Сварочные работы. Практическое пособие

Хромокремнемарганцовистые стали. Среднелегированные конструкционные стали повышенной прочности 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА и 35ХГСА при сварке образуют закалочные структуры. В зависимости от толщины металла применяют однослойную и многослойную сварку с малыми интервалами времени между наложением слоев. Для сварки применяют электроды со стержнями Св-18ХГС, Св-18ХМА или низкоуглеродистую проволоку Св-08А с покрытием типа НИАТ-ЗМ, ЦЛ-18–63, ЦЛ-30–63, ЦЛ-14, УОНИИ-13/85. Изделия, сваренные из стали 25ХГСА, нагревают до температуры 650–880 °C с выдержкой в течение 1 ч на каждые 25 мм толщины и охлаждают на воздухе или в горячей воде.

Трудности сварки:

● повышенная вероятность появления холодных трещин в околошовной зоне, реже – в наплавленном металле вследствие повышенного содержания углерода и других элементов; сопротивляемость околошовной зоны холодным трещинам снижается из-за резкого различия ее свойств и свойств металла шва;

● повышенная вероятность образования в металле шва кристаллизационных трещин, обусловленная повышенным содержанием серы, углерода;

● необходимость получения равнопрочного сварного соединения вступает в противоречие с необходимостью уменьшения содержания углерода в металле шва по условиям трещинообразования;

● разный химический состав основного металла и шва затрудняет выбор режима термообработки. При грамотном подборе присадочного материала, защитного газа, электродов, при правильно выбранном технологическом процессе сварные соединения получаются качественными и надежными. Рекомендуется применять многослойную сварку по принципу «слой на слой», с перекрытием ⅓ предыдущего слоя, но не во всю ширину шва в окончательном виде.

Варианты технологического процесса:

1. Для сварки деталей ответственного назначения из стали 30ХГСА применяется следующая проверенная технология сварки: подогрев до 350 °C, сварка в защитной газовой смеси (аргон – 90 %, углекислый газ – 10 %) с разделкой кромок; толщина металла (и шва) – 22 мм, сварочная проволока марки Св07ХНЗМД по ТУ14–1-4345–87, ∅ 1,2 мм. Сварочный ток 210–230 А, сварка в 3–4 слоя, подогрев после сварки зоны шва на 200 °C, затем защита (укутывание) асботканью в 3 слоя всей зоны сварки, остывание со скоростью 3–6 °C в секунду до 60 °C. Сварной шов испытывает большие переменные (не знакопеременные) нагрузки и прекрасно работает.

2. Сварка крупных изделий из стали 12ГН2МФАЮ выполняется проволокой сварочной марки Св08ХН2ГМТА ∅ 1,2 мм в защитной среде смеси газов: аргон – 88 % + углекислый газ – 12 %, с предварительным местным подогревом зоны сварки до 200 °C, ширина околошовной зоны ~80 мм, толщина листов 8 мм, швы в 2 слоя: один на другой – ступенькой (не во всю ширину). Указанная газовая смесь смягчает процесс сварки, уменьшает количество и размер брызг, повышает глубину провара, уменьшает вероятность появления горячих трещин и пор.

Опасной вредной примесью в околошовной зоне является водород, который диффундирует в околошовную зону, скапливается в микропустотах и несовершенствах кристаллической решетки и, переходя в молекулярную форму, создает громадное давление, что приводит к образованию трещин.

Для сваривания низколегированных и среднелегированных сталей используются ручная сварка электродами, автоматическая под флюсом, полуавтоматическая и автоматическая в защитных газах и их смесях. Оптимальная скорость охлаждения для сталей типа 30ХГСА составляет 6,3 °C в секунду.