Обоснование выбора марки стали сварной

Конструкции

Обечайки и фланцы выполнены из стали 20Х3МВФ. Сталь жаропрочная релаксационностойкая Сталь перлитного класса. Рекомендуемая температура применения до 500-560 °С; Температура интенсивного окалинообразования 600 °С

Таблица 1

Химические свойства стали

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	W	V	Cu
0.15 - 0.23	0.17 - 0.37	0.25 - 0.5	до 0.3	до 0.025	до 0.03	2.8 - 3.3	0.35 - 0.55	0.3 - 0.5	0.6 - 0.85	до 0.2

 

Таблица 2

Механические свойства стали

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м^2	-
Прутки, полосы, ГОСТ 20072-74		Прод.						Закалка 1030 - 1060^oC, масло, Отпуск 660 - 700^oC,
Вал, ротор		Прод.						Закалка 1030 - 1060^oC, масло, Отпуск 660 - 700^oC,
Вал, ротор		Танг.						Закалка 1030 - 1060^oC, масло, Отпуск 660 - 700^oC,

 

Где σ_в- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), Мпа

ψ- относительное сужение, %

σ_0,2- предел текучести условный, Мпа

KCU- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U, Дж/см2

Свариваемость - это свойство одного или нескольких металлов основывать, в процессе сваривания, соединение которое отвечает эксплуатационным и техническим требованиям свариваемого изделия или элемента конструкции.

В зависимости от степени свариваемости металлы подразделяются на четыре основных группы. К первой из них относятся типы стали, сварка которых может быть выполнена классическим способом, без предварительного подогрева и накаливания в процессе работы. Однако для снятия механического напряжения по окончании сварки готовое изделие может быть подвергнуто термической обработке. Во вторую группу входят металлы, которые могут нуждаться в подогреве до начала и в процессе сварки, что позволяет избежать образования трещин.

Третья группа включает в себя металлы, которые при обычной сварке в нормальных условиях обязательно дают трещины. Поэтому перед началом работы их необходимо прогревать, поддерживая заданный температурный режим во время сварки, а по ее окончании подвергать дополнительной термической обработке. Четвертая группа является самой малочисленной, и в нее входят металлы, которые практически не поддаются сварке, так как при любых попытках соединить между собой два куска одного и того же сплава образуются трещины.

Основными показателями (критериями) свариваемости металлов и их сплавов являются:

-окисляемость металла при сварочном нагреве;

-чувствительность металла к тепловому воздействию сварки;

-сопротивляемость к образованию горячих трещин;

-сопротивляемость к образованию холодных трещин;

-чувствительность к образованию пор;

На свариваемость стали влияет содержание в ней углерода и легирующих элементов.

К третьей группе относят углеродистые и легированные стали ([С]Х=0,46-0,59) перлитного класса, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. Свариваемость сталей этой группы обеспечивается при использовании специальных технологических мероприятий, заключающихся в их предварительной термообработке и подогреве. Кроме того, большинство изделий из этой группы сталей подвергают термообработке после сварки. Для деталей и отливок из проката или поковок, не имеющих особо жестких контуров и жестких узлов, допускается заварка в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).

Для правильного проектирования технологического процесса необходимо дать оценку свариваемости выбранной марки стали.

Рассчитаем эквивалент углерода для стали 20Х3МВФ:

 

 

 

где C - содержание углерода в стали, %;

Mn - содержание марганца в стали, %;

Ni - содержание никеля в стали, %;

Cr - содержание хрома в стали, %;

Si - содержание кремния в стали, %;

P - содержание фосфора в стали, %;

Cu - содержание меди в стали, %

 

 

С_э = 0.3407 => Сталь, Удовлетворительно свариваемая. Способы сварки: РДС, необходимы подогрев и последующая термообработка, КТС. Свариваемость считается удовлетворительной при СЕ<=0.49 для стали класса прочности 390, и при СЕ<= 0,50 для стали класса прочности 440 следовательно группа свариваемости 2.

В виду того, что 20Х3МВФ, Сталь жаропрочная релаксационностойкая ^oC, удовлетворительно свариваемая, то для получения качественного сварного соединения требуются дополнительные операции: необходимы закалка при 1030 - 1060 ^oC, и отпуск при 660 - 700 ^oC. Сваривать нужно ручной дуговой сваркой.