Электрошлаковая сварка.

При электрошлаковой сварке низкоуглеродистых легированных сталей применяют технологические приемы, позволяющие повысить скорость охлаждения сварного соединения, на­пример сопутствующее дополнительное охлаждение зоны сварки. При этом ниже ползуна устанавливается специальное устройство, которое охлаждает водой шов и зону термического влияния, что обеспечивает получение требуемой структуры и механических свойств этого участка сварного соединения.

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Металлургические процессы сварки высокопроч­ных низколегированных сталей должны обеспечивать: ми­нимальную насыщенность водородом металла шва и металла зоны термического влияния; получение металла шва опти­мального химического состава с ограниченным содержанием углерода, серы, фосфора и неметаллических включений.

Широко используемые при сварке углеродистых и низколегированных сталей сварочные материалы не отвечают этим требованиям. Поэтому для свар-ки высокопрочных ста­лей разработаны специальные сварочные материалы.

Электроды

Ручную сварку высокопрочных низколеги­рованных сталей выполняют электродами АНП-2, которые отвечают типу Э70 и имеют фтористо-кальцие-вое покрытие. Коэффициент наплавки электродов не менее 9 г /(А-ч), коэффи-циент перехода ме­талла в шов не менее 96 %. Металл, наплавленный электро-дами АНП-2, имеет сле­дующий состав: <0,1 % С; 0,8...1,2 % Мn; 0,2...0,4 % Si; 0,6...0,1 % Сг; 0,2...0,4 % Мо; 1,3... 1,8 % Ni; < 0,03 % S и < 0,03 % Р. Это поз-воляет обеспечивать необходимые показатели механических свойств металла швов: _{0 2} > 590МПа; _в >720 МПа; ₅ >17 %; KCU>49 Дж/см² при - 70° С (табл. 5).

Таблица 5 – Механические свойства металла шиа при ручной дуговой сварке электродами АНП-2 стыковых соединений высокопрочных сталей

Особенностью электродов АНП-2 является низкое содер­жание водорода в наплавленном металле. После прокалки при температуре 420...450° С содержание диффузионного водорода не превышает 2 мл/100 г металла.

Электроды АНП-2 технологичны при сварке во всех пространственных положениях. Для сварки применяют постоянный ток обратной полярности. Сварочный ток уста­навливают в соответствии с диаметром электрода и положе­нием шва. Электроды обеспечивают устойчивое горение дуги, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки, незначительные потери расплавленного металла от разбрызгивания. Металл шва, выполненный электродами АНП-2, устойчив к образованию кристаллизационных тре­щин, не склонен к образованию опор.

Сварку высокопрочных сталей с низколегированными сталями повышен-ной прочности 09Г2, 10Г2С1, 14Г2, 10ХСНД, 15ХСНД, а также с низкоуглеро-дистой сталью СтЗ выполняют электродами УОНИ-13/45А или УОНИ-13/55А.

Для сарки среднеуглеродистых высокопрочных сталей типа 42Х2ГСНМА, 30Х2ГСНВМА рекомендуются электроды ВИ10-6 типа Э100 (стержень Св-18ХМА) и типа Э85-НИАТ-3М со стержнем Св-08А. Возможно применение аустенитных электродов Э-10Х20Н9Г6С, Э-06Х19Н11Г2М2. Сварные соединения не подвергаются термообработке.

Проволокидля сварки в защитных газах

При изготов­лении конструкций из высокопрочных сталей широко при-меняют автоматическую имеханизиро­ванную сварку в защитных газах. В ка-честве защитной среды используют углекислый газ и смеси на основе ар­гона.

При сварке в углекислом газе применяют прово­локи сплошного сечения Св-08Г2С, Св-10ХГ2СМА и Св-08ХН2Г2СМЮ и порошковые проволоки

ПП-АН54 и ПП-АН55.

Химический состав сварочных проволок приведен в табл. 6. Проволоку Св-10ХГ2СМА используют при сварке стыковых соедине­ний толщиной до 30 мм, ккоторым не предъявляются повы­шенные требования по хладостойкости металла шва. Механические свойства металла шва: _О.2> 580МПа; _в> 680МПа; ₅ > 18 %; KCU > 25 Дж/см² при - 60° С.

Таблица 6. Содержание сварочных проволок, %

Металл шва, выполненного проволокой Св-08ХН2Г2СМЮ, имеет более высокие значения прочности и хладостойкости: _О.2 > 750 МПа; _в > 850 МПа; ₅ >15 %; KCU >40 Дж/см² при – 70° С. При механизиро­ванной сварке в углекислом газе сталей с пределом теку­чести 550...700 МПа наиболее благоприятные механические свойства металла шва позволяют получать порошковые про­волоки ПП-АН54 и ПП-АН55. Они обеспечивают достаточно близкий химический сос-тав наплавленного металла: <0,1% С; 0,7... 1,3 % Мn; 0,15.:.0,4 % Si; 0,4...0,8 % Сг; 1,3... 1,8 % Ni; 0,3...0,5 % Мо; < 0,03 % S; < 0,03 % Р. Проволока ПП-АН55 предназначена для сварки сталей с пределом текучести 550...610 МПа, проволока ПП-АН54 обеспечивает более высокий уровень механических свойств швов: ( т_{0 2} > 630 МПа; _в > 750 МПа; ₅ > 19 %; KCU > 60 Дж/см² при — 60° С. Сварку высокопрочных сталей с низколегированными сталями 09Г2, 10Г2С1, 14Г2, 10ХСНД, 15ХСНД, а также со сталью СтЗ выполняют проволо-кой Св-08Г2С.

В последние годы при сварке высокопрочных сталей для изготовления ответственных изделий, работающих при низкой температуре, широкое при-менение находят защитные смеси на базе аргона.

При сварке низколегированных сталей плавящимся электродом в чистом аргоне при критических токах насту­пает струйный перенос металла в дуге. При этом практи­чески отсутствует разбрызгивание, швы имеют хороший внешний вид. Однако ввиду замедленности металлургиче­ских процессов и других при-чин при сварке с этой газовой защитой швы весьма склонны к порообразова-нию. Умень­шить склонность швов к порообразованию при сварке в инертном газе можно путем добавления к нему в неболь­ших количествах активных газов. При этом сохраняются все преимущества сварки в чистом аргоне. При сварке высокопрочных сталей в зависимости от ус­ловий и характера производства, ос-нащенности его оборудо­ванием для сварки, транспортирования, газификации, хра­нения и смешения применяют следующие смеси газов на базе аргона: 78 % Аг + 22 % СО₂ и 75 % Аг + 20 % СО₂+5%О₂.

Процесс сварки плавящимся электродом в смесях газов на основе аргона имеет ряд особенностей: при достижении критического тока перенос металла в дуге переходит в струй­ный; при увеличении добавки активного газа к аргону из­меняется форма провара: от так называемой пилообразной она стремится к эллиптической, как при обычной сварке в углекислом газе; при сварке в смесях газов на основе арго­на ввиду рафинирующего действия смеси швы содержат не­металлических включений меньше, чем при сварке в углекислом газе.

Поэтому пластичность и особенно ударная вязкость на­плавленного ме-талла при низких температурах испытаний выше, чем при сварке в углекислом газе.

При сварке высокопрочных сталей в смесях на базе аргона может быть использована сварочная проволока Св-08ХН2ГМЮ. Это позволяет обеспечи-вать достаточно вы­сокие механические свойства металла шва (табл. 7). Для сварки угловых швов с катетом свыше 10 мм могут быть использованы про-волоки Св-10ХГ2СМА, ПП-АН54, ПП-АН55. Для угловых швов с меньшим катетом более предпочтительна проволока Св-08Г2С (табл. 8).

Таблица 8 –Механические свойства металла угловых швов присварке взащитных газах тавровых соединений высокопрочных сталей

Проволока для сварки в углекислом газе и смесях аргона с углекис­лым

газом.

Проволока марки Св-10ХГ2СМА обеспечивает прочность металла шва до 680 МПа и ударную вязкость до 25 Дж/см² при температуре -60 °С. Ме­талл шва, выполненного проволокой марки Св-08ХН2Г2СМЮ, имеет пока­затели прочности до 850 МПа и KCU до 40 Дж/см² при температуре -70 °С. Благопри-ятное сочетание показателей механических свойств ме­талла швов при сварке сталей с прочностью 580 ... 700 МПа позволяют получать порошковые прово-локи с сердечником рутилфлюоритного типа.

При сварке высокопрочных сталей в смесях на базе аргона (78 % Аr+ 22 % СО₂ или 75 % Аr+ 20 % СО₂ + 5 % О₂) используют про­волоку марки

Св-08ХН2ГМЮ, которая обеспечивает высокий уровень механических свойств и хладостойкость металла швов при сварке сталей с прочностью до 700 МПа.

Проволоки указанных марок рекомендуются и для сварки угловых швов с катетом свыше 15 мм. Для угловых швов с меньшим катетом в большинстве случаев используют проволоку марки Св-08Г2С. Эту про­волоку применяют также при сварке низкоуглеродистых бейнитно-мартенситных сталей с низколегированными сталями повышенной проч­ности 09Г2,10Г2С1, 14Г2, 10ХСНД и 15ХСНД.