Презентация по предмету Теория сварочных процессов на тему

Презентация по предмету «Теория сварочных процессов» на тему: Сварка разнородных сталей. Волгодонск 2013

Возможности соединения разнородных сталей сваркой. • Номенклатура материалов, используемых в комбинированных конструкциях из разнородных сталей, весьма велика и может включать большинство свариваемых сталей. • Такие конструкции могут различаться способами их изготовления, конструктивным оформлением, сочетанием свариваемых сталей и других признаков. • По сочетанию материалов в одном сварном соединении они могут быть одного структурного класса и разных структурных классов.

• К соединениям одного структурного класса можно отнести сочетания между собой конструкционных сталей разной прочности, конструкционных сталей с теплоустойчивыми сталями перлитного класса, жаростойких и коррозионно-стойких ферритных и ферритномертенситных сталей, высокохромистых, аустенитных сталей и сплавов на никелевой основе разного легирования между собой. • Наибольшее распространение среди сварных соединений нашли соединения перлитных сталей с аустенитными хромоникелевыми сталями и швами, и в меньшей степени с мартенситно-ферритными высокохромистыми коррозионностойкими сталями.

• Обеспечение надежной эксплуатации таких сварных конструкций - наиболее сложная задача вследствие заметного развития в них химической, структурной и механической неоднородности и наличия в изделии поля остаточных напряжений, которые не могут быть сняты термической обработкой. В ряде случаев для повышения работоспособности соединения сталей разных структурных классов, резко отличающихся друг от друга по свойствам, осуществляют не непосредственно, а через введение элемента из материала, хорошо сваривающегося с обеими составляющими и обладающего промежуточными свойствами.

• В связи с разным легированием свариваемых основного и наплавленного металла состав шва с учетом проплавления будет промежуточным по содержанию легирующих элементов. Это создает дополнительные трудности в выборе составов сварочных материалов (малочувствительных к разбавлению основным металлом) и назначении режимов сварки. • Для простейших случаев сварки содержание того или иного элемента в разных слоях шва можно определить аналитически. • При сварке разнородных сталей определение состава разных слоев многослойных швов усложняется в связи с необходимостью одновременного учета проплавления каждой из свариваемых сталей.

• Следует иметь в виду, что при неизбежности в условиях сварки образования шва за счет части наплавленного и частично проплавленного основного металла другого легирования, состав шва может заметно отличаться от исходного состава электродов или сварочной проволоки. При сварке разнородных сталей одного структурного класса (например, перлитных сталей разного легирования) между собой изменение состава шва из-за проплавления не скажется заметно на его свойствах. Но при сварке сталей разных структурных классов (особенно, перлитных сталей с аустенитными) свойства шва даже при небольшом проплавле-нии стали другого структурного класса могут резко меняться, что приводит к опасности возникновения технологических трещин и к снижению работоспособности соединения.

• При выборе сварочных материалов, методов и режимов сварки, а также при оценке работоспособности рассматриваемых сварных соединений необходимо уделять особое внимание структуре и свойствам зоны сплавления разнородных материалов, включающую собственно границу сплавления, а также примыкающие к ней приграничные участки ЗТВ переменного состава. В соединениях, выполненных методами сварки давлением, такой участок - это зона контакта двух разнородных сталей, а в соединениях, выполненных сваркой плавлением, - граница раздела основного металла и шва другого состава. В зоне сплавления возможно образование трещин, которые могут стать вероятными инициаторами развития хрупких усталостных и коррозионных разрушений при эксплуатации.

Рекомендуемые способы сварки. • При изготовлении комбинированных конструкций из разнородных сталей используется большинство методов сварки, применяемых для соответствующего класса конструкций из стали одного легирования. Наиболее распространена ручная дуговая сварка - при изготовлении всех видов соединений и сочетаний сталей. При сварке узлов с большой протяженностью швов простой конфигурации перспективна автоматическая сварка под флюсом.

• Для ряда крупногабаритных узлов по условиям их эксплуатации необходимо иметь поверхностный слой или разные участки шва переменного по длине состава и уровня механических свойств. В этом случае для изготовления конструкций применяется ЭШС. Рекомендуемое при этом методе плавное изменение состава шва в сварных соединениях разнородных сталей разного структурного класса обеспечивает и более высокую их работоспособность в особых условиях работы, например, при высоких температурах (вызывающих процесс ползучести) и в коррозионных средах. • Для создания антикоррозионного слоя в сосудах различного назначения из перлитных сталей широко применяют различные способы наплавки и прежде всего ленточным электродом.

• При изготовлении узлов из разнородных высоколегированных сталей часто используют сварку в защитных газах и прежде всего аргонодуговую. При требовании обеспечения высокой точности конструкции эффективно применение ЭЛС. • При массовом производстве узлов простой конфигурации используют различные способы сварки давлением. Так, при стыковке труб в котлостроении и других отраслях промышленности широко применяют контактную сварку сопротивлением и оплавлением. Для соединений компактного сечения (сварного инструмента, различного рода рычагов и тяг, соединения валов с дисками компрессоров) и в других подобных соединениях успешно внедрена сварка трением. При сварке листовых конструкций из разнородных сталей используется точечная и роликовая сварка. • Выбор того или иного способа сварки разнородных сталей проводится с учетом специфических особенностей формирования сварных соединений.

Подготовка разнородных сталей под сварку. • Разделки под сварку в соединениях разнородных сталей обычно принимаются теми же, что и в соединениях однородных сталей. В ответственных сварных узлах из перлитной и высокохромистой стали с аустенитной энергетических и химических машин, эксплуатируемых при высоких температурах, а также в соединениях ограниченно свариваемых перлитных сталей, выполняемых аустенитными электродами, перед выполнением основного шва регламентируется предварительная наплавка (облицовка) кромки детали из перлитной и высокохромистой стали аустенитными электродами. Облицовка рекомендуется при толщине свариваемой детали свыше 6 мм, если она изготавливается из легированной перлитной или высокохромистой стали, и при толщине свыше 10 мм для детали из углеродистой стали.

• В сварных узлах (энергетического и химического оборудования) из сталей разного структурного класса, эксплуатируемых при высоких температурах, должны предъявляться дополнительные требования к расположению сварных стыков. Из-за разницы температурных коэффициентов расширения свариваемых сталей при расположении сварного стыка вблизи закрепления (жесткости) во время нагрева возникают дополнительные термические напряжения, под влиянием которых возможно преждевременное разрушение сварного соединения. Поэтому в подобных конструкциях сварные стыки должны располагаться вдали от закреплений и участков резкого изменения сечения свариваемых элементов.

Рекомендуемые сварочные материалы. • Кроме общих положений о выборе сварочных материалов для сварки сталей одного легирования при переходе к разнородному исполнению следует дополнительно учитывать следующие требования: • 1) обеспечение высоких технологических и служебных свойств металла шва с учетом разбавления наплавленного металла проплавленным основным иного легирования; • 2) исключение или снижение до минимума протяженности хрупких кристаллизационных и диффузионных прослоек в зоне сплавления; • 3) обеспечение прочности металла шва не ниже прочности менее легированной стали. • Предварительный выбор сварочных материалов с учетом первого требования можно сделать на основе анализа фазового состава и структуры возможных составов металла шва в зависимости от доли в нем основного и наплавленного металла

• Выбор присадочных материалов для сварки сталей разного структурного класса более сложен и должен полностью учитывать соблюдение рассмотренных требований. В данном случае необходимо опасаться появления хрупких участков шва в отдельных его слоях и образования хрупких прослоек в зоне сплавления. • В соединениях сталей одного структурного класса разного легирования выбор сварочных материалов заметно проще: сварочные материалы принимаются либо близкими к используемым для сварки той или иной стали, либо промежуточными по составу.

Спасибо за внимание!