Сварка нержавеющего патрубка

Содержание

1. Введение 4

2. Описание и назначение конструкции, условия ее работы» ТУ на изготовление, требования к сварным соединениям 5

3. Основной металл изделия и оценка его свариваемости 6

3.1Общая характеристика основного металла 6

3.2Оценка свариваемости основного металла 6

4.   Подготовка  к сварке……………………………. …..7

5. Выбор вида сварки 8

6. Выбор сварочных материалов 10

7. Выбор режимов сварки 11

8. Выбор источника питания  12

9. Выбор сварочного оборудования 16

10.Контроль качества сварного соединения 18

11. Экология и безопасность   19

12. Выводы 20

Список использованных источников 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

    Сварка  – один из ведущих технологических процессов современной промышленности, от степени развития и совершенствования, которого во многом зависит уровень технологии в машиностроении, строительстве и ряде других отраслей народного хозяйства. Правильно разработанный технологический процесс сварки обеспечивает не только получение надежных соединений и конструкций, отвечающих всем эксплуатационным требованиям, но и допускает максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления изделия, экономически выгоден по затратам на энергию, на сварочные материалы и по затратам человеческого труда. Преимущества сварных конструкций в настоящее время общепризнаны, такие конструкции повсеместно применяют взамен литых и клепаных изделий. Эти преимущества сводятся к уменьшению расхода материала, снижению затрат труда, упрощению оборудования, увеличению производительности. Значительно расширяются и широко используются в производстве автоматизация и механизация основных технологических операций.

    Требования  по улучшению качества и надежности сварных конструкций обеспечиваются путем правильного выбора вида сварки, сварочных материалов, расчета наиболее рациональных режимов сварки. [1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2.  Описание и назначение конструкции, условия ее работы, ТУ на изготовление, требования к сварным соединениям

 
Проектируемое изделие: патрубок  
Габаритные размеры: 283x240х60мм. 
Материал: 12Х18Н10Т

    Эскиз изделия представлен на рисунке 1.

 
 
 

Рис .1 Эскиз  патрубка 

3 Основной металл  изделия и оценка его свариваемости

      3.1 Общая характеристика основного металла.

Таблица 1. Химический состав 12Х18Н10Т

Таблица 2. Механические свойства при Т=20^oС материала 12Х18Н10Т.

Таблица 3. Физические свойства материала 12Х18Н10Т.

 

Обозначения:

 

      Применение: детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от —196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С. 
 

      

      

      3.2 Оценка свариваемости  основного металла.

Металлургические особенности сварки. Эти стали содержат мало вредных примесей и обладают хорошей раскисленностью,  малой чувствительностью к концентраторам напряжении и распространению трещин. Поэтому при их сварке нет необходимости в интенсивной металлургической обработке металла шва шлаком, т. е. шлаки должны быть нейтральными.

В процессе сварки необходимо предохранить от окисления легирующие элементы, содержащиеся в основном металле, обеспечить максимальный коэффициент перехода этих элементов из электрода в шов, создать хорошую защиту сварочной ванны от атмосферных газов.

Такой принцип  пассивной защиты обеспечивается при сварке аустенитных сталей в инертных газах. Ручная дуговая сварка производится электродами с покрытием основного вида, полуавтоматическая и автоматическая под флюсами, содержащими небольшое количество оксидов марганца, кремния и др. Чем больше в расплавленном покрытии или флюсе SiO_a и МпО, тем сильнее окисляется хром в сварочной ванне!

Значительное  окисление хрома может существенно  снизить коррозионную стойкость, жаростойкость и другие физико-химические свойства шва. Повышенное содержание кремния может явиться причиной появления горячих трещин в однофазном аустенитном металле вследствие образования тонкой силикатной пленки на границах зерен аустенита или легкоплавкой малопрочной эвтектики. Однако полностью исключать из плавленого флюса Si0₂ нецелесообразно, так как с его уменьшением повышается содержание водорода в металле шва и возможно образование пор.

Образование пор  в аустеннтном металле за счет азота и углерода менее вероятно вследствие высокой растворимости и небольшого выгорания углерода в хромоникелевых аустенитных сталях.

Теплофизическне свойства аустенитных сталей существенно отличаются от свойств углеродистых низколегированных перлитных сталей. У них более высокий коэффициент линейного теплового расширения, поэтому значительно увеличиваются области сварного соединения, где имеет место пластическая деформация, что после остывания приводит к увеличению остаточных деформаций.

Низкая теплопроводность приводит к более интенсивному местному разогреву, что при одинаковых режимах увеличивает скорость плавления электрода и глубину провара. Поэтому сварку аустенитных сталей следует производить при меньшем сварочном токе.

Высокая жаропрочность аустенитных сталей требует более высоких температур отпуска (800—850 ^СС) для снятия остаточных сварочных напряжений, так как они имеют более высокий, чем у стали СтЗ, предел текучести. 
 
 
 

4.Подготовка к сварке.

     Качество сварных соединений во многом определяется технологией подготовки кромок деталей и нержавеющей проволоки под сварку. Подготовительные операции выбирают в зависимости от исходного состояния заготовки. Плоские листовые заготовки после резки на гильотине, детали простой формы, изготовленные холодной штамповкой и т. п., подготавливаются под сварку механической обработкой кромок.   

    Все заготовительные операции на аустенитных сталях, выполняемые методами холодной или горячей обработки, производятся в основном теми же способами и на том же оборудовании, что и для углеродистых конструкционных сталей. Подготовка кромок деталей под сварку должна производиться механическим путем (фрезерованием, строжкой, токарной обработкой). Допускается подготовка кромок сжатой дугой или газофлюсовой резкой, требующей последующей механической зачистки кромок на глубину не менее 0,8 мм. Непосредственно перед сваркой кромки на ширине 20—30 мм от стыка зачищают нержавеющей щеткой или шабером и обезжиривают ацетоном, вайтспиритом или другими растворителями.

 
     При сборке деталей перед прихваткой и сваркой во избежание образования надрезов и трещин на поверхности основного металла в месте попадания брызг расплавленного металла участки рядом со швом должны быть покрыты одним из видов защитных покрытий.     В процессе травления, применяют спектральный метод контроля концентрации водорода на поверхности свариваемых кромок. Для предохранения шва от наводороживания используют сварочную проволоку, предварительно подвергнутую вакуумному отжигу (содержание водорода в пр Одним из методов обработки сварочных швов является травление. При правильном следовании технологии травление дает возможность устранить зону со сниженным содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление в зависимости от условий может выполняться путем поверхностного нанесения, погружения или покрытия пастой. Чаще всего при травлении применяется смешанная кислота, состоящая из фтористоводородной, азотной кислот в пропорциях: 110 г/литр H2SO4, 130 г/литр HCL, 10 г/литр HNO3, при температуре 50-60 C,.

Время травления  нержавеющего аустенитного проката будет зависеть от температуры, концентрации кислот, сорта проката и толщины окалины.  
 
 
 
 
 
 
 

5. Выбор вида сварки.

Ручная  дуговая сварка:

   Основной  особенностью ручной дуговой сварки аустенитных сталей является необходимость обеспечения требуемого химического состава металла шва при различных типах сварных соединений и пространственных положениях сварки с учетом изменения доли участия основного и электродного металла в металле шва. Это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и тем самым предупреждения образования в шве горячих трещин. Этим же достигается и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов. 
     Применением электродов с фтористокальциевым покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получение металла шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов способствует и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Последнее уменьшает и вероятность образования дефектов на поверхности основного металла в результате прилипания брызг. 
     Состав покрытия электрода определяет необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменном токе или постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива), величину которого определяют по формуле I_св=kd_э, а коэффициент k в зависимости от диаметра электрода принимают не более 25-30 А/мм. В потолочном и вертикальных положениях силу сварочного тока умень¬шают на 10-30 % по сравнению с силой тока, выбранной для нижнего положения сварки. 
     Сварку покрытыми электродами рекомендуется выполнять валиками малого сечения и для повышения стойкости против горячих трещин применять электроды диаметром 3 мм с минимальным проплавлением основного металла. Тщательная прокалка электродов перед сваркой, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и трещин, вызываемых водородом. 
Сварка в углекислом газе: При сварке в углекислом газе создается окислительная атмосфера в дуге за счет диссоциации углекислого газа, вызывающая повышенное (до 50 %) выгорание титана и алюминия. Меньше выгорают марганец, кремний и другие легирующие элементы, поэтому при сварке коррозионно-стойких сталей в углекислом газе применяют сварочные проволоки, содержащие раскисляющие и карбидообразующие элементы (алюминий, титан, ниобий). Недостатком сварки в углекислом газе является интенсивное разбрызгивание металла и образование на поверхности шва плотных пленок оксидов, прочно сцепленных с металлом, что может снизить коррозионную стойкость и жаростойкость сварного соединения. 
     Для уменьшения налипания брызг на основной металл наносят эмульсии, а для борьбы с оксидной пленкой подается в дугу небольшое количество фторидного флюса АНФ-5. 
     Сварка плавящимся электродом в углекислом газе производится на полуавтоматах и автоматах. При этом для сварки сталей марки 12Х18Н10Т рекомендуется проволока Св-07Х18Н9ТЮ, Св-08Х20Н9С2БТЮ.