Технология сварки среднелегированных (теплоустойчивых) и высоколегированных (нержавеющих) сталей

Температура плавления стали типа 18-8 составляет 1475°С

Сварка низколегированных сталей. Как сваривать низколегированную сталь

Сварка низколегированных сталей нашла широкое применение при изготовлении конструкций в строительстве. Связано это с тем, что низколегированные конструкционные стали обладают повышенной прочностью и, благодаря этому, металлоконструкции получаются облегчёнными, а, следовательно, более экономичными.
Как правило, свариваемость низколегированных конструкционных сталей удовлетворительная. Но, необходимо учесть, что при содержании углерода в составе стали более, чем 0,25%, возникает риск образования и развития закалочных структур и горячих трещин в сварном шве. Кроме того, ставится вероятным появление других дефектов сварного шва, например, образование пор. И получается это вследствие выгорания углерода при сварке.

Сталь 30ХМ (30ХМА) конструкционная легированная

Расшифровка

• Согласно ГОСТ 4543-2016 цифра 30 в обозначении стали указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. углерода в стали 30ХМ около 0,30%
• Буква Х указывает что в стали содержится хром (Cr), отсутствие цифр за буквой указывает, что хрома в стали содержится примерно до 1,5%.
• Буква М указывает что в стали содержится молибден (Mo), отсутствие цифр за буквой указывает, что молибдена в стали содержится до 1,5%.
• Наличие буквы А в конце обозначения марки стали указывает, что сталь 30ХМA является высококачественной, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.

Заменитель

Иностранные аналоги [1, 2]

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Вид поставки

• Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
• Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
• Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
• Полоса ГОСТ 103-76.
• Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1133-71, ГОСТ 8479-70.
• Труба ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78.

Характеристики и свойства [3]

Хромомолибденовая сталь 30ХМ (30ХМА) является конструкционной легированной улучшаемой сталью. Обычная термическая обработка таких сталей — закалка в масле и высокий отпуск (550-650°C).

Прокаливаемость 30ХМ немного выше, чем у стали 40Х, но ниже порог хладноломкости, кроме того сталь 30ХМ нечувствительна (как и другие молибденовые стали) к отпускной хрупкости II рода.

Назначение

• валы,
• шестерни,
• шпиндели,
• шпильки,
• фланцы,
• диски,
• покрышки
• штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500 °C.
• Силовые детали реактивных двигателей, работающие при температурах до 450°C.

Применение стали 30ХМА в качестве материала трубопроводов в зависимости от параметров транспортируемой среды (ГОСТ 32569-2013)

Применение стали 30ХМ и 30ХМА в качестве материала для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля стали 30ХМА для фланцев, линз, прокладок и крепежных деталей для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)

Максимально допустимая температура применения стали 30ХМА в водородсодержащих средах, °C (ГОСТ 32569-2013)

Максимально допустимые температуры применения стали 30ХМА в средах, содержащих аммиак, °C (ГОСТ 32569-2013)

Условия применения стали 30ХМА для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Условия применения стали 30ХМА для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

ПРИМЕЧАНИЕ. Допускается применять крепежные изделия из стали марок 30ХМА при температурах ниже минус 40°C до минус 60°C, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м2 (3 кгс*м/см2) ни на одном из испытуемых образцов.

Рекомендации по применению стали 30ХМА для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (ГОСТ 33260-2015)

Стойкость стали 30ХМА против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Рекомендуемая термическая обработка стали 30ХМА [4]

• Предварительная термическая обработка: нормализация с 900°C, отпуск при 670°C.
• Окончательная термическая обработка: закалка с 880±10°C в масле, отпуск при 550-650°C с охлаждением в масле или воде.

Ориентировочные режимы термической обработки стали 30ХМ [5]

Режимы термической обработки стали 30ХМ и 30ХМА [5]

Твердость по Бринеллю металлопродукции из стали 30ХМ и 30ХМА (ГОСТ 4543-2016)

ПРИМЕЧАНИЕ. Твердость по Бринеллю указана для металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном (ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм.

Механические свойства металлопродукции из стали 30ХМ (30ХМА) (ГОСТ 4543-2016)

Механические свойства в зависимости от сечения [6]

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Примечание. Закалка с 880°C в масле.

Механические свойства при повышенных температурах [6]

Предел выносливости

Ударная вязкость КСU [6]

Механические свойства при испытании на длительную прочность [9]

Технологические свойства [10]

• Температура ковки,°C: начала 1260, конца 760-800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в мульде.
• Свариваемость — ограниченно свариваемые. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой. Рекомендуется подогрев и последующая термообработка.
• Обрабатываемость резанием — Кv тв.спл= 0,7 и Kv б.ст.= 0,3 МПа после закалки и отпуска при НВ 229-269 σв= 930 МПа.
• Флокеночувствительность — малочувствительна.
• Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °C

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Библиографический список

• Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов — 2000 г.
• СТ ЦКБА 005ю3-2009
• Гуляев А.П. Металловедение. 1986г.
• Скляров Н.М. Конструкционные стали Т1 — 1975 г.
• Фиргер И.В. Термическая обработка сплавов. Справочник — 1982 г.
• Материалы в машиностроении. Т.2. конструкционная сталь: Справочник/ Под ред. И.В.Кудрявцева, Е.П.Могилевского. — М.: Машиностроение, 1967.-496 с.
• Гуляев А.П., Мещеринова О.Н., Трифонова Т.Н. Влияние бора на свойства легированных конструкционных сталей / С. научн. тр. ЦНИИЧМ. 1962. Специальные стали и сплавы. Вып. 27. — М.: Металлургия, С.29-46
• Ващенко К.И., Ростовцев Л.И., Аленкевич А.В. Безникелевые сптали для отливок колосников холодильника цементных печей / Литейное производство. 1973. №6. С. 22-23.
• Михайлов-Михеев П.Б. Справочник по металлическим материалам турбино- и моторостроения. -М. -Л.: Машиностроение, 1961.
• Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г.Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989.-639 c.

Узнать еще

Сталь 20ХГНР конструкционная легированная…

Сталь 25ХГТ конструкционная легированная…

Сталь 33ХС конструкционная легированная…

Сталь 30ХГСА конструкционная легированная…

Распространённые марки низколегированных сталей, применяемых при сварке металлоконструкций

Низколегированные стали, из которых сваривают строительные конструкции, содержат в своём составе углерода не более 0,25% и легирующих элементов — не более 3%.

Для изготовления металлоконструкций промышленных и гражданских сооружений больше всего подходят такие марки сталей, как 15ХСНД, 14Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, 16ГС, 14Г2АФ, 16Г2АФ и др.

Для изготовления сварных газопроводных труб хорошо подходят такие марки стали как 18Г2С, 25Г2С, 35ГС, 20ХГ2Ц и др. Эти же марки применяют и при изготовлении арматуры для железобетонных плит.

Особенности сварки низколегированных сталей

Сварка конструкционных сталей 15ХСНД, 15ГС, 14Г2, 14Г2АФ, 16Г2АФ

Для сварки низколегированных сталей марок 15ХСНД, 15ГС, 14Г2, 14Г2АФ, 16Г2АФ и т.п. хорошо подходит ручная дуговая сварка электродами Э50А или Э44А. Но наиболее качественные сварные соединения получаются при сварке электродами УОНИ-13/55 и ДСК-50. Но, лучшие результаты получаются при сварке постоянным током при обратной полярности. При этом, сварку необходимо проводить при пониженных токах, 40-50 А на миллиметр диаметра электрода.

Автоматическую дуговую сварку данных марок сталей выполняют сварочной проволокой Св-08ГА или Св-10ГА под флюсами АН-348-А или ОСЦ-45.

Металлоконструкции из сталей 15ХСНД, 15ГС, 14Г2, 14Г2АФ, 16 Г2АФ можно сваривать при температуре окружающей среды не ниже -10°C. Если же температура окружающей среды находится в пределах от -10°C до -25°C, то при сварке необходим предварительный подогрев. Ширина подогрева зоны сварки составляет 100-120 мм по обе стороны шва. Температура предварительного подогрева 100-150°C. При температуре окружающей среды ниже, чем -25°C, сварка вышеуказанных сталей не допустима.

Сварка низколегированных сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д

Оценку свариваемости сталей таких марок, как 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д и т.п. можно дать хорошую (см. таблицу свариваемости сталей), и связано это с тем, что они не подвержены закаливанию, не склонны к перегреву и устойчивы к образованию горячих и холодных трещин в сварном шве и зоне термического влияния. Сварку низколегированных конструкционных сталей данных марок можно выполнять как ручной дуговой сваркой, так и автоматической.

При ручной сварке хорошо подходят электроды марок Э50А и Э55А. При автоматической сварке используют сварочную проволоку марок Св-08ГА, Св-10ГА или Св-10Г2. Для защиты зоны сварки применяют флюсы АН-348-А или ОСЦ-45.

Сварка листов из сталей 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д, толщиной менее 40 мм выполняется без разделки кромок. И, при соблюдении технологии и режимов сварки, механические свойства сварочного шва почти не уступают механическим свойствам основного металла. Равнопрочность сварного шва обусловлена переходом легирующих элементов из электродной проволоки в металл сварного шва.

Сварка хромокремнемарганцовистых низколегированных сталей 25ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА

Сварка низколегированных сталей 25ХГСА, 30ХГСА, 35ХГСА и т.п. затруднена тем, что они склонны к образованию трещин при сварке и к появлению закалочных структур. И чем меньше толщина свариваемых кромок, тем выше риск образования закалочных зон и появления трещин в металле шва и, особенно, околошовной зоне.

Склонность данных сталей к сварным дефектам обусловлена повышенным содержанием углерода в их составе (0,25% и более). Сварку этих сталей можно выполнять сварочной проволокой Св-08 или Св08А, а также электродами данных марок.

Для особоответственных сварных швов рекомендуют применять электроды Св-18ХГСА или Св-18ХМА с защитным покрытием следующих видов: ЦЛ-18-63, ЦК18М, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, УОНИ-13/НЖ.

При сварке низколегированных хромокремнемарганцовистых сталей, в зависимости от толщины свариваемого металла, рекомендуются следующие режимы сварки:

Источник статьи: https://taina-svarki.ru/svarka-chernyh-metallov/svarka-nizkolegirovannnyh-staley.php

Подготовка к сварке

Кромки стыкуемых деталей из высоколегированных сталей лучше готовить механическим способом. Однако допускается плазменная, электродуговая, газофлюсовая или воздушно-дуговая резка. После огневых способов обязательно обрабатывают кромки механическим инструментом на глубину 3-5 мм.

Снимать фаску для получения скоса кромки необходимо только механическим способом. Снаружи и внутри кромки зачищают от окалины и загрязнений на ширину 20 мм и обезжиривают.

Затем осушают защитный газ, очищают электродную проволоку от смазки и грязи травлением или механически с последующим прокаливанием.

Стыки собирают в приспособлениях либо с помощью прихваток. Их нужно располагать равномерно по всей длине стыков на расстоянии 75-125 мм одна от другой. Размеры прихваток выбирают в зависимости от толщины металла и геометрии стыка. Прихватки перед сваркой зачищают до металлического блеска и проверяют, нет ли в них трещин и других дефектов. Прихватки с недопустимыми дефектами удаляют механическим способом.

В местах пересечения швов прихватки устанавливать нельзя.

Технология сварки стали 30ХГСА.

OlegLavrov

Я Очень люблю строить самолеты!

. а летать еще интереснее. /&

OlegLavrov

Я Очень люблю строить самолеты!

Я люблю строить самолеты!

Улыбнёмся друзья и за дело. аа молчать не будем?

Рябиков

Изобретаем решительно все!

Ремонт самолета Як-12Р: https://ifolder.ru/12305833

Сварочная проволока 18ХМА или 18ХМЮА. В любом случае исключить сквозняки. Сразу после сварки не давать быстро остывать сварному шву (можно прикрыть асбестовым полотном или тому подобным).

Санек74ru

Люблю прыгать с нормально летящего самолета.

Сварка стали 30хгса Сообщение Альберт 57 » 05 мар 2012, 09:22

Всем доброго времени суток. Начинаю строительство рамы и вот собстна возникают вопросы Все придерживаются технологии сварки стальных труб марки 30хгса или варят без заморочек? 30ХГСА сваривают сваркой всех видов. Сталь 30ХГСА обладает повышенной склонностью к трещинообразованию при сварке. Для снятия внутренних напряжений после сварки необходимо применять отпуск. Конструкции, термически обрабатываемые после сварки на заданную прочность, в случае длительного разрыва между сваркой и термической обработкой также подвергают отпуску при 650 °С. При большом числе швов на узлах из указанных сталей, создающих жесткую систему (большое число ребер жесткости и др.), рекомендуется производить промежуточный высокий отпуск после сварки определенного числа швов. Конструкции, изготовляемые из термически обработанных элементов, подвергают отпуску при температуре на 50 °С ниже температуры отпуска после закалки. Допускается отпуск при 250 °С с выдержкой не менее 2 ч. Детали из стали 30ХГСА толщиной более 3 мм (сварка в отожженном состоянии), имеющие швы с особо жесткими контурами, во избежание образования трещин рекомендуется сваривать с подогревом до температуры 250—350 °С, которую нужно поддерживать в течение процесса сварки. Подогрев может быть как местным, так и общим, но обязательно равномерным по всему периметру сварного шва и близлежащих зон на ширине не менее 100 мм по обе стороны от шва. В особо сложных сварных узлах не исключено применение подогрева и для сталей 25ХГСА и 23Х2НВФА. Сталь 23Х2НВФА сваривают контактной сваркой; удовлетворительно — дуговой сваркой всех видов. После сварки деталь необходимо подвергать отпуску при 500 °С. Отпуск деталей сложной конфигурации нужно производить немедленно после сварки.

Выбор параметров режима

Сварку ведут постоянным током обратной полярности, желательно в среде инертных газов. Целесообразно выбирать сварочные проволоки сходные по химическому составу с основным металлом.

Режим сварки нужно соблюдать таким, чтобы шов остывал как можно быстрее.

Сварка высоколегированных коррозионностойких сталей возможна в СО2, газовых смесях: Ar+СО2; Ar+О2. Для получения качественных швов применяют проволоки с повышенным содержанием титана и алюминия, например: Св-07Х18Н9ТЮ, Св-08Х20Н9С2БТЮ

Ориентировочные режимы сварки сталей типа 18-8 в инертных газах

Ориентировочные режимы сварки высоколегированных сталей в углекислом газе