|
Стр. 19
механические свойства указаны после термической обработки
соответственно паспорту на электрод.
W7.2. Сварка стали
При ремонте стальных конструкций с применением сварки следует
руководствоваться ТУ 24.22.4153-95 "Технические условия на ремонт,
изготовление (отдельных элементов), реконструкцию и монтаж
портальных кранов с применением сварки" (ВНИИПТМАШ).
W7.2.1. Ручная дуговая сварка
Тип сварного соединения определяется конструктивными
особенностями и взаимным расположением свариваемых деталей.
Характер сварного шва сварного соединения выбирается по ГОСТ 5264
в зависимости от формы подготовленных кромок и толщины свариваемых
деталей. Сварка углеродистых и легированных конструкционных сталей
производится металлическими плавящимися электродами по ГОСТ 9467.
Условия сварки конструкционных сталей приводятся в таблице W.7.3,
в которой в крайнем левом столбце обозначены группы стали по
свариваемости. Таких групп четыре:
группа 1 - хорошо сваривающиеся стали;
группа 2 - удовлетворительно сваривающиеся;
группа 3 - ограниченно сваривающиеся;
группа 4 - плохо сваривающиеся стали.
Таблица W.7.3
УСЛОВИЯ СВАРКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГРУППЫ СТАЛИ
------T---------T------------------------T-----------------------¬
¦Груп-¦Тип стали¦ Марка стали ¦ Условия сварки ¦
¦па ¦ ¦ ¦ ¦
¦стали¦ ¦ ¦ ¦
+-----+---------+------------------------+-----------------------+
¦ 1 ¦Углеро- ¦Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, ¦Сварка производится без¦
¦ ¦дистая ¦Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, ¦предварительного подо- ¦
¦ ¦ ¦Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, ¦грева в любых условиях ¦
¦ ¦ ¦Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, ¦и без последующей тер- ¦
¦ ¦ ¦БСт1кп, БСт1пс, БСт1сп, ¦мообработки ¦
¦ ¦ ¦БСт2кп, БСт2пс, БСт2сп, ¦ ¦
¦ ¦ ¦БСт3кп, БСт3пс, БСт3сп, ¦ ¦
¦ ¦ ¦БСт4кп, БСт4пс, БСт4сп, ¦ ¦
¦ ¦ ¦15К, 20К, 05, 05кп, 08, ¦ ¦
¦ ¦ ¦08кп, 10, 10кп, 20, ¦ ¦
¦ ¦ ¦20кп, 25, 15кп, 20Л, 25Л¦ ¦
¦ +---------+------------------------+-----------------------+
¦ ¦Низколе- ¦15Г, 20Г, 10Г2, 09Г2, ¦Сложные конструкции из ¦
¦ ¦гирован- ¦14Г2, 15Х, 20Х, 15ХМ, ¦низколегированной стали¦
¦ ¦ная ¦12XH2, 20ХН, 12ХН3А, ¦при содержании углерода¦
¦ ¦ ¦09Г2С, 10Г2С1, 10ХСНД, ¦более 0,1% и толщине ¦
¦ ¦ ¦15ХСНД, 18ХГ, 20ХГР, ¦свыше 25 мм целесооб- ¦
¦ ¦ ¦15ХГНТ, 12ХГС ¦разно предварительно ¦
¦ ¦ ¦ ¦подогреть до 100 - 250 ¦
¦ ¦ ¦ ¦°C ¦
+-----+---------+------------------------+-----------------------+
¦ 2 ¦Углеро- ¦БСт5сп, БСт5пс, 30, 35, ¦Сварка возможна при по-¦
¦ ¦дистая ¦30Л, 35Л ¦ложительных температу- ¦
¦ +---------+------------------------+рах (не ниже +5 °C). ¦
¦ ¦Низколе- ¦30Г, 30Х, 30ХМ, 20ХН3А, ¦Для изделий из металла ¦
¦ ¦гирован- ¦20ХН, 30ХМА, 12Х2Н4А, ¦большой толщины и при ¦
¦ ¦ная ¦15ХСНД ¦жесткой конструкции не-¦
¦ ¦ ¦ ¦обходимы предваритель- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ный подогрев до 200 °C,¦
¦ ¦ ¦ ¦а после сварки - отпуск¦
¦ ¦ ¦ ¦при 600 - 650 °C ¦
+-----+---------+------------------------+-----------------------+
¦ 3 ¦Углеро- ¦Ст6пс, Ст6сп, Бст6пс, ¦При изготовлении не- ¦
¦ ¦дистая ¦БСт6сп, 40, 45, 50, 40Л,¦больших изделий элемен-¦
¦ ¦ ¦45Л, 50Л ¦тарной формы сварка ве-¦
¦ ¦ ¦ ¦дется без предваритель-¦
¦ ¦ ¦ ¦ного подогрева с после-¦
¦ ¦ ¦ ¦дующим высоким отпуском¦
¦ ¦ ¦ ¦(650 °C). ¦
¦ +---------+------------------------+-----------------------+
¦ ¦Низколе- ¦5ХНМ, 35Г, 40Г, 35Х, ¦При сварке сложных уз- ¦
¦ ¦гирован- ¦40Х, 45Х, 50Х, 40ХН, ¦лов и конструкций с ¦
¦ ¦ная ¦20ХГСА, 30ХГС, 35ХМ, ¦большой жесткостью не- ¦
¦ ¦ ¦20Х22Н4А ¦обходимы предваритель- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ный и сопутствующий по-¦
¦ ¦ ¦ ¦догрев до 250 - 400 °C ¦
¦ ¦ ¦ ¦с последующим высоким ¦
¦ ¦ ¦ ¦отпуском, а для ответс-¦
¦ ¦ ¦ ¦твенных изделий - тер- ¦
¦ ¦ ¦ ¦мическая обработка в ¦
¦ ¦ ¦ ¦соответствии с маркой ¦
¦ ¦ ¦ ¦стали ¦
+-----+---------+------------------------+-----------------------+
¦ 4 ¦Углеро- ¦Ст7, 60, 65, 70, 75, 80,¦При сварке необходимы ¦
¦ ¦дистая ¦85, 55Л, 65Л ¦предварительный подог- ¦
¦ +---------+------------------------+рев, общий и сопутству-¦
¦ ¦Низколе- ¦50Г, 50Г2, 60Г, 65Г, ¦ющий подогревы (в зави-¦
¦ ¦гирован- ¦70Г, 35ХГ2, 40ХГ, 50ХГ, ¦симости от сложности ¦
¦ ¦ная ¦50XН, 55С2, 60С2А ¦конструкции или узла от¦
¦ ¦ ¦ ¦250 до 650 °C), после ¦
¦ ¦ ¦ ¦сварки обязательна тер-¦
¦ ¦ ¦ ¦мическая обработка из- ¦
¦ ¦ ¦ ¦делия в зависимости от ¦
¦ ¦ ¦ ¦марки стали ¦
L-----+---------+------------------------+------------------------
Общие требования к электродам регламентированы ГОСТ 9466.
Условное обозначение электродов для сварки конструкционных сталей
состоит из обозначения марки электрода, его типа, диаметра
стержня, типа покрытия и номера ГОСТа.
Например, условное обозначение
Э46А-УОНИИ-13/45-3,0-УД2
------------------------
Е 432(5)-Б10
ГОСТ 9466 расшифровывается следующим образом:
в числителе: Э46А - тип электрода, где Э - электрод для
дуговой сварки, 46 - минимальный гарантируемый предел прочности
шва (в кгс/кв. мм), А - повышенные пластические свойства шва;
УОНИИ-13/45 - марка электрода; 3,0 - диаметр (в мм); У - электрод
для сварки углеродистых и низколегированных сталей; Д2 - толстое
покрытие второй группы;
в знаменателе: Е 43 - временное сопротивление разрыву металла
шва; 2 - относительное удлинение не менее 22%; 5 - ударная
вязкость не менее 34,3 Дж/кв. см при температуре минус 40 °C; Б -
основное покрытие; 1 - для сварки в любом пространственном
положении; 0 - постоянный сварочный ток обратной полярности.
Для сталей обычной прочности предназначены электроды типов от
Э38 до Э60; для конструкционных сталей повышенной прочности -
электроды типов от Э70 до Э150.
Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются
сила сварочного тока и диаметр электрода. При выборе диаметра
электрода необходимо учитывать толщину свариваемого металла, тип
сварного соединения, положение шва в пространстве, размеры изделия
(условия отвода тепла от шва), состав свариваемого металла.
Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной
свариваемого изделия дано в таблице W.7.4.
Таблица W.7.4
ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
---------------------T-------T-------T--------T---------T--------¬
¦Толщина свариваемого¦ 1 - 2 ¦ 3 - 4 ¦ 4 - 10 ¦ 12 - 24 ¦ 30 - 60¦
¦металла, мм ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+--------------------+-------+-------+--------+---------+--------+
¦Диаметр электрода, ¦ 2 - 3 ¦ 3 - 4 ¦ 4 - 5 ¦ 5 - 6 ¦ 6 - 8 ¦
¦мм ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L--------------------+-------+-------+--------+---------+---------
При сварке встык металла толщиной до 4 мм применяют электроды
диаметром, равным толщине свариваемого металла. При сварке металла
большей толщины применяют электроды диаметром 4 - 8 мм при условии
обеспечения провара основного металла. В многослойных стыковых
швах первый слой выполняют электродом диаметром 3 - 4 мм,
последующие слои выполняют электродами большего диаметра.
Сварку в вертикальном положении производят с применением
электродов диаметром не более 5 мм.
Потолочные швы выполняют электродами диаметром не более 4 мм.
Силу сварочного тока следует выбирать в зависимости от марки и
диаметра электрода, при этом необходимо учитывать: положение шва в
пространстве, вид соединения, толщину и химический состав
свариваемого металла, температуру окружающей среды. При учете всех
факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной
силе тока (таблица W.7.5).
Таблица W.7.5
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РЕЖИМЫ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ
ЭЛЕКТРОДАМИ
-----------T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----T-----¬
¦Диаметр ¦ 1,5 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 10 ¦
¦электрода,¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦мм ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
¦Сила сва- ¦25 - ¦60 - ¦100 -¦160 -¦220 -¦280 -¦370 -¦450 -¦750 -¦
¦рочного ¦40 ¦70 ¦140 ¦200 ¦280 ¦360 ¦450 ¦560 ¦850 ¦
¦тока, А ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L----------+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+------
Род и полярность тока принимаются соответственно особенностям
покрытия электродов.
При сварке стыковых соединений в нижнем положении
рекомендуется руководствоваться режимами сварки, которые
приводятся в таблице W.7.6.
Таблица W.7.6
РЕЖИМЫ РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ШВОВ
СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ
СТАЛЕЙ В НИЖНЕМ ПОЛОЖЕНИИ
-----------T-----------T---------------------T---------------------¬
¦Подготовка¦ Толщина ¦ Первый проход шва ¦ Последующие проходы ¦
¦ кромок ¦свариваемых+----------T----------+----------T----------+
¦ ¦деталей, мм¦ диаметр ¦сила тока,¦ диаметр ¦сила тока,¦
¦ ¦ ¦электрода,¦ А ¦электрода,¦ А ¦
¦ ¦ ¦ мм ¦ ¦ мм ¦ ¦
+----------+-----------+----------+----------+----------+----------+
¦Без скоса ¦ 2 ¦ 2 ¦55 - 60 ¦ - ¦ - ¦
¦кромок +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦ ¦ 3 ¦ 3 ¦90 - 120 ¦ - ¦ - ¦
¦ +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦ ¦ 3 ¦ 4 ¦100 - 130 ¦ - ¦ - ¦
¦ +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦ ¦ 4 ¦ 4 ¦160 - 200 ¦ - ¦ - ¦
¦ +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦ ¦ 4 ¦ 5 ¦200 - 250 ¦ - ¦ - ¦
+----------+-----------+----------+----------+----------+----------+
¦Односто- ¦ 5 ¦ 4 ¦160 - 210 ¦ 4 ¦160 - 210 ¦
¦ронний +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦скос ¦ 6 и более ¦ 4 ¦160 - 210 ¦ 5 ¦160 - 210 ¦
+----------+-----------+----------+----------+----------+----------+
¦Двухсто- ¦12 и более ¦ 4 ¦160 - 210 ¦ 4 ¦160 - 210 ¦
¦ронний +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦скос ¦ ¦ ¦ ¦ 5 ¦220 - 280 ¦
¦ +-----------+----------+----------+----------+----------+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 6 ¦300 - 320 ¦
L----------+-----------+----------+----------+----------+-----------
Примечания. 1. При сварке вертикальных и горизонтальных швов
сила сварочного тока должна быть уменьшена на 15 - 20%, а диаметр
электрода не должен превышать 4 - 5 мм.
2. При сварке потолочных швов сила сварочного тока уменьшается
на 20 - 25%, а диаметр электрода не должен быть более 4 мм.
При выполнении сварки качественными электродами силу тока
следует устанавливать в соответствии с данными, указанными в
паспортах или сертификатах на эти электроды. Технология сварки
углеродистых и низколегированных сталей металлическим плавящимся
электродом имеет ряд особенностей.
При ручной дуговой сварке покрытым электродом доля основного
металла в шве составляет 0,15 - 0,40 при наплавке валиков, 0,25 -
0,50 при сварке корневых швов, 0,25 - 0,60 при сварке под флюсом.
Участки основного металла свариваемого изделия, примыкающие к
сварному шву, подвергаются при сварке нагреву до температуры,
вызывающей изменение структуры и свойства металла, и называются
зоной термического влияния. Их размеры зависят от способа сварки,
геометрических размеров деталей и теплофизических свойств
основного металла. Размеры зон термического влияния при различных
способах сварки даны в таблице W.7.7.
Таблица W.7.7
РАЗМЕРЫ ЗОН ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ
------------------T---------------------------------T------------¬
¦ Вид сварки ¦Средние размеры отдельных зон, мм¦Общий размер¦
¦ +---------T---------T-------------+зоны терми- ¦
¦ ¦3-я зона ¦2-я зона ¦1-я зона (не-¦ческого вли-¦
¦ ¦(перегре-¦(нормали-¦полной крис- ¦яния ¦
¦ ¦ва) ¦зации) ¦таллизации) ¦ ¦
+-----------------+---------+---------+-------------+------------+
¦Ручная дуговая: ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦голым электродом ¦ 1,2 ¦ 0,6 ¦ 0,7 ¦ 2,5 ¦
¦покрытым электро-¦ 2,2 ¦ 1,6 ¦ 2,2 ¦ 6,0 ¦
¦дом ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+---------+---------+-------------+------------+
¦Автоматическая ¦0,8 - 1,2¦1,0 - 1,6¦ 0,7 ¦ 2,5 - 3,5 ¦
¦дуговая под флю- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦сом ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+---------+---------+-------------+------------+
¦Газовая ¦ 20 - 21 ¦3,0 - 4,0¦ 2,0 ¦25,0 - 27,0 ¦
L-----------------+---------+---------+-------------+-------------
Низколегированные стали при сварке могут подвергаться
термическому воздействию в зоне, прилегающей к сварному шву. В
результате этого в околошовной зоне металла, особенно по границе
шва, может образоваться подкаленная зона повышенной твердости, в
отдельных случаях возможно появление трещин. Сварку
низколегированных сталей необходимо выполнять при таких режимах и
с применением соответствующих сварочных материалов, чтобы
обеспечивались пластичность и вязкость не только наплавленного
металла, но и всего сварного соединения, включая зону термического
влияния основного металла. Средне- и высокоуглеродистые стали,
содержащие более 0,3% углерода, чувствительны к закалке
околошовной зоны, а иногда и к закалке металла шва. При их сварке
рекомендуется:
- перед сваркой подвергать детали из среднеуглеродистой стали
подогреву до 150 - 200 °С, из высокоуглеродистой стали до 350 -
400 °С (для уменьшения скорости охлаждения после сварки);
- вести сварку на малых скоростях;
- выполнять по возможности многослойную сварку;
- сварку каждого слоя вести без перерывов;
- не перекрывать "отжигающим" валиком кромки основного
металла.
При ручной сварке металлическим плавящимся электродом дугу
зажигают коротким замыканием конца электрода на свариваемое
изделие и быстрым отрывом электрода на небольшую (3 - 5 мм)
высоту.
Торец электрода должен быть закруглен и перед сваркой очищен
от покрытия. Угол наклона электрода и траектория его движения
принимаются в зависимости от положения шва в пространстве, вида
соединения и раздела кромок.
При ручной сварке металлическим плавящимся электродом длина
дуги должна быть по возможности более короткой. Наиболее короткой
дуга должна быть при сварке электродами с ионизирующим покрытием.
Напряжение на дуге при сварке этими электродами колеблется в
пределах 18 - 23 В.
При сварке электродами марки ОММ-5 напряжение на дуге должно
быть 20 - 25 В. Покрытие электрода ОММ-5 плавится быстрее, чем
металлический стержень, поэтому конец стержня при сварке всегда
свободен от покрытия. Покрытие УОНИ-13 более тугоплавко, чем
металлический стержень, поэтому при сравнительно одинаковом
напряжении дуги (22 - 26 В) видимая длина дуги значительно меньше.
При сварке электродами марки УОНИ-13 рекомендуется опираться на
край покрытия.
При сварке на вертикальной плоскости и особенно при потолочной
сварке напряжение на дуге должно быть несколько меньше, чем при
сварке в нижнем положении. Это требование относится в равной мере
к электродам всех марок.
Сварка стыковых швов производится накладыванием валика с одной
или обеих сторон стыка. Для обеспечения провара необходимо следить
за тщательным расплавлением обеих кромок свариваемых элементов по
всей толщине. Следует принимать меры предотвращения прожогов -
рекомендуются сварка без зазора и применение удаляемых или
остающихся прокладок.
Сварка встык с V-образной подготовкой кромок в зависимости от
толщины свариваемых элементов может производиться в один или
несколько слоев. При этом особое внимание следует обращать на
заварку корня шва, где наиболее часто возникают непровары.
Заварку корня шва необходимо выполнять электродом
соответствующего диаметра (3 - 4 мм) при правильно выбранной силе
тока.
С обратной стороны шва при наличии доступа выполняется
подварочный валик. Перед его выполнением корень шва должен быть
удален пневматической рубкой или электродуговой строжкой, а место
наплавки должно быть очищено от шлака, подтеков и др. В
ответственных соединениях следует сделать небольшой глубины
вырубку, которая затем заполняется подварочным валиком. При
выполнении последнего (верхнего) слоя подрезы по границам
сплавления не допускаются.
При сварке стыкового шва в несколько слоев необходимо очень
тщательно проварить первый слой, особенно если конструкция изделия
не допускает произвести подварку с обратной стороны. Каждый
последующий слой наплавляется уширенным валиком, число которых по
ширине шва возрастает по мере заполнения его наплавленным
металлом. Перед наложением каждого нового слоя поверхность
предыдущего должна быть тщательно очищена стальной щеткой и
зубилом от шлака и окалины.
В процессе сварки следует следить за хорошим расплавлением
кромок, не допускать прослоек шлака и тщательно заваривать
кратеры. Сварка встык с X-образной подготовкой кромок выполняется
аналогично сварке с V-образной подготовкой.
Для выравнивания термических напряжений и уменьшения
короблений рекомендуется накладывание валиков производить
попеременно с каждой стороны или осуществлять сварку одновременно
с обеих сторон (двумя сварщиками, что возможно только при
вертикальном положении шва).
Наиболее трудно выполнять сварку горизонтальных потолочных
швов, их сварку необходимо вести на возможно короткой дуге.
Сварка угловых швов выполняется при соединениях внахлестку и
втавр. Их сварку следует выполнять в нижнем положении таким
образом, чтобы поверхность одного элемента являлась
горизонтальной, а другого - вертикальной.
Тавровые соединения удобнее и лучше сваривать при положении
свариваемых плоскостей, называемом "в лодочку". В этом случае
наплавляемый металл будет накладываться в желоб, образуемый двумя
свариваемыми поверхностями, легче всего избегать непроваров в
вершине угла и подрезов на одном или обоих свариваемых элементах.
За один проход свариваются угловые швы с катетом до 8 мм (при
положении не "в лодочку"). При большом катете угловых швов сварка
выполняется в 2 слоя и более.
В таблицах W.7.8 и W.7.9 приводятся технологические указания
по сварке качественных и легированных сталей.
Таблица W.7.8
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО СВАРКЕ КАЧЕСТВЕННЫХ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
------T---------T------------------------------------------------¬
¦Марка¦ Тип ¦ Режим подогрева и термообработки ¦
¦стали¦электрода+---------------------T--------------------------+
¦ ¦ ¦ подогрев ¦ последующая обработка ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ Группа первая ¦
+-----T---------T---------------------T--------------------------+
¦ 10 ¦ Э42А ¦Без подогрева ¦Без термообработки ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 15 ¦ Э42А ¦То же ¦То же ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 20 ¦ Э42А ¦- " - ¦- " - ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 25 ¦ Э50А ¦- " - ¦- " - ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 30 ¦ Э50А ¦100 - 150 °С ¦Отпуск при 500 °С ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 40 ¦ Э50А ¦100 - 150 °С ¦Отпуск при 500 °С ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ 50 ¦ Э60А ¦М - 200 °С; ¦Отпуск при 650 °С ¦
¦ ¦ ¦Б - без подогрева ¦ ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦ Группа вторая ¦
+-----T---------T---------------------T--------------------------+
¦15Г ¦ Э42А ¦Без подогрева ¦Без термообработки ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦20Г ¦ Э42А ¦То же ¦То же ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦30Г ¦ Э50А ¦М - 200 °С; ¦Отпуск при 650 °С ¦
¦ ¦ ¦Б - без подогрева ¦ ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦10Г2 ¦ Э42А ¦Без подогрева ¦Без термообработки ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦15Г2 ¦ Э50А ¦М - 200 °С; ¦Отпуск при 650 °С ¦
¦ ¦ ¦Б - без подогрева ¦ ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦20Г2 ¦ Э50А ¦То же ¦Отпуск при 650 °С ¦
+-----+---------+---------------------+--------------------------+
¦30Г2 ¦ Э60А ¦М - 250 °C ¦Отпуск при 600 °С ¦
L-----+---------+---------------------+---------------------------
Примечание. Обозначения, принятые в таблице W.7.8:
М - угловые швы для сталей малых толщин (меньше или равных 5
мм);
Б - то же для сталей больших толщин (более 5 мм).
Таблица W.7.9
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО СВАРКЕ ЛЕГИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ
------T---------T-------------T----------------------------------¬
¦Марка¦ Тип ¦ Подогрев ¦Термообработка на заданный предел ¦
¦стали¦электрода¦ ¦ текучести ¦
¦ ¦ ¦ +---------T------------------------+
¦ ¦ ¦ ¦ предел ¦ режим термообработки ¦
¦ ¦ ¦ ¦текучести¦ ¦
+-----+---------+-------------+---------+------------------------+
¦15Х ¦Э85 ¦Без подогрева¦550 ¦Без термообработки ¦
+-----+---------+-------------+---------+------------------------+
¦20Х ¦Э85 ¦То же ¦550 ¦То же ¦
+-----+---------+-------------+---------+------------------------+
¦30Х ¦Э85 ¦200 °C ¦750 ¦Закалка с 880 °C, отпуск¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦при 500 °C ¦
+-----+---------+-------------+---------+------------------------+
¦40Х ¦Э85 ¦300 °C ¦850 ¦Закалка с 860 °C, отпуск¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦при 500 °C ¦
+-----+---------+-------------+---------+------------------------+
¦20ХГ ¦Э85 ¦Без подогрева¦750 ¦Отпуск при 180 °C ¦
L-----+---------+-------------+---------+-------------------------
По виду применяемого горючего газа насчитывается 14
разновидностей газовой сварки (ГОСТ 19521). В зависимости от
используемых газов температура сварочного пламени достигает 2100 -
3200 °С.
Наибольшее распространение для ремонтных работ в условиях
порта получила ацетилено - кислородная газовая сварка. Основным
рабочим инструментом для выполнения газовой сварки являются
горелки. Для сварки металла толщиной 0,5 - 30 мм наибольшее
применение получили горелки типа "Москва" и ГС-3, а для сварки
металла толщиной 0,2 - 4 мм применяются сварочные горелки малой
мощности типа ГС-2 и "Звездочка".
Техническая характеристика сварочных горелок с комплектом
сменных наконечников приведена в таблице W.7.10.
Таблица W.7.10
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВАРОЧНЫХ ГОРЕЛОК
---------T-----T--------------T-----------------------T----------¬
¦ Тип ¦Номер¦Толщина свари-¦ Расход газа, л/ч ¦ Рабочее ¦
¦ ¦нако-¦ваемого метал-+-----------T-----------+ давление ¦
¦ ¦неч- ¦ла (низкоугле-¦ ацетилен ¦ кислород ¦кислорода ¦
¦ ¦ника ¦родистая ¦ <*> ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦сталь), мм ¦ ¦ ¦ ¦
+--------+-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦"Москва"¦ 1 ¦0,5 - 1,5 ¦50 - 135 ¦55 - 135 ¦0,1 - 0,4 ¦
¦или +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ГС-3 ¦ 2 ¦1,0 - 3,0 ¦120 - 240 ¦130 - 260 ¦0,15 - 0,4¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 3 ¦2,5 - 4,0 ¦230 - 400 ¦260 - 440 ¦То же ¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 4 ¦4,0 - 7,0 ¦400 - 700 ¦430 - 750 ¦- " - ¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 5 ¦7,0 - 11,0 ¦670 - 1100 ¦740 - 1200 ¦0,2 - 0,4 ¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 6 ¦10,0 - 18,0 ¦1050 - 1700¦1150 - 1950¦То же ¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 7 ¦17,0 - 30,0 ¦1700 - 2800¦1900 - 3160¦То же ¦
+--------+-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ГС-2 ¦ 0 ¦0,2 - 0,7 ¦20 - 65 ¦22 - 70 ¦0,05 - 0,4¦
¦или +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦"Звез- ¦ 1 ¦0,5 - 1,5 ¦50 - 125 ¦55 - 135 ¦0,05 - 0,4¦
¦дочка" +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 2 ¦1,0 - 3,5 ¦120 - 240 ¦130 - 260 ¦0,05 - 0,4¦
¦ +-----+--------------+-----------+-----------+----------+
¦ ¦ 3 ¦2,5 - 4,0 ¦230 - 400 ¦250 - 440 ¦0,2 - 0,4 ¦
L--------+-----+--------------+-----------+-----------+-----------
--------------------------------
<*> Рабочее давление ацетилена не менее 0,001 МПа.
Ацетилено - кислородное пламя сварочной горелки может быть
нормальным, окислительным или науглероживающим в зависимости от
соотношения в смеси количеств составляющих газов. В таблице W.7.11
приводятся краткая характеристика видов ацетилено - кислородного
пламени и область их применения.
Таблица W.7.11
ХАРАКТЕРИСТИКА ВИДОВ АЦЕТИЛЕНО -
КИСЛОРОДНОГО ПЛАМЕНИ
------------T----------T---------------------------T-------------¬
¦Вид пламени¦ Расход ¦ Краткая характеристика ¦ Основная ¦
¦ ¦кислорода ¦ пламени и отличительные ¦ область ¦
¦ ¦на единицу¦ признаки ¦ применения ¦
¦ ¦ объема ¦ ¦ ¦
¦ ¦ацителена ¦ ¦ ¦
+-----------+----------+---------------------------+-------------+
¦Нормальное ¦От 0,1 до ¦Четко очерченное ядро пла- ¦Сварка стали ¦
¦(восстано- ¦1,3 ¦мени, восстановительная зо-¦всех видов. ¦
¦вительное) ¦ ¦на и факел. Максимальная ¦Сварка меди, ¦
¦ ¦ ¦температура на расстоянии 2¦бронзы и алю-¦
¦ ¦ ¦- 6 мм от конца ядра ¦миния ¦
+-----------+----------+---------------------------+-------------+
¦Окислитель-¦Более 1,3 ¦Укороченное заостренное яд-¦Сварка латуни¦
¦ное ¦ ¦ро с нечетким очертанием. ¦и пайка твер-¦
¦ ¦ ¦Пламя имеет бледную фиоле- ¦дыми припоями¦
¦ ¦ ¦товую окраску, окисляет ¦ ¦
¦ ¦ ¦свариваемый металл. Темпе- ¦ ¦
¦ ¦ ¦ратура пламени выше, чем у ¦ ¦
¦ ¦ ¦нормального ¦ ¦
+-----------+----------+---------------------------+-------------+
¦Науглерожи-¦Менее 1,0 ¦Ядро увеличенное, расплыв- ¦Сварка чугуна¦
¦вающее ¦ ¦чатого очертания, на конце ¦ ¦
¦ ¦ ¦его образуется зеленый вен-¦ ¦
¦ ¦ ¦чик. Факел имеет желтую ок-¦ ¦
¦ ¦ ¦раску. Температура пламени ¦ ¦
¦ ¦ ¦ниже, чем у нормального ¦ ¦
L-----------+----------+---------------------------+--------------
Эффективность передачи тепла сварочного пламени свариваемому
металлу изменяется в зависимости от угла наклона мундштука горелки
к поверхности металла и достигает наибольшего значения при угле
наклона 90°.
Рекомендуемые углы наклона мундштука горелки к поверхности
металла альфа принимаются в зависимости от толщины свариваемого
металла согласно таблице W.7.12.
Таблица W.7.12
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УГЛЫ НАКЛОНА МУНДШТУКА
ГОРЕЛКИ К ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА
-----------------T------T------T-----T-----T------T-------T------¬
¦Толщина металла,¦ До 1 ¦1 - 3 ¦3 - 5¦5 - 7¦7 - 10¦10 - 15¦Более ¦
¦мм ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 15 ¦
+----------------+------+------+-----+-----+------+-------+------+
¦Угол наклона ¦ 20 ¦ 30 ¦ 40 ¦ 50 ¦ 60 ¦ 70 ¦ 80 ¦
¦мундштука, град.¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L----------------+------+------+-----+-----+------+-------+-------
Угол наклона мундштука горелки зависит также от температуры
плавления и теплопроводности металла - больший угол наклона
мундштука устанавливается для металла с более высокой температурой
плавления и теплопроводностью. Диаметр сварочной проволоки для
газовой сварки всех сталей подбирается в зависимости от толщины
свариваемого металла. Рекомендуемые диаметры присадочной проволоки
в зависимости от толщины свариваемой малоуглеродистой стали
приведены в таблице W.7.13.
Таблица W.7.13
ДИАМЕТРЫ ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ
ДЛЯ СВАРКИ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
-------------------T--------T-------T------T-------T-------T-----¬
¦Толщина металла, ¦ 1 - 2 ¦ 2 - 3 ¦3 - 5 ¦5 - 10 ¦10 - 15¦Более¦
¦мм ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 15 ¦
+------------------+--------+-------+------+-------+-------+-----+
¦Диаметр проволоки,¦Без про-¦ 2 ¦3 - 4 ¦3 - 5 ¦ 4 - 6 ¦6 - 8¦
¦мм ¦волоки ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L------------------+--------+-------+------+-------+-------+------
Присадочная проволока выбирается в зависимости от состава
свариваемого металла.
Сварные изделия из низкоуглеродистой стали последующей
термообработке не подвергаются, так как ее влияние на их качество
несущественно.
Для улучшения механических свойств сварных швов может
применяться последующая проковка сварных швов с подогревом их
пламенем горелки до красного каления.
Средне- и высокоуглеродистые стали, в особенности последние,
рекомендуется сваривать с применением флюса следующего состава:
углекислый натрий - 50% и двууглекислый натрий - 50%. Перед
сваркой заготовки рекомендуется отжигать. Сварку следует выполнять
с общим предварительным подогревом до 300 - 400 °C, а при
невозможности общего подогрева необходимо предварительно подогреть
кромки сварочной горелкой, а затем сваривать их с наибольшей
возможной скоростью, не допуская перегрева и кипения сварочной
ванны.
После сварки необходимо обеспечить наиболее медленное,
постепенное охлаждение сварного соединения, укрывая его асбестом
или помещая в золу, горячий песок или непосредственно в печь для
отжига.
Для повышения механических свойств сварного шва рекомендуется
непосредственно после сварки производить проковку шва в горячем
состоянии или с подогревом сварочной горелкой. Во всех случаях
сварки средне- и высокоуглеродистых сталей рекомендуется
последующая термическая обработка в виде отжига, нормализации и
закалки с отпуском в зависимости от назначения сварного изделия.
Газовую ацетилено - кислородную сварку различных сталей
следует выполнять в соответствии с указаниями, приведенными в
таблице W.7.14.
Таблица W.7.14
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГАЗОВОЙ АЦЕТИЛЕНО - КИСЛОРОДНОЙ
СВАРКЕ РАЗЛИЧНЫХ СТАЛЕЙ
------------T--------------T---------------T--------------T-------------¬
¦Свариваемый¦ Область ¦Марка присадоч-¦ Режим сварки ¦ Последующая ¦
¦ материал ¦ применения ¦ной проволоки и¦ ¦ обработка ¦
¦ ¦ ¦флюсы ¦ ¦ ¦
+-----------+--------------+---------------+--------------+-------------+
¦Сталь низ- ¦Сварка неот- ¦Св-08 ¦Пламя нормаль-¦Не требуется ¦
¦коуглеро- ¦ветственных ¦Св-08А ¦ное, расход ¦ ¦
¦дистая ¦конструкций ¦Флюс не требу- ¦ацетилена 100 ¦ ¦
¦ ¦ ¦ется ¦- 150 куб. ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦дм/ч на 1 мм ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦толщины свари-¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ваемого метал-¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ла ¦ ¦
+-----------+--------------+---------------+--------------+-------------+
¦Сталь конс-¦Сварка ответ- ¦Св-08Г ¦То же ¦Проковка от ¦
¦трукционная¦ственных кон- ¦Св-08ГА ¦ ¦светло - ¦
¦общего наз-¦струкций ¦Св-10ГА ¦ ¦красного до ¦
¦начения ¦ ¦Св-14ГС ¦ ¦темно - крас-¦
¦(среднеуг- ¦ ¦ ¦ ¦ного каления ¦
¦леродистая)¦ ¦ ¦ ¦и термообра- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ботка шва в ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦зависимости ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦от марки ста-¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ли ¦
+-----------+--------------+---------------+--------------+-------------+
¦Сталь низ- ¦То же ¦Св-08Г ¦Пламя нормаль-¦Режим термо- ¦
¦колегиро- ¦ ¦Св-08А ¦ное, расход ¦обработки за-¦
¦ванная ¦ ¦Св-10Г2 ¦ацетилена 100 ¦висит от мар-¦
¦ ¦ ¦Св-10ХГС ¦- 150 куб. дм/¦ки стали ¦
¦ ¦ ¦Св-18ХГСА ¦ч на 1 мм тол-¦ ¦
¦ ¦ ¦Флюс не требу- ¦щины сваривае-¦ ¦
¦ ¦ ¦ется ¦мого металла ¦ ¦
+-----------+--------------+---------------+--------------+-------------+
¦Хромистые ¦Сварка стали ¦Св-02Х19Н9 ¦Пламя нормаль-¦Предваритель-¦
¦стали ¦до 3 мм толщи-¦Св-04ХН19Н9 ¦ное, расход ¦ный подогрев ¦
¦ ¦ной ¦Св-06Х19Н9Т ¦ацетилена 70 ¦до 200 - 400 ¦
¦ ¦ ¦Флюсы - бура и ¦куб. дм/ч на 1¦°C. ¦
¦ ¦ ¦борная кислота ¦мм толщины ¦После сварки ¦
¦ ¦ ¦ ¦свариваемого ¦отжиг ¦
¦ ¦ ¦ ¦металла ¦ ¦
+-----------+--------------+---------------+--------------+-------------+
¦Хромонике- ¦Сварка труб ¦Св-0Х18Н9 ¦Пламя строго ¦Сваренные де-¦
¦левые аус- ¦малых диамет- ¦Св-0Х18Н9С2 ¦нормальное, ¦тали нагреть ¦
¦тенитные ¦ров (12 - 20 ¦Св-1Х18Н9Т ¦расход ацети- ¦до 1050 - ¦
¦стали ¦мм) ¦Св-Х18Н9Б ¦лена 75 куб. ¦1100 °C с ¦
¦ ¦ ¦Св-1Х18Н11М ¦дм/ч на 1 мм ¦последующим ¦
¦ ¦ ¦Флюс марки ¦толщины свари-¦охлаждением в¦
¦ ¦ ¦НЖ-8 (паста) ¦ваемого метал-¦воде ¦
¦ ¦ ¦ ¦ла. Процесс ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦сварки вести ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦быстро ¦ ¦
L-----------+--------------+---------------+--------------+--------------
Перед выполнением газовой сварки кромки свариваемых деталей и
прилегающая к ним зона (на ширину 20 - 30 мм с каждой стороны)
должны быть тщательно зачищены до металлического блеска от
окалины, ржавчины, краски, масла и других загрязнений
металлическими щетками, напильниками и наждачной бумагой. Зачистку
также можно осуществлять непосредственно пламенем сварочной
горелки.
Свариваемые детали перед сваркой должны быть соединены друг с
другом прихватками. Длина отдельных прихваток и расстояние между
ними зависят от толщины свариваемого металла и длины шва. При
сварке небольших узлов и тонкой стали длина прихваток может
составлять не более 5 мм, а расстояние между ними 50 - 100 мм.
При сварке толстой стали и при значительной протяженности шва
длина прихваток может составлять 20 - 30 мм при расстоянии между
ними до 300 - 500 мм. Порядок наложения прихваток выбирается в
зависимости от толщины металла и протяженности сварного шва.
W7.2.2. Кузнечная сварка
Кузнечной сварке хорошо поддаются мягкие сорта стали с
содержанием углерода от 0,15 до 0,25%. Стали с содержанием
углерода свыше 0,45% почти не поддаются сварке.
Температура нагрева металла для сварки должна быть выше
температуры нагрева для ковки и близка к температуре плавления.
Для мягких сталей температура нагрева при кузнечной сварке должна
быть примерно 1300°С. В качестве флюса при кузнечной сварке
применяются чистый песок - кремнезем, бура и поваренная соль.
Свариваемость металла зависит от количества содержащихся в нем
примесей: углерода 0,2 - 0,3% (максимум 0,45%); кремния не более
0,2%; марганца 0,6 - 0,8%; серы и фосфора не более 0,03% (каждого
в отдельности).
После кузнечной сварки изделия должны подвергаться отжигу.
Качество кузнечной сварки считается хорошим, если прочность
сварного шва не менее 85% прочности основного металла. В
большинстве случаев прочность сварного шва после кузнечной сварки
составляет 60 - 80% прочности основного металла.
W7.3. Сварка чугуна
W7.3.1. Ручная дуговая сварка
Чугун относится к группе плохо сваривающихся металлов, что
объясняется высоким содержанием углерода (более 2%), серы (до
0,15%) и фосфора (до 0,5%). Чугун можно сваривать дуговой сваркой
металлическим или угольным электродом, газовой сваркой, термитной
сваркой и заливкой жидким чугуном.
По состоянию свариваемой детали различают холодную (без
подогрева свариваемых деталей), полугорячую (при полном или
местном нагреве свариваемых деталей до 300 - 400 °С), горячую (при
полном нагреве до 600 - 800 °С) сварку чугуна. В условиях портов
применяется ручная дуговая и газовая сварка.
В зависимости от сложности формы и размеров чугунных деталей
применяется горячая, полугорячая или холодная ручная дуговая
сварка. Холодная сварка имеет следующие разновидности:
а) сварка стальными электродами. Применяется при ремонте
неответственных чугунных деталей небольших размеров с малым
объемом наплавки, не требующих после сварки механической
обработки.
Сварное соединение неоднородно по структуре, часто не обладает
достаточной плотностью и имеет низкую прочность. Сварка
выполняется электродами с защитно - легирующими покрытиями с V-
или X-образной разделкой кромок. Для устранения неравномерного
разогрева детали свариваются отдельными участками вразбивку. Длина
отдельных наплавленных участков сварного шва не должна превышать
100 - 200 мм. После наплавки отдельных участков следует дать им
возможность остыть до 60 - 80 °С.
При сварке изделий толщиной 8 - 15 мм сварка выполняется с
увеличенной шириной усиления шва. Сварку выполняют на постоянном
или переменном токе с использованием электродов типов Э42, Э42А,
Э50 и Э50А по ГОСТ 9467. При толщине металла до 5 мм используются
электроды диаметром 3 - 4 мм, при толщине 5 - 10 мм - диаметром 4
- 5 мм. Режимы сварки стальными электродами приводятся в таблице
W.7.15.
Таблица W.7.15
РЕЖИМЫ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ СТАЛЬНЫМИ
ЭЛЕКТРОДАМИ
------------------------T------------T-------------T-------------¬
¦Диаметр электрода, мм ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦
+-----------------------+------------+-------------+-------------+
¦Сила тока, А ¦ 90 - 100 ¦ 130 - 160 ¦ 180 - 200 ¦
L-----------------------+------------+-------------+--------------
б) сварка чугунными электродами. Применяется для исправления
дефектов чугунного литья - мелких литейных пор, рыхлостей, раковин
и трещин. Металл сварного шва можно получить по химическому
составу, близким к основному металлу, но в металле сварного шва и
прилежащих к нему зонах наблюдается отбел, что затрудняет
последующую механическую обработку. Чугунными электродами можно
производить сварку только в нижнем положении как на постоянном,
так и на переменном токе. Режимы сварки чугунными электродами
приводятся в таблице W.7.16.
Таблица W.7.16
РЕЖИМЫ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ ЧУГУННЫМИ
ЭЛЕКТРОДАМИ
-------------------------T--------------------T------------------¬
¦ Толщина свариваемого ¦ Диаметр электрода, ¦ Сила тока, А ¦
¦ металла, мм ¦ мм ¦ ¦
+------------------------+--------------------+------------------+
¦До 15 ¦ 6 ¦ 270 - 300 ¦
+------------------------+--------------------+------------------+
¦Свыше 15 до 30 ¦ 8 ¦ 300 - 400 ¦
+------------------------+--------------------+------------------+
¦- " - 30 до 40 ¦ 10 ¦ 450 - 500 ¦
+------------------------+--------------------+------------------+
¦- " - 40 ¦ 12 ¦ 500 - 650 ¦
L------------------------+--------------------+-------------------
в) сварка медными электродами. Применяется для изделий,
работающих при незначительных статических нагрузках, а также для
изделий, требующих плотных швов. Этим способом можно производить
заварку мелких дефектов в отливках, а также ремонт малогабаритных
деталей. Медными электродами можно сваривать на постоянном и
переменном токе. Лучшие результаты получаются при сварке на
постоянном токе обратной полярности. Полугорячая сварка проводится
после нагрева свариваемых деталей до 300 - 400 °С. Нагрев деталей
перед сваркой осуществляется в печах, горнах или с помощью газовых
горелок ацетилено - кислородным пламенем. Предварительный нагрев
|
