Особенности сварки стали 09Г2С

 

Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали, как правило, используют для изготовления ответственных сварных конструкций.

По реакции на термический цикл низколегированная низкоуглеродистая сталь мало отличается от обычной низкоуглеродистой. Различия состоят в основном в несколько большей склонности к образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоне при повышенных скоростях охлаждения. До недавнего времени считали, что металл шва низкоуглеродистых низколегированных сталей, например 17Г1С, 14ХГС и др., имеет только феррито-перлитную структуру. Поэтому предполагали, что структурные изменения в шве при разных режимах сварки сводятся в основном к изменению соотношения между ферритной и перлитной составляющими, а также изменению степени дисперсности структуры.

Более углубленные исследования показали, что при повышенных скоростях охлаждения в швах этих сталей кроме феррита и перлита присутствуют также мартенсит, бейнит и остаточный аустенит. Обнаруживаемый в таких швах мартенсит — бесструктурный, а бейнит представляет собой феррито-карбидную смесь высокой дисперсности.

В данной работе рассмотрим автоматическую дуговую сварку под слоем флюса.

Сварка под флюсом представляет собой метод сварки электрической дугой, при котором сама дуга, горящая между бесконечным электродом и деталью, не видна. Дуга и ванна расплава укрыты слоем зернистого флюса. От влияния атмосферы зону сварки защищает образующийся из флюса шлак. Процесс автоматической дуговой сварки под флюсом показан на рисунке 2.

1 – токопровод, 2 – механизм перемещения проволоки, 3 – проволока, 4 – жидкий шлак, 5 – флюс, 6 – шлаковая корка, 7 – сварной шов, 8 – основной металл заготовки, 9 – жидкий металл, 10 – электрическая дуга.

Рисунок 2– Схема автоматической дуговой сварки под флюсом.

 

В результате укрытия флюсом значительно повышается тепловой КПД, что обусловливает высокую производительность расплавления по сравнению с другими методами сварки. Поэтому сварка под флюсом считается высокопроизводительным методом сварки.

Применение сварки под флюсом является экономичным и эффективным начиная с толщины листа 6 мм. Области применения сварки под флюсом весьма разнообразны, однако в качестве наиболее характерных можно назвать судостроение, мостостроение, возведение металлоконструкций и производство резервуаров. Этот метод применяется как для соединительной сварки, так и для наплавки слоев для защиты от износа и коррозии. Можно сваривать нелегированные, легированные и хромоникелевые стали.

Так как сварка под флюсом является высокопроизводительным методом сварки, она применяется, прежде всего, в механизированных или автоматизированных системах. Благодаря более короткому времени сварки в сочетании с более высокой относительной длительностью включения источников питания можно беспрерывно сваривать длинные швы. В результате сокращается вспомогательное время и, в итоге, снижается стоимость сварки.

Выбор способа сварки

 

Способы, режимы и техника сварки резервуарных конструкций должны обеспечивать:

· требуемый уровень механических свойств сварных соединений, предусмотренный проектом;

· необходимую однородность и сплошность металла сварных соединений;

· оптимальную скорость охлаждения выполняемых сварных соединений, которая зависит от марки стали, углеродного эквивалента, толщины металла, режима сварки (погонной энергии), конструкции сварного соединения, а также температуры окружающей среды;

· минимальный коэффициент концентрации напряжений;

· минимальную величину сварочных деформаций и перемещений свариваемых элементов;

· коэффициент формы каждого наплавленного шва (прохода) в пределах от 1,3 до 2,0 (при сварке со свободным формированием шва).

При сварке резервуарных конструкций в зимнее время необходимо систематически контролировать температуру металла и, если расчетная скорость осаждения металла шва превышает допускаемое значение для данной марки стали, необходимо организовать предварительный, сопутствующий или послесварочный подогрев свариваемых кромок. Рабочие диапазоны скоростей охлаждения сталей, а также минимальные температуры, не требующие подогрева кромок при сварке, которые зависят от углеродного эквивалента, толщины металла, способа сварки и погонной энергии, также должны указываться в технологических проектах. Как правило, при осуществлении подогрева кромок следует нагревать металл на всю толщину в обе стороны от стыка на ширину 100 мм.

При сварке в зимнее время, независимо от температуры воздуха и марки стали, свариваемые кромки необходимо просушивать от влаги.

При использовании способов сварки с открытой дугой в зоне производства сварочных работ следует систематически контролировать скорость ветра. Допускаемая скорость ветра в зоне сварки должна указываться в проекте резервуара в зависимости от применяемых способов сварки и марок сварочных материалов. При превышении допускаемой скорости ветра сварка должна быть прекращена или должны быть устроены соответствующие защитные укрытия.

Сварка должна производиться при стабильном режиме. Колебания величины сварочного тока и напряжения в сети, к которой подключается сварочное оборудование, не должны превышать ± 5 %.

Последовательность выполнения всех сварных соединений резервуара и схема выполнения каждого сварного шва в отдельности должны соблюдаться в соответствии с указаниями в проекте резервуара исходя из условий обеспечения минимальных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций. При выполнении монтажных стыков стенки первыми, как правило, должны выполняться швы изнутри резервуара.

Не допускается выполнение сварочных работ на резервуаре при дожде, снеге, если кромки элементов, подлежащих сварке, не защищены от попадания влаги в зону сварки.

Все сварные соединения на днище и стенке резервуаров при ручной или механизированной сварке должны выполняться, как правило, не менее чем в два слоя. Каждый слой сварных швов должен проходить визуальный контроль, а обнаруженные дефекты должны устраняться.

Удаление дефектных участков сварных швов производится механическим методом (шлифмашинками или пневмозубилом) или воздушно-дуговой строжкой с последующей зашлифовкой поверхности реза.

Заварку дефектных участков сварных швов следует выполнять способами и материалами, предусмотренными технологией. Исправленные участки сварного шва должны быть подвергнуты повторному контролю физическими методами. Если в исправленном участке вновь будут обнаружены дефекты, ремонт сварного шва должен выполняться при обязательном контроле всех технологических операций руководителем сварочных работ.

Информация о выполненных ремонтных работах сварных соединений должна быть занесена в журнал контроля качества монтажно-сварочных работ.

Выполнение троекратного ремонта сварных соединений в одной и той же зоне должно согласовываться с разработчиком технологического проекта.

Удаление технологических приспособлений, закрепленных сваркой к корпусу резервуара, должно производиться, как правило, механическим способом или кислородной резкой с последующей зачисткой мест их приварки заподлицо с основным металлом и контролем качества поверхности в этих зонах. Вырывы основного металла или подрезы в указанных местах недопустимы.

После сварки швы и прилегающие зоны должны быть очищены от шлака и брызг металла