книги / Сварка при низких температурах
..pdfструктуры. При сварке малоуглеродистой проволокой под вы сококремнистым марганцевым флюсом получается крупная столб чатая структура. Последняя характеризуется меньшей ударной вязкостью по сравнению с измельченной структурой, которая получается при сварке с высокомарганцовистой проволокой с ис пользованием низкокремнистого флюса.
Наблюдается значительное уменьшение ударной вязкости ме талла шва, особенно при низких температурах, при сварке с ис пользованием высококремнистого флюса, что объясняется повы шением содержания кремния в свариваемой стали.
СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ФЛЮСА И ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ НА КАЧЕСТВО СВАРКИ
При разработке технологии автоматической сварки под флю сом важным фактором является подбор состава флюса и электрод ной проволоки. Эта задача должна решаться комплексно, так как флюс и проволока влияют в процессе сварки друг на друга, и сле довательно, их химический состав должен подбираться совместно.
В Институте электросварки В. В. Подгаецким исследовано влияние состава флюса и электродной проволоки на механические свойства металла шва, в том числе на ударную вязкость при низ ких температурах. Исследованию подвергались стали различных марок, химический состав которых приведен в табл. 18.
|
|
|
|
|
|
Таблица 18 |
|
|
|
|
|
Химический состав в % |
|
||
|
|
Марка стали |
С |
Si |
Мп |
S |
Р |
|
|
|
|||||
МСт. |
3 кипящая ................ |
0,19 |
0,01 |
0,42 |
0,022 |
0,020 |
|
МСт. 3 |
спокойная................ |
0,17 |
0,22 |
0,53 |
0,055 |
0,019 |
|
МСт. |
4 |
кипящая ................ |
0,25 |
0,04 |
0,48 |
0,037 |
0,024 |
МСт. |
4 |
спокойная................ |
0,24 |
0,28 |
0,41 |
0,032 |
0,022 • |
№ 1 |
|
..................................... |
0 ,1 7 - |
0,37— |
0,69— |
0,027 |
0,023 |
№ 2 |
|
|
0,20 |
0,48 |
0,74 |
0,017 |
0,028 |
|
........................................ |
0,16 |
0 ,9 7 - |
0,55— |
|||
|
|
|
|
1,11 |
0,65 |
|
|
Пластины толщиной 12 мм сваривали двухсторонними стыко выми швами без скоса кромок с зазором 3 мм. Флюс и проволоке применялись в различных сочетаниях. При испытании по первому варианту сварки использовали флюс А следующего химического со става: 42,3% Si02, 34,6% Мпб, 16,9% А120 3, 2,8% СаО, 0,9% CaF2> 1,2% FeO (в сочетании с малоуглеродистой проволокой). Величи ны ударной вязкости сварных соединений приведены в табл. 19,
Данные, приведенные в табл. 19, показывают достаточно вы сокие значения ударной вязкости за исключением стали № 2.
9* |
131 |
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 19 |
|
|
|
|
|
|
Ударная вязкость в кГм/см* |
|
||
|
|
|
Марка стали |
|
при температуре испытания в °С |
|
||
|
|
|
+20 |
0 |
-20 |
—30 |
—40 |
|
|
|
|
|
|||||
МСт. |
3 |
кипящая ............... |
10,7 |
11,4 |
8,1 |
_ |
6,3 |
|
МСт. |
3 |
спокойная............... |
8,7 |
7,0 |
5,0 |
4,7 |
4,5 |
|
МСт. |
4 кипящая ............... |
9,0 |
7,1 |
5,4 |
4,9 |
4,4 |
||
МСт. |
4 |
спокойная............... |
10,4 |
8,4 |
8,2 |
—; |
5,7 |
|
J\fo |
1 ..................................... |
9,8 |
8,1 |
• 7,5 |
— |
6,3 |
||
№ |
2 ..................................... |
7,4 |
6,5 |
5,6 |
3,9 |
3,4 |
||
По второму варианту сварки |
использовали |
сочетание |
низко- |
кремнистого флюса с высокомарганцевой электродной проволокой (в составе флюса было 32% Si02, в проволоке — 1,45—1,98% Мп). В этом случае была получена более высокая ударная вязкость для сталей при всех указанных температурах испытания. В третьем ва рианте сварки был использован опытный низкокремнистый мар ганцевый флюс в сочетании с малоуглеродистой проволокой и опытный высококремнистый безмарганцевый флюс в сочетании с высокомарганцевой проволокой. Наиболее низкая ударная вяз кость (вплоть до температуры —40° С) оказалась у металла швов, выполненных малоуглеродистой проволокой. При использовании одной и той же проволоки худшие результаты были получены при сварке с применением высококремнистых флюсов.
В Институте электросварки им. академика Е. О. Патона [54]
при |
сварке стыковых швов |
листовых полотнищ из |
сталей ма |
рок |
Ст. 3, Ст. 4 и 15ХСНД |
под флюсами марок |
ОЦС-45 и |
АН-348А получили наиболее высокую ударную вязкость швов при использовании высокомарганцевой электродной проволоки. В этом случае для всех трех указанных выше сталей порог хладно ломкости швов находится ниже —40° С.
Исследованием установлено, что при автоматической сварке под флюсом марки АН-348А проволоками марок Св08 и Св08ГА достигается равнопрочность металла шва с основным металлом как после сварки, так и после высокого отпуска и нормализации с высоким отпуском. Металл шва как без термической обработки, так и после высокого отпуска имеет удовлетворительную ударную, вязкость при температуре испытания до —40° С. Наиболее высокая ударная вязкость получается при сварке проволокой марки Св08ГА.
Проволока, легированная алюминием. В Институте электросвар ки им. академика Е. О. Патона [59] были проведены исследо вания, которые подтвердили целесообразность применения элек тродной проволоки, легированной алюминием, для автоматиче ской сварки под флюсом малоуглеродистой и низколегирован ных сталей. Оказалось, что (по сравнению с проволокой мар-
132
ки Св08А) новая проволока, помимо обеспечения более устой чивого горения дуги и меньшей чувствительности наплавленно го металла к ржавчине, значительно улучшает показатели ударной вязкости, особенно при низких температурах, позволяя снизить по рог хладноломкости в отдельных случаях ниже --60е С.
Для опытов использовалась электродная проволока марки Св12А, содержащая от 0,23 до 1,1% алюминия. Исследование по казало, чт.о при сварке мартеновской стали марки МСт. 3 и низко легированных сталей марки типа 15ХСНД значительное снижение порога хладноломкости сварных швов достигается при использо вании проволоки, содержащей 0,5% алюминия. При сварке бессе меровской стали требуется более высокое содержание алюминия в проволоке (0,8—1,2%). Таким образом, проволока, легированная алюминием, способствует не только резкому измельчению структу ры наплавленного металла, но и улучшению механических свойств при статических и ударных нагрузках, в особенности при низких температурах.
' Плавленые флюсы. Б. И. Медовар и А. Е. Аснис [101] про вели исследование стыковых и угловых швов, выполненных при
температурах |
+15, 0, —40 и |
—60° С с |
использованием флюса |
марки АН-348 |
и электродной |
проволоки |
марок I и II. Установ |
лено, что швы малоуглеродистой стали, выполненные автома
тической сваркой |
на морозе |
под высокомарганцовистым флю |
сом с применением |
обычных |
режимов, не уступают швам, нало |
женным при комнатной температуре, по прочности, пластичности и склонности к образованию трещин и пор и имеют меньшую чувст вительность к старению. Результаты испытаний показывают луч шие качества флюса марки АН-348 по сравнению с флюсом марки АН-3, при использовании которого получали швы с повышенной склонностью к образованию пор от ржавчины и трещин от серы. На основании исследования рекомендуется применение автомати ческой сварки под флюсом марки АН-348 для большинства конст рукций из малоуглеродистой стали, свариваемых на любом морозе.
Исследователи [174] показали, что автоматическая сварка ли
стовой малоуглеродистой |
стали (при содержании до 0,2% |
С) |
|
под флюсами марок АН-348 |
и ОСЦ-45 может вестись при тем |
||
пературе воздуха —20° С, |
с |
использованием электродной |
про |
волоки марки Св1А. Ими отмечается, что при выполнении автома тической сварки на морозе требования к подготовке кромок необ ходимо значительно повысить, особое внимание обратив на тща тельную зачистку металла от ржавчины, удаление грязи и влаги. Для этой цели рекомендуется применять обычные газосварочные горелки, укрепляемые на сварочном тракторе и перемещающиеся вместе с ним. Особое внимание следует обращать также на необхо димость получения швов без дефектов.
Ученые [187], исследовавшие сварку сталей марок Ст.З (успо коенной кремнием), Ст.З (кипящей) и Ст.З для сварных мостов, пришли к выводу, что швы, выполненные под флюсом марки
133
АИ-348, имеют более высокие пластические свойства по сравнению
со швами, сваренными под флюсом марки АН-3.
Флюсы для сварки высокопрочных сталей ЗОХГСНА. Проведен ное в 1958—1959 гг. в Институте электросварки им. Е. О. Патона исследование сварки высокопрочных сталей типа ЗОХГСНА под
плавлеными флюсами показало целесообразность применения флюса марки АН-15 в сочетании с электродной проволокой мар
ки 18ХМА.
Ударная вязкость термически обработанных образцов (закал ка при 900° С, отпуск при 250—300° С) составляет 8 кГм/см2 при нормальной температуре и 5,5 кГм/см2 при температуре —70° С.
Плавленый флюс АН-15, состоящий из глинозема, полевого шпата, плавикового шпата, каустического магнезита и марганцо вой руды, обладает хорошими технологическими свойствами. Кро ме того, благодаря низкому содержанию МпО почти отсутствует переход фосфора из флюса в металл шва.
На кафедре «Сварочное производство» Московского вечернего машиностроительного института проф. К. В. Любавским было про ведено исследование о влиянии флюса на свойства швов при свар ке высокопрочной стали марки ЗОХГСНА, которое показало, что из числа опробованных флюсов марок (АН-348А, АН-26, ФЦЛ-2 и ФЦК-М) наилучшие результаты дает флюс марки ФЦК-М. Сварка под этим флюсом с применением проволоки марки 15ХГСНА обес печивает (после термической обработки) высокие механические свойства, в том числе ударную вязкость при температуре испыта ния —78° С около 6 кГм/см2.
Керамические флюсы. Следует указать на целесообразность при менения керамических неплавленых флюсов с целью получения хладостойких сварных соединений. Керамические флюсы пред ставляют собой механическую смесь тонко измельченных компо нентов, сцементированных в виде крупки соответствующей грану ляции.
То обстоятельство, что при изготовлении керамических флюсов отсутствует плавление, позволяет вводить в их состав, кроме обыч ных шлакообразующих компонентов, ферросплавы, металлы, кар бонаты, высшие окислы металлов и другие материалы, необходи мые для металлургической обработки наплавленного металла в процессе сварки. Кроме того, керамические флюсы дают возмож ность при использовании обычной малоуглеродистой проволоки производить раскисление, легирование и модифицирование наплав ленного металла, а также снижать в нем содержание вредных при месей.
Керамические флюсы, составленные на основе высших окислов марганца, железа или на базе карбонатов, создают газовую защиту наплавленного металла, резко снижают в нем содержание водоро да, что обеспечивает высокую стойкость швов против образования пор, позволяют производить сварку без очистки металла от ржавчи ны. Малая чувствительность к наличию ржавчины и влаги на свари-
134
ваемых кромках является весьма ценным свойством керамических флюсов. Керамические флюсы, разработанные в лаборатории элек тротермии Института электротехники АН УССР, могут изготовлять ся для различных целей. Например, керамический флюс К-11, со ставленный на основе марганцовой руды, весьма прост по составу и не содержит дорогих дефицитных компонентов. Он отличается стойкостью против образования пор и обеспечивает высокие меха нические свойства шва.
Для изготовления ответственных конструкций, эксплуатируемых при низких температурах, может с успехом применяться керамиче ский флюс марки К-4, который при автоматической сварке мало углеродистой стали снижает порог хладноломкости до —60°С. Мож но также применять керамический флюс марки КВС-19, разрабо танный во ВНИИСТе. В сочетании с обычной малоуглеродистой проволокой этот флюс, легированный марганцем и алюминием, обеспечивает получение сварных швов с высокой ударной вязко стью, даже при —50° С. Киевским политехническим институтом разработан {181] керамический флюс марки КС-12НЗ для автома тической сварки хладостойкой стали марки 12НЗ малоуглероди стой проволокой марки Св08А. Этим институтом разработан также режим сварки и термической обработки сварных конструкций из стали марки 12НЗ.
На основе ранее разработанного флюса КС-1 был разработан новый флюс КС-12НЗ, обеспечивающий химический состав метал ла шва, близкий к основному металлу. Во флюс КС-1 дополнитель но введены легирующие составляющие, а именно, ферросилиций, ферромарганец и металлический никель, причем количество крем ния в виде ферросилиция и никеля во флюсе устанавливалось с та ким расчетом, чтобы их содержание в металле шва было близким
к основному металлу. |
керамического флюса следующая |
(в %): |
|
Рецептура нового |
|||
52,9 — мрамора; 20 — плавикового шпата; |
15 — двуокиси |
титана; |
|
6.0 — ферротитана; |
0,8 — ферромарганца; |
1,2 — ферросилиция, |
|
4.0 — металлического |
никеля; 22% жидкого стекла (плотностью |
1,3) от общего веса смеси. При разработке технологии сварку об разцов производили на пластинах из стали марки 12НЗ толщиной 6,3 мм двухсторонним стыковым швом на флюсовой подушке. Ре жим сварки: переменный ток 425—450 а, напряжение дуги 31—35 в, скорость сварки 21 м/час, диаметр электродной проволоки
С-в08А 3 мм.
Металл шва, близкий по химическому составу к основному, пос ле термической обработки (нормализации или закалки с отпуском) имел удовлетворительную ударную вязкость. В остальных случаях, т. е. при отсутствии указанной термической обработки, требуемые свойства не достигались. Результаты испытания металла шва, выполненного под флюсом марки КС-12НЗ, на ударную вязкость в зависимости от вида термической обработки приведены в табл. 20. Оптимальные свойства металла шва для стали марки 12НЗ
135
|
|
|
|
Таблица 20 |
|
|
|
Ударная вязкость в кГм/см* пои темпера |
|
Вид термической обработки |
|
|
|
туре испытания в «С |
|
|
+20 |
-1 6 0 |
|
|
|
|
||
Без термической обработки ................... |
|
|
10,8 |
1,9 |
Отпуск ......................................................... |
|
|
11,8 |
2,0 |
Нормализация пламенем газовой горелки |
11,9 |
6,5 |
||
Нормализация и о т п у с к ................ |
' . . |
• |
12,0 |
6,6 |
Закалка и отпуск ...................................... |
|
|
11,8 |
6,5 |
обеспечиваются при химическом составе наплавленного металла (по верхнему пределу его содержания в основном металле) до 4% Ni; 0,60—0,10% Мп до 0,3% Si. Содержание углерода в металле шва не должно превышать 0,11%.
ЭЛЕКТРОДЫ
В выполнении сварочных работ при низких температурах боль-
.шую роль играют электроды, от которых во многом зависит каче ство металла шва. Поэтому выбору электрода, как правило, пред шествует обычно специальное исследование.
В нашей стране находят широкое применение электроды с двумя типами покрытий: основными — на базе мрамора и плавикового шпата, и кислыми — на базе ферромарганца и кислородосодержа щих руд (марганцевой руды, ильменитового концентрата, гематита и т. д.).
Преимуществами электродов с основным покрытием, которые сейчас имеют все большее и большее применение во всех странах, является: низкая чувствительность металла шва к старению и хруп кому разрушению, низкое содержание в шве водорода, нечувстви тельность к повышенному содержанию углерода и серы в основном металле, высокие механические свойства наплавленного металла и особенно незначительное снижение ударной вязкости при низких температурах, возможность выполнения сварки во всех пространст венных положениях, а также возможность получения качественной сварки легированных и высоколегированных сталей. К недостат кам основных покрытий относятся их высокая чувствительность к влаге и необходимость поддержания при сварке короткой дуги.
Электроды марки УОНИ-13. Эти электроды обеспечивают успеш ную сварку большинства сталей повышенной прочности с образова нием не только прочного, но и весьма вязкого, пластичного наплав ленного металла. По качеству сварных соединений электроды типа УОНИ-13 не уступают лучшим электродам заграничных фирм. Сварные соединения, выполненные в этом случае указанными электродами, обеспечивают ударную вязкость свыше 3 кГм1см2 при температуре испытания минус 40° С.
136
Электроды марки СМ-11. Кроме электродов марки УОНИ-13/45
и УОНИ-13/55, для сварки ответственных металлоконструкций, ра ботающих при низких температурах, можно рекомендовать элек троды марки СМ-11, обеспечивающие при соответствующем качест ве основного металла порог хладноломкости металла шва около —70° С. Эти электроды дают возможность производить сварку, ма лоуглеродистых и низколегированных сталей во всех пространствен ных положениях с использованием переменного тока или постоян ного тока обратной полярности, обеспечивают высокие механиче
ские свойства |
наплавленного |
металла: |
предел прочности |
44 /сГ/жж2, удлинение более 30%, |
сужение 75%, угол загиба свар |
||
ного соединения |
180° и ударная вязкость его при нормальной тем |
пературе свыше 20 кГм/см2. Эти электроды обеспечивают также высокий предел усталости сварного соединения, равный 27 кГ/мм2 при числе циклов более 5 млн. Состав покрытия в весовых процен тах: 28,5—мрамор; 20,4 — плавиковый шпат; 3,5 — ферромарганец; 3,5 — двуокись титана; 7,9 — ферросилиций; 33,0 — железный поро шок; 2,0 — целлюлоза; 1,2 — поташ; 23 — жидкое стекло от общего веса остальных компонентов. Небольшое количество ферросплавов в этом покрытии — почти в 2 раза меньше, чем в покрытии электро дов типа УОНИ-13.— также является преимуществом покрытия марки СМ-11. Имеющийся в покрытии в большом количестве же лезный порошок значительно улучшает их технологические каче ства, например, коэффициент перехода достигает 108%, а коэффи циент наплавки 9,5—10,5 г/а-ч.
Электроды марки ВСН-3 для сварки марганцовистой стали марки 10Г2. Для сварки специальных технологических трубопроводов, ра ботающих при температуре —70°С, в лаборатории сварки ВНИИСТа
в 1957 г., в |
результате |
проведенных |
исследований [88], была |
|||
разработана |
технология сварки марганцовистой стали |
марки |
||||
10Г2 толщиной |
10 мм. |
Химический состав |
этой стали: 0,15% С, |
|||
1,6% Мп, 0,24% |
Si, 0,025% S, 0,015% |
Р, |
механические |
свойства |
стали марки 10Г2 при нормальной и низких температурах приведе ны в табл. 21.
На первой стадии опытов применялись только марганцовистые электроды, причем введение марганца в сварочную ванну произво-
Таблица 21
Механические свойства |
|
|
Температура испытания |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
стали марки 10Г2 |
+ 20 |
—40 |
- 5 0 |
- 6 0 |
- 7 0 |
- 8 0 |
- 9 0 |
|
Предел прочности п кГ/мм 2 . . |
60,2 |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
_ |
|
Относительное |
удлинение в % |
23,9 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Относительное сужение в % |
61,0 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Ударная вязкость в состоянии |
9,5 |
8,0 |
6,3 |
_ |
4,5 |
2,7 |
0,7 |
|
поставки кГм/см2............ |
||||||||
То же, после |
старения . . . . |
6,9 |
6,9 |
3,5 |
3,1 |
1,4 |
0,6 |
|
137
дилось либо через электродный стержень из марганцовистой про волоки Св08Г с покрытием марки УОНИ-13/45, либо через покры тие марки УОНИ-13/45 с повышением до ,12% содержания ферро марганца. Стержни в этом случае изготовлялись из малоуглероди стой проволоки марки'Св08А. При трехслойной сварке на постоян ном. токе обратной полярности электроды указанных двух типов обеспечивали хорошие технологические свойства, но сварные со единения при температуре —70° С не обеспечивали без дополни тельной термической обработки стабильных показателей по ударной вязкости. Поэтому на второй стадии опытов были использованы электроды, легированные никелем.
Легирование никелем производилось через электродную прово локу. При этом учитывалось, что легирование никелем в большом количестве приводит к получению крупностолбчатой структуры, при которой возможно возникновение горячих трещин в сварных швах.
Наилучшие результаты для сварки стали марки 10Г2 показали электроды со стержнем из проволоки марки 08НЗ с содержанием от 3 до 3,5% Ni и до 0,08 С.
На основе проведенных опытов были разработаны электроды марки ВСН-3 с покрытием на базе мрамора и плавикового шпата, отличающиеся высокими технологическими свойствами, обеспечи вающие нормальное формирование сварных швов и возможность производства работ в любых пространственных положениях. Швы получались без пор и других дефектов, а самое главное обеспечи
|
|
|
|
вали |
без дополнительной |
терми |
|||||
|
|
|
|
ческой обработки |
ударную |
вяз |
|||||
|
|
|
|
кость |
более |
6 кГм/см2 при |
тем |
||||
|
|
|
|
пературе —100°С. При |
нормаль |
||||||
|
|
|
|
ной температуре |
ударная |
вяз |
|||||
|
|
|
|
кость |
равна 16 кГм/см2, |
предел |
|||||
|
-40 -60 |
|
прочности |
62 |
кГ1мм2 и |
относи |
|||||
|
|
тельное сужение |
17,6%. . Приве |
||||||||
Теппсратуро испытания |
денный на фиг. 45 график значе |
||||||||||
Фиг. 45. График зависимости ударной |
ний ударной вязкости |
показыва |
|||||||||
вязкости стали марки |
10Г2 и сварных |
ет, что после старения изменение |
|||||||||
швов от температуры |
испытания (об |
вязкости сварных швов |
|
и основ |
|||||||
разцы после старения) |
(по Л. С. Лив |
ного |
металла |
стали |
примерно |
||||||
шицу'и |
А. С. Рахманову): |
||||||||||
I — основной |
металл |
— сталь марки |
одинаковы: |
|
при температуре |
||||||
10Г2; 2 — сварное соединение, выполнен |
—50° С ударная |
вязкость |
свар |
||||||||
ное электродами марки ВСН-3; |
3 — тем |
||||||||||
пература перехода в хрупкое |
состояние. |
ных |
швов |
неоколько выше, чем |
у основного металла. Электродами марки ВСН-3 было сварено свыше 3500 трубных
стыков из стали марки 10Г2, работающих при температуре —70° С. Сварные соединения отличались высокими качествами. Электроды марки ВСН-3 могут применяться при низких температурах не только для трубных стыков, но и других соединений из стали марки 10Г2 при сварке на постоянном токе обратной полярности в любых пространственных положениях.
138
Рутиловые электроды. Во ВНИИСТе [95] были разработаны марки ВСР-50 с содержанием рутила (двуокиси титана) в покры тии более 20%. Эти электроды предназначены для сварки во всех пространственных положениях конструкций из малоуглероди стых. среднеуглеродистых и низколегированных сталей на по стоянном токе обратной полярности. Электроды этой марки дают металл шва, мало склонный к хрупкому разрушению при пони жении температуры, и поэтому могут быть рекомендованы для
сварки на морозе; ударная вязкость металла |
шва на |
малоугле |
родистой стали при температуре испытания |
—40° С |
составляет |
около б кГм{см2. |
исследованиями и |
|
Аустенитные электроды. Многочисленными |
производственной практикой установлено, что наилучшими элект родами, обеспечивающими получение соединений, не склонных к хрупким разрушениям, являются аустенитные электроды. Одна ко высокая стоимостьаустенитных электродов позволяет рекомен довать их только для особо ответственных конструкций.
Л. С. Лившиц и М. Я. Чушенкова [89] показали, что при сварке труб из сталей марок 12.Х5МА и 12Х5ВФ наиболее целесо образно применять аустенитные электроды марок ЦЛ-ЗМ и ЭНТУ-3 (стержень из стали типа 1Х18Н9) даже без последующей термиче ской обработки, так как при сварке этими электродами швы наиме нее склонны к хрупкому разрушению и ударная вязкость не падает при температуре—150° С.
Электроды с железным порошком в покрытии. Исследователя ми [34] разработаны электроды, в покрытии которых входит дисперсный порошок железа в количестве от 50 до 100% от веса металлического стержня. Наличие металла в покрытии обеспе чивает более широкую регулировку тепла дуги между электродом и свариваемым металлом. При исследовании проверялось влияние регулировки тепла дуги на скорость охлаждения металла околошовной зоны. На пластины наплавлялись сварные валики при раз личных значениях погонной энергии дуги и, таким образом, при малых значениях ее воспроизводились условия сварки элементов большой толщины при низких температурах. Опыты производи лись на пластинах из стали марки 15ХСНД. Установлено, что ис пользование электродов с железным порошком в покрытии обеспе чивает резкое снижение твердости и повышение ударной вязкости на 30%. Последнее особенно заметно при незначительных погонных энергиях дуги, иначе говоря, при скорости охлаждения околошов- ■ ной зоны, равной скорости охлаждения при низких температурах. Расчетом скорости охлаждения определено, что для сварки мало углеродистой' стали в покрытие нужно вводить порошок в количе стве 50% от веса стержня, а для сварки низколегированной стали— 100% от веса стержня. Подобные электроды рекомендуется исполь зовать для сварки при низких температурах без предварительного подогрева свариваемых деталей, что-и делается, в частности, в США, где ряд фирм еще с 1956—1957 гг. выполняют сварку электродами
139
с железным порошком в покрытии при температурах до —20—25°С без подогрева. Железный порошок, входящий в покрытие электро дов, оказывает благоприятное тепловое влияние на основной ме талл, задерживая его перегрев, а также уменьшая скорость охлаж дения сварного соединения. Эти электроды применяют для сварки низколегированных, никелевых, хромомолибденовых, марганцево молибденовых и хромистых сталей, из которых сооружаются трубо проводы ответственного назначения, резервуары, вакуумные колон ны и другие изделия.
В США электроды с железным порошком в покрытии стандар тизированы. В современной заграничной сварочной технике видна отчетливая тенденция применять качественные электроды с основ ным покрытием, содержащим железный порошок, для сварки не только легированных, но и обычных малоуглеродистых сталей.
Электроды с железным порошком в покрытии выпускаются во все возрастающих количествах не только в США, но и в Англии, Франции, Бельгии, Голландии и других странах. Они пользуются большим спросом, так как обладают повышенным коэффициентом расплавления и, следовательно, позволяют значительно повысить производительность ручной дуговой сварки (в некоторых случаях на 150—180%) по сравнению со сваркой обычными электродами. Кроме того, такие электроды, обладая способностью глубокого про плавления металла шва, дают возможность производить сварку лис тов толщиной до 12 мм без разделки кромок. Не случайно в США на долю электродов данного типа приходится свыше 50% всего ко личества расходуемых электродов; это же наблюдается в Герман ской Демократической Республике.
Электроды с пластмассовым покрытием. А. Г. Мазель и Е. М. Ро говой [94] разработаны электроды с пластмассовым покры тием— органической смолой. Последняя применена в качестве свя зующего и газообразующего компонента вместо жидкого стекла. Такие электроды применяются для сварки малоуглеродистых и низ колегированных сталей на постоянном и переменном токе. Они обеспечивают высокую производительность наплавки на постоян ном токе прямой полярности и глубокое проплавление на обратной полярности. Электроды с пластмассовым покрытием были испыта ны также при низких температурах. Изменения ударной вязкости швов, выполненных электродами марки ВСП-16 при сварке стали марки МСт.З при комнатной и отрицательных температурах (—20, —40, —60°С), показаны на фиг. 46. Понижение ударной вязкости швов после искусственного старения происходит примерно в 2 раза, что можно считать удовлетворительным. Что касается других меха нических характеристик сварных соединений, выполненных этими электродами, то они соответствуют требованиям, предъявляемым к электродам типа Э50 по ГОСТу 2523-51.
Антикоррозийные электроды марки АН-Х7. При' эксплуатации морских судов было установлено, что сварные швы на сталях марок 10ХСНД и 10ХГСНД, выполненные электродами марки
140