Основи технології зварювання конструкційних матеріалів

 

1. Характеристика зварюваного матеріалу

2. Оцінка здатності до зварювання сплаву 10Х17Н13М2Т

2.1. Гарячі тріщини

2.2. Окрихчення металлу

2.4. Пори

3. Рекомендації по вибору способу зварювання і зварювальних матеріалів

4. Рекомендації щодо техніки і режимів зварювання

4.1. Ручне дугове зварювання покритим електродом

4.2. Дугове зварювання під флюсом

4.3. Дугове зварювання в інертних газах

4.4. Термічна обробка після зварювання

Список використаної літератури 

 

 

Сплав 10Х17Н13М2Т – сталь стійка до корозії; хромонікелева, аустенітного класу. Застосовується в зварних конструкціях, що працюють в умовах впливу фосфорної кислоти та інших середовищах підвищеної агресивності, призначені для довгих строків служби при 600 °С.

Таблиця 1. 1.

Хімічний склад сплаву 10Х17Н13М2Т, % [1]: 

CCrFeMnMoNiPSSiTi

≤0, 1016-18, 0Осн. ≤2, 02-3, 012-14, 0≤0, 035≤0, 020≤0, 80, 5-0, 7

 

Високолеговані аустенітні сталі мають підвищений вміст основних легуючих елементів – хрому та нікелю, зазвичай не нижче 16 і 7% відповідно, що надають їм відповідну структуру та необхідні властивості. Для спрощення високолеговані сталі можна позначати у відповідності з вмістом основних легуючих елементів цифрами, наприклад 18-8, 25-20 чи, як у даному сплаві, 17-13 та ін.. Перша цифра означає вміст хрому, друга – нікелю [2].

Механічні властивості сплаву 10Х17Н13М2Т [1]. Номіновані механічні властивості при Т = 20 °С: 

 ГОСТВид продукціїСтальσв, Н/мм²σ0, 2, Н/мм²δ5, % ψ, % 

не менш ніж

ГОСТ 5949-75

Пруток08Х17Н13М2Т5002004050

10Х17Н13М2Т5202204055

10Х17Н13МЗТ5402004045

08Х17Н15МЗТ5002003545

ГОСТ 7350-77

Лист гаряче-катаний08Х17Н13М2Т52020040-

10Х17Н13М2Т54024037-

10Х17Н13МЗТ54024037-

08Х17Н15МЗТ52020040 

ГОСТ 5582-75

Лист холоднокатаний10Х17Н13М2Т540-35-

10Х17Н13МЗТ54035-

08Х17Н15МЗТ540-35-

ГОСТ 4986-78Стрічка10Х17Н13М2Т

540-40*3-

10Х17Н13МЗТ54040*3-

 Труба безшовна:  

ГОСТ 9940-81

гарячедеформована10Х17Н13М2Т540-358х10³*4

08Х17Н13МЗТ520358x10³*4

ГОСТ 9941-81

холоднодеформована10Х17Н13М2Т540-358х10³*4

08Х17Н13МЗТ560-358x10³*4

ГОСТ 18143-72

Дріт10Х17Н13М2Т

550-900*1200--

10Х17Н13МЗТ1100*2 550-900*1 1100*2---

 

Після відповідної термообробки високолеговані сталі і сплави володіють високими пластичними властивостями. На відміну від вуглецевих при загартуванні ці сталі приймають підвищені пластичні властивості [2].

Фізичні властивості сплаву 10Х17Н13М2Т [1]:

Густина – 7, 9*103 кг/м3;

Теплопровідність – 0, 147*102 Вт/м*К, при Т = 20°С;

Питомий електроопір – 0, 75*106 Ом*м, при Т = 20°С;

Питома теплоємність – 0, 504*103 Дж/кг*К, при Т = 20°С;

Модуль пружності – 20, 3*10-4 Н/мм2, при Т = 20°С.

Для приблизного визначення характеру структури зазвичай користуються діаграмою Шеффлера, попередньо підрахувавши еквівалентний вміст нікелю та хрому. На структуру цих сталей впливає також термообробка, пластична деформація та інші фактори. Через це положення фазових областей на діаграмах стану визначено для небагатьох систем у вигляді псевдо бінарних розрізів потрійних систем, зазвичай Fe – Cr – Ni з вуглецем.

Визначимо структуру металу, скориставшись діаграмою Шеффлера. Для цього за формулами (1) і (2) розрахуємо еквівалент нікелю та хрому у сплаві:

, % = Cr + 2Mo + 1, 5Si + 5Ti + 2Mb + 2Аl + 1, 5 (W + V) ; (1)

, % = Ni + 30С + 30N + 0, 5Мn; (2)

Отримані дані підставимо в діаграму і отримуємо структурний склад металу (рис. 1) :

Рис. 1. Діаграма Шеффлера і визначення структури

сплаву 10Х17Н13М2Т

З діаграми видно, що метал має аустенітну структуру із 10-20% фериту.

Сплав 10Х17Н13М2Т відноситься до сталей аустенітного класу, що утворюють при кристалізації переважно однофазну аустенітні структуру γ – Fe c гранецентрованою кристалічною (ГЦК) граткою і зберігають її при охолодженні до кріогенних температур.

Кожний легувальний елемент по своєму впливає на характеристики металу. В таблиці 1. 3 наведемо вплив деяких окремих легуючих елементів на властивості сталі.

 

Легуючі елементи

Ni

Cr

Mn

Si

Входить в твердий розчин з Fe і зміцнює його

+

+

+

+

Збільшує ударну в’язкість+_++

Збільшує область аустеніту+_+_

Зменшує область аустеніту_+_+

Сприяє розкисленню__++

Утворює стійкі карбіди_++_

Підвищує опір корозії+++_

 

З даних таблиці 1. 4 бачимо великий вміст хрому (18... 25%) забезпечує жароміцність і корозійну стійкість, а також 8... 35% Ni стабілізує аустенітну структуру і підвищує жароміцність, пластичність і технологічність сталі в широкому інтервалі температур. Так як хром з вуглецем утворює карбіди хрому (  в якому Cr – 94%, це збіднює матрицю металу на 18-25% Cr. Тому в метал додають титан, що утворює більш міцні карбіди, ніж хром, що виключає збіднення твердого розчину хромом. Також титан запобігає утворення міжкристалічній корозії, яка є характерна для даної групи сталей.

 

 

 

Загальною складністю зварювання даної сталі є попередження утворення