Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 [ 102 ] 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Чугуна однородным металлом технически мало отличается от сварки стальных деталей. Свариваемые заготовки собирают с обязательным зазором, несколько большим, чем при сварке сталей. В качестве формирующих приспособлений можно использовать графитовые пластины.

Для доброкачественной заварки дефектов на массивных чугунных отливках в ряде случаев необходим местный предварительный подогрев. Чтобы регулировать степень разогрева дефектного места, целесообразно использовать в качестве источника нагрева неплавящиеся электроды, например, графитовые.

22.3.4. Газовая сварка

Газовая сварка обеспечивает возможность регулировать в широких пределах скорости нагрева основного металла и охлаждения сварного шва, просто осуществляется местная термическая обработка для отжига наплавленного металла. В результате получают сварное соединение чугуна, легко обрабатываемое по всему сечению, и металл шва, соответствующий по качеству основному металлу.

Газовую сварку серого чугуна применяют при исправлении литейных дефектов и ремонте деталей небольшой массы, реже - при восстановлении изделий больших габаритных размеров и массы с подогревом. Сварку деталей малой массы производят без предварительного подогрева.

Относительными недостатками газовой сварки являются сравнительно низкая производительность и высокие требования как к сварочным материалам, так и к профессиональному мастерству газосварщика.

В качестве горючего газа используют ацетилен, пропан-бутан и городской газ, сварку выполняют нормальным пламенем. В качестве присадочного материала применяют чугунные прутки по ГОСТ 2671-80, а также используют преимущественно кислые флюсы, состоящие из борсодержащих веществ.

22.3.5. Дефекты и их предотвращение

Холодные трещины - наиболее распространенный дефект. Одной из причин большой склонности соединений серого чугуна к образованию холодных трещин является наличие графита в металлической матрице. Графит играет роль надреза. Под действием растягивающих напряжений у вершин графитных пластинчатых включений созидается перенапряжение, которое и может вызвать разрушение. У серого чугуна практически отсутствует запас пластичности, поэтому разрушение происходит хрупко, путем отрыва и в основном по графитовым включениям. Присутствие в чугуне цементита, ледебурита и мартенсита повышает хрупкость и способствует образованию трещин.

Стойкость наплавленного чугуна против образовнаия холодных трещин зависит от степени графнтизации в процессе его кристаллизации. С увеличением количества свободного углерода (графита) уменьшаются величина свободной линейной усадки наплавленного металла и сварочных напряжений, улучшается структура матрицы (больше графита) и повышается пластичность чугуна в целом. Росту степени графнтизации способствует увеличение содержания С и предварительный подогрев свариваемого изделия.

Образования трещин в стальных валиках и однопроходных швах избежать невозможно. Меньше трещин получается при механизированной сварке стальной проволокой малого диаметра в защитном газе на низком режиме. Сварку выполняют небольшими участками, первый валик сразу перекрывают вторым для замедления охлаждения и отпуска закалочных структурных составляющих.

Поперечные трещины в основном металле встречаются чаще всего при сварке тонкостенных чугунных отливок (б = 5ч-10 мм). Прилегающая к шву достаточно широкая зона основного металла нагревается до температуры выше 550-600 °С и под влиянием сжимающих напряжений претерпевает пластическую деформацию. После выравнивания температуры шва и околошовной зоны при дальнейшем охлаждении соединения в этих зонах основного металла напряжения меняют знак и могут привести к разрушению. Опасность образования поперечных трещин в основном металле тем больше, чем тоньше чугун, чем больше в нем фосфидной эвтектики и чем больше грубого пластинчатого либо междендритного графита.

Продольные трещины в околошовной зоне при внешним осмотре не обнаруживаются, но выявляются при испытании сварных соединений на герметичность. Они образуются только при сварке чугуна без предварительного подогрева. Различают отколы- трещины, проходящие по ЗТВ, и отрывы, возникающие в результате отслоения шва от основного металла. Образованию отколов способствует наличие хрупких составля1(эщих в структуре металла околошовной зоны. Отрыв шва при сварке чугуна возникает, если основной элемент состава шва не образует с железом твердых растворов в широком диапазоне концентраций (например, Си) или дает интерметаллидные прослойки по границе (как Zn или А1). Вероятность образования отрывов увеличивается при сварке ферритных чугунов с грубыми включениями пластинчатого графита, которые препятствуют смачиванию сварочной ванной оплавленной поверхности основного металла. Образованию отрывов способствует дефект в виде цепочки мелких пор по границе сплавления что часто наблюдается при сварке чугуна высоконикелевыми сплавами.

Выполнение сварки с предварительным местным подогревом до температуры 150-250°С, тщательная проковка участков шва, использование в качестве основного металла чугуна с мелким завихренным или компактным графитом, не окисленного и не пропитанного маслами в процессе эксплуатации, способствуют исключению продольных трещин в околошовной зоне.

Горячие трещины. Образованию трещин способствует наличие легкоплавких эвтектик, остающихся л<идкими между затвердевшими кристаллами. С и S уменьшают стойкость швов против горячих трещин, особенно при сварке чугуна высоконикелевыми сплавами. Углерод создает несплошности, которые ослабляют формирующийся шов. Это проявляется сильнее, если включения графита имеют пластинчатую форму. При сварке чугуна никелем важно добиться, чтобы в структуре шва включения графита имели компактные формы, лучше всего шаровидную или точечную.

S не растворяется в Ni, но может образовывать с ним соединения, например сульфид никеля N1382, который дает с Ni хрупкую эвтектику с температурой плавления 644 °С. При содержании S в Ni свыше 0,01 % в швах, как правило, появляются трещины. Снижение содержания серы в наплавленном металле и связывание ее в тугоплавкие соединения является важной задачей при разработке сварочных материалов для чугуна.

Предварительный подогрев изделия до 150-250 °С благопри- ятно сказывается на стойкости швов против горячих трещин, поскольку снижается темп нарастания деформации при кристаллизации шва. Проковка как технологический прием здесь неэффективна, так как трещины образуются гораздо раньше, чем может быть осуществлено деформирование металла шва.

/7оры - серьезный дефект сварных соединений чугуна, особенно для деталей, работающих под давлением. Отдельные поры в чугуне, наплавленном при заварке крупных дефектов, не представляют опасности. Однако при значительной пораженности металла шва сварное соединение не может быть признано удовлетворительным.

Поры представляют собой не успевшие выделиться до затвердевания металла пузырьки Нг, N2, водяного пара, оксида углерода. В наибольшей степени образованию пор в наплавленном чугуне способствуют N2 и Н2 вследствие скачкообразного изменения их растворимости в период кристаллизации сварочной ванны.

Уменьшение пористости наплавленного чугуна достигают тщательной очисткой основного металла от ржавчины и органических загрязнений (борьба с водородом), связыванием водорода в соединения (HF, ОН), нерастворимые в жидком металле. Благодаря способности N2 образовывать стойкие нитриды титана, алюминия, циркония исключают его вредное влияние пу-