Технологія вибору електродів (стр. 2 из 3)

Рутилові покриття використовують в тих випадках, коли потрібне здобуття відповідальніших з'єднань деталей або елементів конструкцій, виготовлених з низковуглецевих і низьколегованих сталей.

Для зварки конструкцій з вуглецевих і легованих сталей, до яких пред'являються особливі вимоги за якістю, використовують покриття, виготовлені на фтористо-кальцієвій основі.

Найбільш універсальними по роду зварювального струму, а також некапризними по відношенню до якості поверхні зварюваних елементів і просторового розташування зварювальних швів є електроди з органічними покриттями. Такі покриття можна використовувати для зварки в найсприятливіших умовах: при проведенні монтажних робіт в польових умовах, на будівництвах, а також в багатьох інших випадках, коли немає можливості забезпечити процес здобуття зварного з'єднання найбільш сприятливими умовами.

Кваліфіковано вибираючи того або іншого типу покриття електродів можна забезпечити не лише високу якість отримуваного зварювального шва, але і швидкість його формування, що безпосередньо впливає на такий важливий параметр, якою є продуктивність зварювальних робіт.

Марки електродів для зварювання корозійностійких марок та сплавів

Марка електродів	Тип електродів	Діаметр, мм	Марки сталей та область використання
ОЗЛ-7	Э-08Х20Н9Г2Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Н18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 08Х22Н6Т, для харчової промисловості, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-8	Э-07Х20Н9	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х22Н6Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, які працюють в агресивних середовищах, коли до метала шва не пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-20	Э-02Х20Н14Г2М2	3,0; 4,0	03Х16Н15М3, 03Х17Н14М2, 08Х17Н15М3Т, які працюють у високоагресивних середовищах
ОЗЛ-36	Э-04Х20Н9	3,0; 4,0; 5,0	08Х18Н10, 06Х18Н11, 08Х18Н12Т, 08Х18Н10Т, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
ОЗЛ-40	08Х22Н7Г2Б	3,0; 4,0	08Х22Н6Т, 12Х21Н5Т
ОЗЛ-41	08Х22Н7Г2М2Б	3,0; 4,0	08Х21Н6М2Т, 03Х24Н6АМ3
ЦЛ-11	Э-08Х20Н9Г2Б	2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0	12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 08Х18Н12Т и 08Х18Н12Б, для харчової промисловості, коли до метала шва пред'являються жорсткі вимоги до стійкості проти МКК
ЦЛ-9	Э-10Х25Н13Г2Б	3,0; 4,0; 5,0	Зварювання двошарових сталей з боку легованого шару сталей 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 08Х13, коли до метала шва пред'являються вимоги до стійкості проти МКК
НЖ-13	Э-09Х19Н10Г2М2Б	3,0; 4,0; 5,0	1017Н13М2Т, 1017Н13М3Т, 08Х21Н6М2Т, які працюють в агресивних середовищах при температурі до 700°С.

2. ВИДИ СТАЛІ

Сталь по хімічному складу ділиться на дві групи: вуглецеву і леговану, за якістю - на сталь звичайної якості, якісну, підвищеної якості, високоякісну і особливо високоякісну.

Вуглецевою сталлю називається сплав заліза з вуглецем (вміст вуглецю до 2%) з домішками кремнію, сірки і фосфору, причому головною складовою, що визначає властивості, є вуглець.

Процентний вміст елементів в сталі приблизно наступний: Fe - до 99,0; З - 0,05-2,0; Si - 0,15-0,35; Mn - 0,3-0,8; S - до 0,06; P - до 0,07.

До недоліків вуглецевої сталі відносяться:

відсутність поєднання міцності і твердості з пластичністю;

втрата твердості і ріжучої здатності при нагріванні до 200°C і втрати міцності при високій температурі;

низька корозійна стійкість в середовищі електроліту, в агресивних середовищах, в атмосфері і при високих температурах;

низькі електротехнічні властивості;

високий коефіцієнт теплового розширення;

збільшення ваги виробів, дорожчання їх вартості, ускладнення проектування унаслідок невисокої міцності цієї сталі.

Легованою називається сталь, в якій разом із звичайними домішками є леговані елементи, різко поліпшуючі її властивості: хром, вольфрам, нікель, ванадій, молібден і ін., а також кремній і марганець у великій кількості. Домішки вводяться в процесі плавки.

По хімічному складу (ГОСТ 5200) легована сталь ділиться на три групи:

низьколегована сталь - не більше 2,5% домішок;

середньолегована - 2,5-10%;

високолегована - понад 10%.

Легована сталь володіє коштовними властивостями, яких немає у вуглецевої сталі, і не має її недоліків. Вживання легованої сталі підвищує довговічність виробів, економить метал, збільшує продуктивність, спрощує проектування і тому в прогресивній техніці набуває вирішального значення.

3. РЕЖИМИ ЗВАРЮВАННЯ РІЗНИХ МАРОК СТАЛІ

Сталь вуглецева. Зварку конструкцій з низьковуглецевої киплячої і напівспокійної сталі слід виконувати електродами Е42 або Е46 марок МР-3, ОЗС-4, АНО-4 і ін. Для зварки конструкцій із спокійної сталі рекомендують електроди Е42А і Е46А марок СМ-11, УОНІЇ-13/45 або ним аналогічні. Конструкції, що працюють в умовах динамічних або вібраційних навантажень (транспортні естакади, галереї, підкранові балки, пролітні будови і ін., фасонки кроквяних ферм), і конструкції, експлуатовані при температурі мінус 40 °С і нижче, також повинні зварюватися електродами Е42А або Е46А. Ці ж електроди повинні застосовуватися при зварці судин і високого для трубопроводів тиску, листових об'ємних конструкцій з елементами завтовшки 20 мм і більш. При зварці товстої сталі (стиковими і кутовими багатошаровими швами) рекомендується попереднє підігрівання до 120-150 °С перед накладенням кореневих і перших шарів кутових швів для попередження утворення кристалізаційних тріщин, оскільки підігрівання уповільнює охолоджування металу і перешкоджає утворенню гартівних структур.

Сталь легована. Ці сталі не гартуються і не схильні до перегріву, який спричиняє за собою зростання зерна і зниження пластичних властивостей. Проте із збільшенням вмісту вуглецю в цихсталях їх властивості міняються. Так, стали 15ХСНД і 14Г2 з вмістом вуглецю 0,18 % мають схильність до утворення гартівних структур і перегріву в зоні термічного впливу. Тому для зварки цих сталей слід підбирати оптимальний режим, не допускаючи утворення гартівних структур і перегріву. Зварку ведуть електродами діаметром 4-5 мм в декілька шарів, а при товщині стали більше 15 мм застосовують спосіб зварки «каскадом» або «блоками», при цьому не дуже розігрівають метал, аби не перегріти зону впливу. Для сталі 15ХСНД і 10ХСНД застосовують електроди Е50А або Е55, які перед зваркою прожарюють. Для зварки сталей09Г2С, 10Г2С1, 14Г2 з вмістом З = 18 % застосовують електроди Е42Аї Е50А. Зварка сталі з межею текучості більше 390 МПа (16Г2АФ) вимагає особливої уваги. Ця сталь унаслідок підвищеного вмісту вуглецю схильна до утворення кристалізаційних тріщин, проте менш схильна до перегріву біляшовної зони. Зварку її слід виконувати електродами Е60, Е55 або Е50А. Електроди Е60 марки ВСФ-65У придатні для зварки у всіх положеннях на постійному струмі зворотної полярності. Для зварки цих сталей можна застосовувати електроди УОНІЇ-13/55, СЬк2-50 і ПСЬК-50. Сталь, що готується до зварки, треба особливо ретельно очищати; зварювані кромки і прилеглі до них поверхні металу шириною не менше 20 мм мають бути очищені від іржі, окалини, жирів, фарби, грязі, волога і тому подібне. Крім того, місця приварювання складальних пристосувань слід зрізати і ретельно зачищати абразивним інструментом у рівень з основним металом. При товщині сталі більше 25 мм застосовують попереднє місцеве підігрівання перед зваркою каскаду, блоку або секції, а ткаже підігрівши місця приварювання пристосувань до температури 120-160°С незалежно від температури довколишнього повітря. При температурі повітря мінус 15 °С і нижче застосовують попереднє місцеве підігрівання незалежно від товщини сталі.

Низьколеговані теплостійкі сталі володіють тривалою механічною міцністю при високій температурі. Їх застосовують в машинобудуванні при виготовленні парових енергетичних установок. При зварці цих сталей можуть утворюватися тріщини в зоні термічного впливу, особливо при товщині сталі більш за 6-7 мм або підвищеному вмісті вуглецю і хрому. Сталі 15ХМА і 12Х1МФ товщиною до 6 мм можна зварювати без підігрівання; сталі 20ХМА, 20ХМФЛ, 12Х2МФ, 12Х2М1Л і ін. з підвищеним вмістом З або Сг потребують попереднього і супутнього підігрівання до температури 150- 200 °С при будь-якій товщині зварюваних елементів. Необхідно також регулювати режим зварки, добиваючись сповільненої швидкості охолоджування від 1 до 25°С/с залежно від марки сталі. Такий усереднений тепловий режим при зварці цих сталей необхідний по двох причинах: аби уникнути появи гартівних структур; аби уникнути перегріву зони термічного впливу, що наводить до зростання зерна і погіршення механічних властивостей, що досягається помірним тепловкладенням. Для зварки теплостійких низьколегованих сталей передбачено 9 типів електродів. Наприклад, для зварки сталі 15ХМА - електроди марки Е09МХ, для зварки сталі 12Х1МФ - електроди марки Е09Х1МФ. Конструкції завтовшки більш 6 мм, а також конструктивні концентратори напруги, що мають, після зварки піддають високій відпустці. В даний час встановлено, що істотною причиною появи тріщин в зварному з'єднанні є розчинений в сталі водень, який потрапляє в шов з покриття електродів, іржі, волога і тому подібне і проникає (шляхом дифузії) в зону впливу. Для боротьби з воднем застосовують наступні засоби: збільшують температуру прожарення електродів; проводять низькотемпературну термообробку, яка полягає в стриманні зварної конструкції при температурі 150-200°С протягом 8-10 ч для видалення водню. Четвертим важливим технічним заходом, що забезпечує якість конструкції, є висока відпустка при температурі 650-750 °С, вживаний майже для всіх марок сталей. Зварка теплостійких низьколегованих сталей неплавким електродом в середовищі аргону дає надійніші результати, оскільки забезпечує кращий захист металу від Н2.

Низьколеговані високоміцні сталі марок 14Х2ГМ, 14Х2ГМРБ та інші зварюють за технологією, близькою за технологією зварки стали 16Г2АФ, з деяким посилюванням вимог до підготовки, збірки і техніки зварки. Що підлягають зварці кромки деталей і прилеглий до них метал на відстані не менше 20 мм від кордону шва мають бути ретельно очищені від грязі, окалини, іржі, масла, вологи і інших забруднень. Зроблені в деталях вирізи газовим різанням, надрізи, подряпини, складки на кромках і поглиблення від ударної маркіровки мають бути зачищені шліфувальним кругом на глибину 0,2-0,3 мм. Підготовка кромок, збірка з'єднань під зварку повинні точно відповідати розмірам, передбаченим ГОСТ 5264-80 і ГОСТ 14771-76.