Книги, научные публикации Pages:     | 1 | 2 | 3 | -- [ Страница 1 ] --

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАпНИ Нацональний унверситет кораблебудування мен адмрала Макаровa О.М. КОСТН ЗВАРЮВАЛЬН МАТЕРАЛИ Рекомендовано Мнстерством освти науки Украни як

навчальний посбник для студентв, що навчаються за напрямом 0923 "Зварювання" МИКОЛАпВ 2004 УДК 621.791 ББК 30.61 К 32 Рекомендовано Мнстерством освти науки Украни як навчальний посбник для студентв вищих навчальних закладв, лист № 14/18.2Ц2008 вд 07.09.04 р.

Рецензенти: доктор технчних наук, професор В.В. Чигарьов, доктор технчних наук, професор Д.. Котельников Науковий редактор доктор технчних наук, професор В.Ф. Квасницький Костн О.М.

К 32 Зварювальн матерали: Навч. посбник. - Миколав: НУК, 2004. - 225 с.

ISBN 966Ц321Ц029Цx Даться загальний пдхд до зварювальних матералв залежно вд хмчного складу металу, що зварються. Наведен рекомендац, з урахуванням втчизняних, вропейських та мжнародних класифка цй, дають можливсть легко орнтуватися у всй рзномантност зварювальних матералв, що пропонуються свтовим спвтоварист вом.

Посбник призначений для студентв, що навчаються за напрямом 0923 "Зварювання", а також може використовуватися нженерами та ншими фахвцями зварювального виробництва спорднених спец альностей.

УДК 621. ББК 30. ISBN 966Ц321Ц029Цx й Костн О.М., й Видавництво НУК, ВСТУП Пдготовка фахвцв за спецальнстю "Технологя та устаткування зварювання" передбача вивчення курсу "Зварювальн матерали". Метою курсу оволодння студентами знаннями, як дозволяють м розумтися у великй клькост сучасних зварювальних матералв.

Правильний вибр зварювальних матералв стратегчним завданням при розробц технолог зварювання будь-якого обТкта, в тому числ та кого складного як сучасне судно. У звТязку з цим в навчальному посбни ку розглядаються зварювальн матерали з урахуванням особистостей су днобудвного виробництва. Це насамперед матерали для дугових спосо бв зварювання та наплавлення: захисн активн та нертн гази х сумш, горюч гази, дроти суцльного перетину та порошков дроти, плавлен та керамчн флюси в комбнац з зварювальними дротами, плавк покрит та неплавк електроди для широкого спектру низько-, середньо- та висо колегованих сталей, кольорових металв та х сплавв, чавунв та нших конструкцйних матералв.

Загальн металургйн та технологчн основи вибору та використання зварювальних матералв залежно вд складу основного металу розгляда ються на баз втчизняних зварювальних матералв, але наведен вро пейськ та мжнародн класифкац надають нформац унверсальний характер. При цьому придляться увага особливостям технолог вироб ництва, транспортування та збергання зварювальних матералв, а також впливу рзномантних металургйних та технологчних чинникв на яксть зварних зТднань.

Посбник складаться з пТяти роздлв, додатку та довдкового до датку. В першому роздл описано класифкац суднобудвних сталей та зварювальних матералв вдповдно до "Правил класифкац та побудови морських суден" Регстру Судноплавства Украни. Надано принципи ви бору зварювальних матералв для виготовлення конструкцй корпусв суден. У другому роздл розглядаються плавк покрит електроди для зварювання, наплавлення та рзання, а також основн типи неплавких елек тродв. В третьому - розглянуто суцльн та порошков дроти. В четвер тому - описано плавлен, керамчн та плавлено-керамчн флюси для зва рювання та наплавлення в комбнац з дротами. В пТятому роздл надано нформацю стосовно захисних та горючих газв газових сумшей. В до датку наведено хмчний склад, механчн, металургйн та технологчн властивост зварювальних матералв х призначення. В довдковому до датку наведено класифкац зварювальних матералв вдповдно до стан дартв IIW (Мжнародний нститут зварювання), ISO (Мжнародна орган заця з стандартизац), EN (загальновропейський стандарт), а також де яких нацональних стандартв (AWS, DIN та н.).

Надана широка нформаця може бути використана студентами та ас прантами при виконанн курсових дипломних проектв, атестацйних робт, а також ншими фахвцями зварювального виробництва та спорд нених спецальностей.

Роздл 1. ЗВАРЮВАЛЬН МАТЕРАЛИ В СУДНОБУДУВАНН На суднобудвних пдпримствах широко використовують "Правила класифкац та побудови морських суден" Регстру Судноплавства Ук рани, як регламентують використання суднобудвних сталей зварю вальних матералв для хнього зварювання. Аналогчний пдхд сну й у деяких визнаних свтовим спвтовариством Регстрах. Наприклад:

Maritime Register of Shipping (Рося), LloydТs Register (Англя) та н.

1.1. Суднобудвн стал З огляду на обмежений обсяг навчального посбника наведемо лише найбльш широко вживан категор суднобудвних сталей. Бльш доклад ну нформацю можна знайти в "Правилах класифкац та побудови мор ських суден" [17].

Суднобудвна сталь умовно подляться на сталь нормально мцност (з мнмальною границею текучост 235 МПа) сталь пдвищено мцност (трьох рвнв мцност, з мнмальною границею текучост 315, 355 МПа вдповдно). Крм того широко використовують стал високо мцно ст (з мнмальною границею текучост 420 МПа вище). Виплавка стал повинна здйснюватися в мартенвських або електричних печах або в ки сневому конвертер з продувкою чистого кисню зверху. Застосування н ших способв виплавки стал повинно бути узгоджене з Регстром.

При виробництв сталей застосовуються наступн процеси прокату вання:

(AR) гарячекатана сталь - процес прокатування стал при високй тем ператур (деформаця здйснються й закнчуться в температурнй облас т рекристалзац аустенту, вище температури нормалзац) з наступним охолодженням на повтр. Мцнсть пластичнсть тако стал звичайно нижч, нж у стал псля термчно або термомеханчно обробки;

(N) нормалзаця - процес, що складаться з нагрвання гарячекатано стал вище критично температури А в област рекристалзац аустен c ту, ближче до нижньо границ, з наступним охолодженням на повтр.

Цей процес полпшу властивост стал за рахунок зменшення величини зерна;

(CR) контрольоване прокатування (нормалзоване прокатування (NR) - процес, при якому останн проходи пд час прокатування виконуються в област температури нормалзац, у результат чого одержуться метал, властивост якого, в основному, вдповдають властивостям псля норма зац;

(TM) термомеханчна обробка (термомеханчне контрольоване прока тування (ТМСР) - процес, що передбача суворий контроль температури й ступеню деформац пд час прокатування. Як правило, метал деформу ться при температурах, близьких до температури А Закнчення дефор c3.

мац можливе в двофазнй област. На вдмну вд контрольованого про катування (нормалзованого прокатування) властивост псля термомеха нчно обробки не можуть бути вдтворен нормалзацю або ншими ви дами термообробки;

(АсС) прискорене охолодження - процес, при якому забезпечуться полпшення властивостей стал за рахунок контрольованого охоло дження з швидкстю, бльшою нж охолодження на повтр. Цей процес виконуться безпосередньо псля завершення деформац при термомеха нчному процес. Дане призначення не поширються на пряме гартування.

Застосування прискореного охолодження в комплекс з термомеханчним процесом, так само, як вдпуск псля термомеханчного процесу, в кож ному випадку предметом спецального розгляду та узгодження з Регст ром.

Властивост, отриман сталлю псля ТМ АсС прокатування, не мо жуть бути вдтворен при нормалзац або при нших видах термообробки.

Стан постачання сталей нормально та пдвищено мцност повинен вдповдати вимогам, наведеним у табл. 1.1 1.2 [17].

Таблиця 1.1. Стан постачання стал нормально мцност Категоря Товщина, мм Стан постачання t 50 Будь-який А Нормалзаця (N), контрольоване прокатування 50 < t (CR) або термомеханчна обробка (TM) t 50 Будь-який B Нормалзаця (N), контрольоване прокатування 50 < t (CR) або термомеханчна обробка (TM) t 35 Будь-який D Нормалзаця (N), контрольоване прокатування 35 < t (CR) або термомеханчна обробка (TM) Нормалзаця (N) або термомеханчна обробка E t (TM) _ За спецальним узгодженням з Регстром профльна сталь категор D може поста чатися гарячекатаною за умови задовльних результатв випробувань на ударний згин.

За тих самих умов профльна сталь категор Е може постачатися гарячекатаною або псля контрольованого прокатування.

Сталь, що працю при низьких температурах (до Ц50 С), може бути або нормалзована (N), або загартована вдпущена (Т), або термомеханч но оброблена (ТМСР). Стан постачання пдляга узгодженню з Регстром позначаться в сертифкат.

Сталь високо мцност пдляга гартуванню та вдпуску.

Хмчний склад стал повинен визначатися виробником за результа тами аналзу проб, вдбраних з кожного ковша всх плавок.

Хмчний склад стал нормально мцност повинен вдповдати вимо гам, наведеним в табл. 1Д2, пдвищено мцност - табл. 2Д, сталей, що використовуються при низьких температурах, - табл. 3Д, а сталей високо мцност - у табл. 1.3 [17].

Механчн властивост стал нормально мцност повинн вдповдати вимогам, наведеним у табл. 1Д, стал пдвищено мцност - у табл. 2Д табл. 1.4, стал, яка працю при низьких температурах, - табл. 1.5, а стал ви соко мцност - у табл. 1.6 [17]. При позначенн категорй стал пдвищено мцност до символу категор може додаватися тера Н, наприклад DH36.

Тут надал позначення номерв таблиць з терою "Д" означа посилання на таб лиц з додатку.

Таблиця 1.2. Стан постачання стал пдвищено мцност Кате- Елементи, що по Товщина, мм Стан постачання горя дрбнюють зерно t 12,5 Будь-який A32 Нормалзаця (N), контрольоване Nb /або V A36 12,5 < t 100 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) t 20 Будь-який Будь-який, постачання в гарячека 20 < t 35 таному стан (AR) вимага спецально A Al або Al Ti го узгодження A Нормалзаця (N), контрольоване 35 < t 100 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) t 12,5 Будь-який Нормалзаця (N), контрольоване A40 Будь-як 12,5 < t 50 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) t 12,5 Будь-який D32 Нормалзаця (N), контрольоване Nb /або V D36 12,5 < t 100 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) t 20 Будь-який Будь-який, постачання в гарячека 20 < t 25 таному стан (AR) вимага спецально D Al або Al Ti го узгодження D Нормалзаця (N), контрольоване 25 < t 100 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) Нормалзаця (N), контрольоване D40 Будь-як t 50 прокатування (CR) або термомеханч на обробка (TM) Нормалзаця (N), контрольоване t 50 прокатування (CR) або термомеханч E Будь-як на обробка (TM) E Нормалзаця (N), термомеханчна 50 < t обробка (TM) Нормалзаця (N), термомеханчна E40 Будь-як t 50 обробка (TM) або гартування з вдпус ком (QT) _ Примтка. За узгодженням з Регстром профльна сталь категорй A32, A36, D36 мо же постачатися в гарячекатаному стан за умови задовльних результатв випробувань на ударний згин;

за тих самих умов профльна сталь категорй Е32 Е36 може постачатися в гарячекатаному стан або псля контрольованого прокатування.

Таблиця 1.3. Хмчний склад сталей високо мцност Рвень мцност Категоря ста- Вмст елементв, %, не бльше стал, МПа л C Si Mn P S N A 0,21 0,035 0, 1, 420Е690 D, E 0,20 0,55 0,030 0,030 0, F 0,18 1,60 0,025 0, Таблиця 1.4. Мнмальна величина роботи удару для стал пдвищено мцност, Дж Товщина листа Категоря Температура, С t 50 мм 50 мм < t 70 мм 70 мм < t 100 мм стал KVL1 KVT2 KVL KVT KVL KVT А32 D32 Ц20 31 22 38 26 46 Е32 - А36 D36 Ц20 34 24 41 27 50 Е36 - А40 D40 Ц20 41 27 Не встановлюються Е40 - _ Для поздовжнх зразкв.

Для поперечних зразкв.

Таблиця 1.5. Механчн властивост стал, що використовуться при низьких температурах Мнмальна Мнмальне Випробування на ударний згин Катего- Тимчасо границя вдносне по- Мнмальна робота ря ста- вий опр Температу текучост довження А5, удару, Дж л Rm, МПа ра, С RеH, МПа % KVL KVТ F32 315 440Е590 22 Ц60 31 F36 355 490Е620 21 Ц60 34 F40 390 510Е650 20 Ц60 41 Для вуглецево стал нормально мцност сума вмсту вуглецю плюс 1/6 вмсту мангану не повинна перевищувати 0,40 %. Екввалент вуглецю для стал пдвищено мцност визначаться при випробуваннях на допуск за даними ковшового аналзу й пдраховуться за формулою Mn Cr + Mo + V Ni + Cu Cекв = С + + +.

6 5 Максимальне значення вуглецевого екввалента (Секв) повинне вдпо вдати даним табл. 1.7 [17].

Бльш детальна нформаця стосовно обсягу випробувань, огляду, мар кування та нших вимог наведена в "Правилах класифкац та побудови морських суден" [17].

Таблиця 1.6. Механчн властивост стал високо мцност Мнмальна Мнмальне Випробування на ударний згин Катего- Тимчасо границя вдносне по- Мнмальна робота ря ста- вий опр Температу текучост довження А5, удару, Дж, л Rm, МПа ра, С RеH, МПа % KVL KVТ A420 D420 - 420 530Е680 18 42 E420 - F420 - A460 D460 - 460 570Е720 17 46 E460 - F460 - A500 D500 - 500 610Е770 16 50 E500 - F500 - A550 D550 - 550 670Е830 16 55 E550 - F550 - A620 D620 - 620 720Е890 15 62 E620 - F620 - A690 D690 - 690 770Е940 14 69 E690 - F690 - _ Примтки. 1. На вимогу Регстра повинно бути встановлено конкретне значення тим часового опору на розрив. 2. Для стал категор А, при задовльних результатах контро льних випробувань, за погодженням з Регстром обсяг випробувань на ударний згин мо же бути зменшений.

Таблиця 1.7. Вуглецевий екввалент Секв для рзних категорй стал Вуглецевий екввалент (max), % Категоря стал Товщина t < 50 Товщина 50 < t < А32, D32, Е32, F32 0,36 0, А36, D36, Е36, F36 0,38 0, А40, D40, Е40, F40 0,40 - Для оцнки схильност стал високо мцност до виникнення холо дних трщин за результатами хмчного аналзу ковшово проби повинен визначатися коефцнт, що характеризу ступнь крихкост стал внасл док структурних перетворень, за формулою PCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cu/20 + Ni/60 + Cr/20 + Mo/15 + V/10 + 5B, %.

Максимальне значення РСМ повинне бути погоджено з Регстром включено в схвалену ним специфкацю.

1.2. Зварювальн матерали для суднобудвних сталей Матерали для зварювання суднобудвно стал нормально мцност подляються на категор 1, 2, 3, суднобудвно стал пдвищено мцност - на категор 1Y, 2Y, 3Y, суднобудвно стал високо мцност - на катего р 3Yхх, 4Yхх, 5Yхх (ндекс "хх" використовуться для позначення одн з шести груп мцност наплавленого металу та зварного зТднання), а для суднобудвно стал, що працю при низьких температурах - на категор 5Y, 5Yхх.

Залежно вд галуз схвалення зварювальних матералв х умовне по значення повинне мстити наступн ндекси:

Т - схвалення зварювальних матералв для двопрохдно технолог.

Остання передбача зварювання в один прохд з кожного боку шва, в то му числ однопрохдну однобчну з зворотним формуванням, власне двопрохдну двосторонню без пдварки та зачищення кореня шва;

М - схвалення зварювальних матералв для багатопрохдно технолог;

ТМ - схвалення зварювальних матералв для двопрохдно багато прохдно технологй;

S - схвалення зварювальних матералв для механзованого зварю вання;

V - схвалення зварювальних матералв для електрошлакового або для газоелектричного зварювання.

Механчн властивост робота удару KV наплавленого металу повинн вдповдати вимогам табл. 4Д 5Д, зварного зТднання - табл. 6Д 7Д для вдповдно категор зварювальних матералв.

Залежно вд вмсту дифузйного водню в наплавленому метал зварю вальним матералам можуть бути привласнен Регстром ндекси Н, НН або ННН згдно з табл. 1.8 [17]. Метод визначення вмсту водню повинен бути зазначений у протокол випробувань. Кльксть дифузйного водню розраховуться для стандартних умов за температурою та тиском.

Таблиця 1.8. Вмст водню в наплавленому метал залежно вд ндексу зварювальних матералв (не бльше см3/100 г наплавленого металу) ндекс вмсту Метод визначення водню Вакуумний Глцериновий Н 15 НН 8 ННН 5 Не застосовуться Зварювальн матерали будь-яко категор, якщо вони призначаються для зварювання стал нормально мцност, що мстить 0,22 % бльше ву глецю, або зварювання подбно стал з ншими сталями, а також для зва рювання стал пдвищено мцност, повинн забезпечувати вдсутнсть холод них трщин у метал шва й у зварному зТднанн пд час зварювання за темпе ратури не нижче Ц25 С. Вмст срки та фосфору в наплавленому метал при цьому повинен бути не бльше 0,03 % кожного.

Класифкацйний ндекс зварювальних матералв сталей високо мц ност повинен вдповдати НН для категорй 3Y42Е3Y50, 4Y42Е4Y50, 5Y42Е5Y50;

ННН для категорй 3Y55Е3Y69, 4Y55Е4Y69, 5Y55Е5Y69.

Загалом для зварювальних матералв повинно бути визначено меха нчн властивост наплавленого металу та зварного зТднання проти утво рення гарячих трщин при зварюванн таврово проби.

За додатковими вимогами визначаються: вмст дифузйного водню у наплавленому метал, стйксть металу шва та зварного зТднання проти утворення холодних трщин, стйксть зварного зТднання проти короз у морськй вод та н.

Обсяг випробувань визначаться "Правилами класифкац та побудо ви морських суден" [17].

1.3. Вибр зварювальних матералв для суднобудвних сталей Призначення категор зварювальних матералв для зварювання конструкцй з сталей нормально та пдвищено мцност регламентован Регстром (табл. 1.9) [17]. При цьому слд керуватися наступними вимо гами:

для виконання зварних зТднань, у яких сталь нормально мцност зварються з сталлю пдвищено мцност, можуть застосовуватися зва рювальн матерали, що вдповдають нижчй категор з тих, як допу скаються вдповдно до вимог табл. 1.9 та цього пункту для кожно стал окремо (наприклад, у зварному зТднанн сталей категор D та Е32 мо жуть використовуватися зварювальн матерали категор 2);

для виконання зварних зТднань, у яких зварюються стал з однако вим рвнем мцност, але з рзними вимогами до температури випробувань на ударний згин, можуть застосовуватися зварювальн матерали нижчо категор з тих, як допускаються вдповдно до вимог табл. 1.9 для кожно стал окремо (наприклад, для зварного зТднання сталей категорй D32 та Е32 можуть використовуватися зварювальн матерали категор 2Y);

для виконання зварних зТднань з сталей пдвищено мцност пови нн застосовуватися зварювальн матерали з контрольованим вмстом дифузйного водню;

зварювальн матерали, обран за табл. 1.9, можуть бути призначен також для зварювання ншо, нж передбачено зазначеною таблицею ста л, якщо за механчними властивостями та хмчним складом ця сталь екввалентна стал, для яко був схвалений даний зварювальний матерал.

Таблиця 1.9. Призначення категорй зварювальних матералв для сталей нормально та пдвищено мцност Суднобудвна сталь Нормально Категоря зварю- Пдвищено мцност мцност вальних матералв A32, D32, E32, F32, A B D E A40 D40 E40 F A36 D36 E36 F 1, 1S, 1T, 1M, + - Ц - Ц - Ц - Ц - Ц - 1TM, 1V 1YS, 1YT, 1YM, + - Ц - +1 - Ц - Ц - Ц - 1YTM, 1YV 2, 2S, 2T, 2M, + + + - Ц - Ц - Ц - Ц - 2TM, 2V 2Y, 2YS, 2YT, + + + - + + - Ц - Ц - Ц 2YM, 2YTM, 2YV 2Y40, 2Y40S, 2Y40T, 2Y40M, + + - Ц + + - Ц 2Y40TM, 2Y40V 3, 3S, 3T, 3M, + + + + - Ц - Ц - Ц - Ц 3TM, 3V 3Y, 3YS, 3YT, + + + + + + + - Ц - Ц - 3YM, 3YTM, 3YV 3Y40, 3Y40S, 3Y40T, 3Y40M, + + + - + + + - 3Y40TM, 3Y40V 4Y, 4YS, 4YT, + + + + + + + + - Ц - Ц 4YM, 4YTM, 4YV 4Y40, 4Y40S, 4Y40T, 4Y40M, + + + + + + + + 4Y40TM, 4YV _ Застосування для зварювання сталей пдвищено мцност зварювальних матералв категор 1Y допускаться тльки для зТднань з товщиною металу до 25 мм включно.

Застосування для зварювання сталей нормально мцност категор А, B, D, E зва рювальних матералв, що отримали схвалення для вдповдних категорй сталей A40, D40, E40, /або F40, можливо тльки на пдстав спецального дозволу Регстра для кон кретних марок зварювальних матералв.

Електроди з рутиловим покриттям не повинн застосовуватися для зварювання таких зТднань:

монтажних стикв мж секцями;

усх стикв пазв льодового поясу зовншньо обшивки;

стикв балок поздовжнього набору;

стикових зТднань суднового корпусу товщиною бльше нж 20 мм;

масивних виробв (ахтерштевня, форштевня тощо), а також стикових зТднань, що зварюються в умовах жорсткого контуру (контур вважаться жорстким, якщо вдношення найменшого розмру контуру до товщини листа менше 60).

Електроди з кислим покриттям не повинн застосовуватися для зва рювання конструкцй корпусу судна.

Призначення категорй зварювальних матералв для зварювання конструкцй з сталей високо мцност регламентовано Регстром вдповд но до вимог табл. 1.10 1.11 [17]. При цьому слд керуватися наступними обмеженнями та вимогами:

для зварних зТднань високомцних сталей небажаним застосування одно- та двопрохдно технологй зварювання;

для зварних зТднань високомцних сталей небажаним застосування електрошлакового та газоелектричного зварювання;

для зварних зТднань високомцних сталей небажаним застосування багатодугового та однобчного зварювання на рзних типах пдкладок;

електроди з рутиловим кислим покриттям не повинн застосовува тися для зварювання конструкцй з сталей високо мцност;

застосування для зварювання сталей високо мцност зварювальних матералв усх категорй можливе тльки для зТднань з товщиною основ ного металу не бльше, нж 70 мм.

Схвалення застосування перелчених технологй зварювання можливе тльки на пдстав додаткових випробувань за спецально узгодженою з Регстром програмою.

Призначення категор зварювальних матералв для зварювання конструкцй з сталей, що працюють при низьких температурах регламен товано Регстром вдповдно до вимог табл. 1.12 [17].

Таблиця 1.10. Призначення категорй зварювальних матералв для сталей високо мцност за температурою випробувань на ударний згин дентифкаця категорй дентифкаця категорй високомцних сталей за тем зварювальних матералв пературою випробувань на ударний згин за температурою випро A(420/690) D(420/690) E(420/690) F(420/690) бувань 3Y (42/69) + + - Ц 4Y (42/69) + + + - 5Y (42/69) + + + + Таблиця 1.11. Призначення категорй зварювальних матералв для сталей високо мцност за рвнем мцност дентифкаця зварю- дентифкаця категорй високомцних сталей за рвнем вальних матералв за мцност рвнем мцност (A/F)420 (A/F)460 (A/F)500 (A/F)550 (A/F)620 (A/F) (3Y/5Y)42 + - Ц - Ц - (3Y/5Y)46 + + - Ц - Ц (3Y/5Y)50 + + + - Ц - 3Y/5Y)55 - Ц + + - Ц (3Y/5Y)62 - Ц - + + - (3Y/5Y)69 - Ц - Ц + + Таблиця 1.12. Призначення категорй зварювальних матералв для сталей, що працюють при низьких температурах Категоря суднобудвно стал Категоря зварювального матералу F32 F36 F 4Y, 4YS, 4YT, 4YTM, 4YV + + - 4Y40, 4Y40S, 4Y40T, 4Y40M, 4Y40V + + + 5Y, 5YS, 5YT, 5YM, 5YTM, 5YV1 + + - 5Y40, 5Y40S, 5Y40T, 5Y40M, 5Y40TM, 5Y40V1 + + + 4Y42, 4Y42S, 4Y42M - + + 5Y42, 5Y42S, 5Y42M1 - + + 4Y46, 4Y46S, 4Y46M - +2 + 5Y46, 5Y46S, 5Y46M - +2 + _ Залежно вд ступеня вдповдальност та умов експлуатац конструкцй Регстр може призначити бльш високу категорю зварювальних матералв (наприклад, 5Y за мсть 4Y або 5Y40 замсть 4Y40).

Застосування зварювальних матералв категорй 4Y46 5Y46, призначених для зварювання сталей високо мцност, пдляга додатковому узгодженню з Регстром.

Таким чином, можливо отримати метал шва визначено категор, ви користовуючи рзн способи зварювання та рзномантн комбнац зва рювальних матералв. У виробника в даному випадку зТявляються досить суттв можливост варювання за продуктивнстю процесу зварювання, собвартстю, ступенем механзац та ншими металургйними, техноло гчними та економчними показниками. У звТязку з цим визначення спо собв зварювання та комбнацй зварювальних матералв для конкретно конструкц, тим бльше тако складно як сучасне судно, непростим н женерним завданням. Крм того, це ускладнються тим, що на свтовому ринку велика кльксть виробникв зварювальних матералв, як пропо нують широкий вибр продукц за вартстю та якстю.

В табл. 8ДЦ10Д, в якост прикладу, наведено можлив варанти вибо ру електродв, комбнац "зварювальний дртЦфлюс" та "зварювальний дртЦзахисний газ" для деяких категорй зварювальних матералв, що ви користовують для зварювання конструкцй корпусв суден. Крм того, треба памТятати, що зварювальн матерали вд рзних виробникв мають неоднаков обмеження за родом зварювального струму, просторовим по ложенням зварювання, умовами збергання та ншими технологчними показниками. У звТязку з цим треба проявити значну наполегливсть тер пння для того, щоб визначити оптимальну комбнацю зварювальних ма тералв.

Роздл 2. ЕЛЕКТРОДИ ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ, НАПЛАВЛЕННЯ ТА РЗАННЯ 2.1. Класифкаця зварюваност сталей Вибр електродв залежить в першу чергу вд властивостей зварюва ного металу, як визначають його технологчну зварювансть. Технологч на зварювансть - комплексна характеристика металу, яка вдбива його реакцю на процес зварювання та визнача його вдносну придатнсть для отримання зварних зТднань з заданими характеристиками. Поняття те хнологчно зварюваност наведено в ДСТУ 3761.3Ц98.

Головним фактором, вд якого залежить зварювансть стал, хмч ний склад. Крм того, суттво впливають кваця шкдливих домшок (ср ка, фосфор), насиченсть газами та засмченсть неметалевими включен нями, схильнсть до росту зерна при перегрв, чутливсть до концентра торв напружень, термчного старння, утворення гарячих та холодних трщин, перехдна температура крихкост та нш металургйн й техноло гчн чинники [5].

Вс марки сталей в промисловост залежно вд яксно оцнки зварю ваност подляють на наступн групи:

добра зварювансть (коли в заданих технологчних та конструктивних умовах задовольняються необхдн експлуатацйн властивост зварних зТднань);

задовльна зварювансть (коли забезпечуються експлуатацйн вла стивост зТднань певним вибором рацонального режиму зварювання та його дотриманням в процес виготовлення виробу);

обмежена зварювансть (коли необхдно використовувати спецальн технологчн заходи або змнювати спосб зварювання);

незадовльна зварювансть (коли при всх прийнятих спецальних технологчних заходах не досягаються необхдн експлуатацйн власти вост зварних зТднань).

Найбльш розповсюджен марки сталей розбито залежно вд х струк турного стану на наступн основн класи:

перлтн (вуглецев та низьколегован);

феритн, мартенситно-феритн та мартенситн (високохромист);

аустентн та ферито-аустентн (хромонкелев).

Кожен клас, в свою чергу, подлено на групи, як обТднують стал з вдносно близькими властивостями, службовими характеристиками та зварюванстю.

Високохромист стал (другий структурний клас) мають однофазну мартенситну та феритну структуру або промжну двофазну ферито мартенситну структуру залежно вд вмсту в них вуглецю та хрому.

Хромонкелев стал (третй структурний клас) мають переважно ау стентну структуру, яка збергаться при швидкому охолодженн з висо ких температур. При зварюванн хромонкелевих сталей потрбно забез печувати вмст феритно фази в зварних швах не менше 2Е3 %. В ншому випадку не забезпечуться стйксть проти утворення гарячих трщин.

Вс елементи, як входять до складу високолегованих сталей, розпод лено на дв основн групи: аустентоутворююч (С, N, Ni, Mn, Cu, Co та н.) та феритоутворююч (Cr, Si, Mo, V, Nb, Ti, W, Al та н). Залежно вд спввдношення в метал шва аустенто- та феритоутворюючих елементв може створюватись однофазна структура (аустентна, феритна, мартенсит на) або двофазна (аустентно-феритна, аустентно-мартенситна, мартен ситно-феритна та н.).

Для приблизно оцнки вмсту фериту в зварних швах та наплавленому метал використовують даграму, запропоновану Шефлером (рис. 2.1), й емпричн формули екввалентних значень хрому (Crекв) нкелю (Niекв):

Crекв = % Cr + % Si 1,5 + % Nb 0,5 + % Mo + % V 0,8 + % Ti 4,0;

Niекв = % Ni + % C 30 + % Mn 0,5.

За розрахованими значеннями екввалентв хрому та нкелю визнача ють за даграмою Шефлера структурний стан наплавленого металу та ме талу зварного шва. Точнсть визначення феритно фази склада 4 %.

Необхдно вдзначити, що даграма Шефлера не врахову вплив азоту при зварюванн на величину екввалента нкелю. Цей вплив враховано Делонгом, який визначив аустензуючу здатнсть азоту як однакову з ву глецем (% N30). У звТязку з цим за даграмою Делонга (рис. 2.2) отриму ють кльксть феритно фази дещо меншу, нж за даграмою Шефлера. Точ нсть визначення фериту за даграмою Делонга склада 2 %.

Високолегован стал вдповдно до ГОСТ 5632Ц72 подляють на не ржавюч, кислотостйк, жаростйк та жаромцн рзного структурного класу.

Наведена класифкаця високолегованих сталей за службовими харак теристиками досить умовна, але в першому приближенн з достатньою для практики точнстю може бути використана для рацонального вибору електродв при зварюванн вдповдальних конструкцй.

Для визначення здатност металв до зварювання сну багато розра хункових та експериментальних методв [7, 9].

Рис.2.2. Даграма Делонга 2.2. Класифкаця покритих металевих електродв Покрит металев електроди для зварювання та наплавлення сталей систематизуються позначаються вдповдно до ГОСТ 9466Ц75 "Елек троди покрит металев для ручного дугового зварювання сталей на плавлення. Класифкаця, розмри загальн технчн вимоги". Цей до кумент в значному ступен вже застарлий не вдповда стану сучас ного виробництва. Настала необхднсть вдосконалити цей стандарт вдповдно до вимог стандартв EN та ISO.

Структура умовного позначення втчизняних електродв склада ться з двох рядкв (рис. 2.3). При цьому в умовному позначенн елек тродв для зварювання вуглецевих та низьколегованих сталей, що мають границю мцност в до 590 МПа псля букви Е тире не ставлять.

1 2 3 4 5 Е 11 7 8 9 Рис. 2.3. Умовне позначення електродв за ГОСТ 9466Ц У верхньому рядку наводять паспортн дан електродв: 1 - тип за вдповдним стандартом;

2 - позначення марки;

3 - даметр, мм;

4 - призначення (лтера У показу призначення для зварювання вуглецевих низьколегованих конструкцйних сталей з тимчасовим опором розриву до 590 МПа;

Л - для зварювання легованих конструкцйних сталей з тимча совим опором розриву понад 590 МПа;

Т - для зварювання легованих те плотривких сталей;

В - для зварювання високолегованих сталей з особ ливими властивостями;

Н - для наплавлення поверхневих шарв з особ ливими властивостями);

5 - позначення товщини покриття (лтера М означа тонке покриття (D/d 1,20);

С - середн (1,20 < D/d 1,45);

Д - товсте (1,45 < D/d 1,80);

Г - особливо товсте (D/d > 1,80), де D - да метр електрода разом з покриттям;

d - даметр металевого дроту);

6 - група електродв за якстю виготовлення, яка показу вмст фосфору та срки: групи 1, 2, 3 (в останнй час не використовують (див. нижче)).

У нижньому рядку наводиться кодоване умовне позначення електро дв вдповдно до рекомендацй системи ISO. Код починаться з тери Е (електрод), псля яко вказуються наступн показники: 7 - група ндексв, як характеризують механчн властивост наплавленого металу вдповд но до ГОСТ 9467Ц75, ГОСТ 10051Ц75, ГОСТ 10052Ц75;

8 - позначення виду покриття (кисле - А, основне - Б, целюлозне - Ц, рутилове - Р, зм шаному вдповда подвйне позначення (наприклад, РБ, РА, РЦ т. п.), нше - П);

9 - позначення припустимого просторового положення при зварюванн або наплавленн: для всх положень - 1;

для всх положень, крм вертикального "зверхуЦвниз", - 2;

для нижнього, горизонтального на вертикальнй площин вертикального "знизуЦвгору" - 3;

для нижнього та нижнього "у човник" - 4;

10 - позначення роду струму, полярност по стйного струму номнально напруги холостого ходу джерела живлення зварювально дуги змнного струму частотою 50 Гц (вдповдно до табл. 2.1 [18]);

11 - позначення дйсного стандарту;

12 - позначення стан дарту на типи електродв.

Електроди подляють на типи вдповдно до ГОСТ 9467Ц75, ГОСТ 10051Ц75, ГОСТ 10052Ц75.

Таблиця 2.1. Класифкаця електродв за родом струму Напруга холостого ходу джерела Рекомендована полярнсть змнного струму, В Позначення постйного струму номнальна гранична Зворотна - Ц Будь-яка Пряма 50 5 Зворотна Будь-яка 70 10 Пряма 90 5 ГОСТ 9467Ц75 встановлю типи електродв: Э38, Э42, Э46, Э50 або Э42А, Э46А, Э50А для зварювання вуглецевих легованих конструк цйних сталей з границею мцност в < 500 МПа. Лтера А показу, що електроди забезпечують високу пластичнсть та ударну вТязксть металу шва. Для зварювання сталей з границею мцност в > 500 МПа викори стовують електроди типв Э55, Э60, Э60А, а для зварювання легованих конструкцйних сталей пдвищено мцност з в > 600 МПа - електроди типв Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.

За механчними властивостями наплавленого металу електродам для зварювання вуглецевих та легованих конструкцйних сталей при своюють ндекси вдповдно до табл. 2.2 [5]. Наприклад: Е 513, де пер ш дв цифри показують мнмальну границю мцност наплавленого металу(в 510 МПа), а остання - мнмальну температуру(Ц20 оС), при якй забезпечуться ударна вТязксть KСV = 34 Дж/см2.

Для зварювання легованих теплотривких сталей в позначку типв електродв входить марка електродного дроту, наприклад: Э-09МХ, Э-09Х2М1, Э-10Х1М1НФБ, та нш (всього 9 типв). За механчними вла стивостями наплавленого металу електродам ц групи надають ндекси вдповдно до табл. 2.3 [5]. Наприклад: ЕЦ14, де перша цифра показу м нмальну температуру(+20 С), при якй забезпечуться ударна вТязксть KСV = 34 Дж/см2, а друга - максимальну робочу температуру, за яко рег ламентуться тривала мцнсть наплавленого металу (510Е525 С).

Таблиця 2.2. Група ндексв, як визначають механчн властивост наплавленого металу при зварюванн вуглецевих та легованих конструк цйних сталей вдповдно до ГОСТ 9467Ц Позначення Мнмальн механчн властивос- Мнмальна температура при ндексв т наплавленого металу KCV = 34 Дж/см електроду в, МПа, % ндекс С Е 410 Е 430 20 0 не регламентуться Е 411 Е 431 20 1 + Е 412 Е 432 22 2 Е 413 Е 433 3 - 410 Е 414 Е 434 4 - Е 415 Е 435 24 5 - Е 416 Е 436 6 - Е 417 Е 437 7 - Е 510 18 0 Не регламентуться Е 511 18 1 + Е 512 18 2 Е 513 20 3 - Е 514 20 4 - Е 515 20 5 - Е 516 20 6 - Е 517 20 7 - ГОСТ 10052Ц75 встановлю типи електродв для зварювання коро зйностйких, жаромцних високолегованих сталей мартенситно феритного, аустентно-феритного та аустентного класв. Всього 49 типв.

У позначення типу електрода входить марка електродного дроту, на приклад: Э-12Г2, Э-10Х17Т, Э-10Х16Н4Б, Э-04Х10Н60М24 та н.

Таблиця 2.3. Групи ндексв, як визначають механчн властивост наплавленого металу при зварюванн легованих теплотривких сталей вдповдно до ГОСТ 9467Ц Максимальна робоча температура, при Мнмальна температура при якй регламентуться тривала мцнсть KCV = 34 Дж/см наплавленого металу ндекс С ндекс С 0 Не регламентуться 0 Менше 1 +20 1 450Е 2 0 2 470Е 3 Ц20 3 490Е 4 Ц30 4 510Е 5 Ц40 5 530Е 6 Ц50 6 550Е 7 Ц60 7 570Е - Ц 8 590Е - Ц 9 Бльше За механчними властивостями наплавленого металу при зварюванн високолегованих сталей електродам надають ндекси вдповдно до табл. 2.4 [5]. Наприклад: Е-2 45 3, де перша цифра показу метод випро бувань, за яким визначаться стйксть наплавленого металу проти мж кристалтно короз (метод АМЦАМУ);

наступн дв цифри визначають максимальну робочу температуру за жаромцнстю (610Е650 С) та жа ростйкстю (760Е800 С);

остання цифра вказу вмст феритно фази в наплавленому метал (2,0Е5,5 %).

Методи визначення стйкост високолегованих сталей проти мжкрис талтно короз визначаються за ГОСТ 6032Ц89. Методи випробувань мають терне позначення. Лтерою А позначають метод, при якому зраз ки витримують у киплячому водному розчин срчанокислотно мд та сульфатно кислоти;

терою Б - при якому виконують анодне травлення в водному розчин нгбтовано сульфатно кислоти, терою В - при якому зразки витримують в киплячому водному розчин срчанокислотно мд та сульфатно кислоти з додаванням цинкового порошку;

терою Д - при якому взрц витримують в киплячому водному розчин азотно кис лоти. Крм цього, до основно тери додають теру М, якщо в розчин при випробуваннях присутня металева мдь, теру Ф - они фтору, теру У, якщо проводять прискорен випробування. Окремо позначаються те рами ТЩК додатков випробування травленням в щавлевй кислот.

Таблиця 2.4. Група ндексв, як визначають механчн властивост наплавленого металу при зварюванн високолегованих сталей вдповдно до ГОСТ 10052Ц Е-2 45 Стйксть проти Максимальна робоча Вмст феритно н мжкристалтно температура (С) за фази в наплавле декс короз за жаромцнстю жаростйкстю ному метал ГОСТ 6032Ц Не регламен- Не регламен- н 0 % Метод туться туться декс ндекс випробу- 1 менше 500 менше 600 Не регла вань ментуться 2 510Е550 610Е Не регла 1 0,5Е4, 3 560Е600 660Е 0 ментуть 2 2,0Е4, 4 610Е650 710Е ся 3 2,0Е5, 5 660Е700 760Е 1 А 4 2,0Е8, 6 710Е750 810Е 2 АМЦАМУ 5 2,0Е10, 7 760Е800 910Е 3 Б 6 4,0Е10, 8 810Е850 1010Е 4 ВЦВУ 7 5,0Е15, 9 бльше 850 бльше 5 Д 8 10,0Е20, ГОСТ 10051Ц75 установлю 44 типи покритих металевих елек тродв для ручного дугового наплавлення поверхонь з особливими властивостями. Наприклад: Э-10Г2, Э-35Г6, Э80Х4С, Э-200Х29Н6Г та н.

За механчними властивостями наплавленого металу електродам ц групи надають ндекси вдповдно до табл. 2.5 [5]. Наприклад:

Е-300/32-1, де воруч вд риски ндекс показу твердсть за Вкерсом (275Е324 HV), праворуч - за Роквелом (29Е35 HRC), остання цифра показу, що наплавлений метал забезпечу потрбн властивост повер хонь без термчно обробки.

Електроди подляють також на марки за технчними умовами та паспортами. Наприклад: УОНИ-13/45, ЦЛ-33, ЭА-400/10 та н. Кож ному типу електродв може вдповдати одна або деклька марок. При клад умовного позначення електродв типу Э46А за ГОСТ 9467Ц75, мар ки УОНИ-13/45, даметром 3 мм, для зварювання вуглецевих низьколе гованих сталей (У), з товстим покриттям (Д), 2- групи, з встановленою за ГОСТ 9467Ц75 групою ндексв, що визначають характеристики наплав леного металу, з основним покриттям (Б), для зварювання в усх просторових положеннях (1) на постйному струм зворотно полярност (0):

Э46-УОНИ 13/45-3,0-УД ГОСТ 9466Ц75;

ГОСТ 9467Ц75;

Е43 2(5)-Б у документац: електроди УОНИ-13/45-3,0-УД2, ГОСТ 9466Ц75.

Таблиця 2.5. Група ндексв, як визначають механчн властивост металу при наплавленн поверхневих шарв з особливими властивостями вдповдно до ГОСТ 10051Ц Е-300/32- Твердсть наплавленого металу Наявнсть н HV HRC ндекс1 HV HRC ндекс1 декс термчно обробки 175Е224 13Е21 200/17 675Е724 58 700/ Без термо 225Е274 22Е28 250/25 725Е774 59Е60 750/ обробки 275Е324 29Е35 300/32 775Е824 61 800/ Псля тер 325Е374 36Е38 350/37 825Е874 62Е63 850/ мообробки 375Е424 39Е43 400/41 875Е924 64 900/ 425Е474 44Е47 450/45 925Е974 65 950/ 475Е524 48 500/48 975Е1024 66Е67 1000/ 525Е574 49Е51 550/50 1025Е1074 68 1050/ 575Е624 52Е54 600/53 1075Е1124 69 1100/ 625Е674 55Е57 650/56 1125Е1174 70Е71 1150/ Лворуч вд риски середня твердсть за Вкерсом, праворуч - за Роквелом.

Треба вдзначити, що схильнсть зварних зТднань до утворення хо лодних та гарячих трщин у великй мр залежить вд вмсту в них водню та шкдливих домшок (срки, фосфору). У звТязку з цим електроди под ляються за даними показниками на чотири класифкацйних рвн: з висо ким, середнм, низьким та особливо низьким вмстом водню та шкдливих домшок, як, в основному, визначаються видом покриття, а також техно логю виготовлення електродв (табл. 2.6) [5]. Крм того, вмст водню в покритт залежить вд умов збергання електродв та температури х про жарювання. Вмст водню визначають за ГОСТ 23338Ц78.

Таблиця 2.6. Класифкаця електродв за вмстом в наплавленому метал водню, срки та фосфору Найменування рвня Вид покриття та вмст водню, Вид покриття залежно (ндекс) см3/100 г вд вмсту S та P Кисле з вмстом велико Рутилове, целюлозне Високий (без ндексу) клькост рудних компо (бльше 15) нентв Основне при вологост по Середнй (15Н) криття бльше 0,5 % (вд 10 до Рутилове, целюлозне 15) Основне при вологост по Низький (10Н) криття менше 0,5 % (вд 5 до Основне 10) Основне при вологост по- Основне Особливо низький (5Н) криття менше 0,1 % (до 5) (з дротом Св-08АА) Класифкаця електродв за вмстом водню в наплавленому метал суттво полегшу х вибр при розробц технологчних процесв зварю вання конструкцй з сталей рзних класв та рвнв мцност. Однак ця класифкаця дос не введена до ГОСТ 9466Ц75.

Вимоги до покритих електродв для ручного дугового зварювання ча вуну та кольорових металв державними стандартами не регламентован, вс позначен електроди виготовляють за паспортами або технчними умовами конкретних марок.

У довдковому додатку для порвняння наведен класифкац елек тродв для зварювання та наплавлення рзних класв матералв вдповдно до стандартв ISO, EN, DIN та AWS.

2.3. Загальн принципи вибору та використання електродв При ручному дуговому зварюванн сталей електроди повинн забез печувати [5] так вимоги:

суцльнсть швв (вдсутнсть пор та шлакових включень);

достатню технологчну мцнсть;

необхдну експлуатацйну мцнсть (достатнй рвень механчних вла стивостей металу шва та зварного зТднання);

отримання комплексу спецальних властивостей металу шва (жаромц нсть, жаростйксть та н.);

необхдну технологчнсть (унверсальнсть, зварювання в рзних про сторових положеннях, продуктивнсть прац та н.);

задовльн сантарно-ггнчн характеристики.

Принциповий технологчний процес виготовлення покритих елек тродв складаться з наступних операцй [18]:

виготовлення заготовок електродв з зварювального дроту;

переробка твердих компонентв покриття для забезпечення необхд ного гранулометричного складу. Операц, як виконують залежно вд ви гляду та стану компонентв: промивання, середн подрбнення, сушння, тонке подрбнення, просювання, пасивування та н.;

приготування рдкого скла (промивання та подрбнення силкатно глиби, варння у вод та охолодження розчину з наступним фльтруван ням або вдстоюванням);

приготування сухо шихти (зважування компонентв за визначеною рецептурою та хн наступне перемшування в сухому вигляд);

приготування маси покриття (додавання в суху шихту задано клько ст рдкого скла та пластифкаторв, перемшування мокро сумш та наступне брикетування);

виготовлення покритих електродв;

сушння та прожарювання покритих електродв;

пакування електродв;

контроль якост готових електродв.

Металургйн та технологчн властивост електродв залежать вд мар ки електродного дроту, а також спввдношення компонентв електрод ного покриття, як подляються на наступн групи:

руди та мнерали;

метали та феросплави;

хмчн зТднання (неорганчн);

органчн речовини.

Кожен компонент покриття може виконувати одну або деклька функ цй як при виготовленн електродв, так в процес зварювання. Основн функц найбльш широко поширених компонентв електродних покриттв наведено в табл. 2.7 [5, 20].

Яксть сировини для виготовлення покритих електродв ма вир шальне значення. Вд складу та якост компонентв покриття та електрод ного дроту залежить стабльнсть горння дуги, формування шва, вдо кремлення шлаково крки, попередження утворення пор, холодних та га рячих трщин, забезпечення механчних та нших спецальних властиво стей металу шва та зварного зТднання в цлому.

Стабльнсть горння дуги покращують в основному за рахунок вве дення до складу покриття елементв, що мають низький потенцал онза ц. При цьому пдвищуться концентраця позитивних онв у периферй нй зон дуги, знижуться робота виходу електронв з катоду, забезпечу ться стабльне горння дуги.

Вдокремлювансть шлаково крки - важливий технологчний показ ник, який у значнй мр визначаться процесами взамод шлаку з мета лом зварювально ванни. Якщо параметри кристалчних раток хмчних зТднань у застиглому шлаку близьк до параметрв раток металу, вдбу ваться хмчне зчеплення шлаку з металом. При цьому вдокремлюва нсть шлаково крки погршуться. Цей процес в основному регулюють за рахунок змни активност кисню у шлаковй фаз, зменшення у якй по верхнево активних оксидв (FeO, MnO та н.) покращу вдокремлюва нсть шлаково крки вд металу шва [24].

Таблиця 2.7. Основн функц компонентв електродних покриттв Компонент (склад основних елементв та сполук, %) його основн функц: Ш - шлакоутворююч, Г - газоутворююч, С - Група стаблзуюч, Р - розкиснююч, Л - легуюч, П - пластифкую ч, - Ц цементуюч Мармур (92 СаСО3) (Ш, Г, С), магнезит (88 МgO) (Ш, Г), плавиковий шпат (95 СaF2) (Ш), польовий шпат (70 SiO2;

12 (K2O + Na2O)) (Ш, С), слюда (44Ц50 SiO2;

32Ц40 (Al2O3 + Fe2O3);

8 K2O) (Ш, С, П), кварцовий псок Мнерали та (97 SiO2) (Ш), каолн (35 Al2O3;

2,5 Fe2O3) (Ш, П), концерн руди трат мангановий (45 МnO;

10 SiO2;

3 Al2O3) (Ш, С), льментовий концентрат (62 TiO2;

3 SiO2;

3 Al2O3) (Ш, С), залзна руда (60 Fe2O3;

6 SiO2) (Ш, С), рутиловий концентрат (94 TiO2;

3 Fe2O3;

1 ZrO2) (Ш), крейда (96 СаСО3) (Ш, Г, С) Фероманган (85Ц95 Мn) (Р, Л), феротитан (30Ц37 Ti;

8Ц14 Al;

4Ц8 Si) (Р, Л), феросилцй (15Ц47 Si) (Р, Л), ферохром (65 Cr;

8 C;

2 Si) (Р, Л), феромолбден (60 Mo) (Л), феро Феросплави та ванадй (35Ц48 V;

2,7 Mn;

2 Si) (Л), феронобй метали (55Ц60 Nb;

1,5 Si;

3 Al;

1 Ti) (Р, Л), феровольфрам (80 W;

6 Mo;

) (Л), манган металевий (93,5 Mn;

1,8Ц3 Si) (Р, Л), алюмнй в порошку (99,9 Al) (Р, Л), хром металевий (99 Cr) (Р, Л), залзний порошок (98,5 Fe) (пдвищу продуктивнсть) Органчн Целюлоза електродна (C6H10O5)x (Г, П), (КМЦ) (Г, П), речовини крохмаль (C6H10O5)x (Г), декстрин (C6H10O5)x (Г, П, Ц) Сода кальцинована (99 Na2CO3) (С, П), поташ (93 K2CO3) Хмчн сполуки (С, П), натрве pдке скло (30Ц33 SiO2;

10Ц13 Na2O) (С, П, Ц), (неорганчн) калве рдке скло (65Ц69 SiO2;

30Ц35 K2O;

1 Na2O) (С, П, Ц), селтра калва (99,7 KNO3) (С) Концентраця атмосферних газв в наплавленому метал, таких, як ки сень, водень, азот, стотно вплива на крихксть зварних зТднань, ударну вТязксть, особливо за низьких температур, схильнсть до старння при тривалому навантаженн, неможливсть забезпечення стабльних механч них й експлуатацйних характеристик. Крм того, водень й азот утворю ють пори при концентрацях вище границ розчинност в метал, що не допустимим дефектом. У звТязку з цим вмст атмосферних газв в метал шва суворо обмежують [21].

Основним джерелом пор у метал шва водень, який надходить з су хого залишку рдкого скла, а також вологи, що мститься у покритт. У звТязку з цим необхдно використовувати неггроскопчн види сировини, високомодульне низьковТязке рдке скло, оптимзувати температуру та час прожарювання електродв. Доцльно збльшувати окисний потенцал металу, вводити в зону дуги SiF4 за рахунок взамод CaF2 з SiO2, що до зволя знизити ймоврнсть утворення пор [16].

У цлому насичення металу шва газами мтуться процесами дисо цац молекул газв бля поверхн металу. Ступнь дисоцац залежить вд температури плазми дугового розряду, а процеси абсорбц газв з плазми залежать в першу чергу вд температури крапель електродного металу, зварювально ванни, довжини дуги, ступеня газошлакового захисту, стабль ност дугового процесу. Природно, що при цьому неможливо досягти пози тивного результату, якщо основний метал, зварювальний дрт та компонен ти покриття мають високу початкову концентрацю шкдливих газв.

Вкрай шкдливими домшками в метал шва срка та фосфор. Фос фор збльшу схильнсть зварних зТднань до крихкого руйнування за ра хунок утворення з залзом крихких фосфдв (Fe3P, Fe2P, FeP, FeP2), кри стали яких можуть стати зародками холодних трщин. Срка утворю вд носно легкоплавк евтектики MeЦMeS, що рзко збльшу ймоврнсть ви никнення гарячих (кристалзацйних) трщин. При зварюванн низьковуг лецевих та низьколегованих сталей утворенню гарячих трщин також сприя збльшення вмсту вуглецю в зварювальнй ванн.

Основним джерелом вуглецю, фосфору та срки в зварювальнй ванн основний метал, електродний дрт та компоненти покриття. Втчизнян стал та дроти в цлому мстять бльш високу концентрацю цих елемен тв, нж закордонн, що призводить до необхдност використовувати до датков технологчн та металургйн засоби [16]. Це легування зварюваль но ванни манганом, використання високоосновних та фторидних шлакв, оптимзаця систем легування та н. Однак треба вдзначити, що при зва рюванн дуже важко зменшити концентрацю срки в наплавленому мета л, а фосфору - практично неможливо. У звТязку з цим найбльш дйсним методом використання зварювальних матералв з мнмальним вмстом цих елементв.

Як було вдзначено ранш, ГОСТ 9467Ц75 класифку електроди за лежно вд вмсту шкдливих домшок на три групи якост. Однак, як пока зав виробничий досвд, розподлення електродв за вмстом срки та фос фору в наплавленому метал у вузьких межах (до 0,005 % мж групами якост) складно технчно не регулються. Це повТязано з тим, що компо ненти шихти (особливо руди та мнерали) постачаються, як правило, з вмстом у них срки та фосфору ближче до верхньо меж, регламентова но стандартом. Тому розподлення електродв за групами якост залежно вд вмсту срки та фосфору в наплавленому метал згдно з ГОСТ 9467Ц виключено в останнй час не використовуться [5].

Яксть шихтових матералв, особливо вимоги до обмеження вмсту срки та фосфору, повинн вдповдати нормативно-технчнй документа ц на сировину та пдлягати жорсткому вхдному контролю.

На яксть наплавленого металу та зварювально-технологчн власти вост електродв суттво впливають умови збергання. У звТязку з цим пе ревага надаться вакуумному пакуванню. Крм того, для вдновлення яко ст покриття необхдно здйснювати прожарювання електродв безпосеред ньо перед зварюванням. Повторне прожарювання електродв обовТязковою технологчною операцю. Режим прожарювання залежить вд виду покриття. Останн взагал виршальним чинником при вибор електродв. У звТязку з цим необхдно бльш детально розглянути харак теристики основних видв електродних покриттв.

Електроди з кислим покриттям (А). Шлакову основу утворюють оксиди залза та мангану (гематит, манганова руда), а також рзномантн силкати (польовий шпат, грант та н.). Газовий захист забезпечують ор ганчн речовини (крохмаль, декстрин, оксицелюлоза та н.). Роль розкис нювача викону фероманган.

Покриття цього виду мають високу окиснюючу здатнсть, що призво дить до великих втрат легуючих елементв у процес зварювання. Метал шва, виконаний з використанням кислих покриттв, ма схильнсть до утворення гарячих трщин. У звТязку з цим х не використовують для зва рювання вуглецевих та низьколегованих сталей з вмстом вуглецю бль ше 0,3 %. Кисл шлаки мають низьку десульфуючу здатнсть та не придатн для зварювання сталей з пдвищеним вмстом срки.

Кислий характер шлакв погршу вдокремлювансть шлаково крки сприя утворенню шлакових включень у метал шва. Компоненти кисло го покриття при термчному розкладанн видляють пдвищену кльксть водню, що переходить у метал шва пдвищу ймоврнсть утворення пор.

Метал шва, наплавлений електродами з кислим покриттям, завжди ма збльшену концентрацю водню. У звТязку з цим електроди з кислим по криттям практично не використовують для зварювання вуглецевих та ле гованих сталей, що мають схильнсть до утворення холодних трщин. Вн також ма низький ступнь розкиснення, що обумовлю помрну величи ну ударно вТязкост та велику схильнсть до старння. Наплавлений метал аналогчний за складом киплячй стал (до 0,1 % Si).

Електроди з кислим покриттям характеризуються значним розбриз куванням металу та високою токсичнстю (оксиди мангану). Поряд з тим, електроди мають ряд суттвих переваг: мало чутлив до утворення пор при рж на зварюваному метал;

забезпечують стабльний процес на фор сованих режимах зварювання змнним струмом та високу продуктивнсть (до 11Е12 г/Агод).

Цей тип електродв використовують в основному для зварювання конструкцй з низьковуглецевих сталей у цехових та монтажних умовах.

Механчн властивост наплавленого металу, як правило, вдповдають типу Э42 за ГОСТ 9467Ц75 (електродний дрт Св-08, Св-08А).

Електроди з рутиловим покриттям (Р). Шлакову основу утворю рутил з додатками алюмосилкатв (польовий шпат, каолн та н.) або кар бонатв (мармур, магнезит). Газовий захист забезпечують органчн речо вини (целюлоза, декстрин) або карбонати. Роль розкиснювача викону фероманган.

Окиснююча здатнсть рутилових покриттв менша, нж у кислих. Ме тал шва аналогчний напвспокйнй або спокйнй стал (до 0,15Е0,30 % Si).

За технологчними властивостями рутилов електроди значно перева жають електроди з покриттям кислого або основного видв. Вони забез печують стабльнсть горння дуги при зварюванн змнним та постйним струмом, низьке розбризкування металу, добру вдокремлювансть шла ково крки та формування шва. Крм того, рутилов електроди малоток сичн й забезпечують висок механчн властивост наплавленого металу при зварюванн в будь-якому просторовому положенн, особливо кутових швв. Електроди малочутлив до утворення пор при змн довжини дуги, при зварюванн вологого й ржавого металу та по окисненй поверхн. Оп тимальний режим повторного прожарювання електродв склада 200 С протягом години.

Продуктивнсть прац при зварюванн рутиловими електродами регу люють товщиною покриття та вмстом в ньому залзного порошку (вд до 18 г/А год). Крм того, додавання залзного порошку значно пдвищу стйксть металу шва проти утворення гарячих трщин.

Галузь використання рутилових електродв та ж сама, що кислих:

зварювання конструкцй з маловуглецевих та низьколегованих сталей в будвництв та машинобудуванн. Однак завдяки кращим зварювально технологчним характеристикам рутилов електроди мають значну пере вагу над кислими, виробництво яких практично припинено.

Механчн властивост наплавленого металу вдповдають типам Э42ЕЭ46 за ГОСТ 9467Ц75 (електродний дрт Св-08, Св-08А).

Електроди з льментовим покриттям (АР) займають промжне по ложення мж електродами з кислим та рутиловим покриттям. Шлакову основу утворю мнерал льмент, який мстить оксиди залза (FeOTiO2) з додатками манганово руди, каолну, польового шпату та н. Газовий за хист забезпечують органчн матерали. Роль розкиснювача викону фе романган.

Окисна здатнсть льментових електродв суттво залежить вд вмсту в концентрат оксидв залза. Найчастше використовують льментовий концентрат з вмстом оксидв залза до 35 % (електроди марок АНО-6, АНО-6М, АНО-17). Окисна здатнсть, зварювально-технологчн та сан тарно-ггнчн характеристики таких електродв ближч до рутилових електродв. Метал шва схожий на киплячу або напвспокйну сталь (до 0,1Е0,2 % Si). Область використання льментових електродв та ж сама, що й кислих рутилових.

Механчн властивост наплавленого металу вдповдають типу Э42 за ГОСТ 9467Ц75 (електродний дрт Св-08, Св-08А).

Електроди з целюлозним покриттям (Ц). Основу целюлозних по криттв складають органчн речовини (переважно електродна оксицелю лоза до 40Е45 %), як при зварюванн дисоцюють з утворенням велико клькост газв, що забезпечу яксний захист наплавленого металу. Для запобгання воднево крихкост або появи пор додають невелику кльксть шлакоутворюючих матералв (рутил, алюмосилкати, нод гематит або манганов руди). Надйний газовий захист дозволя знижувати вдносну масу покриття (Kп 20 %). Розкиснювач - фероманган та феросилцй.

При дисоцац органчних матералв утворються велика кльксть захисних газв (СО, СО2), а також водень, який активно розчиняться в метал шва. Вмст водню в метал шва найбльший серед усх видв елек тродв (табл. 2.8) [5]. У звТязку з цим целюлозн електроди не використо вують для зварювання сталей, як мстять пдвищену кльксть вуглецю та легуючих елементв. Недолки цих електродв - значне розбризкування металу при зварюванн навть на постйному струм, а також велика чут ливсть до перегрву, що призводить до вигорання органчних складових покриття. Тому сушння електродв здйснюють при температур 120Е130 С.

Таблиця 2.8. Вмст атмосферних газв у метал, що наплавлений електродами з рзним типом покриття Вмст газв Позначення за Тип покриття Кисень Азот Водень ГОСТ 9466Ц % см3/100 г Кисле А 0,09Е0,12 0,015Е0,025 20Е льментове АР 0,06Е0,12 0,010Е0,025 15Е Основне Б 0,03Е0,05 0,010Е0,025 4Е Рутилове Р 0,05Е0,09 0,015Е0,025 20Е Целюлозне - 0,04Е0,10 0,010Е0,025 25Е Целюлозн електроди забезпечують стабльне горння дуги на постй ному та змнному струм, зварювання в будь-якому просторовому поло женн з гарантованим рвномрним глибоким проваром без пор та шлако вих включень, навть при наявност значних зазорв. Це особливо важливо при зварюванн магстральних трубопроводв. Електроди використовують для багатопрохдного зварювання низьковуглецевих сталей, або виконан ня кореневих швв на низьколегованих сталях.

Метал шва за складом схожий на напвспокйну або спокйну сталь (0,15Е0,25 % Si). Механчн властивост наплавленого металу вдповда ють типам Э42ЕЭ50 за ГОСТ 9467Ц75 (електродний дрт Св-08, Св-08А).

Електроди з основним покриттям (Б). Шлакову основу утворюють мнерали - карбонати кальцю та магню (мармур, магнезит, доломт), а також плавиковий шпат, тому вони мають назву фтористо-кальцв по криття. При високй температур карбонати дисоцюють з утворенням СаО та MgO, а також СО та СО2. Це забезпечу високий коефцнт основ ност шлакв та вдсутнсть у газовому захист водню. Крм того, наяв нсть в покритт СаF2 та SiO2 рафну метал шляхом звТязування водню в термчно стйк сполуки, внаслдок чого електроди з основним покриттям називають низьководневими. В якост розкиснювачв використовують феротитан, фероманган та феросилцй.

Основн покриття мають низьку окиснюючу здатнсть, що забезпечу високий коефцнт переходу легуючих елементв з електроду в шов, мен ше засмчення металу неметалевими включеннями та шкдливими домш ками (срка, фосфор). Метал шва, виконаний цими електродами, вдрзня ться високими показниками пластичност й ударно вТязкост при норма льнй зниженй температурах, а також ма пдвищену стйксть проти утворення гарячих трщин.

До недолкв електродв з основним покриттям можна вднести бльш низьку стабльнсть горння дуги порвняно з ншими видами покриття (они фтору деонзують дугу). Електроди з основним покриттям чутлив до вологи, критичний рвень вологи в покритт перед зварюванням не по винен бути бльше 0,3 %. Цей рвень забезпечуться прожарюванням при температур 350 С упродовж двох годин.

Метал шва, виконаний електродами з дротами Св-08, Св-08А, вдпо вда складу спокйно стал (0,3Е0,6 % Si). При цьому досягаться висо ка ударна вТязксть металу швв та мала схильнсть до старння. Механчн властивост наплавленого металу вдповдають типам Э42ЕЭ50А за ГОСТ 9467Ц75. При використанн легованих дротв (Св-18ХМА, Св-18ХГС та н.) або додатковому легуванн досягаються механчн вла стивост, що вдповдають типам Э100ЕЭ150 за ГОСТ 9467Ц75. Електро ди з основним покриттям використовують для зварювання добре розкис нених спокйних сталей, особливо з збльшеним вмстом вуглецю та ср ки, а також низько- та високолегованих сталей велико товщини, як пра цюють при динамчному навантаженн та низьких температурах.

Використовувати електроди всх типв покриття можливо тльки в тому випадку, якщо ретельно виконуються правила збергання й транспор тування електродв. Як було вдзначено, перевага надаться герметично му вакуумному пакуванню електродв. Крм того, необхдно суворо кон тролювати температуру та вологсть повтря. В середньому це режим збе ргання: температура не нижче +18 С вдносна вологсть повтря 50 %.

Для електродв з основним покриттям порушувати герметичнсть паку вання пд час збергання заборонено. Для нших видв покриття правила не так жорстк. Але в усх випадках перед використанням необхдно ви конувати повторне прожарювання електродв за режимами, як вказан на пакуванн. накше покриття насичуться вологою, а це призведе до утво рення пор в метал шва, складнощв у вдокремлюванн шлаково крки, нестабльного горння дуги, зниження механчних властивостей металу шва та зварного зТднання в цлому. Однак, якщо навть ус правила збе реження виконуються, вмст атмосферних газв в наплавленому метал суттво залежить вд виду електродного покриття (див. табл. 2.8).

За цим показником найкращ умови при формуванн шва забезпечу ють електроди з основним покриттям, що цлком закономрним. Гаран тйний термн придатност електродв до використання в середньому не перевищу пТяти рокв. По закнченн цього пероду електроди не придат н до використання.

Кожна партя електродв повинна мати вдповдний паспорт та серти фкат якост. Велик пдпримства, крм того, виконують вхдний кон троль зварювальних матералв на вдповднсть сертифкату якост.

Електроди звичайно розподляють на групи вдповдно до того чи н шого класу основного металу. З практично точки зору це зручно рацо нально, допомага споживачу досить швидко зробити правильний вибр.

2.4. Електроди для зварювання вуглецевих низьколегованих конструкцйних сталей До групи електродв для зварювання вуглецевих низьколегованих конструкцйних сталей належать електроди, призначен для зварювання вуглецевих сталей, як мстять до 0,25 % вуглецю, низьколегованих ста лей з тимчасовим опором розриву до 590 МПа. Основними характеристи ками електродв механчн властивост металу шва та зварного зТднання:

тимчасовий опр розриву, вдносне подовження, ударна вТязксть.

Електроди для зварювання вуглецевих низьколегованих сталей ха рактеризуються також певним рвнем зварювально-технологчних власти востей, у тому числ можливстю зварювання в усх просторових поло женнях, родом зварювального струму, продуктивнстю процесу, схильн стю до утворення пор, а в деяких випадках - вмстом водню в наплавле ному метал та стйкстю зварних зТднань проти утворення трщин.

Вс електроди, призначен для зварювання вуглецевих низьколегова них сталей, повинн вдповдати вимогам ГОСТ 9466Ц75 ГОСТ 9467Ц75, а також технчних умов на електроди. В останнх можуть мститися додат ков вимоги, що необхдними для бльш ефективного ведення процесу та для одержання зварних зТднань з особливими характеристиками й пдвищеною експлуатацйною надйнстю. Для зварювання вуглецевих низьколегованих конструкцйних сталей загального призначення най бльш широко використовують електроди наступних марок: ОМА-2(Э42), ОЗС-23(Э42), УОНИ-13/45(Э42А), ОЗС-3(Э46), ОЗС-4(Э46), ОЗС-4И(Э46), МР-3М(Э46), ОЗС-6(Э46), ОЗС-12(Э46), ОЗС-12И(Э46), УОНИ-13/55(Э50А), УОНИ-13/55Т(Э50А), УОНИ-13/55Г(Э50А), ОЗС-28(Э50А), ОЗС-33(Э50А), УОНИ-13/65(Э60).

Розповсюджен електроди для зварювання вуглецевих низьколего ваних конструкцйних сталей спецалзованого призначення наведено в табл. 2.9 [5, 18, 19].

Схема положень зварювання наведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема положень зва рювання Таблиця 2.9. Електроди для зварювання вуглецевих та низьколегованих конструкцйних сталей у положеннях зварювання Марка Тип за Pд Галузь застосування електрода ГОСТ 9467Ц75 струму ОЗС-30 Э46 ~, = (Ц) Зварювання ванн гарячого цинкування ОЗС-32 Э46 = (+) Зварювання оцинкованих сталей Зварювання атмосферо-корозйно ОЭС-18 Э50А = (+) стйких сталей типу 10ХНДП Зварювання сталей з забезпеченням ОЗС-25 Э50А = (+) холодостйкост металу шва до темпера тури Ц40 С Зварювання сталей з забезпеченням ОЗС-29 Э50А = (+) холодостйкост металу шва до темпера тури Ц60 С Зварювання сталей з забезпеченням ОЗС-24М Э60 = (+) холодостйкост металу шва до темпера тури Ц70 С ~, = Зварювання стрижнв арматури зал УОНИ-13/55У Э (+) зобетонних конструкцй та рейок ВСЦ-4М Э42 = (+) Зварювання стикв трубопроводв ТМУ-21У Э50А = (+) Зварювання стикв трубопроводв ВСФ-65У Э60 = (+) Зварювання стикв трубопроводв 2.5. Електроди для зварювання легованих конструкцйних сталей пдвищено та високо мцност У групу електродв для зварювання легованих конструкцйних сталей пдвищено та високо мцност входять електроди, як призначен для зварювання легованих сталей з тимчасовим опором розриву понад 590 МПа. Зварювання конструкцй з цих сталей роблять за двома техно логчними варантами: з наступно псля зварювання термчно обробки зварних зТднань без наступно термчно обробки.

При зварюванн за першим варантом застосовують електроди, як за безпечують одержання рвномцних зварних зТднань. Головними харак теристиками таких електродв механчн властивост металу шва звар них зТднань, як одержують псля вдповдно термчно обробки: тимча совий опр розриву, вдносне подовження, ударна вТязксть.

За цими показниками ГОСТ 9467Ц75 класифку пТять типв електро дв для зварювання конструкцйних сталей пдвищено та високо мцнос т: Э70, Э85, Э100, Э125 Э150. Хмчний склад наплавленого металу за значеним стандартом не регламентуться, за винятком срки та фосфору, вмст яких не повинен перевищувати вдповдно 0,030 % 0,035 %. Разом з тим при вибор конкретно марки електроду хмчний склад металу не обхдно брати до уваги, особливо при зварюванн конструкцй, що пра цюють в екстремальних умовах. Дан за хмчним складом подаються в нормативнй документац, а також у бльш загальному вигляд - в умов ному позначенн електродв. Електроди для зварювання конструкцйних сталей пдвищено та високо мцност мають покриття основного виду.

При зварюванн конструкцй з сталей цього класу (у термчно змц неному стан) за другим варантом, тобто без наступно псля зварювання термчно обробки, особливо, коли рвномцнсть зварних зТднань не обовТязковою умовою, використовують електроди, як забезпечують ме тал шва з аустентною структурою. Зварн зТднання у цьому випадку вд рзняються високою стйкстю проти утворення трщин, а метал шва - пдвищеними пластичнстю та вТязкстю. Електроди можна використову вати також при зварюванн рзнордних сталей.

Нижче наведено розповсюджен електроди типв Э85 Э (табл. 2.10) електроди, що забезпечують одержання металу шва з аусте нтною структурою (табл. 2.11) [5, 18].

Таблиця 2.10. Електроди для зварювання легованих конструкцйних сталей пдвищено та високо мцност (з наступною термчною обробкою) Марка Тип за Положення Рд зварювального електрода ГОСТ 9467Ц75 зварювання струму УОНИ-13/85 Э85 = (+) НИАТ-ЗМ Э85 = (+) ОЗШ-1 Э100 = (+) _ Примтка. Електроди марки ОЗШЦ1 даметром 3,0Е5,0 мм застосовують також для наплавлення (див. електроди для наплавлення).

Таблиця 2.11. Електроди для зварювання легованих конструкцйних сталей пдвищено та високо мцност, що забезпечують одержання металу шва з аустентною структурою (без наступно термчно обробки) Механчн властивост металу Рд полярнсть Марка Положення шва, не менше зварювального електрода зварювання KСV, струму в, МПа, % Дж/cм НИАТ-5 = (+) 590 30 ЭА-395/9 = (+) 610 30 ЭА-981/15 = (+) 680 26 ЭА-112/15 = 640 26 2.6. Електроди для зварювання теплотривких сталей До групи електродв для зварювання теплотривких сталей належать електроди, призначен для зварювання низьколегованих та теплотривких сталей. Основними характеристиками електродв хмчний склад наплав леного металу та механчн властивост металу шва при нормальнй тем ператур, за якими електроди класифкуються вдповдно до ГОСТ 9467Ц75.

При вибор електродв враховують також максимальну робочу темпера туру, при якй регламентовано показники тривало мцност металу шва.

Електроди можуть мати рутилове або основне покриття. В довдковому додатку для порвняння наведено класифкацю електродв для зварюван ня теплотривких сталей вдповдно до стандарту ISO 3580.

Разом з тим, при зварюванн теплотривких сталей застосовують елек троди, не регламентован ГОСТ 9467Ц75, основним призначенням яких зварювання нших класв стал (наприклад, електроди марки АНЖР-1, призначен, головним чином, для зварювання рзнордних сталей). Зварю вання теплотривких сталей у бльшост випадкв виконують з попереднм пдгрвом наступною термообробкою. Нижче наведено розповсюджен електроди для зварювання низько- та високолегованих теплотривких ста лей (табл. 2.12) [5, 18, 19].

Таблиця 2.12. Електроди для зварювання теплотривких сталей Рд полярнсть Максимальна Марка Тип за Положення зварювального робоча електрода ГОСТ 9467Ц75 зварювання струму температура, С ЦУ-5 Э50А = (+) ЦЛ-17 Э-10Х5МФ = (+) ОЗС-11 Э-09МХ ~, = (Ц, +) ТМЛ-1У Э-09Х1М = (+) ТМЛ-ЗУ Э-09Х1МФ = (+) ЦЛ-39 Э-09Х1МФ = (+) АНЖР-2 - = (+) АНЖР-1 - = (+) _ Примтка. Електроди марок АНЖР-1 АНЖР-2 в основному призначен для зва рювання рзнордних сталей (див. групу електродв для рзнордних сталей сплавв).

2.7. Електроди для зварювання високолегованих сталей сплавв - електроди класифкують вдповдно до ГОСТ 10052Ц75 та розд ляють на дв групи для зварювання високолегованих сталей сплавв на залзонкелевй нкелевй основах:

електроди для зварювання корозйностйких матералв;

електроди для зварювання жаростйких жаромцних матералв.

Хмчний склад структура наплавленого металу електродв для зва рювання високолегованих сталей сплавв вдрзняються, й нод дуже стотно, вд складу структури зварювальних матералв. Основними по казниками, що виршують питання вибору таких електродв, забезпе чення основних експлуатацйних характеристик зварних зТднань (меха нчних властивостей, корозйно стйкост, жаростйкост, жаромцност), стйкост металу шва проти утворення трщин, необхдного комплексу зварювально-технологчних властивостей [21]. В довдковому додатку для порвняння наведена класифкаця електродв для зварювання високо легованих сталей вдповдно до стандарту ISO 3581.

Електроди для зварювання високолегованих сталей сплавв мають покриття основного, рутилового рутилово-основного видв. Через низь ку теплопровднсть високий електроопр швидксть плавлення, а отже коефцнт наплавлення електродв з дротами з високолегованих сталей сплавв стотно вищ, нж у електродв для зварювання вуглецевих, низь колегованих легованих сталей. Разом з тим пдвищений електроопр ме талу електродного стрижня обумовлю необхднсть застосування при зварюванн знижених значень струму зменшення довжини самих елек тродв. накше, через надмрне нагрвання електрода, можливий перегрв покриття та змна характеру його плавлення, аж до вдокремлювання шматкв покриття. Зварювання, як правило, виконують постйним стру мом зворотно полярност.

2.7.1. Електроди для зварювання високолегованих корозйностйких сталей сплавв Електроди ц групи дають можливсть одержання зварних зТднань, що мають необхдну стйксть проти короз в атмосферному, кислотному, лужному й ншому агресивному середовищ. Деяк марки електродв да но групи мають бльш широку галузь застосування х можна використо вувати не тльки для отримання зТднань з необхдною корозйною стйк стю, але як електроди, що забезпечують високу жаростйксть жаромц нсть металу шва.

Деяк електроди для зварювання високолегованих корозйностйких сталей сплавв наведено в табл. 11Д.

2.7.2. Електроди для зварювання високолегованих жаростйких жаромцних сталей сплавв Електроди ц групи утворюють зварн зТднання з необхдною жа ростйкстю та жаромцнстю. Жаростйк зварн зТднання вдзначаються високою стйкстю проти хмчного руйнування поверхн в газових сере довищах при температурах понад 550Е600 С. Жаромцн - працюють при цих температурах у напруженому стан протягом визначеного часу (жаромцн зТднання повинн мати при цьому достатньою жаростйксть).

Розповсюджен марки електродв для зварювання жаростйких жа ромцних матералв т ж сам, що й для зварювання корозйностйких рзнордних сталей та сплавв. Деяк електроди для зварювання високоле гованих жаростйких жаромцних сталей сплавв наведено в табл. 12Д.

Умовне позначення електродв для зварювання високолегованих ста лей з особливими властивостями визначаться ГОСТ 9466Ц75, ГОСТ 10052Ц75. При цьому в другому рядку умовного позначення елек тродв розташована група ндексв, що характеризу наплавлений метал метал шва (див. п. 2.2). Чотири цифрових ндекси використовуються для електродв, що забезпечують аустентно-феритну структуру наплавленого металу, три цифрових ндекси - для нших електродв. Вмст феритно фа зи в наплавленому метал повинен вдповдати наведеному в табл. 2.13 [18].

2.8. Електроди для зварювання спецальних сталей До групи електродв для зварювання спецальних сталей належать електроди, що за призначенням та сукупнстю характеристик не можуть бути вднесен до нших груп електродв. Це - електроди для зварювання легованих високолегованих холодостйких сталей, високоманганових сталей типу 110Г1ЗЛ т. п. Бльшсть електродв ц групи застосовують також для зварювання рзнордних сталей.

Деяк електроди дано групи наведено в табл. 13Д.

Таблиця 2.13. Вмст феритно фази в наплавленому метал Вмст ферит Вмст феритно но фази в на Типи електродв Типи електродв фази в наплавле плавленому ному метал, % метал, % Э-02Х20Н14Г2М2 Э-09Х19Н10Г2М2Б 0,5Е4, Э-02Х19Н9Б Э-08Х19Н9Ф2Г2СМ 2,0Е8, Э-08Х16Н8М2 2,0Е4,0 Э-09Х16Н8Г3М3Ф Э-10Х25Н13Г Э-06Х19Н11Г2М Э-08Х19Н10Г2Б 2,0Е5,5 Э-12Х24Н14С 2,0Е10, Э-09Х19Н11Г3М2Ф Э-10Х25Н13Г2Б Э-07Х20Н9 Э-04Х20Н 4,0Е10, Э-08Х19Н10Г2МБ Э-02Х21Н10Г Э-07Х19Н11М3Г2Ф 2,0Е8,0 Э-08Х19Н9Ф2С2 5,0Е 15, Э-08Х17Н8М Э-06Х22Н 10,0Е20, Э-08Х20Н9Г2Б Э-10Х28Н12Г 2.9. Електроди для зварювання рзнордних сталей сплавв Електроди для зварювання рзнордних сталей сплавв забезпечують отримання необхдних експлуатацйних характеристик зварних зТднань сплавв на залзонкелевй нкелевй основах. Рзнордними сталями сплавами матерали, що значно вдрзняються системою легування, ф зико-механчними властивостями та зварюванстю. За ознакою "рзнорд ност" стал умовно можна подлити на наступн чотири групи: вуглецев та низьколегован, легован пдвищено та високо мцност, теплотривк, високолегован. Зварювання рзнордних сталей сплавв стотно вдрз няться вд зварювання однордних матералв. У метал шва зон сплав лення виникають длянки з структурною неоднорднстю, яка призводить до змни характеристик мцност та пластичност. Це супроводжуться надмрним ростом залишкових напружень у зварних зТднаннях через значну рзницю в коефцнтах нйного розширення матералв, що зва рюються. В даних умовах зроста ймоврнсть появи трщин.

Бльшсть електродв, як використовують при зварюванн рзнорд них сталей сплавв, призначен для зварювання легованих високолего ваних сталей пдвищено та високо мцност забезпечують одержання металу шва з аустентною структурою. У табл. 14Д наведено електроди для зварювання рзнордних сталей сплавв. Представлен в табл. 2. дан [5, 21], що складен з урахуванням досвду промислового застосуван ня, допомагають зробити правильний вибр конкретно марки електродв.

2.10. Електроди для ручного дугового наплавлення Групу електродв для наплавлення складають електроди для ручного дугового наплавлення поверхневих шарв з особливими властивостями (крм електродв для наплавлення шарв з кольорових металв). Електроди виготовляють постачають вдповдно до вимог ГОСТ 9466Ц75 ГОСТ 10051Ц75. Для наплавних робт у деяких випадках також використо вують електроди для зварювання високолегованих корозйно-жаростйких жаромцних сталей. В довдковому додатку для порвняння наведена кла сифкаця електродв ц групи вдповдно до стандарту DIN 8555.

Залежно вд системи легування та умов роботи наплавленого металу електроди для наплавлення можуть бути умовно розподлен на шсть груп:

наплавлений метал низьковуглецевий, низьколегований з високою стйкстю в умовах тертя металу з металом ударних навантажень (за при значенням до ц групи належать деяк марки електродв третьо групи);

наплавлений метал середньовуглецевий, низьколегований з високою стйкстю в умовах тертя металу з металом ударних навантажень при нормальнй пдвищенй температурах (до 650 С);

наплавлений метал вуглецевий, легований (або високолегований) з високою стйкстю в умовах абразивного спрацювання й ударних наван тажень;

наплавлений метал вуглецевий, високолегований з високою стйкстю в умовах великих тискв високих температур (до 850 С);

Таблиця 2.14. Деяк типи та марки електродв, призначен для зварювання рзнордних сталей сплавв Група сталей У Л Т Ва Вж Н сплавв ОЗЛ- Э42АЕЭ100 (ОЗЛ-6С) У (вуглецев та низьколе- ЦТ- ОЗЛ-27 Э42АЕЭ50А НИАТ-5 ОЗЛ-25Б гован стал) ОЗЛ-25Б ОЗЛ-28 ЭА-395/ НИИ-48Г Л (легован стал пдвище- Э42АЕЭ НИАТ-5 ЦТ- но та високо мцност) ОЗЛ-27 Э50АЕЭ85 - ЭА-395/9 ОЗЛ-25Б ОЗЛ- АНЖР-1 ЦТ- Т (теплотривк стал) Э42АЕЭ50А Э50АЕЭ85 ЭА-395/ АНЖР-2 ОЗЛ-25Б ОЗЛ- (ОЗЛ-6С) Ва (високолегован аусте- НИАТ-5 ОЗЛ-25Б НИАТ-5 ЭА-395/9 ОЗЛ-25Б нтн сплави) ЭА-395/9 ИМЕТ- ЭА-395/ НИИ-48Г Вж (високолегован жаро- АНЖР-1 ОЗЛ-26Б ИМЕТ- ОЗЛ-25Б - мцн сплави) АНЖР-2 ИМЕТ-10 ОЗЛ-25Б Н (сплави на нкелевй ос- ЦТ-28 ЦТ-28 ЦТ-28 ИМЕТ- ОЗЛ-25Б нов) ОЗЛ-25Б ОЗЛ-25Б ОЗЛ-25Б ОЗЛ-25Б наплавлений метал високолегований, аустентно структури з висо кою стйкстю в умовах корозйно-ерозйного спрацювання й тертя мета лу з металом при пдвищених температурах (до 600 С);

наплавлений метал, що дисперсно тверд, високолегований з висо кою стйкстю у складних температурно-деформацйних умовах (до 1100 С).

У табл. 15Д наведено деяк електроди для наплавлення поверхневих шарв з особливими властивостями.

Необхдно вдзначити, що проведення наплавних робт вимага засто сування спецально технолог, яка - залежно вд хмчного складу стану основного наплавленого металв - може використовувати обовТязкове виконання таких операцй, як попереднй та супутнй пдгрв, термчна обробка для одержання заданих експлуатацйних властивостей наплавле ного металу.

2.11. Електроди для зварювання та наплавлення чавуну До групи електродв для зварювання та наплавлення чавуну належать електроди для усунення за допомогою холодного зварювання наплав лення дефектв у чавунних виливках, а також для ремонту устаткування, що вийшло з ладу, вдновлення зношених деталей. У ряд випадкв елек троди можуть бути застосован при виготовленн зварно-литих конструк цй. Електроди для холодного зварювання та наплавлення чавуну не стан дартизован, тому х виготовляють за окремими технчними умовами. Во ни дозволяють одержувати наплавлений метал (метал шва) з заданими властивостями у вигляд стал, сплавв на основ мд, нкелю, залзо нкелевого сплаву.

Для холодного зварювання та наплавлення чавуну (тобто зварювання та наплавлення без попереднього пдгрву) характерне проведення про цесу з мнмальним тепловкладенням короткими швами довжиною 25Е60 мм з охолодженням кожного на повтр до температури не вище 60 С. нод рекомендуться проковування кожного шва легким ударом молотка. У табл. 16Д наведено електроди для зварювання й наплавлення срого, високомцного та ковкого чавунв. Для ц ж мети можуть бути використан електроди марок ОЗЛ-25Б, ОЗЛ-27, ОЗЛ-28 (див. табл. 14Д) , за умови додатково переврки, ОЗБ-2М (табл. 2.15) [5].

Таблиця 2.15. Електроди для зварювання мд та сплавв Положення Марка електрода Основне призначення зварювання Зварювання та наплавлення виробв з технч Комсомолець- но чисто мд АНЦ/ОЗМ- Зварювання та наплавлення виробв з технч АНЦ/ОЗМ-3 но чисто мд, що мстить не бльше 0,01 % кис ню АНЦ/ОЗМ- Зварювання та наплавлення бронз, заварю ОЗБ-2М вання дефектв бронзових чавунних виливкв Виготовлення та вдновлення електродв ма ОЗБ-3 шин контактного зварювання методом ручного дугового наплавлення 2.12. Електроди для зварювання кольорових металв Групу електродв для зварювання кольорових металв складають елек троди для зварювання алюмню, мд, нкелю та хнх сплавв. Електроди для зварювання кольорових металв не стандартизован, тому х виготов ляють за окремими технчними умовами. Виняток складають високонке лев електроди, що застосовують для зварювання сплавв на залзонкеле вй й нкелевй основах високолегованих сталей, внаслдок чого вони класифкуються згдно ГОСТ 10052Ц75.

Зварювання кольорових металв стотно вдрзняться вд зварювання стал, що обумовлено рзкими вдмнностями хнх фзико-хмчних вла стивостей. Головними факторами, що визначають зварювансть кольоро вих металв, як вже вдзначалося, температури плавлення та кипння, теплопровднсть, спордненсть до газв, що мстяться в повтр (кисень, азот, водень) (див. п. 2.7).

2.12.1. Електроди для зварювання алюмню та його сплавв Алюмнй алюмнв сплави мають малу щльнсть, високу тепло- й електропровднсть, пдвищену корозйну стйксть. Особливстю алюм ню та його сплавв швидке окиснення. Це призводить до того, що на поверхн практично завжди присутня щльна тугоплавка плвка оксиду алюмню. Ця плвка може утворюватися й на поверхн зварювально ван ни, що порушу стабльнсть процесу зварювання, перешкоджа форму ванню шва, виклика появу непроварв неметалевих включень. Для одер жання яксних зварних зТднань необхдно приймати спецальн засоби, спрямован на вилучення оксидно плвки. При ручному дуговому зварю ванн це досягаться шляхом додавання до складу електродного покриття хлористих фтористих солей лужних лужноземельних металв. У роз плавленому стан ц матерали створюють необхдн умови для вилучення плвки та стабльного горння дуги.

У табл. 2.16 наведено розповсюджен електроди для зварювання алюмню та його сплавв [5]. Зварювання виконуться постйним стру мом зворотно полярност.

Таблиця 2.16. Електроди для зварювання алюмню його сплавв Марка Положення Основне призначення електрода зварювання Зварювання та наплавлення технчно чистого ОЗА- алюмню Заварювання дефектв виливкв наплавлення ОЗА- виробв з алюмнво-кремнвих сплавв Зварювання та наплавлення виробв з технч ОЗАНА- но чистого алюмню Заварювання дефектв виливкв наплавлен ОЗАНА- ня виробв з алюмнво-кремнвих сплавв 2.12.2. Електроди для зварювання мд та сплавв Мдь ма високу тепло- та електропровднсть, пдвищену текучсть розплавленого металу. Для не характерна активнсть при взамод з га зами, особливо з киснем воднем, що може бути причиною утворення пор у метал шва та мкротрщин. Для запобгання появи таких дефектв у звар них зТднаннях слд застосовувати тльки добре розкиснену мдь. Зварю вання необхдно виконувати ретельно прожареними електродами, основ ний метал в мсцях накладення швв повинен бути добре зачищений до металевого блиску з вилученням оксидв, забруднень, жирв та н.

При зварюванн латуней бронз виникають додатков труднощ. Зва рювання латун ускладнються нтенсивним випаровуванням цинку, зва рювання бронз - високою крихкстю та малою мцнстю в нагртому ста н.

У табл. 2.15 наведено електроди для зварювання мд та сплавв.

Зварювання виконують постйним струмом зворотно полярност.

2.12.3. Електроди для зварювання нкелю та його сплавв Нкель особливо його сплави мцними вТязкими матералами. Во ни, залежно вд складу, вдзначаються високою корозйною, жаростйк стю та жаромцнстю. Зварювання нкелю та його сплавв ускладнено вна слдок велико чутливост останнх до домшок , у першу чергу, до роз чинених газв (кисню, водню й особливо азоту), а також високо схильно ст до утворення гарячих трщин. Для попередження можливого утворен ня пор трщин необхдно застосовувати основний метал та зварювальн електроди високо чистоти, здйснювати хню яксну пдготовку до зва рювання.

У цлому за технологю та технкою ручного дугового зварювання нкель його сплави близьк до високолегованих корозйностйких сталей.

У табл. 2.17 наведено електроди для зварювання технчно чистого н келю монель-металу (сплаву НМЖМц28-2,5-1,5) [5, 18]. Електроди для зварювання нших сплавв на нкелевй основ наведено в груп електродв для зварювання високолегованих сталей сплавв.

Таблиця 2.17. Електроди для зварювання технчно чистого нкелю та монель-металу Марка Даметр, Положення Основне призначення електрода мм зварювання Зварювання технчно чистого нкелю, наплавлення корозйностйких шарв на вуглецев та високолегован корозйно ОЗЛ-32 3,0;

4, стйк стал. Зварювання нкелю з вугле цевими та високолегованими корозйно стйкими сталями Зварювання монель-металу, наплав лення корозйностйкого шару на вугле цеву сталь. Зварювання двошарових ста В-56У 3,0;

4, лей (Ст.3сп + монель-метал) з боку коро зйностйкого шару. Зварювання монель металу з вуглецевою сталлю 2.13. Електроди для рзання металу У групу електродв для рзання металв вдносять електроди для дуго вого рзання плавким електродом усх марок сталей (у тому числ високо легованих), чавунв кольорових металв. Рзання виконують з викори станням звичайного устаткування, призначеного для ручного дугового зварювання змнним або постйним струмом. У табл. 2.18 наведен елек троди для рзання металв [5].

Таблиця 2.18. Електроди для рзання сталей, чавунв, мд, алюмню та х нх сплавв Марка Положення Основне призначення електрода зварювання Рзання, стругання, прошивання отворв, вилучення ОЗР- дефектних длянок зварних зТднань виливкв Рзання стрижнево арматури даметром до 40 мм.

ОЗР-2 Рзання, стругання, прошивання отворв, вилучення дефектних длянок зварних зТднань виливкв Рзання, стругання, прошивання отворв, вилучення ОЗР- дефектних длянок зварних зТднань виливкв 2.14. Неплавк електроди Неплавк електроди для дугового зварювання виготовляються з ву глецевих речовин вольфраму. Електроди з вуглецевих речовин подля ються на дв групи: графтов та вугльн. Питоме значення електроопору графтових електродв приблизно в 4 рази менше, нж вугльних (табл. 2.19) [4], тому щльнсть струму в них може бути збльшена в порв нянн з вугльними в 2Ц3 рази. Вони бльш стйк проти окиснення, нж вугльн, бльш широко використовуються.

Таблиця 2.19. Характеристики вугльних графтових електродв Електрод Параметр вугльний графтовий Щльнсть, г/см3 1,7Е2,0 Бльше 2, Твердсть по Моосу Бльше 6,0 Бльше 0, Теплопровднсть, Дж/(смсС) 1779 Питомий електричний опр, Оммм2/м 45Е80 8Е Температура початку окиснювання на повтр, С 500 Припустима щльнсть струму, А/см2 5Е10 15Е До складу шихти вугльних електродв входять наступн речовини, % мас.: кокс - 38,8;

сажа - 15,4;

смола камТяновугльна - 23,0;

електрод ний бй - 22,8. Вугльн електроди виготовляють у вигляд стрижнв да метром 6;

8;

10;

12 15 мм, довжиною 250 500 мм з обмдненою поверх нею. Кнець електрода заточують пд кутом 60Е70. Використовують та кож плоск електроди прямокутного перерзу. Графтов електроди отри мують з вугльних шляхом додатково високотемпературно обробки - графтизац (тривала витримка при температур 2500Е2600 С). Нагр вання здйснються за рахунок проходження по стрижнях електричного струму. Графтов електроди за хмчним складом близьк до чистого ву глецю.

Вольфрамов електроди являють собою прутки даметром вд 1 до 10 мм з металу марки ЭВЧ. З метою пдвищення стйкост електродв проти оплавлення торцв у порошок вольфраму перед пресуванням дода ють 1,5Е3,5 % окису лантану (лантанован вольфрамов електроди) або 1,1Е1,4 % окису трю (трован вольфрамов електроди), табл. 2.20 [4].

Найбльш стйкими при зварюванн трован електроди, що допускають максимальне струмове навантаження.

Таблиця 2.20. Характеристика вольфрамових електродв з активуючими додатками (ГОСТ 23949Ц80) Вмст домшок, Маркування торцв Розмр пруткв, мм Марка % мас. пруткв Даметр Довжина ЕВЛ (1,1Еl,4) LaO Чорний 1,0Е4,0 75;

ЕВ-1 (1,5Е2,3) Y2O3, Синй 5,0Е10,0 200;

ЕВ-2 (2,0Е3,0) Y2O3 Фолетовий 2,0Е4,0 75;

ЕВ-3 (2,5Е3,5) Y2O3, Зелений 5,0Е10,0 200;

Роздл 3. ДРОТИ ДЛЯ ЗВАРЮВАННЯ ТА НАПЛАВЛЕННЯ 3.1. Зварювальний сталевий дрт Зварювальний сталевий дрт використовують для виготовлення по критих електродв, механзованого й автоматизованого зварювання в за хисних газах та пд шаром флюсу, електрошлакового зварювання, а також в якост присадного для газового зварювання зварювання неплавкими електродами.

Сталь для дроту виплавляться в кисневих конверторах, мартенвсь ких або електродугових печах та розливаться в зливки на машинах непе рервного розливу. Останнм надаться перевага. У ряд випадкв сталь пддаться додатковй спецальнй обробц для зниження вмсту шкдли вих домшок, неметалевих включень та дегазац металу. Виливки прока тують в дрт даметром 7Е10 мм. Псля прокатування дрт обробляють в розчинах кислот лугв для видалення з його поверхн окалини. Дал дрт пддають холодному волочнню на багатоступнчастих волочильних ста нах. Якщо дрт при цьому одержу великий наклеп, що перешкоджа по дальшй обробц до необхдного даметра, то вн надходить на промжну термообробку для зняття наклепу. Нагрвання ведеться в нертнй захис нй атмосфер, що перешкоджа утворенню окалини.

В останнй час сталев дроти для зварювання виготовляють переваж но на автоматизованому обладнанн, яке дозволя волочити високояксн дроти з швидкстю до 30 м/с [6]. Технологчний процес складаться з двох етапв: перше та друге волочння. Перше волочння - найбльш важ лива операця технологчного процесу виготовлення дроту суцльного пе рерзу. Суворе дотримання технолог дозволя отримувати дроти малого даметра без попередньо термчно обробки. Друге волочння, як прави ло, поднане з процесом дифузйного мднення дроту.

Виробництво зварювального дроту поступово вдокремлються в са мостйну галузь зварювального виробництва.

Вимоги до дроту втчизняних виробникв регламентуються стандар том ГОСТ 2246Ц70, який вже в значнй мр застарлий. Дрт виготовля ють з низьковуглецевих, легованих та високолегованих сталей. Марки та хмчний склад дротв наведено у табл. 17Д [18]. Дрт постачаться холод нотягнутим з даметрами 0,3;

0,5;

0,8;

1,0;

1,2;

1,4;

1,6;

2,0;

2,5;

3,0;

4,0;

5,0;

6,0 8,0 мм. Умовне позначення марки дроту - це марка сплаву, з якого вн виготовлений. В нього входять ндекс Св (зварювальний) на ступн за ним цифри та тери. Цифри показують середнй вмст у дрот вуглецю в сотих частках вдсотка, а тери позначають найменування ле гуючих елементв хнй середнй вмст у вдсотках. Якщо вмст легуючо го елемента менше 1 %, то ставиться тльки вдповдна тера. Лтера А наприкнц умовно позначки марки низьковуглецевих легованих дротв показу на пдвищену чистоту металу за вмстом срки та фосфору. Лтера А також познача азот як легуючий елемент ставиться в середин познач ки. Повна умовна позначка зварювального дроту складаться з цифри, що показу даметр дроту в млметрах, ндексу Св, умовно позначки марки стал номера ГОСТу. Може також додатково позначатися спосб вироб ництва стал: Ш - електрошлаковий;

ВД - вакуумно-дуговий;

В - вакуу мно-ндукцйний. Наприклад, 3 Св-08А-ГОСТ 2246Ц70;

2 Св-08ХГСМФА-Ш-ГОСТ 2246Ц70;

1,6 Св-15ГСТЮЦА-ВД-ГОСТ 2246Ц70.

Якщо дрт призначений для виготовлення електродв, то наприкнц мар ки дроту ставиться тера Э, наприклад: 5 Св-08АЭ-ГОСТ 2246Ц70. Як що дрт з обмдненою поверхнею, то псля маркування дроту ставиться тера О.

Маркування зварювального дроту за ГОСТ 2246Ц70 вдобража тль ки хмчний склад стал з яко виготовлений дрт, але споживачу потрбно також знати нформацю про механчн властивост наплавленого металу та технологчн характеристики дроту. В звТязку з цим ТОВ "Кродес" та ЕЗ м. к.О. Патона НАН Украни розробили та ввели в дю технчн умови на зварювальний дрт (ТУ У 05416923.028Ц97 та ТУ У 05416923.029Ц97), як визначають необхдн споживачу металургйн, механчн та техноло гчн характеристики дроту: яксть формування шва, засмченсть металу шлаковими включеннями, характеристики границ текучост, тимчасового опору, ударно вТязкост наплавленого металу й т. п. [2]. Марочний сор тамент бльшост зварювальних дротв, що виготовляються згдно з нови ми технчними умовами, вдповда типовим закордонним аналогам. Про цедура оцнки механчних властивостей металу шва або наплавленого ме талу передбача зварювання спецальних випробувальних зразкв на ре гламентованих режимах та визначення категорй мцност й ударно вТязкост. Запропонована класифкаця зварювальних дротв зручна у ви користанн, вдповда вропейським та мжнародним вимогам, але потр бен час для впровадження на територ Украни.

Властивост дроту у значнй мр залежать вд стану його поверхн. На поверхн зварювального дроту можуть бути присутн рзн види метале вих та неметалевих покриттв, технологчне мастило, що використовують при його волочнн, оксиди та продукти хмчного травлення, ржа, яка може утворюватися при зберганн дроту.

Для покращення властивостей дроту на його поверхню наносять шар мд, використовуючи достатньо економчну технологю контактного мд нення, яка заснована на рзниц електродних потенцалв залза (Ц0,44В) та мд (+0,34В). При зануренн залза у розчин мдного купоросу (CuSO4) пд впливом рзниц потенцалв залзо переходить у розчин, а мдь оса джуться на поверхн сталевого дроту. Для ущльнення мдного покриття дрт пддають додатковому деформуванню у волоц з використанням рд кого мастила. Псля цього поверхня дроту ма блискучий вигляд з роже вим кольором. Товщина мдного покриття повинна бути такою, щоб маса мд складала не бльше 0,10Е0,15 % маси дроту. Пдсумковий вмст мд у дрот та покритт за ГОСТ 2246Ц70 не повинен перевищувати 0,25 % вд загально маси дроту. Наприклад, вдповдно до нмецького стандарту DIN 8559 ця ж величина склада 0,30 %. Нижня межа товщини мдного шару повинна забезпечувати отримання суцльного покриття. Для дроту даметром 1,2Е2,0 мм оптимальна товщина мдного покриття дорвню вдповдно 0,15Е0,20 та 0,4Е0,6 мкм.

Технологчне мастило та мдне покриття не захищають сталевий зва рювальний дрт вд короз (табл. 3.1) [3]. У звТязку з цим для антикоро зйного захисту зварювального дроту необхдно використовувати нгб тований папр або полетиленову плвку. В якост парофазних нгбторв короз звичайно використовують нтрид дциклогексиламна, карбонат або хромат циклогексиламна. нгбтори цього класу здатн захистити ве ликий обТм. Вони розкладаються деклька рокв. При свому розкладанн вони утворюють на поверхн дроту адсорбовану плвку, яка захища ме тал вд води та кисню повтря.

Таблиця 3.1. Швидксть короз дроту Св-08Г2С при зберганн його в рзних умовах, г/м2рк Над 3%-м водним роз В лаборатор На вдкритому Стан поверхн дроту чином NaCl при при 20 С повтр 20 С 50 С З технчним мастилом 32 305 120 Обмднений 28 350 70 Електрохмчно очи 2,5 270 25 щений Умови збергання та стан поверхн дроту суттво впливають на його властивост. Тривала витримка дроту в атмосферних умовах призводить до збльшення контактного опору в пар "електродний дртЦзварюваль ний мундштук" (табл. 3.2). Ще бльш суттво збльшу контактний опр присутнсть рж на поверхн дроту. Це значно пдвищу нтенсивнсть розбризкування електродного металу при зварюванн, а також виклика значне електроерозйне та механчне зношування зварювального мунд штука [3].

Стабльнсть процесу зварювання значно пдвищуться при викори станн обмдненого дроту. Частота коротких замикань на стабльному ре жим зварювання у вуглекислому газ збльшуться з 10Е20 до 25Е50 сЦ1, що знижу рвень втрат металу на розбризкування на 20Е40 % в широ кому дапазон зварювальних струмв (рис. 3.1) [3]. При цьому суттво покращуться яксть формування шва.

Таблиця 3.2. Контактний опр дроту Св-08Г2С з рзним станом поверхн, Ом10Ц Витримка, дб Стан поверхн дроту не бльше 1 55K100 90K З технологчним мастилом 85 1,0K1,5 3K Обмднений 1,3 2,5K5,2 5,5K13, Електрохмчно очищений 4,3 9, 95K ржавий - _ Примтки. 1. У чисельнику - максимальне мнмальне значення, у знаменнику - се редн. 2. Кльксть випробувань - 5.

Рис. 3.1. Втрати металу на розбриз кування р при зварюванн у вуглекислому газ:

1 - обмднений дрт;

2 - дрт з техно логчним мастилом;

3 - дрт з слдами рж (даметр 2 мм) Стан поверхн дроту також вплива на вмст газв шкдливих дом шок в метал шва (табл. 3.3) [3]. При зварюванн у вуглекислому газ дрт з забрудненою поверхнею забезпечу найбльшу кльксть водню, азоту, срки та фосфору в метал шва. Джерелом водню в даному випадку тех нологчне мастило, товщина якого 5Е10 мкм. У якост технологчного мастила при волочнн зварювального дроту використовують технчне мило, що мстить жирн кислоти (40Е50 %), луги (3Е4 %), вологу (до 1 %) та нш органчн речовини. В результат взамод з навколишнм середовищем технологчне мастило нтенсивно адсорбу вологу, що при скорю корозю дроту. Електрохмчне очищення дроту вилуча забруд нен поверхнев шари, що призводить до зниження вмсту шкдливих до мшок у дрот й метал шва.

Таблиця 3.3. Вмст газв шкдливих домшок у метал шва Азот Срка Фосфор Стан дроту Водень, см3/100 г % Обмднений 2,8 0,010 0,022 0, З технологчним мастилом 4,6 0,012 0,024 0, Електрохмчно очищений 2,6 0,009 0,020 0, Електрохмчно очищений обмднений 2,4 0,009 0,020 0, Номнальн даметри електродного дроту для механзованого дугового зварювання вдповдно до стандартв ISO 864, DIN 8559 та ГОСТ 2246Ц наведено у табл. 3.4 [3]. Бльш жорстк вимоги стандартв ISO 864, DIN 8559 порвняно з ГОСТ 2246Ц70 стосовно граничних вдхилень вд номнального даметру знижують врогднсть гальмування дроту в канал зварювального мундштука та забезпечу постйну щльнсть струму при зварюванн. Овальнсть дроту не повинна перевищувати 0,02 мм [18].

Дрт даметром 0,6Е0,8 мм слд намотувати на касети зовншнм да метром 100 та 200 мм, 1,0Е1,4 мм - на касети даметром 200 та 300 мм, 1,6Е2,0 мм - на касети та котушки даметром 300 мм. Даметр намоту вання дроту вплива на стабльнсть струмопдводу в контакт "дртЦ мундштук" на розташування кнця електрода вдносно ос мундштука (рис. 3.2) [3].

Критерм якост намотування зварювального дроту служить даметр вдрзаного вльного витка дроту, що лежить на рвнй горизонтальнй по верхн. Цей даметр повинен бути в межах 1000Е1300 мм для дроту да метром 1,2Е2,0 мм. Власн напруження "закручення" дроту повинн бути в таких межах, щоб кнець вльного витка дроту пднмався над поверх нею не бльше, нж на 20 мм.

Таблиця 3.4. Номнальн даметри зварювального дроту та припустим вдхи лення вд них вдповдно до стандартв ISO 864, DIN 8559 та ГОСТ 2246Ц70, мм ISO 864 ГОСТ 2246Ц70 DIN Даметр Допуски Даметр Допуски Даметр Допуски 0,5 +0,01ЕЦ0,03 0,5 Ц0,06 - Ц 0,6 +0,01ЕЦ0,03 - Ц 0,6 +0,01ЕЦ0, 0,8 +0,01ЕЦ0,04 0,8 Ц0,07 0,8 +0,01ЕЦ0, 0,9 +0,01ЕЦ0,04 - Ц 0,9 +0,01ЕЦ0, 1,0 +0,01ЕЦ0,04 1,0 Ц0,09 1,0 +0,01ЕЦ0, 1,2 +0,01ЕЦ0,04 1,2 Ц0,09 1,2 +0,01ЕЦ0, 1,4 +0,01ЕЦ0,04 1,4 Ц0,09 1,4 +0,01ЕЦ0, 1,6 +0,01ЕЦ0,04 1,6 Ц0,12 1,6 +0,01ЕЦ0, 2,0 +0,01ЕЦ0,07 2,0 Ц0,12 2,0 +0,01ЕЦ0, 2,4 +0,01ЕЦ0,07 - Ц 2,4 +0,01ЕЦ0, 2,5 +0,01ЕЦ0,07 2,5 Ц0,12 - Ц 3,2 +0,01ЕЦ0,07 - Ц 3,2 +0,01ЕЦ0, Рис. 3.2. Вплив даметра намотування дроту dн на коливання а кнця електрода залежно вд вильоту електрода L:

1 - dн = 200 мм;

2 - dн = 300 мм;

3 - dн = 350 мм;

4 - dн = 435 мм;

5 - dн = 1000 мм Пакування зварювального дроту здйснюють переважно в нгбтова ний папр або полетиленову плвку, що забезпечу його збереження про тягом деклькох рокв без порушення технологчних металургйних вла стивостей [2].

Подальше вдосконалення сталевих дротв суцльного перерзу, за пе редбаченнями втчизняних фахвцв буде йти шляхом оптимзац х скла дв для покращення технологчних, металургйних характеристик процесу зварювання, якост зварних зТднань за рахунок мнмального вмсту шк дливих домшок (срки, фосфору, мишТяку, сурми та н.);

мкролегування титаном, стронцм, бором, рдкоземельними металами та н.;

зменшення масово частки вуглецю в деяких марках високолегованих дротв;

зни ження вмсту газв у дрот;

пдвищення однордност заготовок та змен шення допустимих вдхилень вмсту елементв вд номнального складу;

забезпечення мнмальних вдхилень розмрв дротв вд заданих при вд сутност овальност [16].

3.2. Наплавний сталевий дрт Дрт сталевий суцльного перерзу (ГОСТ 10543Ц75 "Дрт сталевий наплавний") спецально призначений для рзних способв наплавлення.

Хмчний склад деяких дротв наведено в табл. 18Д, а хн призначення в табл. 3.5 [18]. Дрт постачаться даметром, мм: 0,3;

0,5;

0,8;

1,0;

1,2;

1,4;

1,6;

1,8;

2,0;

2,5;

3,0;

4,0;

5,0;

6,0, 6,5 8,0.

Залежно вд складу дроти подляються на три групи: вуглецевий ( марок), легований (11 марок) високолегований (10 марок). Наплавн дро ти вдрзняються пдвищеним вмстом вуглецю у порвнянн з дротами загального призначення (ГОСТ 2246Ц70), що визнача твердсть наплав леного металу. Принцип позначення марки та хмчного складу дроту та кий же, як прийнятий за ГОСТ 2246Ц70. ндекс Нп означа, що дрт на плавний. Приклад умовно позначки дроту даметром 3 мм, виготовлено го з стал 40Х3Г2ВФ: Дрт 3Нп-40Х3Г2ВФ-ГОСТ 10543Ц75.

Для наплавлення шарв стал з високою твердстю можуть використо вуватися також пружинн дроти спецалзованого призначення. Це дроти з сталей марок 65ГА, 68ГА, 68А, а також дроти з стал марок 60С2А, 65С2ВА, 70С3А, 60С2ХФАИ, 50ХФА.

Особливост використання та збереження наплавних сталевих дротв так ж сам, як зварювальних сталевих дротв.

Таблиця 3.5. Твердсть призначення наплавленого металу Орнтовна твер Марка дроту дсть наплавле- Наплавлен вироби ного металу Нп- Нп-30 НВ 160Е Нп-35 Ос, шпиндел, вали Нп- НВ 170Е Нп- Нп-50 НВ 180Е240 Натяжн колеса, скати взкв, ролики Нп-65 НВ 220Е300 Ролики, ос Колнчаст вали, хрестовини карданних Нп-80 НВ 260Е валв Нп-40Г НВ 180Е240 Ос, шпиндел, ролики, вали Натяжн колеса, ролики гусеничних ма Нп-50Г НВ 200Е шин Нп-65Г НВ 230Е310 Кранов колеса, ос опрних роликв Нп-30ХГСА НВ 220Е300 Прокатн валки, кранов колеса Нп-30Х5 HRC 37Е42 Прокатн валки сортопрокатних станв Детал, як працюють на удар абразивне Нп-40Х3Г2МФ HRC 38Е спрацювання Детал машин, що працюють з динамчним HRC 54Е Нп-40Х2Г2М навантаженням (колнчаст вали, поворотн псля гартування кулаки, ос опрних каткв) Кувальн й вирубн штампи, валки куваль Нп-55ХНМ HRC 40Е них машин Вали, колнчаcт вали двигунв внутрш Нп-50ХФА HRC 43Е нього згорання Валки трубопрокатних сортопрокатних Нп-50Х6ФМС HRC 42Е48 станв, прокатн валки, штампи гарячого штампування Штампи холодного штампування, вали Нп-105Х змшувачв HRC 32Е Нп-20Х14 Ущльнювальн поверхн засувок для пари води Плунжери гдропресв, шийки колнчастих Нп-30Х13 HRC 38Е валв, штампи Лопаст гдротурбн, гребн гвинти та вали Нп-30Х10Г10Т HВ 200Е морських суден Опрн ролики тракторв екскаваторв, Нп-40Х13 HRC 45Е детал транспортерв Продовж. табл. 3.5.

Орнтовна твер Марка дроту дсть наплавле- Наплавлен вироби ного металу Валки лирокатних сортопрокатних ста Нп-45Х4ВЗФ HRC 38Е нв, штампи гарячого штампування Нож для рзання гарячого металу, пресо НП-45Х2В8Т HRC 40Е вий нструмент Валки трубопрокатних сортопрокатних Нп-60ХЗВ10Ф HRC 42Е станв, штампи гарячого штампування Залзничн хрестовини, щоки дробарок, Нп-Г13А НВ 220Е зуби ковшв Детал реторт печей, що працюють при Нп-Х15Н60, НВ 180Е220 високй температур Нп-Х20Н80Т Вихлопн клапани автомобльних двигунв 3.3. Дрт для зварювання алюмню та його сплавв Зварювальн дроти суцльного перерзу за (ГОСТ 7871Ц75) призначен для зварювання алюмню та його сплавв. Марки та хмчний склад дро тв наведено в табл. 19Д [4].

Дрт виготовляють з алюмню та його сплавв. Алюмнй легують манганом, магнм, кремнм, мддю, а також елементами модифкаторами: залзом, титаном, берилм, цирконм, ванадм, як сприяють здрбненню структури металу шва, що пдвищу його мцнсть стйксть проти утворення трщин. Його виготовляють волочнням або пресують до даметра 0,8Е12 мм.

Дрт поставляють з консервуючим мастилом, що захища його вд короз. На вимогу замовника вн може бути поставлений без мастила.

Наявнсть на поверхн зварювального дроту рзного роду забруднень, у тому числ й консервуючого шару, а також оксидв алюмню вплива на утворення пор у швах механчн властивост. Тому перед зварюванням дрт пдляга хмчнй обробц. Рекомендують наступну технологю [4]:

промивання розчинником для видалення жирових забруднень;

травлення у 15%-му розчин технчного дкого натрю протягом 5Е10 хв при темпе ратур 60Е70 С;

промивання в холоднй вод, сушння, дегазаця за тем ператури 350 С протягом 5Е10 год у вакуум 10Ц1 Па (вакуумне сушн ня). Операця вакуумування може бути замнена прожарюванням в атмо сфер повтря при температур 300 С протягом 10Е30 хв.

На суднобудвних пдпримствах досить успшно використовують наступну технологю: видалення консервуючого мастила органчними розчинниками (бензин, ацетон, гас та н.);

травлення при температур вд +60 до +70 С протягом 5Е20 хв у розчин: дкий натрй 8Е12 г/л (загаль на лужнсть травильного розчину повинна складати вд 2 до 5 %);

проми вання в гарячй проточнй вод за температури +50 С протягом одн хвилини;

промивання в холоднй вод;

освтлення в розчин: хромовий ангдрид 100 г/л сульфатна кислота (часткова маса 1,84 г/см3) в клькост 10 мл/л при температур вд +15 до +25 С або в 15 % розчин азотно ки слоти при температур вд +60 до +65 С протягом вд 2 до 5 хв;

проми вання в холоднй вод;

промивання в гарячй вод;

сушння при темпера тур вд +60 до +80 С.

Добр результати з очищення алюмнвого дроту да електрополру вання його поверхн. В якост електролту використовують розчин наступ ного складу: 70 мл H3PO4, 300 мл H2SO4, 42 г Cr2O3. Полрування прово дять за температури 95Е100 С. Для кожного даметра дроту при постй нй швидкост протягування його крзь ванну сну мнмальний струм, при якому стабльно йде процес полрування. Наприклад, при швидкост протягування 100 м/год електрополрування дроту марки АМг6 даметром 1,6 мм можливе при струм 19,8 А, а даметром 2,5 мм - 130 А.

Для зменшення клькост пор у швах псля хмчно обробки зварюваль ний дрт рекомендуться пдгрвати в нертному газ за температури 200Е480 С протягом 80Е30 хв вдповдно. Це значно зменшу кльксть адсорбовано вологи на поверхн дроту. Пдгрвання дроту в аргон зни жу вмст адсорбовано вологи не менше, нж у 5 разв.

Обробляють дрт на спецалзованих длянках, обладнаних ваннами з пдгрвом, у як дрт податься шляхом послдовного розмотування бухт.

Обробка в бухтах не забезпечу необхдно якост чистоти поверхн. Най бльш рацонально й економчно доцльно дрт хмчно обробляти на пд примствах, як його випускають. Псля чого його рубають на присадний дрт визначеного розмру або намотують в стандартн касети. Присадний дрт, а також касети пакують переважно в герметичну тару.

Найкращ технологчн властивост забезпечу дрт, поверхня якого пройшла електрополрування.

Хмчно оброблений дрт при збереженн на повтр придатний до зварювання протягом доби.

3.4. Дрт для зварювання мд та сплавв Дрт прутки (ГОСТ 16130Ц72 "Дрт прутки з мд та сплавв на мд нй основ зварювальн") призначен для зварювання й наплавлення мд та сплавв. Багато марок дротв пруткв використовують в якост при пов. Бльшсть марок хмчний склад дротв пруткв наведено в табл. 20Д [4].

Зварювальн прутки виготовляють таких марок: М1р;

М3р;

Бр.ОФ6,5-0,15;

Бр.ОЦ4-3;

Бр.АМц9-2;

Л060-1;

ЛК62-0,5;

Л63;

ЛМц58-2;

ЛЖМц59-1-1;

ЛОК59-1-0,3 ЛКБО-62-0,2-0,04-0,5. Прутки постачаються даметром 6 8 мм. Призначення дроту та пруткв наведено в табл. 3.6 [18].

Багато дротв з мд та сплавв виготовляють методом пресування.

Цилндричний виливок нагрвають до температури 700Е1000 С пода ють у цилндр преса, з якого видавлюють поршнем крзь отвр цилндра у вигляд прутка, який дал пддають волочнню в холодному стан. Мдь, однофазн латун й бронзи легко пддаються волочнню. Багатофазн сплави - погано. Вони сильно наклепуються в холодному стан, що утруд ню волочння. При наклепуванн дрт пдляга промжному свтлому вд палу, а потм - подальшому волочнню. Свтлий вдпал поляга у нагр ванн металу в атмосфер нертних захисних газв, що запобга утворен ню оксидв на його поверхн.

Таблиця 3.6. Призначення дроту та пруткв Марка сплаву Призначення Для автоматичного зварювання пд шаром флюсу ви робв з мд, виготовлення електродв для зварювання М мд та чавуну, газового зварювання невдповдальних конструкцй з мд Для газового зварювання конструкцй загального при М1р, М3р значення з мд Для газового зварювання вдповдальних електротех МСр нчних конструкцй з мд Для виготовлення електродв для зварювання мдно МНЖ5-1 нкелевого сплаву, мдно-нкелевого сплаву з латунню й алюмнво-мангановою бронзою Для ручного, механзованого й автоматичного зварю вання у захисних газах мдно-нкелевого сплаву, мд з МНЖКТ5-1-0,2-0, бронзою, латунню сталлю, а також для наплавлення на сталь Для ручного зварювання в захисних газах конструкцй Бр.КМц3-1 з мд, автоматичного зварювання мд пд шаром флюсу та виготовлення електродв для зварювання мд Для ручного зварювання в захисних газах мд, автома Бр.ОЦ4-3 тичного та механзованого зварювання пд флюсом мд й латун та виготовлення електродв для зварювання мд Для ручного зварювання в захисних газах алюмнво манганово бронзи, мд мдно-нкелевого сплаву з алю мнво-мангановою бронзою;

для ручного, механзовано Бр.АМц9- го й автоматичного наплавлення в захисних газах на сталь;

для механзованого зварювання в захисних газах AlЦMnЦFe та MnЦFe латуней Для виготовлення електродв для зварювання AlЦFe Бр.АЖМц10-3-1, бронзи Для ручного зварювання в захисних газах оловТяно Бр.ОФ6,5-0, фосфористо бронзи й оловТяних бронз Бр.Х0,7;

Бр.ХНТ;

Для ручного аргонодугового зварювання бронз Бр.НЦр;

Бр.НЦрТ Для автоматичного зварювання хромисто бронзи пд Бр.Х0, шаром флюсу Л63 Для газового зварювання латун ЛК62-0,5 Для газового зварювання латун ЛО60-1 Для газового зварювання латун, леговано оловом Для газового зварювання латун й паяння мд без за ЛКБО62-0,2-0,04-0, стосування флюсу ЛМц58-2;

ЛЖМц59-1-1;

Для зварювання латун, паяння мд та мд з латунню ЛОК59-1-0, Перед зварюванням поверхню дроту ретельно обробляють та знежи рюють. Очищення може виконуватися механчним способом до металево го блиску, але найбльш рацонально виконувати його травленням у роз чин, що складаться з 75 см3/л HNO3, 100 см3/л H2SO4 та 1 см3/л HCl, з наступним промиванням у вод та луз, знову в чистй вод просушуван ням гарячим повтрям [4]. Можна також виконувати хмчне очищення поверхн дроту за наступною технологю: травлення в розчин дкого на трю вд 20 до 25 г/л, тринатрй фосфату 50 г/л, кальциновано соди 50 г/л, рдкого скла вд 5 до 10 г/л при температур вд +60 до +70 С протягом вд 5 до 20 хв;

промивання в гарячй (+50 С) вод протягом одн хвили ни;

промивання в холоднй вод;

освтлення в розчин: хромовий ангдрид вд 100 до 150 г/л, сульфатна кислота вд 30 до 50 г/л;

промивання в гаря чй (+50 С) вод протягом одн хвилини;

промивання в холоднй вод;

просушування при температур 100Е110 С [18].

3.5. Дрт для зварювання титану та його сплавв Титановий зварювальний дрт випускаться даметром 1Е7 мм (табл. 3.7). Дрт постачаться з чистою металевою поверхнею псля трав лення та дегазування (вмст водню не бльше 0,003 % мас.). Дрт ВТ1- застосовуться для зварювання технчного титану, а також поряд з дротом ВТ2св - для низьколегованих псевдо-сплавв;

дрт СПТ-2 - для високо мцних сплавв [4].

Яксть зварних зТднань титанових сплавв у значнй мр визначать ся технологю пдготування поверхн деталей дроту до зварювання.

Кромки деталей та дрт пддають механчнй обробц, а перед зварюван ням знежирюють спиртом-ректифкатом або ацетоном. Якщо детал та дрт пройшли гарячу механчну або термчну обробку без захисно атмо сфери, необхдно використовувати дробоструминне або гдропскостру минне очищення поверхн з наступним хмчним розрдженням оксидно нтридно плвки, травленням, освтленням та промиванням (табл. 3.8) [4].

Таблиця 3.7. Характеристика деяких промислових зварювальних дротв з титанових сплавв Вмст легуючих елементв домшок, % мас. в, МПа,, %, нш dдр, Марка N2 O2 H2 не бль- не мен А1 V Zr Мо елементи мм ше ше Не бльше ВТ1-00 - Ц - Ц 0,04 0,10 0,003 0,1 1,0Е7,0 440 25, ВТ2св 2,0Е3,0 - Ц - 0,04 0,12 0,003 0,3 1,6Е7,0 490 20, ВТ6св 3,5Е4,5 2,5Е3,5 - Ц 0,04 0,12 0,003 0,3 1,6Е7,0 686 18, СПТ- 3,5Е4,5 2,5Е3,5 1,0Е2,0 - 0,04 0,12 0,003 0,3 1,6Е7,0 686 18, ВТ20-1св 2,0 1,0 2,0 1,0 - Ц - Ц 2,0Е7,0 589 15, _ Примтка. Вдносне подовження визначено при l = 5,65 F мм, де F - площа поперечного перерзу дроту, мм2.

Таблиця 3.8. Склад деяких розчинв для хмчно обробки поверхн деталей з титану перед зварюванням Призначення розчину Склад Тривалсть травлення 150Е250 г/л нтрату натрю, Розрдження оксидно плвки Не менше 2 год 500Е700 г/л натрю вуглекислого 220Е300 мл/л плавиково кислоти, Травлення 1Е20 год 480Е550 мл/л азотно кислоти, температура не менше 25 С 600Е750 мл/л азотно кислоти, Освтлення 3Е10 хв 85Е100 мл/л плавиково кислоти Найбльш рацонально використовувати зварювальний дрт, який пройшов вакуумне прожарювання (вмст водню в дрот не перевищу 0,002Е0,004 % мас.). Безпосередньо перед зварюванням дрт обовТязково знежирюють.

У примщеннях, де проводиться зварювання титану та його сплавв, температура не повинна бути нижче +15 С, а швидксть руху повтря - перевищувати 0,5 м/с.

3.6. Чавунн прутки для зварювання та наплавлення Присадний дрт з чавуну для газового зварювання та наплавлення с рого чавуну, для виготовлення покритих електродв для дугового зварю вання та наплавлення чавуну виготовляють за ГОСТ 2671Ц70.

Залежно вд призначення чавунн прутки подляються на наступн марки:

А - для гарячого газового зварювання;

Б - для газового зварювання з мсцевим нагрванням для виготов лення покритих електродв:

НЧ-1 - для низькотемпературного газового зварювання тонкостнних виливкв;

НЧ-2 - для низькотемпературного газового зварювання товстостнних виливкв;

БЧ ХЧ - для зносостйкого наплавлення.

Хмчний склад пруткв повинен вдповдати нормам, наведеним у табл. 3.9 [18].

3.7. Порошковий дрт У СРСР перш порошков дроти для зносостйкого наплавлення вал кв прокатних станв були розроблен .. Фрумним з спвробтниками ЕЗ м. к.О. Патона на початку 50-х рокв минулого сторччя.

Таблиця 3.9. Хмчний склад пруткв, % Домшки, Марка Основн компоненти не бльше прутка С Si Mn S Р нш елементи Cr Ni А 3,0Е3, >0,08 0,2Е0,4 - 0, Б 3,5Е4,0 0,3Е0, 3,0Е3,5 0,5Е0,8 0, НЧ-1 3,0Е3,4 0,03Е0,06 Ti >0,05 0,2Е0,4 - НЧ-2 3,5Е4,0 0,40Е0,60 Ni БЧ 1,0Е1,5 0,2Е0,6 - 2,5Е3,0 >0,05 >0,1 - Ц ХЧ 1,2Е1,5 0,5Е0,8 1,2Е2,0 Cr Основн переваги порошкових дротв у порвнянн з ншими зварю вальними матералами в тому, що необхдн механчн властивост звар ного зТднання, характеристики мцност та пластичност швв гаранту ються без додатково термчно обробки за рахунок оптимального пдбору наповнювача, виходячи з конкретно технчно задач.

Крм того, при використанн порошкових дротв, досягаються наступ н переваги [1]:

пдвищення продуктивност зварювальних робт у 1,5Е2,0 рази порв няно з механзованим зварюванням дротами суцльного перерзу;

можливсть проведення зварювальних робт без газу та флюсу (само захисн порошков дроти);

оптимальна форма швв;

простота в експлуатац та гарн добр оперативн властивост;

кращ сантарно-ггнчн характеристики;

можливсть застосування в монтажних польових умовах.

Область застосування порошкових дротв:

вдповдальн металоконструкц з важким режимом роботи;

мостов споруди;

резервуари й технологчн мност нафтохмчних обТктв;

ребра жорсткост корпусв суден, барж, платформ, балок естакад;

будвельн конструкц висотних будинкв промислових обТктв;

технологчн та магстральн трубопроводи.

Порошковий дрт явля собою неперервний електрод трубчасто або ншо, бльш складно конструкц (рис. 3.3) [14] з порошкоподбним на повнювачем - осердям електрода. Наповнювач електрода складаться з сумш мнералв, руд, феросплавв, металевих порошкв, хмкатв та н ших матералв. Призначення рзних складових наповнювача аналогчне призначенню електродних покриттв - захист розплавленого металу вд шкдливого впливу повтря, розкиснення, легування металу, звТязування азоту в стйк нтриди, стаблзаця дугового розряду та н. (див. п. 2.3).

Складов наповнювача повинн, крм того, задовольняти загальноприйнят вимоги до всх зварювальних матералв: забезпечувати добре формуван ня шва, легке вдокремлення шлаково крки, провар основного металу, вдсутнсть пор, трщин, шлакових включень та нших дефектв, а також визначен механчн властивост швв зварних зТднань.

Виробництво порошкового дроту - досить складний вдповдальний технологчний процес. Вн мстить наступн основн операц: вхдний кон троль шихтових матералв стрчки оболонки;

сушння (при необхдно ст), подрбнення та просювання шихтових матералв з контролем хньо го гранулометричного складу;

готування шихти ( змшування);

пдготов ка стрчки - оболонки;

виготовлення парт порошкового дроту для пд бору коефцнта заповнення;

контроль хмчного складу й твердост на плавленого металу;

коректування складу шихти (при необхдност);

виго товлення парт порошкового дроту;

пакування дроту вдповдно до ГОСТ 26101Ц84, що гаранту тривалий термн його збергання.

Рис. 3.3. Загальний вигляд пере рзу порошкових зварювальних дротв:

а - трубчастий з напуском;

б - двошаровий а б До складу устаткування для виробництва порошкового дроту на вт чизняних пдпримствах входить верстат з дозаторами шихти, у якому роблять заготовку дроту. Потм на багатоступнчастих волочильних верс татах, встановлених в одну ню з цим пристром, виконують волочння дроту до отримання потрбного даметру. Цей процес надйний, однак не забезпечу одержання порошкових дротв малого даметра.

За кордоном досить широко використовують при виробництв порош кових дротв процес прокатування, пд час якого можна виготовляти дрт з коефцнтом заповнення вище, нж при волочнн. Однак при цьому способ необхдно використовувати бльш складне й дороге устаткування.

Дроти, виготовлен методом волочння, проходять обробку прожарю ванням для вилучення залишкв мастила (див. п. 3.1). При цьому на по верхн дроту утворюються плвки оксидв, що збльшують електроопр в контакт "дртЦмундштук" та погршують стабльнсть горння дуги. Для рутилових порошкових дротв це компенсуться додаванням в наповню вач ггроскопчних стаблзаторв дуги. При виготовленн порошкових дротв шляхом прокатування використовують мнмальну кльксть ма стила, що не потребу наступного прожарювання дроту. Поверхня дроту залишаться чистою та блискучою, що забезпечу оптимальний режим передач струму. В цьому випадку до складу наповнювача дроту нема необхдност додавати ггроскопчн стаблзатори дуги. Це значно знижу кльксть водню в метал шва. Зварн шви, як виконан з використанням дроту, виготовленого методом прокатування, мстять водню в 2Ц3 рази менше, нж у випадку використання дротв, виготовлених волочнням [10].

Необхдно вдзначити, що провдн втчизнян виробники порошкових дротв, так як СП "ТМ ВЕЛТЕК" (м. Днпропетровськ), НВФ "ЭЛНА" (м. Кив), ТОВ "Арксел" (м. Донецьк), поступово збльшують випуск по рошкових дротв малого даметра, що стотно розширю х конкурентосп роможнсть.

Основними нормативними документами, що класифкують регламен тують застосування порошкових дротв на територ Украни, :

ГОСТ 26271Ц84 "Дрт порошковий для дугового зварювання вуглецевих низьколегованих сталей" та ГОСТ 26101Ц84 "Дрт порошковий наплав ний", як в значнй мр застарл й не вдповдають сучасним вимогам.

Конструкця порошкових дротв класифкуться ГОСТ на три типи:

Т - трубчастий стиковий, Н - трубчастий з напуском, Д - двошаровий (див. рис. 3.3). За способом захисту ГОСТ подля порошков дроти на чотири типи: Ф - зварювання та наплавлення пд шаром флюсу, Г - у захисних газах, З - самозахисний, У - унверсальний (пд шаром флюсу, у захисних газах без додаткового захисту).

Приклад умовного позначення порошкового наплавного дроту марки Пп-Нп-30ХГ2СМ, трубчастого стикового, самозахисного, даметром 2,6 мм:

Пп-Нп-30Х5Г2СМ-Т-С-2,6 ГОСТ 26101Ц84.

Такий принцип класифкац досить зручний дозволя за умовною позначкою дроту приблизно оцнювати склад наплавленого металу, однак не визнача його технологчн характеристики й не наводить характери стики мцност та пластичност наплавленого металу. Для порвняння в довдковому додатку наведена класифкаця порошкових дротв вдповд но до вропейського стандарту EN, американського AWS та нмецького DIN для рзних класв матералу.

квропейська та мжнародна класифкаця подляють порошков дроти за складом наповнювача на три типи: рутилов (R - повльно застигаючий шлак, Р - швидко застигаючий шлак), основн (В), металонаповнен (М) [10]. Крм того, порошков дроти класифкують за механчними властиво стями та хмчним складом наплавленого металу, просторовими поло женнями при зварюванн, складом захисного середовища, вмстом дифу зйного водню в наплавленому метал.

Металургйн особливост взамод наповнювача та захисно атмо сфери з рдким металом при зварюванн порошковим дротом повнстю пдпорядкуються загальним закономрностям взамод шлаково та газо во фази з металом шва (див. п. 2.3, 4.3, 5.3).

Рутилов порошков дроти в цлому характеризуються високими те хнологчними властивостями, широким дапазоном параметрв зварюван ня. Рутиловий флюс наповнювача традицйно забезпечу високу стабль нсть горння дуги, дрбнокраплинний та струминний перенос присадного металу, добре формування шва. Рутиловий дрт використовують для зва рювання сталей з границею мцност не бльше 650 МПа гарантованим рвнем ударно вТязкост до температури Ц50 С.

Основн порошков дроти в першу чергу використовують для зварю вання сталей з високим рвнем вимог до ударно вТязкост при низьких температурах як псля зварювання, так псля термообробки. Недолки цих порошкових дротв - дещо нижч технологчн властивост за рахунок великокрапельного перенесення металу, а також деякий ризик утворення шлакових включень та недостатн проплавлення основного металу.

Металонаповнен порошков дроти мстять малу кльксть або взагал не мстять шлакоутворюючих компонентв у наповнювач, а також малу кльксть стаблзаторв дуги. Як при зварюванн суцльним дротом на поверхн швв, у даному випадку утворються невелика кльксть шлаку, що дозволя виконувати багатошарове зварювання без промжного вилу чення останнього. Необхдний рвень ударно вТязкост металу шва гаран туться до температури Ц40 С. Металонаповнен порошков дроти також забезпечують бльш високу продуктивнсть яксть зварювання, нж су цльн дроти.

Склад наповнювача порошкових дротв, як вже було сказано, зале жить вд способу захисту при зварюванн. Наповнювач порошкових дро тв для наплавлення пд флюсом мстить в основному легуюч компонен ти у вигляд феросплавв, чистих металв, гатур, карбдв, боридв т. п.

Для запобгання появи пор у наплавленому метал в наповнювач порош кових дротв, навть тих, як призначен для наплавлення пд шаром флю су, обовТязково додають активн речовини, як здатн звТязувати водень в утворення НF, а азот - у мцн нтриди. Аналогчним чином виготовляють порошков дроти для наплавлення в захисних газах. В наповнювач само захисних порошкових дротв, для яких не потрбне додаткове захисне се редовище у вигляд флюсу або газу, крм легуючих компонентв додають також газо- та шлакоутворююч речовини, розкиснювач й елементи, що мають велику спордненсть з азотом. Визначною рисою самозахисних порошкових дротв те, що вдсутнсть пор добре формування наплав леного металу при заданому струм, як правило, можна забезпечити лише у певному дапазон напруги. Для бльшост самозахисних порошкових дротв ц дапазони мають досить вузьк меж, тому, щоб забезпечити якс не наплавлення, необхдно ретельно стежити за дотриманням режимв.

В тепершнй час найбльше поширення одержали порошков дроти для зварювання у вуглекислому газ й самозахисн порошков дроти [1, 10].

Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги, научные публикации