Судокорпусные стали различного уровня прочности

ЛЕКЦИЯ 8. СВАРКА СУДОКОРПУСНЫХ СТАЛЕЙ

СВАРКА МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ

Свойства и свариваемость меди в большей степени зависят от ее чистоты. Чем меньше содержится вредных примесей в меди, тем лучше ее свариваемость. Лучшей свариваемостью обладает электролитическая медь, содержащая до 0,4% примесей. Труднее сваривается литейная медь, в которой содержание примесей достигает 1%. Вредными примесями в меди, ухудшающими ее свариваемость, являются висмут, свинец, сера и кислород. Свинец не растворяется в меди и при содержании до десятых долей процента вызывает ее красноломкость. Кислород находится в меди в виде включений закиси меди Cu₂O. Чем больше содержится кислорода в меди, тем хуже ее свариваемость. Кислород может также диффундировать из воздуха в разогретый металл зоны термического влияния и поглощаться жидким металлом в процессе сварки.

Для меди применяют ручную сварку угольным и металлическим электродом, автоматическую сварку угольным и металлическим электродом под флюсом и сварку в среде защитных газов. Для предотвращения окисления при сварке применяют различные флюсы и покрытия или используют нейтральные газы – аргон, гелий, азот. Ввиду большой жидкотекучести меди сварку ее необходимо производить только в нижнем положении или при небольшом (до 20°) угле подъема. Сварка должна производиться на специальных подкладках из графита или асбеста. Сварку надо вести на больших мощностях дуги – при увеличенной силе тока и повышенном напряжении, набольших скоростях с подогревом (из-за быстрого отвода тепла от места сварки. После сварки рекомендуется производить быстрое охлаждение шва в воде, что улучшает свойства сварного соединения.

При сварке латуни (сплав меди с цинком) основным затруднением является интенсивное испарение цинка и должна быть обеспечена хорошая вентиляция. При сварке бронзы (сплав меди с оловом) необходим подогрев 100-400°, а после окончания сварки охлаждать в воде.

Эти стали эксплуатируются при отрицательных температурах (вплоть до -50°С) в условиях коррозионного воздействия морской воды, а также действии повторно-статических и динамических нагрузок. Сварка этих сталей производится в разнообразных условиях (сварочном цехе, на стапеле, открытых площадках при атмосферных осадках и низких температурах, на плаву, когда с одной стороны соединения находится воздух, а с другой – вода). Технология сварки во всех случаях должна обеспечить высокое качество сварных соединений, отсутствие дефектов в металле шва и требуемый уровень механических свойств (σ_в= 400-770 МПа, σ_0.2= 305-690 МПа). Одной из трудностей при сварке конструкций из этих сталей является предотвращение образования холодных трещин. Опасность их образования растет с увеличением легирования, толщины и прочности свариваемой стали, а также высокое содержание водорода в сварочных материалах и жесткость сварного соединения. Для избегания холодных трещин рекомендуется подогрев свариваемых кромок особенно при сварке сталей повышенной σ_0.2= 375-490 МПа) и высокой (σ_0.2= 500-690 МПа) прочности. Для каждой группы сталей допускаемая минимальная температура окружающей среды, при которой разрешается выполнять сварку, различна. В случае сварки при отрицательных температурах может требоваться подогрев свариваемых кромок до +20°С на ширине не менее 70 мм от кромки разделки. Это определяется категорией, толщиной, типом сталей из которых изготовлены детали.

Для оценки возможности выполнения сварки конкретным материалом в конкретных условиях, а также свариваемости применяют специальные крупногабаритные 2-метровые пробы с пятью ребрами жесткости. Такая проба позволяет воспроизводить реальный термический цикл сварки и напряженное состояние сварного соединения. К ее недостатку относится большая трудоемкость и большой расход металла. Механические свойства металла шва существенно зависят от погонной энергии сварки. Для сталей нормальной и повышенной прочности особых ограничений по погонной энергии нет. Для сталей высокой прочности погонная энергия ограничивается 5 мДж/м, что способствует формированию мелкозернистой и более вязкой структуры металла шва. Это ограничивает режимы сварки.

Диапазоны изменения режимов РЭДС электродами типа УОНИ

Диапазоны изменения режимов АДС под флюсом

Электроды для РЭДС в судостроении применяют преимущественно основного типа с флюоритно-карбонатным покрытием (типа УОНИ категории 2, 2Y и 3HH). Электроды с кислым покрытием применяют крайне редко (для специальных целей).

Для АДС сталей нормальной и повышенной прочности с пределом текучести до 390МПа используют плавленые флюсы марок АН-348, ОСЦ-45 и др. В последнее время находят применение и агломерированные флюсы (48 АФ-51).

Диапазоны изменения режимов сварки в среде защитных газов порошковой проволокой и проволокой сплошного сечения

Для сварки в защитных газах сталей категории от А до D применяют углекислый газ и проволоку Св-08Г2С для конструкций не контактирующих с морской водой и проволоку Св-08ГСНТ для конструкций е контактирующих с морской водой. Для сварки в защитных газах сталей высокой прочности применяют аргонодуговую сварку неплавящимся электродом с использованием в качестве присадки проволок Св-04Н2ГМТА и Св-04Н3ГМТА. При этом обеспечивается высокая пластичность и ударная вязкость при отрицательных температурах, которых трудно достичь при других способах.