Сварка среднеуглеродистой / высокоуглеродистой стали и специальных сталей

5. Рекомендации для предотвращения растрескивания

(1) Причины образования трещин в сварных швах

В целом, трещины в среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталях могут образовываться спустя некоторое время после завершения сварки. Такое растрескивание называется холодным растрескиванием или замедленным растрескиванием. Хотя растрескивание при затвердевании сразу после завершения сварки тоже случается нередко, ниже речь пойдет о замедленном растрескивании, которое представляет собой более частое явление.

Считается, что основные причины замедленного растрескивания связаны с тремя следующими факторами:
- Затвердение околошовной зоны;
- Присутствие большого количества диффузного водорода в сварочном металле;
- Высокое напряжение.

(2) Предотвращение замедленного растрескивания

・Предотвращение затвердения околошовной зоны

Хотя важно выбирать сталь с возможно низким углеродным эквивалентом, в этом существуют определенные ограничения. В процессе сварки самым эффективным способом предотвратить замедленное растрескивание является предварительный прогрев. Это очевидно из Илл. 3 на странице 34. Предварительный прогрев основного металла позволяет сократить скорость остывания после сварки, что сдерживает затвердение околошовной зоны. Оптимальная температура предварительного прогрева зависит от углеродного эквивалента стали (Ceq.) и толщины плиты. В качестве общих рекомендаций, температуры предварительного прогрева приводятся в таблице рекомендуемых сварочных материалов в разделе 6.

・Снижение содержание диффузного водорода в сварочном металле

Диффузный водород проникает в сварочный металл во время сварки из влаги, содержащейся в сварочных материалах, на поверхности кромок и в атмосфере. Водород, проникший в сварочный металл, может со временем диффундировать, и часть его достигает околошовной зоны, вызывая образование трещин своим давлением.

Есть несколько способов снизить содержание диффузного водорода в сварочном металле, в частности:

①

Использование низководородных электродов при дуговой сварке в среде защитного газа.

②

Использование сплошной проволоки при дуговой сварке в среде защитного газа, что позволяет снизить уровень содержания водорода.

③

Немедленная тепловая обработка соединения после сварки при температуре 300～350℃ для удаления водорода.

При использовании электродов низководородного типа очень важно контролировать повторную просушку. Если низководородные электроды находятся в атмосферных условиях, они абсорбируют влагу, как показано на Илл. 5, поэтому необходима повторная просушка, когда содержание влаги достигает 0,3 - 0,5% (различается в зависимости от типа покрытого электрода).

・Сведение напряжения к минимуму

огда деформирующая сила (стресс), созданная в процессе сварки, не высвобождается из сварного соединения, можно сказать, что такое соединение находится под большим напряжением. Обычно стресс может быть высвобожден из сварного соединения в том случае, если соединение способно к деформации. Однако при большой толщине пластины и в структурах сложной конфигурации стресс не может быть высвобожден путем деформации соединения, поэтому стресс часто высвобождается за счет образования трещин.

Это причина частого растрескивания в тех случаях, когда напряжение сварного соединения велико. Чтобы снизить напряжение, необходимо проектировать строения из более тонких пластин стали и более простой конфигурации. Однако в таком подходе есть свои ограничения. Поэтому более практичным способом является избегание сварки на участках концентрированного напряжения, а также сварка в правильной последовательности, что позволяет свести к минимуму концентрацию напряжения.

Если после принятия мер против затвердения околошовной зоны, диффузного водорода и напряжения остается риск образования трещин, отжиг после сварки для высвобождения напряжения может оказаться эффективным. По возможности, следует производить отжиг при температуре 600～650℃ в течение часа на 25 mm толщины пластины немедленно после завершения сварки, после чего соединение должно быть охлаждено в печи.

6. Температура предварительного подогрева и рекомендуемые сварочные материалы для машинных конструкционных сталей и для стальных отливок и ковок.

Марка стали*1		Температура предвари- тельного подогрева (℃)	Рекомендуемые сварочные материалы
JIS	ASTM или AISI/SAE		Только для соединения			Для соединения с прочностью, близкой к прочности основного металла
			Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа	Сварка MAG	Сварка TIG	Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа	Сварка MAG	Сварка TIG
S30C,33C	1030	100минут	LB−47 LB−26	MG−50 MIX−50S	TG−S50	LB−52	MG−50 MIX−50S	TG−S50
S35C	1035	100минут				LB−62	MG−60 MG−S63B	TG−S62
S38C,40C, 43C	1038,1039 1040,1042 1043	150минут				LB−62	MG−60 MG−S63B	TG−S62
S45C,48C, 50C	1045,1046 1049	200минут				LB−106	MG−70 MG−S70	TG−S80AM
S53C	1050, 1053	250минут				LB−106	MG−70 MG−S70	TG−S80AM
S55C	1055	250минут				LB−116	MG−80 MG−S80	TG−S80AM
S58C	1059, 1060	300минут				LB−116	MG−80 MG−S80	TG−S80AM
SNCM220, 420	8615,8617 8620,8622	200минут				LB−116	MG−80 MG−S80	TG−S80AM
SNCM431	－	300минут				LB−116	MG−80 MG−S80	TG−S80AM
SNCM439, 447,630	4340	350минут				CM−A106	MG−S2CM	TG−S2CM
SCM420	－	250минут				CM−A106	MG−S2CM	TG−S2CM
SCM430, 435	4130, 4137	300минут				CM−A106	MG−S2CM	TG−S2CM
SCM440, 445	4140,4142 4145,4147	350минут				CM−A106	MG−S2CM	TG−S2CM
SCM822	－	250минут				CM−A106	MG−S2CM	TG−S2CM
SF390A, 440A,490A	A105 A668 : B,C	150минут				LB−52	MG−50 MIX−50S	TG−S50
SC360, 410,450,480 SFVC−1, 2A,2B	A27 (См. ниже для A105, A181, A266)	100минут				LB−52	MG−50 MIX−50S	TG−S50
SF540A, 590A	A668 : D,Fb	200минут				LB−62	MG−60 MG−S63B	TG−S62
－	A181−60 A266−1	100минут	－	－	－	LB−47 LB−26	MG−50 MIX−50S	TG−S50
－	A105 A181−70 A266−2,4	100минут	－	－	－	LB−52	MG−50 MIX−50S	TG−S50
－	A266−3	100минут	－	－	－	LB−57	MG−60 MG−S63B	TG−S62
*1. Заранее убедитесь в том, что механические свойства наплавленного металла соответствуют цели применения.

Подробнее о каждом товаре

7. Советы для получения сварочных соединений лучшего качества

①

Обязательно просушите покрытые электроды для дуговой сварки в среде защитного газа.

②

Сварка MAG дает глубокое проплавление, поэтому сварочный металл склонен к горячему растрескиванию, что в большой мере зависит от химического состава основного металла. Поэтому рекомендуется применять более слабый сварочный ток, чтобы получить менее глубокое проплавление. Например, 220A или ниже для проволоки диаметром 1,2 mm.

③

Хотя температура предварительного прогрева варьируется в зависимости от углеродного эквивалента, толщины пластины и величины напряжения, целесообразнее применять более высокую температуру предварительного прогрева, чтобы предотвратить холодное растрескивание.

④

Немедленная тепловая обработка после сварки проводится для удаления водорода. Она должна выполняться непосредственно после завершения сварки при температуре 300～350℃ в течение 30～60 минуть, после чего должно проводиться медленное охлаждение.

⑤

Путем послесварочного снижения напряжения (SR) посредством отжига при температуре 600～650℃ в течение часа на 25 mm толщины пластины, с целью повышения сопротивляемости растрескиванию и снижения твердости околошовной зоны, можно получить более прочные сварочные соединения.

Верх страницы