Группы свариваемости сталей
Классификация сталей по свариваемости
По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа - хорошо сваривающиеся; вторая группа - удовлетворительно сваривающиеся; третья группа - ограниченно сваривающиеся; четвертая группа - плохо сваривающиеся.
Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей,- склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.
К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т.е. без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.
Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.
К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.
К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.
Хорошо сваривающиеся углеродистые, низко- и среднелегированные стали. Условия сварки нормальные. Литые детали с большим объемом наплавленного металла рекомендуется варить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск по режиму термообработки для данной стали). Для конструкций, работающих под статической нагрузкой, термообработку после сварки не производят.
Для ответственных конструкций, работающих под динамическими нагрузками или при высокой температуре, термообработка производится в соответствии с техническими условиями. Детали с большим объемом наплавленного металла подлежат отжигу или высокому отпуску.
При сварке электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55 (ГОСТ 9467 - 75) сварное соединение обрабатывают нормальным режущим инструментом.
Свариваемость сталей по маркам приведена в табл. 1.
Удовлетворительно сваривающиеся углеродистые, низко- и средне- легированные стали. Термообработка стали до сварки различна в зависимости от марки стали и конструкции деталей. Для отливок из стали 30Л и 35Л обязателен отжиг. Детали машин из проката или из поковок, не имеющие жестких контуров, могут подвергаться сварке в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).
Сварка на морозе не допускается. Сварку деталей с большим объемом наплавленного металла, а также сварку усилительных вкладышей рекомендуется производить с промежуточной термообработкой (отжиг или высокий отпуск). При заварке мелких раковин на деталях и элементах из углеродистой стали, содержащей углерода 0,35%, и при невозможности последующего отпуска завариваемую деталь подвергают местному подогреву.
Таблица 1. Свариваемость сталей
| Свариваемость | ГОСТ | Марка |
| Углеродистые, низко- или среднелегированные стали | ||
| Хорошая | 380 -75 | Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст1кп, БСт1сп, БСт2кп, БСт2пс, БСт2сп, БСтЗкп, БСтЗпс, БСтЗсп, БСт4кп, Ст4пс, БСт4сп |
| 1050-60 | О,8; 10, 15, 20, 25, 15Г, 20Г | |
| 5520-69 | 15К, 20К | |
| 4543-71 | 15Х, 20Х, 20ХГСЛ, 12ХН2, 12Х2Н4А, 15НМ | |
| 5058-65 | 10ХСНД (СХЛ-4) | |
| 977-65 | 15Л, 20Л | |
| Удовлетворительная
| 380-71 | БСт5сп, БСт5сп, БСт5Гсп |
| 1050-60 | 30, 35 | |
| 4543-71 | 12Х2Н4А, 20ХН3А | |
| 977-65 | З0Л, 35Л | |
| 5058-65 |
15ХСНД (СХЛ-1, НЛ-2) | |
| Ограниченная | 380-71 | Ст6пс, Ст6сп, БСт6пс, БСт6сп |
| 1050-60 | 40, 45, 50 | |
| 4543-71 | 35ХМ, З0ХГС, 35СГ, ЗЗХС, 20Х2Н4А | |
| 5950-63 | 5ХНМ | |
| 977-65 | 40Л, 45Л, 50Л | |
| Плохая | 1050-60 | 40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г |
| 4543-71 | 50ХН | |
| 14959-69 | 50ХГ, 50ХГА, 55С2, 55С2А, 65, 75, 85, 60С2, 60С2А | |
| 5950-63 | 9Х | |
| 977-65 | 55Л | |
| 1435-54 | У7, У6, У8Г, У9, У10, У11; У12, У13, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А | |
| Легированные стали | ||
| Хорошая
| 5632-61 | 0Х20Н14С2 (ЭИ732), Х23Н18 (ЭИ417), ОХ18Н10 (ОХ18Н9, ЭЯ0), Х18Н9Т (1Х18Н9Т, ЭЯ1Т) |
| Удовлетворительная |
| 9Х14А, 12Х14А |
| Ограниченная | 5632-61 | 2Х18Н9 (ЭЯ2), Х18Н9 (1Х18Н9, ЭЯ1) |
| Плохая | 5952-63 | Р18, Р9 |
| 5950-63 | Х12, Х12М, Х, 9Х, 7ХЗ, 8ХЗ, 9ХС, 4ХС. | |
Термообработка после сварки различна для разных марок стали.
Для отливок из стали 30Л и 35Л при заварке сквозных трещин и сварке усилительных вкладышей обязателен отжиг или высокий отпуск. При заварке мелких дефектов на углеродистой стали, содержащей углерода более 0,35%, для улучшения механических свойств и обрабатываемости термическую обработку ведут по режиму для данной стали. Для других сталей, сваренных в термически обработанном состоянии, обязателен отпуск с нагревом до температуры на 50 - 100°С ниже температуры отпуска стали. Для стали 27ГС, 20ХГС и других сталей, склонных к отпускной хрупкости, температура отпуска после сварки должна быть вне области температуры отпускной хрупкости.
Сварные соединения, выполненные электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55, можно обрабатывать нормальным режущим инструментом при условии, если содержание углерода в углеродистой стали не превышает 0,35% и объем наплавленного металла не меньше 20х20х10 мм.
Металл, наплавленный электродами ЦЛ-2, ЦЛ-4 (ГОСТ 10052 - 62), обрабатывают твердосплавным инструментом.
Ограниченно сваривающиеся углеродистые низко- и среднелегированные стали. Для отливок из стали ЛХН2 и 50Л до сварки обязателен отжиг независимо от конфигурации отливки. Мелкие дефекты допускается заваривать в термически обработанном состоянии отливки. Для деталей машин из проката или из поковок, не имеющих особо жестких контуров и жестких узлов, допускается заварка в термически обработанном состоянии (закалка и отпуск).
Тепловой режим сварки следующий. Без предварительного подогрева, можно сваривать в случаях, когда сварные соединения не имеют жестких контуров, толщина металла не более 15 мм, температура окружающего воздуха не ниже 5°С, а сварные соединения имеют вспомогательный характер. Во всех других случаях обязателен предварительный подогрев до температуры 200°С.
Термообработка после сварки имеет следующие особенности.
При заварке крупных дефектов на деталях из стали ЛХН2 требуется термообработка по режиму для данной стали. После заварки мелких дефектов в термически обработанной отливке обязателен повторный отпуск по режиму для данной стали. Для всякой другой стали рассматриваемой группы, сваренной в термически обработанном состоянии, обязателен отпуск для снятия напряжений с нагревом до температуры на 50 - 100°С ниже температуры отпуска стали. Для стали 30ХГСА и других сталей, склонных к отпускной хрупкости, температура отпуска после сварки должна быть вне области отпускной хрупкости.
При сварке электродами Э42, Э42А, Э50, Э50А, Э55 сварные соединения обрабатываются без затруднении, если деталь подвергнута отпуску при температуре не ниже 550 — 650°С.
Плохо сваривающиеся углеродистые низко- и среднелегированные стали. Сталь перед сваркой должна быть отожжена. Независимо от толщины свариваемых элементов и типа сварного соединения сталь необходимо предварительно подогревать до температуры не ниже 200°С.
Термообработку после сварки производят по специальной инструкции в зависимости от марки стали и ее назначения.
Механическая обработка сварного соединения возможна только после отжига или высокого отпуска.
Хорошо сваривающиеся легированные стали. Термообработку до сварки не производят. При значительном наклепе металл необходимо закалить до температуры 1050 - 1100°С. Тепловой режим сварки нормальный. Термообработку после сварки не производят.
Механическая обработка сварных соединений ввиду высокой вязкости большинства сталей рассматриваемой группы затруднена.
Удовлетворительно сваривающиеся легированные стали. Рекомендуется до сварки применять отпуск при температуре 650 - 710°С с охлаждением на воздухе. Тепловой режим сварки нормальный.
На морозе сварка не допускается. Предварительный подогрев до 150 - 200°С необходим лишь при сварке элементов с толщиной стенок более 10 мм.
После сварки для снятия напряжений и снижения твердости околошовной зоны, особенно при сварке электродами из стали 0Х14А, рекомендуется заваренные детали подвергать отпуску при температуре 650 - 710°С с охлаждением деталей на воздухе.
При сварке электродами ЦЛ-2 и ЦЛ-4 термообработку производят по специальному режиму. Механическая обработка возможна только после термообработки по специальному режиму.
Ограниченно сваривающиеся легированные стали. Термообработка до сварки для различных сталей различна. Для сталей 18Х14А и СХНА обязателен отпуск при температуре 650 - 710°С с охлаждением на воздухе. Для других сталей рекомендуется закалка в воде от температуры 1050 - 1100°С.
При сварке для сталей 18Х14А, СХНА, Х25Н13Л обязателен предварительный подогрев до температуры 200 - 300°С. Стали 9Х19НА, Х18Н9 и 2Х18Н9 сваривают в нормальных условиях с минимальным разогревом и минимальной скоростью охлаждения металла шва и зоны термического влияния.
После сварки для снятия напряжений и понижения твердости металла сварного соединения детали из стали 18Х14А должны подвергаться отпуску при температуре 650 - 710°С. Для стали 9Х19НА, Х18Н9, 2Х18Н9 обязательна закалка в воде от температуры 1050- 1100°С.
Механическая обработка сварного соединения из стали 18Х14А возможна только после отпуска. Для всех других сталей обрабатываемость сварного соединения - на уровне основного металла.
Плохо сваривающиеся легированные стали. До сварки рекомендуется отпуск по определенным режимам для различных сталей.
Допускается сварка инструментальной стали в термически обработанном состоянии, если шов наплавляется не на режущую часть инструмента.
Для стали Г13Л обязательна закалка. При сварке обязателен предварительный подогрев до 200 - 300°С, за исключением сталей РФ18 и Р9, подогрев которых должен быть не ниже 600°С. Сварка стали Г1ЗЛ в состоянии закалки должна производиться без подогрева.
Термообработку после сварки выполняют по специальным инструкциям в зависимости от марки стали и назначения. Для стали Г1ЗЛ термообработка не требуется.
Свариваемость сталей | Мир сварки
Содержание
- Свариваемость сталей
- Литература
Свариваемость сталей
Основными характеристиками свариваемости сталей является их склонность к образованию трещин и механические свойства сварного шва.
По свариваемости стали подразделяют на четыре группы:
| 1 | — | хорошая свариваемость; |
| 2 | — | удовлетворительная свариваемость; |
| 3 | — | ограниченная свариваемость; |
| 4 | — | плохая свариваемость. |
К группе 1 относят стали, сварка которых может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей термообработки. Но применение термообработки не исключается для снятия внутренних напряжений.
К группе 2 относят преимущественно стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещины не образуются, а также стали, которые для предотвращения трещин нуждаются в предварительном нагреве, стали, которые необходимо подвергать предварительной и последующей термообработке.
К группе 3 относят стали, склонные к образованию трещин в обычных условиях сварки. Их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Большинство сталей этой группы термически обрабатывают и после сварки.
К группе 4 относят стали, наиболее трудно сваривающиеся и склонные к образованию трещин. Сваривают обязательно с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.
Низкоуглеродистые стали отличаются хорошей свариваемостью. Снижать свариваемость могут вредные примеси, если содержание их превышает норму. Вредные примеси могут ухудшать свариваемость даже и при среднем содержании, не выходящем за норму, если они образуют местные скопления, например вследствие ликвации. Вредными для сварки элементами в низкоуглеродистой стали могут являться углерод, фосфор и сера, причем последняя, особенно склонна к ликвации с образованием местных скоплений.
Отрицательное влияние на свариваемость может оказывать также засоренность металла газами и неметаллическими включениями. Засоренность металла вредными примесями зависит от способа его производства, и о ней частично можно судить по маркировке металла: сталь повышенного качества сваривается лучше, чем сталь обычного качества соответствующей марки; сталь мартеновская лучше, чем сталь бессемеровская, а сталь мартеновская спокойная – лучше, чем кипящая. При изготовлении ответственных сварных изделий указанные отличия в свариваемости низкоуглеродистых сталей должны обязательно приниматься во внимание и учитываться при выборе марки основного металла.
Углеродистые стали, содержащие более 0,25% углерода, обладают пониженной свариваемостью по сравнению с низкоуглеродистыми, причем свариваемость постепенно снижается по мере повышения содержания углерода. Стали с повышенным содержанием углерода легко закаливаются, что ведет к получению твердых хрупких закалочных структур в зоне сварки и может сопровождаться образованием трещин. С повышением содержания углерода растет склонность металла к перегреву в зоне сварки. Увеличенное содержание углерода усиливает процесс его выгорания с образованием газообразной окиси углерода, вызывающей вскипание ванны и могущей приводить к значительной пористости наплавленного металла.
При содержании свыше 0,4-0,5% углерода сварка стали становится одной из сложных задач сварочной техники. Углеродистые стали вообще обладают пониженной свариваемостью и, если это возможно, рекомендуется заменять их низколегированными конструкционными сталями, которые дают ту же прочность при значительно меньшем содержании углерода за счет других легирующих элементов. При сварке углеродистых сталей плавлением обычно не придерживаются соответствия химического состава присадочного и основного металлов, стремясь получить наплавленный металл равнопрочным с основным за счет легирования марганцем, кремнием и др. при пониженном содержании углерода.
Сварка углеродистых сталей часто выполняется с предварительным подогревом и последующей термообработкой, причем, если возможно, во многих случаях стремятся совместить термообработку с процессом сварки, например, с газовой сваркой мелких деталей, с газопрессовой, точечной, со стыковой контактной сваркой и т. д.
Большинство низколегированных конструкционных сталей обладает удовлетворительной свариваемостью. Ввиду возросшего значения сварки конструкционная низколегированная сталь новых марок, как правило, отличается удовлетворительной свариваемостью. Если же испытания пробных партий стали показывают недостаточно удовлетворительную свариваемость, то обычно для улучшения свариваемости изготовители корректируют состав стали. В некоторых случаях требуется небольшой предварительный подогрев стали до 100-200 °С, реже приходится прибегать к последующей термообработке. Для предварительной грубой качественной оценки свариваемости низколегированных сталей иногда прибегают к подсчету эквивалента углерода по химическому составу стали по следующей эмпирической формуле:
где символы элементов означают процентное содержание их в стали. При эквиваленте углерода меньше 0,45 свариваемость стали может считаться удовлетворительной, если же эквивалент углерода больше 0,45, то необходимо принимать специальные меры, например, проводить предварительный подогрев и последующую термообработку. Метод оценки свариваемости по эквиваленту углерода является ориентировочным и далеко не всегда дает верные результаты.
По структуре низколегированные стали относятся обычно к перлитному классу, большое разнообразие химического состава низколегированных сталей весьма затрудняет получение одинакового состава наплавленного и основного металлов при сварке плавлением, что требует большого разнообразия присадочных материалов. Поэтому, за исключением некоторых особых случаев, когда требуется соответствие химического состава основного и наплавленного металлов (например, получение устойчивости против коррозии, крипоустойчивости и т. п.), обычно ограничиваются получением необходимых механических свойств наплавленного металла, не принимая во внимание его химический состав. Это позволяет при сварке многих сортов сталей пользоваться немногими видами присадочных материалов, что является существенным практическим преимуществом. Например, электродами УОНИ-13 успешно свариваются десятки марок углеродистых и низколегированных сталей. В сварных конструкциях низколегированные стали обычно предпочитают углеродистым той же прочности. Для установления необходимости небольшого предварительного подогрева и последующего отпуска часто принимают во внимание максимальную твердость металла зоны влияния. Если твердость не превышает НВ 200-250, то подогрев и отпуск не требуются, при твердости НВ 250-300 подогрев или отпуск желательны, при твердости выше НВ 300-350 – обязательны.
Из высоколегированных сталей обладают хорошей свариваемостью и находят широкое применение в сварных конструкциях стали аустенитного класса. Наиболее широко применяются хромоникелевые аустенитные стали, например общеизвестная нержавеющая сталь 18-8 (18% Сr и 8% Ni). Хромоникелевые аустенитные стали применяются как нержавеющие, а при более высоком легировании, например при содержании 25% Сr и 20% Ni, они являются и жароупорными сталями. Содержание углерода в хромоникелевых аустенитных сталях должно быть минимальным, не превышающим 0,10-0,15%, иначе возможно выпадение карбидов хрома, резко снижающее ценные свойства аустенитной стали.
Для частей машин, работающих на истирание, например для щек камнедробилок, а также для рельсовых крестовин, применяется обычно в форме отливок сравнительно дешевая марганцовистая аустенитная сталь, содержащая 13-14% Мn и 1-1,3% С.
Сварка аустенитных сталей должна, как правило, сохранить структуру аустенита в сварном соединении и связанные с аустенитом ценные свойства: высокое сопротивление коррозии, высокую пластичность и т. д. Распад аустенита сопровождается выпадением карбидов, образуемых освобождающимся из раствора избыточным углеродом. Распаду аустенита способствуют нагрев металла до температур ниже точки аустенитного превращения, уменьшение содержания аустенитообразующих элементов, повышение содержания углерода в низкоуглсродистых аустенитных сталях, загрязнение металла примесями и т. д. Поэтому при сварке аустенитных сталей следует сокращать до минимума продолжительность нагрева и количество вводимого тепла и применять возможно более интенсивный отвод тепла от места сварки – посредством медных подкладок, водяного охлаждения и т. д.
Аустенитная сталь, предназначенная для изготовления сварных изделий, должна быть высшего качества, с минимальным количеством загрязнений. Поскольку распад хромоникелевого аустенита вызывается образованием и выпадением карбидов хрома, стойкость аустенита может быть повышена введением в металл карбидообразователей более сильных, чем хром. Для этой цели оказались пригодными титан и ниобий, в особенности первый элемент, к тому же не являющийся дефицитным. Титан весьма прочно связывает освобождающийся углерод, не позволяя образовываться карбидам хрома, и тем самым предотвращает распад аустенита. Для сварки рекомендуется применять аустенитную сталь с небольшим содержанием титана. Хорошей свариваемостью отличается, например, нержавеющая аустенитная хромоникелевая сталь X18Н9T типа 18-8 с небольшим количеством титана (не свыше 0,8%).
Более строгие требования, естественно, предъявляются к присадочному металлу, который должен быть аустенитным, желательно с некоторым избытком легирующих элементов, с учетом возможного их выгорания при сварке и со стабилизирующими добавками – титаном или ниобием. ГОСТ 2240-60 предусматривает аустенитную присадочную проволоку для сварки нержавеющих и жароупорных сталей. Аустенитная присадочная проволока иногда применяется и для сварки сталей мартенситного класса. Дефицитность и высокая стоимость аустенитной хромоникелевой проволоки заставляют разрабатывать более дешевые заменители.
Стали мартенситного класса, отличающиеся высокой прочностью и твердостью, находят применение как инструментальные стали, как броневые и т. д. Сварка их связана с известными трудностями. Стали легко и глубоко закаливаются, поэтому после сварки обычно необходима последующая термообработка, заключающаяся в низком или высоком отпуске. Часто необходим также предварительный подогрев изделия. Существенное значение может иметь предшествующая термообработка изделия перед сваркой; желательно по возможности равномерное мелкодисперсное распределение структурных составляющих. При сварке плавлением часто отказываются от сходства наплавленного и основного металла не только по химическому составу, но и по механическим свойствам, стремясь в первую очередь обеспечить повышенную пластичность наплавленного металла и устранить образование в нем трещин. Для этой цели при дуговой сварке довольно часто применяют, например, электроды из аустенитной стали.
Стали карбидного класса применяют главным образом как инструментальные, и на практике чаще приходится иметь дело не со сваркой, а с наплавкой этих сталей при изготовлении и восстановлении металлорежущего инструмента, штампов и т. п. Предварительный подогрев и последующая термообработка для этих сталей по большей части обязательны. Для дуговой сварки и наплавки применяются электродные стержни легированных сталей, близких по свойствам к основному металлу, а также стержни низкоуглеродистой стали с легирующими покрытиями, содержащими соответствующие ферросплавы. По окончании сварки или наплавки обычно производится термообработка, состоящая из закалки и отжига.
Стали ферритного класса отличаются тем, что в них совершенно подавлено или ослаблено образование аустенита при высоких температурах за счет введения больших количеств стабилизаторов феррита. Существенное практическое значение имеют хромистые ферритные стали с содержанием 16-30% Сr и не свыше 0,1-0,2% С, отличающиеся кислотоупорностью и исключительной жаростойкостью. Стали могут быть сварены с присадочным металлом того же состава или аустенитным. Обязателен предварительный подогрев; по окончании сварки производится продолжительный отжиг в течение нескольких часов, за которым следует быстрое охлаждение.
Литература
- Сварка, резка и пайка металлов / К.К. Хренов. М., Машиностроение, 1970, 408 с.
- Справочник конструктора–машиностроителя. Т.3 / В.И. Анурьев. М.: Машиностроение. 2000. 859 с.
- Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.
- Инструментальные стали. Справочник / Л.А. Позняк. М., Металлургия, 1977, 168 с.
Свариваемость стали | OnlineMetals.com®
Свариваемость стали | OnlineMetals.com®Скидка 25% при покупке некоторых профилей горячего проката на сумму от 250 долларов США!
Перейти к фигурам сейчас и сохранить код: TUBE25 Сталь — один из самых распространенных материалов в мире. Он широко используется благодаря своей высокой прочности на растяжение и беспрецедентной универсальности. Используемая во всем, от структурного строительства до детального эстетического дизайна, сталь выпускается в широком диапазоне марок. Свариваемость марок стали в основном зависит от ее твердости. В свою очередь, это зависит от химического состава материала, особенно от содержания в нем углерода. Другие легирующие элементы, оказывающие меньшее влияние на твердость стали, включают марганец, молибден, хром, ванадий, никель и кремний. Поэтому для успешной сварки этого универсального материала важно сначала ознакомиться с различными типами сталей и их свойствами. По данным Американского института чугуна и стали (AISI), сталь делится на четыре основные группы в зависимости от химического состава. Каждая группа отличается содержанием углерода и, следовательно, обладает разной свариваемостью. Легкость сварки углеродистой стали во многом зависит от количества присутствующего углерода. С увеличением содержания углерода свариваемость имеет тенденцию к снижению. Это связано с тем, что увеличение твердости делает сталь более склонной к растрескиванию. Однако большинство углеродистых сталей по-прежнему поддаются сварке. Эти стали обычно содержат менее 0,3% углерода и до 0,4% марганца. Низкоуглеродистые стали с содержанием углерода 0,15-0,3% и марганца до 0,9% обладают хорошей свариваемостью. Идеальны те, которые содержат менее 0,2% углерода. Если содержание примесей поддерживается на низком уровне, эти металлы редко вызывают проблемы в процессе сварки. Стали с содержанием углерода более 0,25% склонны к растрескиванию в определенных условиях. И наоборот, стали с содержанием углерода менее 0,12% могут быть подвержены пористости. Среднеуглеродистая сталь содержит 0,30-0,60% углерода и 0,60-1,65% марганца. Они прочнее низкоуглеродистой стали, но их труднее сваривать. Это потому, что они более склонны к растрескиванию. Стали со средним содержанием углерода всегда следует сваривать с использованием процесса сварки с низким содержанием водорода или контролируемых водородных наполнителей. Высокоуглеродистые стали содержат 0,60-1,0% углерода и 0,30-0,90% марганца. Они чрезвычайно твердые и прочные, но плохо поддаются сварке и их трудно сваривать без образования трещин. После термообработки они становятся чрезвычайно твердыми и хрупкими. Углеродисто-марганцевые стали содержат 0,15-0,5% углерода и 1,0-1,7% марганца. Как правило, эти стали поддаются сварке, хотя для некоторых сталей требуется контроль предварительного нагрева и подводимого тепла. При сварке углеродисто-марганцевых сталей с повышенным содержанием углерода рекомендуется использовать процессы сварки с низким содержанием водорода или контролируемые водородные наполнители. Как и другие углеродистые стали, многие низколегированные стали поддаются сварке. Но их свариваемость опять же зависит от содержания углерода. В частности, свариваемость легированных сталей зависит от углеродного эквивалента их легирующих добавок: марганца, хрома, молибдена, ванадия и никеля. Купить Углеродистая сталь сегодня Наверх Эта категория охватывает широкий спектр металлов. Это углеродистые стали, которые затем сильно легируют другими элементами, обычно хромом, кобальтом, марганцем, молибденом, никелем, вольфрамом, ванадием и хром-ванадием. Легированные стали часто имеют превосходную твердость, более высокую коррозионную стойкость, но плохую свариваемость. Они склонны к растрескиванию при сварке, если не обратить внимание на предварительный подогрев, межпроходную температуру, скорость охлаждения и обработку после сварки. Как и для других закаливаемых сталей, для снижения риска растрескивания рекомендуются процессы с низким содержанием водорода или наполнитель с контролируемым содержанием водорода. Купите легированную сталь сегодня Никелированная сталь — это особый тип легированной стали, который настолько необычен, что получил отдельную запись. Вернуться к началу Нержавеющая сталь — это группа высоколегированных сталей, содержащих не менее 10,5% хрома. Они широко предпочтительны из-за их производительности даже в самых агрессивных средах. Нержавеющие стали обычно легируют несколькими другими элементами для улучшения жаропрочных свойств, улучшения механических свойств и/или характеристик изготовления, а также для улучшения коррозионной стойкости. Эти легирующие элементы также влияют на их свариваемость. Купить нержавеющую сталь сегодня Наверх Как и в случае с углеродистыми сталями, свариваемость сталей с содержанием углерода более 0,2% считается плохой. Это связано с их твердостью и риском растрескивания при сварке. Поэтому инструментальные стали, содержащие 0,3–2,5% углерода, трудно свариваются, и многие поставщики стали не рекомендуют это делать. Однако с развитием сварочного оборудования, методов, процедур, инструментальной стали и наполнителей это возможно, хотя лучше оставить это людям с хорошими навыками сварки. Купить инструментальную сталь сегодня Наверх Недостаточное количество защитного газа приводит к атмосферному загрязнению сварного шва. Пористость является типичным результатом. Этот дефект возникает, когда сталь и сварной шов поглощают недостаточно энергии. Во избежание этого дважды проверьте напряжение и скорость подачи проволоки. Кроме того, избегайте спешки со сваркой, чтобы предотвратить это. Наверх Когда процедуры сварки или сварочные характеристики (сварщики) аттестуются, образцы для испытаний подготавливаются с использованием определенного сочетания основного материала и расходных материалов. Чтобы сократить количество процедур сварки, которые должны быть аттестованы для производственных применений, нормы и стандарты предусматривают, что конкретный основной материал и присадочные материалы должны охватывать ряд других материалов, которые, как считается, обладают аналогичной свариваемостью (т. Две наиболее часто используемые системы группировки предоставлены ISO (ссылочный стандарт ISO/TR 15608, заменивший CR 12187) и ASME/AWS (ASME Section IX, QW/QB-422, идентичный AWS B2.1). . Первый классифицирует материалы на «группы» и «подгруппы», определяемые числовым значением, в то время как второй присваивает «P-номера» (P-No, где «P» для исходного материала), как показано в Таблице 1 ниже. Основное различие между ними заключается в том, что система ISO позволяет относить любой материал в рамках справочного стандарта к определенной группе, тогда как система ASME присваивает P-No только материалам, перечисленным в коде или имеющим тот же номер UNS, что и у перечисленных материалов (подробнее см. Таблица 1: Сравнение групп материалов в соответствии с ISO/TR 15608 и ASME IX Для квалификации сварщиков ISO 9606 (который заменил EN 287) предоставляет диапазоны квалификации как для основного материала, так и для присадочного материала. Более новые версии частей ISO 9606, такие как текущий ISO 9606-1 (сварка сталей плавлением), отошли от этой философии, чтобы принять систему, аналогичную ASME IX (описанную ниже), которая рассматривает состав присадочного материала как единственный «важная» переменная, когда сварщик имеет квалификацию для группы присадочных материалов, если основной материал находится в любой группе от 1 до 11 (см. Таблицу 1). Для операторов сварки: EN ISO 14732 относится к операторам сварочного оборудования. Стандарты ISO обычно допускают квалификацию ряда исходных материалов на основе материала, используемого для квалификационного испытания образца. Обычно это относится к материалам в той же группе и любой более низкой подгруппе. Полный перечень всех квалификационных диапазонов приводится в стандартах (обычно в виде таблицы или матрицы). Если материал попадает в две (под) группы, он всегда считается принадлежащим к группе с меньшим номером. Широкий спектр разнородных соединений может соответствовать требованиям, но их необходимо тщательно изучить, чтобы убедиться, что стандарт допускает это. Испытываемые материалы-наполнители обычно квалифицируют другие материалы, которые имеют такую же форму, номинальный состав, механические свойства и содержание водорода. Этот стандарт разделяет возможные материалы, которые можно сваривать, на набор групп, чтобы можно было аттестовать несколько различных марок с помощью одного контрольного сварного шва. Стандарт распространяется на стали, алюминиевые сплавы, медные сплавы, никелевые сплавы, титановые сплавы, циркониевые сплавы и чугуны. Большинство групп относительно легко понять, с диапазонами составов, предусмотренными для соответствующих сплавов. Группировки основаны на преднамеренном легировании компонентов без учета примесей. Группировка стали учитывает дополнительные факторы, а именно: предел текучести сплава и его термомеханическую обработку. Из-за широкого спектра доступных сплавов и различных стандартов, относящихся к ним, отнесение сплава к определенной группе в рамках ISO/TR 15608 может оказаться затруднительным. Однако существуют три стандарта, которые могут быть полезны для определения группировки интересующего материала. PD CEN ISO/TR 20172, 20173 и 20174 перечисляет множество различных марок материалов и групп, к которым они относятся. Эти стандарты могут быть очень полезны при определении соответствующей группы и, следовательно, диапазона квалификации. Спецификации материалов, которые должны использоваться в рамках ASME BPVC, приведены в Разделе II норм. Это результат сотрудничества между ASME и ASTM, которые совместно работали над подготовкой спецификаций материалов, соответствующих требованиям безопасности в области оборудования, работающего под давлением, изготовленного из черных и цветных металлов. В результате код ASME принял спецификации материалов ASTM без изменений, за исключением идентификатора «SA» (например, ASTM A516 становится SA-516). Группировка ASME производится с использованием буквенно-цифрового обозначения P-No для основного металла и F-номера (F-No) для присадочного материала. Эта группировка основана на сопоставимых характеристиках материала, таких как свариваемость, механические свойства и состав. Основные металлы перечислены в таблице QW/QB-422, которая позволяет определить номер детали определенного материала в зависимости от его спецификации в соответствии с ASTM или номером UNS. Для некоторых материалов таблица QW/QB-422 относится к назначению материалов в соответствии с критериями группировки ISO/TR 15608:2005. Этот список перекрестных ссылок предоставляется только для информации, поскольку раздел IX ASME не ссылается на эту группу как на основу для установления квалификационного диапазона квалифицированных основных металлов. В таблице QW 424.1 приведены правила определения квалификации диапазона в зависимости от того, какой основной металл(ы) используется для квалификационного купона процедуры в соответствии с ASME BPVC, раздел IX QW-424.1. Кодекс также указывает, что группы как основного металла, так и присадочного материала не означают, что любой основной металл и расходуемый материал могут быть заменены без рассмотрения между основным и присадочным металлом. Таблица 2 дополняет Таблицу 1 и предоставляет дополнительную информацию о типах материалов, включенных в каждый P-No. Таблица 2: Система P-No, используемая ASME для стали *Включает углеродистые и низколегированные стали, свариваемость которых отличается от обычных углеродистых сталей, или которые обладают уникальными свойствами, не подпадающими под существующие артикулы Каждый класс имеет свои сильные стороны и оптимизирован для определенного типа проекта.
Типы стали
Четыре группы: углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь и инструментальная сталь.
Углеродистая сталь
Низкоуглеродистая сталь (мягкая сталь)
Любую низкоуглеродистую сталь можно сваривать любым из распространенных способов сварки. Но стали с большим содержанием углерода лучше всего сваривать с использованием процесса с низким содержанием водорода или с наполнителями с низким содержанием водорода.
Среднеуглеродистая сталь
Высокоуглеродистая сталь (углеродистая инструментальная сталь)
При сварке высокоуглеродистых сталей требуется предварительный нагрев, тщательный контроль температуры между проходами и снятие напряжения после сварки. При сварке этих сталей необходимы процессы с низким содержанием водорода для присадок с низким содержанием водорода.
Углеродисто-марганцевые стали
Легированная сталь
Никелированная сталь
Сплавы, содержащие 1-3% никеля, можно тщательно сваривать с помощью процессов сварки с низким содержанием водорода. С увеличением содержания никеля твердость стали увеличивается. Как и в случае с углеродом, это означает, что свариваемость этих сталей ухудшается. Стали, содержащие 5-9% никеля, плохо свариваются. Они слишком тверды, чтобы их можно было сваривать без риска растрескивания. При сварке никелевой стали важно использовать процесс с низким содержанием водорода или присадки с контролируемым содержанием водорода.
Нержавеющая сталь
Узнайте больше о том, как сваривать этот универсальный материал, в нашем посте «Свариваемость нержавеющей стали».
Инструментальная сталь
Распространенные дефекты сварки
Пористость
Избегайте этого, проверяя все настройки вашего оборудования и следя за тем, чтобы сварной шов не подвергался воздействию ветра.
Недостаточное плавление
Хотите узнать больше?
Система группировки основного металла - TWI
Введение
е. подвержены воздействию сварки аналогичным образом). ) или требовать аналогичных навыков для работы (квалификация сварщика). Кодексы и стандарты могут прямо указывать конкретную систему группировки материалов или ссылаться на другие кодексы и стандарты.
Нажмите здесь, чтобы посмотреть наши последние технические подкасты на YouTube . ниже). Конкретный случай AWS d1.1 описан в конце этой статьи о вакансиях.
Группа материалов ИСО/ТР 15608 ASME IX, QW-422 (сварка) ASME IX, QB-422 (пайка) Стали 1.г – 11.г P-№. 1 – P-номер. 15Ф P-№. 101 - P-№. 103 Алюминий и алюминиевые сплавы 2x.y P-№. 21 - P-№. 26 P-№. 104 и P-№. 105 Медь и медные сплавы 3x.y P-№. 31 - P-№. 35 P-№. 107 и P-No. 108 Никель и никелевые сплавы 4x.y P-№. 41 - П-№. 49 P-№. 110 - П-№. 112 Титан и титановые сплавы 5х.у P-№. 51 - P-№. 53
P-№. 115 Цирконий и циркониевые сплавы 6х.у P-№. 61 и P-No. 62 P-№. 117 Чугун 7х.у Неприменимо Неприменимо
Квалификационные испытания сварщиков и операторов сварки (EN 287, ISO 9606 и ISO 14732)
Поскольку навыки сварщика не проверяются, диапазон квалификации вытекает из соответствующей квалификации процедуры сварки (например, в следующем разделе).
Квалификация процедуры сварки (ISO 15610, 15611, 15612, 15613 и 15614)
В некоторых частях стандарта есть определенные тонкости. В некоторых случаях, например, когда требуются характеристики ударной вязкости или для гипербарической сварки, квалифицируются только расходные материалы одного и того же производителя. Это также относится к EN ISO 15610, где свойства расходных материалов должны быть гарантированы в зависимости от процедуры квалификации.
Группировка материалов (ISO/TR 15608)
Это может привести к неопределенности в определении точной группы или подгруппы сплава и может потребовать рассмотрения дополнительной информации помимо состава или свойств при растяжении. Например, стали S460 могут соответствовать нескольким различным стандартам. S460M, как указано в EN 10025-4, который относится к термомеханическим прокатным сталям, относится к группе 2.1, тогда как S460N, как указано в EN 10025-3, который относится к нормализованным сталям, находится в группе 1.3.
Нормы ASME для котлов и сосудов под давлением (Раздел IX)
В QW/QB-422 перечислены только материалы, разрешенные для использования в конструкции компонентов, работающих под давлением, в соответствии с ASME BPVC, поэтому им можно присвоить P-No. Если металл не указан в таблице QW/QB-422, он считается «неназначенным» и не может быть сгруппирован под P-No. Если материал, не включенный в список, имеет тот же номер UNS, что и материал, указанный в списке, материал, не включенный в список, относится к тому же P-No, что и материал, указанный в списке. Этот список определяет для спецификации сварки/пайки «минимальное заданное растяжение» в качестве приемлемого значения для испытания на растяжение для аттестации процедуры сварки/пайки.
P-No Материал 1 Углеродистая сталь,
Максимум C, 0,030%, Si, 0,60%;
Mn, 1,70%; с, 0,045%; P, 0,045 %
Другие отдельные элементы, не более 0,30 %
Сумма всех других элементов, не более 0,80 % 2 Кованое железо 3 Номинальное содержание легированной стали 1/2% Mo и/или Cr 4 Номинальный l-1/4 % Cr, l/2 % Mo, легированная сталь 5А Номинальная легированная сталь 2-1/4 и 3% Cr, 1% Mo 5Б Номинальное содержание легированной стали от 5 до 10 % Cr, 1 Mo 5С Все металлы 5A и 5B термообработанные 6 Мартенситная нержавеющая сталь 7 Ферритная нержавеющая сталь 8 Аустенитная нержавеющая сталь 9А 2 % никелевая легированная сталь 9Б Сталь, легированная 3,5% никеля 9С 4,5% никелевая легированная сталь 8% и 9% Ni 10А Различные низколегированные стали* 10Б 10С 11 Низколегированная сталь, закаленная и отпущенная 15 Ферритные стали с повышенным сопротивлением ползучести Система AWS перечислены в таблице 3.
1 AWS D1.1 в соответствии со спецификацией ASTM. Как основные материалы, так и расходные материалы также классифицируются по четырем группам в таблице 3.2 AWS D1.1 в зависимости от их классификации AWS и прочности, чтобы дать рекомендации по согласованию прочности с основным металлом в случае предварительно аттестованных процедур сварки. В соответствии с таблицей 4.8 все материалы, не указанные в списке, должны быть аттестованы в соответствии с пунктом 4 аттестации процедуры сварки AWS D1.1.
В случае процедур сварки, прошедших предварительную квалификацию, можно использовать только материалы, перечисленные в четырех группах таблицы 3.1 AWS D1.1. В Таблице 4.8 указано, что повторная квалификация будет необходима, если выбранный материал не попадает в квалификационный диапазон. Использование неперечисленных неблагородных металлов ограничено одобрением.
Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.
Ссылки
- ISO/TR 15608L: Сварка. Руководство по системе группирования металлических материалов, 2013 г.
- BS EN 287 : Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Часть 1: Стали * Остается актуальной, 2011 г.
- BS EN ISO 9606 : Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Часть 1: Стали. ПОПРАВКА: 31 января 2014 г.; КОРРЕКЦИЯ: 29 февраля 2016 г.
- BS EN 14732 : Сварочный персонал. Квалификационные испытания операторов и наладчиков сварки для механизированной и автоматической сварки металлических материалов; 2013
- BS EN 288 : Спецификация и утверждение процедур сварки металлических материалов, часть 1: Общие правила сварки плавлением — AMD 9734: ноябрь 1997 г.
- BS EN ISO 15610 : Спецификация и квалификация процедур сварки металлических материалов. Квалификация на основе проверенных сварочных материалов; 2013
- BS EN ISO 15611 ; Спецификация и квалификация процедур сварки металлических материалов - Квалификация на основе предыдущего опыта сварки; 2003
- BS EN ISO 15612 : Спецификация и квалификация процедур сварки металлических материалов.
Квалификация путем принятия стандартной процедуры сварки; 2004
- BS EN ISO 15613 : Спецификация и квалификация процедур сварки металлических материалов. Квалификация на основе предпроизводственных сварочных испытаний; 2004
- BS EN ISO 15614 : Спецификация и квалификация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Часть 1. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов. AMD: 30 апреля 2008 г.; AMD: 30 апреля 2012 г.
- PD CEN ISO/TR 20172: Сварка. Системы группирования материалов. Европейские материалы; 2009 г.
- PD CEN ISO/TR 20173: Сварка. Системы группировки материалов. Американские материалы; 2009
- PD CEN ISO/TR 20174: Сварка. Системы группирования материалов. Японские материалы. ИСПОЛНЕНИЕ: 31 июля 2011 г.
- ASME BPVC IX: Квалификационный стандарт для процедур сварки, пайки и пайки, сварщиков, пайки и операторов сварки, пайки и пайки – квалификация сварки, пайки и пайки, 2009 г.
Learn more