+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Сварка низколегированных сталей


Сварка низколегированной стали | Сварка металлов

Сообщение об ошибке

Deprecated function: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls в функции menu_set_active_trail() (строка 2396 в файле /home/nhlstar/domains/svarkametallov.ru/public_html/includes/menu.inc).

Низколегированные стали сваривать труднее, чем низкоуглеродистые конструкционные. Низколегированная сталь более чувствительна к тепловым воздействиям при сварке. В зависимости от марки низколегированной стали при сварке могут образоваться закалочные структуры или перегрев в зоне термического влияния сварного соединения.

Покрытые электроды и другие сварочные материалы при сварке низколегированных сталей подбираются такими, чтобы содержание углерода, серы, фосфора и вредных элементов в них было ниже по сравнению с материалами, предназначенными для сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей. Этим самым удается увеличить стойкость металла шва против кристаллизационных трещин, так как низколегированные стали в значительной степени склонны к их образованию.

Технология сварки

Основы технологии сварки низколегированной стали. Низколегированные низкоуглеродистые стали 09Г2, 09Г2С,

10ХСНД, 10Г2С1 и 10Г2Б при сварке покрытыми электродами не закаливаются и мало склонны к перегреву. Сварку этих сталей производят по технологии аналогичной технологии сварки низкоуглеродистой стали.

Для обеспечения равнопрочности соединения ручную сварку выполняют электродами типов Э46А и Э50А. Твердость и прочность околошовной зоны практически не отличаются от основного металла.

Режим сварки необходимо подбирать так, чтобы не было большого количества закалочных микроструктур и сильного (очень крупных в большом количестве зерен) перегрева металла. Тогда можно будет производить сварку стали любой толщины без ограничений при окружающей температуре не ниже минус 10°С. При более низкой температуре окружающего воздуха необходим предварительный подогрев до 120 - 150 °С. При температуре ниже минус 25 °С сварка изделий из закаливающихся сталей запрещается.

Для обеспечения равнопрочности основного металла и сварного соединения при сварке сталей 15ХСНД и 14ХГС надо применять электроды типа Э50А или Э55.

Технология сварки низколегированных среднеуглеродистых сталей 17ГС, 18Г2АФ, 35ХМ и других подобна технологии сварки среднелегированных сталей.

Смотрите также:

Сварка двухслойных сталей

Газовая сварка аустенитных сталей

Сварка высоколегированных сталей и сплавов

Сварка теплоустойчивых сталей

Сварка среднелегированных сталей

Сварка углеродистых конструкционных сталей

Сварка средне- и низкоуглеродистых низколегированных сталей: особенности технологии

Особенности технологии сварки низколегированных сталей определяются процентным содержанием в них углерода и количеством и номенклатурой легирующих элементов. Общее правило – для сварки требуются электроды, содержащие углерода, серы и водорода меньше, по сравнению с электродами, используемыми для конструкционных нелегированных сталей. Такая мера позволяет предотвратить образование кристаллизационных трещин, к которым низколегированные стали склонны в значительной степени.

Сварка низкоуглеродистых низколегированных сталей

К этой группе принадлежат железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 0,22%. Такая металлопродукция востребована для создания сварных конструкций с повышенными требованиями к прочности. По технологиям сварки (ручная электродуговая, в среде защитного газа, газовая) и реакции на температурный цикл низкоуглеродистая низколегированная сталь сходна с нелегированной низкоуглеродистой. Отличием является большая склонность низколегированного сплава к появлению в шве и околошовной зоне закалочных структур при быстром охлаждении.

Особенности сварки сталей различных марок

  • 09Г2С, 09Г2, 10ХСНД, 10Г2С1, 10Г2Б. Не склонны к перегреву и закалке во время сварочного процесса. Ручную электродуговую сварку этих низколегированных сталей осуществляют электродами типа Э50А, обеспечивающими равнопрочность соединения. При этом твердость и прочность металла, прилегающего ко шву, почти не отличаются от аналогичных характеристик основы.
  • 14ХГС, 15ХСНД. При сварке появляются закалочные структуры, перегревается металл в околошовной зоне. Во избежание этих проблем рекомендуется производить сварку на сниженной тепловой энергии, что достигается установкой пониженного сварочного тока и применением электродов меньшего диаметра (по сравнению с низкоуглеродистыми сталями). Тип электродов – Э50А или Э55. При соблюдении вышеперечисленных условий сварку можно производить без ограничений по толщине свариваемых элементов при температурах выше -10°C. В диапазоне -10…-25°C требуется предварительный подогрев. Вести сварочные работы при температурах ниже -25°C с этими марками запрещено.
  • 15Г2Ф, 15Г2СФ, 15Г2АФ – менее подвержены перегреву, по сравнению с предыдущими марками, благодаря легированию ванадием и азотом.

Для работы с низкоуглеродистыми низколегированными сталями рекомендуются электроды с фтористокальциевыми покрытиями: УОНИ 13/45, УОНИ 13/55, УОНИ 13/85, ОЗС-2, ЦУ-1, ЦЛ-18, НИАТ-5. Электроды с руднокислыми покрытиями при создании конструкций ответственного назначения не используются.

При изготовлении крупногабаритной продукции из сталей 09Г2С, 16ГС, 15ХСНД, 14Г2 толщиной до 160 мм чаще всего применяется электрошлаковая сварка. Рекомендуемые виды проволоки: Св-08ГС, Св-10Г2. Проволока марок Св-08А и Св-08ГА обеспечивает меньшую прочность.

Сварка среднеуглеродистых низколегированных сталей

Технология сварочного процесса для марок 18Г2Ф, 35 ХМ и им подобных аналогична сварке среднелегированных сталей. Для этих сплавов характерны: перегрев, образование закалочных структур, трещинообразование. Чем выше процентное содержание углерода и легирующих компонентов, тем больше затруднена сварка.

Особенности сварочного процесса среднеуглеродистых низколегированных сталей

  • Электроды – с фтористо-кальциевым покрытием.
  • Многослойные швы, выполненные каскадным и блочным методами. Длина ступени при каскадном способе составляет обычно 150-200 мм.

Замедление охлаждения сварочного шва.

Понимание низколегированной стали

Знание типа используемой низколегированной стали и подбор подходящего присадочного металла имеет решающее значение для обеспечения целостности сварного шва.

Благодаря добавлению определенных сплавов низколегированные стали обладают точным химическим составом и обеспечивают лучшие механические свойства, чем многие обычные мягкие или углеродистые стали. Эти сплавы обычно составляют от 1 до 5 процентов содержания стали и добавляются в зависимости от их способности придавать очень специфические свойства. Например, добавление молибдена повышает прочность материала; никель добавляет прочности; а хром повышает термостойкость, твердость и коррозионную стойкость. Марганец и кремний, другие распространенные легирующие элементы, обладают превосходными свойствами раскисления.

К счастью, несмотря на добавление этих элементов, сварка низколегированных сталей не всегда сложна. Тем не менее, точное знание типа низколегированной стали имеет решающее значение для достижения хорошей целостности сварного шва, как и правильный выбор присадочного металла.

Общие области применения низколегированной стали

Первый шаг к пониманию низколегированной стали — это знакомство с ее обычными видами применения, которые сильно различаются во многих отраслях. Применение низколегированных сталей варьируется от военной техники, землеройной и строительной техники и кораблей до трубопроводов повышенной проходимости, сосудов под давлением и трубопроводов, нефтяных буровых платформ и конструкционной стали.

Несколько распространенных групп низколегированных сталей, начиная со сталей HY 80, HY 90 и HY 100, используются для изготовления корпусов кораблей, подводных лодок, мостов и внедорожных транспортных средств. Эти низколегированные стали содержат никель, молибден и хром, которые улучшают свариваемость материала, ударную вязкость и предел текучести. При сварке этих низколегированных сталей предварительный и последующий нагрев обычно не требуются. Всегда обращайтесь к процедуре сварки, чтобы определить требования.

Другой тип низколегированной стали — высокопрочная низколегированная (HSLA) — отличается от других низколегированных марок тем, что каждый тип был создан для удовлетворения конкретных механических требований, а не определенного химического состава. Приложения HSLA включают военные корабли, конструкционную сталь и другие, известные своей прочностью.

Разработанные для прочности, ударной вязкости при низких температурах и пластичности стали ASTM A514, A517 и T1 подвергаются закалке и отпуску и используются в таких областях, как производство тяжелого оборудования, котлов и сосудов высокого давления.

Атмосферостойкие стали, такие как ASTM A242, A588 и A709 Grade 50W, основаны на определенных сплавах для создания защитного коррозионностойкого слоя. Этот слой также придает готовой стали вид выветривания и впервые был представлен как COR-TEN®. Выветренные стали популярны в художественных работах, мостах и ​​в качестве облицовочного материала на зданиях для достижения особой эстетики.

Поиск соответствия присадочного металла

Присадочные металлы, используемые для сварки низколегированных сталей (независимо от конкретного типа), обычно соответствуют химическому и механическому составу основного металла. Хотя присадочный металл может быть указан в технических требованиях к работе, все же важно знать, как различные проволоки взаимодействуют с различными низколегированными базовыми материалами. Затем вы можете выбрать подходящий низколегированный присадочный металл, сравнив имеющуюся у вас информацию об основном металле со спецификациями AWS для каждой проволоки.

Как правило, низколегированные присадочные металлы классифицируются по прочности на растяжение в килограммах на квадратный дюйм — 80 KSI или выше — и они содержат легирующие элементы, такие как хром, никель или молибден. Эти присадочные металлы разработаны в соответствии с конкретными низколегированными базовыми материалами, их химическим составом, прочностью металла сварного шва и требованиями применения.

Чтобы обеспечить успех сварки, присадочные металлы для низколегированных сталей должны соответствовать или превышать предел прочности на растяжение и текучесть основного металла, а также его свойства удлинения и ударной вязкости (V-образный надрез по Шарпи). Однако идеальное совпадение не всегда возможно, поэтому необходимо найти наиболее близкое из возможных — за некоторыми исключениями, конечно.

Например, при сварке разнородных низколегированных сталей обычно рекомендуется сочетать присадочные металлы с менее прочным основным материалом. И наоборот, чтобы получить шов с меньшим поперечным сечением, вы можете превзойти прочность основного материала. Превышение соответствия происходит, когда используемый присадочный металл имеет более высокую прочность, чем основной материал. Эта практика сложна, поскольку может привести к растрескиванию (особенно если прочность металла сварного шва намного превышает прочность основного металла), например, когда используется низколегированный присадочный металл с более высоким содержанием хромомолибдена, чем основной металл. Вы должны превосходить только тогда, когда конкретный дизайн сустава указывает на то, что это лучшая процедура.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе низколегированных присадочных металлов, является толщина низколегированной стали, которую вы планируете сваривать. Например, закаленные и отпущенные стали, такие как A514, имеют определенные характеристики растяжения, текучести и удлинения, пока их толщина остается менее 2 1/2 дюйма. Ее механические свойства изменяются, если материал толще. За это изменение отвечает процесс закалки и отпуска, поскольку более толстый материал закаливается медленнее и приводит к более низким минимальным пределам текучести и прочности на растяжение. Поэтому для более толстого материала могут потребоваться менее прочные присадочные металлы.

Сама заявка также определит ваш выбор низколегированного присадочного металла. Например, соединение, требующее термической обработки после сварки (PWHT), выигрывает от присадочного металла, легированного молибденом, чтобы гарантировать, что материал сохраняет свою прочность. К таким применениям относится PWHT сосудов под давлением, которая помогает улучшить ударопрочность или ударную вязкость, а также снизить любые остаточные напряжения в сварном шве, которые могут привести к его преждевременному выходу из строя.

Другим примером является применение в условиях высокой усталости, такое как землеройное оборудование, для которого требуется присадочный металл с более высокой ударной вязкостью. Присадочный металл, легированный никелем, обеспечивает большую устойчивость к циклическим нагрузкам и усталости в такой ситуации, а также обеспечивает более высокую прочность и лучшую ударную вязкость, чем мягкая сталь, при низких температурах.

Классификация присадочного металла

Как и другие присадочные металлы, низколегированные присадочные металлы имеют классификацию AWS.

На рис. 1 показаны классификации AWS, в частности, для низколегированных порошковых проволок с металлическим сердечником, а на рис. 2 — для низколегированных порошковых проволок.

В обоих случаях первый пробел в классификации означает просто «электрод». Следующие два пробела относятся к пределу прочности на растяжение (x 10 KSI) и возможностям положения при сварке, а затем к тому, является ли это сплошной (S) или композитной (C) проволокой. Окончательный химический состав металла сварного шва (также известный как его класс продукта) находится в последнем месте. В каждой из этих классификаций химический состав, соответствующий прочности на растяжение, указывает на правильный присадочный металл.

Буква в графе химического состава указывает на класс продукта присадочного металла. Каждый класс продукции, в свою очередь, отвечает определенным химическим и механическим требованиям в зависимости от сплава, содержащегося в присадочном металле. Затем эти сплавы определяют общую свариваемость и удобство использования присадочного металла, характеристики окончательного сварного шва и область применения, для которой он предназначен.

Например, низколегированные присадочные металлы класса продукции B (B2, B3, B6 и B8/9) имеют различное количество хрома и молибдена, добавленных к ним для повышения их коррозионной стойкости. Эти присадочные металлы обычно предназначены для высокотемпературных применений. Точно так же низколегированные присадочные металлы класса продукции K (K2, K3 и K4) содержат разное количество смеси марганца, никеля и молибдена для повышения прочности, что делает их идеальными для сварки сталей HSLA.

На Рисунке 3 приведены подробные сведения о других классах продукции из низколегированного присадочного металла и включенных в них сплавах, характеристиках и рекомендуемых областях применения. Эта информация должна помочь вам выбрать подходящий низколегированный присадочный металл для низколегированной стали.

Как и в любом процессе сварки, образование является ключом к пониманию низколегированных сталей и присадочных металлов, используемых для их сварки. На самом деле, если вы вооружитесь этими знаниями, это может означать разницу между серьезными механическими отказами и дальнейшим успехом сварки. Кроме того, всегда внимательно консультируйтесь с процедурами сварки для вашего конкретного применения. Наконец, помните, что обращение к надежному дистрибьютору сварочных материалов или производителю присадочного металла часто может прояснить любые дополнительные вопросы, которые могут у вас возникнуть. п

Что лучше для сварки?

Когда дело доходит до сварки, нет более популярного материала, чем сталь. Комбинация железа и других материалов, сталь веками использовалась для изготовления оружия, создания конструкций и, конечно же, сварки! И если вы не знали, доступны различные типы стали, в том числе углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь и борсодержащая сталь. Вероятно, вы будете сваривать сталь чаще, чем какой-либо другой материал, поэтому важно, чтобы вы ознакомились с различиями между различными типами этого металла.

Углеродистая сталь или легированная сталь: что лучше? Углеродистая сталь превосходит легированную сталь для сварки. Это происходит по нескольким причинам. Во-первых, отсутствие в железе других материалов, кроме углерода, улучшит свариваемость стали. То есть сваривать будет намного проще и легче, если в стали не будет таких элементов, как кремний, магний или бор.

Вторая причина — цена: углеродистая сталь значительно дешевле легированной. Поскольку большая часть стали, используемой в США, представляет собой углеродистую сталь, этот материал очень дешевый или, по крайней мере, по сравнению с легированной сталью, которая, как правило, используется для более нишевых применений.

Не поймите меня неправильно, легированная сталь по-прежнему является отличным материалом для сварки , но если вы только начинаете заниматься сваркой, рекомендуется начать с углеродистой стали, чтобы вы могли изучить канаты торговли.

Типы углеродистой стали и плюсы и минусы каждого из них для сварки

Если вы не знали, существует несколько типов различных типов углеродистой стали. Тот, который вы выберете, будет во многом зависеть от того, что вы пытаетесь сделать, поэтому для более полного профиля каждого типа стали проверьте ниже!

Низкоуглеродистая или мягкая сталь

Из всех углеродистых сталей эту легче всего сваривать. Этот тип стали получил свое название из-за того, что в нем очень мало углерода, соединенного с железом. Чтобы быть более конкретным, низкоуглеродистая сталь содержит менее 0,2% углерода, и это делает эту сталь неустойчивой, но также делает ее дешевой и простой в обработке и сварке. Это самый распространенный тип стали в США, и у вас не должно возникнуть проблем с его поиском в вашем районе.

Низкоуглеродистая сталь идеально подходит для сварки, потому что ее можно сваривать любым сварочным оборудованием. Есть материалы, для сварки которых требуется специальное оборудование. Но не из низкоуглеродистой стали. Вы сможете сваривать этот тип стали с любым типом шестерни и защитным газом .

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь, как следует из названия, содержит гораздо больше углерода, чем два других типа сталей, при этом в них обычно содержится более 1% углерода. Такое количество углерода делает эту сталь очень прочной и хорошо подходящей для использования в ножах, железнодорожных путях и других областях, где требуется очень твердая сталь.

Но есть одна проблема: высокое содержание углерода снижает свариваемость стали. По этой причине высокоуглеродистая сталь не так популярна в сварочном сообществе, как низкоуглеродистая сталь. На самом деле, высокоуглеродистая сталь требует значительного предварительного нагрева, иначе материал, скорее всего, треснет.

Использование высокоуглеродистой стали для сварки также имеет один недостаток: она дороже большинства других материалов. Как я сказал выше, этот материал, как правило, используется для более специфических применений, поэтому цены на него намного выше, чем у низкоуглеродистой стали. Высокоуглеродистая сталь может быть более чем в два раза дороже, чем низкоуглеродистая сталь за деталь.

Лично я использую эту сталь только в том случае, если могу достать ее очень дешево. С ним тяжело работать, и все, что вы можете с ним сделать, вы можете сделать с низкоуглеродистой сталью.

Существует также тип углеродистой стали, называемой среднеуглеродистой сталью, которая, как следует из названия, содержит больше углерода, чем низкоуглеродистая сталь, но больше, чем высокоуглеродистая сталь. Считайте, что это хороший вариант сварки, но в идеале вам следует выбрать низкоуглеродистую сталь, когда у вас есть выбор

Типы легированной стали и какие из них следует выбрать для сварки

Прежде всего, важно, чтобы вы знали, что на самом деле означает легированная сталь. Правда в том, что вся сталь — это сплав. Сплав определяется как смесь металлов и неметаллов, и эта комбинация придает новому материалу желаемые характеристики, такие как повышенная твердость или повышенная термостойкость.

И углеродистая сталь, и легированная сталь считаются сплавами, но одна из них отличается от другой тем, что легированная сталь содержит неметаллы, такие как марганец и алюминий, в значительных количествах, тогда как углеродистая сталь содержит лишь незначительное их количество. Неметаллы придают стали особые свойства. Например, нержавеющая сталь — это сплав, который содержит значительное количество хрома и совсем немного углерода. Различают 2 основных вида легированной стали: высоколегированную и низколегированную.

Высоколегированная сталь

Как следует из названия, высоколегированная сталь будет содержать большое количество (более 5%) неметаллов, включая марганец, никель и хром, среди других неметаллов. Эта сталь очень твердая и часто используется в некоторых специальных приложениях, таких как космические корабли, электроинструменты и некоторые автомобильные детали.

Если вы читаете эту статью, то, вероятно, не будете использовать высоколегированные стали. Они дороги для покупки и часто трудно найти. И если вы их найдете, им потребуются специальные инструкции, чтобы избежать осложнений, и чтобы сварка была выполнена правильно. Например, при сварке нержавеющей стали выделяются токсичные пары, которые могут повредить клетки вашего организма. То же самое может произойти с бесчисленным множеством других высоколегированных сталей, поэтому, если вы заинтересованы в их сварке, обязательно поговорите с опытным сварщиком, чтобы убедиться, что вы в безопасности, прежде чем делать это.

Низколегированные стали

Низколегированные стали содержат менее 5% неметаллов, кроме углерода. Они похожи на высоколегированные стали в том, что используются для повышения твердости, коррозионной или жаропрочности материала, но, поскольку в них меньше неметаллов, они не будут работать так же хорошо, как высоколегированные стали.

По сравнению с высоколегированными сталями, низколегированные стали легче найти и они дешевле. Их, как правило, легче сваривать, чем высоколегированные стали, потому что они чище, но они могут быть опасны, как и они. Пожалуйста, поговорите с опытным сварщиком, если вы думаете о сварке.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что углеродистая сталь намного лучше легированной, по крайней мере, для сварки. Он дешевле, его легче сварить, его легче найти, а также он безопаснее. Но вы все равно можете использовать легированные стали, если хотите. Я бы лично рекомендовал вам делать это только в том случае, если вы достаточно опытны.


Learn more