Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

в стали. Практика показала, что удовлетворительно свариваться могут те стали, для которых значение Сэкв не превышает 0,45.

Аналогичная формула может быть использована для приблизи­ тельной оценки склонности стали к образованию околошовных трещин:

можно выполнять без предварительного подогрева. При большей толщине свариваемого металла и Сэкв > 0,45% рекомендуется предварительный подогрев.

55.Оценка свариваемости стали

взависимости от содержания элементов (в %)

На основе практических данных предложена оценка (табл. 55) свариваемости стали по сумме содержащихся в ней марганца, кремния, хрома и никеля в сопоставлении с содержанием угле­ рода. При наличии в стали молибдена последний также вводят в расчет суммы элементов с множителем 4, так как действие его весьма энергично. Малые добавления ванадия и титана не учиты­ вают. Эти рекомендации можно использовать лишь для ориенти­ ровочной, предварительной оценки свариваемости сталей. Если же речь идет о сварке конструкций ответственного назначения для паровых и газовых турбин, то выбор сталей и сварочных мате­ риалов, а также разработка технологических процессов сварки, предварительной и последующей термической обработки должны базироваться в каждом конкретном случае на тщательной теоре­ тической и экспериментальной проработке.

Отечественная промышленность изготовляет в широкой номен­ клатуре стальную сварочную проволоку для сварки и наплавки сталей различных марок. Для этих целей используют несколько десятков марок сварочной проволоки диаметром 0,3— 12 мм,

226

углеродистой, легированной хромом, никелем, молибденом, тита­ ном, вольфрамом и др. Для сварки сталей, применяемых в тур­ бостроении, используют проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-08ХГСМФА, Св-08Х 1М1ГСФА и др. (в обозначении марки проволоки: Св — означает сварочная; первое число — содержа­ ние углерода в сотых долях процента; буквы с последующими цифрами — содержание легирующих элементов в процентах; буква А — повышенную чистоту и качество). В практике энерго­ машиностроения используют и другие марки сварочной проволоки, например, Св-08Х 11ВФ, Св-08ХГСМА, Св-08ХПН, Св-08ХГСМФА и др.

Для ручной дуговой сварки и наплавки сталей применяют электроды из сварочной проволоки соответствующей марки с по­ крытиями различного состава. Эти покрытия создают газовую за­ щиту сварочной ванны, образуемой в результате плавления основ­ ного металла и электродной проволоки, от влияния кислорода и азота, содержащихся в окружающей атмосфере, раскисляют рас­ плавленный металл, вводят в сварной шов легирующие элементы, повышающие его прочность и пластичность, образуют защитную корку шлака на поверхности шва, способствующую замедленному его остыванию. Покрытия повышают устойчивость горения элек­ трической дуги, стабилизируют процесс сварки.

Состав покрытий электродов для качественной сварки углеро­ дистых и легированных сталей может быть весьма разнообразным в зависимости от химического состава свариваемых металлов, требований, предъявляемых к сварному соединению, простран­ ственного положения, в котором протекает процесс сварки, и дру­ гих условий. Компоненты, выбираемые различными исследова­ телями при формировании состава покрытия для решения одних и тех же задач, также характеризуются значительным разнообра­ зием. Например, в качестве газообразующих компонентов в покры­ тиях различных марок используют мрамор или крахмал, целлю­

Для образования шлаков в состав покрытий вводят гранит, плавиковый шпат, кварцевый песок, каолин, титановый кон­ центрат, марганцевые руды и пр. Шлакообразующие компоненты подбирают таким образом, чтобы плотность шлаков была ниже плотности металла сварочной ванны, так как иначе будет за­ труднено всплывание шлака на поверхность ванны, а оставшиеся в затвердевшем сварном шве частицы шлака будут снижать проч­ ность и пластичность шва.

К составляющим, которые вводят в покрытие для раскисления расплавленного металла сварочной ванны, относят ферросилиций или ферромарганец, титан, алюминий и другие элементы. Для стабилизации дуги в покрытия вводят поташ, полевой шпат, гранит. Если легирование металла шва, осуществляемое преиму­

щественно подбором сварочной проволоки соответствующего химического состава, по тем или иным причинам должно быть дополнено за счет покрытия, то в состав последнего вводят фер­ росплавы и металлические порошки. Для связывания составляю­ щих покрытия между собой и с проволокой, на которое его на­ носят, чаще всего применяют жидкое стекло.

Для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей ГОСТом 9467—60 предусмотрено 15 различных типов электродов, обеспечивающих предел прочности при разрыве ме­ талла шва или наплавленного металла от 34 до 145 кгс/мм2. Типы этих электродов обозначают индексами, содержащими букву Э (электрод) и число, соответствующее минимальному значению ав, требуемому указанным стандартом, например, Э50, Э60 и т. д. Для сварки и наплавки теплоустойчивых сталей рекомендовано семь типов электродов. В табл. 56 приведены химический состав и механические свойства металла швов или наплавок, выполнен­ ных этими электродами.

Около 30 типов электродов для дуговой сварки высоколеги­ рованных сталей аустенитного, аустенито-ферритного, мартенсито­ ферритного, мартенситного классов и специальных конструк­ ционных сталей рекомендует ГОСТ 10052—62, регламентиру­ ющий химический состав, механические свойства и стойкость против межкристаллитной коррозии металла шва, выполненного указанными электродами. Для значительной части рекомендо­ ванных стандартом электродов ограничивается содержание в на­ плавленном металле ферритной фазы, оказывающей существен­ ное влияние на его свойства. В табл. 57 приведены некоторые типы электродов, которые могут быть использованы в практике турбостроения. Наиболее часто применяют электроды, диаметр проволоки которых равен 3—6 мм, а длина 250—450 мм.

Покрытие электрода должно быть прочным и плотным, без комков неразмешанных компонентов. Толщина и состав покрытия не регламентируются стандартами. Покрытие должно распола­ гаться концентрично относительно стального стержня. Для каж­ дого типа электродов могут быть применены покрытия различного состава. Для толстообмазанных электродов, применяемых при сварке и наплавке конструкционных и теплоустойчивых сталей, установлено четыре вида покрытия.

1. Рудно-кислые (по ГОСТу 9467—60 обозначаются буквой Р). Электроды с рудно-кислым покрытием пригодны для сварки во всех пространственных положениях и характеризуются большой скоростью расплавления. По механическим свойствам металла шва такие электроды обычно относят к типу Э42. Кислые шлаки, образующиеся при сварке электродами с рудно-кислыми покры­ тиями, состоят из силикатов и титанатов марганца и железа и различных окислов. В случаях увеличенного содержания в покры­ тии марганца, применения ферромарганца с повышенным содер­ жанием углерода и кремния, а также при сварке металла с высо-

228

229

57. Характеристики металла, наплавленного различными электродами

ким содержанием кремния в швах наблюдается пористость. К числу электродов с рудно-кислыми покрытиями, нашедших значитель­ ное применение для сварки углеродистых и низколегированных сталей, относятся используемые в практике турбостроения элек­ троды ОММ-5, ЦМ-7 и др. Состав (в % по массе) покрытий этих электродов приведен в табл. 58.

2. Рутиловые (обозначаются буквой Т). Рутилом называют при­ родный минерал, состоящий в основном из двуокиси титана,

230