Сварка стали

Компания МетКБ производит сварку стали любой сложности, используя самое современное оборудование. Мы выполняем сварку стали как на своей территории, так и на выезде при помощи мобильных агрегатов. Сварка стальных изделий и конструкций является самой распространённой задачей в этом виде деятельности и она постоянно совершенствуется.

Сварка стали существенно зависит от содержания углерода и легирующих элементов в ней. Подобный способ соединения металлов характеризуется высокой эффективностью и проводится сейчас крайне часто, а сварной шов рассчитан на значительную нагрузку. При плохих показателях к свариваемости проводить такую работу сложно, а в некоторых случаях – невозможно и опасно.

Свариваемость стали

Свариваемость – это общая способность металлов образовывать сварное соединение при определённом типе сварки. Металл шва должен при этом получить похожие на основной материал механические свойства.

Различаются понятия технологической и металлургической свариваемости.

• Металлургическая свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых деталей, которые и образуют неразъемное сварное соединение. На границе контакта соединяемых деталей происходят физико-химические процессы, и протекание этих процессов определяется свойствами соединяемых металлов. Металлы с идентичным химическим составом характеризуются одинаковой металлургической свариваемостью. Свойства же разнородных металлов иногда не в состоянии обеспечить протекание необходимых физико-химических процессов в зоне сплавления, поэтому сварка может не произойти.
• Под технологической свариваемостью подразумевают в целом возможность получения сварного соединения определенным методом сварки. Технологическая свариваемость устанавливает оптимальные режимы и способы сварки, технологическую последовательность выполнения работ и обеспечивает получение требуемого соединения. При разных видах сварки происходит неизбежное окисление компонентов сплавов: в стали выгорает углерод, кремний, марганец, окисляется железо.

Критерии свариваемости

Выделяют множество параметров, определяющих основные свойства металла, поэтому, оценивая свариваемость сталей, всегда уделяется пристальное внимание химическому составу металла. Одни химические элементы могут повысить этот показатель, некоторые – снизить. Самым важным элементов, который определяет пластичность, прочность, степень закаливаемости и плавкость считается углерод. По итогам различных исследований известно, что степень обрабатываемости стали не снижается при концентрации данного элемента до 0,25%. Увеличение доли углерода в составе приводит к появлению трещин и образованию закалочных структур.

Также частными особенностями, влияющими на качество сварки, могут быть:

1. Содержание (практически во всех металлах) вредных примесей, снижающих или повышающих сварочную обрабатываемость.
2. Содержание фосфора, при повышении концентрации которого появляется хладноломкость.
3. Содержание серы, которая является причиной появления красноломкости и горячих трещин.
4. Если увеличить концентрацию кремния в стали до 1%, неизбежно появляются тугоплавкие оксиды, которые снижают показатели обрабатываемости.
5. Количество марганца не более 1% в составе сплава не затрудняет процесс сварки, но уже при 1,5% возникает вероятность появления серьезных деформационных трещин и закалочной структуры.
6. Хром является основным легирующим элементом в сплаве. Его добавляются в состав для повышения коррозионной стойкости. Если при концентрации хрома около 3,5% показатель свариваемости остается почти неизменным, то в легированных составах его доля составляет 12%. При нагреве металла присутствие хрома может приводить к появлению карбида, снижающего стойкость к коррозии, и затруднять сам процесс соединения материалов.
7. Никель также является легирующим элементом. Его концентрация в стали может достигать 35%. Основные его задачи – это повышение прочность и пластичность, что существенно улучшает основные свойства свариваемого материала.
8. Молибден присутствует в составе в небольшом количестве и за счет уменьшения зернистости структуры качественно способствует повышению прочности. Но молибден имеет один весомый минус: в момент воздействия высокой температуры вещество начинает выгорать, из-за чего появляются трещины и другие дефекты.
9. Медь не ухудшает обработку стали сваркой, поэтому ее часто добавляют в состав в качестве легирующего элемента. Концентрация меди составляет около 1%, что немного повышается коррозионная стойкость обрабатываемого сплава.

Только при учете особенностей структуры и химического состава материала подобной можно выбрать наиболее подходящий сплав.

Общая классификация сталей по свариваемости

Сплавы, в которых не образуются трещины при нагреве, обладают лучшей обрабатываемостью. По этой характеристике рассматривают четыре группы:

• При хорошей обрабатываемости сваркой сталь после остается прочной и надежной после термической обработки, а новый сварной шов может выдерживать ощутимые механические воздействия.
• Без предварительного подогрева проводить обработку позволяет удовлетворительная степень свариваемости. За счет этого процесс ускоряется, а также затраты снижаются.
• Ограниченно свариваемые стали сложны в обработке и повышают себестоимость процесса. В таком случае сварку можно провести только при применении специального оборудования.
• Плохая свариваемость не позволяет проводить никаких работ по сварке вообще, потому что после получения шва могут появиться трещины. Подобные материалы не могут быть использованы для получения требуемых элементов.

Каждая отдельная группа имеет свои определенные особенности, которые обязательно учитывать. Так, к примеру, сталь 20 относится к первой группе, в то время как более распространенная сталь 45 обладает ограниченной свариваемостью.

Группы свариваемости

Группы свариваемости сталей имеют свои характерные отличительные черты. Среди них можно отметить следующие:

• Первая группа для сварки применяется без предварительного нагревания и последующей термической обработки сварного шва. Отпуск выполняют для снижения напряжения в металле (данное свойство связано с невысокой концентрацией углерода).
• Вторая группа имеет склонность к образованию дефектов на швах и трещин. Рекомендуется осуществлять предварительный подогрев обрабатываемого материала, а также термическую обработку для снижения напряжений впоследствии.
• При ограниченном показателе свариваемости сталь становится склонной к образованию трещин. Во избежание вероятность появления трещин следует предварительно разогреть материал, после сварки в обязательном порядке провести его термообработку.
• И заключительная группа отличается тем, что на швах всегда образуются трещины, а предварительный нагрев материала не улучшает положение. В подобных случаях после сварки проводится дополнительное многоступенчатое улучшение.

Степень свариваемости может меняться после улучшения обрабатываемого материала, к примеру, после закалки или азотирования.

Разнородная сварка

Виды стали, которые различаются по атомному и кристаллическому строению или принадлежат к разным структурным классам (ферритные, перлитные, аустенитные и др.), и стали с однотипной решеткой, но которые принадлежат к отдельным группам по степени легирования (низколегированные, легированные, высоколегированные), принято считать разнородными.

При сварке разнородных сталей применяют высококонцентрированные источники тепла (электронный луч, плазма, лазер), проводят разделку и в целом делают выбор в пользу режима сварки с минимальной глубиной проплавления металла. При дуговой сварке в защитных газах должно быть интенсивное перемешивание металла ванны.

Технология сварки перлитной и аустенитной стали включает в себя предварительную наплавку на перлитную сталь аустенитного слоя и предварительный нагрев с отпуском для устранения закалки после. Затем детали из перлитной стали с наплавленными кромками свариваются с аустенитной сталью. В таком случае приоритетным является режим сварки, который будет наиболее подходящим для аустенитной стали.

Немаловажный фактор для всех способов сварки разнородных сталей – это содержание водорода в сварочном шве. Из-за него могут развиваться зародыши трещин в закаленных зонах. Также водород вызывает пористость сварочных швов. В таких случаях необходимо применять низководородистые электроды с покрытием и флюсы на фтористо-кальциевой основе.

Заказать услугу