Варим сталь: как, чем, когда
Вынесенный в заголовок вопрос настолько всеобъемлющий, что, если посмотреть в интернете, то можно обнаружить: этому вопросу посвящены сотни, если не тысячи различных текстов. Тексты, с которыми можно столкнуться, естественно, посвящены такой теме, как технология сварки стали, но среди них огромный разброс. Тексты, посвященные этому, редко когда одновременно и предельно информативны, и вместе с этим достаточно лаконичны, чтобы не утомить читателя. Главным образом в таких объяснительных текстах говорится или о какой-то одной разновидности стали (и специфике ее сварочной обработки), или текст перегружен информацией технического рода. Таковой чаще всего являются марки и сталей, и электродов покрытых, а также названия различных добавок вместе с условиями и результативностью их добавления в сталь.
Какую пользу вы, читатель, извлечете из данного текста? Этот текст достаточно общий, поэтому его цель – отобразить в максимально общем и ясном виде тему, которую можно обозначить как “технология сварки стали”. С этой целью, на наш взгляд, здесь не требуется переписывать все теххарактеристики, которые существуют в отношении различных сталей. Ведь всю эту тех.информацию вполне можно найти в соответствующих изданиях. Благо, литературы по сварочным работам со сталью имеется множестве, и в печатном, и в электронном видах. Кроме того, к нашим услугам такая полезная область тех.литературы, как действующие ГОСТы, государственные стандарты. В них можно найти точно сформулированные требования по наличию тех или иных веществ в той или иной стали, в электродах или флюсах и др.
Что же нужного можно найти в данном тексте, чего вы не найдете в других многочисленных текстах, которых вдохновила технология сварки стали? Ряд моментов, мы надеемся, здесь будут изложены в несколько более понятном виде (это не значит, что упрощенном и снижающем серьезность темы). После прочтения данного текста вы, вполне возможно, сможете лучше представлять ситуацию по различным разновидностям стали, специфике их сварки, основным проблемным вопросам, которые предстают при сварке тех или иных сталей (проблемных областей, в действительности, не так много –просто много их решений применяя к различным сталям). Наконец, в конце концов вы или представите общую ситуацию по сталям и их сварке лучше, или закрепите уже имеющиеся у вас познания в данной области. Ведь знать, а тем более помнить все – невозможно, и что-то всегда полезно взять и освежить в памяти. И лучше, согласитесь, это сделать, читая написанное довольно свежим и живым языком, чем громоздкие предложения технических авторов.
РАЗЛИЧИЕ В СТАЛЯХ
Самое существенное то, что технология сварки стали основывается на химикофизических свойствах различных видов сталей. Сталь – это железо с добавкой углерода. Она отмечена такой характеристикой, как прочность, поэтому настолько популярна в промышленности. Там, где следует выдерживать различные нагрузки, причем в регулярном режиме, сталь незаменима. Вопрос состоит разве что в том, что сред, в которых используют те или иные детали и предметы из стали, – неисчислимое множество. Где-то особые атмосферные режимы, где-то агрессивная химсреда (например, на тех же химзаводах), где еще что-то. И всякий раз сталь следует “подстраивать” к данным условиям. Поэтому существует такое множество разновидностей стали, счет идет на сотни марок.
Стали различаются своими “добавками”. Иными словами – элементами легирования, химэлементами, которые добавляются в процессе промышленного изготовления в саму сталь. Добавляющихся элементов множество, каждый из них выполняет свою конкретную роль – повышая то или иное свойство, в основном в механическом плане (прочность, либо устойчивость к различным нагрузкам / воздействиям, и проч.).
Разграничение сталей не следует сводить к уровню легирования (добавления) элементами химическими. Можно также говорить о таком факторе, как степень наличия такого элемента, как углерод (его присутствие и является фундаментальным отличием стали от железа). Таким образом, стали могут быть высоко-углеродистыми и низко-углеродистыми. Естественно, что, как и следовало ожидать, технология сварки низкоуглеродистых сталей отличается от аналогичной для стали, в которой высокий уровень по углероду. Наиболее популярна, в том числе в массовом масштабе, сталь с низкой углеродистостью, составляющая, в процентном соотношении, большинство конструкций, подвергаемых сварке.
ПРО УГЛЕРОД
В чем различие низкоуглеродистой стали, так это в высокоуровневой пластичности, а также в сравнительно невысокой прочности. “Сравнительно” – значит, если сравнивать со сталью, в которой больше содержится С (т.е. превышая 0,25%, согласно общепринятному разделению). Тем временем как сталь с углеродистостью среднего уровня (и тем более высокого) отличается большими показателями по прочностным моментам. Но возрастает риск, что будут возникать трещины или другие деформационные свойства, большее наличие углерода, кроме того, понижает возможность для сваривания детали из такой стали. Очевидно, технология сварки углеродистых сталей (как со средней, так и с высокой углеродистостью – выше 0,25%) предполагает учет большего количества рабочих моментов, чем упомянутая выше технология сварки низкоуглеродистых сталей.
Для примера: сталь со средним уровнем по содержанию углерода можно варить перед этим нагрев заготовку. Это исключает возникновение хрупкости в месте соединениия, что может проявиться как при изготовлении стальных деталей, так и когда они затем будут эксплуатироваться. Температурная обработка нужна в том числе после завершения собственно сварочного процесса. Таким образом в соединении восстанавливаем показатель по пластичности, также в соединении снимаем напряжения внутри него.
Другие запросы, которые выдвигает технология сварки углеродистых сталей, – специальные электродные прутки, которые влияют на уменьшениеколичества пор в шве. Электроды еще рекомендуют брать с низкой долей углерода, но с марганцем и кремнием. Показатель по прочности можно повысить посредством упрочнительной термообработки, которой подвергаема деталь.
Вообще же, углеродистые стали нельзя назвать популярными среди конструкций сварки. В основном это вызвано фактом, что на выдерживание больших нагрузок эти стальные предметы не ориентированы. А нацелена технология сварки углеродистых сталей на то, чтобы всеми возможными и доступными способами достигнуть максимальных рабочих характеристик у сварочного шва. Газосварка в отношении упоминаемых выше сталей не используется.
ЛЕГИРОВАНИЕ В СТАЛИ
При сварочном процессе мы способны повлиять на химико-физические характеристики соединения, т.е. как непосредственно шва, так и околошовной области. Само легирование данного металла представляет собой достаточно сложную систему, в которой важно знать а) в каких режимах будет эксплуатироваться предмет из стали (т.е. что за требования к стали выдвигаются), б) каков процентаж элементов легирующих в той или иной конкретной стали, в) какие рабочиезапросы выдвигаются к соединению.
Какие элементы будут присутствовать, например, в электродах покрытых при ММА, это зависит не в последнюю очередь от 3-го из названных пунктов. Изделие может быть предназначено как для динамических, так и для статических нагрузок, и требования к шву у них разнятся. Это значит, что различие характерно и для технологии сварки легированных сталей. Первейшим способом такой сварки продолжает считаться сварка с использованием покрытого электрода (ММА), когда можно применять все резервы использования широчайшего диапазона электродов покрытых.
Легирование может быть низким, средним, высоким. Различия между ними в процентном наличии добавок. Граница между низкой и средней легированностью – 2,5%, между средней и высокой – 10% по содержанию добавочных химэлементов. Особенна технология сварки низколегированных сталей, к примеру, тем, что в некоторых моментах технологические особенности проведения сближаются со сварочным процессом для низкоуглеродистых сталей.
Отметим, что технология сварки легированных сталей предполагает решение такого вопроса, как избежание трещин (холодных / горячих, а также кристаллизационых). Трещины, например, в изделиях из высоколегированной стали имеют риск чаще возникнуть, если заготовка крупная, металл сам толще, крепится изделие жестко. Эти факторы тянут за собой деформацию деталей. Для того, чтобы избежать образования трещин, удаляют из шва ненужные примеси (как то серу / фосфор или др.) или вводят элементы улучшения (как, например, марганец либо вольфрам), а также применяют подогрев металла заранее.
Если речь конкретно о такой теме, как технология сварки высоколегированных сталей, то она предполагает минимизировать влияние на заготовку разбрызгивания металла – брызги несут за собой коррозию и концентрируют напряжения. Чтобы исключить попадание брызг, следует использовать антипригарные средства (спреи, пасты).
“НЕРЖАВЕЙКА”
Специфика этой разновидности стали – ее коррозийностойкость, проявляющаяся как в воздушном пространстве, так и в агрессивном разрушающем окружении. “Нержавейка” – та же высоколегированная сталь, только в ее состав входит конкретно хром, в довольно большой доле (при этом не более 20%). Чем больше удельная доля хрома в “нержавейке”, тем в более агрессивном окружении нержавейка проявляет свои выделяющие ее уникальные качества.
Согласно практике, технология сварки нержавеющей стали предполагает, что в в соединение добавляемы такие химэлементы, как ниобий или титан. Именно эти элементы устраняют риск межзерновой коррозии, из-за которой “нержавейка” под более-менее ощутимыми нагрузками может разрушиться.
СКОЛЬКО СТАЛЕЙ – СТОЛЬКО СОВЕТОВ
Резюмируем:
- Под «сталью» понимаем длинный перечень разновидностей сталей, с разной спецификой и разными условиями при ее обработке.
- Стали разнятся по наличию в них добавляемого к железу С-углерода, максимум – 2%.
- Также стали разделяются по наличию в них множества иных добавляемых элементов.
- Разновидностей настолько много, что, готовясь к работе над каким-либо конкретным видом стали, надо учесть много факторов, касающихся данной конкретной марки.
В нашем магазине Земля Сварщиков вы найдете все для сварки любых видов и марок стали, а наши специалисты помогут с наилучшим выбором и максимально быстрой и удобной доставкой оборудования и материалов.