Merkmale der Technologie des Schweißens verschiedener Materialien. Schweißen von legierten Stählen

In den frühen Stadiender russische Wissenschaftler Nikolai Nikolayevich Benardos untersuchte die Möglichkeiten des elektrischen Lichtbogens und vollendete die Verbindung von Metallelementen mit einfachen Stählen. Mit dem Aufkommen neuer Stahlsorten wurde es folglich notwendig, die Liste der Elektroden zum Schweißen verschiedener Stahlsorten zu erweitern. Seit Ende des 19. Jahrhunderts forschen viele Wissenschaftler aus dem In- und Ausland, um einen schmelzenden Elektrodenstab zu verwenden, der in seiner chemischen Zusammensetzung dem geschweißten Metall ähnelt.

Schweißelektrodenmarken

Derzeit angewendetmehr als zweihundert Arten von Elektroden  erforderlich für das Schweißen der entsprechenden Stahlsorten.  Unter den Primaten gehören verbrauchbare Schweißelektroden für manuelle Anwendungen elektro lichtbogenschweißenDer Kern besteht aus einem legierten oder hochlegierten Kohlenstoffdraht.

Die am meisten nachgefragten Schweißkomponenten auf dem Markt sind Elektroden zum Schweißen von Kohlenstoffstählen, da diese Art von Stahl weit verbreitet ist metallstrukturen  (Marken wie St0 St1kp, St1ps, St1sp, St2kp, St2ps, St2sp, StZkp, StZps, StZsp, StZGps, StZGsp, St4kp, St4ps, St4sp, St5ps, St5sp, St5Gps, Stbps, Stbsp etc.). Zu den weit verbreiteten Elektroden zum Schweißen von Kohlenstoffstählen zählen Marken wie UONI, MR, OZS und ANO. Jeder von ihnen hat seine eigenen individuellen Parameter und Eigenschaften und im Hinblick auf bestimmte Vorteile:

- elektroden der Marke UONII 13/55   undUONII 13/45   haben ein geringes Metallspritzniveau, was aufgrund der Eigenschaften der chemischen Struktur von Kohlenstoff wichtig ist;

- elektroden der Marke MR-3S   und MP-3   Sie haben den gleichen Vorteil und sind auch sehr einfach in der Arbeit und ermöglichen selbst Anfängern eine hohe Qualität und sichere Schweißung.

- elektroden der Marke OZS-12 , OZS-6   und OZS-4   zeichnet sich durch eine attraktive und gleichmäßige Naht aus und kann mit einer oxidierten Oberfläche arbeiten.

- elektrodenmarke ANO-21   Es hilft auch, Spritzer zu minimieren und sorgt für eine starke und stabile Lichtbogenverbrennung.

Also zum Schweißen kohlenstoffstahl  Elektroden der folgenden Marken UONI 13/45, UONI 13/55, ANO-21, OZS-4, OZS-6, OZS-12, MP-3, MP-3S sind weit verbreitet.

Gemäß der bestehenden Klassifizierung von Metallen umfasst der Kohlenstoffgehalt in Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder mit niedrigem Kohlenstoffgehalt einen Kohlenstoffgehalt von nicht mehr als 0,25 Prozent. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hat auch seine eigenen Besonderheiten, die die Wahl der Elektrode beeinflussen. Das Beste von allem bei dieser Art von Arbeit haben sich bewährt:

- elektrodenmarke ANO-4   sorgen für eine gute kommerzielle Naht ohne Poren und Risse;

- elektrodenmarke ANO-6   einfach genug im Betrieb und sorgen für eine starke Naht

Zum Schweißen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden häufig Elektroden der folgenden Marken ANO-4 und ANO-6 verwendet.

Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften werden überall niedriglegierte Stähle der folgenden Klassen verwendet: 09 092, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ, 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД usw. Niedriglegierte Stähle zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Temperatureinflüssen beim Schweißen aus. Daher wurden folgende Stahlsorten für den Betrieb dieser Stahlsorte entwickelt:

- elektroden der Marke UONII 13/45   und UONII 13/55   Verhindern Sie das Kochen des Schweißbades und sorgen Sie für minimale Spritzer;

- elektroden der Marke OZS-6   und OZS-4   gekennzeichnet durch eine attraktive und gleichmäßige Naht und die Fähigkeit, mit einer oxidierten Oberfläche zu arbeiten.

Zum Schweißen von niedriglegiertem Stahl werden häufig Elektroden der folgenden Marken UONII 13/55, UONII 13/45, OZS-6 und OZS-4 verwendet.

Üblicherweise verwendete legierte Stähle umfassen solche Qualitäten wie 15X, 20X, 30X, 35X, 38XA, 40X, 45X, 50G, 12HN, 20HN, 40HN, 14HGN, 19HGN, 20HGNM, 30XM usw. Legierungsstahl, abhängig von der Zugabe von Legierungskomponenten, Sie ist zweckmäßig in Baustähle und Stähle mit besonderen Eigenschaften unterteilt, die in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden. Beim Schweißen für Schweißelektroden gelten daher besondere Anforderungen.

Elektroden der Marken TML-1U, TML-3U und TML-5 sind für das Arbeiten mit legierten hitzebeständigen Stählen entwickelt worden. Diese Elektrodenmarken zeichnen sich durch eine stabile und starke Lichtbogenverbrennung sowie eine gute Trennung der Schlackenkruste aus.

Hochlegierte Stähle werden in Konstruktionen und Anlagen mit hohen Anforderungen an die Wärmebeständigkeit eingesetzt, die zur Bildung von Korrosion neigen und vor chemischen und mechanischen Beanspruchungen sowie anderen Parametern geschützt werden. Üblicherweise verwendete Stähle mit benannten Parametern umfassen die folgenden Qualitäten: 08Н18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х18Н12Б, 08Х22Н6Т, 10Х23Н18, Х20Н14С2, 20Х20Н14С2, 20Х25Н20С2 und andere.

- elektroden der Marke TsL-11 Entwickelt zum Schweißen von Stahl in korrosiven Umgebungen. Die resultierende Naht ist korrosionsbeständig, langlebig und sieht attraktiv aus. Dafür sorgen der geringe Gasgehalt und verschiedene schädliche Verunreinigungen.

- elektroden der Marke OZL-6   Wird für Metalle mit erhöhten Anforderungen an die Wärmebeständigkeit verwendet. Sie ermöglichen Ihnen, Arbeiten in einem kurzen Bogen durchzuführen und das Auftreten von Karbidierungen zu begrenzen. Die aufgebrachte Naht hält Temperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius stand.

Die Arbeit mit Gusseisen hat aufgrund der geringen Festigkeit und fast keiner Plastizität dieses Materials seine eigenen Eigenschaften. Die Hauptschwierigkeit bei schweißenbei Produkten aus Gusseisen handelt es sich um die Verschlechterung der mechanischen Festigkeit aufgrund thermischer Effekte. Daher beim Schweißen und Auftragen gusseisenerzeugnisse  Es wurden Elektrodensorten entwickelt, die dieser Besonderheit gerecht werden:

- oZCH-2-Elektroden   werden häufig zum Schweißen von Gusseisen verwendet, dessen Kupferbasis Eisenpulver enthält, besondere Festigkeit verleiht, seine Viskosität behält und der Naht plastische Eigenschaften verleiht.

Die Ummantelung wird in Fällen durchgeführt, in denen Schäden wiederhergestellt oder repariert werden müssen, nach Abnutzung oder bei Verarbeitung, die der Metalloberfläche zusätzliche physikalische und chemische Eigenschaften verleihen. Für diese Zwecke wurden Elektroden mit einem speziellen Zweck entwickelt:

- t-590-Elektroden   können Sie den nachfolgenden Verschleiß der Arbeitsfläche vermeiden und verhindern. Sie sind eher wirtschaftlich und einfach in der Arbeit und liefern auch dauerhafte und qualitativ hochwertige Ergebnisse.

Neben den aufgeführten Marken schweißelektrodenEs gibt immer noch eine Vielzahl von Sorten, die für eine bestimmte Stahlsorte und mit bestimmten Schweißbedingungen ausgelegt sind. Alle diese Arten von Marken sind darauf ausgelegt, die sich ständig ändernde Nachfrage infolge der Verbesserung der Qualität des Endprodukts zu erfüllen. Unter diesen Bedingungen ist die Aufgabe jedes Herstellers schweißprodukte  ist die maximale qualitätsgesicherte Elektrode für moderne Anforderungen. Daher überwacht unser Unternehmen ständig neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Metallurgie und führt neue Elektrodentypen ein, die qualitativ hochwertige Schweißverbindungen ermöglichen.

Für die Herstellung kritischer Schweißkonstruktionen werden im Allgemeinen niedriglegierte, kohlenstoffarme Baustähle verwendet.

Niedriglegierter kohlenstoffarmer Stahl unterscheidet sich aufgrund des thermischen Zyklus kaum von herkömmlichem kohlenstoffarmer Stahl. Die Unterschiede bestehen hauptsächlich in einer etwas größeren Tendenz, bei erhöhten Abkühlgeschwindigkeiten Löschstrukturen im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone zu bilden. Kohlenstoffarmes Schweißgut niedriglegierte StähleB. 09G2S, 17G1S, 14HGS usw. hat nicht nur eine Ferrit-Perlit-Struktur, sondern auch bei erhöhten Abkühlgeschwindigkeiten in den Verbindungen dieser Stähle sind neben Ferrit und Perlit auch Martensit, Bainit und Restaustenit vorhanden. Martensit, der in solchen Verbindungen gefunden wird, ist ohne Struktur, und Bainit ist eine ferritische Carbidmischung mit hoher Dispersion. Die Anzahl dieser Bauteile variiert je nach Temperaturzyklus des Schweißens. Mit abnehmendem Wärmeeintrag steigt die Menge an Mardensieb, Bainit und Restaustenit im Schweißgut und ihre Dispersion nimmt zu. So ist die Anzahl der Löschstrukturen in Schweißnähten auf kohlenstoffarmem Silizium-Mangan-Stahl mit einer Dicke von 12 mm beim Schweißen mit Wärmezufuhr E = 4 kcal / cm und Abkühlgeschwindigkeit im Temperaturbereich von 400 bis 600 ° C, etwa gleich 4,5 ° C / s, 10 bis 10 ° C. 11%.
  In den Nähten mit hohem Wärmeeintrag nimmt die Anzahl dieser Strukturen stark ab. Die Struktur der Nähte auf demselben Stahl mit Wärmeeintrag von 13 kcal / cm und einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis 0,6 ° C / s besteht nur aus Ferrit und Perlit. Martensit und Bainit bilden sich auch in der Schweißnahtzone von Schweißverbindungen, z. B. Stahl 14HGS, deren Anzahl beim Schweißen von Stahl im Überhitzungsbereich maximal ist (etwa 3%) und mit dem Abstand von der Schmelzlinie abnimmt.
Bei einer geringen Anzahl von Löschstrukturen ist ihr Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Schweißverbindungen aufgrund der gleichmäßigen und desorientierten Anordnung dieser Komponenten auf einer weichen ferritischen Basis unbedeutend. Mit zunehmendem Anteil derartiger Strukturen in der Schweißnaht- und Wärmeeinflusszone verschlechtern sich jedoch die Duktilität des Metalls und seine Sprödbruchfestigkeit stark. Ein zusätzliches Legieren von Stahl mit Mangan, Silizium und anderen Elementen fördert die Bildung von Abschreckstrukturen in Schweißverbindungen. Daher ist der Schweißmodus der meisten niedriglegierten Stähle auf engere (in Bezug auf den Wärmeeintragswert) Grenzen begrenzt als beim Schweißen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. In einigen Fällen, zum Beispiel beim Mikrolegieren mit Vanadium, Vanadium und Stickstoff sowie anderen Elementen, ist die Neigung niedriglegierter Stähle, während des Schweißens in der Wärmeeinflusszone Getreide zu züchten, vernachlässigbar.
  Um die Reaktion von niedrig legiertem Stahl auf den thermischen Schweißzyklus zu bestimmen, wird ein Testkomplex durchgeführt. Um die Erweichung in der Wärmeeinflusszone zu reduzieren, sollten wärmeverbesserte niedriglegierte Stähle mit möglichst geringem Wärmeeintrag geschweißt werden.
  Die Gewährleistung der gleichmäßigen Festigkeit des Schweißgutes mit dem Basismetall wird hauptsächlich durch das Dotieren mit vom Basismetall ausgehenden Elementen erreicht. Manchmal wird das Schweißgut zusätzlich durch den Schweißdraht legiert, um die Festigkeit und Beständigkeit gegen Sprödbruch zu erhöhen.
  Die Beständigkeit des Schweißgutes gegen Kristallisationsrisse beim Schweißen von niedriglegierten Stählen ist aufgrund der erhöhten negativen Wirkung von Kohlenstoff durch einige Legierungselemente, wie z. B. Silizium, etwas geringer als die von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Eine erhöhte Rissbeständigkeit wird erreicht, indem der Gehalt an Kohlenstoff, Schwefel und einigen anderen Elementen in der Schweißnaht durch Verwendung verringert wird schweißdraht  mit einem reduzierten Gehalt dieser Elemente sowie der Wahl einer geeigneten Schweißtechnologie (Reihenfolge der Nähte, die eine günstige Form des Eindringens sicherstellen) und rationelle Gestaltung des Produkts.

4.1. Schweißtechnik mit beschichteten Elektroden.

Beim Handbogenschweißen mit beschichteten Metallelektroden brennt der Schweißlichtbogen von Elektrode zu Produkt, schmilzt die Kanten des zu schweißenden Produkts und schmilzt das Metall der Elektrodenstange und der Elektrodenbeschichtung (Abbildung 1). Die Kristallisation des Grundmetalls und des Metalls der Elektrodenstange bildet eine Schweißnaht.

Fig.2. Das Schema des Schweißens bedeckt mit einer Metallelektrode

Die Elektrode besteht aus einem Elektrodenstab und einer Elektrodenbeschichtung (siehe Abbildung 1).

Vorteile der Methode:

Einfachheit der Ausrüstung;

Die Möglichkeit des Schweißens in allen räumlichen Positionen;

Die Möglichkeit des Schweißens an schwer zugänglichen Stellen;

Schneller, pünktlicher Übergang von einem Materialtyp zu einem anderen;

Große Auswahl an geschweißten Metallen.

Die Nachteile der Methode:

Hohe Material- und Zeitkosten für die Vorbereitung des Schweißers;

Qualität geschweißte Verbindung  und ihre Eigenschaften werden weitgehend durch den subjektiven Faktor bestimmt;

Geringe Produktivität (proportional zum Schweißstrom führt eine Erhöhung des Schweißstroms zur Zerstörung der Elektrodenbeschichtung);

Schädliche und schwierige Arbeitsbedingungen.

Rationale Anwendungen:

Schweißen bei der Installation;

Schweißen neprotyazhennyh Nähte.

Die Technologie des Schweißens niedriglegierter Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit beschichteten Elektroden unterscheidet sich kaum von der Technologie des Schweißens von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Die Art der Vorbereitung der Kanten, die Schweißmodi und die Reihenfolge der überlappenden Nähte sind nahezu identisch. Reißnägel während der Montage sollten mit den gleichen Elektroden wie beim Schweißen der Hauptnaht ausgeführt werden und nur an den Stellen gelten, an denen sich die Naht befindet.
  Niedriglegierte Stähle werden hauptsächlich mit mit Calciumfluorid beschichteten Elektroden des Typs E42A und E50A verschweißt, die im Vergleich zu anderen Elektrodentypen eine höhere Beständigkeit gegen Kristallisationsrisse und verbesserte plastische Eigenschaften bieten. Zum Schweißen von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. 09G2) werden in einigen Fällen Elektroden mit Rutil-Beschichtung verwendet, z. B. AH0-1 (Typ E42T). Die am häufigsten verwendeten Elektroden sind UONI-13/45, SM-11, ANO-8 (Typ E42A) und UONI-13/55, DSK-50, ANO-7 (Typ E50A), die die Festigkeit und Duktilität des Schweißgutes auf der Eigenschaftsebene des Hauptteils gewährleisten Metall.
  Die hohe Festigkeit des Schweißgutes beim Schweißen mit E42A-Elektroden wird durch den Übergang von Legierungselementen vom Grundwerkstoff in die Schweißnaht und die erhöhte Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht erreicht. Verwenden Sie für Schweißringnähte von Rohrleitungen, die bei Temperaturen bis -70 ° C, beispielsweise von Stahl 10G2, betrieben werden, VSN-3-Elektroden (Typ E50AF) mit einer Kalziumfluorid-Beschichtung.
Die mit beschichteten Elektroden verschweißten Nähte weisen teilweise eine geringere Korrosionsbeständigkeit in Seewasser auf, was die Leistungseigenschaften von geschweißten Behältern, Seegestellen und anderen Konstruktionen erheblich verringert, was auf den geringen Gehalt an Legierungselementen in den Oberflächenschichten des Schweißgutes (Chrom, Nickel, Kupfer) zurückzuführen ist ) aufgrund der geringen Beteiligung des Grundmetalls am Metall dieser Schichten. Um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, sollte das Schweißgut mit Chrom legiert werden.

4.2. Unterpulverschweißtechnik.

Bei dieser Schweißmethode brennt der Lichtbogen unter einem körnigen Schüttgut, das als Schweißfluss bezeichnet wird (Abbildung 2).

Abb. 3. Schweißen unter Fluss

Unter der Einwirkung von Wärme des Lichtbogens schmelzen der Elektrodendraht und das Basismetall sowie ein Teil des Flussmittels. In der Schweißzone wird ein Hohlraum gebildet, der mit Metalldampf, Flussmittel und Gasen gefüllt ist. Der Gashohlraum ist im oberen Teil durch die Hülle des geschmolzenen Flussmittels begrenzt. Das den Gashohlraum umgebende geschmolzene Flussmittel schützt den Lichtbogen und das geschmolzene Metall in der Schweißzone vor den schädlichen Einflüssen der Umgebung und führt eine metallurgische Bearbeitung des Metalls im Schweißbad durch. Da entfernst du lichtbogen  Das geschmolzene Flussmittel, das mit dem geschmolzenen Metall reagiert hat, erstarrt und bildet eine Schlackenkruste an der Naht. Nach Beendigung des Schweißens und Abkühlens des Metalls kann die Schlackenkruste leicht vom Schweißgut getrennt werden. Der nicht verbrauchte Teil des Flussmittels wird durch eine spezielle pneumatische Vorrichtung in eine Flussvorrichtung eingebaut und wird später beim Schweißen verwendet.

Vorteile der Methode:

Erhöhte Leistung;

Minimaler Verlust an Elektrodenmetall (nicht mehr als 2%);

Kein Spritzen;

Maximaler Schutz der Schweißzone;

Minimale Oxidempfindlichkeit;

Kleine, flockige Metalloberfläche der Naht aufgrund der hohen Stabilität des Bogens;

Schutzvorrichtungen vor Lichtstrahlung sind nicht erforderlich, da der Lichtbogen unter einer Flussmittelschicht brennt;

Die niedrige Abkühlgeschwindigkeit des Metalls gewährleistet hohe mechanische Eigenschaften des Schweißgutes;

Niedrige Schulungskosten;

Es gibt keinen Einfluss des subjektiven Faktors.

Die Nachteile der Methode:

Arbeit mit der Herstellung, Lagerung und Aufbereitung von Schweißflussmitteln;

Die Schwierigkeit, die Position des Bogens relativ zu den Kanten des geschweißten Produkts einzustellen;

Negative Auswirkungen auf den Bediener;

Es ist nicht möglich, in allen räumlichen Positionen ohne spezielle Ausrüstung zu schweißen.

Anwendungen:

Schweißen in Werkstatt- und Installationsbedingungen;

Schweißen von Metallen von 1,5 bis 150 mm und mehr;

Schweißen aller Metalle und Legierungen, unähnliche Metalle
In den meisten Fällen werden die gleichen Schweißmaterialien verwendet wie beim Schweißen von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt: Schmelzflussmittel AN-348-A, OSTs-45 (Ein-Bogen-Schweißen), AN-60 (Mehrfachbogen-Schweißen mit erhöhter Geschwindigkeit) sowie Schweißdrähte Sv-08GA und Sv-10G2. Zum Schweißen von mikrolegierten Stählen, zum Beispiel 15G2AF, wird in einigen Fällen der Flussmittel AN-22 mit niedrigem Siliziumgehalt in Kombination mit den Drähten Sv-08KhM und Sv-YUNMA verwendet. Die Nähte sind jedoch weniger beständig gegen Kristallisationsrisse, weshalb empfohlen wird, das Schweißen mit Vorwärmen durchzuführen. Um die plastischen Eigenschaften des Metalls der Ecknaht und der Wärmeeinflusszone auf der Ebene der Eigenschaften des Grundmetalls sicherzustellen, sollte der Querschnitt der Schweißnaht in Abhängigkeit von der Dicke des zu schweißenden Metalls ausgewählt werden. Manchmal wird das Schweißen mit zwei Bögen in separaten Bädern durchgeführt. Es wird auch empfohlen, auf dicken Metallen mehrschichtige Schweißnähte mit zwei Bögen auszuführen. Beim Schweißen mit einem Bogen vor dem Erwärmen der ersten Schicht wird eine Erwärmung des Basismetalls auf eine Temperatur von 150 bis 200 ° C erreicht. Experimentell wird ein Zusammenhang zwischen der Dicke des Basismetalls und dem Querschnitt der Schweißnaht oder Schicht hergestellt
  Das Metall der unter dem Flussmittel geschweißten Schweißnähte hat aufgrund des erheblichen Anteils des Grundmetalls und des ausreichenden Gehalts an Legierungselementen eine höhere Korrosionsbeständigkeit in Seewasser als das Metall der mit beschichteten Elektroden der üblichen Zusammensetzung geschweißten Schweißnähte.

4.3. Schweißtechnik in einer Schutzgaselektrode.

Beim Einschweißen der Verschleißelektrode schutzgas  (Abbildung 3) In der Zone des Lichtbogens, der zwischen der Verschleißelektrode (Schweißdraht) und dem Produkt brennt, wird durch die Düse ein Schutzgas zugeführt, um das Metall des Schweißbades, die Metalltropfen der Elektrode und das kristallisierte Metall vor den Einflüssen der aktiven Atmosphäre zu schützen. Die Lichtbogenhitze schmilzt die Kanten des zu schweißenden Produkts und den Elektrodendraht (Schweißdraht). Das geschmolzene Metall des Schweißbads bildet beim Kristallisieren eine Schweißnaht.

Fig.4. Schutzgasschweißen

Beim Schweißen von Schutzgasen mit einer Verschleißelektrode wird ein Schweißdraht, der in seiner chemischen Zusammensetzung dem Grundmetall ähnelt, als Elektrodenmetall verwendet. Die Wahl des Schutzgases wird durch seine Inertheit gegenüber dem zu schweißenden Metall oder durch die Aktivität bestimmt, die zur Verfeinerung des Schweißbadmetalls beiträgt. Inerte einatomige Gase (Argon, Helium und deren Gemische) werden zum Schweißen von NE-Metallen und deren Legierungen verwendet. Stickstoff kann zum Schweißen von Kupfer und Kobalt verwendet werden. Kohlendioxid wird zum Schweißen von Stählen verschiedener Klassen verwendet. Da Kohlendioxid jedoch an metallurgischen Prozessen beteiligt ist, die zur Raserei von Legierungskomponenten und Desoxidationskomponenten (Silizium, Mangan) beitragen, sollte der Schweißdraht mit seinem erhöhten Gehalt ausgewählt werden. In einigen Fällen ist es ratsam, eine Mischung aus inerten und aktiven Gasen zu verwenden, um die Stabilität des Lichtbogens zu erhöhen, die Ausbildung der Naht zu verbessern, die geometrischen Parameter zu beeinflussen und das Spritzen zu reduzieren.

Das Schweißen von Schutzgasen mit einer Verschleißelektrode erfolgt mit Gleichstrom. umgekehrte Polaritätweil Bei Wechselstrom aufgrund der starken Kühlung der Lichtbogensäule mit Schutzgas kann der Lichtbogen unterbrochen werden. Die Drahtvorschubgeschwindigkeit bestimmt die Stärke des Schweißstroms.

Beim Schweißen von Schutzgasen mit einer Verschleißelektrode ist ein hoher Prozentsatz der Elektrodenmetallverluste aufgrund von Kohlenstoffverlust und Spritzen charakteristisch.

Das Spritzen wird durch die Art der Elektrodenmetallübertragung in Abhängigkeit von den Parametern des Schweißmodus erleichtert (Abbildung 4):

Tröpfchen;

Gemischt;

Kleines Tröpfchen

Mit der Tropfen-für-Tropfen-Übertragung des Elektrodenmetalls wird aufgrund von seltenen, aber längeren Kurzschlüssen des Lichtbogenabstands eine kleine Menge Spritzer gebildet. Der hohe volumetrische Wärmeinhalt großer Tropfen führt zu einer zuverlässigen Verbindung mit der Oberfläche des zu schweißenden Metalls.

Bei einer gemischten Übertragung des Elektrodenmetalls wird eine maximale Spritzerbildung beobachtet (der Spritzverlust kann 20 bis 30% erreichen) - dieses Phänomen ist auch mit Kurzschlüssen des Lichtbogenabstands durch das geschmolzene Elektrodenmetall und der Bildung von Tröpfchen mit unterschiedlicher Masse und unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Zwischenelektrodenspalt verbunden. In dem Bereich der Schweißströme, in denen eine gemischte Elektrodenmetallübertragung auftritt, wird kein Schweißen durchgeführt.

Fig.5. Arten der Elektrodenmetallübertragung

Die kleinsten Sprühverluste werden beim zerstäubten Transport des Elektrodenmetalls beobachtet. In einem bestimmten Bereich von Schweißströmen (Dichte der Schweißströme) wird die Übertragung des Elektrodenmetalls zu atomar (Jet-Charakter). Am Ende der Elektrode gebildet, dehnt sich der Tropfen bei diesem Vorgang nicht aus und steigt nicht an, bis er mit dem Grundmetall in Kontakt kommt, was nicht zu Kurzschlüssen, Explosionen und Spritzern führt.

Vorteile der Methode:

Erhöhte Produktivität (im Vergleich zum Lichtbogenschweißen mit beschichteten Elektroden);

Es entstehen keine Schlackenverluste, Zeitkosten für den Elektrodenwechsel entfallen;

Zuverlässiger Schutz der Schweißzone;

Minimale Oxidempfindlichkeit;

Keine Schlackenkruste;

Die Möglichkeit des Schweißens in allen räumlichen Positionen.

Die Nachteile der Methode:

Große Verluste an Elektrodenmetall für Abfälle und Spritzer (5-7% für Elementabfälle, 10 bis 30% beim Spritzen);

Leistungsstarke Lichtbogenstrahlung

Schweißstromgrenze;

Das Schweißen ist nur bei Gleichstrom möglich.

Anwendungen:

Schweißen von Blech und Metall mittlerer Dicke (bis 20 mm);

Die Möglichkeit, Stähle aller Klassen zu schweißen, NE-Metalle und -Legierungen, unähnliche Metalle.

Dies ist hauptsächlich halbautomatisches Schweißen in Kohlendioxid. In der Praxis werden die gleichen Schweißmaterialien verwendet wie für das Schweißen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. So wird der Stahl 14HGS, 10HSND, 09G2S mit dem Schweißdraht Sv-08G2S geschweißt. Wenn einlagig geschweißt und nicht mehr als zwei oder drei Schichten geschweißt werden, kann Sv-12GS-Draht verwendet werden.
  Das halbautomatische Schweißen in Kohlendioxid erfolgt ebenfalls mit den Fülldrähten PP-AN4 und PP-AN8. Draht PP-AN8 kann beim automatischen Schweißen verwendet werden. Die mit PP-AN8-Draht zum Beispiel auf Stahl 09G2 geschweißten Nähte haben die gleiche Festigkeit wie das Grundmetall und weisen verbesserte plastische Eigenschaften auf.
  Um die Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen in Seewasser zu erhöhen, wird der Schweißdraht Sv-08KhG2S verwendet, der eine zusätzliche Legierung des Schweißgutes mit Chrom ermöglicht.

4.4 .Elektro-Schlackenschweißtechnik.
  Das Elektroschlackeschweißen eignet sich am besten für die Herstellung großformatiger Produkte aus niedriglegierten Stählen 09G2S, 16GS, 15HSND und 14G2 mit einer Dicke von 30-100 mm und in einigen Fällen mit einer Dicke von bis zu 160 mm. Das Schweißen erfolgt mit dem Flussmittel AN-8 mit Drähten Sv-08GS, Sv-10G2, seltener mit Sv-12GS. Das aus den Drähten Sv-08A und Sv-08GA hergestellte Schweißgut ist weniger haltbar als das Basismetall.
Durch die Verwendung der erweiterten Modi können Sie häufig die Hochtemperatur-Wärmebehandlung (Normalisierung) von durch Elektroschlacke hergestellten geschweißten Strukturen aufgeben. Beispielsweise wird Stahl 16GS mit einer Dicke von 50 mm mit einer beschleunigten Zufuhr von Schweißdraht mit einer erhöhten Geschwindigkeit der Querverschiebungen der Elektrode und einer langen Haltezeit für die Schieber verschweißt. Der ungefähre Schweißmodus ist wie folgt:
Gleichstrom, A .... 900
  Spannung, V .... 42
  Die Anzahl der Elektroden .... 1
  Drahtvorschubgeschwindigkeit, m / h .... 576
  Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode, m / h .... 75
  Die Dauer der Belichtung der Schieberegler mit .... 6
  Die Tiefe des Schlackenbades, mm .... 50
  Trockener Abzug einer Elektrode, mm .... 70
Die gewählte Art der Bewegung der Elektrode hilft dabei, die Tiefe des Schweißbades durch die Dicke des Metalls auszurichten. In dieser Hinsicht kann die Vorschubgeschwindigkeit des Schweißdrahtes signifikant erhöht werden, ohne dass die Gefahr der Bildung von Kristallisationsrissen in den Nähten besteht. Eine Erhöhung der Drahtzufuhr und damit der Schweißgeschwindigkeit reduziert wiederum die Überhitzung der Wärmeeinflusszone. Die Eigenschaften von Schweißverbindungen aus Stahl 16GS, die mit Sv-10G2-Draht unter dem Fluss von AN-8 im angegebenen Modus und nach dem Tempern bei 650 ° C hergestellt wurden, sind nahezu dieselben Eigenschaften wie beim Lichtbogenschweißen von Metall gleicher Dicke.

Niedriglegierte Stähle haben großen Einsatz gefunden, da sie aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften leichtere und kostengünstigere Konstruktionen herstellen können. Für die Herstellung verschiedener Konstruktionen industrieller und ziviler Konstruktionen werden die Stahlsorten 15HSND, 14G2, 09G2S, 10G2S1, 16GS usw. verwendet, für die Herstellung von Bewehrungen für Stahlbetonkonstruktionen und geschweißte Rohre werden Stahl 18G2S, 25G2S, 25GSS und 20HG2TS verwendet. Diese Stähle werden als zufriedenstellend geschweißte Stähle eingestuft; enthalten Kohlenstoff nicht mehr als 0,25% und Dotierstoffe nicht mehr als 3,0%. Es ist zu beachten, dass bei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,25% im Stahl die Bildung von Abschreckstrukturen und sogar Risse in der Schweißzone möglich sind. Darüber hinaus verursacht das Durchbrennen des Kohlenstoffs eine Porenbildung im Schweißgut.

Stahl 15HSND wird manuell mit Elektroden des Typs E50A oder E55A geschweißt. Die besten Ergebnisse liefern die Elektroden des UONI-13/55 und die Elektroden der Dnieper-Elektrodenanlage DSK-50. Das Schweißen mit DSC-50-Elektroden kann mit Wechselstrom erfolgen, das Schweißen führt jedoch zu den besten Ergebnissen. gleichstrom umgekehrte Polarität. Das mehrlagige Schweißen sollte in einer Kaskadenmethode erfolgen. Um eine Überhitzung von Stahl zu vermeiden, sollten Sie bei Strömen von 40 ... 50 A pro 1 mm des Elektrodendurchmessers schweißen. Es wird empfohlen, Elektroden mit einem Durchmesser von 4 ... 5 mm zu verwenden. Das automatische Schweißen von Stahl 15HSND wird mit Sv-08GA- oder Sv-YUGA-Draht unter dem Flussmittel AN-348-A oder OSTs-45 bei hohen Geschwindigkeiten, jedoch mit geringem Wärmeeintrag, hergestellt. Unter winterlichen Bedingungen kann das Schweißen von Stahlkonstruktionen 15XSND, 15GS und 14G2 bei Temperaturen von nicht weniger als - 10 ° C durchgeführt werden. Bei niedrigeren Temperaturen wird die Schweißzone mit einer Breite von 100 ... 120 mm auf beiden Seiten der Schweißnaht auf 100 ... 150 ° C vorgewärmt. Bei einer Temperatur von - 25 ° C ist das Schweißen nicht zulässig.

Die Stähle 09G2S und 10G2S1 gehören zur Gruppe der nicht aushärtenden Stähle, die nicht überhitzt und rissfest sind. Manuelles Schweißen  Die Elektroden E50A und E55A werden in den Modi ausgeführt, die zum Schweißen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt vorgesehen sind. Die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht sind nicht schlechter als die des Grundmetalls. Das automatische und halbautomatische Schweißen wird mit Sv-08GA-, Sv-YUGA- oder Sv-10G2-Elektrodendrähten unter dem Fluss von AN-348-A oder OSTs-45 durchgeführt. Das Schweißen von Blechen bis 40 mm Dicke erfolgt ohne Schneidkanten. Gleichzeitig wird die gleichmäßige Festigkeit der Schweißnaht durch den Übergang der Legierungselemente vom Elektrodendraht zum Schweißgut sichergestellt.

Sie sind zu hromokremnemanganisty geworden (20HGSA, 25HGSA, 30HGSA und 35HGSA), wenn beim Schweißen härtende Strukturen entstehen, und neigen zur Bildung von Rissen. In diesem Fall ist die Gefahr der Metallverfestigung und der Rissbildung insbesondere in der Wärmeeinflusszone umso größer, je geringer die Dicke der Kanten ist. Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25% ist besser geschweißt als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Zum Schweißen können Elektroden vom NIAT-ZM-Typ E70, E85 verwendet werden. Für verantwortlich schweißnähte  Empfohlen werden Elektroden aus Sv-18HGS oder Sv-18XMA, die mit TsL-18-63, TsK-18Mo, UONI-13/65, UONI-13/85, UONI-13 / NZh beschichtet sind.

Beim Schweißen dickerer Metalle wird das Mehrlagenschweißen mit kleinen Zeitintervallen zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten verwendet. Beim Schweißen von Kanten unterschiedlicher Dicke schweißstrom  es wird entlang der Kante mit größerer Dicke gewählt und ein großer Teil der Bogenzone ist darauf gerichtet. Um ein Abschrecken zu vermeiden und die Härte des Schweißgutes und der Wärmeeinflusszone zu erhöhen, wird empfohlen, das Produkt nach dem Schweißen auf eine Temperatur von 650 ... 680 ° C zu erhitzen, je nach Metalldicke (1 Stunde pro 25 mm) eine bestimmte Zeit lang bei dieser Temperatur stehen zu lassen und an der Luft abzukühlen in heißem Wasser.

Das Schweißen von niedriglegierten Stählen in Schutzgas erfolgt bei Stromdichten von mehr als 80 A / mm 2. Das Kohlendioxidschweißen wird bei einem Gleichstrom mit umgekehrter Polarität durchgeführt. Empfohlener Elektrodendraht mit einem Durchmesser von 1,6 bis 2,0 mm, Marke Sv-08G2S - oder Sv-10G2, und für Chrom und Nickel enthaltende Stähle - Sv-08HG2S, Sv-08GSMT.

Elektroschlacke-Schweißen von Stählen jeder Dicke wird mit Elektrodendraht der Marke Sv-10G2 oder Sv-18XMA unter dem Fluss von AN-8 bei jeder Umgebungstemperatur erfolgreich durchgeführt. Eine progressive Methode ist das Schweißen von Kohlendioxid mit einem Fülldraht.

Das Gasschweißen zeichnet sich durch eine starke Erwärmung der zu verschweißenden Kanten, eine Abnahme der Korrosionsbeständigkeit und ein stärkeres Ausbrennen von Dotierstoffen aus. Daher ist die Qualität der Schweißverbindungen geringer als bei anderen Schweißmethoden. Mit gasschweißen  Verwenden Sie nur eine normale Flamme mit einer Leistungsdichte von 75 ... 100 l / (h-mm) mit der linken Methode und mit der richtigen Methode - 100 ... 130 l / (h-mm). Sv-08-, Sv-08A-, Sv-10G2-Drähte dienen als Füllmaterial und Sv-18HGS und Sv-18XMA werden für kritische Verbindungen verwendet. Das Schmieden einer Naht bei einer Temperatur von 800 ... 850 ° C mit anschließender Normalisierung erhöht die mechanischen Eigenschaften der Naht geringfügig.

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EIGENSCHAFTEN DER SCHWEISSTECHNOLOGIE FÜR VERSCHIEDENE MATERIALIEN, OBERFLÄCHENARBEITEN. SCHWEIßENDE ROHRLEITUNGEN

WELDED STAHLSCHWEIßEN

Schweißbarkeit von legierten Stählen

Die Schweißbarkeit legierter Stähle wird nicht nur anhand der Möglichkeit beurteilt, eine Schweißnaht mit physikalisch-mechanischen Eigenschaften zu erhalten, die denen des Grundwerkstoffs nahekommt, sondern auch der Möglichkeit, besondere Eigenschaften beizubehalten: Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Beständigkeit gegen Bildung von Härtungsstrukturen usw. Starker Einfluss auf die Schweißbarkeit von Stahl In ihm befinden sich verschiedene Dotierstoffe: Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Molybdän usw.

Chrom - sein Gehalt in niedriglegierten Stählen liegt nicht über 0,9%. Mit diesem Gehalt hat Chrom keinen signifikanten Einfluss auf die Schweißbarkeit von Stahl. In baustähle  Chrom enthält 0,7 ... 3,5%, in Chrom-12 ... 18%, in Chrom-Nickel -9 ... 35%. Mit einem solchen Gehalt verringert Chrom die Schweißbarkeit von Stahl, da oxidierend feuerfeste Oxide von С233 bilden, die Härte des Stahls in der Wärmeeinflusszone stark erhöht wird, wodurch Chromcarbide gebildet werden, und auch zur Bildung von Abschreckstrukturen beigetragen wird.

Nickel in niedrig legierten Stählen ist zwischen 0,3 und 0,6% enthalten, in Baustählen 1,0 bis 5% und in legierten Stählen 8 bis 35%.

Nickel trägt zum Schleifen von Kristallkörnern bei und erhöht die Duktilität und Festigkeit von Stahl. verringert die Schweißbarkeit nicht.

Molybdän in hitzebeständigen Stählen enthält 0,15 bis 0,8%; In Stählen, die bei hohen Temperaturen und Stoßbelastungen arbeiten, beträgt der Gehalt 3,5%. Trägt zum Schleifen von Kristallkörnern bei und erhöht die Festigkeit und Zähigkeit von Stahl. Die Schweißbarkeit von Stahl verschlechtert sich, da es die Bildung von Rissen im Schweißgut und in der Wärmeeinflusszone begünstigt. Beim Schweißen oxidiert es leicht und brennt aus. Daher sind besondere Maßnahmen erforderlich, um das Verbrennen von Molybdän während des Schweißens zuverlässig zu schützen.

Vanadium wird in legierten Stählen von 0,2 bis 1,5% gefunden. Es verleiht Stahl eine hohe Festigkeit, erhöht seine Viskosität und Elastizität. Das Schweißen verschlechtert sich, da es zur Bildung von Abschreckstrukturen in der Schweißmetall- und Wärmezone beiträgt. Beim Schweißen wird leicht oxidiert und verblassen.

Wolfram wird in legierten Stählen von 0,8 bis 18% gefunden. Erhöht signifikant die Härte von Stahl und seine Wärmebeständigkeit. Reduziert die Schweißbarkeit von Stahl; Beim Schweißen oxidiert es leicht und brennt aus.

Titan und Niob sind in Edelstahl und enthalten hitzebeständige Stähle  in einer Menge von 0,5 bis 1,0%. Sie sind gute Carbidbildner und verhindern somit die Bildung von Chromcarbiden. Beim Schweißen von Edelstählen trägt Niob zur Bildung von heißen Rissen bei.

Schweißen von niedriglegierten Stählen

Niedriglegierte Stähle haben großen Einsatz gefunden, da sie aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften leichtere und kostengünstigere Konstruktionen herstellen können. Für die Herstellung verschiedener Konstruktionen industrieller und ziviler Konstruktionen werden die Stahlsorten 15HSND, 14G2, 09G2S, 10G2S1, 16GS usw. verwendet, für die Herstellung von Bewehrungen für Stahlbetonkonstruktionen und geschweißte Rohre werden Stahl 18G2S, 25G2S, 25GSS und 20HG2TS verwendet. Diese Stähle werden als zufriedenstellend geschweißte Stähle eingestuft; enthalten Kohlenstoff nicht mehr als 0,25% und Dotierstoffe nicht mehr als 3,0%. Es ist zu beachten, dass bei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,25% im Stahl die Bildung von Abschreckstrukturen und sogar Risse in der Schweißzone möglich sind. Darüber hinaus verursacht das Durchbrennen des Kohlenstoffs eine Porenbildung im Schweißgut.

Stahl 15HSND wird manuell mit Elektroden des Typs E50A oder E55A * verschweißt. Die besten Ergebnisse liefern die Elektroden des UONI-13/55 und die Elektroden der Dnieper-Elektrodenanlage DSK-50. Das Schweißen mit DSC-50-Elektroden kann mit Wechselstrom durchgeführt werden, die besten Ergebnisse werden jedoch mit Gleichstromschweißen mit umgekehrter Polarität erzielt. Das mehrlagige Schweißen sollte in einer Kaskadenmethode erfolgen. Um eine Überhitzung von Stahl zu vermeiden, sollten Sie bei Strömen von 40 ... 50 A pro 1 mm des Elektrodendurchmessers schweißen. Es wird empfohlen, Elektroden mit einem Durchmesser von 4 ... 5 mm zu verwenden. Automatisches Schweißen von Stahl 15HSND wird mit Sv-08GA- oder Sv-10GA-Draht unter dem Flussmittel AN-348-A oder OCC-45 bei hohen Geschwindigkeiten, jedoch mit geringem Wärmeeintrag, hergestellt. Unter winterlichen Bedingungen kann das Schweißen von Stahlkonstruktionen 15XSND, 15GS und 14G2 bei Temperaturen von nicht weniger als - 10 ° C durchgeführt werden. Bei niedrigeren Temperaturen wird die Schweißzone mit einer Breite von 100 ... 120 mm auf beiden Seiten der Schweißnaht auf 100 ... 150 ° C vorgewärmt. Bei einer Temperatur von -25 ° C ist das Schweißen nicht zulässig.

Die Stähle 09G2S und 10G2S1 gehören zur Gruppe der nicht aushärtenden Stähle, die nicht überhitzt und rissfest sind. Das manuelle Schweißen mit den Elektroden E50A und E55A wird in den für das Schweißen von Kohlenstoffstahl vorgesehenen Modi durchgeführt. Die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht sind nicht schlechter als die des Grundmetalls. Das automatische und halbautomatische Schweißen wird mit dem Elektrodendraht Sv-08GA, Sv-10GA oder Sv-10G2 unter dem Fluss von AN-348-A oder OSTs-45 durchgeführt. Das Schweißen von Blechen bis 40 mm Dicke erfolgt ohne Schneidkanten. Gleichzeitig wird die gleichmäßige Festigkeit der Schweißnaht durch den Übergang der Legierungselemente vom Elektrodendraht zum Schweißgut sichergestellt.

Stahl-Chrom-Silizium-Mangan (20 khGSA, 25 khGSA, 30 khGSA und 35 khGSA) verhärten beim Schweißen und neigen zum Reißen. In diesem Fall ist die Gefahr der Metallverfestigung und der Rissbildung insbesondere in der Wärmeeinflusszone umso größer, je geringer die Dicke der Kanten ist. Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25% ist besser geschweißt als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Zum Schweißen können Elektroden vom NIAT-ZM-Typ E70, E85 verwendet werden. Für kritische Schweißnähte werden Elektroden aus Sv-18HGS oder Sv-18KhMA mit den Beschichtungen TsL-18-63, TsK-18Mo, UONICHZ / 65, UONI-13/85, UONI-13 / NZ empfohlen.

0,5.1,5 2...3 4...6 7...10 1,5...2,0 2.5...3 3...5 4...6 20...40 50...90 100...160 200...240

Beim Schweißen dickerer Metalle wird das Mehrlagenschweißen mit kleinen Zeitintervallen zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten verwendet. Beim Schweißen von Kanten unterschiedlicher Dicke wird der Schweißstrom entlang der Kante mit größerer Dicke gewählt und ein großer Teil der Lichtbogenzone wird auf ihn gerichtet. Um ein Abschrecken zu vermeiden und die Härte des Schweißgutes und der Wärmeeinflusszone zu erhöhen, wird empfohlen, das Produkt nach dem Schweißen auf eine Temperatur von 650 ... 680 ° C zu erhitzen, je nach Metalldicke (1 Stunde pro 25 mm) eine bestimmte Zeit lang bei dieser Temperatur stehen zu lassen und an der Luft abzukühlen in heißem Wasser.

Das Schweißen von niedriglegierten Stählen in Schutzgas erfolgt bei Stromdichten von mehr als 80 A / mm2. Das Kohlendioxidschweißen wird bei einem Gleichstrom mit umgekehrter Polarität durchgeführt. Empfohlener Elektrodendraht mit einem Durchmesser von 1,6 bis 2,0 mm, Marke Sv-08G2S - oder Sv-10G2, und für Chrom und Nickel enthaltende Stähle - Sv-08HG2S, Sv-08GSMT.

Elektroschlacke-Schweißen von Stählen jeder Dicke wird mit Elektrodendraht der Marke Sv-10G2 oder Sv-18XMA unter dem Fluss von AN-8 bei jeder Umgebungstemperatur erfolgreich durchgeführt. Eine progressive Methode ist das Schweißen von Kohlendioxid mit einem Fülldraht.

Das Gasschweißen zeichnet sich durch eine starke Erwärmung der zu verschweißenden Kanten, eine Abnahme der Korrosionsbeständigkeit und ein stärkeres Ausbrennen von Dotierstoffen aus. Daher ist die Qualität der Schweißverbindungen geringer als bei anderen Schweißmethoden. Beim Gasschweißen wird bei der linken Methode nur eine normale Flamme mit einer spezifischen Leistung von 75 ... 100 l / (h-mm) und bei der richtigen Methode - 100 ... 130 l / (h-mm) verwendet. Sv-08-, Sv-08A-, Sv-10G2-Drähte dienen als Füllmaterial und Sv-18HGS und Sv-18XMA werden für kritische Verbindungen verwendet. Das Schmieden einer Naht bei einer Temperatur von 800 ... 850 ° C mit anschließender Normalisierung erhöht die mechanischen Eigenschaften der Naht geringfügig.

Schweißen von mittel- und hochlegierten Stählen

Das Schweißen mittel- und hochlegierter Stähle ist aus folgenden Gründen schwierig: Während des Schweißvorgangs tritt ein teilweises Ausbrennen von Dotierstoffen und Kohlenstoff auf; aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit kann das geschweißte Metall überhitzen; erhöhte Neigung zur Aushärtung von Strukturen; Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist größer als der von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und kann erhebliche Verformungen und Spannungen verursachen, die mit der thermischen Wirkung des Lichtbogens zusammenhängen. Je mehr Kohlenstoff und Dotierstoffe im Stahl sind, desto stärker sind diese Faktoren. Um ihren Einfluss auf die Qualität der Schweißverbindung auszuschalten, werden folgende technologische Maßnahmen empfohlen:

das Produkt sorgfältig auf das Schweißen vorbereiten;

schweißen bei hohen Geschwindigkeiten mit geringem Wärmeeintrag, um ein Überhitzen des Metalls zu verhindern;

wärmebehandlung anwenden, um die Bildung von Löschstrukturen zu verhindern und innere Spannungen zu reduzieren;

legieren des Schweißgutes durch den Elektrodendraht und die Beschichtung, um die Verunreinigungen aufzufüllen, die während des Schweißvorgangs brennbar sind.

Zum Schweißen von hochlegierten Stählen werden Elektroden gemäß GOST 10052-75 „Metallbeschichtete Elektroden zum Lichtbogenhandschweißen von hochlegierten Stählen mit besonderen Eigenschaften verwendet. Typen Elektroden bestehen aus hochlegiertem Schweißdraht nach GOST 2246-70. Tragen Sie eine Beschichtung vom Typ B auf. Die Bezeichnung des Elektrodentyps besteht aus dem Index E und den darauf folgenden Zahlen und Buchstaben. Zwei oder drei Ziffern nach dem Index geben die Kohlenstoffmenge im Schweißgut in Hundertstel Prozent an. Die folgenden Buchstaben und Zahlen geben die chemische Zusammensetzung des Metalls an.

Die Wahl des Stahls erfolgt gemäß der Tabelle. 24.2. Seit der letzten Ausgabe des SNiP P-23-81 * " Stahlkonstruktionen"Mit dem Fokus auf GOST 27772-88 können Stahlsorten nach dieser GOST durch Stahlsorten gemäß Tabelle ersetzt werden. 24.3.

Tabelle 24.2

Stahl gemäß GOST 27772-88 für Baukonstruktionen

Hinweis Die Zeichen "+" und "-" bedeuten, dass dieser Stahl verwendet werden sollte oder nicht. Die Zahl gibt die Stahlkategorie an. Stähle für Bauwerke, die in den Klimabereichen 1-12, I2 und P3 errichtet wurden, jedoch in beheizten Räumen betrieben werden, sind wie für Bereich II zu verwenden, mit Ausnahme der Stähle C245 und C275 für Bauwerke der Gruppe 2. Die übrigen Anmerkungen in den Normen.

Tabelle 24.3 Beständigkeit und Designbeständigkeit von Stahl

Die wichtigsten Konstruktionsmerkmale von Stahl sind Konstruktionszug-, Druck- und Biegewiderstände, die durch Division der Standardwiderstände (Streckgrenze und Zugfestigkeit) durch den Materialsicherheitsfaktor bestimmt werden:

Ry -, K - ~ (24,3)

Der Zuverlässigkeitskoeffizient des Materials variiert im Bereich von 1,025-1,15.

Die Werte der Regulierungs- und Konstruktionswiderstände der Hauptbaustähle sind in der Tabelle angegeben. 24.3.

Bei der Berechnung von Strukturen unter Verwendung der Konstruktionsbeständigkeit für die Endfestigkeit wird die erhöhte Gefahr eines solchen Zustands berücksichtigt, indem ein zusätzlicher Zuverlässigkeitskoeffizient eingeführt wird, y = 1,3.

In dem Schnitt werden die berechneten Widerstände Rs durch Multiplizieren des berechneten Widerstands Ry mit dem Umwandlungskoeffizienten 0,58 bestimmt.

Beim Zusammendrücken der Stirnfläche bei festem Sitz (Ausfräsen oder Fräsen der Stirnfläche) gemäß den Normen, konstruktionswiderstand  in der Kontaktzone Rp = Ru.

Bei der Berechnung des Zugwalzens in der Richtung senkrecht zur Abwälzebene unter der Annahme der Möglichkeit der Trennung ist der berechnete Widerstand Rth = 0,5 RU.

24.1.2. Aluminiumlegierungen

Aluminium unterscheidet sich in seinen Eigenschaften wesentlich von Stahl. Seine Dichte beträgt p = 2700 kg / m3, d.h. fast dreimal weniger als Stahldichte. Der Elastizitätsmodul von Aluminium beträgt £ = 0,71 × 10 5 MPa, der Schubmodul beträgt C = 0,27 × 10 5 MPa, was etwa dreimal geringer ist als die entsprechenden Werte für Stahl. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Aluminium beträgt a = 2,3x10 "5 Mgrad und ist damit fast doppelt so hoch wie der von Stahl gebäudestrukturen  sehr selten angewendet.

Um die Festigkeit von Aluminium zu erhöhen, wird es legiert, indem der Legierung Magnesium, Mangan, Kupfer, Silizium, Zink und einige andere Elemente zugesetzt werden. Legierungselemente erhöhen praktisch nicht die Masse der Legierungen. Mit dem gleichen Ziel der Erhöhung der Festigkeit werden verschiedene Techniken verwendet - thermisches Härten, Härten (Härten).

17.2. Schweißtechnik für niedriglegierte Stähle

Das Schweißen von gewöhnlichen Baustählen 09G2S, 10G2S1, 14G2 usw. mit einer Streckgrenze von nicht mehr als 390 MPa ist nicht schwierig. Es ist fast das gleiche wie das Schweißen von Kohlenstoffstahl. Diese Stähle härten nicht aus und neigen nicht zur Überhitzung, was zu Kornwachstum und einer Verringerung der plastischen Eigenschaften führt. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt dieser Stähle ändern sich jedoch ihre Eigenschaften. Daher neigen die Stähle 15HSND und 14 2 mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,18% dazu, Löschstrukturen zu bilden und sich in der Wärmeeinflusszone zu überhitzen. Zum Schweißen dieser Stähle ist es daher notwendig, den optimalen Modus zu wählen, um die Bildung von Abschreckstrukturen und Überhitzung zu verhindern. Das Schweißen wird mit Elektroden mit einem Durchmesser von 4-5 mm in mehreren Schichten durchgeführt. Wenn die Dicke des Stahls mehr als 15 mm beträgt, wird das Schweißverfahren in Form von "Kaskaden" oder "Blöcken" verwendet, wobei das Metall nicht zu warm wird, um die Einflusszone nicht zu überhitzen. Für Stahl werden 15HSND und 10HSND, E50A oder E55 Elektroden verwendet, die vor dem Schweißen calciniert werden. Für Schweißstähle 09G2S, 10G2S1, 14G2 mit einem Gehalt von C = 18% werden Elektroden E42A und E50A verwendet. Das Schweißen von Stahl mit einer Streckgrenze von mehr als 390 MPa (16G2AF) erfordert besondere Aufmerksamkeit. Aufgrund des erhöhten Kohlenstoffgehalts neigt dieser Stahl zur Bildung von Kristallisationsrissen, er ist jedoch weniger anfällig für eine Überhitzung der Wärmeeinflusszone, da er mit V und N legiert ist. Er sollte mit E60-, E55- oder E50A-Elektroden verschweißt werden. Elektroden E60 der Marke VSF-65U eignen sich zum Schweißen in allen Positionen mit umgekehrter Polarität. Für das Schweißen dieser Stähle können die Elektroden UONII-13/55, CK2-50 und PSK-50 verwendet werden. Vorbereitet für das Schweißen von Stahl muss besonders gründlich gereinigt werden; Die zu schweißenden Kanten und die angrenzenden Metalloberflächen mit einer Breite von mindestens 20 mm müssen von Rost, Zunder, Fett, Farbe, Schmutz, Feuchtigkeit usw. gereinigt werden. Außerdem sollten die Schweißpunkte der Montagevorrichtungen abgetrennt und sorgfältig mit einem Schleifwerkzeug bündig mit dem Hauptwerkzeug gereinigt werden von Metall. Wenn die Stahldicke mehr als 25 mm beträgt, erfolgt eine lokale Vorwärmung vor dem Schweißen der Kaskade, des Blocks oder des Abschnitts sowie das Erwärmen des Schweißpunkts der Geräte auf eine Temperatur von 120-160 ° C, unabhängig von der Umgebungstemperatur. Bei einer Lufttemperatur von minus 15 ° C und darunter wird unabhängig von der Stahldicke eine vorläufige lokale Erwärmung angewendet.

Bei der Montage von Konstruktionselementen aus Stahl 16 2 2ÀФ nach Standardtechnologie sollte die Länge 100 mm nicht unterschreiten und der Abstand zwischen ihnen 400 mm nicht überschreiten. Das Heften sollte von denselben Schweißern durchgeführt werden, die diese Strukturen verschweißen. Vor dem Schweißen sollten Schweißer praktische Prüfungen an Schweißsteuerplatten aus 16G2AF-Stahl durchlaufen und dürfen diesen Stahl schweißen.

Niedriglegierter hitzebeständiger Stahl hat bei hoher Temperatur eine langfristige mechanische Festigkeit. Sie werden im Maschinenbau bei der Herstellung von Dampfkraftwerken eingesetzt. Beim Schweißen dieser Stähle können sich in der Wärmeeinflusszone Risse bilden, insbesondere wenn der Stahl eine Dicke von mehr als 7 bis 7 mm oder einen erhöhten Gehalt an Kohlenstoff und Chrom aufweist. Stahl 15ХМА und 12Х1МФ Dicke bis Ф mm können ohne Erhitzen geschweißt werden; Stahl 20ХМА, 20ХМФЛ, 12Х2МФ, 12Х2М1Л und andere mit einem hohen Gehalt an C oder Cg erfordern ein vorläufiges und gleichzeitiges Erhitzen auf eine Temperatur von 150-200 ° C für jede Dicke der zu schweißenden Elemente. Es ist auch notwendig, den Schweißmodus anzupassen, um je nach Stahlsorte eine langsame Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 25 ° C / s zu erreichen. Solche gemittelten thermischen Bedingungen beim Schweißen dieser Stähle sind aus zwei Gründen notwendig: um das Auftreten von Abschreckstrukturen zu vermeiden, was durch Erhöhen der Temperatur erreicht wird. um eine Überhitzung der Wärmeeinflusszone zu vermeiden, die zu Kornwachstum und Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt, was durch mäßigen Wärmeeintrag erreicht wird. Zum Schweißen von hitzebeständigen niedriglegierten Stählen stehen 9 Elektrodentypen zur Verfügung. Zum Beispiel zum Schweißen von 15ХМА-Stahlelektroden der Marke Э09МХ, zum Schweißen von 12Х1МФ-Stahl - Э09Х1МФ-Elektroden. Tragen Sie eine Reihe von Markenmarken mit der Hauptbeschichtung auf. Strukturen mit einer Dicke von mehr als 6 mm sowie strukturelle Spannungskonzentratoren werden nach dem Schweißen einer hohen Temperung unterzogen. Es wird nun festgestellt, dass in Stahl gelöster Wasserstoff ein wesentlicher Grund für das Auftreten von Rissen in einer Schweißverbindung ist, der durch die Beschichtung von Elektroden, Rost, Feuchtigkeit usw. in die Schweißnaht gelangt und (durch Diffusion) in die Einflusszone eindringt. Verwenden Sie zur Bekämpfung von Wasserstoff die folgenden Hilfsmittel: Erhöhen Sie die Temperatur der Kalzinierung der Elektroden; Auftragen der Hauptbeschichtung mit FGOR, das Wasserstoff an die chemische Verbindung HF bindet; Es wird eine Niedertemperatur-Wärmebehandlung durchgeführt, die darin besteht, die geschweißte Struktur bei einer Temperatur von 150-200 ° C für 8-10 h zu erwärmen, um Wasserstoff zu entfernen. Die vierte wichtige technische Maßnahme zur Gewährleistung der Konstruktionsqualität ist das Hochtemperieren bei einer Temperatur von 650 bis 750 ° C, das auf fast alle Stahlsorten angewendet wird. Das Schweißen hitzebeständiger niedriglegierter Stähle mit einer nicht verbrauchbaren Elektrode in einer Argon-Umgebung liefert zuverlässigere Ergebnisse, da sie das Metall vor H2 optimal schützt.

Niedriglegierte hochfeste Stähle aus 14H2GM, 14H2GMRB und anderen Werkstoffen werden mit einer der 16G2AF-Schweißtechnologie ähnlichen Technologie geschweißt, wobei einige Anforderungen an die Vorbereitungs-, Montage- und Schweißtechnik gestellt werden. Die Kanten der zu schweißenden Teile und das angrenzende Metall in einem Abstand von mindestens 20 mm von der Nahtgrenze müssen gründlich von Entgratung, Zunder, Rost, Öl, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen gereinigt werden. Details, die durch Gaszuschnitt, Schnitte, Kratzer, Kerben an den Kanten und Rillen von der Stoßmarkierung im Detail hergestellt wurden, sollten mit einer Schleifscheibe auf 0,2 - 0,3 mm Tiefe gereinigt werden. Kantenvorbereitung, Montage von Schweißnähten muss exakt den von GOST 5264-80 * und GOST 14771-76 * festgelegten Größen entsprechen. Das Schweißen von Montagezubehör an Teilen wird nicht empfohlen. Gegebenenfalls müssen ihre Schweißnähte nach dem Schweißen von Teilen durch Schneiden oder Hobeln entfernt werden. Versehentliche Beschädigungen (Haken) des Grundwerkstoffs werden mit einer Schleifscheibe bündig mit dem Teil entfernt, gefüllt und geschliffen.

Am Anfang und am Ende der Stoßfuge werden Führungsstreifen (17.1) installiert und verschweißt. Die Verbindungen können auf Stiften montiert werden, die mindestens 5-6 mm hoch, 50-100 mm lang und nicht mehr als 400 mm voneinander entfernt sein dürfen, jedoch nicht an den Kreuzungspunkten der Nähte. Verwenden Sie zum Schweißen die Elektroden E70 mit der Hauptbeschichtung ANP-2. Konstanter Strom der Schweißnaht verpolt. Wenn die Umgebungstemperatur unter 0 ° C liegt und die Dicke des Stahls bis zu 30 mm beträgt, wird ein Vorwärmen der Kanten auf 100 bis 120 ° C verwendet, und bei einer Dicke von mehr als 30 mm beträgt die Temperatur 130 bis 150 ° C. Bei einer positiven Temperatur und einer Stahldicke von 20 mm oder mehr wird ein Vorwärmen auf 60-100 ° C und bei einer Dicke von 40 mm oder mehr 100-150 ° C verwendet. Fugen sollten ohne Unterbrechung geschweißt werden, um eine Überhitzung der Schweißverbindung zwischen den einzelnen Durchgängen oberhalb von 200-230 ° C zu vermeiden, um ein Kornwachstum in der Wärmeeinflusszone zu vermeiden. Zur Temperaturregelung werden Thermoelemente, thermoelektrische Pyrometer oder Temperaturanzeigestifte eingesetzt. Es wird empfohlen, sofort nach dem Schweißen weiter auf die obigen Temperaturen zu erwärmen und dann die Naht mit einem Asbesttuch zu schließen, um die Abkühlung zu verlangsamen.

Kurze Nähte bis 300 mm werden von der Mitte bis zu den Enden mit einem Mittelteil (bis 1000 mm) verschweißt. Wenn die Dicke des Metalls mehr als 20 mm beträgt, wird eine Kaskaden- oder Blockmethode verwendet, und man darf die Unzulässigkeit der Überhitzung gemäß den angegebenen Temperaturgrenzen nicht vergessen.

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