Какие химические соединения образуются в сварочной ванне при сварке низкоуглеродистых сталей
Обновлено: 07.07.2024
ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В СВАРОЧНОЙ ВАННЕ
Эти особенности вносят определенные трудности в получении качественного шва, но при правильно выбранной технологии сварки данной марки стали или сплава, правильно выбранном режима сварки или другими словами высокой квалификации сварщика можно получить равнопрочный свариваемому металлу шов. Это и требуется от сварочного соединения.
ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В СВАРОЧНОЙ ВАННЕ
1. ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДА.
Кислород попадает в сварочную ванну из воздуха и с железом образует три оксида Fe3O4; Fe2O3; FeO.
Самым нежелательным из них является FeO, который растворяется в расплавленном металле, а в процессе кристаллизации сварочной ванны, выделяется по границам столбчатых кристаллитов ( характерных для литой структуры) или зерен, нарушая и расслабляя связь между ними. В результате значительно снижается прочность, ударная вязкость, пластичность шва, т.е. основные механические свойства. Для уменьшения влияния кислорода:
— необходима надежная газовая и шлаковая защита сварочной ванны от воздуха, что и осуществляется за счет покрытия электрода;
— так же в покрытие вводятся раскислители, т.к. защита не гарантирует проникновение воздуха. Раскислителями называются химические элементы, обладающие большим сродством (активностью) к кислороду, чем железо. По этому признаку, наиболее встречаемые в сварочной ванне элементы, можно расположить в следующем порядке:
AL; Ti; V; Si; C; Mn; Cr; Fe; W; Co. . . .
Элементы, стоящие с ряду левее железа будут являться раскислителями. Из них AL не используют, т.к. образуются тугоплавкие, тяжелые и трудно выводимые из сварочной ванны оксиды. Наиболее широко применяются вводимые в виде ферросплавов Ѕi, Mn, Ti, которые восстанавливают железо из FeO и образуют нерастворимые, легко всплывающие и переходящие в шлак ЅiО2; MnO; TiO2.
2. Влияние углерода.
Углерод содержится, при сварке сталей, в основном металле, а так же в электроде. Является раскислителем и при чем его активность зависит от температуры. Например, от 1800 град, он своей активностью к кислороду превосходит титан, стоящий на втором месте, а от 2000 град. и алюминий. Температура сварочной ванны примерно в этих пределах и при восстановлении железа по реакции FeO + C = Fe + CO происходит его «выгорание», т.к. СО представляет собой газ. Пониженное содержание углерода повышает пластичность металла шва, но снижает его прочность. «Выгоранию» углерода препятствует кремний, при его содержании в основном металле 0,2 — 0,3 % и более.
3. Влияние азота.
Азот попадает в сварочную ванну из воздуха и образует с железом нитриды Fe2N; Fe3N, которые повышают прочность и твердость металла шва, но снижают его пластичность, что является нежелательным. Для уменьшения влияния азота достаточно надежной шлаковой и газовой защиты сварочной ванны от воздуха во время сварки.
4. Влияние водорода.
Причиной появления водорода в сварочной ванне является вода, которая при высокой температуре распадается на атомарный водород (+Н) и (-ОН). Атомарный водород, растворяясь в расплавленном металле, а при кристаллизации сварочной ванны, преобразуясь в молекулярный (Н2), скапливается в отдельных местах, образует поры (пузырьки) снижающие прочность шва. Кроме того, при усадке металла сварочной ванны, происходит сжатие водорода в пузырьках до десятков атмосфер в результате чего, при недостаточной пластичности металла возможно образование микротрещин, очень опасных для шва. Вода может попасть в сварочную ванну из — за:
—влаги на свариваемых кромках;
— ржавчины, окалины на кромках, т.к. они являются гидратами оксидов, например
— влажности покрытия электрода.
Для уменьшения влияния водорода следует:
— свариваемые кромки осушить;
— зачистить кромки до блеска стальной щеткой от ржавчины и окалины;
— влажное покрытие электрода просушить в сушильных шкафах или печах. Время просушки и допустимое содержание влаги в покрытии, указывается на бумажных ярлыках пачек электродов.
5. Влияние серы и фосфора.
Сера и фосфор могут попасть в сварочную ванну:
— из покрытия электрода. Чем меньше в нем их содержание, тем выше качество покрытия;
— из электродного (присадочного) и основного металла, в которых они являются вредными примесями и так же определяющими качество стали.
Сера придает металлу красноломкость, т.е. снижение прочности и явления ползучести при высоких температурах эксплуатации конструкции, а так же способствует появлению горячих трещин в шве. Это объясняется тем, что сера образует с железом сернистое железо Fe2S имеющее температуру плавления 1193 град, меньшую, чем у железа 1539 град. Оно расплавляется по границам кристаллитов (зерен) и при высокой температуре плавится в первую очередь. Уменьшает влияние серы марганец, содержащийся в покрытии, при этом MnS переходит в шлак.
Фосфор придает металлу хладноломкость, т.е. снижение прочности и пластичности при низких температурах эксплуатации конструкции, а так же способствует образованию холодных трещин в шве. Уменьшает влияние фосфора кальций, содержащийся в большом количестве в электродах с основным покрытием. Вот почему, сварку при низких температурах следует вести электродами с основным видом покрытия, во избежание появления холодных трещин.
Билеты экзамена по проверке знаний специалистов сварочного производства 2 уровень
2. Процесс, в котором частота сварочного тока изменяется по заданному закону.
3. Процесс, при котором сварочный материал подается в сварочную ванну имульсами за счет специаль-ного привода
ВОПРОС 2
К какому классу сталей относятся сварочные проволоки Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА?
ВОПРОС 3
Какие стали относятся к высокохромистым сталям?
1. 03Х16Н9М2, 08Х18Н10, 10Х18Н9.
2. 08Х13, 06Х12Н3Д, 1Х12В2МФ.
3. 10Х2М, 20ХМА, 10ХН1М.
ВОПРОС 4
Какая структурная составляющая сталей имеет максимальную твердость?
ВОПРОС 5
Какие условия охлаждения должны соблюдать для проведения нормализации стали?
1. Охлаждение вместе с печью.
2. Охлаждение на воздухе.
3. Принудительное охлаждение.
ВОПРОС 6
Какие химические соединения образуются в сварочной ванне при сварке низкоуглеродистых сталей в процессе взаимодействия жидкого металла с кислородом?
1. Сульфиды железа.
2. Оксиды железа.
3. Карбиды железа.
ВОПРОС 7
Какая зона в сварочной дуге называется анодным пятном?
1. Высокотемпературный участок дуги на отрицательном электроде.
2. Высокотемпературный участок дуги на положительном электроде.
3. Наиболее яркий участок в столбе дуги.
ВОПРОС 8
Какие сварочные источники питания применяют для ручной дуговой сварки или наплавки электродами с основным покрытием?
1. Сварочные трансформаторы.
2. Сварочные выпрямители, сварочные агрегаты.
3. Специализированные сварочные источники питания
ВОПРОС 9
Для чего служит трансформатор?
1. Для преобразования частоты переменного тока
2. Для преобразования напряжения электрической сети
3. Для преобразования напряжения электрической сети при постоянном токе.
ВОПРОС 10
Что проверяют при входном контроле сварочных материалов?
1. Сопроводительную документацию, упаковку, состояние и размеры материалов.
2. Выполняют контроль металла шва и наплавленного металла.
3. Все требования, указанные в п.п. 1 и 2.
ВОПРОС 11
Какие требования, предъявляемые к контролю сварочной проволоки сплошного сечения перед выдачей ее на производственный участок?
1. Каждая бухта проволоки должна быть проверена стилоскопированием на соответствие содержания основных легирующих элементов по ГОСТ 2246 или ТУ.
2. Контролю качества легированная проволока не подвергается, так как оно должно быть гарантирова-но заводской поставкой.
3. Каждая партия проволоки должна быть проверена стилоскопированием на соответствие ГОСТ 2246 или ТУ на основании контроля одной бухты.
ВОПРОС 12
Какой компонент вводится в покрытие качественных электродов в качестве газообразующего?
2. Фтористый кальций.
ВОПРОС 13
Какую задачу выполняет дроссель в источнике питания для сварки в защитных газах плавящимся электродом?
1. Увеличивает глубину проплавления
2. Снижает скорость нарастания и спада тока, предотвращает разбрызгивание металла
3. Облегчает зажигание дуги
ВОПРОС 14
В каких защитных газах возможно применение вольфрамовых электродов?
1. В инертных газах.
2. В углекислом газе.
3. В смесях углекислого газа с инертными газами.
ВОПРОС 15
Укажите, на каком токе и полярности рекомендуется выполнять ручную аргонодуговую сварку непла-вящимся электродом соединений трубопроводов и оборудования?
1. На постоянном токе обратной полярности.
2. На постоянном токе прямой полярности.
3. На переменном токе.
ВОПРОС 16
В какой цвет окрашивают баллоны с двуокисью углерода и с окраской баллонов с какими газами это совпадает?
1. Серый, с аргоном и гелием.
2. Коричневый, с гелием.
3. Черный, с азотом и сжатым воздухом.
ВОПРОС 17
Укажите наиболее возможную причину образования подрезов?
1. Высокая скорость сварки.
2. Недостаточная величина сварочного тока.
3. Большая длина дуги.
ВОПРОС 18
Что служит источником нагрева при электрошлаковой сварке?
1. Теплота, выделяющееся в ванне расплавленного флюса при прохождении через нее тока от электрода к изделию.
2. Теплота, выделяющееся в электрической дуге между электродом и изделием, защищенным слоем флюса.
3. Электрическая дуга между слоем расплавленного флюса и изделием.
ВОПРОС 19
Какова плотность ацетилена по отношению к плотности воздуха?
3. Плотности практически одинаковы.
ВОПРОС 20
Какое влияние оказывает избытка ацетилена в пламени на свойства стали?
1. Снижается пластичность и ударная вязкость.
2. Сталь разупрочняется.
3. Не оказывает воздействия по сравнению с обычным факелом пламени.
ВОПРОС 21
Какой способ стыковой электрической сварки целесообразно применять при соединении стержней существенно отличающихся по сечению?
1. Стыковая сварка сопротивлением.
2. Стыковая сварка оплавлением.
3. Применяют любой вид сварки.
ВОПРОС 22
Какое основное отличие дуговой сварки высокоуглеродистой стали от низко- и среднеуглеродистых сталей?
1. Сварка должна производиться с минимальным тепловложением.
2. Сварка должна производиться с обязательным предварительным и сопутствующим подогревом до 350-4000 С.
3. После сварке обязательная закалка с нормализацией.
ВОПРОС 23
Какой сварной шов обеспечивает наиболее высокое сопротивление усталостному разрушению?
ВОПРОС 24
В какой части сварного шва наиболее высока концентрация напряжений и вероятность образования уста-лостного разрушения?
1. По концам шва.
2. В средней части шва.
3. По линии сплавления.
ВОПРОС 25
Какие свойства определяют при испытании металла сварных соединений на статическое растяжение?
1. Предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и сужение.
2. Предел прочности или предельную нагрузку до разрушения образцов.
3. Предел прочности и предел текучести.
ВОПРОС 26
Как влияет высокое содержание серы и фосфора на свариваемость стали?
2. Повышает свариваемость при условии предварительного подогрева стали.
3. Способствует появлению трещин и ухудшает свариваемость стали.
ВОПРОС 27
Что называют включением в металл шва?
1. Округлая полость.
2. Полость в металле шва, заполненная шлаком или инородным металлом.
ВОПРОС 28
В каком порядке гасят резак при ацетилено-кислородной сварке (резке) при обратном ударе?
2. Закрывают вентиль кислорода на резаке, затем на баллоне или кислородопроводе, затем вентиль го-рючего на резаке и баллоне.
3. Закрывают подачу горючего, затем кислорода.
ВОПРОС 29
Какие меры безопасности принимают при подсоединении сварочного поста к многопостовому агрегату?
1. Работу выполняют в диэлектрических перчатках.
2. Агрегат отключают от электрической цепи.
3. Производят заземление сварочного поста.
ВОПРОС 30
Как определяется поправочный коэффициент нормы времени на выполнение шва в вертикальном положении?
1. Определяется нормативами.
2. Определяется по фактическим затратам.
3. Нормируется с учетом сложности металлоконструкции.
Для перехода на следующую страницу воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Билеты экзамена по проверке знаний специалистов сварочного производства 2 уровень
2. Сварочная ванна защищается газом и шлаком, которые образовались в процессе плавления основного и сварочного материалов.
3. Электрод плавится за счет тепла дуги или газового пламени.
ВОПРОС 2
При разливки какой стали имеется наибольшая возможность образования усадочной пористости?
1. В спокойной стали.
2. В полуспокойной стали.
3. В кипящей стали.
ВОПРОС 3
Какие основные параметры приняты для оценки механических свойств металлов?
1. Временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение и сужение, ударная вязкость.
2. Жаропрочность, жаростойкость и хладостойкость металла.
3. Твердость, сопротивление изгибу и количество циклов ударного нагружения до разрушения металла.
ВОПРОС 4
Какой тип кристаллической решетки имеет феррит?
1. Кубическую объемноцентрированную решетку.
2. Кубическую гранецентрированную решетку.
3. Гексагональную плотноупакованную решетку.
ВОПРОС 5
Как влияет присутствие легирующих элементов ( марганца и молибдена) в стали на ее прокаливаемость?
ВОПРОС 6
Какие химические соединения образуются в сварочной ванне при сварке низкоуглеродистых сталей в процессе взаимодействия жидкого металла с кислородом?
1. Сульфиды железа.
2. Оксиды железа.
3. Карбиды железа.
ВОПРОС 7
Что называют статической вольтамперной характеристикой дуги?
1. Зависимость напряжения на дуге от сварочного тока при переменной длине дуги и постоянстве ос-тальных параметров.
2. Зависимость напряжения на дуге от сварочного тока при постоянной длине дуги и постоянстве ос-тальных параметров.
3. Зависимость напряжения на дуге и сварочного тока от длины дуги.
ВОПРОС 8
Какими электроизмерительными приборами должно быть оснащено сварочные источники питания для ручной дуговой сварки(наплавки)?
2. Амперметром и вольтметром.
3. Вольтметром и устройством для контроля скорости сварки.
ВОПРОС 9
Для повышения напряжения питающей системы как должны соединятся несколько сварочных источни-ков питания?
ВОПРОС 10
Какие требования предъявляются к хранению сварочных материалов?
1. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении без ограничения температуры и влажности воздуха.
2. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при положительной темпера-туре воздуха.
3. Сварочные материалы хранят в специально оборудованном помещении при температуре не ниже 150 С и относительной влажности воздуха не более 50%.
ВОПРОС 11
Для какого класса сталей применяют при сварке электроды типов Э- 50, Э-50А, Э-42А, Э-55, Э-60?
1. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.
2. Для сварки углеродистых сталей.
3. Для сварки высоколегированных сталей.
ВОПРОС 12
Допускается ли длительный перерыв в процессе сварки низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного и мартенситно-ферритного классов?
1. Допускается при положительной температуре окружающей среды.
2. Не допускается.
3. Допускается при выполнении сварки в помещении цеха.
ВОПРОС 13
Какое назначение имеет дежурная дуга при импульсно-дуговой сварке вольфрамовым электродом?
1.. . Поддерживает дуговой промежуток дуги в ионизированном состоянии
2. Исключает образование дефектов в кратере.
3. Увеличивает глубину проплавления основного металла.
ВОПРОС 14
Какую полярность тока дуги называют прямой?
1. На электроде плюс, на изделии минус.
2. На электроде минус, на изделии плюс.
3. Переменное изменение полярности на электроде и изделии.
ВОПРОС 15
В какой цвет окрашивают баллон для хранения аргона?
ВОПРОС 16
Укажите газы, которые смешивают с углекислым газом при механизированной сварке плавящимся элек-тродом соединений деталей из углеродистых и низколегированных сталей?
1. Кислород до 5%.
2. Гелий до 50%; азот до 75%.
3. Кислород до 40%.
ВОПРОС 17
Укажите, как влияет на сварной шов уменьшение диаметра сварочной проволоки (при неизменном токе) при сварке под флюсом ?
1. Увеличивается глубина провара, уменьшается ширина шва и коэффициент формы шва.
2. Увеличивается глубина провара.
3. Никакого влияния не оказывает.
ВОПРОС 18
Какие существуют основные способы электрошлаковой сварки и наплавки?
1. Сварка с применением проволочных электродов, плавящихся мундштуков, электродов большого се-чения и ленточных электродов.
2. Сварка с применением одного электрода и многоэлектродная.
3. Сварка с применением кристаллизаторов и водяного душа.
ВОПРОС 19
Какие способы резки применяют для подготовки деталей из аустенитных сталей?
2. Кислородно-флюсовая, плазменно-дуговая, угольным электродом.
ВОПРОС 20
Какие условия охлаждения должны соблюдать для проведения нормализации стали?
1. Охлаждение вместе с печью.
2. Охлаждение на воздухе.
3. Принудительное охлаждение.
ВОПРОС 21
Изменяется ли плотность тока на контактной поверхности свариваемых деталей при различных методах контактной сварки?
3. Зависит от параметров режима сварки.
ВОПРОС 22
При каком виде контактной сварки обеспечивается более высокое качество сварного соединения термоуп-рочняемой низколегированной стали?
1. При стыковой сварке оплавлением.
2. При точечной и роликовой сварке.
3. При стыковой сварке сопротивлением.
ВОПРОС 23
Допускается ли термообработка сварного соединения после сварки аустенитными электродами хромо-молибденовых сталей (12ХМ, 15ХМ и др.) ?
1. Последующая термообработка обязательна.
2. Не допускается.
3. Допускается при толщине более 36 мм.
ВОПРОС 24
Как влияет значительное увеличение скорости деформации на свойства металла сварных соединений при испытании на статическое растяжение?
1. Уменьшает прочность и увеличивает пластичность.
2. Увеличивает предел текучести и уменьшает прочность.
3. Увеличивает прочность и уменьшает пластичность.
ВОПРОС 25
Как определяют длительную пластичность материала?
1. По величине предела текучести при испытаниях образцов на длительную прочность.
2. По величине предела текучести при испытаниях образцов с постоянной скоростью деформирования.
3. По величине относительного удлинения при испытаниях образцов на длительную прочность.
ВОПРОС 26
Какое явление вызывает образование холодных трещин в сварных соединениях перлитных и мартенситных сталей?
1. Скопление неметаллических включений в элементах микроструктуры стали.
2. Сегрегация примесей на границах аустенитных зерен при 200-4000 С.
3. Мартенситное превращение аустенита в сварном шве и околошовной зоне.
ВОПРОС 27
Что называют трещиной?
1. Дефект в виде разрыва металла сварного соединения или наплавленной детали (изделия).
2. Нарушение сплошности металла.
3. Недопустимое отклонение от требований Правил Контроля.
ВОПРОС 28
С какой целью проводят визуальный контроль сварных соединений?
1. Для выявления недопустимых дефектов и качества зачистки выполненных швов и околошовной зоны.
2. Для выявления поверхностных дефектов.
3. Для выявления внутренних дефектов.
ВОПРОС 29
Какой род тока более опасен при поражении человека электрическими токами при одинаковых напряже-ниях и мощности электрической цепи?
1. Переменный ток 50 Гц.
2. Постоянный ток.
3. Ток высокой частоты.
ВОПРОС 30
Норма времени определяется как:
1. Затраты времени работника или бригады на выполнение единицы продукции в чел./час.
2. Затраты времени на производство партии продукции.
3. Затраты времени на годовой объем выпускаемой продукции.
Для перехода на следующую страницу воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Билеты экзамена по проверке знаний специалистов сварочного производства 2 уровень
2. Нагрев и плавление основного и присадочного металла осуществляется теплотой от электрической дуги между электродом и изделием, а защита расплавленных металлов инертными или активными газами.
3. Защита дуги и образование сварочной ванны осуществляется за счет теплотворной способности газов
ВОПРОС 2
Какой из перечисленных способов обработки стали обеспечивает минимальное содержание неметалличе-ских включений в металле?
1. Выплавка в вакууме.
2. Электрошлаковый переплав.
3. Продувка в ковше аргоном.
ВОПРОС 3
Какие модификации железа образуются в стали при ее нагреве до плавления и охлаждении по термиче-скому циклу сварки?
1. Тростит, сорбит, перлит, цементит.
2. Аустенит и бейнит.
3. Гамма, дельта, альфа-железо.
ВОПРОС 4
Какая из углеродистых сталей, охлаждающихся с одинаковой скоростью, имеет более высокую пластич-ность?
ВОПРОС 5
Какие химические соединения образуются в сварочной ванне при сварке низкоуглеродистых сталей в процессе взаимодействия жидкого металла с кислородом?
1. Сульфиды железа.
2. Оксиды железа.
3. Карбиды железа.
ВОПРОС 6
Содержание, какого газа в металле шва малоуглеродистых, легированных и теплоустойчивых сталей оп-ределяет его склонность к пористости?
3. Углекислый газ.
ВОПРОС 7
Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока?
3. Зависит при малых и больших величинах сварочного тока
ВОПРОС 8
Параметры режима ручной дуговой сварки покрытыми электродами могут быть заданы в следующих пределах?
2. Величина тока 70-180 А
ВОПРОС 9
Укажите наиболее правильное перечисление видов контактной сварки?
1. Сварка оплавлением, сопротивлением, давлением.
2. Точечная, рельефная, шовная, стыковая сварка.
3. Автоматическая, специализированная, универсальная сварка.
ВОПРОС 10
Какие должны быть род и полярность тока при сварке соединений из углеродистых сталей электродами с целлюлозным покрытием?
1. Переменный ток.
2. Постоянный ток обратной полярности.
3. Переменный ток или постоянный ток обратной полярности.
ВОПРОС 11
Для сварки какого класса сталей применяют электроды типов Э-09М и Э-09МХ?
1. Для сварки теплоустойчивых низколегированных сталей.
2. Для сварки конструкционных сталей повышенной и высокой прочности.
3. Для сварки высоколегированных сталей.
ВОПРОС 12
Укажите рекомендуемый род тока при сварке конструкций и трубопроводов электродами типа ТМУ-21У, ТМЛ-3У.
1. Постоянный прямой полярности.
2. Постоянный обратной полярности .
ВОПРОС 13
Какое назначение имеет дежурная дуга при импульсно-дуговой сварке вольфрамовым электродом?
1. Облегчает возбуждение дуги в импульсе.
2. Исключает образование дефектов в кратере.
3. Увеличивает глубину проплавления основного металла.
ВОПРОС 14
Какую полярность дуги называют обратной?
1. На электроде плюс, на изделии минус.
2. На электроде минус, на изделии плюс.
3. Переменное изменение полярности на электроде и изделии.
ВОПРОС 15
В какой цвет окрашивают баллон для хранения аргона?
ВОПРОС 16
Укажите наиболее правильный перечень оборудования, которое входит в состав поста для сварки в угле-кислом газе?
1. Подающий механизм, держатель со шлангом, баллон с газом, источник тока и редуктор.
2. Подающий механизм, шкаф управления, держатель со шлангом, баллон с газом, источник тока и ре-дуктор, подогреватель газа и осушитель.
3. Подающий механизм, шкаф управления, держатель со шлангом, баллон с газом, источник тока, ка-тушка для электродной проволоки, редуктор, подогреватель газа и осушитель.
ВОПРОС 17
Укажите, какое влияние оказывает увеличение сварочного тока при автоматической дуговой сварке под флюсом на геометрические размеры шва?
1. Увеличиваются глубина провара и.
2. Глубина провара увеличивается, а высота усиления шва остается постоянной.
3. Увеличивается высота усиления шва.
ВОПРОС 18
Какую вольт-амперную характеристику имеет сварочная дуга
ВОПРОС 19
Укажите, при каких условиях разрешается газовая и плазменно-дуговая резка при обработке кромок де-талей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.?
1. При условии последующей механической обработки кромок с удалением следов резки.
2. При условии последующей механической обработки кромок с удалением слоя глубиной не менее 1 мм.
3. То же, но с удалением слоя глубиной не менее 2 мм.
ВОПРОС 20
Возможно ли выполнение пайки без применения флюса?
3. Возможно только в случае применения самофлюсующихся припоев.
ВОПРОС 21
Какие системы питания применяют для контактной сварки?
1. Постоянного тока генераторы, выпрямители.
2. Высокочастотные генераторы и универсальные сварочные установки.
3. Однофазные переменного тока, трехфазные с выпрямлением, трехфазные, конденсаторные.
ВОПРОС 22
Какое основное отличие дуговой сварки высокоуглеродистой стали от низко- и среднеуглеродистых сталей?
1. Сварка должна производиться с минимальным тепловложением.
2. Сварка должна производиться с обязательным предварительным и сопутствующим подогревом до 350-4000 С.
3. После сварке обязательная закалка с нормализацией.
ВОПРОС 23
Какой сварной шов обеспечивает наиболее высокое сопротивление усталостному разрушению?
ВОПРОС 24
Какие свойства определяют при испытании сварных соединений на статическое растяжение?
1. Предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и сужение.
2. Предел прочности или предельную нагрузку до разрушения образцов.
3. Предел прочности и предел текучести.
ВОПРОС 25
Какие факторы наиболее сильно влияют на свариваемость металла?
1. Химический состав, теплофизические и механические свойства металла.
2. Характер кристаллической решетки металла при высоких температурах.
3. Выбранный способ сварки плавлением металла..
ВОПРОС 26
Что такое “холодные трещины”?
1. Межкристаллитное или внутрикристаллитное разрушение металла сварных соединений
с блестящей поверхностью излома без следов высокотемпературного окисления, наблюдаемое при от-рицательных (ниже -40 С) температурах.
2. Межкристаллитное или внутрикристаллитное разрушение металла сварных соединений с блестящей поверхностью излома без следов высокотемпературного окисления, наблюдаемое после полного его охла-ждения.
3. Внутрикристаллитное разрушение металла сварных соединений с блестящей поверхно-стью излома без следов высокотемпературного окисления, наблюдаемое после испытаний на растяжение при нормальной температуре.
ВОПРОС 27
Когда следует исправлять дефекты сварных соединений подлежащих последующей термообработке?
2. По согласованию с головной материаловедческой организацией.
3. После отпуска.
ВОПРОС 28
Чем определяется выбор визуального метода контроля?
1. Требования конструкторской и нормативно-технологияческой документации.
3. Требованиями Госгортехнадзора РФ.
4. Тип объекта контроля.
ВОПРОС 29
Какие признака наиболее правильно отражают сущность газовой сварки ( ГС )?
1. Нагрев и плавление металла осуществляется теплом от сжигания горючего газа в кислороде
2. Защита сварочной ванны газом
3. Защита дуги и сварочной ванны осуществляется газом
ВОПРОС 30
Что служит источником нагрева при электрошлаковой сварке?
1. Теплота, выделяющееся в ванне расплавленного флюса при прохождении через нее тока от электрода к изделию.
2. Теплота, выделяющееся в электрической дуге между электродом и изделием, защищенным слоем флюса.
3. Электрическая дуга между слоем расплавленного флюса и изделием.
Для перехода на следующую страницу воспользуйтесь постраничной навигацией ниже
Сварка углеродистых и легированных сталей
В зависимости от химического состава сталь бывает углеродистая и легированная.
Углеродистая сталь делится на:
- низкоуглеродистую (содержание углерода до 0,25%)
- среднеуглеродистую (содержание углерода от 0,25 до 0,6%)
- высокоуглеродистую (содержание углерода от 0,6 до 2,0%).
Сталь, в составе которой кроме углерода имеются легирующие компоненты (хром, никель, вольфрам, ванадий и т. д.), называется легированной. Легированные стали бывают:
- низколегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кроме углерода, менее 2,5%)
- среднелегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кроме углерода, от 2,5 до 10%)
- высоколегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кроме углерода, более 10%).
Технология сварки легированных сталей
Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей
Свариваемость таких сталей зависит от содержания углерода и легирующих компонентов и ухудшается с ростом содержания углерда и легирующих компонентов. Стали кремнемарганцевой группы 15ГС, 18Г2С и 25Г2С сваривают электродами типа Э60А марки УОНИ-13/65. Перед сваркой кромки тщательно зачищают от грязи, ржавчины и окалины.
Сварку выполняют предельно короткой дугой. Изделие перед сваркой подогревают до температуры 200 С, электроды перед сваркой прокаливают при 400°С в течение одного часа.
Кремнемарганцемедистые стали 10Г2СД, 10ХГСНД, 15ХСНД и 12ХГ сваривают электродами типа Э50А марки УОНИ-13/55. Изделие перед сваркой не подогревают.
Сварка низколегированных и среднелегированных конструкционных сталей
Особенности сварки высоколегированных сталей
К высоколегированным относят стали, суммарный состав легирующих элементов в которых составляет не менее 10%, при содержании одного из них не менее 8%. При этом содержание железа должно составлять не менее 45%. В основном это стали, обладающие повышенной коррозионной стойкостью или жаростойкостью. Легирование сталей выполняют углеродом, марганцем, кремнием, молибденом, алюминием, ванадием, вольфрамом, титаном и ниобием, бором, медью, серой и фосфором. Введение легирующих элементов меняет физические и химические особенности стали.
Так, углерод способствует повышению прочности стали и снижению ее пластичности. Окисление углерода в процессе сварки способствует появлению пор. Кремний является раскислителем и содержание его в стали более 1% приводит к снижению свариваемости. Хром также снижает свариваемость, способствуя созданию тугоплавких окислов. Никель повышает прочность и пластичность сварочного шва, не снижая свариваемость стали. Молибден увеличивает прочность и ударную вязкость стали, ухудшая свариваемость. Ванадий в процессе сварочных работ сильно окисляется, поэтому его содержание в стали предусматривает введение раскислителей. Вольфрам тоже сильно окисляется при повышенных температурах, ухудшает свариваемость стали.
Титан и ниобий предотвращают межкристаллитную коррозию. Бор повышает прочность, но затрудняет свариваемость. Медь повышает прочность, ударную вязкость и коррозийную стойкость стали, но снижает ее свариваемость. Повышенное содержание в стали серы приводит к образованию горячих трещин, а фосфор способствует образованию холодных трещин.
Содержание тех или иных легирующих элементов определяют по маркировке стали. Первые две цифры в маркировке означают содержание углерода в сотых долях процента; легирующие элементы обозначают буквенными символами, а стоящие за ними цифры указывают на примерное содержание этих элементов, при этом единицу и меньше не ставят. Символ «А», установленный в конце маркировки, указывает, что сталь высококачественная, с пониженным содержанием серы и фосфора. Наиболее широкое применение получили коррозионно-стойкие хромоникелевые стали (12Х18Н10Т, 10Х23Н18 и некоторые другие).
Из вышесказанного видно, что, как правило, легирование стали приводит к снижению ее свариваемости, а первостепенную роль при этом играет углерод. Поэтому доля влияния каждого легирующего элемента может быть отнесена к доле влияния углерода. Повышенное содержание углерода и легирующих элементов способствует увеличению склонности стали к резкой закалке в пределах термического цикла, происходящего во время сварки. В результате этого околошовная зона оказывается резко закаленной и теряет свою пластичность.
Поэтому при сварочных процессах высоколегированных сталей, происходящих в зоне плавления металла и околошовной области, возникают горячие трещины и межкристаллитная коррозия, проявляющаяся в процессе эксплуатации. Основной причиной появления трещин является образование крупнозернистой структуры в процессе кристаллизации и значительные остаточные напряжения, полученные при затвердевании металла. Легирование влияет на вязкость металла и коэффициент поверхностного натяжения, поэтому у большинства высоколегированных сталей сварочный шов формируется хуже, чем у низколегированных и даже углеродистых сталей.
Межкристаллитная коррозия характерна для всех видов высоколегированных сталей, имеющих высокое содержание хрома. Под действием нагрева образовавшиеся карбиды хрома выпадают по границам зерен, снижая их антикоррозийные свойства.
Препятствует образованию карбидов хрома легирование стали титаном, ниобием, танталом, цирконием и ванадием. Положительное влияние на качество сварочного шва оказывает дополнительное легирование сварочной проволоки хромом, кремнием, алюминием, ванадием, молибденом и бором.
Для сварки высоколегированных сталей используют как ручную дуговую , так механизированную сварку под флюсом и в среде защитных газов . Сварка выполняется при минимальном тепловложении с использованием термообработки и применением дополнительного охлаждения. Введение легирующих элементов меняет и технологические особенности стали. Так, система легирования снижает теплопроводность стали и повышает ее электрическое сопротивление. Это оказывает влияние на скорость и глубину плавления металла, что требует меньшего вложения энергии, и увеличения скорости подачи сварочной проволоки.
Ручную дуговую сварку высоколегированных сталей выполняют при пониженных тока обратной полярности. Сварку ведут короткой дугой ниточными валиками без поперечных колебаний.
Проволока, применяемая для изготовления электродов, должна соответствовать марке стали с учетом ее свариваемости. Защитное покрытие электродов должно иметь состав, снижающий отрицательное действие повышенной температуры. К примеру, для сварки кислотостойкой стали 12X18HI0T электроды типа Э-04Х20Н9 (марки ЦЛ-11) препятствуют образования горячих трещин и межкристаллитной коррозии. Предварительный и сопутствующий подогрев снижает опасность возникновения трещин. Для защиты сварочной ванны используют инертный газ или аргон и его смеси с гелием, кислородом и углекислым газом.
Сварку в среде углекислого газа можно выполнять только в случаях, когда отсутствует опасность возникновения межкристаллитной коррозии. Сварка плавящимся электродом выполняется при значениях тока, обеспечивающих струйный перенос электродного металла.
При сварке возникает опасность коробления и остаточных сварочных напряжений. Поэтому после сварки часто возникает необходимость в термообработке.
Физико-химические процессы, возникающие при сварке
Существует три состояния вещества, отличающиеся между собой силами взаимодействия атомов и молекул: твердое, жидкое и газообразное. Переход вещества из одного состояния в другое сопровождается большими затратами энергии, прикладываемой извне. Для твердого и жидкого состояния характерны небольшие расстояния между молекулами, между которыми действуют силы взаимного притяжения. По мере перехода вещества в жидкое, а затем в газообразное состояние эти расстояния увеличиваются, а силы их взаимодействия снижаются. Этот процесс наглядно представлен во время сварки, когда металл плавится, частично переходит в газообразное состояние, а затем возникают обратные процессы, именуемые кристаллизацией.
Процесс плавления металла в зоне сварочного шва приводит к возникновению сложных физико-химических процессов и к образованию характерного соединения, отличающегося по своей структуре от основного металла.
Под физическими понимают процессы, которые не меняют строения элементарных частиц и не приводят к изменению химических свойств основного металла. К таким процессам относятся:
- прохождение электрического тока и тепловые колебания кристаллической решетки;
- переход основного и электродного вещества из твердого состояния в жидкое (плавление), перемешивание их между собой, кристаллизация металла в зоне сварочной ванны;
- напряжения и деформации, возникающие в кристаллической решетке сварочного шва и прилегающей к нему зоны основного металла.
Химические процессы меняют свойства основного металла, в результате чего получаются новые соединения, имеющие отличные свойства. К основным химическим процессам относятся:
- химические реакции, возникающие в газовой и жидкой фазах и на их границах;
- образование оксидов, шлаков и других соединений, отличающихся своими химическими свойствами от основного металла.
Влияние физико-химических процессов, происходящих в сварочном шве на прочность соединения настолько велико, что следует рассмотреть этот вопрос более подробно.
Плавление металла
Плавление основного и присадочного материалов в процессе сварки происходит под действием концентрированной энергии, вызванной сварочной дугой, пламенем горелки или одним из других способов, о которых мы расскажем ниже. Если в зону сварки не подается дополнительный металл, то сварочная ванна образуется только за счет основного соединения. Но чаще сварочная ванна получается смешиванием основного и присадочного металла, вносимого непосредственно в зону сварки электродом, сварочной проволокой и т.д. Сливаясь и перемешиваясь между собой, основной и присадочный металл образуют общую сварочную ванну, границами которой служат оплавленные участки основного металла. Расплавленный в зоне подачи концентрированной энергии металл кристаллизуется, образуя сварочный шов.
Сварочный электрод плавится за счет тепла, сконцентрированного на его конце в приэлектродной области дуги. Количество тепла, выделяемого в этой области, напрямую зависит от силы тока и электрического сопротивления промежутка, образовавшегося между электродом и основным металлом. И чем больше вылет электрода, тем больше его сопротивление, и тем больше выделяется тепла. Нагреваясь до температуры 2300 — 2500°С, конец электрода плавится, а образовавшиеся при этом капли металла переносятся через дуговое пространство и попадают в сварочную ванну. Этому процессу способствуют электростатические и электродинамические силы, поверхностное натяжение, тяжесть металлической капли, давление газового потока, реактивное давление паров металла и т.д. Все эти силы, взаимодействуя между собой, формируют характер капельного переноса, который может быть крупнокапельным, мелкокапельным и струйным (рис.1).
Рис. 1. Расплав и перенос электродного материала: А — метод короткого замыкания; Б — капельный метод; В — cтруйный метод
Крупнокапельный перенос металла характерен для ручной дуговой сварки, мелкокапельный — для сварки под флюсом или в среде углекислого газа, а струйный - для сварки в среде аргона.
Силы поверхностного натяжения формируют каплю на конце электрода и направлены внутрь нее. В отрыве и переносе капли участвуют электродинамические силы и давление газовых потоков. И чем больше сила тока, тем больше эти силы и тем меньшими по размеру будут капли расплавленного металла. При этом происходит электрический взрыв перемычки, образованной между отделяющимся каплей и торцом электрода. Этот взрыв сопровождается выбросом части металла за пределы сварочной ванны (так называемым разбрызгиванием, когда сварочный процесс сопровождается фонтаном искр).
Основной металл плавится под воздействием сконцентрированного в активном пятне тепла, возникающего под воздействием дуги или газопламенной обработки. Электромагнитные силы, вызывающие осевое давление плазменного потока на сварочную ванну, будут пропорциональны квадрату тока, создающего электрическую дугу. Поэтому, меняя силу тока электрической дуги, меняют размеры сварочной ванны в зависимости от толщины свариваемых деталей. Зависимость размеров сварочной ванны от величины напряжения можно выразить уравнениями:
где В — ширина сварочной ванны, L — длина сварочной ванны, Н — глубина сварочной ванны, vсв — скорость сварки, S — толщина свариваемого металла, К — коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и т.д.
Процесс формирования сварочной ванны, происходящий под действием силы тяжести расплавленного металла «Рм», давления сварочной дуги «Р » и сил поверхностного натяжения «Рн», представлен на рис.2.
Рис.2 Силы действующие в сварочной ванне и формирование шва: А — нижнее положение; Б — вертикальное; В — горизонтальное; Г — потолочное; Vcb — направление сварки; 1 — порез; 2 — наплыв
Распределение этих сил во многом зависит от расположения сварочного шва в пространстве. При нижнем расположений шва и при сквозном проплавлении жидкий металл удерживается в ванне силами поверхностного натяжения «Р », которые уравновешивают силу тяжести «Р» и давление, оказываемое на ванну источником теплоты «Рд» (рис.2,а), то есть Р = Р + Р . Если это равновесие сил нарушается (Рн < Рд + Рм), то может произойти разрыв поверхностного слоя и металл вытечет из ванны, образуя прожог. В реальных условиях, когда сварочная ванна перемещается вдоль шва, могут возникать дополнительные силы гидродинамического характера, перемещающие расплавленный металл в хвостовую часть ванны. Для того чтобы уравновесить все эти силы, удерживающие жидкий металл в объеме ванны, следует принимать дополнительные меры. Для этого применяют сварку на подкладках и другие удерживающие приспособления. Особенно важно значение таких мер при вертикальном и потолочном расположении шва (рис.2,б,г).
Формирование вертикального шва может происходить по двум направлениям - снизу вверх и сверху вниз. Когда шов формируют снизу вверх, то есть сварка выполняется на подъем, жидкий металл удерживается в ванне только силами поверхностного натяжения, а при сварке сверху вниз к этим силам добавляется давление дуги. Горизонтальный шов на вертикальной плоскости имеет свои особенности. В данном случае при неправильно выбранных режимах сварки жидкий металл может концентрироваться на нижней плоскости шва, нарушая симметрию, что в конечном итоге снижает прочность сварки.
При потолочной сварке силы, действующие на жидкую фазу металла, должны не только удерживать ее от стекания вниз, но и перемещать электродный металл в направлении, противоположном силам тяжести. Во всех указанных случаях следует ограничить размеры сварочной ванны и тепловую мощность дуги.
Кристаллизация металла
Затвердевание расплавленного металла, происходящее в хвостовой части ванны, называется кристаллизацией. Под действием сварочной дуги основной и дополнительный металлы, расплавленные в головной части ванны, перемещаются в ее хвостовую часть, где при снижении температуры подвергаются кристаллизации. Динамика этого процесса такова: сварочная дуга, направленная в головную часть ванны, повышает в этой области температуру, в результате чего происходит плавление основного и электродного металлов.
Механическое давление, оказываемое дугой на жидкую фазу основного и дополнительного металлов, вызывает их перемешивание и перемещение в хвостовую часть ванны. Таким образом, давление, вызванное дугой, приводит к вытеснению металла из основания ванны и открывает доступ к следующим слоям, где поддерживается необходимая для плавления температура. По мере удаления металла от зоны плавления отвод тепла начинает преобладать над его притоком, и температура жидкой фазы снижается.
Расплавленные фазы основного и электродного металла перемешиваются между собой и, затвердевая, образуют общие кристаллы, что обеспечивает монолитность сварочного соединения.
Снижение температуры в хвостовой части ванны происходит за счет усиленного теплоотвода в прилегающий холодный металл, так как его масса по сравнению с ванной значительно преобладает. Кристаллы металла начинают формироваться от готовых центров основного металла в направлении ведения сварки и принимают форму кристаллических столбов, вытянутых в сторону, противоположную теплоотводу.
Читайте также: