125160 (593072), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Флюси АН-17, АН-17М і АН-43 дозволяють отримувати наплавлений метал з вельми низьким вмістом водню (до 3 мл/100 г. металу). В порівнянні з флюсом АН-43 флюс АН-17М забезпечує нижчі концентрації фосфору і кисню в металі шва, що зумовлює його переважне застосування при зварюванні конструкцій з високоміцних сталей.
Окисли заліза містять також флюс НФ-18М, призначений для зварювання низьколегованих сталей в енергетичному машинобудуванні. Наявність в нім окислів заліза і титану забезпечує деяке окислення металу зварювальної ванни, гальмує проходження кременевідновлюваного процесу і істотно знижує вміст водню в металі шва. Для зменшення окислення марганцю флюс містить окиси марганцю. Але їх введення у флюс з марганцевою рудою навіть найвищої якості неминуче підвищує в нім зміст фосфору і приводить до неприпустимого збагачення металу шва фосфором. З метою зниження вмісту фосфору в швах окисли марганцю у флюс 11Ф-18М вводять з синтетичним окисом марганцю. У поєднанні з відповідними легованими дротами флюс НФ-18М при зварюванні корпусів атомних реакторів із сталі 15Х2НМФА забезпечує оптимальний вміст в металі шва кремнію, марганцю, кисню, фосфору, а також низький вміст водню (дифузійного близько 3 мл/100 г., залишкового – 0,0001%).
Принципово новим шляхом гальмування кременевідновлюваного процесу є введення до складу флюсу речовин, поверхнево-активних на міжфазній межі метал – шлак.
Сумісне введення у флюс порівняно невеликих кількостей окисів цирконію і титану, особливо при дотриманні певного співвідношення між їх концентраціями, забезпечує істотне зменшення кількості окисних неметалічних включень в шві. При цьому ударна в'язкість швів помітно зростає. Таким чином встановлена принципова можливість створення плавлених флюсів, наприклад АН-47, з відносно високим вмістом кремнезему, що володіють добрими зварювальними властивостями і що разом з тим забезпечують високу холодостійкість металу шва. Флюс АН-47 призначений для зварювання поворотних стиків труб великого діаметру з низьколегованих сталей підвищеної міцності, а також конструкційних низьколегованих сталей звичайної і підвищеної міцності. Флюс знайшов широке застосування при будівництві магістральних газо- і нафтопроводів. Рекомендується для зварювання мостових і інших конструкцій відповідального призначення.
На цьому ж принципі розроблений склад флюсу АН-65, призначеного для зварювання газонафтопроводних труб великого діаметру в заводських умовах. Він поступово витісняє з трубозварювального виробництва широко вживаний для цієї мети флюс АН-60. Флюс АН-65 дозволяє зварювати труби з тією ж швидкістю, що і АН-60, але при цьому істотно понизити напругу дуги, зменшити ширину шва і витрату енергії на його зварювання. Крім того, при зварюванні під флюсом АН-65 забезпечується вища холодостійкість швів на трубах із сталей підвищеної міцності.
Інтенсивність проходження кременевідновлюваного процесу знижується при зростанні концентрації кремнію в зварювальному дроті. При достатньо високій його концентрації цей процес взагалі може зупинитися. Такий вміст кремнію в дроті, при якому не відбувається ні його вигорання, ні перехід в метал шва, називається нейтральною точкою даного зварювального флюсу. Мінімальний вміст кисню в шві має місце тоді, коли концентрація кремнію і марганцю в дроті близька до рівноважної для флюсу. Тому при зварюванні низьколегованих сталей потрібно застосовувати заспокоєні або ж леговані кремнієм зварювальні дроти з достатньо високим вмістом марганцю.
В) Флюси для зварювання середньолегованих сталей.
До зварювально-технологічних властивостей флюсів для середньолегованих сталей пред'являються такі ж вимоги, як і до флюсів для низьколегованих сталей. Проте є ряд металургійних особливостей, що обумовлюють застосування при зварюванні середньолегованих сталей спеціальних флюсів. Це перш за все вищий ступінь легування металу, що викликає його підвищену чутливість до змісту неметалічних включень і водню. Тому при зварюванні середньолегованих сталей небезпека утворення тріщин вища, ніж при зварюванні низьколегованих, і важче забезпечити рівноміцність металу шва з основним металом, оскільки унаслідок небезпеки утворення тріщин кристалізацій вміст вуглецю в шві доводиться жорстко обмежувати. Тому потрібно вводити в шов через зварювальний дріт додаткові кількості легуючих елементів і знижувати їх окислення в процесі зварювання. Низька окислювальна здатність флюсу необхідна і для забезпечення легкої віддільності шлаку від швів, що містять ванадій, ніобій або хром. У наший країні для зварювання і наплавлення середньолегованих сталей застосовують низькокременеві і безкременеві плавлені флюси.
Один з перших вітчизняних низькокременевих плавлених флюсів – флюс АН-20 в даний час застосовують головним чином для наплавлення легованих сталей. Його виготовляють і поставляють згідно ГОСТ 9087–81 у вигляді трьох марок (АН-20С, АН-20СМ і АН-20П), що мають однаковий хімічний склад, але відрізняються розміром і будовою зерен. Індекси в найменуванні марки флюсу мають наступні значення: С – скловидний, П – пемзовидний, М – (дрібний) мілкий. Флюс АН-20 забезпечує цілком задовільне формування шва і легку віддільність шлакової кірки від поверхні шва, як холодного, так і нагрітого до температури 300–400° С. При вищих температурах металу (600–850° С) шлак відділяється погано. Для наплавлення чавунною і сталевою стрічкою розроблений флюс АН-28. Його високі стабілізуючі властивості дозволяють надійно вести наплавлення не тільки вузькою, але і широкою стрічкою.
Пемзовидний низькокременевий флюс АН-70 призначений для наплавлення середньо- і високолегованих сталей. Флюс АН-70 більш тугоплавкий і короткий в порівнянні з флюсом АН-20, тому його можна застосовувати при наплавленні поверхні значно більшої кривизни, чим при використанні флюсу АН-20. Основна перевага флюсу АН-70 – відмінна віддільність шлакової кірки з поверхні нагрітого до температури 700–800° С металу, обумовлена його низькою окислювальною здатністю і вельми малим коефіцієнтом термічного розширення.
Флюс ОФ-10 застосовують для наплавлення перлітових сталей стрічкою з корозійно-стійкої сталі, що містить значну кількість хрому. Він характеризується малою окиснюваною здатністю по відношенню до металу зварювальної ванни і добре формує наплавлений метал шириною до 100 мм. Флюс ОФ-10 застосовують тільки пемзовидний з насипною масою не більше 0,8 г/см3. Він схильний до поглинання вологи, у зв'язку з чим перед зварюванням його слід прожарювати при температурі 950 + 30° С.
Хоча окиснювальна дія низькокременевих флюсів, що особливо не містять окисів марганцю, на метал зварювальної ванни невелика, все ж таки вона достатня, щоб повністю або в значній мірі окислити і перевести в шлак такі елементи, як титан, алюміній, цирконій і ін. Недолік цих флюсів – не завжди задовільна віддільність шлаку з поверхні швів, що містять ванадій, ніобій і хром, внаслідок окислення поверхні шва рідким шлаком.
Перераховані недоліки низькокременевих флюсів викликали необхідність розробки і застосування безкременевих безмарганцевих флюсів, що не містять SiO2 і МnО і інших неміцних окисів, або ж таких, що містять їх тільки як забруднюючі домішки. Безкременеві флюси складаються з таких міцних окислів, як А1203, СаО і МnО, а також з фторидів лужних і лужноземельних металів. До безкременевих відносяться флюси АН-30, ОФ-6, АВ-4 і ін. У поєднанні з відповідними легованими дротами вони забезпечують отримання зварних з'єднань з високими механічними властивостями, проте по зварювально-технологічних характеристиках помітно поступаються низькокременевим флюсам.
Пемзовидний флюс ОФ-6 застосовують для зварювання і наплавлення середньо- і високолегованих сталей. Він містить SiO2 тільки як неминучу домішку. Маючи в своєму складі фторид кальцію і міцні оксиди, він мало впливає на хімічний склад металу шва. Флюс ОФ-6 гранулюється мокрим способом, тому для можливо повнішого видалення вологи обов'язкове його прожарення при високій температурі. Зважаючи на підвищену гігроскопічність цей флюс вимагає прожарення перед застосуванням, як і флюс ОФ-10. Спеціально для зварювання середньолегованих високоміцних сталей розроблені флюси АВ-4 і АВ-5. У групі середньолегованих сталей високоміцні (σв ≥ МПа) і надміцні (σв ≥1400 МПа) займають особливе місце, оскільки їх використання дозволяє істотно понизити металоємність конструкцій. Для зварювання середньолегованих високоміцних сталей бажано застосовувати флюси, що не окиснюють метал зварювальної ванни. Вказаній вимозі найбільшою мірою відповідають флюси на галоїдній основі. Проте вони володіють вельми низькими зварювально-технологічними характеристиками. Спроба поліпшити ці показники введенням до складу флюсів окремих оксидів (СаО, МgО, ТiO2) не дає позитивних результатів. Сумісні ж добавки міцних оксидів і невеликої кількості SiO2 (в сумі до 15%) помітно покращують властивості флюсу. Так були створені слабоокислюючі флюси АВ-4 і АВ-5. До їх недоліків слід віднести підвищену схильність до гідратації, що вимагає їх прожарення перед застосуванням (600–700° С). Флюс АВ-5 володіє кращими в порівнянні з флюсом АВ-4 зварювально-технологічними властивостями. При зварюванні середньолегованих сталей крім правильного вибору зварювальних матеріалів (флюсу і дроту) необхідно ретельно готувати ці матеріали до зварювання, щоб уникнути підвищеного вмісту водню в шві. Якщо вміст водню перевищує 3 мл/100 г. металу, то шви на високоміцних сталях мають незадовільні механічні властивості незалежно від вмісту в них неметалічних включень і характеру структури. Підготовка полягає в ретельному прожаренні флюсу при температурі, що рекомендується, очищенню дроту і зварюваних кромок від іржі, масла та інших забруднень.
Г) Флюси для зварювання високолегованих сталей
Першими вітчизняними флюсами, призначеними для зварювання високолегованих сталей, були АН-26, ФЦЛ-1 і ФЦЛ-2. Найбільш вдалий з них – флюс АН-26, який і в даний час широко застосовують для механізованого зварювання високолегованих корозійно-стійких і жароміцних сталей. Флюс згідно ГОСТ 9087–81 випускають трьох марок однакового хімічного складу з різною будовою зерен (АН-26С – скловидний, АН-26П – пемзовидний, АН-260П – суміш зерен скловидної і пемзовидної будови).
Для автоматичного зварювання високолегованих чистоаустенітних сталей типу 0Х23Н28М3Д3Т розроблений і застосовується сильноокиснюючий низькокременевий флюс АН-18. У поєднанні з ним застосовують дріт ідентичного з основним металом хімічного складу. Підвищена окиснювальна здатність флюсу АН-18, викликана наявністю в його складі значної кількості оксидів заліза, істотно підвищує стійкість швів проти утворення гарячих тріщин і попереджає можливість проходження кременевідновлюваного процесу. Висока стійкість проти утворення гарячих тріщин дозволяє вести зварювання при збільшеній погонній енергії.
Для зварювання азотовмісних корозійностійких сталей розроблений флюс АН-45, що забезпечує підвищену ударну в'язкість металу шва при низьких температурах. Це досягається в результаті зниження в шві вмісту кремнію і сірки, мінімального вигорання легуючих елементів, а також деякого зниження загального вмісту газів і окисних неметалічних включень. Флюс АН-45 можна також застосовувати для зварювання високолегованих хромонікелевих сталей типу 18–8 і ін.
Для наплавлення і зварювання високолегованих аустенітних сталей застосовують також флюси ОФ-10 і ОФ-6. Вони забезпечують цілком задовільне формування швів і достатньо високу їх якість. Кращими технологічними властивостями і меншою схильністю до гідратації володіє флюс ФЦ-17. Він містить до 30% SiO2 і спеціальні добавки солей, що істотно знижують інтенсивність окислення феритообразуючих елементів – хрому і ніобію.
Плавлені безкисневі флюси серії ІМЕТФ розроблені для зварювання хромонікелевих сплавів і аустенітних сталей, легованих алюмінієм, титаном, вольфрамом, молібденом і іншими елементами. До їх достоїнств відносяться модифіковані структури металу шва, підвищення його стійкості проти утворення гарячих тріщин, високий перехід легуючих елементів з дроту і основного металу, високі механічні властивості зварного з’єднання. Ці флюси розроблені на основі системи СаF2–BaCl2. Крім того, в них міститься NaF. Оптимальні зварювальні властивості флюсів забезпечуються при 15% BaCl2. Найбільш висока стійкість швів проти утворення гарячих тріщин спостерігається при 5% NaF (флюс ІМЕТ-33).
Д) Керамічні флюси
На відміну від плавлених флюсів, керамічні флюси (у деяких країнах їх називають агломерованими) при виготовленні не розплавляють. Вони є механічною сумішшю порошкоподібних компонентів, зцементованою єднальною речовиною, і виготовлену у вигляді гранул відповідного розміру. В якості єднальної речовини зазвичай застосовують водний розчин силікату натрію – так зване рідке скло.
Оскільки суміш порошкоподібних матеріалів (суха шихта флюсу) перед гранулюванням ретельно перемішується, то кожне зерно флюсу, що складається з міцно сполучених дрібних частинок початкових матеріалів, містить всі компоненти в рецептурному співвідношенні. Зерна-гранули флюсу мають однаковий хімічний склад і щільність. Завдяки цьому попереджається можливість розділення керамічного флюсу на його складові частини при транспортуванні і використанні.
Відсутність плавлення при виготовленні керамічних флюсів дозволяє вводити в їх склад, окрім звичайних рудомінеральних шлакоутворюючих компонентів, що використовуються в плавлених флюсах, також феросплави, метали, карбонати, вуглецеві речовини, вищі оксиди елементів і інші матеріали незалежно від їх взаємної розчинності. Ці матеріали зберігаються в натуральному стані до моменту їх використання в процесі зварювання. Це дозволяє за допомогою керамічного флюсу проводити додаткову металургійну обробку наплавленого металу, ефективніше впливати на склад і структуру металу шва.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
