Выбор и характеристика сварочных материалов, обоснование выбора

 

От правильного выбора сварочных материалов существенно зависят физико-химические и механические свойства металла шва и надёжность сварных соединений при эксплуатации конструкции. При выборе сварочных материалов следует исходить из того, что они должны обеспечить получение швов, обладающих высокой технологической и эксплуатационной прочностью.

Сварочные материалы должны обеспечить получение:

- сварочного шва без внутренних дефектов;

- металла швов, стойких против горячих трещин;

- металла шва с высокими показателями прочности и пластичности (предел
прочности металла шва должен быть не ниже предела прочности основного
металла, а его пластические свойства должны быть выше пластических свойств
основного металла), металла шва стойкого против коррозии.

Кроме того, при выборе сварочных материалов необходимо учитывать их токсичность и стоимость.

Учитывая, что в качестве основного материала используется сталь 09Г2С для выполнения работ по сварке конструкции, в зависимости от вида сварки, будем применять низколегированные сварочные материалы, согласно РД5Р.9083 указанные в таблице № 8.

Таблица № 8. Используемые сварочные материалы

 

 

Свариваемый материал	Способ сварки	Марка сварочного материала	Защитный газ	Марка флюса
09Г2С	Ручная дуговая сварка	УОНИИ-13/45Р (2YHH)	-	-
Полуавтоматическая сварка	Св-08Г2С (2YTMS)	Двуокись углерода	-
Автоматическая сварка	Св-08А (2Y)	-	ОСЦ - 45

Нормативные документы на сварочные материалы, используемые при производстве секции, приведены в таблице № 9.

Таблица № 9. Нормативные документы сварочных материалов

Марка сварочного материала	Нормативные документы	Примечание
УОНИИ-13/45Р	Низколегированные электроды	ГОСТ 9466-75 ОСТ5.9224-75
Св-08Г2С	Низколегированная сварочная проволока	ТУ 1211-001-10552580 ГОСТ 2246-70
Св-08А	Низколегированная сварочная проволока	ГОСТ 2246-70
Двуокись углерода (СО2)	СО2 высшего или первого сорта	ГОСТ 8050-80
ОСЦ - 45	Флюсы сварочные плавленые	ГОСТ 9087-81

В таблицах № 10 ÷ 16 собранны данные по химическому составу и механическим свойствам сварочных материалов, применяемых при изготовлении секции.

Таблица № 10. Химический состав металла шва выполненного электродами УОНИИ-13/45Р

Химический состав, масс %
С	Мп	Si	S	Р
не более 0,11	0,5 - 0,8	0,18-0,35	не более 0,03	не более 0,03

Таблица № 11. Механические свойства металла шва выполненного электродами УОНИИ-13/45Р

 

Временное сопротивление, , (МПа)	Предел текучести, , (МПа)	Относительное удлинение, , (%)	Испытания на ударный изгиб
Работа удара, (Дж)	Температура испытания, °С

Таблица № 12. Химический состав легированной проволоки Св-08Г2С

	Химический состав,	масс %
С	Мn	Si	S	Сr	Ni	Р
0,05-0,11	1,8-2,1	0,7 - 0,95	не более 0,025	не более 0,2	не более 0,25	не более 0,03

Таблица № 13. Механические свойства проволоки Св-08Г2С

Диаметр проволоки	Временное сопротивление разрыву проволоки, МПа (кгс/мм2)
	882 - 1323 (90 - 135)

Таблица № 14. Химический состав низкоуглеродистой проволоки Св-08А

		Химический состав,	масс %
С	Мn	Si	S	Сr	Ni	Р
не более 0,1	0,35 - 0,6	не более 0,03	не более 0,04	не более 0,12	не более 0,25	не более 0,04

Таблица № 15. Механические свойства проволоки Св-08А

Диаметр проволоки	Временное сопротивление разрыву проволоки, МПа (кгс/мм2)
	686 - 1029 (70 -105)
		Таблица №16. Химический состав флюса ОСЦ - 45
Химический состав, масс %
SiO2	MgO	СаО	МnО	А12О3	CaF2	Fe2O3	S	Р
38-44	< 2,5	< 6,5	38-44	< 5	6-9	< 2	< 0,15

Плавящиеся электроды представляют собой металлический стержень, на поверхность которого окунанием или опрессовкой под давлением наносится покрытие определённого состава и толщины, которое обеспечивает заданные требования сварного шва.

Заданные требования обеспечиваются подбором соответствующих материалов электродного стержня и покрытия, в состав которых вводится стабилизирующие, шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие и другие вещества.

Электроды УОНИИ-13/45Р прокаливаются при температуре 300 - 350°С, время выдержки 1 час, проверяются на содержание свободно выделившегося диффузионного водорода, значение не должно превышать 2,5 см /100 г (не более).

Сварочную проволоку следует хранить в сухих отапливаемых помещениях бухтами или в кассетах.

Каждая бухта должна иметь бирку с маркировкой, а кассеты - этикетку с указанием марки, номера плавки и диаметром.

Электроды, проволоку и флюс, необходимо выдавать сварщику с этикеткой (биркой). Сварщик должен получать их в количестве, необходимом для работы в течение половины смены.

При работе на открытом воздухе сварочные материалы на рабочее место необходимо подавать и хранить в герметичных контейнерах, защищающих проволоку от осадков и влаги. В случае разгерметизации упаковки разрешается хранить на открытом воздухе 24 часа, в закрытом помещении 5 дней. Хранение флюса допускается 45 дней в герметичной таре.

Электроды, проволоку и флюсы, не используемые в течение рабочего дня (при работе в цехе) вместе с этикеткой (биркой) следует сдавать в кладовую.

Флюс ОСЦ - 45 имеет стекловидное строение зерен размером 0,25 – 3,0 мм, не допускается наличие 10% от массы флюса белых непрозрачных зерен.

Флюс должен быть перед использованием прокален при температуре 400 °С (период времени прокалки 1 час), проверен на содержание свободно выделившегося диффузионного водорода, значение не должно быть больше чем 1,6 см³/100 г. Каждая партия флюса, каждая плавка проволоки должна иметь сертификат. В цехе должны быть копии сертификатов.

Применение углекислого газа должно обеспечивать надежную защиту зоны сварки от соприкосновения с воздухом и предупреждает азотирование металла шва. Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие.

Для сварки применяют углекислоту:

- высшего сорта - СО₂ = 99,8 %

- первого сорта – СО₂ = 99,5 %.

Двуокись углерода должна иметь абсолютную влажность при 20 °С и 101,3 кПа (760 мм рт.ст.) не более 0,184 г/м, что соответствует температуре насыщения углекислого газа водяными парами (точка росы) не выше - 34 °С.

Температура точки росы двуокиси углерода достигается с помощью осушителя стандартного типа или силикогеля.