Свариваемость стали 09г2с с другими сталями

Обновлено: 16.05.2024

Основным материалом является сталь 09Г2С ГОСТ 19281-89.

Классификация: сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Использование в промышленности: Прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей.

Механические свойства химический состав стали 09Г2С ГОСТ 19281-89.

Химический состав в % стали 09Г2С ГОСТ 19281-89.

Механические свойства при Т=20̊ С ГОСТ 19281-89.

Предел прочности, МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение при разрыве, %

Оценка свариваемости стали 09Г2С.

Свариваемость основного металла по его влиянию на состав и свойства металла шва, а также по его сопротивляемости образованию холодных трещин можно приближенно оценить, исходя из химического состава основного металла низколегированной стали, на ее сопротивляемость образования трещин при сварке принято выражать посредством эквивалента углерода

Эквивалент углерода высчитывается по формуле [1]:

Согласно химическому составу стали 09Г2С (таблица 1) эквивалент углерода равен:

Так как

1.3 Технические условия изготовления изделия.

Общие положения.

Металлоконструкции грузоподъемных кранов должны изготовляться в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» (Г1Б-10-14-92) и конструкторско-технологической документацией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.

Элементы металлоконструкций кранов должны быть изготовлены из сталей, марки и категории которых должны соответствовать РД 24.090.97- 98.

Соответствие применяемых марок сталей требованиям стандартов или технических условий должно подтверждаться сертификатами заводов- изготовителей.

Прокат из конструкционных сталей, используемый для изготовления сварных металлоконструкций кранов, при поступлении па склад должен быть подвергнут входному контролю.

Перед подачей в производство металлопрокат должен быть очищен от загрязнений, просушен и выправлен.

Вырезка заготовок элементов металлоконструкций из проката допускается любым промышленным способом резки, в соответствии с конструкторской документацией.

Поверхность реза несущих и вспомогательных элементов металлоконструкций, подлежащих сварке, после термической резки должна быть очищена от грата, шлака и брызг.

Сборка и подготовка металлоконструкций к сварке.

Сборка стальных конструкций при изготовлении должна производиться на стендах или в условиях, исключающих возможность смещения свариваемых кромок и деформации собираемых сборочных единиц и конструкций.

В металлоконструкциях коробчатого сечения стыки поясов должны быть смещены относительно стыков стенок не менее, чем на 150 мм, а при наличии диафрагм, стыки поясов и стенок должны отстоять от нее на расстоянии не меньше, чем 50 мм.

Для выполнения стыковых сварных соединений должны быть предусмотрены выводные технологические планки. Размеры выводных планок должны быть:

- длина не менее 100 мм;

- ширина не менее 60 мм;

- толщина, равная толщине свариваемых элементов.

Допускается смещение свариваемых кромок элементов в плоскости перпендикулярной оси шва в стыковых соединениях, не более:

- для элементов толщиной до 4,0 мм включительно - 0,5 мм;

- для элементов толщиной свыше 4,0 до 10 мм включительно - 1,0 мм;

- для элементов толщиной свыше 10,0 мм — 0,1S мм, (S - толщина

элемента), но не более 3 мм.

Длина прихваток на несущих элементах (сборочных единицах) металлоконструкции должна быть не менее 30 мм. Размер прихваток по высоте выполнять не менее 0,75К (К - катет шва или толщина элементов свариваемых встык).

Прихватки при сборке перед сваркой, накладываемые на расчетные элементы металлоконструкций должны выполнять сварщики, имеющие удостоверение на право производства указанных работ.

Сварка металлоконструкций.

Сварку металлоконструкций при изготовлении необходимо производить в соответствии с требованиями технологического процесса, устанавливающего способ сварки, порядок положения швов, режимы сварки.

Перед сваркой необходимо очистить сварочную проволоку от грязи и ржавчины. Электроды и флюс просушить и прокалить по режимам, указанным в паспортах на эти материалы.

К выполнению работ по сварке несущих металлоконструкций должны допускаться только сварщики, аттестованные в соответствии с требованиями. С правилами аттестации си специалистов сварочного производства знакомят через ПБ 03-273-99.

Сварщик обязан проставлять присвоенный ему номер или условный знак (клеймо) рядом с выполненным им швом. Место клеймения и способ нанесения указываются в конструкторской документации.

Сварка деталей или сборочных единиц должна производиться только после проверки правильности их установки, сборки (контроль ОГК, БТК).

При многослойной сварке каждый слой шва должен быть перед наложением последующего слоя очищен от шлака и брызг металла. Участки слоев шва с порами и недопустимыми дефектами (раковинами и трещинами) должны быть вырублены до чистого металла. Перед наложением шва с обратной стороны стыкового соединения при ручной подварке и двухсторонней сварке корень шва должен быть вырублен (или выплавлен) и очищен от шлака до чистого металла. Не разрешается зажигать дугу на основном металле вне границ шва, а также выводить кратер на основной металл. При перерыве процесса сварки, возобновлять его разрешается только после очистки концевого участка шва длиной не менее 50 мм и кратера от шлака. Кратер должен быть заплавлен (заварен). По окончании сварки швы и прилегающие к ним зоны, должны быть зачищены от шлака, брызг и натеков металла, а выводные планки удалены термической резкой. Ширина зоны очистки устанавливается технологическим процессом, но не менее 20 мм по обе стороны от оси шва.

Контроль качества сварных соединений:

- внешним осмотром и замерами швов;

- другими методами неразрушающего контроля, обеспечивающими выявляемость дефектов в объемах и по размерам, согласованными с головной организацией по краностроению;

Заключение о качестве сварных соединений при изготовлении, ремонте и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов выдает подразделение неразрушающего контроля предприятия-изготовителя или независимая лаборатория неразрушающего контроля, аттестованные и имеющие соответствующие лицензии Ростехнадзора России.

Внешний осмотр.

Вчычнешнему осмотру должны подвергаться 100% сварных

соединений. Форма и размеры сварных швов должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов, чертежам.

Недопустимыми дефектами сварных соединений и швов, выявленными внешним осмотром являются:

- трещины всех размеров и направлений;

- местные наплывы общей длиной более 10 мм на участке шва 1000 мм;

- подрезы глубиной более 0,5 мм при толщине наиболее тонкого из свариваемых элементов до 20 мм включительно;

- подрезы глубиной более 3% толщины наиболее тонкого из свариваемых элементов, при его толщине свыше 20 мм;

- поры в количестве более 4 штук на длине шва 100 мм, при этом максимальный размер пор не должен быть более 1,0 мм, при толщине свариваемых элементов до 8,0 мм включительно, и более 1,5 мм при толщине свариваемых элементов свыше 8,0 мм до 50,0 м включительно;

- скопление пор в количестве более 5 штук на 1 см 2 площади шва, при этом максимальный размер любой из пор не должен быть более 1 мм;

- прожоги и свищи.

В стыковых сварных соединениях разность высот гребешка и впадины поверхности шва в любом сечении по его длине не должна быть более допуска на выпуклость шва. Частота чередования гребешков и впадин на единицу длины шва не регламентируется.

В угловых швах разность высот гребешка и впадины, замеренных по толщине шва, в любом месте его длины, не должна быть более 0,7Е (Е - допуск на катет углового шва). Частота гребешков и впадин на единицу углового шва не регламентируется.

Радиографический контроль.

Контроль радиографический выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 7512, РД РОСЭК-002-96. «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» (ПБ-10-14-94)

Радиографическому методу контроля должны подвергаться стыковые сварные соединения несущих (расчетных) элементов

радиографический метод контроля применяется с целью выявления внутренних дефектов сварного соединения (шва), при этом:

- за размеры внутренних дефектов принимаются размеры их изображения на радиограммах;

- за размер непроваров и трещин принимается их длина;

- за размер пор, шлаковых включений: для сферических пор и включений - их длина, для удлиненных пор и включений - их длина и ширина.

Радиографический контроль стыковых сварных соединений несущих (расчетных) элементов металлоконструкций проводится только после устранения дефектов, выполненных внешним осмотром, при этом:

- обязательному контролю подвергаются начало и окончание сварных швов стыковых соединений поясов и стенок металлоконструкций коробчатого сечения;

- на каждом стыке растянутого пояса коробчатой или решетчатой металлоконструкции суммарная длина радиограмм должна быть не менее 50% длины стыка;

- на стыках сжатых поясов или сжатых участках стенок суммарная длина радиограмм должна быть не менее 25% длины стыка или сжатого участка

- на каждом стыке конструкций стрел, хоботов и реечных коробок портальных кранов суммарная длина радиограмм должна быть не менее 75% длины стыка.

недопустимыми дефектами сварных швов, выявляемыми при радиографическом методе контроля

- трещины и непровары;

- дефекты (поры и шлаковые включения) размером или суммарной длиной больше допустимых;

- скопление пор и шлаковых включений более 5 штук на 1 см 2 площади шва (проекция шва на радиограмме), при этом максимальный размер любой из пор или любого шлакового включения не должна быть более 1,5 мм.

Ультразвуковой контроль.

Ультразвуковой контроль выполняется в соответствии с требованиями «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов», ГОСТ 14782, ГОСТ 20415, РД РОСЭК-001096.

Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений несущих (расчётных) элементов металлоконструкций проводится только после устранения дефектов, выявленных внешним осмотром;

Недопустимыми эффектами сварных стыковых соединений при УЗК являются:

- трещины и непровары (как трещиноподобные) любой протяжённости;

- поры, шлаковые включения или их скопления, характеристики которых или их количество превышают нормы.

Контроль качества механическими испытаниями.

Механическими испытаниями должны проверяться сварные соединения в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов Ростехнадзора России, а также конструкторско-технологической ремонтной документацией, установленной в утверждённом порядке, и данными РД.

Таблица свариваемости металла (по сталям)

Для второстепенных элементов конструкций и неответственных деталей: настилы, арматура, шайбы, перила, кожухи, обшивки и д.р.

Сваривается без ограничений.

Ст2пс
Ст2кп
Ст2сп

Неответственные детали, требующие повышенной пластичности, мало нагруженные элементы сварных конструкций, работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка

Для второстепенных и малонагруженных элементов сварных элементов и не сварных конструкций, работающих в интервале температур от- 10 до 400 градусов по Цельсию.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм. рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Несущие и ненесущие элементы сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-ой категории) толщиной до 10мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от - 40 до +425 градусов по Цельсию дляСт3пс и толщиной до25мм. Для Ст3сп, Ст3пс при толщине проката от 10 до 25мм. - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от-40 до + 425 градусов, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью, Ст3сп при толщине проката свыше 25мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температурах от -40 до + 425 градусов по Цельсию, при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

Фасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36мм. для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до + 425 градусов по Цельсию, и для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425 градусов при гарантируемой свариваемости.

Сваривается без ограничений. Для толщины более 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей.

Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей типа валов, осей, втулок и др.

Детали клепанных конструкций: болты, гайки, ручки, тяги, ходовые валики, втулки, клинья, цапфы, рычаги, упоры, штыри, пальцы, стержни, стержни, звездочки, трубчатые розетки, фланцы и другие детали, работающие в интервале о 0 до + 425 градусов по Цельсию, поковки сечением до 800мм.

Сваривается ограниченно. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев, поршней и т.д.

Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев и других деталей в термообработанном состоянии, а также для стержневой арматуры периодического профиля.

Сталь углеродистая качественная конструкционная ГОСТ 1050-88

Марка стали

Заменитель

Применение

Свариваемость

Детали к которым предъявляются требования высокой пластичности, шайбы патрубки, прокладки и другие неответственные детали, работающие в интервале температур от - 40 до + 450 градусов по Цельсию.

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико- термической обработки.

Для прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей подвергаемых химико-термической обработке - втулок, проушин, тяг.

Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.

Детали работающие при температуре до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, после химико-термической обработки (ХТО) - детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

Детали работающие при температуре от - 40 до + 450 градусов, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также: втулки, шайбы, ушки, винты и другие детали после ХТО, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.

Болты, винты, крюки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и работающие при температуре от-40 до + 450 градусов; после ХТО - рычаги, кулачки, гайки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Элементы трубных соединений, штуцера, вилки и другие детали котлотурбостроения, работающие при температуре от - 40 до + 450 градусов; после цементации и цианирования детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины(крепежные детали, рычаги, оси и т.п.)

Для сварных строительных конструкций в виде листов различной толщины и фасонных профилей.

После нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали, работающие при температурах от - 40 до+ 450 градусов под давлением; после ХТО - шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.

После нормализации или без термообработки патрубки, штуцера, вилки, болты корпуса аппаратов и другие детали из кипящих сталей, работающие при температурах от - 20 до + 450 градусов; после цементации и цианирования - оси, крепежные детали, пальцы, звездочки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой твердости сердцевины

Оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики болты, фланцы, тройники, крепежные детали и другие неответственные детали; после ХТО - винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.

Тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.

Детали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, втулки, шпиндели, звездочки, тяги, обода, валы, траверсы, бандажи, диски и другие детали.

После улучшения - коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и другие детали; после поверхностного упрочения с нагревом ТВЧ -длинные валы, ходовые валики, зубчатые колеса, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и повышенной износостойкости при малой деформации

Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной обработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

Ст45
Ст50Г
50Г2
Ст55

После нормализации с отпуском и закалки с отпуском - зубчатые колеса прокатные валки, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев.

Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка.

Гусеницы, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие а трение.

Не применяется для сварных конструкций

Цельнокатаные колеса вагонов, валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов, амортизаторов, замочные шайбы, регулировочные прокладки и другие детали, шпиндели, бандажи, диски сцепления, пружинные кольца к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости.

*ГОСТ 1055-88 содержит и другие марки стали

Сталь конструкционная легированная хромистая ГОСТ 4543-71

Втулки, пальцы, шестерни, валики, толкатели и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой твердости поверхности при невысокой прочности сердцевины; детали, работающие в условиях износа трением.

Ст15Х
20ХН,
18ХГТ

Втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляется требование высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины; детали работающие в условиях износа при трении.

Оси, валики, рычаги, болты, гайки и другие некрупные детали.

Оси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и другие улучшаемые детали.

Червяки, зубчатые колеса, шестерни, валы, оси, ответственные болты и др. улучшаемые детали.

Ст45Х
Ст38ХА
Ст40ХС

Оси, валы, шестерни, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, зубчатые венцы, болты, полу- оси, втулки и другие детали повышенной прочности

Валы, шестерни, оси, болты, шатуны и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и работающие при незначительных ударных нагрузках.

Валы, шпиндели, установочные винты, крупные зубчатые колеса, редукторные валы, упорные кольца, валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости, износостойкости и прочности, работающие при незначительных нагрузках.

Трудно свариваемая. Необходим подогрев и последующая термообработка

*ГОСТ 4534-71 содержит и другие марки стали.

сталь высоколегированная и сплавы КОРРОЗОННОСТОЙКИЕ ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ (ГОСТ 5632-72)

Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие жаростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок: 40Х9С2, 40Х10С2М, 08X13, 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 10Х14АГ15, 12X17, 08X17Т, 95X18, 08Х18Т1, 15Х25Т, 15X28, 25Х13Н2, 20Х23Н13, 20Х23Н18, 10Х23Н18, 20Х25Н20С2, 15Х12ВНМФ, 20Х12ВНМФ, 37Х12Н8Г8МФБ, 13Х11Н2В2МФ, 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2Т, 31Х19Н9МВБТ, 10Х14Г14Н4Т, 14Х17Н2, 12Х18Н9, 17Х18Н9, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Г8Н2Т, 20Х20Н14С2, 08Х22Н6Т, 12Х25Н16Г7АР.

Сплавы по (ГОСТ 5632-72) изготавливают марок:

06ХН28МДТ, ХН35ВТ, ХН35ВТЮ, ХН70Ю, ХН70ВМЮТ, ХН77ТЮР, ХН78Т, ХН80ТБЮ. ГОСТ 5632-72 содержит и другие марки сталей и сплавов.

Марки, область применения и свариваемость сталей (ГОСТ 5632-72)

Выпускные клапана двигателей, крепежные детали

Клапана двигателей, крепежные детали

08X13
12X13
20X13
25X1 ЗН2

Стали: 12X13 12Х18Н9Т
Сталь: 20X13
Стали: 12X13 14X1 7Н2

Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам

Сталь: 40X13
Сталь: 30X13

Режущий инструмент, предметы домашнего обихода

Стали: 12Х18Н9, 08X1 8Н10, 12Х18Н9Т, 12Н18Н10Т

Для немагнитных деталей, работающих в слабоагрессивных средах

Сваривается без ограничений

Крепежные детали, работающие в кислых растворах

08X1 7Т 08X1 8Т1

Стали: 12X17, 08X1 8Т1 Стали: 12X17, 08X1 7Т

Для конструкций, подвергающихся ударным нагрузкам и работающих в кислых средах

Детали, к которым предъявляются требования высокой твердости и износостойкости

Для сварных конструкций, не подвергающихся воздействию ударных нагрузок

Стали: 15Х25Т, 20Х23Н18

Трубы и детали, работающие при высоких температурах

Стали: 10Х25Т 20Х23Н13

Детали, работающие при температуре до 1100°С

Листовые детали, работающие при температуре до 1 100 °С

Детали печей, работающие при температуре до 1100°С

Детали, работающие при температуре до 780 °С

Стали: 15Х12ВНМФ, 18Х11МНФБ

Сварные конструкции, крепежные детали

Стали: 20Х13Н4Г9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т

Для изготовления сварного оборудования и криогенной техники до темп. -253 °С

Все, что нужно знать о свариваемости сталей

Свариваемость сталей — показатель, влияющий на их способность к соединению при помощи образования шва специальными аппаратами. Все сплавы делятся на группы — у вариантов с маркировкой 20 и 35 они будут разными. Разобраться в том, какие стали обладают высокой свариваемостью, понять, улучшается ли она при высоком содержании углерода, поможет подробный обзор.

Что это такое?

Свариваемость сталей — это свойство металлов и сплавов, позволяющее обеспечивать их соединение без потери качества. Некоторые из них сохраняют свои характеристики. Другие снижают или улучшают имеющиеся показатели. На свариваемость может влиять наличие легирующих компонентов. Среди других факторов можно выделить:

наличие и количество загрязняющих примесей;
условия, в которых выполняется сварка;
толщину заготовки;
процентное соотношение углерода с другими компонентами.

Режим, при котором осуществляется сварка, тоже имеет значение. Некоторые сплавы можно соединить только конкретным способом. Имеет значение и квалификация специалиста, выполняющего работу.

Группы сталей по свариваемости

Оценка свариваемости стали регламентируется требованиями ГОСТ 2601. Разные виды и марки сплавов имеют свои особенности. Некоторые из них обладают высокой свариваемостью. У других она намного хуже. Разобраться в принадлежности сталей к определенным группам поможет обзор классификации.

Хорошая

К этой группе относятся стали с содержанием углерода в пределах 0,25%. Подходит любой режим сварки, отсутствуют ограничения по плотности и размерам детали, температурному режиму. Сплавы могут быть углеродистыми или легированными другими компонентами. К группе с хорошей свариваемостью относят марки сталей:

А также в эту группу включены сплавы 10ХСНД, 15ХСНД, 10ГСНД и другие легированные марки.

Удовлетворительная

Сварка сталей с такими показателями проводится исключительно в благоприятных для этого условиях. Важно, чтобы была безветренная погода, допускается температура окружающей среды от +5 градусов по Цельсию. Содержание углерода в таких сталях варьируется от 0,25 до 0,35%. Есть и ограничения по толщине заготовки — до 20 мм.

Среди углеродистых сталей к этой группе относят марки 30 и 35, а также ВСт5. Легированные разновидности:

Ограниченно свариваемые

К этой группе относят стали с повышенным до 0,35-0,45% содержанием углерода. Для их соединения подходят не все режимы, их перечень строго регламентируется. Обязательно используется предварительный или сопутствующий прогрев детали до +250 градусов по Цельсию.

К группе ограниченно свариваемых сталей относят их углеродистые разновидности 40 и 45, а также марку ВСт6. Перечень легированных гораздо шире. Сюда входят марки:

35Г, 40Г, 45Г;
35Х, 40Х, 45Х;
40Г2;
20Х2Н4МА;
40ХМФА;
35ХМ;
30ХГСА.

Плохо свариваемые

Такие сплавы отличаются содержанием углерода более 0,45%. Их сваривают в строго определенных режимах, с обязательным нагревом. Производится постобработка изделий. Соединению они поддаются слабо. Среди углеродистых сталей к этой группе относятся марки:

Среди легированных сплавов плохой свариваемостью отличаются 50Г, 50Ч, 6ХС, 45ХН3МФА.

От чего зависит?

Определение свариваемости углеродистой или легированной стали строится на основании точного расчета. Исследуется не только химический состав сплава. Рассчитать и определить показатели свариваемости помогает использование специальной формулы.

Легирующие примеси

Если в углеродистых сталях количество примесей минимально, влияние элементов, используемых для их легирования, всегда более значительно. Абсолютно во всех сталях содержатся так называемые загрязняющие компоненты. Сюда входит сера, в концентрации до 0,06% не влияющая на свариваемость металла, но при превышении этого показателя приводящая к горячему растрескиванию. Фосфор в объеме свыше 0,08% приводит к образованию аналогичного дефекта в холодном состоянии.

Среди легирующих примесей влияние на свариваемость сталей оказывают следующие компоненты.

Медь. Медь в составе положительно влияет на способность металла к образованию сварного соединения. Такая добавка обеспечивает упрочняющее действие, способствует улучшению вязкости, пластичности сплава, его коррозионной стойкости.
Азот. С его помощью понижается температура сварочной ванны. В металле под таким влиянием активно вырабатываются соединения нитрида железа, делающие сплав тверже. Одновременно с этим снижается способность материала к сварке.
Титан, Ниобий. Включение в состав стали титана и ниобия помогает добиться улучшения свариваемости заготовок, уменьшает негативное влияние других легирующих добавок.
Вольфрам. Этот металл обладает способностью к сильному окислению. Свариваемость сталей с такой добавкой ухудшается.
Никель. Наличие никеля в сплавах благотворно влияет на их пластичность, прочностные характеристики. Доля этого компонента варьируется от 5 до 35%.
Хром. Содержание хрома в объеме до 0,25% не ухудшает свариваемость стали, но по достижении показателя в 1,1% влияние уже считается негативным. Понижается химическая стойкость сплава, в нем появляются тугоплавкие окислы, а области с повышенным содержанием карбидов становятся неустойчивыми к коррозии.
Молибден. Его включают для повышения пластичности металла, используют как укрепляющую добавку. При этом молибден может негативно влиять на качество самого сварного шва, увеличивать риски образования дефектов в нем.
Кремний. Он не является обязательным компонентом, но служит хорошим раскислителем. Чем меньше содержание этой добавки, тем выше качество сварки. При достижении концентрации до 1,5% кремний приводит к интенсивному образованию тугоплавких окислов, а вместе с ними и шлака.
Марганец. В объеме до 1% негативного влияния на свариваемость металла не возникает. В более высокой концентрации марганец способен вызывать растрескивание материала, способствует формированию зон термического влияния.
Ванадий. Этот компонент благотворно влияет на общие характеристики сплава, способствует улучшению его пластичности и вязкости. Влияет ванадий и на прокаливаемость стали.

Чем меньшее количество легирующих компонентов входит в сплав, тем легче удается спрогнозировать его способности к соединению путем образования сварного шва.

Содержание углерода

При пониженном содержании углерода свариваемость сталей улучшается, его рост приводит к возникновению сложностей с формированием шва. Влияет количество этого компонента и на другие параметры сплава. Существует формула, рассчитывающая эквивалент содержания углерода, включающая все легирующие компоненты. С ее помощью можно предварительно оценить свариваемость сплава. Условный пример такой формулы выглядит как: эквивалентное C (Сэкв) =C (углерод) + (Mn/6) + ((Cr+Mo+V) /5+ (Ni+Cu) /15).

Пропорции легирующих компонентов могут меняться, но величины, используемые при делении, постоянны. Содержание углерода напрямую влияет на то, насколько пластичным будет металл. Чем большее количество углерода входит в сплав, тем хуже он поддается сварке. Обусловлено это влиянием процесса окисления, вызывающего интенсивное образование газовых пор. Соединительный шов получается непрочным, быстро разрушается.

Обработка

Влияние свариваемости стали на возможности ее последующей обработки также значительно. У сплавов с плохой податливостью к образованию шва способность к ней минимальна. При механическом контакте в свариваемой области могут образовываться трещины. Такие материалы не годятся для использования на ответственных участках, под интенсивными нагрузками. Ограниченно свариваемые стали с трудом поддаются обработке.

Эта группа материалов требует тщательного подбора оборудования, заметно ограничивает выбор способов воздействия. Сам процесс требует использования подходящей среды, высокого мастерства специалиста.

Удовлетворительно и хорошо свариваемые стали не боятся термической обработки. Они хорошо соединяются без предварительного нагрева. Последующее механическое воздействие на шов не разрушает его, сохраняет обрабатываемую область без трещин и других повреждений.

Все, что нужно знать о стали марки 09Г2С

В мире производится великое множество сталей самых разных марок, в одной только России их выпускается свыше 700. Однако из всего этого многообразия широкое применение получили лишь несколько наименований — именно к такому меньшинству относится низколегированная сталь 09Г2С. Предлагаем познакомиться с описанием этого сплава, его плюсами, минусами и особенностями использования.

Состав и расшифровка

В соответствии с действующим нормативом ГОСТа маркировка стали позволяет получить максимально подробную информацию о том, какой металл предлагает изготовитель, каков его состав и базовые технические и эксплуатационные параметры. В соответствии с этим расшифровать название стали 09Г2С можно так:

09 — указывает на концентрацию углерода в сплаве, она соответствует 0,09%.

Г2 — обозначает марганец и его содержание, оно варьируется от 1 до 2,2%

С — означает наличие кремния, число не указывается, поскольку доля элемента не превышает 1%.

После названия марки через дефис указывается категория сплава, например, 09Г2С-12. Она указывает на нормируемые параметры, на которые был испытан этот тип проката.

Однако состав этой стали включает гораздо больше легирующих компонентов. Помимо углерода, марганца и кремния в неё входят:

ванадий — до 0,12%;

Общее содержание легирующих примесей стали марки 09Г2С не должно выходить за пределы 2,5%. Удельный вес такого сплава составляет 7850 кг/м3. При этом плотность этой стали непостоянная, поэтому всегда допускается незначительный разброс. Этот показатель находится в непосредственной зависимости от доли лидирующих компонентов, но сравнительная маловесность готового продукта дает значительное преимущество низколегированной стали относительно более тяжелых материалов.

Особенности производства

Основным сырьем для производства низколегированной стали 09Г2С становится чугун. В соответствии с действующими нормативами его расплав подвергают оптимизации. Для этого повышают концентрацию углерода, а также вводят легирующие добавки — подобные меры позволяют придать готовым изделиям необходимые физико-механические характеристики.

Непосредственное производство может быть осуществлено несколькими способами:

Плюсы и минусы

Как и любой другой сплав, марка 09Г2С имеет свои достоинства и недостатки. К преимуществам относят:

возможность эксплуатировать готовые конструкции в большом температурном диапазоне от –70 до +420 градусов;

стойкость к силовым нагрузкам;

подверженность механическим и термическим обработкам разных видов;

повышенная прочность и, как результат, безопасность металлоконструкции;

длительный эксплуатационный ресурс — срок службы изделий из подобной стали превышает 25 лет;

отсутствие склонности к отпускной хрупкости;

стабильность ударной вязкости при проведении отпуска сплава;

стойкость к изнашиваемости;

малый удельный вес;

стойкость к растрескиванию;

оптимальное соотношение стоимости и качества.

Из недостатков выделяют малую коррозионную стойкость. Поэтому изделия, которые используются в водных и агрессивных средах, требуют нанесения защитного покрытия.

Характеристики и свойства

Состав и структура сплава 09Г2С определяют и её основные характеристики — предел текучести, класс, плотность, модуль упругости, допустимое напряжение, расчетное сопротивление, индекс линейного расширения, а также коэффициент твердости по Бринеллю и многие другие.

Физические

Конструкционная сталь проявляет свойство поддерживать свои физические характеристики при работе под повышенным давлением в самом широком температурном коридоре. Сталь легко подвергается технической обработке и относится к категории долговечных материалов.

Ключевым параметром для любой стали является индекс линейного расширения. Он обозначает способность материала удерживать свой объём в случае увеличения температуры. Для сплава этой марки он соответствует всего лишь 2,4×10-6 единицы при изменении теплового воздействия со 100 до отметки в 500 градусов.

Невзирая на то что конструкционный сплав относится к категории низколегированных, для него не характерна флокеночувствительность. Пониженная доля углерода обусловливает простоту свариваемости элементов из этого сплава. Следует иметь в виду, что повышение концентрации углерода в любых сталях ведет к тому, что при повышении температуры начинается его интенсивное выгорание. Это вызывает появление микропор и формирует сложную закалочную структуру, что самым негативным образом сказывается на конечной прочности и долговечности сварного шва.

В сплаве марки 09Г2С неблагоприятное явление сводится к минимуму.

При выполнении сварки сталь не предъявляет специальных требований к виду электродов. Варить металл можно ручным либо автоматическим дуговым методом, а также электросваркой. Сплав этого вида не имеет никаких ограничений по технике сварки, заготовки из листового проката с сечением менее 40 мм могут свариваться даже без дополнительной обработки кромок. При этом элементы, нуждающиеся в сварке, не нужно подвергать дополнительной термической и химической обработке. А перемещение легирующих компонентов по всей плоскости сечения сварного шва обуславливает повышенную прочность с параллельным улучшением параметров вязкости.

Для снижения выраженности закалочной структуры, сопутствующей любой сварке, обработанные детали подвергают отпуску на повышенных температурах. В таком случае производится нагрев в диапазоне от 600 до 670 градусов. Охлаждаться металлоконструкция должна максимально медленно — это позволит нивелировать риск коробления отдельных фрагментов.

Механические

Механические свойства стали марки 09Г2С выглядит следующим образом:

временное сопротивление — 345 МПа при температуре 20 градусов;

предел прочности — 480 МПа;

удлинение — 23%;

ударная вязкость при температурном режиме -40 градусов — 39 единиц, при -60 — 34 единицы;

температура ковки — 1250 градусов в начале и 850 градусов в конце;

обрабатываемость при помощи разрезания — Kv тв. спл = 1,0 и Kv б. ст = 1,5 в нормализованном и отпущенном состоянии.

Виды поставки

Сплав марки 09Г2С на металлургических комбинатах нашей страны выпускают в следующих видах:

сортовой и фасонный металлопрокат — подчиняется требованиям ГОСТ 19281-73;

листовой прокат и полосы — производится в соответствии с ГОСТ 19282-73.

Таким образом, потребители прокатной продукции могут купить листы, уголки, балки, швеллеры и многие другие разновидности проката.

Столь широкая номенклатура в полной мере объясняется эксплуатационными свойствами сплава и демократичной ценой этого материала. Для сравнения упомянем, что лист горячекатаный, сделанный из стали 09Г2С, в среднем реализуется по цене 43 тыс. руб. за тонну, лист из обычного сплава — 41-42 тыс. руб. Но при этом характеристики конструкционного материала в полной мере перекрывают все расходы, связанные с его транспортировкой и последующей обработкой

Аналоги

На рынке стального проката выделяют много сплавов, которые могут выступать в качестве заменителей. В нашей стране:

Среди наиболее популярных зарубежных аналогов можно назвать европейские сплавы:

TSt E 355 (1.0566) — производится в Германии;

A590 А3, A 36-207 — производится во Франции.

Однако нужно иметь в виду, что эти стали обладают схожими характеристиками, но они не идентичны. Именно поэтому возможность замены должна определяться в каждом конкретном случае после тщательной оценки основных требований к изготавливаемому изделию и сопоставлению их со свойствами, структурой и характеристикой всех типов стали.

Применение

Сталь 09Г2С получила самое широкое распространение на рынке. Она применяется в сфере производства металлоконструкций самого разного предназначения. Широкий диапазон применения объясняется повышенной прочностью материала, благодаря чему из такого сплава можно изготавливать самые тонкие конструкционные компоненты. Там, где толщина готового изделия из обычной стали будет составлять 5-6 мм, из низколегированной она составит не больше 2-3 мм. При этом цена на них окажется приблизительно одинаковой.

Технико-эксплуатационные параметры, присущие конструкционной стали, позволяют задействовать её при создании узлов и элементов, работающих в температурных коридорах от -70 до +450 градусов. Свариваемость материала, которая многократно превышает другие стали, позволяет создавать самые сложные инженерные конструкции. Они нашли широкое применение на ж/д транспорте, а также в машиностроении. После выполнения некоторых типов термообработки такую сталь можно использовать для создания трубопроводной арматуры.

Сталь марки 09Г2С обладает высокими механическими характеристиками. Именно поэтому она идеальна для создания фасонного проката, к примеру, швеллера и балки. Из этого материала делают комплектующие для машин и станков, используемых в химической отрасли. В строительной сфере наиболее востребована прямоугольная профильная труба из низколегированной стали, её используют для создания рекламных конструкций, а также малых архитектурных форм и всевозможных ограждений, включая декоративные. Особая роль этому материалу отводится при производстве котлов — основная часть котельного оборудования производится именно из такого сплава.

Кстати, способность этого материала сохранять свои характеристики при понижении температур позволяет использовать трубный прокат из этого материала для перевозки углеводородов в северных районах, где температура держится на минусовой отметке. А возведение конструкций из низколегированного сплава обеспечивает бесперебойное функционирование транспортных систем объектов городского и сельского народного хозяйства, а также производственных комплексов, работающих в районах с суровым климатом.

Большая популярность стали 09Г2С, а также её аналогов связана с исключительными физико-механическими характеристиками. Металлоконструкции, сваренные из этого сплава, имеют меньший вес, они легче обрабатываются, проявляют высокие прочностные характеристики и обладают устойчивостью к износу. К тому же себестоимость их обслуживания снижается.

Сварка

Как мы уже отмечали выше, при сварке стали 09Г2С не требуется никакой предварительной подготовки. Тем не менее выделяют технологии, которые требуют дополнительного прогревания материала до 120 градусов. Непосредственно сварку заготовок можно производить любыми типами электродов — Э42А либо Э50А и сварной проволокой.

Сварочная техника практически не отличается от той, которая используется для работы со сплавами других марок. Более того, действующий ГОСТ требует производить разделку кромок в случае, если толщина листового проката превышает 5 мм.

Отличная свариваемость низколегированного сплава 09Г2С позволяет выполнять все необходимые работы с листами толщиной до 40 мм без необходимости разделывать кромки.

При использовании полуавтоматической сварки оптимальным режимом является:

сила сварного тока — 200-230 А;

давление защитного газа — от 2 до 22 атмосфер.

Никаких специальных условий для охлаждения после сваривания не нужно. По мере остывания, даже на открытом воздухе, сварной шов приобретает необходимую прочность.

Термическая обработка

Термообработка позволяет существенно улучшить структуру и эксплуатационные свойства стали, а также нейтрализовать области напряженности. Режимы термообработки могут варьироваться. Так, нормализация выполняется при температурном режиме 900-950 градусов, после чего материал подвергается отпуску. Закалка производится при температуре 760-820 градусов с последующим охлаждением в воде.

Чтобы свести к минимуму возникновение закалочных напряжений, можно использовать некоторые другие среды для охлаждения. Например, кислотно-щелочные растворы либо кипящее масло.

Обязательной стадией любой термообработки является отпуск. Он позволяет повысить пластичность, вязкость, а также уменьшить все возникающие напряжения, не ухудшая при этом твёрдости материала. При этом нужно иметь в виду, что по мере возрастания температуры отпуска механические свойства стали 09Г2С снижаются.

По завершении термической обработки сталь формирует двухфазную ферритно-мартенситную структуру с увеличением показателя предела выносливости. Отключение участков мартенсита приводит к росту сопротивляемости на разрыв. При этом параметры технологической пластичности остаются неизменными.

Сравнение с другими марками

Сталь 09Г2С часто сравнивают с другими марками стали —13ХФА, 17Г1С, Ст20. Но чаще всего параллели проводят со сплавом Ст3. Отличие между этими двумя материалами заключается в эквиваленте углерода. В стали марки Ст3 он в 15-20 раз превосходит количество в низколегированных сплавах.

Ст3 относят к углеродистой группе. Сплавы этой марки отличают повышенная хрупкость и склонность к разрушению при низких температурах. Если 09Г2С имеет предельный нижний температурный режим работы -70 градусов, то для Ст3 этот показатель всего – 20.

По уровню качества Ст3 — обыкновенная, что говорит о высокой доле серы и фосфора. 09Г2С — высококачественный материал. Впрочем, и цена этой марки гораздо выше, чем стоимость Ст3.

Сварка металлов технологии сварочного производства. 09Г2С сталь чем варить

Сварка низколегированных сталей, которые имеют предел текучести не более 390 МПа, не представляется трудной. Она практически ничем не отличается от сварки низкоуглеродистых сталей. Стали данного вида не закаливаются и не расположены к перегреву, который ведет к снижению пластических свойств. Однако стоит помнить, что с увеличением содержания углерода свойства стали меняются.

Например, стали 15ХСНД и 14Г2 содержат в своем составе 0,18% углерода и имеют склонность к образованию закалочных структур и перегревам в зоне влияния температуры. По этим причинам при сваривании сталей данного вида нужно подбирать оптимальный режим, который не будет допускать образование закалочных структур и перегрева металлической конструкции. Сваривание производится с использованием электродов диаметром 4 – 5 миллиметров. Сварочный процесс происходит в несколько шаров. Если толщина свариваемого металла превышает толщину в 15 миллиметров, то сваривание производится методом блоков или каскадом, однако металл в зоне сварке до высокой температуры не разогревается, чтобы не допускать перегрева зоны влияния.

Для сварки популярных низколегированных сталей 15ХСНД и 14Г2 используют сварочные электроды Э55 и Э50А, которые перед использованием необходимо прокаливать. При сварке сталей 09Г2С, 14Г2 и 10Г2С1 используются электроды, имеющие в своем составе 18 процентов углерода. Этими электродами являются Э42 и Э50А. Проведение сварочных работ со сталями с пределом текучести более 390 МПа требует большего внимания. Сталь с такими свойствами склонна к образованию кристаллизационных трещин, однако она менее подвергается перегреву околошовной зоны, потому что является легированной. Сварку такой стали выполняют электродами Э60, Э50А и Э55. Сварочные электроды Э60 используются для сваривания низколегированной стали во всех пространственных положениях сварочного шва, а также для работы с ними нужно использовать постоянный ток обратной полярности.

Для сварки таких видов сталей можно использовать электроды УОНИ 13/55, ПСК-50 и СК»-50. Низколегированные виды сталей перед свариванием нужно обязательно тщательно подготавливать к сварке. Их нужно очищать от ржавчины и разного рода загрязнений. Свариваемый металл и прилегающие к нему его части должны быть очищены на 20 миллиметров. Кроме этого, все обвисающие части металла и выступы должны быть обработаны абразивным инструментом и стать в один уровень с остальным металлом. Если толщина свариваемого металла составляет более 25 миллиметров, то сваривание нужно производить с использованием местного подогрева при температуре 120 – 160 градусов. Однако если температура окружающей среды составляет -15 градусов по Цельсию и ниже, то предварительный местный подогрев металла обязателен, независимо от толщины свариваемого изделия или от его формы и массы. Таким образом, поддерживая необходимую температуру металла при сваривании, Вы сможете проводить сварочный процесс низколегированных сталей успешно.

Сварка низколегированных сталей

Основы сварочного дела

Низколегированные стали получили большое применение В СВЯЗИ с тем, что они, обладая повышенными механическими свойствами, позволяют изготовлять строительные конструкции более легкими и экономичными. Для изготовления различных конструкций промышленных и гражданских сооружений применяются стали марок 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС и др. Для изготовления арматуры железобетонных конструкций и сварных труб применяют стали 18Г2С, 25Г2С, 25ГС и 20ХГ2Ц. Эти стали относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей; содержат углерода не более 0,25% и легирующих примесей не более 3,0%. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25% возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.

Толщина металла, мм.

Диаметр электрода, мм.

Сварочный ток, А.

при высоких скоростях, но при малой погонной энергии. В зимних условиях сварку конструкций из стали 15ХСНД, 15ГС и 14Г2 можно производить при температурах не ниже — 10°С. При более низких температурах зону сварки на ширине 100. 120 мм по обе стороны от шва предварительно нагревают до Ю0. 150°С. При температуре —25°С сварка не допускается.

При сварке можно рекомендовать следующие режимы:

0,5. 1,5 2. 3 4.„6 7. 10

1.5.. .2.0 2,5. 3 3. 5 4. 6

20.. .40 50. 90 100. 160 200. 240

При сварке более толстых металлов применяется многослойная сварка с малыми интервалами времени между наложениями последующих слоев. При сварке кромок разной толщины сварочный ток выбирается по кромке большей толщины и на нее направляется большая часть зоны дуги. Для устранения закалки и повышения твердости металла шва и околошов - ной зоны рекомендуется после сварки нагреть изделие до температуры

650.. .680°С, выдержать при этой температуре определенное время в зависимости от толщины металла (1 ч на каждые 25 мм) и охладить на воздухе или в горячей воде.

Сварку низколегированных сталей в защитном газе производят при плотностях тока более 80 А/мм2. Сварка в углекислом газе выполняется на постоянном токе обратной полярности. Рекомендуется электродная проволока диаметром 1,6—2,0 мм марки Св-08Г2С - или Св-10Г2, а для сталей, содержащих хром и никель,— Св-08ХГ2С, Св-08ГСМТ.

Электрошлаковая сварка сталей любой толщины успешно производится электродной проволокой марки Св-10Г2 или Св-18ХМА под флюсом АН-8 при любой температуре окружающего воздуха. Прогрессивным способом является сварка в углекислом газе с применением порошковой проволоки.

100.. .130 л/(ч-мм). Присадочным материалом служат проволоки Св-08, Св-08А, Св-10Г2, а для ответственных швов — Св-18ХГС и Св-18ХМА. Проковка шва при температуре 800. 850°С с последующей нормализацией несколько повышает механические свойства шва.

В последнее время с появлением китайской техники на мировом рынке, сварочный аппарат стал наиболее популярным инструментом у владельцев частных домов, коттеджей, дач и гаражей. Учитывая соотношение цен на приобретение сварки …

Выполнение сварочных работ на строительно-монтажной площадке требует особо четкого выполнения всех правил безопасности производства работ. Сварочные работы на высоте с лесов, подмостей и люлек разрешается производить только после проверки этих …

Из применяемых средств контроля особую опасность представляют рентгеновские и гамма-лучи. Рентгеновские и гамма-лучи опасны для человека при продолжительном облучении и большой дозе. Предельно ДОпустимая доза, которая не вызывает необратимых изменений …

Обенности технологии сварки различных материалов

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАПЛАВОЧНЫЕ РАБОТЫ. СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ

СВАРКА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Свариваемость легированных сталей

Свариваемость легированных сталей оценивается не только возможностью получения сварного соединения с физико-механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, но и возможностью сохранения специальных свойств: коррозионной стойкости, жаропрочности, химической стойкости, стойкости против образования закалочных структур и др. Большое влияние на свариваемость стали оказывает наличие в ней различных легирующих примесей: марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена и др.

Хром - содержание его в низколегированных сталях не превышает 0,9%. При таком содержании хром не оказывает существенного влияния на свариваемость стали. В конструкционных сталях хрома содержится 0,7. 3,5%, в хромистых-12. 18%, в хромоникелевых -9. 35%. При таком содержании хром снижает свариваемость стали, так как, окисляясь, образует тугоплавкие оксиды СГ2О3, резко повышает твердость стали в зоне термического влияния, образуя карбиды хрома, а также способствует возникновению закалочных структур.

Никель в низколегированных сталях содержится в пределах 0,3. 0,6%, в конструкционных сталях-1,0. 5%, а в легированных сталях - 8. 35%.

Никель способствует измельчению кристаллических зерен, повышению пластичности и прочности стали; не снижает свариваемости.

Молибден в теплоустойчивых сталях содержится от 0,15 до 0,8%; в сталях, работающих при высоких температурах и ударных нагрузках, его содержание достигает 3,5%. Способствует измельчению кристаллических зерен, повышению прочности и ударной вязкости стали. Ухудшает свариваемость стали, так как способствует образованию трещин в металле шва и в зоне термического влияния. В процессе сварки легко окисляется и выгорает. Поэтому требуются специальные меры для надежной защиты от выгорания молибдена при сварке.

Ванадий содержится в легированных сталях от 0,2 до 1,5%. Придает стали высокую прочность, повышает ее вязкость и упругость. Ухудшает сварку, так как способствует образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны. При сварке легко окисляется и выгорает.

Вольфрам содержится в легированных сталях от 0,8 до 18%. Значительно повышает твердость стали и его теплостойкость. Снижает свариваемость стали; в процессе сварки легко окисляется и выгорает.

Титан и ниобий содержатся в нержавеющих и жаропрочных сталях в количестве от 0,5 до 1,0%. Они являются хорошими карбидообразова-телями и поэтому препятствуют образованию карбидов хрома. При сварке нержавеющих сталей ниобий способствует образованию горячих трещин.

Сварка низколегированных сталей

Низколегированные стали получили большое применение в связи с тем, что они, обладая повышенными механическими свойствами, позволяют изготовлять строительные конструкции более легкими и экономичными. Для изготовления различных конструкций промышленных и гражданских сооружений применяются стали марок 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 16ГС и др. Для изготовления арматуры железобетонных конструкций и сварных труб применяют стали 18Г2С, 25Г2С, 25ГС и 20ХГ2Ц. Эти стали относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей; содержат углерода не более 0,25% и легирующих примесей не более 3,0%. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25% возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.

0,5.1,5 2. 3 4. 6 7. 10 1,5. 2,0 2.5. 3 3. 5 4. 6 20. 40 50. 90 100. 160 200. 240

При сварке более толстых металлов применяется многослойная сварка с малыми интервалами времени между наложениями последующих слоев. При сварке кромок разной толщины сварочный ток выбирается по кромке большей толщины и на нее направляется большая часть зоны дуги. Для устранения закалки и повышения твердости металла шва и околошовной зоны рекомендуется после сварки нагреть изделие до температуры 650. 680°С, выдержать при этой температуре определенное время в зависимости от толщины металла (1 ч на каждые 25 мм) и охладить на воздухе или в горячей воде.

Сварку низколегированных сталей в защитном газе производят при плотностях тока более 80 А/мм2. Сварка в углекислом газе выполняется на постоянном токе обратной полярности. Рекомендуется электродная проволока диаметром 1,6-2,0 мм марки Св-08Г2С - или Св-10Г2, а для сталей, содержащих хром и никель,- Св-08ХГ2С, Св-08ГСМТ.

Газовая сварка отличается значительным разогревом свариваемых кромок, снижением коррозионной стойкости, более интенсивным выгоранием легирующих примесей. Поэтому качество сварных соединений ниже, чем при других способах сварки. При газовой сварке пользуются только нормальным пламенем при удельной мощности 75. 100 л/(ч-мм) при левом способе, а при правом способе - 100. 130 л/(ч-мм). Присадочным материалом служат проволоки Св-08, Св-08А, Св-10Г2, а для ответственных швов - Св-18ХГС и Св-18ХМА. Проковка шва при температуре 800. 850°С с последующей нормализацией несколько повышает механические свойства шва.

Сварка средне-и высоколегированных сталей

Сварка средне- и высоколегированных сталей затруднена по следующим причинам: в процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода; вследствие малой теплопроводности возможен перегрев свариваемого металла; повышенная склонность к образованию закалочных структур; больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее сказываются эти причины. Для устранения влияния их на качество сварного соединения рекомендуются следующие технологические меры:

тщательно подготавливать изделие под сварку;

сварку вести при больших скоростях с малой погонной энергией, чтобы не допускать перегрева металла;

применять термическую обработку для предупреждения образования закалочных структур и снижения внутренних напряжений;

применять легирование металла шва через электродную проволоку и покрытие, чтобы восполнить выгорающие в процессе сварки примеси.

Для сварки высоколегированных сталей применяют электроды по ГОСТ 10052-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы». Электроды изготовляют из высоколегированной сварочной проволоки по ГОСТ 2246-70. Применяют покрытие типа Б. Обозначение типа электрода состоит из индекса Э и следующих за ним цифр и букв. Две или три цифры, следующие за индексом, указывают на количество углерода в металле шва в сотых долях процента. Следующие затем буквы и цифры указывают химический состав металла,

Выбор стали производится в соответствии с табл. 24.2. Поскольку последняя редакция СНиП П-23-81* «Стальные конструкции» ориентирована на ГОСТ 27772-88, марки стали могут быть заменены классами стали по этому ГОСТ в соответствии с табл. 24.3.

Читайте также: