Stålsveisbarhet: klassifisering. Sveisbarhetsgrupper av stål

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

Stål er det viktigste konstruksjonsmaterialet. Det er en jern-karbon-legering som inneholder forskjellige urenheter. Alle komponenter som er inkludert i sammensetningen påvirker egenskapene til barren. En av de teknologiske egenskapene til metaller er evnen til å danne høykvalitets sveisede skjøter.

Faktorer som bestemmer sveisbarheten til stål

Evaluering av sveisbarheten til stål gjøres ved verdien av hovedindikatoren - karbonekvivalenten til С_{equiv. Dette er en betinget koeffisient som tar hensyn til graden av påvirkning av karboninnholdet og de viktigste legeringselementene på egenskapene til sveisen.}

Følgende faktorer påvirker sveisbarheten til stål:

1. Karboninnhold.
2. Tilstedeværelse av skadelige urenheter.
3. Dopinggrad.
4. Mikrostrukturvisning.
5. Miljøforhold.
6. Met altykkelse.

Den mest informative parameteren er den kjemiske sammensetningen.

Distribusjon av stål etter sveisbarhetsgrupper

Med forbehold omalle disse faktorene har sveisbarheten til stål forskjellige egenskaper.

Klassifisering av stål etter sveisbarhet.

• Bra (når С_{eq≧0, 25%): for deler av lavkarbonstål; er ikke avhengig av tykkelsen på produktet, værforhold, tilgjengeligheten av forberedende arbeid.}
• Tilfredsstillende (0,25%≦С_{eq≦0,35%): det er restriksjoner på miljøforhold og diameteren til den sveisede strukturen (lufttemperatur opp til -5, i rolige omgivelser) vær, tykkelse opptil 20 mm).}
• Limited (0,35 %≦C_{eq≦0,45%): Forvarming er nødvendig for å danne en kvalitetssøm. Det fremmer "jevne" austenittiske transformasjoner, dannelsen av stabile strukturer (ferritisk-perlitt, bainitisk).}
• Dårlig (С_{eq≧0, 45%): dannelse av en mekanisk stabil sveiseskjøt er umulig uten tidligere temperaturpreparering av metallkantene, samt etterfølgende varmebehandling av den sveisede strukturen. Ytterligere oppvarming og jevn avkjøling er nødvendig for å danne ønsket mikrostruktur.}

Stålsveisbarhetsgrupper gjør det enkelt å navigere i de teknologiske egenskapene til sveising av spesifikke kvaliteter av jern-karbon-legeringer.

Varmebehandling

Avhengig av gruppen av sveisbarhet av stål og de tilsvarende teknologiske egenskapene, kan egenskapene til sveiseskjøten justeres ved hjelp av suksessive temperatureffekter. Det er 4 hovedmetoder for varmebehandling: herding, herding,gløding og normalisering.

De vanligste er herding og herding for hardhet og samtidig styrke av sveisen, avlastning, sprekkforebygging. Graden av herding avhenger av materialet og ønskede egenskaper.

Varmebehandling av metallkonstruksjoner under forberedende arbeid utføres:

• gløding - for å avlaste metallet, for å sikre mykhet og smidighet;
• forvarmet for å minimere temperaturforskjellen.

Rasjonell styring av temperaturpåvirkninger tillater:

• forbered delen for arbeid (avlast alle indre påkjenninger ved å male korn);
• reduser temperaturforskjeller på kaldt metall;
• forbedre kvaliteten på det sveisede objektet ved å termisk korrigere mikrostrukturen.

Korreksjon av egenskaper ved temperaturforskjeller kan være lokale eller generelle. Kantoppvarming utføres ved bruk av gass- eller lysbueutstyr. Spesielle ovner brukes til å varme opp hele delen og jevnt avkjøle den.

påvirkning av mikrostruktur på eiendommer

Essensen av varmebehandlingsprosesser er basert på strukturelle transformasjoner inne i barren og deres effekt på det størknede metallet. Så når den varmes opp til en temperatur på 727 ˚C, er det en blandet granulær austenittisk struktur. Kjølemetoden bestemmer transformasjons alternativene:

1. Inne i ovnen (hastighet 1˚C/min) - perlittstrukturer dannes med en hardhet på ca. 200 HB (Brinell hardhet).
2. Påluft (10˚С/min) – sorbitol (ferritt-perlittkorn), hardhet 300 HB.
3. Olje (100˚C/min) – troostitt (ferritt-sementitt mikrostruktur), 400 HB.
4. Vann (1000˚C/min) – martensitt: hard (600 HB), men sprø nåleformet struktur.

Sveiseskjøten må ha tilstrekkelig hardhet, styrke, plastisitetskvalitetsindikatorer, så de martensittiske egenskapene til sømmen er ikke akseptable. Lavkarbonlegeringer har en ferritisk, ferritt-perlitt, ferritt-austenittisk struktur. Mellom karbon og middels legert stål - perlitisk. Høykarbon og høylegert - martensittisk eller troostitt, som er viktig å bringe til en ferritisk-austenittisk form.

Sveising av mykt stål

Sveisbarheten til karbonstål bestemmes av mengden karbon og urenheter. De er i stand til å brenne ut, blir til gassform og gir en sømporøsitet av lav kvalitet. Svovel og fosfor kan konsentreres i kantene av kornene, noe som øker strukturens skjørhet. Sveising er det mest forenklede, men krever en individuell tilnærming.

Felles kvalitetskarbonstål er delt inn i tre grupper: A, B og C. Sveisearbeid utføres med metall i gruppe C.

Sveisbarhet av stålkvaliteter VST1 - VST4, i samsvar med GOST 380-94, er preget av fravær av restriksjoner og tilleggskrav. Sveising av deler med en diameter på opptil 40 mm skjer uten oppvarming. Mulige indikatorer i karakterer: G - høyt innhold av mangan; kp, ps, cn - "kokende", "halv-rolig", "rolig"hhv.

Lavkarbonkvalitetsstål er representert med karakterer med betegnelsen hundredeler av karbon, som indikerer graden av deoksidering og manganinnhold (GOST 1050-88): stål 10 (også 10kp, 10ps, 10G), 15 (også 15kp, 15ps, 15G), 20 (også 20kp, 20ps, 20G).

For å sikre en kvalitetssveis, er det nødvendig å utføre prosessen med metning av sveisebassenget med karbon C og mangan Mn.

Sveisemetoder:

1. Manuell lysbue med spesielle, innledningsvis kalsinerte elektroder, med en diameter på 2 til 5 mm. Typer: E38 (for middels styrke), E42, E46 (for god styrke opp til 420 MPa), E42A, E46A (for høy styrke av komplekse strukturer og deres drift under spesielle forhold). Sveising med OMM-5 og UONI 13/45 stenger utføres under påvirkning av likestrøm. Arbeid med elektrodene TsM-7, OMA-2, SM-11 utføres med en strøm av en hvilken som helst karakteristikk.
2. Gasssveising. Oftest uønsket, men mulig. Det utføres ved hjelp av fylltråd Sv-08, Sv-08A, Sv-08GA, Sv-08GS. Tynt lavkarbonmetall (d 8mm) sveises på venstre vei, tykt (d 8mm) - på riktig måte. Mangler i egenskapene til sømmen kan fjernes ved normalisering eller gløding.

Sveising av lavkarbonstål utføres uten ekstra oppvarming. For detaljer om et enkelt skjema er det ingen begrensninger. Det er viktig å beskytte volumetriske og gitterstrukturer mot vinden. Det er ønskelig å sveise komplekse gjenstander i et verksted ved en temperatur som ikke er lavere enn 5˚С.

Derfor, for karakterene VST1 - VST4, stål 10 - stål 20 - er sveisbarheten praktisk t alt goduten begrensninger, krever et standard individuelt valg av sveisemetode, elektrodetype og strømegenskaper.

Medium og høyt karbon konstruksjonsstål

Metning av legeringen med karbon reduserer dens evne til å danne gode forbindelser. I prosessen med termiske effekter av en bue eller en gassflamme, samler svovel seg langs kantene av kornene, noe som fører til rød sprøhet, fosfor til kald sprøhet. Oftest sveises materialer legert med mangan.

Dette inkluderer konstruksjonsstål av vanlig kvalitet VSt4, VSt5 (GOST 380-94), høykvalitets 25, 25G, 30, 30G, 35, 35G, 40, 45G (GOST 1050-88) av forskjellig metallurgisk produksjon.

Kjernen i arbeidet er å redusere mengden karbon i sveisebassenget, mette metallet i det med silisium og mangan, og sørge for optimal teknologi. Samtidig er det viktig å forhindre for store karbontap, som kan føre til destabilisering av mekaniske egenskaper.

Funksjoner ved sveising med middels og høyt karbonstål:

1. Innledende kantvarme opp til 100-200˚С for bredde opptil 150 mm. Kun kvaliteter Vst4 og stål 25 sveises uten tilleggsoppvarming. For middels karbonstål med tilfredsstillende sveisbarhet utføres full normalisering før arbeidet påbegynnes. Forgløding kreves for høykarbonstål.
2. Buesveising utføres med belagte kalsinerte elektroder, i størrelse fra 3 til 6 mm (OZS-2, UONI-13/55, ANO-7), under likestrøm. mulig å jobbe ifluks eller dekkgasser (CO_{2, argon).}
3. Gasssveising utføres med en karburerende flamme, venstrehåndsmetode, med forvarming til en temperatur på 200˚C, med jevn lav strømforsyning av acetylen.
4. Obligatorisk varmebehandling av deler: herding og herding eller separat herding for å minimere indre påkjenninger, forhindre sprekker, myke opp herdede martensitt- og troostittstrukturer.
5. Kontaktpunktsveising utføres uten begrensning.

Dermed sveises konstruksjonsstål med middels og høyt karbonindhold praktisk t alt uten begrensninger, ved en ytre temperatur på minst 5˚С. Ved lavere temperaturer er innledende forvarming og høykvalitets varmebehandling obligatorisk.

Sveising av lavlegert stål

Legert stål er stål som er mettet med ulike metaller under smelting for å oppnå ønskede egenskaper. Nesten alle av dem har en positiv effekt på hardhet og styrke. Krom og nikkel er en del av varmebestandige og rustfrie legeringer. Vanadium og silisium gir elastisitet, brukes som materiale for fremstilling av fjærer og fjærer. Molybden, mangan, titan øker slitestyrken, wolfram - rød hardhet. Samtidig, som positivt påvirker egenskapene til deler, forverrer de sveisbarheten til stål. I tillegg øker herdegraden og dannelsen av martensittiske strukturer, indre spenninger og risikoen for sprekker i sømmene.

Sveisbarheten til legert stål bestemmes også av dereskjemisk sammensetning.

Lavlegert lavkarbonstål 2GS, 14G2, 15G, 20G (GOST 4543-71), 15HSND, 16G2AF (GOST 19281-89) er godt sveiset. Under standardforhold krever de ikke ytterligere oppvarming og varmebehandling ved slutten av prosessene. Noen begrensninger eksisterer imidlertid fortsatt:

• Sm alt utvalg av tillatte termiske forhold.
• Arbeid bør utføres ved en temperatur som ikke er lavere enn -10˚С (i forhold med lavere atmosfæriske temperaturer, men ikke lavere enn -25˚С, bruk forvarming opp til 200˚С).

Mulige måter:

• Elektrisk lysbuesveising med likestrøm 40 til 50 A, elektroder E55, E50A, E44A.
• Automatisk neddykket buesveising med fylltråd Sv-08GA, Sv-10GA.

Sveisbarheten til stål 09G2S, 10G2S1 er også god, kravene og mulige implementeringsmetoder er de samme som for legeringer 12GS, 14G2, 15G, 20G, 15KhSND, 16G2AF. En viktig egenskap ved legeringer 09G2S, 10G2S1 er fraværet av behovet for å klargjøre kanter for deler med en diameter på opptil 4 cm.

Sveising av middels legert stål

Middels legert stål 20KhGSA, 25KhGSA, 35KhGSA (GOST 4543-71) produserer mer betydelig motstand mot dannelse av løse sømmer. De tilhører gruppen med tilfredsstillende sveisbarhet. De krever forvarming til temperaturer på 150-200˚С, flerlagssveising, herding og herding etter fullført sveising. Alternativer:

• Strøm og elektrodediameter ved sveising med lysbuevelges strengt avhengig av tykkelsen på metallet, under hensyntagen til det faktum at tynnere kanter er mer herdet under arbeid. Så, med en produktdiameter på 2-3 mm, bør strømverdien være innenfor 50-90 A. Med en kanttykkelse på 7-10 mm øker likestrømmen med omvendt polaritet til 200 A ved bruk av elektroder 4-6 mm. Det brukes stenger med cellulose- eller kalsiumfluorid-beskyttende belegg (Sv-18KhGSA, Sv-18KhMA).
• Ved arbeid i et beskyttende gassmiljø CO_{2 er det nødvendig å bruke ledning Sv-08G2S, Sv-10G2, Sv-10GSMT, Sv-08Kh3G2SM med en diameter på opptil til 2 mm.}

Argonbuemetoden eller neddykket buesveising brukes ofte for disse materialene.

Varmebestandig og høyfast stål

Sveising med varmebestandige jern-karbon-legeringer 12MX, 12X1M1F, 25X2M1F, 15X5VF må utføres med forvarming til temperaturer på 300-450˚С, med sluttherding og høy temperering.

• Elektrisk buesveising på en kaskademåte for å designe en flerlagssøm, ved bruk av kalsinerte belagte elektroder UONII 13 / 45MH, TML-3, TsL-30-63, TsL-39.
• Gasssveising med acetylentilførsel 100 dm3/mm ved bruk av fyllmaterialer Sv-08KhMFA, Sv-18KhMA. Rørkoblingen utføres med tidligere gassoppvarming av hele skjøten.

Ved sveising av middels legerte høyfaste materialer 14Kh2GM, 14Kh2GMRB, er det viktig å følge de samme reglene som for varmebestandige stål, med tanke på noen nyanser:

• Grundig rengjøringkanter og bruk av stifter.
• Høytemperaturgløding av elektroden (opptil 450˚C).
• Forvarm opp til 150˚C for deler som er over 2 cm tykke.
• Langsom sømavkjøling.

Høylegerte stål

Bruk av en spesiell teknologi er nødvendig ved sveising av høylegert stål. Disse inkluderer et stort utvalg av rustfrie, varmebestandige og varmebestandige legeringer, noen av dem: 09Kh16N4B, 15Kh12VNMF, 10Kh13SYu, 08Kh17N5MZ, 08Kh18G8N2T, 03Kh16N4B, 715MA9, 715MA, 715Kh16N. Sveisbarhet av stål (GOST 5632-72) tilhører den fjerde gruppen.

Høykarbon høylegert stål sveiseegenskaper:

1. Det er nødvendig å redusere strømstyrken med gjennomsnittlig 10-20 % på grunn av deres lave varmeledningsevne.
2. Sveising bør utføres med mellomrom, elektroder opptil 2 mm i størrelse.
3. Reduser innholdet av fosfor, bly, svovel, antimon, øk forekomsten av molybden, vanadium, wolfram ved bruk av spesielle belagte stenger.
4. Behovet for å danne en blandet sveisemikrostruktur (austenitt + ferritt). Dette sikrer duktiliteten til det avsatte metallet og minimalisering av indre spenninger.
5. Obligatorisk kantoppvarming på sveiseaften. Temperaturen velges i området fra 100 til 300˚С, avhengig av strukturenes mikrostruktur.
6. Valget av belagte elektroder ved buesveising bestemmes av typen korn, egenskaper og arbeidsforhold for delene: for austenittisk stål 12X18H9: UONII 13 / NZh, OZL-7, OZL-14 med Sv-06Kh19N9T belegg,Sv-02X19H9; for martensittisk stål 20Kh17N2: UONII 10Kh17T, AN-V-10 belagt med Sv-08Kh17T; for austenittisk-ferritisk stål 12Kh21N5T: TsL-33 belagt med Sv-08Kh11V2MF.
7. Ved gassveising skal tilførselen av acetylen tilsvare verdien på 70-75 dm3/mm, fylltråden som brukes er Sv-02Kh19N9T, Sv-08Kh19N10B.
8. Operasjoner med nedsenket lysbue er mulig med NZh-8.

Sveisbarheten til stål er en relativ parameter. Det avhenger av metallets kjemiske sammensetning, dets mikrostruktur og fysiske egenskaper. Samtidig kan evnen til å danne fuger av høy kvalitet justeres ved hjelp av en gjennomtenkt teknologisk tilnærming, spesialutstyr og arbeidsforhold.