Понятие свариваемости сталей, группы и классификации
При изготовлении самолетов, кораблей (космических, морских, речных), автомобилей, строительстве сооружений разного назначения, производстве продукции машиностроительной, пищевой, энергетической и других отраслей промышленности, в ЖКХ используют металлические конструкции, которые свариваются разными способами. Они изготавливаются из углеродистых и легированных марок сталей, чугуна, меди, титана, алюминиевых сплавов и т. д. Каждый раз способ сварки металла конкретной марки и технология проведения выбираются в индивидуальном порядке. В первую очередь смотрят на химический состав, который производитель металлопроката и сортамента обязательно указывает в сопроводительной документации к каждой партии товара. Это позволило отнести любую из почти 700 марок сталей к той или иной группе по свариваемости.
Оглавление
Определение свариваемости и ее категории
Свариваемость сталей – способность получать при выбранном оборудовании и технологии проведения процесса качественное соединение частей изделия, соответствующее требованиям эксплуатации конечного продукта. Проще говоря, место соединения должно максимально приближаться к прочностным характеристикам свариваемой марки стали. Различают два вида свариваемости: физическую и технологическую. В первом случае получают соединение с химической связью, что характерно для чистых металлов и технических сплавов. Технологический вид свариваемости заключается в характеристике места соединения стальных заготовок после выполнения сварочного процесса. Шов и околошовная зона должны соответствовать свойствам, которые предъявляются к изделию, и быть надежными в течение всего срока эксплуатации.
На свариваемость оказывают влияние такие факторы:
- количество углерода, легирующих элементов и вредных примесей, имеющихся в марке стали в %;
- чувствительность металла к нагреву;
- химическая активность;
- склонность к окислительным процессам.
Совокупность факторов позволила марки сталей по свариваемости разделить на 4 группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо подлежащие сварочному процессу. Влияние оказывает и квалификация сварщика. Если человек – дилетант, то качество соединения будет очень низким.
Вид качественно выполненного сварного шва при соединении труб из высоколегированной стали:
Характеристики групп некоторых марок сталей и нюансы проведения сварки указаны в таблице:
| Группа по свариваемости | Содержание углерода в %, | Содержание легирующих элементов в % | ГОСТ | Марка стали | Особенности проведения сварочного процесса |
|---|---|---|---|---|---|
| I (хорошо) | не более 0,2 | не более 2,5 | 380-94 | Ст1 ÷ Ст4 (сп, кп, пс) | Выполняется по технологии, не требующей дополнительных мероприятий на соответствующих толщине металла режимах |
| 803-81 | 10ЮА, 18 ЮА | ||||
| 977-88 | 15Л, 20Л, 25Л, 08ГДНФЛ, 2ДН2ФЛ, 13ХДНФТЛ | ||||
| 1050-88 | 08 ÷ 25 (пс, кп) | ||||
| 4041-71 | 25пс, 08Ю | ||||
| 4543-71 | 15Г ÷ 25Г, 10Г2, 16Х, 20Х, 12ХН, 15 ХА, 15 ХФ | ||||
| II (удовлетвори- тельно) | 0,2 ÷ 0,35 | 2,5 ÷ 10 | 380-94 | Ст5 (пс, сп) | При сваривании необходимо: - готовить кромки; - придерживаться режима сварки; - применять соответствующие флюсы и присадочные материалы. В некоторых случаях осуществлять подогрев до температуры 100 ÷ 200 0С с последующей термообработкой |
| 977-88 | 20ГЛ,20ГСЛ, 20ФЛ, 20Г1ФЛ, 20ДХЛ, 12ДХН1МФЛ | ||||
| 1050-88 | 30 | ||||
| 10702-78 | 20Г2С | ||||
| 19281-89 | 15Г2АФДпс, 16Г2АФД, 15Г2СФ, 15Г2СФД | ||||
| III (ограниченно) | 0,35 ÷ 0, 45 | 2,5 ÷ 10 | 977-88 | 35Л 40Л, 45Л,35ГЛ, 32Х06Л, 45ФЛ, 40ХЛ, 35ХГСЛ, 35НГМЛ, 20ХГСНДМЛ, 30ХГСФЛ, 23ХГС2МФЛ | Качество обеспечивается предварительным нагревом заготовок до температуры не выше 250 0С и проведением термической обработки после соединения по режиму, соответствующему марке стали |
| 1050-88 | 35, 40, 45 | ||||
| 4543-71 | 25ХГСА, 29ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 20ХН4А, 25ХГМ, 35Г, 35Г2, 35Х, 40Х, 33ХС, 38ХС, 30ХГТ, 30ХРА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 25ХГНМТ, 30ХГНЗА, 20Х2Н4А | ||||
| 11268-76 | 12Х2НВФА | ||||
| IV (плохо) | выше 0,45 | выше 10 | 977-88 | 50Л, 55Л, 30ХНМЛ, 25Х2Г2ФЛ | Сварку выполняют с термообработкой до начала осуществления сварочного процесса, подогревом в процессе соединения и термообработкой после окончания сварки |
| 1055-88 | 50, 55 | ||||
| 1435-77 | У7 ÷ У13А | ||||
| 4543-71 | 50Г, 45Г2, 50Г2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А и др. | ||||
| 5950-2000 | 9Х, 9X1 | ||||
| 10702-78 | 38ХГНМ |
Таблица свариваемости позволяет, если известна марка металла, сразу отнести его к конкретной группе и исходя из этого грамотно подобрать режим и способ осуществления соединения. Низкоуглеродистые и низколегированные стали свариваются любыми видами сварки без каких-либо ограничений, остальные марки требуют дополнительных мероприятий, которые позволят выполнить соединение соответствующего качества.
Внимание! Сварка при температуре ниже -5 °C не должна выполняться: качество соединения будет невысоким.
Факторы, оказывающие влияние на процесс сварки
Факторы, которые оказывают влияние на получение качественного соединения: химический состав и содержание вредных компонентов в воздухе.
Содержание углерода в марке стали – это очень важный фактор. Без проблем соединяются металлы с содержанием элемента не выше 0,2%, при более высоком показателе качество ухудшается. В околошовной зоне возникают трещины как горячие, так и холодные.
Содержание серы в количествах, превышающих 0,045%, ведет к такому явлению, как красноломкость, т. е. возникновение горячих трещин.
Вредной примесью является и фосфор. Если его количество превышает 0,4%, то не избежать такого дефекта, как хладноломкость, т. е. охрупчивание структуры.
Содержание марганца в стали в количествах более 1,8% затрудняет сварку. Место соединения становится хрупким, и в нем возникают трещины из-за закалочных процессов.
Хром в повышенных количествах ухудшает коррозионную стойкость шовного соединения, особенно у сталей, которые не содержат никеля. Количество хрома ограничивается верхним пределом – 0,3%.
Стали с количеством кремния до 0,8% свариваются хорошо, при превышении этой величины текучесть увеличивается и свариваемость ухудшается.
Сталь, особенно при сварке ответственных конструкций, необходимо защищать от вредных компонентов, находящихся в воздухе: кислорода и водорода. Они приводят к возникновению трещин и пор в сварном шве. Защитит место соединения от окисления при соединении слой флюса или защитный газ.
Режим и способ ведения также оказывают влияние на свариваемость металлов. Особенно когда марка стали неизвестна. В этом случае ее определяют экспериментально. Для этого сначала сваривают образцы из тех заготовок, из которых будет в дальнейшем изготавливаться конструкция или изделие, и отрабатывают режим проведения сварочного процесса.
Просим поделиться опытом тех, кто соединял высоколегированные и высокоуглеродистые стали, стали с высокой технологической пластичностью, а также алюминиевые сплавы и получал качественное соединение. Заранее благодарны за предоставление ценной информации, которая многим пригодится.
