Выбор материала, оценка его свариваемости

Введение

 

Современный технический прогресс в промышленности неразрывно связан с совершенствованием сварочного производства. Сварка как высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений находит широкое применение при изготовлении металлургического, химического и энергетического оборудования, различных трубопроводов, в машиностроении, в производстве строительных и других конструкций.

Сварка - такой же необходимый технологический процесс, как и обработка металлов резанием, литье, ковка, штамповка. Большие технологические возможности сварки обеспечили ее широкое применение при изготовлении и ремонте судов, автомобилей, самолетов, турбин, котлов, реакторов, мостов и других конструкций. Перспективы сварки, как в научном, так и в техническом плане безграничны. Ее применение способствует совершенствованию машиностроения и развитию ракетостроения, атомной энергетики, радиоэлектроники.

Одно из более развивающихся направлений в сварочном производстве - широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов (т.е. переходе от ручного труда сварщика к механизированному), так и о комплексной механизации, охватывающей все виды работ, связанные с изготовлением сварных конструкций (заготовительные, сборочные и др.) и созданием поточных и автоматических производственных линий.

С развитием техники возникает необходимость сварки деталей разных толщин из разных материалов, в связи с этим постоянно расширяется набор применяемых видов и способов сварки.

В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении).

Наряду с конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, хрома, циркония и других металлов, а также разнородные материалы.

В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ большую роль играет правильная подготовка - теоретическая и практическая - квалифицированных рабочих-сварщиков.

Исходные данные

Стыковое поворотное cоединение трубы и отвода

 

 

 

   Используемые детали: 

Отвод крутоизогнутый бесшовный приварной 90-1-50х3ст20 ГОСТ 17375-2001 с углом изгиба 90°,исполнения 1, с внутренним диаметром 50 мм, толщиной стенок 3 мм из стали 20.

Стальная труба 50 х 3 ГОСТ 3262-75, внутренний диаметр 50мм, толщина стенки 3 мм, материал сталь 20.

          

Условия эксплуатации:

 Характеризуются с одной стороны видом транспортируемых сред и продуктов: вода, пар, нефть, нефтепродукты, газ, спирты, кислоты, щелочи, твердые сыпучие вещества, с другой - расположением трубопроводов: в траншеях, каналах, лотках на стойках, эстакадах, этажерках, на технологическом оборудовании, а также на разных высотах и часто в условиях, неудобных для производства работ.

 

Oсновными требованиями, предъявляемыми к трубному соединению, Oсновными требованиями, предъявляемыми к трубному соединению,

 являются прочность, пластичность и плотность швов.

Прочность и пластичность металла швов должна быть не ниже, чем у основного металла.

 

 

Выбор материала, оценка его свариваемости

В зависимости от назначения, условий работы и требований к конструкции трубопроводы выполняют из различных материалов: углеродистой и легированной сталей, чугуна, биметаллов, цветных металлов и их сплавов (алюминия, меди, свинца, титана)

Материал трубы

сталь марки Сталь 20 ГОСТ 1050-88

 

 Конструкционная сталь 20 относится к низкоуглеродистым, имеет феррито-

перлитную структуру, качественная, т. е. имеет сниженное содержание вредных элементов: серы и фосфора, не имеет  ограничений по свариваемости.

Применение стали 20 в общем машиностроении является повсеместным. Из этого материала изготавливают грузозахватные детали кранов, различные пальцы, трубы, сменные элементы подшипников скольжения. Трубопроводная арматура, произведённая из стали 20, характеризуется устойчивостью к высокому рабочему давлению в магистралях.

Оптимальное сочетание прочности и пластичности делает ее просто универсальным материалом для производства трубного проката, деталей, подвергаемых последующей термомеханической и термохимической обработке (цементированию, оцинкованию и хромированию).

    Сварку низкоуглеродистых сталей выполняют без дополнительного подогрева. Для деталей простой формы ограничения отсутствуют. Объемные и решетчатые конструкции важно защищать от ветра. Сложные объекты желательно сваривать в условиях цеха при температуре не ниже 5˚С.

Таким образом сталь 20 – свариваемость хорошая, практически без ограничений, требующая стандартного индивидуального подбора способа сварки, типа электрода и характеристик тока.

Механические свойства для сталей по ГОСТ 1050-88

 

Марка стали	Механические свойства, не менее
	Предел текучести Н/мм2 кгс/мм2	Временное сопротивление Н/мм2 кгс/мм2	Относительное удлинение	Относительное сужение
			%
8	196(20)	320(33)	33	60
10	205(21)	330(34)	31	55
15	225(23)	370(38)	27	55
20	245(25)	410(42)	25	55
25	275(28)	450(46)	23	50
30	295(30)	490(50)	21	50
35	315(32)	530(54)	20	45
40	335(34)	570(58)	19	45
45	355(36)	600(61)	16	40
50	375(38)	630(64)	14	40
55	380(39)	650(66)	13	35
58	315(32)	600(61)	12	28
60	400(41)	680(69)	12	35

 

     При правильной технологии данная сталь обеспечивает бездефектную сварку и прочность сварного шва не менее прочности основного металла