Низкоуглеродистые стали относятся к числу хорошо сваривающихся металлов. Для этих сталей технологию сварки выбирают из условий обеспечения комплекса требований, главные из которых достижение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов сварном соединении. Для этого механические свойства металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом должны быть не ниже минимальных механических свойств основного металла. В ряде случаев с учетом конкретных условий работы конструкции допускается снижение требований к отдельным показателям механических свойств сварного соединения по сравнению с требованиями, предъявляемыми к основному металлу.
В металле швов не должно быть трещин, непроваров, пор, подрезов и других дефектов, они должны иметь требуемые по чертежу размеры и форму. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние. Изменение формы и размеров (деформация) конструкции должно находиться в допустимых, не отражающихся нa ее работоспособности пределах. В некоторых случаях дополнительно вводят требования высокой коррозионной стойкости сварных соединений, их работоспособности в условиях вибрационных и ударных нагрузок, повышенных или пониженных температур и другие специальные требования. Механические свойства металла шва и сварного соединения зависят от его структуры, определяемой химическим составом, условиями остывания сварной конструкции и термообработкой. При сварке низкоуглеродистой стали металл шва незначительно отличается по составу от основнoгo металла. Это отличие в основном сводится к снижению содержания в металле шва углерода (так как металл электродного стержня или электродной проволоки содержит меньше углерода, чем основной металл) и повышению содержания марганца и кремния. Снижение прочности металла шва вследствие уменьшения содержания в нем углерода при дуговой сварке полностью компенсируется за счет увеличения скорости его остывания и легирования металла через проволоку, покрытие или флюс марганцем и кремнием. В сварочной практике обеспечение равнопрочности металла шва при дуговой сварке низкоуглеродистой стали не вызывает затруднений. При электрошлаковой сварке для обеспечения равнопрочности металла шва с основным металлом обычно применяют низколегированную проволоку марки Св-10Г2. Остановимся несколько более подробно на влиянии скорости остывания на механические свойства металла шва. Изменение скорости остывания вызывает изменение количества и строения перлитной фазы, что существенно сказывается на механических свойствах металла шва. Увеличение скорости остывания приводит к возрастанию предела текучести и временного сопротивления и к снижению относительного удлинения и относительного сужения металла шва. Под влиянием скорости остывания изменяется также ударная вязкость металла шва.
|
|
Увеличение скорости остывания приводит к уменьшению ударной вязкости при комнатной температуре. Однако критическая температура перехода в хрупкое состояние практически не изменяется. Скорость остывания металла шва определяется толщиной свариваемого металла, режимом сварки и начальной температурой изделия. Изменение механических свойств металла шва связано не только со скоростью остывания, но и с пластической деформацией, возникающей в нем под воздействием сварочных напряжений и вызывающей заметное повышение предела текучести. Влияние скорости остывания в наибольшей степени проявляется при дуговой сварке однослойных угловых швов, а также последнего слоя многослойных стыковых и угловых швов на толстом металле при перерыве между наложением отдельных' слоев, во время которого металл шва предыдущего слоя успел остыть до температуры окружающей среды. При однослойной сварке стыковых швов с увеличением толщины основного металла для обеспечения полного провара соединяемых деталей необходимо увеличить силу тока. Поэтому скорость остывания металла шва с увеличением толщины основного металла изменяется.
|
|
Металл многослойного шва, особенно при сварке покрытыми электродами, обладает более низкой критической температурой перехода в хрупкое состояние, чем металл однослойного шва. Это связано в основном с измельчением структуры металла шва под воздействием теплоты, выделяемой при наложении последующих слоев. Термическое воздействие повторного нагрева сходно с воздействием, оказываемым нормализацией. При электрошлаковой сварке стыковых швов и угловых швов с полным проваром стенки скорость остывания невелика, поэтому изменение режима не оказывает заметного влияния на механические свойства металла шва.
Для получения при дуговой сварке металла шва, не уступающего по пластическим свойствам основному металлу, сечение углового шва или слоя при многослойной сварке следует назначать в зависимости от толщины свариваемого металла. Зависимость между толщиной металла и режимом сварки, при котором обеспечивается необходимая пластичность металла шва, устанавливается опытным путем и определяется видом и способом сварки.