Укажите режимы прокалки электродов для сварки сплавов на никелевой основе

Обновлено: 19.05.2024

Особенности сварки никеля. Температура плавления никеля 1450 °С, плотность 8850 кг/м 3 . Никель и его сплавы обладают ценными свойствами: они коррозионно-стойкие, жаропрочные и жаростойкие. Кроме того, у них высокие механические характеристики. Никель сохраняет высокую прочность и пластические свойства при низких температурах.

При сварке никеля и его сплавов вредное влияние на качество сварного шва оказывает присутствие в металле или покрытии электродов серы и свинца. Сера активно соединяется с расплавленным никелем, образуя сульфид, который резко снижает пластичность никеля и его работоспособность при высоких температурах. Свинец также вызывает повышение хрупкости никеля и снижение его пластичности. Не допускается присутствие в никеле и его сплавах серы и свинца. Перед сваркой необходимо тщательно очищать поверхность металла механическим путем и обезжириванием.

Никель в расплавленном состоянии растворяет значительное количество газов (кислорода, азота, водорода), которые, выделяясь при кристаллизации, могут стать причиной пористости, поэтому необходима защита расплавляемого при сварке металла. Перед сваркой необходимо прокалить электрод и защищать шов поддувом защитного газа и другими способами.

Технология и техника ручной дуговой сварки никеля покрытыми электродами. Сварка никеля марки Н-1 производится электродами с покрытиями марок «Прогресс- 50», Н-10, ЭНХД-10, ИМЕТ-10, ЭНХМ-100, ВИ-2-6 идр. Наиболее качественные швы обеспечивают электроды марки «Прогресс-50», имеющие покрытие основного типа. Стержни электродов изготавливают из никелевой проволоки марки Н-1. Эти электроды пригодны также для сварки никеля марок НП-1 и НП-2, а в качестве электродного стержня используют никелевую проволоку марки НП-1 или НП-2.

Электроды с обмазкой марки ЭХНД-10 предназначаются для сварки никелевохромистых сплавов, а с обмазкой марки ЭНХМ-100 - для нихрома и никельмолибденовых сплавов.

Для сварки сплавов типа ХН80ТБЮ, ХН80ТБЮА, ХН70ВМТЮ и ХН75МВТЮ используют электроды марок ИМЕТ и ВИ-2-6. Хорошие результаты при сварке медноникелевых сплавов (например, типа МНЖ-5-1) дает применение электродов с покрытием ЗТ.

Для сварки никеля и его сплавов применяют новые электроды марок:

03Л-32 (никель НП-2, сплав НА-1; сварка плакирующего слоя биметалла сталь-никель);

ОЗЛ-21 (ЭП-567, ЭП-814; сварка плакирующего слоя биметаллов из этих сплавов);

03Л-23 (ЭП-946, ЭП-814; сварка плакирующего слоя биметаллов из этих сплавов);

ОЗЛ-25, ОЗЛ-25Б, 03Л-35 (сварка тонколистовых конструкций толщиной менее 6 мм и нагревательных элементов из сплавов типа ЭИ-435, ЭИ-652, ЭИ-747).

Для сварки никель-хромистых сплавов марок ХН78Т (ЭИ-435) и ХН77ТЮР используют также электроды марок ЦТ-28 и ЦЧМ-3.

Длина электрода в связи со значительным электрическим сопротивлением никеля не превышает 300 мм. Толщина слоя покрытия - 1,0-1,5 мм в зависимости от диаметра электрода.

Диаметр электрода d₃ для сварки никеля и его сплавов принимают в зависимости от толщины b свариваемого металла: = Ъ/2 + 1 мм. Обычно диаметр стержня

электрода составляет 3-5 мм.

Силу сварочного тока снижают до (20-35)d₃ ввиду высокого электрического сопротивления никеля. Электрод располагают перпендикулярно к сварному соединению с небольшим наклоном (до 20°) в сторону сварки. Поперечные движения электрода должны быть небольшими. Вертикальные швы при толщине металла до 2,5-3 мм рекомендуется сваривать сверху вниз. Многослойные швы сваривают после охлаждения, тщательной очистки и обезжиривания каждого слоя перед наложением следующего. Полезна несильная проковка шва.

Сварка никеля и его сплавов электродами с указанными выше покрытиями производится постоянным током обратной полярности.

Технология и техника ручной аргонодуговой сварки никеля вольфрамовым электродом. Ручная аргонодуговая сварка никеля и его сплавов обеспечивает высокое качество сварных соединений. Сварку ведут постоянным током прямой полярности с использованием специализированных установок или источников питания постоянного тока, газовой аппаратуры и горелок для сварки в инертном газе. Применяют вольфрамовые электроды диаметром 1,5-3 мм марок ЭВЛ или ЭВИ.

Ручная сварка предпочтительна при небольшой толщине деталей. Без разделки сваривают металл толщиной 2-4 мм, при большей толщине производят разделку. Диаметр присадочной проволоки - 1-3 мм. При многопроходной сварке последующие слои шва следует накладывать после полного охлаждения металла, зачистки от шлака и обезжиривания предыдущих слоев. Силу тока подбирают из расчета (40-45)d₃. Применяют аргон высшего сорта, а со стороны подкладки делают поддув аргоном первого сорта.

Как правильно выбрать электроды для сварки

Речь в статье пойдет о покрытых электродах, используемых для ручной электродуговой сварки. Параметры выбора электродов достаточно многочисленны, назовем основные:

выбор металлов, сплавов (стали, сплавы, разновидности чугуна и т. д.).
типы обслуживаемой конструкции или оборудования;
тип работ, который зависит от конструкции (массивные, толстостенные, тонкостенные, тавровые и т. д.);
род используемого для сварки тока;
наличие опыта у сварщика;
собственно, качество самого электрода.

Основываясь на этих параметрах, рассмотрим вопрос о том, как сделать оптимальный выбор.

Виды электродов для сварки и стали

Рассматривая типы и марки электродов для сварки, для начала остановимся на первых. Покрытые электроды (а именно они представлены в каталоге продукции МЭЗ) подразделяются на 4 основных типа — в зависимости от покрытия, которое на них наносится.

Основное покрытие («Б»)

Это один из наиболее распространенных типов обмазки, в составе которой — карбонаты кальция и магния. В маркировке обозначаются буквой «Б». Ключевое преимущество — малое содержание водорода в составе покрытия. Это и другие свойства позволяют получать механически очень прочный, высокопластичный шов с отличной ударной вязкостью. Электроды используются при сварке особо ответственных конструкций, а также конструкций, которые будут эксплуатироваться в знакопеременных по температуре условиях и суровых северных условиях. Наиболее широко известна марка УОНИ 13/55, УОНИИ 13/55, УОНИ 13/45. Среди минусов: образование при сварке сравнительно большого количества шлака, риски появления пор в сварном шве при сварке на длинной дуге, при влажной или окисленной поверхности.

Рутиловое покрытие («Р»)

Также является одним из самых широко используемых. Основа состава — рутил (диоксид титана), помимо него присутствуют кислород и кремний. Изделия обеспечивают легкий первичный, повторный поджиг, стабильное горение дуги, малое количество брызг, легкое отделение шлаковой корки, ровный шов товарного вида. Оптимально подходят для сварки низкоуглеродистых сталей. Наиболее популярные марки — МР-3 ЛЮКС, МР-3, ОЗС-12, АНО-21. В ряду минусов: необходимость в низкой влажности и в обязательной предварительной прокалке во избежание рисков окисления металла шва.

Кислое покрытие («А»)

Имеет в составе железо, кремний, марганец, другие элементы. Электродами с кислой обмазкой можно вести сварку по поверхностям с окалиной или ржавчиной, они обеспечивают высокую сопротивляемость возникновению в металле шва воздушных каналов. Из минусов — угроза появления в последнем горячих трещин.

Целлюлозное покрытие («Ц»)

Состоит из целлюлозы, органических смол, ферросплавов и других элементов. Электроды хорошо подходят для выполнения сварки в вертикальном положении благодаря малому количеству шлака и выделению защитных газов. В числе минусов — высокий уровень разбрызгивания металла и высокое содержание водорода, что может ухудшить качество металла сварного шва.

Выбор электродов для сварки металлоконструкций

Выбор перечисленных выше типов электродов зависит от того, какие работы выполняются (сварка или наплавка, заварка браков литья), а также от того, какие металлы и сплавы используются. Поэтому подбирать оптимальный вариант электродов для металлоконструкций следует с учетом их основного назначения:

Назначение

Рекомендуемые марки электродов

Сварка углеродистых и низколегированных конструкционных сталей

Сварка легированных высокопрочных сталей

Сварка теплоустойчивых, жаропрочных сталей и сплавов

ОЗЛ-35, КТИ-7А, ИМЕТ-10, ТМЛ-3У, АНЖР-2, ЦЛ-39

Сварка «нержавейки», коррозионностойких сталей и сплавов

УОНИ-13НЖ, ЭА-400/10Т, ИЖ-15С, ЦТ-15, НИАТ-1

Сварка элементов из разных материалов и сталей разных классов

ОЗЛ-32, ЦТ-28, ЭА-391/15, АНЖР-2, ВИ-ИМ-1, ИМЕТ-10, НИИ-48Г, В-56У

Сварка изделий из никелевых сплавов

Сварка литого чугуна

МНЧ-2, ОЗЧ-3, ОЗЖН-1, ОЗЖН-2

Сварка ковкого чугуна

НИИ-48Г, АНВ-20, ОЗЛ-44, ЭА-112/15

Сварка изделий из сплавов на основе алюминия

ОЗА-1, ОЗА-2, ОЗАНА-1, ОЗАНА-2

Сварка медных и бронзовых деталей

Комсомолец-100, АНЦ/ОЗН-3; ОЗБ-2М (для бронзы)

Наплавка деталей, работающих в условиях абразивного износа

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок при абразивном износе

12АН/ЛИВТ, ТК3-Н, ВСН-6

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного износа с ударными нагрузками

Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок

Наплавка изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей

Наплавка металлорежущего инструмента

Как подобрать диаметр электрода в зависимости от толщины металла

При выборе следует учитывать зависимость диаметра электрода от толщины свариваемого металла изделий и элементов. Чем толще последний — тем, соответственно, больше и толщина стержня электрода. Так,

при толщине свариваемых элементов в 1,5-2,5 мм толщина электрода будет составлять 2-2,5 мм;
при толщине в 3 мм — соответственно 2,5-3 мм;
при 4-5 мм — 3-4 мм;
при 6-10 мм — 4-5 мм.

Допустимые значения сварочного тока также варьируются в зависимости от диаметра расходника (об этом — ниже). При повышенных значениях тока (всегда указываются на упаковке) и превышении рекомендуемых показателей диаметра существуют риски образования в металле шва пор. Следует также сказать о том, что если толщина изделий не более 1,5 мм, ручная дуговая сварка обычно не используется.

Выбор силы сварочного тока под электроды

Электродные расходники могут работать на постоянном и/или на переменном токе. Так, электроды с рутиловым покрытием используются в сварке как на постоянном, так и на переменном токах, то время как изделия с обмазкой основного типа (как, например, УОНИ 13/55 →) — только на постоянном токе обратной полярности.

Выбор силы сварочного тока напрямую влияет на качество сварки и получаемого результата. Если он подобран неправильно, заготовка при сварке может просто прожечься или, напротив, металл не оплавится на нужную глубину. Для правильного подбора существуют госты и рекомендуемые настройки, проверенные годами практики. Одно из ключевых правил — зависимость силы тока от диаметра электрода, важную роль также играют:

толщина заготовки;
пространственное положение сварки;
длина дуги;
количество слоев шва.

Для начинающих сварщиков будет полезно знать одно из основных негласных правил: на 1 мм диаметра электрода приходится в среднем 20-30 Ампер тока. Усредненно значения выглядят следующим образом:

Список вопросов базы знаний

5.01.1.01.ОХНВП-I-РД Оборудование химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и взрывопожароопасных производств. 1.Оборудование химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производств, работающее под давлением до 16 МПа.

Какой может быть высота усиления сварного шва труб, сваренного в потолочном положении, относительно высоты усиления шва, сваренного в нижнем положении?

Как следует подготовить кромки к сварке труб одинакового внутреннего диаметра, но с разной толщиной стенки: 4 и 6 мм?

?) Так же, как для деталей одинаковой толщины, конструктивные элементы кромок следует выбирать по большей толщине.

?) На детали, имеющей большую толщину, необходимо сделать скос под углом 13 - 15 градусов до толщины тонкой детали.

?) Так же, как для деталей одинаковой толщины, конструктивные элементы кромок следует выбирать по меньшей толщине.

Как следует подготовить кромки к сварке труб одинакового внутреннего диаметра, но с разной толщиной стенки: 8 и 12 мм?

Из какого материала должны изготавливать остающиеся после сварки труб из легированных сталей подкладки и муфты?

Укажите наибольшую толщину стенки трубы, которая может быть сварена ручной дуговой электросваркой без разделки кромок и без подкладного кольца.

Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 4 мм, выполненного ручной дуговой сваркой без подкладного кольца?

Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 2 мм, выполненного ручной дуговой сваркой без подкладного кольца?

Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке встык труб с толщиной стенки 2 мм без подкладного кольца.

Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке встык труб с толщиной стенки 4 мм без подкладного кольца.

Укажите наибольшую толщину стенки трубы, которая может быть сварена ручной дуговой электросваркой без разделки кромок на подкладном съемном кольце.

Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке встык труб с толщиной стенки 2 мм на съемном кольце.

Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 2 мм, выполненного ручной дуговой сваркой на съемном подкладном кольце?

Укажите наибольшую толщину стенки трубы, которая может быть сварена ручной дуговой сваркой без разделки кромок на остающемся подкладном кольце.

Укажите рекомендуемую величину зазора при сварке встык труб с толщиной стенки 2 мм на остающемся подкладном кольце.

Какой должна быть ширина усиления стыкового шва трубы с толщиной стенки 3мм, выполненного ручной дуговой сваркой на остающемся подкладном кольце?

До какой толщины стенки рекомендуется стыковая сварка труб без подкладных колец при односторонней V-образной разделке?

Как подразделяются и условно обозначаются покрытые электроды для ручной дуговой сварки сталей по назначению?

?) Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей - УК.Для сварки легированных конструкционных сталей - ЛК.Для сварки легированных теплоустойчивых сталей -ЛТ.Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - ВЛ.

?) Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей - УС.Для сварки легированных конструкционных сталей - ЛС.Для сварки легированных теплоустойчивых сталей - ТС.Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - ВС.

?) Для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей - У.Для сварки легированных конструкционных сталей - Л.Для сварки легированных теплоустойчивых сталей - Т.Для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами - В.Для наплавки -Н.

Как подразделяются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по толщине покрытия?

?) С тонким покрытием - М, со средним покрытием - С, с толстым покрытием - Д, с особо толстым покрытием - Г.

?) С тонким покрытием - ТП, со средним покрытием - СП, с толстым покрытием - ТТП, с особо толстым покрытием - ОТП.

?) С тонким покрытием - Т, со средним покрытием - С, с толстым покрытием - ТТ, с особо толстым покрытием - ОТ.

Как подразделяются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по видам покрытия?

?) С основным покрытием - Б, кислым покрытием - К, целлюлозным покрытием - Ц и рутиловым покрытием -Р.

?) С основным покрытием - О, кислым покрытием - К, целлюлозным покрытием - Ц и рутиловым покрытием -Р.

?) С основным покрытием - Б, кислым покрытием - А, целлюлозным покрытием - Ц и рутиловым покрытием -Р.

Как подразделяются и обозначаются покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей по допустимым пространственным положениям сварки?

?) Для всех положений - А;для вертикального сверху вниз - В;для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - Н.

?) Для всех положений - 0;для потолочного и вертикального сверху вниз - 1;для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости - 2;для нижнего и нижнего в лодочку - 3.

?) Для всех положений - 1;для всех положений, кроме вертикального сверху вниз - 2;для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - 3;для нижнего и нижнего в лодочку - 4.

С какой маркировкой, указывающей на допустимое пространственное положение сварки, можно использовать электроды для вертикального положения сварки сверху вниз?

С какой маркировкой, указывающей на допустимое пространственное положение сварки, можно использовать электроды для сварки в нижнем положении в лодочку?

Что обозначает цифра 0 в маркировке электрода, указывающей на род и полярность применяемого при сварке тока?

Какое условное обозначение электродов должно быть указано на этикетках или в маркировке коробок, пачек и ящиков с электродами?

При свободном падении с какой высоты плашмя на стальную плиту не должно разрушаться покрытие электрода диаметром менее 4 мм?

При свободном падении с какой высоты плашмя на стальную плиту не должно разрушаться покрытие электрода диаметром 4 мм и более?

Допускаются ли частичные откалывания покрытия электрода при проверке его после падения на стальную плиту?

Укажите срок годности электродов при соблюдении установленных стандартом условий транспортирования и хранения.

Технология и техника сварки и наплавки никеля и никелевых сплавов

Газовая сварка никеля и никелевых сплавов обычно используется при сварке тонколистового металла толщиной до 3—4 мм при изготовлении малогабаритных изделий и осуществляется нормальным или слабовосстановительным ацетиленокислородным пламенем.

Листы толщиной до 1 мм собираются с отбортовкой кромок, металл толщиной 1—2 мм сваривается однопроходными швами без разделки кромок, для больших толщин производится V-образная разделка с углом раскрытия 70°. В качестве присадки используются никелевые прутки, содержащие до 3 % Мп, нихромовая проволока марки ЭН334, в качестве флюса — бура, а также смеси хлористых солей щелочно-земельных металлов с бурой и борной кислотой: № 1 — 100 % буры, № 2 — 25 % буры, 75 % борной кислоты, № 3 — 30 % буры, 50 % борной кислоты, 10 % NaCl, 10 % КС1. Мощность пламени составляет 120—130 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

Сварка ведется за один проход при погружении прутка в сварочную ванну без ее перемешивания, непрерывно, без задержек, чтобы избежать перегрева околошовной зоны и образования трещин. Ядро пламени должно находиться на расстоянии 3—4 мм от поверхности ванны. Сварка металла толщиной

1,5—2 мм ведется «левым» способом, больших толщин — «правым» способом. Горелку располагают под углом 90° к присадке и под углом 45° к изделию.

После сварки осуществляется термическая обработка — нормализация при Т— 825—900 °С для повышения пластичности и вязкости сварных соединений.

Сварку нихрома выполняют при небольшом излишке ацетилена пламенем мощностью 50—70 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Присадка выбирается близкой по составу к основному металлу при пониженном содержании углерода и хрома по верхней границе. В качестве флюса используют состав: 40 % буры, 50 % борной кислоты, 10 % NaCl или KF. Сварку ведут с максимально возможной скоростью и без перерывов. Следует избегать многослойной сварки и повторного расплавления шва, так как это вызывает рост зерен и образование трещин. После сварки проводят отжиг для улучшения механических свойств.

Сварка никеля и никелевых сплавов графитовым электродом ведется на постоянном токе прямой полярности и переменном токе и применяется в основном для никелевых сплавов. Ни- хромовые нагреватели термических печей — проволочные и ленточные толщиной 1,5—3 мм — сваривают, как правило, без присадки. В случае необходимости применяется присадка из проволоки НМц2,5 в сочетании с флюсом на борной основе, иногда во флюс добавляют порошки алюминия, ферротитана, феррованадия. Свариваемые нихромовые проволоки скручивают на узел, ленты собирают с отбортовкой, посыпают флюсом и подвергают действию дуги до получения шарика на проволоке или шва на ленте на параметрах режима: с1_э = 6—10 мм, /_св = 60—120 A, U_a = 22—26 В, d_npilc = 1,5—3 мм. Этот способ применяется для сварки деталей из никель-алюминиевого сплава (25 % Ni, 15 % А1, 60 % Fe — все по массе), который используется в радиотехнике. В качестве присадки выступает проволока из монель-металла, в качестве флюса — бура. Сварку ведут с предварительным подогревом до Т= 650 °С, во избежание тре- щинообразования на постоянном токе прямой полярности: d₃ = 6—8мм,/_св= 160—180 А, 6^ = 28—32 В. При сварке не допускается перегрев металла, который может потерять свои магнитные свойства.

Сварка покрытыми электродами ведется на постоянном токе обратной полярности /_св = (35—40)af₃ при соединении металла толщиной более 1,5 мм. Вообще никель в качестве присадочного металла оказался очень полезным материалом для соединения металлов не только на его основе, но и для холодной и полугорячей сварки чугуна, сварки никеля со сталями, сварки разнородных плохо сваривающихся сталей и сплавов, для наплавки промежуточных буферных слоев. Для этих целей широко используются марки электродов, представленные в табл, 68.

При сварке выполняются незначительные продольные колебания концом электрода для лучшего газоудаления и получения плотных швов. Электрод располагают перпендикулярно плоскости шва с наклоном не более 15° в сторону свариваемых кромок. При толщине металла более 15 мм требуется предварительный подогрев до Т = 200—250 °С. Сварка выполняется за один проход. В случае многослойных швов требуется тщательная зачистка поверхности промежуточных швов. Для уменьшения сварочных деформаций длинные швы рекомендуется выполнять участками с разрывами между ними, которые завариваются после зачистки от шлака; сварка ведется на медных подкладках. После сварки проводится термическая обработка при Т— 825—900 °С с охлаждением на воздухе для снятия сварочных напряжений.

Дуговая сварка никеля и никелевых сплавов вольфрамовым электродом ведется на постоянном токе прямой полярности или на переменном токе в аргоне на параметрах режима, приведенных в табл. (?2 69, и применяется для изготовления изделий толщиной до 10 мм. Подготовка кромок такая же, как и при сварке покрытыми электродами. Получение качественных швов обеспечивается применением присадочных материалов, содержащих раскислители и нитридообразующие элементы, составы которых приведены в табл. с^> 70.

Сварка ведется «левым» способом на большой скорости с минимальными поперечными колебаниями горелки. Угол наклона горелки к оси шва не больше 60°, а присадка подается под углом 20—30° к оси шва. При многослойной сварке последующие швы накладываются после полного охлаждения предыдущих швов, их зачистки и обезжиривания.

Механизированная аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом выполняется на параметрах режима, приведенных в табл. 5.1.

Читайте также: