Svařitelnost ocelí mezi sebou tabulka
Při posuzování svařitelnosti převládá role chemického složení oceli. Pomocí tohoto indikátoru se jako první přiblížení hodnotí svařitelnost.
Vliv hlavních legujících nečistot na svařitelnost ocelí jsou uvedeny níže.
Další materiály k tématu „
Svařitelnost ocelí
, klasifikace ocelí podle svařitelnosti“:
- Svařitelnost – definice pojmu.
- GOST 23870-79 Svařitelnost ocelí Metoda hodnocení vlivu tavného svařování na základní kov
- Klasifikace legovaných ocelí.
- Vliv legujících prvků na tendenci usazeného kovu tvořit trhliny.
- GOST 29273-92 Svařitelnost – definice
- Svařitelnost mědi
Uhlík (C) je jednou z nejdůležitějších nečistot, která určuje pevnost, tažnost, prokalitelnost a další vlastnosti oceli. Obsah uhlíku v ocelích do 0,25 % nesnižuje svařitelnost. Vyšší obsah „C“ vede k tvorbě kalících struktur v kovu tepelně ovlivněné zóny (dále jen HAZ) a vzniku trhlin.
Síra (S) a fosfor (P) jsou škodlivé nečistoty. Zvýšený obsah „S“ vede ke vzniku horkých trhlin – červená křehkost a „P“ způsobuje křehkost za studena. Proto je obsah „S“ a „P“ v nízkouhlíkových ocelích omezen na 0,4-0,5 %.
Křemík (Si) je v ocelích přítomen jako nečistota v množství do 0,3 % jako deoxidační činidlo. S tímto obsahem „Si“ se svařitelnost ocelí nezhoršuje. Jako legující prvek s obsahem „Si“ do 0,8-1,0 % (zejména do 1,5 %) je možný vznik žáruvzdorných oxidů „Si“, což zhoršuje svařitelnost oceli.
Obsah manganu (Mn) v oceli je do 1,0 % – proces svařování není náročný. Při svařování ocelí s obsahem Mn 1,8-2,5% se mohou v kovu HAZ objevit tvrdnoucí struktury a praskliny.
Chrom (Cr) v nízkouhlíkových ocelích je jako nečistota omezen na 0,3 %. V nízkolegovaných ocelích je možný obsah chrómu v rozmezí 0,7-3,5 %. U legovaných ocelí se jeho obsah pohybuje od 12 % do 18 % a u vysokolegovaných ocelí dosahuje 35 %. Při svařování tvoří chrom karbidy, které zhoršují korozní odolnost oceli. Chrom podporuje tvorbu žáruvzdorných oxidů, které komplikují proces svařování.
Nikl (Ni), podobně jako chrom, se v nízkouhlíkových ocelích vyskytuje v množství do 0,3 %. V nízkolegovaných ocelích se jeho obsah zvyšuje na 5% a ve vysokolegovaných ocelích až na 35%. Ve slitinách na bázi niklu jeho obsah převládá. Nikl zvyšuje pevnost a plastické vlastnosti oceli a má pozitivní vliv na svařitelnost.
Vanad (V) v legovaných ocelích je obsažen v množství 0,2-0,8 %. Zvyšuje houževnatost a tažnost oceli, zlepšuje její strukturu a pomáhá zvyšovat prokalitelnost.
Molybden (Mo) v ocelích je omezen na 0,8 %. Při tomto obsahu příznivě ovlivňuje pevnostní vlastnosti oceli a zušlechťuje její strukturu. Při svařování však vyhoří a přispívá ke vzniku trhlin v usazeném kovu.
Titan a niob (Ti a Nb) jsou v korozivzdorných a žáruvzdorných ocelích obsaženy v množství do 1 %. Snižují citlivost oceli na mezikrystalovou korozi, nicméně niob v ocelích typu 18-8 podporuje tvorbu horkých trhlin.
Měď (Cu) je obsažena v ocelích jako příměs (v množství do 0,3 % včetně), jako přísada do nízkolegovaných ocelí (0,15 až 0,5 %) a jako legující prvek (do 0,8-1 %). Zvyšuje korozní vlastnosti oceli bez ohrožení svařitelnosti.
Při posuzování vlivu chemického složení na svařitelnost ocelíKromě obsahu uhlíku se bere v úvahu i obsah dalších legujících prvků, které zvyšují náchylnost oceli ke kalení. Toho je dosaženo přepočtením obsahu každého legujícího prvku oceli v ekvivalentním účinku na její prokalitelnost pomocí experimentálně stanovených konverzních faktorů. Celkový obsah uhlíku a přepočtená ekvivalentní množství legujících prvků v oceli se nazývá uhlíkový ekvivalent. Pro jeho výpočet existuje řada vzorců sestavených pomocí různých metod, které umožňují vyhodnotit vliv chemického složení nízkolegovaných ocelí na jejich svařitelnost:
SEKV = C + Mn/6 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 + Ni/15 + Cu/15 (MIS metoda);
SEKV = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 (japonská metoda);
[C]X = C + Mn/9 + Cr/9 + Ni/18 + 7Mo/90 (Seferova metoda),kde čísla udávají obsah v oceli v hmotnostních zlomcích procent odpovídajících prvků.
Každý z těchto vzorců je přijatelný pouze pro určitou skupinu ocelí, nicméně hodnotu uhlíkového ekvivalentu lze využít při řešení praktických otázek souvisejících s rozvojem technologie svařování. Poměrně často se výpočty chemického uhlíkového ekvivalentu pro uhlíkové a nízkolegované konstrukční oceli perlitické třídy provádějí pomocí Seferianova vzorce.
Podle svařitelnosti se oceli konvenčně dělí do čtyř skupin: dobře svařitelné, uspokojivě svařitelné, omezeně svařitelné a špatně svařitelné (tab. 1.1).
Do první skupiny patří nejběžnější třídy nízkouhlíkových a legovaných ocelí ([C]X≤0,38), jejichž svařování lze provádět konvenční technologií, tzn. bez ohřevu před svařováním a během procesu svařování, jakož i bez následného tepelného zpracování. Odlévané díly s velkým objemem naneseného kovu se doporučuje svařovat s mezitepelným zpracováním. U konstrukcí pracujících při statickém zatížení se tepelné zpracování po svařování neprovádí. U kritických konstrukcí provozovaných při dynamickém zatížení nebo vysokých teplotách se doporučuje tepelné zpracování
Do druhé skupiny patří uhlíkové a legované oceli ([C]x = 0,39-0,45), při svařování za běžných výrobních podmínek nedochází k tvorbě trhlin. Do této skupiny patří oceli, které je nutné předehřát, aby nedocházelo ke vzniku trhlin a také podrobit následnému tepelnému zpracování. Tepelné zpracování před svařováním je různé a závisí na jakosti oceli a provedení součásti. U odlitků z 30L oceli je nutné žíhání. Strojní díly vyrobené z válcovaných výrobků nebo výkovků, které nemají tuhé obrysy, lze svařovat v tepelně zpracovaném stavu (kalení a popouštění). Svařování při okolní teplotě pod 0°C se nedoporučuje. Svařování dílů s velkým objemem naneseného kovu se doporučuje provádět s mezitepelným zpracováním (žíhání nebo vysoké popouštění)
Tabulka 1. Klasifikace ocelí podle svařitelnosti.
Nízkouhlíkové St1-St4 (kp, ps, sp)
15K, 16K, 18K, 20K, 22K
A, A32, A36, A40, B, D, D32, D36, D40, E, E32, E36, E40
Nízká slitina 15G, 20G, 25G, 10G2, 12ХН, 12ХН2, 15Н2М, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХФ, 20Н2М
09G2, 09G2S, 09G2D, 10G2B, 10G2BD, 12GS, 16GS, 17GS, 17G1S, 10G2S1,09G2SD, 10G2S1D, YuHSND, YuKHNDP, 14G2AFD, 14G2AFD, 15G15AFD, XNUMXGXNUMXAFD, XNUMXGXNUMXAFD, XNUMXGXNUMXS XNUMXHSND
08GDNFL, 12DN2FL, 13ХДНФТЛ
Uhlíková ocel St5 (ps, sp), St5Gps
Legované 16KhG, 18KhGT, 14KhGN, 19KhGN, 20KhGSA, 20KhGR, 20KhN, 20KhNR, 12KhN3A, 20KhN2M
15Г2АФДпс, 16Г2АФД, 15Г2СФ, 15Г2СФД
20GL, 20GSL, 20FL, 20G1FL, 20DHL, 12DHN1MFL
Uhlíková ocel St5 (ps, sp), St5Gps
Legované 25KhGSA, 29KhN3A, 12Kh2N4A, 20Kh2N4A, 20KhN4A, 25KhGM, 35G, 35G2, 35Kh, 40Kh, 33KhS, 38KhGKh,30Kh30 , 30KhGSA, 30ХГНМТ, 35ХГНЗА, 25Х30Н20А
35GL, 32H06L, 45FL, 40HL, 35HGSL, 35NGML, 20HGSNDML, 30HGSFL, 23HGS2MFL
Legované 50G, 45G2, 50G2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А atd.
*DSTU 2651-94 (GOST 380-94). ** Zrušeno na Ukrajině.
V případech, kdy následné temperování není možné, se svařovaný díl podrobí lokálnímu ohřevu. Tepelné zpracování po svařování je různé pro různé jakosti oceli. Při svařování malých defektů oceli obsahující více než 0,35 % uhlíku je pro zlepšení mechanických vlastností a zpracovatelnosti nutné tepelné zpracování (u této oceli žíhání nebo popouštění za vysokých teplot).
Do třetí skupiny patří uhlíkové a legované oceli ([C]X = 0,46-0,59) perlitické třídy, které jsou za běžných podmínek svařování náchylné k praskání. Svařitelnost ocelí této skupiny je zajištěna pomocí speciálních technologických opatření, spočívajících v jejich předběžném tepelném zpracování a ohřevu. Většina výrobků z této skupiny ocelí je navíc po svařování podrobena tepelnému zpracování. U dílů a odlitků vyrobených z válcovaných výrobků nebo výkovků, které nemají zvlášť tuhé obrysy a tuhé součásti, je povoleno svařování v tepelně zpracovaném stavu (kalení a popouštění).
Bez předehřevu lze takové oceli svařovat v případech, kdy spoje nemají tuhé obrysy, tloušťka kovu není větší než 14 mm, okolní teplota není nižší než +5 ° C a svařované spoje jsou pomocného charakteru . Ve všech ostatních případech je nutný předehřev na teplotu 200°C.
Tepelné zpracování této skupiny ocelí je přiřazeno podle režimu zvoleného pro konkrétní ocel.
Do čtvrté skupiny patří uhlíkové a legované oceli ([C]x≥0,60) perlitické třídy, které se nejobtížněji svařují a jsou náchylné k praskání. Při svařování této skupiny ocelí racionálními technologiemi není vždy dosaženo požadovaných výkonnostních vlastností svarových spojů. Tyto oceli jsou v omezené míře svařitelné, proto se jejich svařování provádí s povinným předběžným tepelným zpracováním, s ohřevem během procesu svařování a následným tepelným zpracováním. Před svařováním musí být taková ocel žíhána. Bez ohledu na tloušťku a typ spoje je třeba ocel předehřát na teplotu minimálně 200°C. Tepelné zpracování výrobku po svařování se provádí v závislosti na jakosti oceli a jejím účelu.
Provozní spolehlivost a životnost svařovaných konstrukcí z nízkolegovaných žáruvzdorných ocelí závisí na maximální dovolené provozní teplotě a dlouhodobé pevnosti svarových spojů při této teplotě. Tyto ukazatele jsou určeny systémem legování žáruvzdorných ocelí. Podle legovacího systému lze oceli rozdělit na chrom-molybden, chrom-molybden-vanad a chrom-molybden-wolfram (tab. 1.2). U těchto ocelí se hodnota uhlíkového ekvivalentu pohybuje v širokých mezích a posuzování svařitelnosti ocelí na základě její hodnoty je nepraktické. Výpočet teploty předehřevu se provádí pro každou konkrétní jakost oceli.
Rozdělení vysoce legovaných ocelí do skupin (nerezové, kyselinovzdorné, žáruvzdorné a žáruvzdorné) v rámci GOST 5632-72 se provádí podmíněně v souladu s jejich hlavními provozními charakteristikami, protože žáruvzdorné a žáruvzdorné odolné oceli jsou zároveň kyselinovzdorné v určitých agresivních prostředích a kyselinovzdorné oceli jsou jak žáruvzdorné, tak žáruvzdorné při určitých teplotách.
Zastavme se u stručných doporučení k technologii svařování vysoce legovaných ocelí, které, jak již bylo uvedeno, jsou rozděleny do čtyř skupin.
U vysoce svařitelných vysokolegovaných ocelí se tepelné zpracování před a po svařování neprovádí. Při výrazném vytvrzení musí být kov vytvrzen od 1050-1100°C. Tepelné podmínky svařování jsou normální. Do této skupiny ocelí patří řada kyselinovzdorných a žáruvzdorných ocelí s austenitickou a austeniticko-feritickou strukturou.
U uspokojivě svařitelných vysokolegovaných ocelí se před svařováním doporučuje předběžné popuštění na 650-710°C s chlazením vzduchem. Tepelné podmínky svařování jsou normální. Při záporných teplotách není svařování povoleno. Předehřev na 150-200°C je nutný při svařování konstrukčních prvků s tloušťkou stěny větší než 10 mm. Po svařování se doporučuje temperování na 650-710°C, aby se uvolnilo napětí. Tato skupina zahrnuje především většinu chromových ocelí a některé chromniklové oceli.
Tabulka 2. Druhy žáruvzdorných a vysoce legovaných ocelí a slitin na bázi železo-nikl a nikl.
Svařitelnost kovů je reakcí na proces svařování. Určuje svařovací režimy a vhodnost vyrobeného produktu pro další použití. Podrobně zvažujeme faktory ovlivňující svařitelnost. Tabulka skupin kovů.
Při výrobě letadel, lodí (vesmírných, námořních, říčních), automobilů, při stavbě konstrukcí pro různé účely, při výrobě výrobků ze strojírenského, potravinářského, energetického a jiného průmyslu, v bytových a komunálních službách se používají kovové konstrukce. používané, které jsou svařovány různými způsoby. Vyrábějí se z uhlíkových a legovaných ocelí, litiny, mědi, titanu, slitin hliníku atd. Pokaždé se individuálně volí způsob svařování určitého druhu kovu a technologie. Nejprve se dívají na chemické složení, které musí výrobce válcovaných kovových výrobků a sortimentu uvádět v průvodní dokumentaci u každé šarže zboží. To umožnilo zařadit kteroukoli z téměř 700 jakostí oceli do té či oné skupiny svařitelnosti.
- 1 Definice svařitelnosti a její kategorie
- 1.1 Faktory ovlivňující proces svařování
Stanovení svařitelnosti a její kategorie
Svařitelnost ocelí je schopnost získat pomocí zvoleného zařízení a technologie procesu vysoce kvalitní spojení částí výrobku, které odpovídá provozním požadavkům konečného výrobku. Jednoduše řečeno, spoj by měl být co nejblíže pevnostním charakteristikám svařované jakosti oceli. Existují dva typy svařitelnosti: fyzikální a technologická. V prvním případě se získá sloučenina s chemickou vazbou, která je typická pro čisté kovy a technické slitiny. Technologický typ svařitelnosti spočívá v charakterizaci spoje ocelových obrobků po procesu svařování. Šev a tepelně ovlivněná zóna musí odpovídat vlastnostem požadovaným pro výrobek a být spolehlivé po celou dobu životnosti.
Svařitelnost ovlivňují následující faktory:
- množství uhlíku, legujících prvků a škodlivých nečistot přítomných v jakosti oceli v %;
- citlivost kovů na teplo;
- chemická aktivita;
- sklon k oxidačním procesům.
Kombinace faktorů umožnila rozdělit třídy oceli do 4 skupin podle svařitelnosti: dobré, vyhovující, omezené a špatně svařitelné. Vliv má také kvalifikace svářeče. Pokud je člověk amatér, pak bude kvalita připojení velmi nízká.
Typ kvalitního svaru při spojování trubek z vysoce legované oceli:
Charakteristiky skupin některých jakostí oceli a nuance svařování jsou uvedeny v tabulce:
Skupina svařitelnosti Obsah uhlíku v %, Obsah legujících prvků v % GOST ocel Vlastnosti svařovacího procesu já (dobrý) Žádné další 0,2 Žádné další 2,5 380-94 St1 ÷ St4 (sp, kp, ps) Provádí se pomocí technologie, která nevyžaduje další opatření v režimech odpovídajících tloušťce kovu 803-81 10YA, 18YA 977-88 15L, 20L, 25L, 08GDNFL, 2DN2FL, 13ХДНФТЛ 1050-88 08 ÷ 25 (ps, kp) 4041-71 25ps, 08Yu 4543-71 15G ÷ 25G, 10G2, 16 Х, 20 Х, 12 ХН, 15 ХА, 15 ХФ II (uspokojivé)
přísně)0,2 ÷ 0,35 2,5 ÷ 10 380-94 St5 (ps, sp) Při svařování je nutné:
– připravit okraje;
— dodržovat svařovací režim;
— používejte vhodná tavidla a přídavné materiály. V některých případech proveďte ohřev na teplotu 100 ÷ 200 0C s následným tepelným zpracováním977-88 20GL, 20GSL, 20FL, 20G1FL, 20DHL, 12DHN1MFL 1050-88 30 10702-78 20G2S 19281-89 15Г2АФДпс, 16Г2АФД, 15Г2СФ, 15Г2СФД III (omezený) 0,35 ÷ 0 2,5 ÷ 10 977-88 35L 40L, 45L,35GL, 32H06L, 45FL, 40HL, 35HGSL, 35NGML, 20HGSNDML, 30HGSFL, 23HGS2MFL Kvalita je zajištěna předehřátím obrobků na teplotu nepřesahující 250 0C a provedením tepelného zpracování po spojení podle režimu odpovídajícímu jakosti oceli 1050-88 35, 40, 45 4543-71 25ХГСА, 29ХН3А, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, 20ХН4А, 25ХГМ, 35G, 35G2, 35Х, 40С, 33ХС, 38Х,Т А, 30ХГС, 30ХГСА, 30ХГСА, 30ХГНМТ, 35ХГНЗА, 25Х30Н20А 11268-76 12X2NVFA IV (špatné) nad 0,45 nad 10 977-88 50L, 55L, 30ХНМЛ, 25Х2Г2ФЛ Svařování se provádí s tepelným zpracováním před zahájením procesu svařování, ohřevem během procesu spojování a tepelným zpracováním po svařování. 1055-88 50, 55 1435-77 U7 ÷ U13A 4543-71 50G, 45G2, 50G2, 45Х, 40ХС, 50ХГ, 50ХГА, 50ХН, 55С2, 55С2А, 30ХГСН2А atd. 5950-2000 9X, 9X1 10702-78 38ХГНМ Tabulka svařitelnosti umožňuje, pokud je známa značka kovu, okamžitě ji přiřadit ke konkrétní skupině a na základě toho správně zvolit režim a způsob provedení spoje. Nízkouhlíkové a nízkolegované oceli lze svařovat jakýmkoliv způsobem svařování bez jakýchkoli omezení, jiné jakosti vyžadují dodatečná opatření, která umožní provedení spoje v odpovídající kvalitě.
Pozor! Svařování při teplotách pod -5 °C by se nemělo provádět: kvalita spoje bude špatná.
Faktory ovlivňující proces svařování
Faktory, které ovlivňují výrobu vysoce kvalitní sloučeniny: chemické složení a obsah škodlivých složek ve vzduchu.
Obsah uhlíku v jakosti oceli je velmi důležitým faktorem. Kovy s obsahem prvků nejvýše 0,2 % se spojují bez problémů na vyšší úrovni, kvalita se zhoršuje. V tepelně ovlivněné zóně se vyskytují jak horké, tak studené trhliny.
Obsah síry v množství přesahujícím 0,045 % vede k jevu, jako je červená křehkost, tj. výskyt horkých trhlin.
Fosfor je také škodlivá nečistota. Pokud jeho množství přesáhne 0,4 %, nelze se vyhnout defektu jako je křehkost za studena, tedy křehnutí konstrukce.
Obsah manganu v oceli v množství větším než 1,8 % ztěžuje svařování. Spoj se stává křehkým a vznikají v něm trhliny v důsledku procesů tvrdnutí.
Chrom ve zvýšeném množství zhoršuje korozní odolnost svarového spoje, zejména u ocelí, které neobsahují nikl. Množství chrómu je omezeno horní hranicí – 0,3 %.
Oceli s množstvím křemíku do 0,8 % jsou dobře svařitelné při překročení této hodnoty se zvyšuje tekutost a zhoršuje se svařitelnost.
Ocel, zejména při svařování kritických konstrukcí, musí být chráněna před škodlivými složkami ve vzduchu: kyslíkem a vodíkem. Vedou ke vzniku trhlin a pórů ve svaru. Vrstva tavidla nebo ochranného plynu ochrání spoj před oxidací během spojování.
Způsob a způsob aplikace také ovlivňuje svařitelnost kovů. Zvlášť, když se značka stala neznámou. V tomto případě se určuje experimentálně. K tomu se nejprve svaří vzorky z těch polotovarů, ze kterých bude v budoucnu vyrobena struktura nebo výrobek, a vypracuje se režim svařovacího procesu.
Prosíme o sdílení zkušeností těch, kteří spojili vysoce legované a uhlíkaté oceli, oceli s vysokou technologickou tažností, ale i slitiny hliníku a získali kvalitní spojení. Předem děkujeme za poskytnutí cenných informací, které budou pro mnohé užitečné.