Сварка и сварочные материалы. Технические и технологические вопросы.

[Струня ТС]

Слышал, что сейчас в этом сорте никель заменяют то ли марганцем, то ли ещё чем...Но это ведь уже будет не совсем "пищевая" нержа...

В ГОСТах нет такого класса металлических материалов, как "пищевой" и "технический". Есть требования по санитарно- гигиеническим требованиям к металлам, из которых изготавливают ту или иную емкость для хранения пищевых продуктов. По существу: Коррозионно- стойкий металл покрыт прочной и прозрачной пленкой окислов хрома, или других элементов. То есть, коррозионно- стойкий "нержавеющий" сплав- это сплав железа с хромом, которого более 13%. Такой сплав обладает высокой твердостью, прочностью и хрупкостью. Никель добавляют для получения пластичной аустенитной структуры, стойкой к коррозии в некоторых специфичных средах. Так вот, способностью переводить сталь в состояние аустенитной структуры обладает и марганец. А еще он обладает редкой способностью к самонаклепу- то есть при восприятии ударных и сминающих нагрузок, сплав с высоким содержанием марганца становится прочнее и прочнее... А еще марганец сравнительно дешев. Поэтому, посуда из стали 10Х18Н10Т и из стали 10Х18Г16Т обладают совершенно аналогичными эксплуатационными характеристиками, как емкости для пищевых продуктов с содержанием некоторого количества агрессивных слабых органических кислот.

[Azagoz]

Спасибо...Ещё заметил. что просверлить отверстие в нерже с марганцем дрелью очень непросто: чуть не тот угол заточки или туповато сверло- и всё. надо место сверления отжигать, иначе не просверлишь- наклёпывается...Сборщикам отверстия под саморез прожигаю плазмой, до этого мудохались по-чёрному, особенно в профильных трубах...

[Струня ТС]

Ещё заметил. что просверлить отверстие в нерже с марганцем дрелью очень непросто: чуть не тот угол заточки или туповато сверло- и всё. надо место сверления отжигать, иначе не просверлишь- наклёпывается...

Вот про это я и говорил. В процессе работы высокомарганцовистая сталь наклепывается, и ее резать и обрабатывать очень трудно.

[полуиж]

Плюсовая клемма аппарата должна быть на электроде, минусовая- на детали.

Это "обратная полярность" -наиболее стабильная дуга. Применяется для сварки тонкого метала.
Если плюс на изделии это "прямая полярность" - для сварки толстого металла и резки.

Для тренировок лучше взять электроды с менее капризным покрытием- МР-3.

Это лучшие электроды для дома и под все типы аппаратов, но пойдут и АНО-21 ( почему то их больше всего в продаже)

[Струня ТС]

Если плюс на изделии это "прямая полярность" - для сварки толстого металла и резки.

Для основного покрытия (УОНИ, нержавейка) не идет. Для них только обратная полярность. МР-3- пофигу полярность.

Это лучшие электроды для дома и под все типы аппаратов, но пойдут и АНО-21 ( почему то их больше всего в продаже)

Потому, что самое дешевое покрытие. И с качеством можно играть в сторону ухудшения сколько хочешь. Лучше извернуться и купить нормальных электродов. http://www.spravkakirova.ru/gde-kupit-elektrodyid.html, http://elektromaster.storeland.ru/goods/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%8B-%D0%9C%D0%A0-3-%D1%844-1 (эти хорошие).

[Huchi]

Здравствуйте!
Тема безусловно очень интересная и полезная. Мне очень нравится сварка, получаю от процесса огромное удовольствие, но ещё новичок и многого не знаю.
Хотелось бы побольше практических советов и хитростей. Например, как вести шов, с какими интервалами, как держать электрод при вертикальных швах и т.п.
Подскажите, как можно определить качество шва? Например, у меня стал получаться красивый, гладкий, блестящий шов, но опытные сварщики говорят, что металл плохо проварен.
Как можно избежать прогара металла при сварке квадратных труб 10х10? Как правильно подобрать ток, и какие должны быть правильные действия сварщика?
Что такое пережог металла и как его избежать?

[Струня ТС]

Хотелось бы побольше практических советов и хитростей. Например, как вести шов, с какими интервалами, как держать электрод при вертикальных швах и т.п.

Я бы посоветовал купить пару учебников по сварке для училищ. Там достаточно подробно расписаны и теория и практика. Очень часто техника сварки у разных сварщиков отличается кардинально- все зависит от привычки и степени таланта.

Подскажите, как можно определить качество шва? Например, у меня стал получаться красивый, гладкий, блестящий шов, но опытные сварщики говорят, что металл плохо проварен.

Об этом тоже в учебниках написано. Для получения провара нужно собирать стыки с зазором. Если толщина детали до 3 мм- то без разделки кромок и зазор 2- 3 мм. Если тоньше- зазор меньше. Если толще- то надо разделывать кромку. Как- в поисковике набрать "ГОСТ 5264" и посмотреть конструкцию. Для стыковых швов чаще всего идет шов С17. В домашних условиях проверить провар можно только заглянув в корень шва. Если металл от туда вытек, то провар есть. Наличие провара критично, если детали испытывают приличные нагрузки- к примеру металлокаркасы зданий, балконные консоли, конструкции автомобильной эстакады... Если это забор или беседка- то на провар можно плюнуть.
 

Как можно избежать прогара металла при сварке квадратных труб 10х10? Как правильно подобрать ток, и какие должны быть правильные действия сварщика?
Что такое пережог металла и как его избежать?

Какая толщина труб? Если порядка 1 мм, то очень трудно. Посоветовал бы в этом случае взять пруток диаметром 14- 15 мм, огранить его шлифмашинкой, порезать его на куски около 20 мм и вставлять внутрь трубы под стык в качестве подкладки.
Ток подбирается из расчета 30- 40 А на 1 мм диаметра электрода. То есть 2мм- 50-80А, 3 мм- 70-110 А, 4 мм 110- 150А. При сварке тонкого металла ток уменьшают, при сварке толстого- увеличивают. То есть при сварке квадратной трубы 10х10х1 на подкладке надо брать электрод диаметром 2 мм, выставлять 50А и зазор около 1 мм.
Пережог металла- явление, при котором металл в зоне термического влияния сильно перегревается, и начинает окисляться кислородом воздуха. Причем кислород проникает внутрь металла по границам зерен, и металл охрупчивается. Внешний вид такого металла- серосизый цвет, на поверхности частая сетка трещин. Причина- слишком высокий ток сварки и низкая скорость. ДЕФЕКТ НЕИСПРАВИМ. То есть участок надо вырезать и сварить заново.

[Huchi]

Пережог металла- явление, при котором металл в зоне термического влияния сильно перегревается, и начинает окисляться кислородом воздуха.

Можно ли сказать, что металл пережжён, когда, например, при сварке двух прутов я их прогрел так "качественно", что место сварки раскалилось докрасна, и в месте соединения металл гнётся как проволока?

[Huchi]

Можно ли варить арматуру? Я не знаю какая марка стали у арматуры, которая продаётся у нас. Обычная рифлёная арматура, стОит 105 рублей за 6-метровый прут диаметром 8 мм.
Какую арматуру можно варить? Как её распознать?

[Струня ТС]

Можно ли сказать, что металл пережжён, когда, например, при сварке двух прутов я их прогрел так "качественно", что место сварки раскалилось докрасна, и в месте соединения металл гнётся как проволока?

Место сварки должно было быть красным. Другой вопрос- ломается или нет. А то, что гнется- не удивительно. Арматура термически упрочненная, и после нагрева отпустилась и гнется.

Какую арматуру можно варить? Как её распознать?

В принципе- любую. Электроды МР-3, АНО, УОНИ 13/45... Любыми черными электродами. Главное- не пережечь. Соответственно, для арматуры 8 мм электроды потоньше, ток поменьше.

[Струня ТС]

После сварки баков и емкостей наступает самый интересный момент. Дефектроскопия кустарным способом...
По дороге в гараж покупаем инструмент с неприличным названием, примерно 3х кратную, и внимательно смотрим на швы. Отмечаем мелом все дырочки, трещинки, несплошности. Потом чистим их шлифмашинкой (без фанатизва) и завариваем. Когда визуальный осмотр покажет, что никаких трещинок и пор не видно, приступаем к следующему акту "марлезонского балета". Берем гашеную известь и основательно промазываем все швы снаружи. Слой должен быть не столько толстым, сколько равномерным. Потом заливаем в бак грамм 150 керосина, и начинаем мотать во все стороны так, чтобы керосин попал на абсолютно все участки швов. Ждем минут 20- 25, и опять мотаем. Через пару часов все швы, покрытые известью должны сохранить девственную чистоту и сухость. Там, где проступил керосин- пора или трещина. Она очень маленькая, но очень неприятная. Известь надо смыть, пору найти и разделать шлифмашинкой. Промыть бак от керосина (он может взорваться от сварки) так, чтобы не осталось ни капли- ни паринки... Промыть кромки от жира, керосина ацетоном или бензином- ректификатом и заварить. Для надежности можно бак наполнить углекислотой, или аргоном. Если кромки не промыть- будет пора, которую не заваришь, пока жир и углеводород не выведешь.
Повторить керосиновую пробу.
После этого надо создать в баке давление, которое создают пары бензина очень жарким летом на солнышке. Сколько в МПа- не знаю- мож кто подскажет...
И опять керосином.... После этого можно будет перекреститься, и покрасить бак в черный цвет со ржавыми разводами от греха...

[Струня ТС]

Че-то сложную процедуру контроля описал... Можно и проще- после визуального контроля ставим узел забора бензина и уровнемера, наливаем воды в бак и натягиваем на горловину шланг метра 2 длинной. Шланг ставим вертикально и доливаем воды до верха. Вода должна иметь температуру окружающего воздуха, иначе на бак сядет конденсат! Ждем 20 минут и внимательно все осматриваем. Не должно быть капель, отпотевания и прочей воды на поверхности. Для верности швы опять же можно побелить. Вот одновременно будет тест на прочность и сплошность.

[Струня ТС]

Доброго времени суток, уважаемые соклубни! Скучно мне! Поэтому решил я продолжить публикацию статей о сварке, металлах и прочее для возбуждения мыслеблудия полезного, и ознакомления охочего до техники народа с диковинками техники и технологии для удовлетворения страсти познания...
И так, поговорим об эфемерной, но очень важной характеристики сплава- свариваемости. Что это есть, и для чего сия характеристика нужна.
 Одной из важнейших характеристик металлов и, в частности, железоуглеродистых сплавов, используемых в сварных конструкциях, является свариваемость.
 Подчеркнем, что свариваемость не является неотъемлемым, свойством металла или сплава, подобным его физическим свойствам. Кроме химического состава, теплофизических и механических свойств основного металла, свариваемость в известной мере определяется способом и режимом сварки, составом электродного металла и шва, покрытия, флюса или защитного газа, конструкцией сварного узла, его назначением и т.п. Приведем определение свариваемости, представленное в ГОСТ 2601-84: «Свариваемость - свойство металлов или сочетания металлов  образовывать  при  установленной  технологии  сварки  соединение, отвечающее  требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия».
 Различают  несколько  качественных  степеней  свариваемости:  хорошая,  удовлетворительная, ограниченная и плохая. По ним  номенклатура конструкционных сталей условно разделена на 4 группы свариваемости: от I (хорошая) до IV (плохая). Это позволяет ориентировочно оценивать их свариваемость при заданном способе сварки. 
  При экспериментальных методах оценки свариваемости применяются специальные сварные образцы (пробы) и имитируются  условия  сварки (технология). По результатам испытаний определяются условия появления и количество дефектов (например, трещин), механические и специальные свойства, абсолютные и относительные значения  которых принимаются за  количественные или качественные показатели свариваемости (критерии свариваемости). По ним судят о возможном поведении металла шва и сварного соединения при эксплуатации.
  Установление методического единства при рассмотрении вопросов  свариваемости (например, по степени трещинообразования швов и соединений) достигается соблюдением оговоренных  стандартами  понятий  и  терминов,  таких  как  склонность  к  образованию  трещин,  стойкость против образования трещин, сопротивляемость образованию трещин. Такому подходу  к экспериментальной оценке свариваемости способствуют установленные формы, размеры образцов (проб) и условия проведения испытаний (ГОСТ 26388-84, ГОСТ 26389-84).
Расчетные методы  оценки  свариваемости,  в  основном  учитывают   химический  состав металла, наличие примесей и газов, а косвенно, способ и режимы сварки (эквивалентный углерод, насыщение водородом, параметр трещинообразования и т.д.). Несмотря на известную ограниченность (условность) расчетных оценок, они позволяют ориентировочно оценивать различные варианты технологий сварки на стадии проектирования сварной конструкции.

[Струня ТС]

Технологическая  свариваемость -  технико-экономический  показатель.  Она  характеризует возможность  получения  сварного  соединения  требуемого  качества,  удовлетворяющего  требованиям надёжности конструкции при эксплуатации, с применением существующего оборудования при наименьших затратах труда и времени. Технологическая  свариваемость  определяется  совокупностью  свойств  основного металла, характеризующих его реакцию на термодеформационный цикл сварки. Кроме того, она зависит от способа и режима сварки, свойств присадочного металла, применяемых флюсов, электродных  покрытий  и  защитных  газов,  от  конструктивных  особенностей  свариваемого  изделия (его жесткость, наличие остаточных напряжений, концентраторов и т.д.) и условий его последующей эксплуатации.
Основные критерии технологической свариваемости следующие:
- окисляемость металла при сварке, зависящая от его химической активности;
- сопротивляемость образованию горячих трещин и трещин при повторных нагревах;
- сопротивляемость образованию холодных трещин и замедленному разрушению;
- чувствительность металла к тепловому воздействию сварки, характеризуемая его склонностью  к росту  зерна, структурными и фазовыми изменениями в шве и  зоне  термического влияния, изменением прочностных и пластических свойств;
- чувствительность к образованию пор;
-  соответствие  свойств  сварного  соединения  эксплуатационным  требованиям -  прочности,
пластичности, выносливости, ползучести, вязкости, жаростойкости и жаропрочности, коррозионной стойкости и др.
Следовательно,  под  хорошей  свариваемостью  сталей  понимают  возможность  получения сварных соединений, равнопрочных с основным металлом, без трещин и снижения пластичности как в металле шва, так и в околошовной зоне при обычной технологии сварки, без применения специальных приемов (например, предварительного подогрева). При этом все зоны сварного соединения должны обладать стойкостью против перехода в хрупкое состояние при рабочих температурах наравне с основным металлом. Если  рассматривается  свариваемость  легированных  сталей,  предназначенных,  например, для изготовления сварных конструкций, работающих в условиях контакта с агрессивной средой, то кроме вышеперечисленных требовании, необходимо, чтобы металл шва в зоне термического влияния обладал также и высокой коррозионной стойкостью. Лишь при обеспечении всех перечисленных требований, предъявляемых к сварному соединению при сварке по обычной технологии, данная сталь будет обладать хорошей свариваемостью.
Чем сложнее условия работы конструкции, тем большее число свойств должно учитываться при определении свариваемости.
Таким  образом,  разница между металлами,  обладающими  хорошей  или  плохой  свариваемостью,  состоит  в  том,  что  последние  для  получения  сварных  соединений  с  комплексом свойств, отвечающих условиям эксплуатации, должны свариваться по более сложной технологии, например, с предварительным и сопутствующим подогревом, с обязательной последующей термообработкой  сварных  изделий,  в  некоторых  случаях  в  специальных  камерах  с  контролируемой атмосферой или в вакууме, иногда с предварительной наплавкой кромок и термообработкой перед сваркой и т.д.
Значительное  усложнение  технологии  изготовления  того  или  иного  изделия  в  некоторых случаях заставляет отказываться от данного материала и изыскивать другой, применение которого упростит технологию сварки при обеспечении требуемых свойств сварной конструкции.
Удовлетворительная свариваемость должна обеспечивать соответствие сварного соединения определенным  технологическим  требованиям. Поскольку  такие  требования  весьма  разнообразны, различными могут быть и показатели, применяемые для оценки свариваемости. В связи с этим существует ряд испытаний для оценки свариваемости. Из них наиболее часто применяются такие:
1)  определение стойкости металла шва к образованию горячих трещин;
2)  определение стойкости металла шва и околошовной зоны к образованию холодных трещин;
3)  в сопоставлении с основным металлом определение стойкости металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом против перехода в хрупкое состояние;
4)  проверка  служебных  характеристик  металла  шва  и  сварного  соединения (механических свойств, стойкости против коррозии, износостойкости и т.д.).
Мерой  количественной оценки свариваемости металлов служат численные  значения показателей  свариваемости,  каждый из  которых  представляет  выраженный  в  абсолютных или  относительных величинах результат сравнения полученного при испытании и нормативного значений определяемого свойства сварного соединения (или его участка).
Если необходимо обеспечить равнопрочность сварного соединения и основного металла, то в  качестве  нормативного  значения  определяемого  свойства  сварного  соединения  принимают нормативное  значение одноименного свойства основного металла в соответствующем состоянии - исходном или после термической обработки. При невозможности обеспечить одинаковые свойства  соединения  и  основного  металла  нормативные  значения  ряда  свойств  сварного  соединения устанавливают на основе опыта эксплуатации сварных конструкций или по результатам специальных испытаний. Такие испытания должны учитывать конструктивные особенности данных сварных соединений и моделировать условия их эксплуатации.
В  необходимую  и  достаточную  совокупность  показателей  для  оценки  свариваемости металла следует включать те из них, которые в наибольшей степени обеспечивают технологическую и эксплуатационную надёжность заданных конструкций при изготовлении их из данного металла выбранным способом сварки.
Если  хотя бы один  показатель  свариваемости не  удовлетворяет  предъявленным  требованиям, металл  считают  обладающим  плохой (неудовлетворительной)  свариваемостью  при  выбранном способе и технологии сварки.

[Струня ТС]

Горячие трещины при сварке
Любые трещины в сварных соединениях недопустимы.
Если  в  процессе  сварки  создаются  условия,  при  которых  в  сварочной  ванне  во  время  ее кристаллизации  и  последующего  охлаждения  возникнут  деформации  укорочения,  превышающие деформационную способность материала при данной температуре, то произойдет его разрушение. Образуются горячие трещины. Горячие трещины тесно связаны с первичной структурой металла шва. Они проходят вдоль направления роста столбчатых кристаллов, имеют межкристаллитный характер. В швах на углеродистой стали горячие трещины проходят по ферритной сетке на границах первичных кристаллов. Топография горячих трещин в сварных соединениях представлена на рис. 56
Горячие трещины направлены перпендикулярно кристаллизационным линиям металла шва. Они возникают при твердожидком состоянии металла, дальнейшее их развитие происходит в твердом металле.
Твердожидкое состояние металла длится от начала срастания дендритов до окончания затвердевания расплава.
Условия возникновения  горячих трещин представлены на рис. 56. Пластические свойства металла  при  температуре  выше  температуры  плавления  оцениваются  коэффициентом  текучести  Т
(величина обратная коэффициенту вязкости).
Для твердого металла пластичность оцениваем относительным удлинением δ. Температурный интервал кристаллизации металла ∆Ткрит находится между температурами Тликв и Тсолид. При охлаждении металла ниже температуры ликвидуса пластичность металла резко уменьшается. В процессе  кристаллизации  пластичность  продолжает  падать. Лишь  после  некоторого  охлаждения ниже  температуры солидуса пластические свойства металла начнут возрастать. Температурный интервал, в пределах которого пластические свойства металла низкие, называется температурным интервалом хрупкости (ТИХ). Как только в кристаллизующемся металле появляются скелеты кристаллитов, в нем возникают растягивающие напряжения.
Причины этих напряжений следующие:
-  литейная усадка металла (для сталей она составляет - 3 %, для алюминия – 7 %);
-  стремление избыточного водорода выделиться из кристаллизующегося металла;
-  сварочные  напряжения,  возникающие  вследствие  неравномерного  нагрева  свариваемых деталей. Относительная деформация металла е определяется уравнением:
е = tgα⋅∆T;
где tgα - темп относительной деформации, определяемый тремя силовыми факторами, приведенными выше.
Если в процессе кристаллизации относительная деформация е превысит пластичность металла, происходит его разрушение, образуются горячие трещины. На рис. 56 этот момент соответствует точке А. Если α ≤ αmax, то горячих трещин не будет. Величина tgαmax – это максимально допустимый темп относительной деформации металла в процессе его кристаллизации.
Способность металла преодолевать без разрушения упругопластическую деформацию при высоких  температурах  в  процессе  сварки  называется  технологической  прочностью металла  в процессе его кристаллизации.
Возможность образования горячих трещин связана не только с силовыми, но и металлургическими  факторами.  Чем  меньше  температурный  интервал  кристаллизации  металла,  тем меньше величина ТИХ, следовательно, меньше вероятность образования горячих трещин.
Горячие трещины делятся на две категории: кристаллизационные (возникающие при температурах выше Тсолид) и полигонизационные или подсолидусные, возникающие при температурах ниже Тсолид.
Подсолидусные  трещины  возникают  в однофазных металлах  с небольшой  химической неоднородностью и скоплением физических несовершенств – дефектов кристаллической решетки металла. При  охлаждении  ниже Тсолид  происходит  рассредоточение  этих физических  несовершенств – пластические свойства металла возрастают.
Существуют металлургические, технологические и конструктивные методы улучшения стойкости металла против образования горячих трещин.
Металлургические   методы  прежде всего направлены на уменьшение температурного интервала кристаллизации металла. В сталях увеличивают интервал кристаллизации такие элементы как С, Si, Cu, S, P, As. Даже при  малой  концентрации  серы  в  сталях  и  высокой  концентрации  марганца  не  исключена возможность появления  горячих  трещин  в  сталях, если  содержание  углерода  превышает 0,16 %. Поэтому для изготовления сварных конструкций рекомендуют применять такие углеродистые стали, в которых (C + Si) ≤ 0,5 %.
Интервал кристаллизации в сталях уменьшают редкоземельные металлы. Кроме того, РЗМ создают  измельченную,  дезориентированную  структуру  равновесно-дендритного  типа  с  более высокими механическими свойствами.
Полезным является введение в сварочную ванну модификаторов второго рода – поверхностно-активных  элементов.  Они  обволакивают  растущие  кристаллиты  и  создают  более  благоприятную обстановку для  зарождения новых центров  кристаллизации и их роста. Такими  элементами для сталей являются B, Ti, Ce, Cs, Zr, K, Ca, Mg.
К образованию  горячих  трещин  склонны прежде  всего однофазные  сплавы – аустенитные стали, никелевые и алюминиевые  сплавы. Если в  таких  сплавах  создать вторую фазу,  то она измельчит структуру, растворит вредные примеси, повысит технологическую прочность металла. В аустенитных сталях это может быть либо ферритная (до 10 %), либо карбидная сетка.
В алюминиевых сплавах вредными примесями являются Cu, Si, Fe. Измельчение структуры алюминиевых  сплавов  можно  получить  за  счет  введения  в  сварочную  ванну  модификаторов первого рода – принудительных центров кристаллизации в виде тугоплавких составляющих. Это Ti и Zr для алюминиевых сплавов, Re для титановых сплавов.
К   технологическим   мероприятиям  относятся:
-  уменьшение содержания водорода в сварочной ванне;
-  ограничение величины тока и скорости сварки;
-  ограничение относительной глубины проплавления в пределах до 0,7;
-  рафинирование сварочной ванны;
-  рациональный порядок наложения швов (в начале длинные и большого сечения);