Занимаясь решением нестандартных задач в области сварки (сварка трудносвариваемых или считающихся несвариваемыми материалами в промышленности) или при разработке и проектировании какой-либо конструкции, я часто сталкивался с вопросом выбора материалов и методов обработки, обеспечивающих надежность и долговечность сварных соединений. Именно поэтому я решил подробно рассмотреть такое важное понятие, как свариваемость и её влияние на качество изделий. Ведь понимание особенностей каждого типа свариваемости позволяет избежать ошибок и выбрать оптимальный подход к созданию конструкции, способной выдерживать условия эксплуатации.
Для начала давайте рассмотрим термин свариваемость – это свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
Условно выделяют 4 вида свариваемости:
- физическая;
- технологическая;
- конструкционная;
- эксплуатационная.
Физическая свариваемость зависит от физико-химических свойств материала. К ним относят:
- характер диффузии компонентов материала в твёрдом и жидком состоянии;
- возможность образования твёрдых и жидких растворов;
- тепло- и электропроводности;
- совместную кристаллизацию основного и присадочного материала;
- особенности физико-химических процессов при сварке данного материала.
Технологическая свариваемость – это совокупность свойств основного материала, определяющих его чувствительность к термическому циклу сварки и способность образовывать надёжные в эксплуатации сварные соединения. Чем хуже технологическая свариваемость, тем сложнее требуется технологический процесс и оборудование.
Конструкционная свариваемость – это возможность получать неразъёмное соединение деталей данных размеров и формы. Этот термин входит составной частью в понятие «технологичность сварных конструкций».
Эксплуатационная свариваемость – это возможность получать сварные соединения с заданными эксплуатационными свойствами, которые определяются условиями работы изделия и задаются при его проектировании. Нужно подбирать материал, обладающий заданными эксплуатационными свойствами.
Общая свариваемость оценивается как произведение всех видов свариваемости:
Методы оценки свариваемости:
- проверке служебных характеристик металла шва и сварного соединения;
- определение стойкости металла сварного соединения против образования горячих трещин;
- определение стойкости металла сварного соединения против образования холодных трещин;
- определение стойкости металла шва и сварного соединения против перехода в хрупкое состояние.
При разработке технологических процессов важно учитывать все виды свариваемости, однако зачастую в нормативной документации под свариваемостью понимают эквивалентное содержание углерода (совокупность содержания углерода и легирующих элементов). Для сварных конструкций целесообразно и наиболее технологично использовать хорошо сваривающиеся стали и сплавы.
Приблизительная оценка свариваемости для углеродистых и марганцовистых сталей:
Приблизительная оценка свариваемости для конструкционных среднеуглеродистых, низколегированных сталей и сталей повышенной прочности и высокопрочных сталей:
Если в обоих случаях Сэ > 0,45%, то необходим предварительный подогрев перед сваркой, причем, чем выше эквивалент углерода, тем выше температура подогрева. С увеличением толщины металла ухудшается его свариваемость, поэтому в ряде случаев следует это учитывать.
Для углеродистых сталей:
Для низколегированных сталей:
Если эквивалент углерода больше указанных значений, то необходимо определить температуру предварительного подогрева по формуле:
В некоторых нормативных документах содержится информация, отличающаяся от приведенной в данной статье. Это требования по предварительному подогреву, но это уже нужно смотреть в каждом нормативном документе отдельно. В нормативной документации часто учитывается основной материал, эквивалент углерода и температура окружающей среды, вид свариваемых деталей и технология сварки или ремонта.
Подводя итоги рассмотрения вопроса свариваемости, мы убедились, насколько важным является учет всех факторов при выборе материалов и оборудования для изготовления сварных конструкций. Четкое представление о физической, технологической, конструкционной и эксплуатационной свариваемости помогает оптимизировать процессы производства и повысить качество конечного продукта. Особое внимание следует уделять расчету эквивалентного содержания углерода и определению температур предварительного подогрева, особенно при работе с материалами сложной структуры и большими толщинами. Таким образом, правильное применение полученных знаний обеспечит надежное функционирование сварных изделий в любых условиях эксплуатации.
Спасибо за внимание, подписывайтесь на мой Дзен-канал, ставьте лайки и оставляйте комментарии. До новых встреч! 🔥✨