Spawalność odnosi się do zdolności jednorodnych lub niepodobnych materiałów do spawania w celu utworzenia kompletnych połączeń i spełnienia oczekiwanych wymagań użytkowych w warunkach procesu produkcyjnego. Zasady oceny spawalności obejmują głównie: (1) ocenę tendencji połączeń spawanych do wytwarzania wad procesu, aby zapewnić podstawę do sformułowania rozsądnych procedur spawania; (2) ocenę, czy połączenia spawane mogą spełnić wymagania dotyczące wydajności konstrukcyjnej.
JEDEN. Spawalność stali konstrukcyjnej stopowej
1. Stal o wysokiej wytrzymałości: Stal, której granica plastyczności σs jest większa lub równa 295 MPa, może być nazywana stalą o wysokiej wytrzymałości.
2. Efekt wzmocnienia roztworu stałego Mn jest bardzo znaczący. Gdy ωMn jest mniejsze lub równe 1,7%, może poprawić wytrzymałość i obniżyć temperaturę kruchego przejścia. Si obniży plastyczność i wytrzymałość. Ni nie tylko wzmacnia roztwór stały, ale także poprawia wytrzymałość i znacznie obniża temperaturę kruchego przejścia. pierwiastek powszechnie stosowany w stalach niskotemperaturowych.
3. Stal walcowana na gorąco (stal normalizowana): stal niskostopowa o wysokiej wytrzymałości i granicy plastyczności wynoszącej 295-490 MPa, która jest zazwyczaj dostarczana i stosowana w stanie walcowanym na gorąco lub normalizowanym.
4. Zasady projektowania spawanych połączeń stalowych o wysokiej wytrzymałości: Stal o wysokiej wytrzymałości jest wybierana na podstawie jej wytrzymałości, dlatego zasada połączeń spawanych polega na tym, że wytrzymałość połączeń spawanych jest równa wytrzymałości metalu bazowego (zasada równej wytrzymałości), z następujących powodów:
① Wytrzymałość połączeń spawanych jest większa niż wytrzymałość metalu bazowego, a wytrzymałość plastyczna jest zmniejszona;
② równe temu samemu życiu;
③ mniejsza, wytrzymałość połączenia jest niewystarczająca.
5. Spawalność stali walcowanej na gorąco i normalizowanej: Stal walcowana na gorąco zawiera niewielką ilość pierwiastków stopowych i generalnie ma niewielką tendencję do pękania na zimno. Ponieważ stal normalizowana zawiera więcej pierwiastków stopowych, tendencja do hartowania wzrasta. Wraz ze wzrostem ekwiwalentu węgla w stali i grubości blachy wzrasta hartowność i tendencja do pękania na zimno. Czynniki wpływające:
(1) ekwiwalent węgla;
(2) tendencja do twardnienia;
(3) najwyższa twardość w strefie wpływu ciepła, najwyższa twardość w strefie wpływu ciepła jest prostą metodą oceny tendencji stali do hartowania i podatności na pękanie na zimno.
6. Pęknięcia SR (usuwanie pęknięć naprężeniowych, pęknięcia spowodowane dogrzewaniem): W przypadku konstrukcji spawanych, takich jak grubościenne zbiorniki ciśnieniowe ze stali normalizowanej zawierającej Mo, podczas obróbki cieplnej odprężającej po spawaniu lub procesu dogrzewania po spawaniu mogą pojawić się innego rodzaju pęknięcia.
7. Wytrzymałość jest właściwością charakteryzującą łatwość, z jaką metale tworzą i rozprzestrzeniają kruche pęknięcia.
8. Wybierając materiały spawalnicze do stali niskostopowych, należy wziąć pod uwagę dwa aspekty:
① Nie powinno być żadnych wad spawalniczych, takich jak pęknięcia;
②Może spełnić wymagania wydajnościowe.
Spawanie stali walcowanej na gorąco i stali normalizowanej opiera się na ogół na wyborze materiałów spawalniczych według ich poziomów wytrzymałości. Punkty wyboru są następujące:
①Wybierz odpowiedni poziom materiału spawalniczego, który odpowiada właściwościom mechanicznym metalu bazowego;
② Należy jednocześnie wziąć pod uwagę wpływ współczynnika topnienia i szybkości chłodzenia;
③ Należy wziąć pod uwagę wpływ obróbki cieplnej po spawaniu na właściwości mechaniczne spoiny.
9. Zasada określania temperatury odpuszczania po spawaniu:
① Nie przekraczać pierwotnej temperatury odpuszczania metalu bazowego, aby nie wpłynąć na parametry samego metalu bazowego;
②W przypadku materiałów odpuszczanych należy unikać zakresu temperatur, w którym występuje kruchość odpuszczania.
10. Stal hartowana i odpuszczana: hartowanie + odpuszczanie (wysoka temperatura).
11. Zastosowanie „dopasowania o niskiej wytrzymałości” do spawania stali o wysokiej wytrzymałości może poprawić odporność na pękanie obszaru spawanego.
12. Spawając stal niskowęglową poddaną hartowaniu i odpuszczaniu należy zwrócić uwagę na dwie podstawowe kwestie:
① Szybkość chłodzenia podczas przemiany martenzytycznej nie powinna być zbyt szybka, aby martenzyt miał efekt samoodpuszczania, zapobiegający tworzeniu się pęknięć zimnych;
② Wymagane jest, aby szybkość chłodzenia pomiędzy 800 a 500 stopni była większa niż szybkość krytyczna w przypadku wytwarzania kruchej struktury mieszanej.
Problemy, które należy rozwiązać przy spawaniu stali niskowęglowej poddanej hartowaniu i odpuszczaniu:
① zapobiega pęknięciom; ② poprawia wytrzymałość spoiny i strefę wpływu ciepła, gwarantując jednocześnie spełnienie wysokich wymagań wytrzymałościowych.
13. W przypadku stali niskostopowych o niskiej zawartości węgla zwiększenie szybkości chłodzenia w celu utworzenia martenzytu niskowęglowego jest korzystne dla zapewnienia wytrzymałości.
14. Dodanie elementów stopowych do stali średniowęglowej hartowanej i odpuszczanej odgrywa głównie rolę zapewnienia hartowności i poprawy odporności na odpuszczanie, a rzeczywista wytrzymałość zależy głównie od zawartości węgla. Główne cechy: wysoka wytrzymałość właściwa i wysoka twardość.
15. Istnieją trzy sposoby na poprawę wytrzymałości cieplnej perlitycznej stali żaroodpornej:
① Matryca jest wzmacniana roztworem stałym, a w celu wzmocnienia matrycy ferrytowej dodawane są elementy stopowe. Powszechnie stosowane elementy Cr, Mo, W i Nb mogą znacznie poprawić wytrzymałość cieplną; ② Nie. Dwufazowe wzmocnienie wydzieleniowe: W stali żaroodpornej z ferrytem jako matrycą fazą wzmacniającą jest głównie węglik stopowy; ③ Wzmocnienie granicy ziarna: dodanie pierwiastków śladowych może adsorbować się na granicy ziarna, opóźniając dyfuzję elementów stopowych wzdłuż granicy ziarna, tym samym wzmacniając granice ziarna.
16. Główne problemy występujące przy spawaniu perlitycznej stali żaroodpornej to pęknięcia na zimno, hartowanie i zmiękczanie strefy wpływu ciepła oraz eliminacja pęknięć naprężeniowych podczas obróbki cieplnej po spawaniu lub długotrwałego użytkowania w wysokich temperaturach.
17. Zakres temperatur od -10 do -196 stopnia nazywa się „niską temperaturą”, a gdy jest niższy niż -196 stopnia, nazywa się go „ultra niską temperaturą”.
DWA. Spawalność żeliwa
1. Trzy główne cechy żeliwa: tłumienie drgań, absorpcja oleju i odporność na zużycie.
2. Wydajność żeliwa zależy głównie od kształtu, rozmiaru, ilości i rozmieszczenia grafitu; pewien wpływ ma również struktura matrycy.
3. Żeliwo sferoidalne: matryca F + grafit kulisty; żeliwo szare: matryca F + grafit płatkowy; żeliwo z grafitem wermikularnym: matryca + grafit wermikularny; żeliwo ciągliwe: matryca F + grafit kłaczkowaty.
4. Czy elektroda ze stali niskowęglowej może spawać żeliwo: Nie. Podczas spawania, nawet jeśli prąd jest mały, udział metalu bazowego w pierwszym spawie wynosi 25%-30%. Jeśli obliczymy według C=3% w żeliwie, zawartość węgla w pierwszym spawie wynosi 0.75%. %-0.9%, należy do stali wysokowęglowej, martenzyt wysokowęglowy pojawia się natychmiast po schłodzeniu spawania, a spawana strefa HAZ będzie miała białą strukturę wlotu, co utrudnia obróbkę.
5. Spawanie łukowe: Stopione odlewy są podgrzewane do 600-700 stopnia, a następnie spawane w stanie plastycznym. Temperatura spawania nie jest niższa niż 400 stopni. Aby zapobiec pękaniu podczas procesu spawania, obróbka odprężająca i powolne chłodzenie są przeprowadzane bezpośrednio po spawaniu. Ten proces naprawy żeliwa spawanego nazywa się spawaniem łukowym.
6. Spawanie półtermiczne: Spawanie, które odbywa się, gdy temperatura podgrzewania wstępnego wynosi 300-400 stopni, nazywa się spawaniem półtermicznym.
TRZY. Spawalność stali nierdzewnej
1. Stal nierdzewna: Pod pojęciem stali nierdzewnej rozumie się ogólne określenie stali stopowych o wysokiej stabilności chemicznej, odpornych na korozję wywoływaną przez powietrze, wodę, kwasy, zasady, sole i ich roztwory oraz inne czynniki korozyjne.
2. Główne formy korozji stali nierdzewnej to korozja równomierna, korozja wżerowa, korozja szczelinowa i korozja naprężeniowa. Korozja równomierna odnosi się do zjawiska, w którym wszystkie powierzchnie metalowe w kontakcie z korozyjnym medium ulegają korozji; korozja wżerowa odnosi się do lokalnej korozji, która występuje w większości części materiału metalowego bez korozji lub niewielkiej korozji, ale rozproszona; korozja szczelinowa w elektrolicie, takim jak tlen W środowisku jonowym, gdy występuje szczelina między stalą nierdzewną lub między powierzchniami w kontakcie z ciałami obcymi, przepływ roztworu w szczelinie będzie powolny, tak że lokalny Cl- roztworu utworzy baterię stężeń, która spowoduje, że warstwa pasywacyjna stali nierdzewnej w szczelinie zaadsorbuje Cl- i zostanie wchłonięta przez warstwę pasywacyjną. Zjawisko lokalnej awarii; korozja międzykrystaliczna, selektywne zjawisko korozji występujące w pobliżu granic ziaren; korozja naprężeniowa odnosi się do zjawiska kruchego pękania stali nierdzewnej pod działaniem określonego ośrodka korozyjnego i naprężenia rozciągającego, które jest niższe niż wytrzymałość.
3. Środki zapobiegające korozji wżerowej:
1) Zmniejszenie zawartości jonów chlorkowych i jonów tlenowych;
2) Do stali nierdzewnej należy dodać elementy stopowe, takie jak chrom, nikiel, molibden, krzem i miedź;
3) Unikaj obróbki na zimno, aby ograniczyć powstawanie wystających skał. Istnieje możliwość wystąpienia korozji wżerowej w tym miejscu;
4) zmniejszyć zawartość węgla w stali.
4. High-temperature properties of stainless steel and heat-resistant steel: brittleness at 475°C, mainly in ferrite with Cr>13%, długotrwałe nagrzewanie i powolne chłodzenie w zakresie 430-480 stopni, co powoduje wzrost wytrzymałości w temperaturze pokojowej lub ujemnej. Wysoka i zmniejszona wytrzymałość; kruchość fazy σ, która jest typowa dla 45% frakcji masowej Cr, związku międzymetalicznego FeCr, niemagnetycznego, twardego i kruchego.
5. Odporność korozyjna złączy spawanych ze stali nierdzewnej austenitycznej:
1) korozja międzykrystaliczna;
2) korozja międzykrystaliczna w strefie wpływu ciepła – strefa uczulenia;
3) korozja przypominająca nóż.
6. Środki zapobiegające korozji międzykrystalicznej w spoinach:
1) Dzięki materiałom spawalniczym, metal spoiny może być albo ultra niskowęglowy, albo zawierać wystarczającą ilość pierwiastka stabilizującego Nb;
2) Dostosuj skład spoiny, aby uzyskać określoną fazę delta.
7. Korozja międzykrystaliczna w strefie uwrażliwionej strefy wpływu ciepła: odnosi się do korozji międzykrystalicznej, która występuje w miejscu, w którym szczytowa temperatura nagrzewania znajduje się w zakresie uwrażliwionego nagrzewania w strefie wpływu ciepła spawania.
8. Korozja nożowa: Korozja międzykrystaliczna powstająca w strefie stopienia przypomina nacięcie nożem, dlatego nazywa się ją „korozją nożową”.
9. Środki zapobiegające korozji nożowej:
①Wybieraj metale bazowe i materiały spawalnicze o niskiej zawartości węgla;
② Zastosowanie stali nierdzewnej o strukturze fazowej;
③Wykorzystanie spawania małym prądem w celu zmniejszenia stopnia przegrzania i szerokości gruboziarnistego obszaru spawania;
④ Spoiny mające kontakt z medium korozyjnym zostają ostatecznie zespawane;
⑤Spawanie krzyżowe; ⑥Zwiększenie zawartości Ti i Tb w stali, tak aby w granicy ziaren spawanego obszaru gruboziarnistego znajdowała się wystarczająca ilość Ti, Tb i węgla.
10. Dlaczego do spawania stali nierdzewnej stosuje się spawanie niskoprądowe? Aby obniżyć temperaturę strefy wpływu ciepła spawania, zapobiec wystąpieniu korozji międzykrystalicznej spoiny, zapobiec przegrzaniu elektrody i drutu, odkształceniu spawania, naprężeniom spawalniczym, zmniejszyć dopływ ciepła itp.
11. Trzy czynniki powodujące korozję naprężeniową: środowisko, selektywne środowisko korozyjne i naprężenie rozciągające.
12. Środki zapobiegające pęknięciom korozyjnym naprężeniowym:
1) Dostosowanie składu chemicznego, bardzo niska zawartość węgla jest korzystna dla poprawy zdolności przeciwstawiania się korozji naprężeniowej i rozwiązania problemu dopasowania składu do medium;
2) Usuwanie naprężeń spawalniczych;
3) Korozja elektrochemiczna, regularne kontrole i terminowe łatanie itp.
13. Aby poprawić odporność na wżery:
1) Z jednej strony należy ograniczyć segregację Cr i Mo;
2) Z jednej strony stosuje się tzw. materiał spawalniczy „superstopowy”, który charakteryzuje się wyższą zawartością Cr i Mo niż metal bazowy.
14. Podczas spawania stali nierdzewnej austenitycznej występują pęknięcia na gorąco, pęknięcia korozyjne naprężeniowe, odkształcenia spawalnicze i korozja międzykrystaliczna.
15. Przyczyny pęknięć na gorąco przy spawaniu stali austenitycznej:
1) Przewodność cieplna stali austenitycznej jest mała, współczynnik rozszerzalności liniowej jest duży, a naprężenie rozciągające jest duże;
2) Stal austenityczna łatwo współkrystalizuje, tworząc strukturę spoiny z silnymi, kierunkowymi, kolumnowymi kryształami, co sprzyja segregacji szkodliwych zanieczyszczeń;
3) Skład stopowy stali austenitycznej jest bardziej złożony i rozpuszczalny w eutektyce.
16. Środki zapobiegające powstawaniu pęknięć na gorąco: ① Ściśle ograniczyć zawartość P i S w metalu bazowym i materiałach spawalniczych; ② Starać się, aby spoina miała strukturę dwufazową; ③ Kontrolować skład chemiczny spoiny; ④ Spawać małym prądem.
17. Należy zwrócić uwagę na wybór materiałów ze stali nierdzewnej austenitycznej: ①Przestrzegać „zasady stosowalności”; ②Określić, czy jest on odpowiedni, czy nie, zgodnie ze specyficznym składem każdego wybranego materiału spawalniczego; ③Rozważyć metodę spawania i parametry procesu konkretnego zastosowania; Wielkość współczynnika stopienia, który może zostać spowodowany; ④ Określić stopień stopowania zgodnie z ogólnymi wymaganiami spawalności określonymi w warunkach technicznych;
18. Analiza spawalności stali nierdzewnej ferrytycznej:
1) Korozja międzykrystaliczna połączeń spawanych;
2) Kruchość złączy spawanych, kruchość wysokotemperaturowa, kruchość fazy σ i kruchość 475 stopni.
