aa. Поры могут подразделяться на
- равномерно распределенные по сварному шву – 2012;
- расположенные скоплением – 2013;
- расположенны цепочкой–2014.

К продолговатым полостям (2015, Ab) относятся несплошности, вытянутые вдоль оси сварного шва. Свищи (2016, Ab) – продолговатые трубчатые полости, вызванные выделением газа.

К полостям также относятся усадочные раковины (202, R) и кратеры (2024, K). Усадочная раковина (по ГОСТ 30242-97) – это полость, которая образуется вследствие усадки при затвердевании. Кратером называется незаваренная усадочная раковина в конце валика сварного шва.

Твердые включения (300) – это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва. Остроугольными включениями называются включения с хотя бы одним острым углом.

Виды твердых включений: шлаковые включения (301, Ba) – линейные (3011), разобщенные (3012), прочие (3013);
флюсовые включения (302, G) – линейные (3021), разобщенные (3022), прочие (3023);
оксидные включения (303, J);
металлические включения (304, H) – вольфрамовые (3041), медные (3042), из другого металла (3043).

Несплавлением (401) называется отсутствие соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва. Типы несплавлений:
по боковой поверхности (4011);
между валиками (4012);
в корне сварного шва (4013).

Непровар (402, D) или неполный провар – это несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (заполнить зазор между деталями).

Нарушение формы сварного шва (500) – это отклонение формы наружных поверхностей шва или геометрии соединения от заданного значения. К нарушениям формы шва по ГОСТ 30242-97 относятся:
- подрезы (5011 и 5012; F);
- усадочные канавки (5013);
- превышения выпуклости стыкового (502) и углового (503) швов;
- превышение проплава (504);
- неправильный профиль шва (505);
- наплав (506);
- линейное (507) и угловое (508) смещения свариваемых элементов;
- натек (509);
- прожог (510);
- не полностью заполненная разделка кромок (511);
- чрезмерная асимметрия углового шва (512);
- неравномерная ширина шва (513);
- неровная поверхность (514);
- вогнутость корня сварного шва (515) и др.

Подрезы – это продольные углубления на наружной поверхности валика шва. Подрезы со стороны корня одностороннего шва из-за усадки вдоль границы называются усадочными канавками. Превышение проплава – избыток наплавленного металла на обратной стороне стыкового сварного шва. Вогнутость корня шва – неглубокая канавка со стороны корня шва, возникшая из-за усадки.

Смещение между свариваемыми элементами при их параллельном расположении на разном уровне называется линейным смещением, а при расположении кромок элементов под углом – угловым смещением. Чрезмерной асимметрией углового шва называется значительное превышение размеров одного катета над другим.

Наплав – это избыток наплавленного металла шва, натекший на поверхность основного металла. Натек – это металл шва, не имеющий сплавления с соединяемой поверхностью и образовавшийся в результате перераспределения наплавленного металла шва под действием силы тяжести. Натеки часто возникают при сварке угловых швов или стыковых швов в горизонтальном положении.

Прожог – вытекание металла сварочной ванны, приводящее к образованию в шве сквозного отверстия. При неправильном профиле шва угол между поверхностью основного металла и плоскостью, касательной к поверхности шва, меньше нормального значения.

Все дефекты, не включенные в группы 1–5 (ГОСТ 30242-97), относятся к прочим дефектам (600): местное повреждение металла из-за случайного зажигания дуги (601);
брызги металла (602);
поверхностные задиры (603) – повреждения поверхности из-за удаления временно приваренного приспособления;
утонение металла (606)
и др.

Данную классификацию целесообразно применять при статическом учете дефектов и оценке их опасности, расшифровке результатов неразрушающего контроля, а также в ряде других случаев. В то же время она не отражает должным образом механизм образования дефектов в металлах. Поэтому при анализе металлургических и технологических причин образования дефектов используют другую классификацию. Например, трещины подразделяются на горячие и холодные. Горячие трещины подразделяются на кристаллизационные, дисперсионного твердения, подсолидусные, а холодные трещины – на мартенситные, интерметаллидные, ламелярные и т.д.

4.1 Стойкость металла сварного шва против образования горячих трещин

При разработке технологии сварки принимают, что стойкость металла шва против горячих трещин (технологическая прочность металла шва) зависит от следующих факторов:

1. химического состава металла шва;

2. величины и скорости нарастания деформаций, действующих в процессе кристаллизации металла шва;

3. формы сварочной ванны, определяющей направление роста столбчатых кристаллитов, характер их смыкания между собой, расположение межкристаллических участков по отношению к растягивающим напряжениям и характер изменения пластической деформации;

4. величины первичных кристаллитов.

Влияние химического состава шва.

Элементы, входящие в состав металла сварного шва, по характеру их влияния на стойкость против образования горячих кристаллизационных трещин могут быть разделены на три группы.

• элементы снижающие стойкость литого металла шва против образования горячих трещин;

• элементы, которые при одних концентрациях и в сочетаниях в другими элементами могут влиять на стойкость металла шва против образования горячих трещин положительно, а при других концентрациях или в сочетании с другими элементами – отрицательно;

• элементы, не влияющие на стойкость металла шва против образования горячих трещин.

В состав углеродистых и низколегированных конструкционных сталей входят углерод, кремний, сера, фосфор, марганец, никель, хром, водород и кислород.

(С) Углерод является вредной примесью, так как отрицательно влияет на стойкость сварных швов против образования горячих трещин. Его критическое содержание зависит от конструкции соединения, формы шва, наличия подогрева и содержания других легирующих элементов. В сочетании с серой критическое содержание углерода при котором в шве появляются трещины уменьшается. Введением марганца можно уменьшить вредное влияние серы. Углерод также снижает стойкость металла шва против образования горячих трещин, особенно при повышении содержания углерода.

(Si) Введение кремния в шов при сварке необходимо, так как он повышает прочность металла и стойкость против образования пор. Для низколегированных и углеродистых конструкционных сталей оптимальное содержание кремния составляет от 0,15 до 0,60%.

(S) Сера влияет на стойкость металла шва против образования горячих трещин резко отрицательно, так как образует легкосплавную эвтектику Fe-FeS, располагающихся по границам столбчатых кристаллитов. Критическое содержание серы, при котором образуются трещины, зависит от содержания в шве углерода и марганца, формы или величины растягивающих напряжений. Отрицательно влияет и фосфор, поэтому содержание его, как и серы, в сталях ограниченно от 0,01 до 0,03%.

(Mn) Влияние марганца зависит от содержания в металле шва углерода. Если в шве содержится 0,10-0,12% углерода, то повышение содержания марганца до 2,5-4% влияет положительно. Марганец связывает серу в сульфид марганца, имеющий высокую температуру затвердевания.

При дальнейшим повышении содержания марганца его влияние делается отрицательным. При повышении содержания углерода интервал концентраций полезного влияния марганца сужается.

(Ni) Никель, при содержании его до 2,5% не влияет на стойкость металла шва против образования трещин. При дальнейшем повышении содержания, влияние его переходит в отрицательное, особенно при одновременном повышении содержания серы и углерода.

(Cr) Хром в тех количествах, в которых он присутствует в углеродистых и низколегированных сталях, на стойкость металла шва к росту горячих трещин не влияет.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций