Образованию горячих трещин.

 

Все способы повышения сопротивляемости образованию горячих трещин (технологической прочности при сварке в процессе кристаллизации) направлены на регулирование основных факторов, обусловливающих образование трещин: уменьшение ТИХ, увеличение пластичности, уменьшения темпа деформации.

 

Применяют следующие способы: металлургические, технологические, конструктивные.

 

Металлургический способ предусматривает регулирование состава металла шва, а в некоторой части и состава зоны сплавления путем целенаправленного выбора состава сварочных проволок, покрытий электродов, флюсов и управления долей участия основного металла в металле шва. (направлены на изменение интервала ТИХ).

При этом ориентируются на экспериментальные данные о влиянии химических элементов и примесей на сопротивляемость образованию горячих трещин, учитывают их коэффициенты окисления и перехода в шов в соответствии с теорией металлургических процессов при сварке.

Влияние различных химических элементов на технологическую прочность наплавленного металла оценить весьма сложно.

Комбинации элементов, обычно применяемых на практике для легирования металла, оказывают на его технологическую прочность еще более сложное воздействие.

 

Анализ результатов испытаний позволяет сделать ряд замечаний:

 

1. Углерод, особенно при увеличении его содержания с 0,04 до 0,15%, резко уменьшает показатель технологической прочности. С дальнейшим повышением содержания углерода технологическая прочность снижается в меньшей степени.

 

2. По сравнению с другими элементами сера и фосфор наиболее сильно уменьшают показатель технологической прочности, даже если содержание ее в металле составляет менее 0,10%. Практика подтверждает, что повышенная по сравнению со стандартной концентрация серы в основном металле или в сварочных материалах всегда сопровождается опасностью возникновения трещин в швах.

 

3. Введение значительных количеств никеля в Ст.3 (более 4%) вызывает снижение показателя технологической прочности. Возможно, это связано с наблюдаемым в данном случае укрупнением структуры металла.

4. По условиям технологической прочности медь — нежелательная примесь в металле шва. При увеличении ее содержания до 1 % наблюдается существенное падение показателя технологической прочности.

 

5. Кремний мало влияет на показатель технологической прочности, во всяком случае, при тех концентрациях, в которых он обычно имеется в сталях.

 

6. Введение марганца в сталь значительно повышает ее сопротивление образованию горячих трещин. Положительное влияние марганца связано, в частности, с ослаблением вредного влияния серы.

Практические выводы

1. Эффективным средством повышения сопротивляемости образованию горячих трещин является снижение содержания в стальных сварных швах углерода и вредных примесей (серы, фосфора).

 

1. Полезно снижение содержания никеля и меди, расширяющих ТИХ, а также дополнительное легирование марганцем, редкоземельными металлами (РЗМ) - цирконием, цезием, иттрием, способствующее связыванию серы и фосфора в тугоплавкие соединения.

1. Введение РЗМ способствует также измельчению кристаллитов. Введение вольфрама, молибдена, ванадия и хрома повышает вероятность образования дендритной структуры шва.

 

1. Высоколегированные аустенитные стали характеризуются повышенной склонностью к образованию горячих трещин по сравнению с низколегированными сталями. Это в большой степени обусловлено образованием крупнокристаллитной первичной структуры в сварных швах.

Металлургические способы применительно к аустенитным сталям сводятся к ограничению вредных примесей (серы и фосфора) и введению модификаторов (редкоземельных, тугоплавких и поверхностно-активных элементов), способствующих измельчению

кристаллитов.

Эффективно действуют элементы, приводящие к образованию в шве небольших количеств ферритной фазы (от 2 до 6 % d-феррита). В этом случае имеет место двухфазная кристаллизация, при которой процесс начинается с образования d-феррита и последующим образованием аустенитной γ-фазы.

Количество d-феррита в сварных швах зависит от соотношения Сг_экв и Ni_экв, объединяющих элементы соответственно ферритизаторы и аустенитизаторы, и от скорости охлаждения в температурном интервале кристаллизации. Эта зависимость приближенно описывается диаграммой Шеффлера для сварных швов, выполненных ручной дуговой сваркой (рис 12.57). Выбор электродного металла производится по диаграмме Шеффлератак, чтобы металл сварного шва содержал от 2 до 6 % d-феррита.

Технологические способы

предусматривают рациональный выбор способа и параметров режима сварки и применение ряда технологических мероприятий.

В основном они направлены на изменение факторов, повышающих минимальную пластичность в ТИХ: схемы кристаллизации, типа первичной структуры и других зависящих от них параметров.

Повышенную сопротивляемость образованию горячих трещин обеспечивают способы и режимы сварки, обусловливающие срастание кристаллитов боковыми гранями под малыми углами и мелко кристаллитную структуру:

 

— ручная дуговая сварка электродами с покрытием, аргонодуговая неплавящимся электродом (небольшая глубина проплавления, выпуклый мениск поверхности шва);

 

— сварка на умеренных скоростях, ниже критических, исключающих срастание кристаллитов своими вершинами под большими углами (оптимальный коэффициент формы шва) - критические скорости определяют испытаниями на технологических пробах с канавками;

 

— сварка соединений с разделкой кромок и переход от однопроходной сварки к многослойной.

Следует отметить, что предлагаемые технологические способы иногда противоречат задачам повышения производительности сварки, например, при применении автоматической дуговой сварки под флюсом на форсированных режимах (однопроходная на больших токах и скоростях сварки). В этих случаях нередко применяют различные способы внешнего воздействия на кристаллизующийся металл шва - электромагнитное и ультразвуковое перемешивание, механические колебания ванны в процессе кристаллизации и др.

 

Конструктивные способы

- направлены на снижение темпов деформации в ТИХ при сварке конструкций,

- предусматривают правильное конструирование сварных узлов,

- грамотно назначенный порядок наложения швов.

В целом все эти мероприятия регулируют величину деформации в ТИХ и вследствие этого влияют на стойкость к образованию горячих трещин.

 

Хорошо известны широко применяемые на практике способы уменьшения этих деформаций:

- применение технологических планок, привариваемых в начале шва (замедляет охлаждение начального участка шва);

- выведение кратера на технологические планки (улучшает форму шва конечного участка);

- сопутствующий подогрев периферийных зон конструкции, параллельных сварному шву (замедляет охлаждение шва);

- многослойная сварка и другие приемы (замедляет охлаждение шва).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: