ГОСТ 14806-80. Швы сварных соединений. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Основные типы и конструктивные элементы.

ГОСТ 15164-78. Сварные соединения и швы. Электрошлаковая сварка.

Оборудование

ГОСТ 8213-75'Е*. Автоматы для дуговой сварки плавящимся электродом, самоходные.

ГОСТ 21694-82Е* Оборудование сварочное механическое. Общие технические требования. Техника безопасности.

ГОСТ 12.3.003-86. Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12. 2.007.0-75*. Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.007.8-75. Система стандартов безопасности труда. Устройства электросварочные и для плазменной обработки. Требования безопасности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. М.: Машиностроение, 1977. 432 с.

2.Альбом оборудования для заготовительных работ в производстве сварных конструкций / А.Д. Гитлевич, И.Н. Сухов, Д.В. Быховский, И.Д. Кутана. М.: Высшая школа, 1977. 136 с.

3.Багрянский К.В., Добротина 3.А., Хренов К.К. Теория сварочных процессов. Киев.: Вища школа, 1976. 424 с.

4.Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций. М.: Высшая школа, 1983. 344 с.

5.Бельфор М.Г., Патон В.Е. Оборудование для дуговой и шлаковой сварки и наплавки. М.: Высшая школа, 1974. 256 с.

6.Бельчук Г.А.,Титов Н.Я. Механизированная сварка по узкому зазору тонколистовой стали плавящимся электродом в смеси защитных газов. Л.: ЛДНТЛ, 1972. 26 с.

23

7.Бельфор М,Г., Каленский В.К., Литвинчук М.Д. Оборудование для автоматической и полуавтоматической сварки и наплавки: Альбом. М.: Высшая школа, 1967. 172 с.

8.Варгафтик Н.В. Теплофизические свойства веществ. Л.: Энер-

гоиздат, 1956. 312 с.

9.Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники: Справочник. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.

10.Гитлевич А.Д., Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства. М.: Машиностроение, 1979. 280 с.

11.Гитлевич А.Д., Животинский Л.А., Клейнер А.И. Альбом механического оборудования сварочного производства. М.: Высшая школа, 1974. 159 с.

12.Грабин В.Ф. Металловедение сварки плавлением. Киев.: Наукова думка, 1982. 416 с.

13.Демянцевич В.П. Металлургические и технологические основы дуговой сварки. Л.: Машгиз, 1962. 296 с.

14.Куркин С.А., Ховов В.М., Рыбачук А.М. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций: Атлас. М.: Машиностроение, 1987. 196 с.

15.Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М.: Машиностроение, 1974. 240 с.

16.Земзин В.Н. Шрон Р.З. Термическая обработка и свойства сварных соединений. Л.: Машиностроение, 1978. 367 с.

17.Газоэлектрическая сварка алюминиевых сплавов/ С.Н. Киселев, В.А. Хаванов, В.В. Рощин и др. М.: Машиностроение, 1972. 176 с.

18.Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций.М.: Высшая школа, 1982. 272 с.

19.СТП УПИ 1-96. Комплексная система управления качеством подготовки специалистов: Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов. Свердловск: изд. УПИ, 1996. 24 с.

20.Петров Г.Л. Сварочные материалы.Л.: Машиностроение, 1972.

280 с.

21.Прох Л.И., Шпаков Б.М., Яворская Н.М. Справочник по сварочному оборудованию. Киев: Техника, 1982. 207 с.

22.Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом

машиностроении.	Организация	и	техноло-
гия.М.:Машиностроение,1980.375 с.

24

23.Сагалевич В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1974. 248 с.

24.Севбо П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования. Киев: Наукова думка, 1978. 400 с.

25.Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением/ Под ред. Б.Е.Патона. М.: Машиностроение, 1974. 768 с.

26.Технология механизированной дуговой и электрошлаковой сварки/ Н.И. Каховский, Ю.Н. Готальский, В.Е. Патон, А.А. Трущенко. М.: Высшая школа, 1977. 358 с.

27.Трочун И.Н. Внутренние усилия и деформации при сварке. М:

Машгиз, 1964. 247 с.

28.Евстифеев Г.А., Веретенников И.С. Средства механизации сварочного производства.. Конструирование и расчет. М.: Машиностроение, 1977. 96 с.

29.Терликова Т.Ф., Мельников А.С., Баталов В.И. Основы конструирования приспособлений. М.: Машиностроение, 1980. 19 с.

30.Чвертко А.И., Патон В.Е., Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки. М.: Машиностроение, 1981. 264 с.

31.Сварочное оборудование: Каталог-справочник/ Под. ред. А.П.Чвертко. Киев: Наукова думка, 1968, 1983. Ч. 1-7.

32.Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов ти-

тана. М.: Наука, 1965. 336 с.

33.Шоршоров М.Х., Белов В. В. Фазовые превращения и изменение свойств стали при сварке: Атлас. М.: Наука, 1972. 220 с.

34.Электрошлаковая сварка и наплавка/ Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение, 1980. 511 с.

25

Приложение

РАСЧЕТНЫЕ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ СТОЙКОСТИ СТАЛЕЙ ПРОТИВ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН ПРИ СВАРКЕ

Для расчетной оценки склонности сталей к образованию горячих и холодных трещин при сварке используют параметрические уравнения", составленные по результатам регрессионного анализа. Эти уравнения справедливы для группы сталей с содержанием легирующих элементов в определенном пределе. Как правило, они не учитывают примеси в сталях, наличие микролегирующих элементов. В большинстве методик не учтены условия и способ сварки, параметры её режима. Расчетные способы применяют для приближенных экспресс-оценок на первом этапе проектирования технологии. Отдельные методики расчета целесообразно использовать и на последующих этапах. Например, при выбранных способе и режиме сварки, сварочных материалов необходимо определить химический состав металла шва и по показателю Уилкинсона оценить стойкость его против образования горячих трещин. Результаты расчетов используют для принятия и обоснования принятых решений на всех последующих этапах разработки технологии сварки.

1. Оценка склонности сталей к образованию горячих трещин при сварке

1.1. Склонность легированных сталей (с суммарным содержанием легирующих элементов не более 10%) к горячим трещинам при сварке оценивают по показателю Уилкинсона

HCS=(C[S+P+Si/25+Ni/100]1000)/(3Mn+Cr+Mo+V). (П.1.1)

При сварке сталей с пределом прочности не более 700 МПа при HCS< 4,0 горячие трещины не появляются. Для высокопрочных сталей (δв≥700 МПа) HCS<1,6...2,0; при наплавке легированных сталей горячие трещины не образуются, если HCS<1,7...2,0.

1.2. Для оценки трещинообразования высоколегированных хромоникелевых аустенитных сталей и сплавов рассчитывают отношение

Crэ/Niэ=(Cr+1,37Mo+1,5Si+2Nb+3Ti)/(Ni+3,31Mn+22C+14,2N+Cu). (П.1.2)

Если это отношение более 1,5 при суммарном содержании серы и фосфора не более 0,02%, то горячие трещины при сварке не появятся. При Сrэ/Niэ<1,5 и Р+S=0,02% вероятно появление горячих трещин при сварке рассматриваемой хромоникелевой стали или сплава.

1.3. Высоколегированные аустенитно-ферритные стали склонны к горячим трещинам при сварке, если

26

L=299С+8Ni+142Nb-5,5(%δ-Fe)2-105>0. (П.1.3)

1.4.В параметрические уравнения (П.1.1)-(П.1.3) при выполнении расчета вместо символов химических элементов необходимо подставить численные значения (%) их содержания в стали. Если химический состав рассматриваемой стали задан пределами, то содержание элементов, повышающих склонность стали к горячим трещинам, целесообразно взять по верхнему пределу; количество элементов, повышающих стойкость против образования трещин, по нижнему пределу.

1.5.Полученные результаты расчета используют при выборе способа сварки и сварочных материалов. Если рассматриваемая сталь имеет склонность к горячим трещинам при сварке, то недопустимо применение способов сварки, при которых металл шва формируется только из основного металла (например, сварка неплавящимся электродом без присадочной проволоки). Для сварки используют сварочные проволоки с повышенным содержанием легирующих элементов, снижающих склонность металла шва к горячим трещинам (марганца, хрома, молибдена при сварке легированных сталей) и с низким содержанием элементов (углерода, серы, кремния при сварке легированных сталей), повышающих вероятность появления трещин.

Для предупреждения появления горячих трещин в околошовной зоне (ОШЗ) и в случаях, когда по условиям эксплуатации сварного соединения химический состав металла шва близок к основному металлу, при разработке технологии необходимо предусмотреть комплекс специальных технологических мероприятий.

2. Оценка склонности легированной стали к образованию холодных трещин при сварке

Холодные трещины в сварных соединениях легированных сталей обусловлены образованием в OШ3 малопластичных закалочных структур (мартенсита, нижнего бейнита), наличием в металле шва диффузионного водорода и величиной внутренних растягивающих усилий (жесткостью соединения). Существующие расчетные способы отличаются степенью учета этих факторов.

2.1. Оценка по эквиваленту углерода

Эквивалент углерода показывает степень влияния отдельных легирующих элементов на образование закалочных структур. Международный институт сварки (МИС) рекомендует определять эквивалент углерода

Cэкв=[С+Мn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15], %. (П.1.4)

В соответствие с японским промышленным стандартом

27

Cэкв=[С+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4], %. (П.1.5)

При сварке сталей с эквивалентом углерода Cэкв≥0,40...0,45% возможно появление холодных трещин, обусловленных образованием закалочных структур в 0Ш3.

2.2. Оценка с учетом структурных превращений и жесткости изделия (по Д.Сефериану).

Д.Сефериан предложил оценивать склонность стали к холодным трещинам по полному эквиваленту углерода

[C]=[C]x(1+0,005δ),%,	(П.1.6)
где [C]x- химический эквивалент углерода
360[C]x=[360C+40(Mn+Cr)+20Ni+28Mo],%,	(П.1.6а)
δ-толщина свариваемых листов, мм.

Появление холодных трещин вероятно при [C]≥0,40...0,45%. 2.3. Оценка по параметрам трещинообразования.

Параметры трещинообразований .учитывают влияние на процесс появления холодных трещин в сварных соединениях всех (трех) основных факторов.

2.3.1. Параметр Ито-Бессио:
Pω=[Pсм+H/60+К/(4·105)],%,	(П.1.7)

где Рсмпоказатель, учитывающий влияние структурных превращений в ОШЗ.

Рсм=[С+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+(Mo+V)/15+5B],%;(П.1.7а)

Н-количество диффузионного водорода в металле шва, определяемого методом с применением глицерина, мл/100г. Если количество диффузионного водорода определено по методике МИС (с использованием ртути), то

H=0,64 Н мис -0,93, мл/100г;

(П.1.7б)

К-коэффициент интенсивности жесткости. Для приближенных вычислений коэффициент интенсивности жесткости стыковых соединений толщиной до 150 мм принимают

К=0,69δ, (П.1.7в)

где δ-толщина свариваемых листов, мм.

Сталь склонна к образованию холодных трещин, если параметр Ито-Бессио Pω>0,286.

2.3.2. Показатель трещинообразовнния Бокэ

28

Ps=lg(ω300/ωk)+H/10+K/5000,

(П.1.8)

где ω300 -действительная (расчетная) скорость охлаждения металла в точках ОШЗ при 300°С, град/с;

ωk -критическая скорость охлаждения, при которой в ОШЗ образуется чисто мартенситная структура, град/с;

lg ωk=3,0-(4,62C+1,05Mn+0,54Ni+0,5Gr+0,66Mo);

(П.1.8а)

H-количество диффузионного водорода в металле шва, определенного с применением глицерина, мл/100г;

K=66δ - коэффициент интенсивности жесткости; δ-толщина свариваемых листов, мм.

Если Ps≤-0,5, то холодные трещины не возникают; при Ps=0,3 вероятность появления трещин 50%; если Ps>1, то холодные трещины будут.

Расчет показателя Бокэ возможен при известных (рассчитанных или выбранных по таблицам) параметрах режима сварки

2.3.3. Количество диффузионного водорода (Нмис) в зависимости от выбранного способа сварки при расчетах параметров трещинообразовавия принимают (при отсутствии данных) по таблице.

Таблица 1

Количество диффузионного водорода в металле шва

Способ сварки	Нмис,
	мл/100г
Сварка в защитных газах (СО2, Аr, в смесях газов ):
очищенной проволокой	2-7
неочищенной проволокой	6-12
Cварка порошковой проволокой в СО2	10-30
Cварка, под флюсом:
очищенной проволокой под прокаленным флюсом	5-10
неочищенной проволокой, флюс непрокален	10-25

2.4. При выполнении расчетов по параметрическим уравнениям, имеющим символы химических элементов (П.1.4), (П.1.5) и др. необходимо выполнять указания по пункту 1.4.

29