Р.Р.Газиев

В.М.Черных

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Уфа 2003

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Уфимский государственный нефтяной технический

университет

Филиал в г. Салавате
Кафедра “Оборудование предприятий нефтехимии и нефтепереработки”

Р.Р. Газиев , В.М. Черных

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Учебное пособие

Уфа 2003

Данное учебное пособие предназначено для студентов очной, очно-заочной и заочной форм обучения специальности 1705 “Машины и аппараты химических производств”, изучающих курс “Технология сварочного производства”.

В пособии рассмотрены основные требования и положения по обозначению элементов сварочных соединений оборудования нефтегазопереработки. Материалы учебного пособия рекомендуется использовать при оформлении разделов курсовых и дипломных проектов, связанных со сварными соединениями.

Составили: Газиев Р.Р., доцент, к.т.н.

Черных В.М., ст. преподаватель

Рецензент: Тишин А.С. – главный сварщик ОАО «Салаватнефтемаш»

С Уфимский государственный нефтяной технический университет

Введение
В современном машиностроении и строительстве широкое распространение получили неразъемные соединения, осуществляемые по средствам сварки.

Сварка – один из ведущих технологических процессов современной промышленности, от степени развития и совершенствования которого во многом зависит уровень технологии в машиностроении, строительстве и ряде других отраслей народного хозяйства. Современная сварочная наука и техника позволяют надежно соединять детали любых толщин и конфигураций – от деталей мельчайших электронных приборов до гигантских частей машин и сооружений.

Сварка – технологический процесс образования неразъёмного соединения деталей и сборочных единиц путем их местного сплавления или деформирования в целях возникновения прочных связей между их атомами.

Существует свыше 60 методов сварки, которые подразделяются на три основные группы: термические методы (электродуговая, электрошлаковая, газовая); термомеханические методы (стыковая, контактная, точечная) и механические методы (холодная, сварка ультразвуком, трением).

Дуговая сварка - один из самых распространенных способов сварки плавлением, широко используемый во всех областях техники, т.к. позволяет создавать высоко технологичные конструкции. При дуговой сварке между электродом и изделием горит электрическая дуга, в зоне которой происходит формирование сварного шва. Дуговую сварку можно выполнить ручным полуавтоматическим или автоматическим способом. В зависимости от способа защиты дуги от атмосферного влияния сварка бывает плавящимся покрытыми электродами, в среде защитных газов или под слоем флюса.

В процессе своей деятельности инженер-механик нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий часто сталкивается с вопросами применения электродуговой сварки. Поэтому для него является очень важным правильно выбрать способ сварки, обеспечивающий высокую производительность работ и получение качественного сварного соединения. Это, в свою очередь, предусматривает умение грамотно использовать сварочные (присадочные) материалы, рассчитывать режим сварки, назначать методы контроля сварных швов.

Умение правильно обозначить сварной узел на чертеже, донести до исполнителя (сварщика) все особенности сварного соединения – это одна из важнейших задач инженера-конструктора.

Учебное пособие посвящено вышеназванным вопросам и, по мнению авторов, будет полезно не только студентам, но и инженерно-техническим работникам, занимающимся проблемами сварки в промышленности.

1 Сварные соединения
1.1 Основные виды сварных соединений и типы шва

Терминология, обозначения, классификация и конструктивные элементы сварных швов и сварных соединений регламентированы соответствующими ГОСТами (таблица 7).

Стыковые соединения двух деталей, расположенных в одной плоскости, является самым рациональным видом сварного соединения. Стыковые соединения отличаются высокой прочностью и практически неограниченной толщиной соединяемых деталей. В таблице 1 показана форма подготовленных кромок для стыковых сварных соединений в зависимости от толщины соединяемых листов. Толщины и размеры подготовки кромок указаны в ГОСТах на сварку (таблица 7).
Таблица 1 – Формы разделок кромок стыкового соединения

	Без скоса кромок
	У-образная разделка кромок
	К-образная разделка кромок
	Х-образная разделка кромок
	V-образная разделка кромок

Угловые соединения двух деталей расположенных под любым углом (чаще 90⁰) и сваренных в месте примыкания их краев, применяют для изготовления металлических конструкций, тары и прочих изделий (рисунок 1).

Рисунок 1 – Формы разделки кромок угловых соединений

Тавровое соединение это сварное соединение, в котором к боковой поверхности одной детали приварена под некоторым углом (чаще 90⁰) другая деталь (рисунок 2). Угловые и тавровые соединения отличаются простотой исполнения, достаточной прочностью и экономичным расходованием материала.

Рисунок 2 – Форма разделки кромок тавровых соединений

В нахлесточных соединениях свариваемые детали расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рисунок 3).

Рисунок 3 – Нахлесточные соединения

1.2 Сварные соединения сосудов и аппаратов

При сварке обечаек, приварке днищ к обечайкам должны применяться стыковые швы с полным проплавлением.

Применение угловых, тавровых, нахлесточных швов допускается при приварке штуцеров, люков, труб, трубных решеток, плоских днищ, фланцев, укрепляющих колец, опорных элементов оборудования.

Не допускается применение угловых швов для приварки штуцеров, люков к корпусу с неполным проплавлением (конструктивным зазором) в следующих случаях:

- при диаметре отверстия более 120 мм;

- в сосудах из низколегированной стали с температурой стенки -30;

- в сосудах, предназначенных для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.

Сварные швы сосудов должны быть расположены так, чтобы обеспечить возможность их визуального осмотра. Продольные сварные швы горизонтально устанавливаемых сосудов должны быть расположены вне центрального угла 140 нижней части корпуса.

Сварные швы сосудов не должны перекрываться опорами. Допускается в горизонтальных сосудах на седловых опорах местное перекрытие опорами кольцевых сварных швов на общей длине не более 0,35Д_Н (Д_Н - наружный диаметр сосуда).

Перекрытие мест пересечения швов не допускается.

Расстояние между краем шва приварки внутренних и внешних устройств и краем ближайшего шва корпуса должно быть не менее толщины стенки корпуса, но не менее 20 мм.

Продольные швы смежных обечаек в сосудах 1, 2, 3 и 4 групп должны быть смещены относительно друг друга на величину трехкратной толщины наиболее толстого элемента, но не менее чем на 100 мм между осями швов.

При сварке стыковых сварных соединений элементов разной толщины необходимо предусмотреть плавный переход от одного элемента к другому постепенным утонением более толстого элемента. Угол скоса элементов разной толщины должен быть не более 20 (уклон 1:3).

Форма и размеры швов должны соответствовать требованиям стандартов на швы сварных соединений или чертежа.

2 Сварочные материалы
Формирование сварных швов при различных способах дуговой сварки осуществляется с помощью металлических и неметаллических сварочных материалов. Свойства свариваемого материала во многом зависят от его состава и структуры. Для того чтобы сделать сварное соединение равнопрочным основному металлу, необходимо получить структуру металла шва, схожую со структурой свариваемого металла (основного металла). Свойства металла шва и основного металла можно сблизить подбором соответствующего химического состава металла шва. Для этого используют металлические присадочные материалы, специальные электродные обмазки и флюсы.

Получение сварных швов, обладающих заданными физико-химическими и механическими свойствами, - реальная, выполнимая задача сварщиков. Прочность и надежность сварного шва, а следовательно, и всей сварной конструкции в целом прежде всего зависит от применяемых присадочных материалов при соблюдении технологии сварки.

При выборе электродов для РЭДС углеродистых и низколегированных сталей следует предусматривать получение механических свойств металла шва не ниже механических свойств основного металла. Электроды для этих сталей имеют буквенно-цифровое обозначение: Э38; Э42; Э46А; Э50А и т.п. – тип электрода. Число после буквы «Э» обозначает гарантированный предел прочности металла шва в кгс/мм² (10МПа); «А» означает получение повышенных пластических свойств металла шва. Пример выбора типа электродов приведен в таблице 2.
Таблица 2 – Электроды для РЭДС углеродистых и низколегированных сталей

Марка стали	Предел прочности стали в, МПа	Тип электрода электрода электрода
ст3 кп	360-420	Э42; Э42А
ст3 пс	370-460	Э46; Э46А
16ГС	490-500	Э50; Э50А

При выборе электродов для РЭДС жаропрочных, высоколегированных сталей, а также при выборе сварочной проволоки для сварки сталей следует предусматривать получение металла шва по химическому составу и по структурному классу, схожему с основным металлом. Электроды для высоко легированных сталей и сварочная проволока маркируется по химическому составу. Например: Э-10Х25Н13Г2, Э-09Х1М, Св-08Г2С, Св-06Х19Н9Т.

Сварочные, присадочные материалы для сварки сосудов и аппаратов должны соответствовать ОСТ 26-291-94. В зависимости от способа сварки сварочные, присадочные материалы приведены в таблицах 3, 4, 5, 6.

Таблица 3 – Электроды для ручной электродуговой сварки

Марка стали	Тип электрода
Ст 3кп, Сталь 10, 15, 20, 15К, 16К	Э42, Э46 ГОСТ 9467-75
16ГС; 17 ГС; ХСНД	Э50А ГОСТ 9467-75
09Г2С, 10Г2, 10Г2С1	Э50А ГОСТ 9467-75
12ХМ, 15ХМ	Э-09Х1М, Э-09Х1МФ ГОСТ 9467-75
12МХ	Э-09Х1М ГОСТ 9467-75
15Х5	Э10Х5МФ ГОСТ 9467-75
08Х13	Э10Х25Н13Г2 ГОСТ 10052-75
08Х22Н6Т	Э-04Х20Н9 ГОСТ 10052-75
12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б	Э-08Х20Н9Г2Б ГОСТ 10052-75
10Х17Н13М2Т, 12Х18Н12М3Т	Э-07Х19Н11М3Г2Ф ГОСТ 10052-75
ХН32Т	Э-27Х15Н35В3Г2Б2Т ГОСТ 10052-75

Таблица 4 – Присадочные материалы для автоматической сварки под слоем флюса

Марка стали	Марка проволоки по ГОСТ 2246-70	Марка флюса по ГОСТ 9081-87
Ст3кп, Ст3сп, Сталь 10, 15, 20, 18К, 20К.	Св-08; Св-08А	АН-348А, ОСЦ-45
22К, 25Л	Св-08ГА; Св-10ГА
16ГС, 17 ГС, 09Г2С, ХСНД
15Г2СФ, 09Г2СЮЧ	Св-10НМА	АН-348А, АН-22
09Г2С	Св-10НМА, Св-08ГА, Св-08ГС	АН-348А, АН-47
12ХМ	Св-08ХМ	АН-348А, АН-43
12МХ	Св-08МХ
15Х5	Св-10Х5М	АН-22, АН-43
08Х13	Св-06Х25Н12ТЮ Св-07Х25Н12Г2Т	АН-26С
08Х22Н6Т	Св-04Х19Н9
12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Б	Св-07Х18Н9ТЮ
10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х17Н13М2Т	Св-06Х20Н11М3ТБ Св-06Х25Н12ТЮ

Таблица 5 – Присадочные материалы для дуговой сварки в среде

защитных газов

Марка стали	Марка проволоки по ГОСТ 2246-70	Защитный газ
Ст 3КП, Ст 3СП, Сталь 10, 20, 20Л.	Св-08Г2С	Углекислый газ ГОСТ 8050-85
16ГС, 17 ГС, 09Г2С, ХСНД
12ХМ	Св-08ХМ	Аргон ГОСТ 10157-79
12МХ	Св-10ХГ2СМА	Углекислый газ ГОСТ 8050-85
15Х5	Св-10Х5М	Аргон ГОСТ 10157-79
08Х13	Св-08Х20Н9Г7Т	Углекислый газ ГОСТ 8050-85
08Х22Н6Т	Св-04Х19Н9	Аргон ГОСТ 10157-79
	Св-08Х20Н9С2БТЮ	Углекислый газ ГОСТ 8050-85
12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т	Св-08Х20Н9Г7Т Св-04Х19Н9	Аргон ГОСТ 10157-79
	Св-08Х20Н9С2БТЮ	Углекислый газ ГОСТ 8050-85
03Х17Н14М3, 08Х17Н15М3Т	Св-01Х17Н14М2	Аргон ГОСТ 10157-79
06ХН28МДТ	Св-01Х23Н28М3Д3Т	Аргон ГОСТ 10157-79

Таблица 6 – Присадочные материалы для электрошлаковой сварки

Марка стали	Марка проволоки по ГОСТ 2246-70	Марка флюса по ГОСТ 9087-81
Ст 2СП, Ст 3ПС, 20, 16К	Св-08ГА	АН-8, АН-22
18К, 20К, 22К	Св-10НЮ
16ГС, 09Г2С	Св-08ГС
12ХМ, 12МХ	Св-08ХМ
12Х18Н10Т	Св-06Х19Н9Т

3 Методы контроля сварных швов
Контроль качества сварных соединений следует проводить следующими методами:

- визуальным осмотром и измерениями;

- механическими испытаниями;

- испытанием на стойкость против межкристаллитной коррозии;

- металлографическими исследованиями;

- стилоскопированием;

- ультразвуковой дефектоскопией;

- радиографией;

- цветной или магнитопорошковой дефектоскопией.
3.1 Визуальный контроль и измерение сварных швов

Обязательному визуальному контролю и измерению подлежат все сварные швы для выявления недопустимых наружных дефектов и соответствия геометрии шва стандартам.

3.2 Механические испытания

Механическим испытаниям должны подвергаться стыковые сварные соединения сосудов и аппаратов. Испытания проводятся на контрольных стыковых сварных соединениях (образцах – свидетелях).

Виды испытаний:

- растяжение;

- изгиб;

- ударная вязкость;

- измерение твердости.
3.3 Испытание на стойкость против межкристаллитной коррозии

Испытание сварного соединения на стойкость против межкристаллитной коррозии должно проводиться для сосудов (сборочных единиц, деталей), изготовленных из сталей аустенитного, ферритного, аустенитно-ферритного классов и двухслойной стали, работающих под давлением.

3.4 Металлографические исследования

Металлографическому исследованию подвергаются стыковые сварные соединения, определяющие прочность сосудов 1, 2, 3 групп; а так же сварные соединения выполненные из сталей, склонных к термическому воздействию (марок 12МХ, 12ХМ, 15Х5М).

3.5 Стилоскопирование

Стилоскопирование сварных швов проводится для установления марочного соответствия примененных сварочных материалов.

Стилоскопированию должны подвергаться сварные швы работающих под давлением деталей из сталей марок типа 12ХМ, 12МХ, 15ХМ, 15Х5М, 08Х13, 10Х17Н13М2Т.

В процессе стилоскопирования следует определять в металле шва наличие хрома и молибдена.

При выявлении несоответствия марки использованных присадочных материалов сварные швы бракуются.

Объем контроля стилоскопированием:

группа аппарата

1,2 - 100%

3,4 - 50%

5 - 25%
3.6 Радиографический и ультразвуковой контроль сварных соединений

Для выявления внутренних дефектов сварных соединений должны применяться проникающие методы неразрушающего контроля: радиографический (РГ) или ультразвуковая дефектоскопия (УЗД).

Методы контроля (УЗД или РГ) должны выбираться, исходя из возможностей более полного и точного выявления недопустимых дефектов с учетом особенностей физических свойств металла, а так же особенностей методики контроля для данного вида сварных соединений.

Обязательному контролю РГ или УЗД подлежат:

- стыковые, угловые, тавровые сварные соединения, выполненные с полным проваром в объеме: группа аппарата

1,2 - 100%

3 - 50%

4,5а - 25%

5б - 10%;

- места сопряжения (пересечения) сварных швов;

- сварные соединения элементов из стали перлитного класса с элементами из сталей аустенитного класса;

- участки сварных швов корпуса, перекрываемые укрепляющими кольцами, подкладными местами.

При выявлении недопустимых дефектов в сварном соединении сосудов 3, 4, 5 групп обязательному контролю тем же методом подлежат все однотипные сварные соединения, выполненные данным сварщиком по всей длине соединения.

3.7 Цветная и магнитопорошковая дефектоскопия

Цветной или магнитопорошковой дефектоскопией подвергаются сварные швы, не доступные для осуществления контроля РГГ или УЗД, а также сварные швы сталей, склонных к образованию трещин при сварке (хромомолибденовые стали).

4 Обозначение сварки на чертеже
Чертежи, изображающие узлы или законченные изделия в сборочном виде, называются сборочными чертежами.

Сборочной единицей называют изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями. Одна из таких операций – сварка.

Если в сборочной единице имеется сварное соединение, то на чертеже должно быть указано:

- способ сварки;

- вид сварного соединения;

- наплавленный (присадочный материал);

- метод контроля сварных швов.

В аппаратостроении изделия в зависимости от конструкции и размеров могут быть изготовлены с применением всех видов промышленной сварки (за исключением газовой), а именно:

- ручной дуговой сваркой;

- автоматической и полуавтоматической дуговой сваркой в среде защитных газов;

- автоматической и полуавтоматической дуговой сваркой под слоем флюса;

- электрошлаковой сваркой;

- контактной сваркой.
4.1 Классификация сварных соединений

Стандарты на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений указаны в таблице 7.

Таблица 7 - Стандарты на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений

ГОСТ	Наименование
5264-80	Ручная дуговая сварка. Соединения сварные.
14771-76	Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные.
8713-79	Сварка под флюсом. Соединения сварные.
16037-80	Сварка трубопроводов.
16037-80	Соединения сварные из двухслойной коррозионностойкой стали
11533-75	Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами.
11534-75	Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами.

Вид соединения в зависимости от взаимного расположения сварных деталей, от разделки кромок имеет на чертеже следующее буквенно-цифровое обозначение:

С – стыковое С1, С21, С29;

У – угловое У1, У6;

Т – тавровое Т1, Т3. Т7;

Н – нахлесточное Н1, Н2.

Цифры указывают порядковый номер шва в данном конкретном стандарте (таблица 7).

4.2 Изображение швов на чертеже

Видимые сварные швы сварных соединений изображают сплошной толстой линией, невидимые швы – штриховой линией.

Для обозначения сварки от изображения шва проводят линию-выноску с односторонней стрелкой (рисунок 4).

Рисунок 4 – Линия - выноска
Линии-выноски швов проводятся от видимых швов. Основные обозначения швов наносятся над полкой. В том случае, когда лицевая сторона шва находится с противоположной стороны по отношению к линии-выноске, шов обозначают под полкой (см. рисунок 5).

Рисунок 5 – Обозначение шва
4.2.1 Условное обозначение стандартного шва

Стандартным считается шов, для которого соответствующим ГОСТом (таблица 7) регламентированы способ сварки, форма и размеры подготовленных кромок. В условном обозначении стандартного шва указывают (см. рисунок 6):

Рисунок 6 - Обозначение стандартного шва

- поз 1 – обозначение вспомогательных знаков 6 и 3 по таблице 8;

- поз 2 – обозначение стандарта (таблица 7);

- поз 3 – буквенно-цифровое обозначение по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (С1; С29; Т3; У1 и т.д.);

- поз 4 – знак  и размер катета по стандарту; указывается угловым соединением, выполненным без разделки кромок (У1; Т1; Т3; Н1; Н2);

- поз 5 – условное обозначение способа сварки (все условные обозначения способа сварки указаны в соответствующих стандартах на сварку на первой странице), в частности

а - по ГОСТ 14771-76:

УП – сварка в углекислом газе плавящимся электродом;

ИП – сварка в инертном газе плавящимся электродом;

ИН_П – сварка в инертном газе неплавящимся электродом;

и т.д. согласно ГОСТ;

б - по ГОСТ 8713-79:

АФ – автоматическая на весу;

АФ_Ф – автоматическая под флюсом на флюсовой подушке;

АФ_о – автоматическая на остающейся подкладке;

АФ_Ш – автоматическая с предварительным наложением шва;

и т.д. согласно ГОСТ;

в – по ГОСТ 16037:

Р – ручная электродуговая;

П-З – полуавтоматическая в защитном газе;

А – автоматическая;

- поз 6 – обозначение (при необходимости) прерывистого шва; в знаках 4, 5 по таблице 8 указывается длина провариваемого участка и его шаг.

- поз 7 – обозначение вспомогательных знаков 1, 2, 7 по таблице 8;

Вспомогательные знаки, входящие в условное обозначение, имеют одинаковую высоту с цифрами и выполняются сплошными тонкими линиями (таблица 8).

Таблица 8 – Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов

Вспомогательный знак		Особенность шва
Поз	Обозначение
1		Усиление шва снять
2		Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу
3		Монтажный шов
4		Шов прерывистый с цепным расположением участков
5		Шов прерывистый с шахматным расположением участков
6		Шов по замкнутому контуру
7		Шов по незамкнутому контуру

Таблица 9 – Примеры обозначения различных стандартных швов на чертежах

Пример обозначения	Наименование шва
1	2
	Двусторонний без разделок кромок, выполненный автоматической сваркой под слоем флюса на флюсовой подушке.
	Односторонний без разделок кромок, монтажный, по замкнутому контуру выполненный автоматической сваркой на остающейся подкладке.
	Двусторонний с разделкой кромок по замкнутому контру, выполненный дуговой сваркой в углекислом газе плавящимся электродом.
	Стыковое соединение фланца с трубой. Двусторонний с разделкой кромок выполненный ручной дуговой сваркой.
	Односторонний без разделок кромок монтажный, выполненный РЭДС. Усиление сварного шва снять механической обработкой.
	Нахлесточный шов, катет шва 5 мм выполненный дуговой сваркой в углекислом газе плавящимся электродом.
	Стыковой двусторонний, выполненный РЭДС. Обозначение упрошенное, если стандарт указан в примечаниях чертежа.
	Упрощенное обозначение при наличии на чертеже одинаковых швов и при указании обозначения у одного из них за №1.

4.2.2 Условное обозначение нестандартного шва

Нестандартным сварным швом называется шов, размеры конструктивных элементов которого стандартами не установлены.

На чертеже изображают поперечное сечение нестандартного шва с размерами, необходимыми для выполнения и контроля шва (рисунок 7).

Рисунок 7 – Пример обозначения нестандартного шва
Способ сварки любого нестандартного шва должен быть указан текстом в технических требованиях.

Например: Шов №5 варить полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.

4.3 Обозначение на чертеже наплавленного металла и вида контроля сварных швов

Если сборочная единица имеет сварные соединения, заваренные с применением одного и того же присадочного материала, а сварные швы подвергаются одинаковыми методами контроля, то марка сварочной проволоки или электрода и вид контроля должны быть указаны текстом в технических требованиях.

Например: Наплавленный металл Э50А ГОСТ 9467-75.

Контроль сварных швов - внешний осмотр и измерение.

или: Наплавленный металл швов №1 - Э10Х25Н13Г2 ГОСТ 10052-75; шва №2 - Св08-ГА ГОСТ 2246-70. Контроль сварных швов - внешний осмотр и измерение, дополнительно швам №1 стилоскопирование.

Если в сборочной единице три и более разновидности сварных соединений, то наплавленный металл и контроль сварных швов рекомендуется указывать в таблице ( таблица 10).
Таблица 10 – Сварные швы

Номер шва	Обозначение вида сварки ГОСТ	Наплавленный металл	Контроль сварных швов
1	8713-79-С29-АФф	Св08-ГА ГОСТ 2246-70 АН-348А ГОСТ 9087-81	Внешний осмотр, РГГ или УЗД, механич. испытания
2	8713-79-С7-АФш	Э50А ГОСТ 9467-75 Св08ГА ГОСТ 2246-70 АН-348А ГОСТ 9087-81	Внешний осмотр, РГГ или УЗД, механические испытания
3	11533-75-У5-А	Св08ГА ГОСТ 2246-70 АН-348А ГОСТ 9087-81	Внешний осмотр, РГГ или УЗД,
4	16037-80-С56-Р	Э50А ГОСТ 9467-75	Внешний осмотр
5	полуавтоматический способ	Св08Г2С ГОСТ 2246-70	Внешний осмотр

Если сварное соединение имеет одинаковые швы, то применяется упрощенное обозначение сварных швов (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Упрощенное обозначение сварных швов
Допускается швы сварных соединений на чертежах не отмечать линиями-выносками, а проводить указания по сварке в технических требованиях. Например:

Сварные швы варить ручной электродуговой сваркой согласно ГОСТ 5204-80-Т1-5. Наплавленный металл Э-42А ГОСТ 9467-75. Контроль сварных швов - внешним осмотром.

5 Сварка разнородных металлов

Высоколегированные стали содержат дорогие и дефицитные элементы, что вызывает необходимость в их экономии. Поэтому применению высоколегированных сталей должно предшествовать как техническое, так и экономическое обоснование.

Одним из путей экономии высоколегированных сталей является изготовление установок и машин комбинированными. Такое изготовление вполне возможно, так как во многих случаях в условиях, требующих специальных сталей, работает не вся конструкция, а лишь отдельные ее узлы и детали. Остальная часть конструкции находится в обычных условиях и может быть изготовлена из среднелегированной, низколегированной или даже обычной углеродистой стали. При этом возникает необходимость сваривать между собой стали, существенно отличающиеся друг от друга своими физико-химическими свойствами.

На практике встречается необходимость сварки сталей одного структурного класса, но разного легирования. В таких случаях сварка, например 20К+12МХ, не представляет особых трудностей. При выборе сварочных материалов и технологии сварки следует отдать предпочтение материалам и технологии, обычно применяемым для менее легированной стали.

В аппаратостроении имеет место разнородное сочетание сталей следующих структурных классов:

- феррито-перлитные и полуферритные Ст3 + 08Х13;

- феррито-перлитные и ферритные Ст3 + 15Х25Т;

- феррито-перлитные и аустенитные 20К + 08Х18Н10Т;

- перлитные жаропрочные и аустенитные 12МХ + 08Х18Н10Т.

Особенностью свариваемости разнородных сталей является разбавление металлов в сварочной ванне. Суть разбавления разнородных сталей состоит в том, что при сварке электродный металл значительно изменяется по химическому составу и структурному классу.

К сварному соединению разнородных металлов предъявляются следующие требования:

- металл шва по химическому составу должен быть близко к химическому составу одной из свариваемых сталей (металл шва – как продукт разбавления – может быть сталью иного химического состава, если последний удовлетворяет требованиям прочности, пластичности, коррозионной стойкости и др.);

- присадочный металл желательно выбирать близким к структурному классу одной из свариваемых сталей. Присадочный металл другого класса применяется в том случае, если разбавление нельзя регулировать на основе свариваемых сталей. Например, при сварке Ст3 + ОХ13 применяют присадочный металл аустенитного класса;

- оптимальные эксплуатационные свойства сварного соединения желательно получать без применения термообработки.

Главный критерий выбора присадочного металла при прочих равных условиях - возможность избежать хрупкие структуры в металле шва, обеспечить металл шва с высокой технологической прочностью.
5.1 Расчет химического состава и структурного класса сварного шва

Установлено, что разнородные стали при электродуговой сварке практически полностью перемешиваются и металл шва получается однородным. Поэтому за критерий расчета химического состава и структуры шва принимают соотношение долей металлов участвующих в его образовании.

Процесс разбавление происходит при перемешивании свариваемых сталей и присадочного материала в объеме сварочной ванны. Сталь более легированная разбавляется сталью менее легированной. Степень разбавления зависит от доли участия каждого из составляющих разнородное сварное соединение.

Для графического определения химического состава металла шва при известных долях основного и наплавленного металлов служит линия разбавления. Пример линии разбавления при наплавке стали 08Х18Н10Т на углеродистую сталь показан на рисунок 9.


Рисунок 9 - Линия разбавления углеродистой стали с аустенитной
Каждая точка линии разбавления характеризует долю участия основного _ом и присадочного металлов в сварочной ванне. В зависимости от _ом изменяется химический состав металла шва.

Выбор присадочного материала для сварки разнородных сталей выполняется на основе управления процессом разбавления и получении шва заранее рассчитанного химического состава и структурного класса.

Регулирование разбавления при выбранном присадочном материале осуществляется изменением _ом. Оптимальное значение _ом определяется из условий обеспечения металла шва с высокой технологической прочностью. При сварке ферритных сталей с ферритно-перлитными желательной структурой металла шва является аустенитная, а при сварке аустенитных с ферритно-перлитными - аустенитно-ферритная (А+Ф). В соответствии с этими требованиями выбирается сварочная проволока. Количественное значение _ом определяется наложения линии разбавления на структурную диаграмму Шеффлера.

На рисунке 10 показана схема определения долей участия трех разных металлов в шве.

Рисунок 10 - Схема сварного шва
Доля участия металла А _А в металле шва равна
;
металла В _В в металле шва

;

металла С _С (присадочный металл) в металле шва

Очевидно, что при симметричной подготовке кромок
_А = _В = 0,5_ом,
где _ом - доля участия основного металла.

Доля участия основного металла принимается при ручной электродуговой сварке _ом =2025%, а при автоматической сварке под флюсом _ом =6575%.

Для расчета химического состава и структурного класса сварного шва при сварке разнородных сталей используется диаграмма Шеффлера (рисунок 10). Эта диаграмма иллюстрирует суммарное влияние легирующих компонентов на структуру хромоникелевых сталей.

Рисунок 10 - Диаграмма Шеффлера

В диаграмме ферритообразующие и аустенитообразующие компоненты рассматриваемого сплава приведены соответственно к эквивалентам хрома Cr и никеля Ni:
Cr = Cr + 1.5Si + 0.5Wb + Mo + 1.5Ti, % ;
Ni = Ni + 30C + 0.5Mn, % .

Используя диаграмму Шеффлера, можно определить:

- структурный класс присадочного металла на основе анализа разбавления;

- допустимую долю участия основного металла в шве по данным о химическом составе основного и присадочного металла;

- оптимальный состав электродного металла по данным о химическом составе основного металла и доле участия его в шве.

Расчет указанных параметров производится в следующем порядке:

1 - рассчитываются эквиваленты по хрому Cr, никелю Ni для основных металлов и сварочной проволоки по формулам;

2 - полученные значения Cr и Ni наносятся на структурную диаграмму Шеффлера и строятся линии разбавления;

3 - структурные области диаграммы, пересекаемые линией разбавления, анализируются, с точки зрения свариваемости, и назначается оптимальное значение _ом.

Подобный подход реализуется и при сварке двухслойного проката (биметалла).

Оглавление

с.

Введение 3

1 Сварочные соединения 4

1.1 Основные виды сварных соединений и типы швов 4

1.2 Сварные соединения сосудов и аппаратов 5

2 Сварочные материалы 7

3 Методы контроля сварных шов 10

3.1 Визуальный осмотр и измерения 10

3.2 Механические испытания 10

3.3 Испытание на стойкость против межкристаллитной коррозии 10

3.4 Металлографическое исследование 10

3.5 Стилоскопирование 10

3.6 Радиографический и ультразвуковой контроль 11

3.7 Цветная и магнитопорошковая дефектоскопия 11

4 Обозначение сварки на чертеже 12

4.1 Классификация сварных соединений 12

4.2 Изображение швов на чертеже 13

4.3 Обозначение на чертеже наплавленного металла и

вида контроля сварных швов 16

5 Сварка разнородных металлов 19

5.1 Расчет химического состава и структурного класса

сварного шва 19

Заключение 22

Оглавление 23

Библиографический список 24
Библиографический список
1 Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов.- М.: Высшая школа, 2001. – 630 с.

2 Денисов Ю.А. Справочник сварщика. - М.: Машиностроение, 1992. – 560 с.

3 Китаев А.М., Китаева Я.А. Дуговая сварка. – М.: Машиностроение, 1983. – 272 с.

4 Иосилевич Г.Б. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.

5 Бакиев А.В. Технология аппаратостроения. – Уфа.: Издательство УГНТУ, 1995. – 297 с.

6 ОСТ 26 291-94 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия, 1994.

7 Николаев Г.А., Ольшанский Н.А. Специальные методы сварки. Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1975. – 232 с.
РЕЦЕНЗИЯ

на учебное пособие “СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЕ”

(авторы Газиев Р.Р. ,Черных В.М.)
Представленное на рецензию учебное пособие “Сварные соединение”содержит обширный материал, необходимый при разработке сборочных чертежей сварных конструкций и оборудования.

В учебном пособии приводятся основные виды сварных соединений и типы швов; предлагаются сварочные материалы, необходимые для различных видов сварки аппаратостроительных сталей; представляются наиболее широко применяемые методы контроля сварных швов. В разделе 4 подробно изложены правила и приемы обозначения сварки на чертеже.

Учебное пособие будет полезно студентам при изучении соответствующих вопросов курса “Технология сварочного производства”, а также облегчат разработку и оформление чертежей курсовых и дипломных проектов по разделу “Сварка”.

Рецензируемое учебное пособие выполнено на достаточно высоком уровне и соответствует нормативным и техническим требованиям, предъявляемым к работам такого рода.

Рецензент, главный сварщик

ОАО “Салаватнефтемаш” А.С.Тишин