Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Повышение прочности металла шва

Повышение прочности металла шва
Повысить прочность металла шва можно, используя низколегированные сварочные проволоки. Но это требует применения дополнительных технологических мер: предварительный и сопутствующий подогрев, применение особых приемов сварки и т.д. Авторы работы установили, что наиболее высокой сопротивляемостью образованию холодных трещин обладают сварные соединения легированных высокопрочных сталей, выполненные низколегированной проволокой Св-08Г2С диаметром 1,6–2 мм в СО2 с предварительным подогревом до 60°С, в сравнении с проволоками Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2Г2СМЮ.

Авторы работ предлагают для снижения вероятности образования холодных трещин при сварке легированных сталей добавлять в сварочную проволоку активные элементы (цезий, кальций, бор и др.). Однако эффективность добавки зависит от ряда условий их применения. В частности, эффективность действия бора проявляется только в том случае, когда он содержится в твердом растворе, а получение твердого раствора бора в металле шва может быть достигнуто путем введения в сталь титана. Таким образом, получается своеобразная цепочка элементов, оказывающих влияние друг на друга. Степень взаимодействия легирующих элементов и их влияние на склонность соединения к образованию холодных трещин также зависит от их процентного содержания в сварочных материалах. Поиск оптимального соотношения легирующих элементов для получения качественного сварного соединения легированных сталей требует значительных затрат времени и материальных ресурсов. К тому же, увеличение степени легирования сварочной проволоки ведет к повышению ее стоимости, следовательно, возрастает стоимость сварной конструкции.

Наряду с применением аустенитных сварочных материалов, предлагается использование двухдуговой сварки в узкий зазор в смеси газов 80% Ar + 20% CO2. Применение этого метода при сварке легированных сталей позволяет получить соединения, выполненные без предварительного подогрева, обладающие достаточно высокой стойкостью к образованию холодных трещин. Однако для этого процесс сварки необходимо выполнять на оптимальных режимах и при оптимальном расстоянии между дугами. Кроме того, двухдуговую сварку невозможно применить для сварки труб небольшого диаметра.

Другие исследователи предлагают выполнять сварку легированных сталей в азотосодержащих средах, т.е. в смесях газов

Ar + N2, CO2 + воздух и др. Авторы работы выполняли сварку легированной стали (15Х25Т) в смеси газов 25% Ar + 75% N2 с использованием плазменной сварки без присадочных материалов. При этом были получены сварные соединения, не содержащие холодных трещин, с более высокими прочностными характеристиками, чем у тех же образцов при сварке в чистом аргоне.

Можно отметить хорошие результаты, полученные при сварке легированной стали (15Х5М) аустенитной проволокой в смеси газов СО2 + воздух (не более 6%) без подогрева и последующей термообработки. Режимы сварки устанавливались, исходя из условия обеспечения минимальной погонной энергии и легирования металла шва азотом в пределах 0,1…0,2%. Металл шва не содержал холодных трещин, и его прочность соответствовала прочности основного металла. Безусловно, такой способ повышения стойкости к образованию холодных трещин при сварке легированных сталей оригинален, заслуживает внимания и требует дальнейших исследований применительно к другим маркам легированных сталей.

Предлагается также использовать электромагнитное перемешивание металла сварочной ванны при механизированной сварке в СО2. Авторы установили, что при оптимальных режимах перемешивания увеличивается вязкость разрушения сварного соединения, а значит и стойкость к образованию холодных трещин, по сравнению со сваркой без перемешивания. Однако широкого применения этот способ не получил из-за необходимости использования дополнительного специального оборудования.
Известны работы, в которых решение проблемы снижения образования холодных трещин достигается применением механических колебаний электрода. В ИЭС им. Е.О. Патона была разработана технология автоматической сварки высокопрочных легированных сталей с высокочастотным вращением электрода (до 5000 об/мин). Сварка выполнялась в смеси газов Ar + CO2 без предварительного подогрева изделий. Полученные при этом сварные соединения обладали хорошей стойкостью к образованию холодных трещин. Однако использование дополнительного оборудования, обеспечивающего вращение электрода, ограничивает участие этого способа в производстве сварных конструкций и проведении ремонтных работ.

Причины образования холодных трещин в сварных соединениях

Качество сварных соединений среднеуглеродистых легированных сталей во многом определяется свойствами зоны термического влияния и прежде всего...

Преимущества применения двухструйного сварочного сопла

По результатам исследований установлено, что применение двухструйного сварочного сопла выбранной конструкции способствует измельчению микроструктуры...

Специфика теплового воздействия на сталь при сварке вызывает многообразные сложные изменения в составе и структуре метала сварных соединений...