Соответствие марок электродов типу электродов
При сварке корневых швов в разделке на металле толщиной 10 мм и бо-лее используют электроды диаметром 3 ... 4 мм. Рекомендуемые для данной марки электрода значения сварочного тока, его род и полярность выбирают согласно паспорту электрода, в котором обычно приведены и его сварочно-технологические свойства, типичный химический состав шва и механические свойства. Рядовые и ответственные конструкции из низкоуглеродистых сталей сваривают электродами типа Э42 и Э46 (табл. 6.10,6.11).
При сварке этих сталей обычно обеспечиваются достаточно высокие ме-ханические свойства сварного соединения и поэтому в большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования в нем закалочных структур.
Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя мно-гослойного шва для повышения стойкости металла против кристаллизационных трещин может потребоваться предварительный подогрев до температуры 120 ... 150 °С.
Для сварки рядовых конструкций из низколегированных сталей обычно применяют электроды типа Э42А и Э46А, а ответственных - типа Э50А. Это обеспечивает получение металла швов с достаточной стойкостью против крис-таллизационных трещин и требуемыми прочностными и пластическими свойс-твами. Легирование металла шва за счет провара основного металла легирую-щими элементами, входящими в основной металл, и повышенные скорости ох-лаждения позволяют получить металл шва с более высокими, чем при сварке низкоуглеродистых сталей, прочностными показателями.
Техника заполнения швов и определяемый ею термический цикл сварки зависят от предварительной термообработки стали. Сварка толстого металла каскадом и горкой, замедляя скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, предупреждает образование в них закалочных структур. Это же достига-ется при предварительном подогреве до температуры 150 ... 200 °С. Поэтому эти способы дают благоприятные результаты на нетермоупрочненных сталях. При сварке термоупрочненных сталей для уменьшения разупрочнения стали в околошовной зоне рекомендуется сварка длинными швами по охлажденным предыдущим швам.
Следует выбирать режимы сварки с малой погонной энергией. При этом достигается и уменьшение протяженности зоны разупрочненного металла в околошовной зоне. При исправлении дефектов в сварных швах низколегиро-ванных и низкоуглеродистых сталей повышенной толщины швами малого сечения вследствие значительной скорости охлаждения металл подварочного шва и его околошовной зоны обладает пониженными пластическими свойст-вами. Поэтому дефектные участки следует подваривать швами нормального сечения длиной не менее 100 мм или предварительно подогревать до темпера-туры 150 ... 200 °С.
Сварка под флюсом
Автоматическую сварку обычно выполняют электродной проволокой диаметром 3 ... 5 мм. Равнопрочность соединения достигается за счет подбора соответствующих составов флюсов и электродных проволок и выбора режи-мов и техники сварки. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюсы марок АН-348-А и ОСЦ-45 и низкоуглеродистые электродные проволоки марок Св-08 и Св-08А. При сварке ответственных кон-струкций, а также ржавого металла рекомендуется использовать электродную проволоку марки Св-08ГА.
Использование указанных материалов позволяет получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими свойства основного металла. При сварке низколегированных сталей используют те же флюсы и эле-ктродные проволоки марок Св-08ГА, Св-ЮГА и Св-10Г2. Легирование металла шва марганцем за счет проволок и кремнием за счет провара основного металла при подборе соответствующего термического цикла (погонной энергии) позво-ляет получить, металл шва с требуемыми механическими свойствами. Исполь-зованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин.
В конструкциях из низкоуглеродистых и низколегированных сталей на-ряду со сваркой с разделкой кромок широко применяется сварка стыковых швов и швов без разделки кромок. Увеличение доли основного металла в ме-талле шва, характерное для этого случая, и некоторое увеличение содержания в нем углерода могут повысить прочностные свойства и понизить пластические свойства металла шва.
Технология сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей отличается незначительно. Режимы сварки зависят от конструкции соединения, типа шва и техники сварки (табл. 6.12). Свойства металла околошовной зоны зависят от термического цикла сварки. При сварке угловых однослойных швов и стыковых и угловых швов на толстолистовой стали типа Ст3 на режимах с малой погонной энергией в околошовной зоне возможно образование закалоч-ных структур с пониженной пластичностью. Предупредить это можно увеличе-нием сечения швов или применением двухдуговой сварки.
Для низколегированных термоупрочненных сталей с целью предупреж-дения разупрочнения шва в зоне термического влияния следует использовать режимы с малой погонной энергией, а для нетермоупрочненных - наоборот, с повышенной. Для обеспечения пластических свойств металла шва и около-шовной зоны на уровне свойств основного металла во втором случае следует выбирать режимы, обеспечивающие получение швов повышенного сечения, применять двухдуговую сварку или проводить предварительный подогрев ме-талла до температуры 150 ... 200 °С.
В зависимости от условий сварки и охлаждения свойства сварных соеди-нений на низкоуглеродистых и низколегированных сталях изменяются в широ-ких пределах.
Сварка в защитных газах
При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны широко ис-пользуют углекислый газ. Состав защитного газа существенно влияет на техно-логические характеристики процесса и состав металла шва. Помимо углекисло-го газа используют смеси газов СО2 + О2, СО2 + Аг, СО2 + Аг + О2. Количество добавленных газов может достигать 50 % от объема газовой смеси.
Добавки кислорода, увеличивая окисляющее действие газовой среды на расплавленный металл, позволяют уменьшать концентрацию легирующих эле-ментов в металле шва. Это иногда необходимо при сварке низколегированных сталей. Кроме того, несколько уменьшается разбрызгивание расплавленного металла, повышается его жидкотекучесть. Связывая водород, кислород умень-шает его влияние на образование пор.
Добавки в углекислый газ аргона (иногда в эту смесь вводят кислород) изменяют технологические свойства дуги (глубину проплавления и форму шва, стабильность дуги и др.) и позволяют регулировать концентрацию легирующих элементов в металле шва.
Аргон и гелий в "чистом" виде в качестве защитных газов находят огра-ниченное применение - только при сварке конструкций ответственного назна-чения.
Сварку в углекислом газе и его смесях выполняют плавящимся электро-дом. В некоторых случаях для сварки в углекислом газе используют неплавя-щийся угольный или графитовый электрод. Однако этот способ находит огра-ниченное применение, например при сварке бортовых соединений низкоугле-родистых сталей толщиной 0,3 ... 2 мм (канистр, корпусов конденсаторов и т.д.). Так как сварка выполняется без присадки, содержание кремния и марган-ца в металле шва невелико. В результате прочность соединения обычно состав-ляет 50 ... 70 % прочности основного металла.
При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электро-дом швов, расположенных в различных пространственных положениях, обычно используют электродную проволоку диаметром до 1,2 мм; при сварке в нижнем положении - диаметром 1,2 ... 3,0 мм. Для сварки низкоуглеродистых и низко-легированных сталей используют легированные электродные проволоки марок Св-08ГС и Св-08Г2С, порошковые проволоки+ СО2( ПП - АН-3,ПП -АН-4, ПП - АН - 7 и активированные проволоки применяемые без дополнительной защиты, они содержат нитридообразующие редкоземельные элементы(Tі, Al, Zr, Церий) - проволоки Св- 20ГСТЮА, Св - 14Г2СЦ, Св- 15ГСТЮЦА и обеспечивают ме-ханические свойства металла шва на уровне типа Е50. Проволоку марки 12ГС можно использовать для сварки низколегированных сталей 14ХГС, 10ХСНД и 15ХСНД и спокойных углеродистых сталей марок Ст1сп и Ст2сп. Однако с це-лью предупреждения значительного повышения содержания углерода в верх-них слоях многопроходных швов эту проволоку обычно применяют для сварки одно-трехслойных швов.
Повышение коррозионной стойкости швов в морской воде достигается использованием электродной проволоки марки Св-08ХГ2С. Структура и свой-ства металла шва и околошовной зоны на низкоуглеродистых и низколеги-рованных сталях зависят от марки использованной электродной проволоки, состава и свойств основного металла и режима сварки (термического цикла сварки, доли участия основного металла в формировании шва и формы шва). Влияние этих условий сварки и технологические рекомендации примерно такие же, как и при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом.
На свойства металла шва значительное влияние оказывает качество угле-кислого газа. При повышенном содержании азота и водорода, а также влаги в швах могут образоваться поры. Сварка в углекислом газе менее чувствительна к отрицательному влиянию ржавчины. Увеличение напряжения дуги, повышая угар легирующих элементов, приводит к снижению механических свойств шва.
При увеличении Uд резко возрастает разбрызгивание. Дополнительное легирование проволок раскислителями ( Tі, Al, Zr ) снижает разбрызгивание.
Сварка на повышенных силах тока приводит к получению металла швов с пониженными показателями пластичности и ударной вязкости, что, вероятно, объясняется повышенными скоростями охлаждения. Свойства металла шва, выполненного на обычных режимах, соответствуют свойствам металла шва, выполненного электродами типа Э50А. В промышленности находит примене-ние и сварка в углекислом газе порошковыми проволоками. Технология этого способа сварки и свойства сварных соединений примерно те же, что и при ис-пользовании их при сварке без дополнительной защиты.
Повышение производительности сварки в защитных газах: сварка с попе-речными колебаниями электрода; заполнение обработки кромок металлически-ми добавками, повышенный вылет электрода.