Предисловие
Глава 1. Сварка металлов. Основные понятия и классификация
1.2. Классификация сварки металлов
Глава 2. Свариваемость и тепловые процессы при сварке
Показатели свариваемости
Оценка свариваемости и классификация испытаний
2.2. Изменения в зоне термического влияния сталей при сварке. Критерии выбора технологии и режимов сварки углеродистых и низколегированных сталей
2.3. Методы испытания на сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин при сварке
2.4. Механические испытания и комплексные методы испытаний сварных соединений
2.6. Оценка структуры сварного соединения
2.6. Химический состав. Испытание сварного соединения на коррозию
2.7. Тепловые процессы при сварке
Схемы сварочных источников теплоты
Тепловые процессы при дуговой сварке
Особенности тепловых процессов при других видах сварки
Глава 3. Сварные соединения и швы
3.2. Основные типы швов и сварных соединений; конструктивные элементы
3.3. Обозначение основных положений сварки плавлением
3.4. Условные изображения и обозначения сварных швов
Глава 4. Основы расчёта сварных конструкций. Сварочные напряжения и деформации
4.2. Основы расчётов сварных соединений на прочность
4.3. Особенности расчёта сварных трубопроводов, резервуаров и сосудов, работающих под давлением
4.4. Механические свойства, расчётные сопротивления
4.5. Классификация сварочных напряжений и деформаций
4.6. Особенности распределения остаточных напряжений в элементах сварных конструкций
4.7. Остаточные деформации сварных конструкций и инженерные методы их расчёта
4.8. Методы уменьшения сварочных напряжений и деформации
Методы уменьшения остаточных сварочных деформаций
Глава 5. Материалы для сварки и резки, применяемые в промышленном строительстве
5.2. Легированные стали
5.3. Чугун
5.4. Медь и её сплавы
5.5. Алюминий и его сплавы
5.6. Пластические массы
5.7. Проволока стальная сварочная
5.8. Проволока для сварки алюминия и его сплавов
5.9. Проволока для сварки меди и её сплавов
5.10. Прутки чугунные для сварки и наплавки
5.11. Сварочная порошковая проволока
5.13. Флюсы сварочные
5.14. Газы для сварки и резки
Глава 6. Источники электропитания
6.2. Источники переменного тока
6.3. Источники постоянного тока
6.4. Источники питания для дуговой сварки в защитных газах, электрошлаковой и плазменной резки
6.5. Эксплуатация источников питания
Глава 7. Оборудование для сварки и резки и
7.2. Конструктивные особенности аппаратов для электродуговой и электрошлаковой сварки
7.3. Автоматы для электродуговой сварки
7.4. Полуавтоматы для электродуговой сварки
7.5. Аппараты для электрошлаковой сварки
7.6. Машины для электроконтактной сварки
7.7. Оборудование для газовой сварки и резки
7.8. Оборудование для плазменной обработки
Глава 8. Сварочный инструмент
8.2. Горелки и держатели для электродуговой сварки
8.3. Установки для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом
8.4. Сварочные кабели. Муфты и клеммы
8.5. Шаблоны
8.6. Наборы инструмента для сварщика
8.7. Горелки для газовой сварки, пайки, нагрева и очистки поверхности деталей
8.8. Резаки
Глава 9. Ручная дуговая сварка
9.2. Подготовка металла под сварку
9.3. Техника и общая технология выполнения швов
9.4. Способы повышения производительности труда при ручной дуговой сварке
9.5. Технология сварки и резки под водой
Глава 10. Электродуговая механизированная сварка под флюсом
10.2. Преимущества и недостатки сварки под флюсом
10.3. Влияние параметров режима сварки на размеры и форму швов
10.4. Подготовка кромок деталей и сборка конструкций под сварку
10.5. Техника сварки стыковых швов
10.6. Техника сварки угловых швов
10.7. Техника сварки электрозаклёпок, прорезных швов и приварки шпилек
Глава 11. Сварка открытой дугой. Плазменная резка
11.2. Сварка порошковой проволокой и проволокой сплошного сечения без дополнительной защиты дуги
11.3. Сущность и техника сварки и резки плазменной дугой
Глава 12. Электрошлаковая сварка
12.2. Технология сборки и сварки
12.3. Особенности сварного соединения, выполненного ЭШС
Глава 13. Контактная сварка
13.2. Области и перспективы применения контактной сварки в промышленном строительстве
13.3. Подготовка элементов к сварке
13.4. Стыковая контактная сварка Технология сварки Режимы сварки
13.5. Точечная контактная сварка Технология сварки Режимы сварки
13.6. Шовная контактная сварка Технология сварки Режимы сварки
Глава 14. Газовая сварка и термическая резка
14.2. Газовая сварка стальных изделий Технология и техника сварки Режимы газовой сварки
14.3. Термическая резка
Глава 15. Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей
15.2. Сварка низкоуглеродистых сталей
15.3. Сварка низколегированных сталей
15.4. Особенности сварки конструкций из сталей высокой прочности
15.5. Особенности сварки оцинкованных низкоуглеродистых сталей
Глава 16. Сварка высоколегированных сталей и сплавов
16.2. Газовая сварка
16.3. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами
16.4. Сварка под флюсом
16.5. Электрошлаковая сварка
16.6. Дуговая сварка в защитных газах
16.7. Сварка двухслойных сталей
Глава 17. Сварка конструкций и трубопроводов из цветных металлов и сплавов
17.2. Сварка меди и её сплавов
17.3 Сварка титана и его сплавов
17.4. Сварка свинца
Глава 18. Сварка конструкций и трубопроводов из пластмасс
18.2. Механизм образования сварного соединения
18.3. Способы сварки пластмасс
Глава 19. Сварка стальных строительных конструкций
19.2. Сварочные работы в условиях цеха
19.3. Сварочные работы на монтажной площадке
Глава 20. Сварка стальных технологических трубопроводов
20.2. Подготовка труб под сварку. Применяемые виды и способы сварки
20.3. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов из низкоуглеродистых сталей
20.4. Изготовление секций стальных трубопроводов
20.5. Особенности сварки трубопроводов из легированных и разнородных сталей
Глава 21. Сварка магистральных трубопроводов
21.2. Подготовка кромок под сборку и сварку
21.3. Технология автоматической сварки стыков труб под флюсом
21.4. Технология ручной сварки неповоротных стыков
21.5. Сварка стыков труб в условиях отрицательных температур
21.6. Сварка стыков труб из дисперсионно-твердеющих сталей
21.7. Сварка стыков в среде защитного газа и порошковой проволокой
21.8. Электроконтактная сварка трубопроводов
21.9. Оборудование для механизации сварки магистральных трубопроводов
21.10. Оборудование для сварки труб в нитку трубопроводов
21.11. Энергоснабжение сварочных постов при сварке магистральных трубопроводов
Глава 22. Сварка арматуры железобетона
22.2. Сварочное оборудование и приспособления
22.3. Подготовка к сварке
22.4. Режимы сварки
22.5. Контроль качества сварных соединений
Глава 23. Сварка и пайка при электромонтажных, сантехнических и вентиляционных работах
23.2. Сварка при санитарно-технических работах
23.3. Особенности методов контроля качества сварных соединений при выполнении электромонтажных работ
23.4. Пайка при электромонтажных работах
Глава 24. Наплавка и ремонтная сварка
24.2. Способы наплавки, материалы и оборудование
24.3. Технология наплавки
24.4. Контроль качества наплавки
24.5. Ремонтная сварка стальных изделий
24.6. Сварка чугунных изделий
Глава 25. Термическая обработка сварных соединений
25.2. Способы нагрева сварных соединений
25.3. Теплоизоляционные материалы
25.4. Организация работ по термической обработке
25.5. Сварка при низких температурах
Глава 26. Контроль качества сварных соединений
26.2. Предварительный и пооперационный контроль
26.3. Неразрушаемые методы контроля качества сварных соединений
26.4. Методы контроля с разрушением сварного соединения
Глава 27. Организация сварочного производства
27.2. Аттестация сварщиков
27.3. Материально-техническое обеспечение
27.4. Управление сварочным производством
27.5. Определение экономической эффективности
Глава 28. Техническое нормирование сварочных работ
28.2. Методы технического нормирования
28.3. Нормирование электродуговой сварки. Ручная дуговая сварки
28.4. Нормирование полуавтоматической и автоматической сварки под флюсом
28.5. Нормирование электрошлаковой сварки
28.6. Нормирование газовой сварки
28.7. Нормирование контактной электросварки
28.8. Нормирований ацетилено-кислородной сварки
28.9. Нормирование газовой резки
Глава 29. Техника безопасности и охрана труда при сварке и резке
29.2. Меры обеспечения электробезопасности
29.3. Зашита от световой радиации
29.4. Защита от вредных газовых выделений и аэрозоля
29.5. Предупреждение возможных взрывов
29.6. Меры безопасности от тепловых ожогов
29.7. Особенности обеспечения безопасности работ по сварке и на строительно-монтажных площадках
29.8. Противопожарные мероприятия
29.9. Охрана труда сварщиков и резчиков
Список литературы
Text
                    СПРАВОЧНИК МОНТАЖНИКА
СВАРКА И РЕЗКА
В ПРОМЫШЛЕННОМ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ
КАНД. ТЕХН. НАУК Б. Д. МАЛЫШЕВА
1£М МОСКВА СТРОИИЗДАТ 1977


6С6.5 С 24 УДК 693.814.25 : 621.791] (031) Авторы: Б. Д. Малышев, А. И. Акулов, Е. К. Алексеев, A. Н. Блинов, К. А. Грачева, Н. А. Гринберг, И. Е. Евгеньев, К. И. Зайцев, В. А. Книгель, В. И. Мельник, А. В. Муравьев, Ю. В. Попов, | А. В. Руссиян |, Б. А. Смирнов, В. М. Сагалевич, М. А. Тылкин, В. В. Шип. Главная редакционная коллегия: А. К. Волнянский (гл. редактор), Г. Г. Судаков (зам. гл. редактора), А. Н. Батенчук, B. Я. Копейко И. И. Марков, В. И. Мельник, Е. #. Николаевский, В. М. Орлов, А. К. Онкин, И. Г. Староверов, А. В. Чернов. Сварка и резка в промышленном строительстве. С 24|Подред. Б. Д. Малышева. М., Стройиздат, 1977. 780 с. с ил. (Справочник монтажника) На обороте тит. л. авт.: Б. Д. Малышев, А. И. Акулов, Е. К. Алексеев и др. Справочник содержит сведения по свариваемости материалов, теп¬ ловым процессам, сварным соединениям и швам. Приведены основы расчета сварных конструкций, оборудование для сварки и резки, клас¬ сифицированы виды сварки. Рассмотрены организация сварочного про¬ изводства, техническое нормирование сварочных работ, техника безопас¬ ности и охрана труда при резке и сварке. Справочник предназначен для инженерно-технических работников строительно-монтажных организаций. С 80207—665 61_7? 047(01)—77 ВСв.5 © Стройиздат, 1977
ПРЕДИСЛОВИЕ В статье 15 новой Конституции СССР говорится о том, что опираясь на творческую активность трудящихся, социалистическое соревнование,, дости¬ жения научно-технического прогресса, совершенствуя формы и методы руко¬ водства экономикой, государство обеспечивает рост производительности труда, повышение эффективности производства и качества работ. В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы», принятых XXV съездом КПСС, определено повышение тем¬ пов научно-технического прогресса, как одна из основных задач, стоящих перед народным хозяйством. Предлагается на основе проведения единой тех¬ нической политики во всех отраслях народного хозяйства ускорять техниче¬ ское перевооружение производства, широко внедрить прогрессивную технику и технологию, обеспечивающие повышение производительности труда и ка¬ чества продукции. Кроме того. Основными направлениями предусматривают¬ ся всемерный рост материальных "ресурсов, снижение материалоемкости про¬ дукции, в том числе путем увеличения выпуска экономичных видов ма¬ териалов. В промышленном строительстве одними из главных материалов являют¬ ся металлопрокат и различные сплавы металлов. В десятой пятилетке в еще более широком масштабе будет происходить переход от использования низ¬ коуглеродистых сталей к применению низколегированных и высокопрочных сталей. Возрастет объем внедряемых в промышленное строительство изделий из пластических масс. Основным технологическим процессом неразъемного соединения дета¬ лей и конструкций в современном промышленном строительстве является сварка, объемы применения которой непрерывно растут. Дальнейшее совершенствование и повышение эффективности строитель- но-монтажных работ предусматривает увеличение объема производства свар¬ ных конструкций при непрерывном росте степени механизации их монтажа и автоматизации сварки. IIo-прежнему способы электродуговой сварки (покрытыми электродами, под флюсом, в защитных газах, порошковой и голой легированной проволо¬ ками) остаются основными при строительно-монтажных работах; только не¬ прерывно повышаются уровень механизации сварочных процессов и произво¬ дительность труда сварщиков. Созданы и серийно выпускаются высокопроиз¬ водительные электроды для ручной дуговой сварки в различных пространст¬ венных положениях, низкотоксичные электроды, улучшающие условия труда Ьварщиков-монтажников. Новые возможности для механизации электродуго¬ вой сварки штучными электродами открывают способы сзарки наклонным н лежачим электродом. Совершенствование оборудования и технологии сварки плавящимся элек¬ тродом в среде СОг и различных газовых смесях позволяет значительно по¬ высить уровень механизации сварочных работ. Разработка новых и совер¬ шенствование существующих марок порошковых проволок, дающих возмож¬ ность успешно осуществлять вертикальную сварку открытой дугой, 'создают перспективу повышения уровня механизации сварочных работ непосредствен¬ но на строительных площадках. Наряду с развитием способов электродуговой сварки расширяется об¬ ласть применения контактной сварки труб и электрошлаковой сварки толсто¬ листовых конструкций, что обеспечивает высокую производительность и га¬ рантирует хорошее качество сварного соединения. Вышли из стадии лабора¬ торных исследований плазменно-дуговые способы резки различных сталей и сплавов. Разработаны и успешно внедряются прогрессивные методы термиче¬ 3
ской обработки и контроля сварных соединений применительно к строитель¬ ным конструкциям. Широкое внедрение прогрессивных способов резки, сварки, термической обработки, контроля сварных соединений при строительно-монтажных рабо¬ тах требует умелого и грамотного использования вновь выпускаемого обору¬ дования и передовой технологии; знания характерных особенностей и техно¬ логических приемов при сварке различных новых марок сталей и сплавов, применяемых в строительных конструкциях. В связи с этим возникла необходимость обобщить и систематизировать результаты разработок различных научно-исследовательских и проектно-тех¬ нологических институтов, производственный опыт строительно-монтажных ор¬ ганизаций, накопленный за последние годы в промышленном строительстве. Результатом этого обобщения является настоящий справочник. Справочник рассчитан на инженерно-технических работников, занятых в промышленном строительстве и связанных с проведением сварочных работ, их технологией и сварочным оборудованием, применяемым при изготовлении и монтаже строительных металлоконструкций, и т. д. Авторы ставили своей целью оказать квалифицированную техническую помощь специалистам- сварщикам в выборе оптимального способа сварки, высокоэффективного обо¬ рудования, качественных режимов сварки и в решении других специфических инженерных задач. Кроме того, справочник может быть использован работ¬ никами научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций и учащимися учебных заведений соответствующих профилей. Авторами справочника являются: канд. техн. наук Б. Д. МАЛЫШЕВ (главы I, III, VII, VIII); канд. техн. наук Б. А. СМИРНОВ (главы II, XII, XVII); д-р техн. наук. В. М. САГАЛЕВИЧ и канд. техн. наук В. В. ШИП (глава IV); инженеры В. И. МЕЛЬНИК и А. В. МУ¬ РАВЬЕВ (главы V, XIX); инж. В. А. КНИГЕЛЬ (главы VI, XXIII, кроме п. 23.4); инж. Е. К. АЛЕКСЕЕВ (главы IX, XIII, XIV, XXIX); д-р техн. наук А. И. АКУЛОВ (главы X, XI, XVI); канд. техн. наук А. Н. БЛИНОВ (главы XV, XX, XXIII, п. 23.4, XXVII); канд. техн. на¬ ук К. И. ЗАЙЦЕВ (главы XVIII, XXI); канд. техн. наук И. Е. Е В • Г Е Н Ь Е В (глава XXII); д-р техн. наук М. А. Т Ы Л К И Н, канд. техн. наук Н. А. ГРИНБЕРГ (глава XXIV); канд. техн. наук | А. В. Р У С- С И Я Н | (глава XXV); канд. техн. наук Ю. В. ПОПОВ (глава XXVI); канд. техи. наук К. А. ГРАЧЕВА (глава XXVIII).
Глава I. СВАРКА МЕТАЛЛОВ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ 1.1. Основные понятия. Термины и определения Термины основных понятий в области сварки металлов и их оп¬ ределения регламентированы ГОСТ 2601—74. Однако до настоящего времени в технической литературе встречаются недопустимые терми¬ ны, которые необходимо изъять из употребления (табл. 1.1). ТАБЛИЦА 1.1. НЕДОПУСТИМЫЕ К ПРИМЕНЕНИЮ ТЕРМИНЫ И ИХ СТАНДАРТИЗИРОВАННЫЕ СИНОНИМЫ Недопустимый термин Стандартизирован¬ ный термин Определение Газоэлектриче¬ ская сварка Г равитацион- ная сварка. Свар¬ ка в угол Роликовая свар- Сварка аккуму¬ лированной энер¬ гией Сварка в твер¬ дой фазе. Сварка в твердом состоя¬ нии Соединение вна¬ хлестку Соединение впритык Переходная зс- Плазменная ду- Обмазка трода Дуговая сварка в защитном газе Сварка наклон¬ ным электродом Шовная кон¬ тактная сварка Сварка запа сенной энергией Сварка давле нием Нахлесточное соединение Тавровое соедь- нение Зона термиче¬ ского влияния Сжатая дуга Покрытие элек¬ тродов Дуговая сварка, при которой в зону дуги подается защитный газ Дуговая сварка, при которой плавя¬ щийся электрод располагается наклон но вдоль свариваемых кромок и по ме¬ ре расплавления движется под действи¬ ем силы тяжести или пружины Контактная сварка, при которой сое¬ динение элементов выполняется вна¬ хлестку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывистого шва Сварка, для которой энергия накап¬ ливается в специальных устройствах, с дальнейшим применением для нагрева соединяемых частей Сварка, осуществляемая при темпера¬ турах ниже точки плавления сварива¬ емых металлов, без использования при¬ поя и с приложением давления, доста¬ точного для создания необходимой пластической деформации соединяемых частей Сварное соединение, в котором свари¬ ваемые элементы расположены парал¬ лельно и перекрывают друг друга Сварное соединение, в котором к бо¬ ковой поверхности одного элеменп примыкает под углом и приварен тор¬ цом другой элемент Участок основного металла, не под¬ вергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в резуль¬ тате нагрева при сварке плавлением или резке Дуга, столб которой сжат с помощью сопла плазменной горелки или потока газа Смесь веществ, нанесенная на элек трод для усиления ионизации, защить* ог вредного воздействия среды и ме¬ таллургической обработки сварочной панны
1.2. Классификация сварки металлов По основным физическим, техническим и технологическим признака сварка металлов классифицирована в ГОСТ 19521—74. В табл. 1.2 приведены виды сварки, на которые она делится в зависимости от формы энергии. ТАБЛИЦА 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРКИ ПО ФИЗИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ Форма энергии, использу¬ емой для образования сварного соединения Вид сварки Термическая Термомсханическая Механическая Дуговая, электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменно-лучевая, ионно-лучевая, тлеющим раз¬ рядом, световая, индукционная, газовая, термит¬ ная, литейная Контактная, диффузионная, индукционно-прес¬ совая, газопрессовая, термокомпрессионная, ду¬ гопрессовая, шлакопрессовая, термитно-прессовая, печная Холодная, взрывом, ультразвуковая, трением, магнитно-импульсная Примечания: 1. Диффузионная сварка может осуществляться с при¬ менением большинства источников энергии, используемых при сварке ме¬ таллов, но выделяется в самостоятельный вид сварки по относительно дли¬ тельному воздействию повышенной температуры и незначительной пластиче¬ ской деформации. 2. В комбинированных технологических процессах можно одновременно использовать ратные виды сварки. На рис. 1.1 приведена классификация сварки по техническим признакам, на рис. 1.2—1.6 — классификация сварки по технологическим признакам. Виды сборки По способу защиты металла в зоне сборка г 68 5.CS СЗ X £ о а: г По непрерывности процесса По стЬпени механизации процессов сварки Sg’S. £11 *00 Со cxw =3 * 3 £ ^ a: §J il «О О cl Pb O Cl CO По типу защитного газа В активных газах В инертных газах В смеси инертныхл и активных газов По характеру защиты металла 8 здне сварки I 1 Со струйной защитой По вив и активногог <?ат |В углекислом газе j | в азоте \ | В водороде f паре 1 В смеси активный газов По виду инертного газа В контроли¬ руемой атмоссрере [ В аргоне |— 1 В гелии j— В смеси аргона с гелием По наличию защиты обратной стороны сварного соединена я | С защитой [ \Без защиты \ Рис. 1.1. Классификация видов сварки по техническим признакам 6
Д у ? о В а я сварка По Виду По Виду зпен- дуги трода I -СХ д~и По характеру воздействия дуги на основ¬ ной металл По роду сварочного тока X р О ftj cvjctb О а: JZ По наличию внешнего доздейстдия насрормиро- вание шВа г 1 По полярности сварочного тока По числу дуг с раздельным питанием тока, 5 . 2) tJ fg'g.g !&з ^ & л Со S^.Qj 8§3 t С5 S|b 111 «5^5 a: ^ 3 СЭ «о •gg S.C3 If II X *3 I £ £ J-g is- li tr. о CVj cscx: 5:^ По числу электрс дов с общим подсодсм сварочного тскjz По наличию и нал* раВленик/ колеба¬ ний электрода относительно оси шВа I §! «ь g* CD 5 1§ Co ex si 5-S XT 5 § cx <b U С; СЭ ^ ISLS. X * 5 P Stg По Виду плавящегося электрода По Виду неплаВяще- гося электрода По применению присадочного Ленточ¬ ным ПроВо лочным Т г По степени погру¬ жения дуги В сварочную Ванну По характеру внеш¬ него Воздействия По частоте тока на формирование шва I Метал¬ личес¬ ким Неметал¬ личес¬ ким Без приса дочного металла Спрйса- дочным метал¬ лом Г Нормаль¬ ной . дугой Погру¬ женной дугой X Тсками промыш¬ ленной частоты Токами позы-. шеннаа частоты По виду лен- По виду право- точного „ лочного „ электрода электрода X С односто ронним при¬ нудитель¬ ным фор¬ мировани¬ ем шва X С дву с то- ранним при нудитель- ным (pop- миравани- ем шж_ Лентой сплош■ нога сечения Пороакобоч лентой Проволокой сплош- ного сечения ПорошкзЬоа I проволокой | Рис. 1.2. Классификация дуговой сварки
Рис. 1.3. Классификация алсктротлаковой сварки Газодая сварка По Виду горючего газа | Ацетилено - кислородная — Природного | «о о 1 Водородно - кислородная |— СО 13 1 Светильного | tb | Керосино-кислородная |— о 1 Пиролизного | о | бензина - кислородная | О 1 Несртяного ] 5 | Метано - кислородная |— 1 Коксового | о \Пропан-бутано-киспоройная|— О 1 Сланцевого | <0 § Смесь горючего газа с 0Q 1 Горючих | кислородом Рис. 1.4. Классификация газовой сварки 8
Контактная сварка\ По форме сварного соединения pL _L JL _L § о; т at § ча со о >с а: 1 а 1 1 1 1 V =L По роду сварочного тока 1 -L 5 3 а* JL 5 _L ш 1| Оо £ О Oj о? о а а: 1 Qj О. 1 Со § cs^s: § iL По Виду источника энергии 58 .а*§§ а С; ^ 0J iliii ill &§5 э ас ^ 5П \ 0.0 Q t SIS По числу одновременно свариваемых точен По характеру протеканий процесса \Одноточечная\ ^Двухточечна^ Многоточечна^ [,Оплавлением\ Сопротивлением По характеру оплавления | Прерывистое | | Непрерывное | Рис. 1.5. Классификация контактной сварки Рис. 1.6. Классификация ультразвуковой сварки
Глава II. СВАРИВАЕМОСТЬ И ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ II.1. Свариваемость металлов и сплавов Общие понятия Свариваемость — комплексная технологическая характеристика металлов и сплавов, выражающая реакцию свариваемых материалов на процесс сварки и определяющая техническую пригодность мате¬ риалов для выполнения заданных сварных соединений, удовлетворя¬ ющих условиям эксплуатации. Свариваемость различных металлов неодинакова. Степень свариваемости представляет собой количественную или качественную характеристику, которая показывает, насколько изме¬ няются свойства металла при сварке и выполнимо ли сварное соеди¬ нение при определенных условиях. Например, на основе механиче¬ ских испытаний можно установить, насколько изменились прочность, пластичность, ударная вязкость и другие свойства металла под воз¬ действием процесса сварки. Одной из наиболее существенных (пре¬ имущественно качественных) характеристик свариваемости является отсутствие горячих или холодных трещин в металле шва и околошов- ном участке. Степень свариваемости можно разделить на три категории: удов¬ летворительная, ограниченно удовлетворительная, неудовлетвори¬ тельная. Показатели свариваемости Мерой количественной оценки свариваемости является совокуп¬ ность показателей свариваемости, каждый из которых определяется сравнением показателей свойств сварного соединения с нормативным показателем того же свойства свариваемого металла или сплава. Каждый показатель можно представить в виде отношения значе¬ ния, получаемого при испытании свойства сварного соединения, к нормативному значению того же свойства или в виде разности между этими величинами. Однако следует учитывать, что некоторые пока¬ затели свариваемости, найденные путем технологических испытаний (например, пробы на сопротивляемость холодным трещинам), не име¬ ют числового выражения и предназначены только для определения допустимой степени жесткости сварных соединений. Подобного рода технологические испытания характеризуют обычно определенный спо¬ соб и режим сварки конкретного изделия и показывают пригодность или непригодность выбранного способа сварки. Показатель сваривае¬ мости обозначают буквой С, в скобках указывают свойство, подлежа¬ щее испытанию. После скобки ставится буквенный индекс, показы¬ вающий, к какому участку сварного соединения относится результат испытания, например СС — сварное соединение; МШ — металл шва; С — зона сплавления; ЗТ — зона термического влияния и т. п. Показатель свариваемости по временному сопротивлению ВС при испытании на растяжение металла сварного соединения определяют по формуле 10
С<ВС)сс-= — 100%, ^в.и где сгв и’ °вн~ временное сопротивление соответственно образцов сварных соединений и основного металла. Оценка свариваемости и классификация испытаний В зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, и условий ее эксплуатации, а таю$е qt свойств металла, из которого она изготавливается, свариваемость оценивается по совокупности ха¬ рактеристик. Чем сложнее условия эксплуатации конструкций, тем больше число характеристик, по которым оценивается свариваемость. Комп¬ лекс испытаний на свариваемость определяют в соответствии с кон¬ кретными требованиями, предъявляемыми к сварной конструкции. В указанный комплекс входят следующие испытания сварного соеди¬ нения: на сопротивляемость образованию трещин: горячих при сварке (пробы на горячие трещины); холодных (замедленное разрушение, пробы на холодные тре¬ щины) ; на статическое растяжение сварного соединения или металла шва; на стойкость против искусственного старения; на ударный изгиб металла шва или околошовного участка; На выносливость при циклических нагрузках; на твердость; на стойкость против коррозии; на длительную прочность при рабочих температурах. Кроме того, в комплекс испытаний включают исследования мак- ро- и микроструктуры сварного соединения и химический анализ ме¬ таллов основного и шва. В зависимости от назначения и условий эксплуатации изделия устанавливается комплекс испытаний (табл. II. 1), которые делятся на три группы: исследовательские И, технологические Т, приемо-сда¬ точные К. ТАБЛИЦА II.1. ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛА Группа Под¬ группа Назначение испытаний Описание испытаний И1 Выполняются при разработке новых марок сплавов и при ис¬ следовании марок, освоенных в производстве Всесторонние лаборатор¬ ные испытания образцов ме¬ талла основного и зоны тер¬ мического влияния, образо¬ ванной при различных ре¬ жимах сварки (наплавки), в результате чего устанав¬ ливаются химический состав, механические свойства, мик- II
Продолжение табл. П.1 Г руппа Под¬ группа Назначение испытаний Описание испытаний И1.1 И1.2 Определяются изменения свойств металла при сварке в результате тепловых, механиче¬ ских и химических воздействий Изучаются химическое и фи¬ зическое взаимодействия соеди¬ няемых металлов при опреде¬ ленных тепловых и механичес¬ ких условиях роструктура, коррозионная стойкость соединения. Усло¬ вия испытаний должны со¬ ответствовать условиям ра¬ боты сварных соединений при эксплуатации Разрабатывается оптимальная технология сварки типовых кон струкций конкретного назначе¬ ния Выявляется технологическая пригодность данной марки ста¬ ли для изготовления конкрет¬ ных конструкций Устанавливаются нормативные значения показателей сваривае мости данной марки стали i определенных конструкциях Испытания проводятся по нормалям и типовым про¬ граммам изготовителей свар¬ ных конструкций. Кроме ла¬ бораторных стандартных образцов испытывают натур¬ ные узлы или их модели KI KI.1 KI.2 Определяется качество про дукции Устанавливаются показатели свариваемости металла и дей¬ ствительные свойства сэарных соединений, кондиционность по¬ ставляемой продукции и данные вносятся в сертификат (испыта¬ ние проводит поставщик метал¬ ла или изготовитель конструк¬ ции) Определяется соответствие по¬ казателей свариваемости дан¬ ным технологических условий (испытания проводит потреби¬ тель металла по мере надобно¬ сти) Испытания проводятся по сокращенной программе, учитывающей результаты предшествующих испытаний по группе И. В программу входят лабораторные испы¬ тания стандартных сварных образцов и технологических проб с учетом наиболее не¬ благоприятных условий ра¬ боты сварных соединений 12
11.2» Изменения в зоне термического влияния сталей при сварке Теория тепловых процессов при сварке, разработанная Н. Н. Ры- калиным, позволяет с достаточной степенью точности рассчитывать термические циклы для разных сечений сварного соединения в зави¬ симости от метода и режима сварки, толщины свариваемого метал¬ ла, формы сварного соединения. Термический цикл (рис. II.1) характеризуется максимальной тем¬ пературой Гщах, длительностью нагрева /н при температуре Т и ско¬ ростью охлаждения W0. В зависимости от мощности источника теп¬ ла, степени его концентрированности и скорости движения, длитель¬ ности нагрева и охлаждения зоны термического влияния изменяются от долей секунды до нескольких минут. Таким же образом меняется ее ширина — от 1—3 мм при ручной дуговой сварке до 10—20 мм при электрошлаковой сварке. Зона термического влияния ЗТВ характеризуется неравномерным распределением максимальных температур нагрева; в этой зоне мож¬ но различать участки; старения 200—300° С; отпуска 250—650° С; неполной перекристаллизации примерно 700—870° С; нормализации 840—1000° С; перегрева 1000—1250° С и околошовный участок — не¬ сколько рядов зерен, непосредственно примыкающих к линии сплав¬ ления,—от 1250° С до температуры плавления. На этом участке наи¬ более резко изменяется структура металла, понижающая качество сварного соединения. В период нагрева стали в интервале температур 700—900° С про¬ исходит превращение феррита и перлита в аустенит. При температу¬ рах выше 900° С (около 1000° С) начинается интенсивный рост зерна аустенита и его гомогенизация. Размер зерна аустенита (средний диаметр) на околошовном участке при ручной дуговой сварке со¬ ставляет 0,1—0,15 мм; при однопроходной сварке под флюсом ста¬ лей толщиной 15— 20 мм — 0,2—0,3 мм; при электрошлаковой свар¬ ке сталей больших тол¬ щин (100—200 мм) — 0,4—0,8 мм. На других участках зоны термиче¬ ского влияния размер зерна постепенно умень¬ шается, приближаясь к минимальному в зоне температур, близких к 900° С. Рис. II.1. Схема термичес¬ кого цикла при однопроход¬ ной сварке или наплавке Рис. 11.2. Диаграмма анизотермического пре¬ вращения перлитной стали А — аустенит; Ф — феррит; П — перлит; Б — бейнит; М — мартенсит; W} — наименьшая скорость, при которой вся структура мартен- ситная; Wa — начало образования мартенсита; 1 — медленное охлаждение (электрошлаковая сварка); 2 — автоматическая сварка на боль¬ ших энергиях; 3 — ручная дуговая сварка на малых погонных энергиях 13
В зависимости от метода сварки и погонной энергии возможны два предельных случая: резкая закалка при быстром охлаждении околошовного участка или перегрев при медленном охлаждении. Для оценки характера превращений, протекающих в зоне термического влияния при охлаждении, пользуются анизотермическими (термоки- н^ическими) диаграммами превращения аустенита (при непрерыв¬ ном охлаждении), которые построены для большинства марок угле¬ родистых и легированных сталей. На диаграмму (рис. И.2) превра¬ щения аустенита наложен ряд кривых охлаждения, соответствующих термическим циклам различных способов сварки. Скорость охлажде¬ ния обычно оценивается в интервале наименьшей устойчивости аусте¬ нита (600—500°С). При малых скоростях охлаждения, соответству¬ ющих электрошлаковой сварке, превращение начинается с образова- нйя феррита и заканчивается образованием перлита. При средних скоростях охлаждения (автоматическая сварка под флюсом) образуются перлит и бейнит, при большой скорости охлаж¬ дения — мартенсит и бейнит. При скорости более Wi структура пол¬ ностью мартенситная. Мартенситное превращение, протекающее с увеличением объема стали, обусловливает резкое повышение внут¬ ренних напряжений. При этом могут возникнуть зародыши трещин на границах зерен. Трещины постепенно раскрываются под влиянием остаточных сварочных напряжений в течение минут, часов и даже суток после сварки (замедленное разрушение). В зависимости от жесткости конструкции и величины напряжений холодные трещины могут образовываться при высоком (60—70%) или низком (30—40%) содержании мартенсита в структуре зоны термического влияния. Критерии выбора технологии и режимов сварки углеродистых и низколегированных сталей Основным критерием свариваемости, определяющим эксплуата¬ ционную надежность сварных соединений, является сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин. Возникновение горячих трещин связано с химическим составом и условиями кристаллизации металла шва, что зависит от типа электродов, флюсов, защитных газов, типа сварного соединения, а также от числа проходов при сварке. Образование холодных трещин в первую очередь связано с химическим составом, толщиной свариваемых элементов, жесткостью сварного соединения и температурными условиями сварки. Свариваемость основного металла можно предварительно оце¬ нить по его химическому составу посредством эквивалента углерода (Сэ), подсчитываемого по формуле г , Ni , Сг + Mo + V э + 20 15 + 10 Значения Сэ для некоторых марок низколегированной стали при¬ ведены в табл. 11.2. Стали с содержанием Сэ = 0,2 — 0,35% хорошо свариваются, при Сэ = 0,45—0,5% допускают сварку без подогрева при толщине свариваемых элементов до 10 мм; при более высоком содержании Сэ необходима различная степень подогрева. Для более обоснованного выбора технологии сварки применяют валиковую пробу и методику ИМЕТ-1. 14
ТАБЛИЦА II.2. ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ Сэ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЯХ Марка стали Макси¬ мальное Сред¬ нее Свойства сварных соеди¬ нений низкоуглеродистых и низколегированных сталей, не подвергаемых предварительной термической обработке, опре¬ деляются степенью роста зер¬ на аустенита и закалочными явлениями в околошовной зо¬ не. Режимы их сварки выби¬ рают на основе расчетов ско¬ рости охлаждения Wn и соот¬ ветствующих им величин по¬ гонной энергии (Дж/м) по данным валиковой пробы или методики ИМЕТ-1 (табл. II.3). Интервал AW0m устанавлива¬ ют исходя из того, что удар¬ ная вязкость в зоне термиче¬ ского влияния должна быть при отрицательных температурах не ни¬ же 0,3 мДж/м2 (3 кгс-м/см2). Для легированных сталей в термиче- 10Г2С, 09Г2 14Г, 15Г 15ГС, 10ХСНД 14Г2 20Г, 15Х, МГХГС 15ХСНД, 18Г2С 0.26 0,28 0,3 0.31 0,34 0,36 0,2 0,23 0,24 0,26 0,23 0,29 Примечание. Максимальное значение Сэ соответствует содержанию углерода и легирующих элементов на верхнем пределе. ТАБЛИЦА II.3. ХАРАКТЕРИСТИКА СВАРИВАЕМОСТИ ПРОКАТА НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ Показатель Марки стали 09Г2 | 14Г2 24Г 15ХГН 35ХГСА Сэ 0,225 0,32 0,34 0,35 0,56 Состояние После прокат¬ ки Улуч¬ шенное После прокатки Улу'ыпен- ное Толщина листа, мм 12 20 16 20 16 Пределы оптимального значе¬ ния погонной энергии, мДж/м 560-160 720—240 360—240 480—360 600—520 ккал/см 14—4 18—6 9-6 12—9 15-13 А№опт’ гРад/с 1 — 15 1-12 3,5—7 1,3-6 1-1,4 Ударная вязкость, мДж/м2 1 0,6—0,8 0,7—0,74 1 0,35-0,4 кгс*м/см2 10 С-8 7—7,4 10 3,5—4 Температура перехода в хруп¬ кое состояние 7’к, СС От—50 до—60 - —50 -70 - Твердость околошовного уча¬ стка НВ 190—216 220—270 230—270 250—265 390-440 15
ски обработанном состоянии режим сварки должен обеспечить от¬ сутствие холодных трещин в околошовном участке, минимальную степень разупрочнения в зоне высокого отпуска (650—850°С). Это удается при относительно высоких скоростях нагрева и охлаждения околошовного участка, допустимых при отсутствии трещин. Интер¬ вал допустимых скоростей очень узок. Он определяется на ос¬ нове проб жесткости — крестовой и CTS и приближенно соответст¬ вует верхнему значению скоростей охлаждения оптимального ин¬ тервала Д^опт. Сварные соединения из низкоуглеродистых сталей большой тол¬ щины подвергаются высокому отпуску (600—700° С) для устранения сварочных напряжений. Высокий отпуск применяется также для сварных соединений некоторых марок закаливающихся сталей, на¬ пример Х5М, Х5В и др. II.3. Методы испытания на сопротивляемость образованию горячих и холодных трещин при сварке Горячие трещины. Возникновение горячих трещин обусловлено химическим составом металла шва, условиями и характером процесса кристаллизации, степенью развития внутрикристаллической неодно¬ родности, конструкцией и жесткостью сварного соединения. Стой¬ кость против образования горячих трещин определяется соотноше¬ нием трех характеристик: диапазоном температурного интервала хрупкости, степенью пластичности в этом интервале и темпом нара¬ стания упругопластических деформаций в нем. Для количественной оценки сопротивляемости сварных швов и околошовной зоны образованию горячих трещин применяется метод принудительной деформации. По методике МВТУ, составной клавишный образец (рис. II.3) деформируется в продольном или поперечном направлении путем вра¬ щения клавиш вокруг точки О. При этом от одной клавиши к следу¬ ющей скорость вращения увеличивается, на рисунке клавиши обоз¬ начены арабскими цифрами. Аналогичный метод используется на установке ИМЕТ — ЦНИИЧермет. В обоих методах определяется скорость деформации 1>кр, мм/с, при которой появляются трещины. Технологические пробы для оценки сопротивляемости сварных соединений образованию горячих трещин. Технологические пробы в основном дают качественную оценку сопротивляемости шва возник¬ новению горячих трещин. Онн выполняются на образцах постоянной формы и жесткости, а в некоторых случаях — переменной жесткости с разной шириной или глубиной надрезов. На рис. 11.4 показана со¬ ставная листовая проба МВТУ для сталей малой и средней толщины. Пластины разной ширины соединены прихватками. Сварку ведут от узких пластин к более широким. Трещины образуются в местах пере¬ сечения стыка плоским сварным швом. Показателем стойкости слу¬ жит минимальная ширина пластины, при сварке которой горячие тре¬ щины не возникают. Проба Лихай (США) широко применяется для опечки свариваемости листов большой толщины (рис. II.5). Обра¬ зец представляет собой пластину с прорезями. Наплавку производят в V-образную разделку. Степень жесткости образца определяется глубиной прорезей (отрезком х), при которых в образце не возникают трещины. От одного образца к другому глубина прорезей уменьшает¬ ся (или увеличивается). 16
Рис. 11.3. Схема испытания на сопротивляемость образованию го¬ рячих трещин по методике МВТУ последовательный изгиб клавиш при наплавке таврового соедине¬ ний (а) и поперек валика (б); график изменения скоростей враще¬ ния клавиш (в); Dx и D2 — максимальная и минимальная деформа¬ ции; 1—10— число клавиш f Рис. П.4. Составная про¬ ба МВТУ / — прихватки Рис. 11.5. Проба Лихай (США) (1-й вариант) 6 — толщина образца (листа) 2—140 17
Холодные трещины. С увеличением содержания мартенсита и околошовном участке возрастает вероятность образования холодных трещин. Эти трещины раскрываются постепенно под воздействием растягивающих напряжений. Сопротивляемость образованию трещин (разрушению) оценивается по величине критического напряжения (Jmin, при котором со временем происходит разрушение. Для исследовательских целей используются методика ИМЕТ-4 и лабора¬ торная технологическая проба ЛТП (МВТУ). Для сравнительной оценки склонности перлитных и мартенситных сталей к обра¬ зованию холодных трещин применяются различные пробы жесткости. Среди них наибольшее практическое значение имеют пробы крестовая и Кировского завода. Технологическую прочность оценивают по наличию или отсутствию трещин, отно¬ сительной протяженности трещин, скоро¬ сти охлаждения околошовного участка и по времени, прошедшему до появления первой трещины. Технологические пробы позволяют детально моделировать весь процесс сварки и судить о сопротивляемо¬ сти образованию трещин в условиях, близ¬ ких к реальным. Крестовая проба получила широкое распространение в СССР и США. Образец пробы (рис. 11.6) собирают из одной пла¬ стины размером 180X150 мм и двух пла¬ стин размером 180X70 мм каждая, вы¬ резанных из исследуемой стали. Прихва¬ ченные по торцам пластины сваривают «в лодочку» в последовательности, указан¬ ной на рис. 11.6. Ввиду большой жестко¬ сти пробы часть образцов подогревают до 100—250° С, контролируя температуру термопарой. Результаты испытания счи¬ тают удовлетворительными, если на первых двух швах не обнару¬ жено трещин. Если сталь менее стойка в отношении тоещип, то об¬ разцы подогревают и оценивают результаты по температуре подо¬ грева, при которой не образовалось трещин. Проба Кировского завода представляет собой пластину с ци¬ линдрической выточкой в центре (рис. 11.7), на которую наплавляют валик по диаметру выточки. Скорость охлаждения регулируют, пони¬ жая температуру нижней части пластины водой, воздухом или допол¬ нительно подогревая ее до 100—150° С, с последующим охлаждением на воздухе. После сварки и выдержки в течение двух суток пластину разрезают, шлифуют и травят кислотой для выявления трещин. По результатам испытаний стали делят на четыре группы: хорошо сва¬ ривающиеся, не дающие трещин при охлаждении водой; удовлетво¬ рительно сваривающиеся, не образующие трещин при охлаждении на воздухе; ограниченно сваривающиеся, требующие предварительного подогрева до i00—150° С с охлаждением на воздухе, и плохо свари¬ вающиеся, для которых необходим подогрев до более высоких темпе¬ ратур. Рис. 11.6. Образец кре¬ стовой пробы 1 — 4 — последователь¬ ность наложения швов; б —- толщина образца А-А Рмс. И.7. Проба Киров¬ ского завода 18
11.4. Механические испытания и комплексные методы испытаний сварных соединений Для оценки свариваемости наряду с другими методами исполь¬ зуются механические испытания (см. гл. XXVI настоящего справоч¬ ника), которые проводят по ГОСТ 6996—66. Испытания на статическое растяжение. Эти испытания проводят на цилиндрических или плоских образцах, вырезанных из металла шва или сварного соединения. Испытания могут провс^диться при нормальной, пониженной и повышенной температурах и служат для определения прочности и пластичности металла шва или сварного соединения. Испытание на ударный изгиб. В комплексе механических испы¬ таний, выполняемых для оценки свариваемости, испытание на удар¬ ный изгиб имеет особо важное значение. Оно является основным по¬ казателем для выбора параметров режима сварки (погонной энер¬ гии) при валиковой пробе, для оценки стойкости сварных соединений при низких температурах (порог хладноломкости) и в других слу¬ чаях. В зависимости от цели испытания надрез делается (на предва¬ рительно протравленных образцах) по металлу шва, линии сплавле¬ ния, околошовному участку или другим участкам зоны термического влияния. Для определения ударной вязкости в зависимости от тол¬ щины основного металла применяются образцы разного сечения с полукруглым или острым надрезом (см. гл. XXVI). Для получения порога хладноломкости используют стандартные образцы с полу¬ круглым надрезом (образцы Менаже). На каждое значение темпера¬ туры испытывается 3—5 образцов. Результаты испытаний наносятся на график. Порог хладноломкости можно также оценить по виду из¬ лома ударных образцов. В этом случае определяется процент кри¬ сталличности в изломе. Установлено, что соотношение площадей кристаллической и волокнистой структуры в изломе изменяется про¬ порционально ударной вязкости. Испытание на твердость сварного соединения. Определение ло¬ кальной твердости различных участков сварного соединения позволя¬ ет оценить те изменения, которые произошли в зоне термического влияния, на линии сплавления, и сравнить твердость металлов основ¬ ного и шва. Наиболее существенным является определение твердо¬ сти околошовного участка для обнаружения возможных закалочных явлений; при сварке термоупрочненных сталей выявляются участок разупрочнения, его протяженность и степень разупрочнения. Испытание на твердость выполняется по Виккерсу или Роквел¬ лу на поперечных образцах, вырезанных таким образом, что они охватывают все участки (зоны) сварного соединения. Испытание сварного соединения на изгиб (загиб). При испыта¬ нии на изгиб устанавливается степень пластичности металла шва и сварного соединения в целом. Пластичность оценивается величиной угла загиба до образования первой трещины в любом месте образца. Если при испытании образец не дает трещин, испытание доводится до параллельности сторон. Образны, в которых появились надрывы глубииой до 0,5 мм по кромкам соединения и по шву, не считаются бракованными. Размеры и форма образцов приведены в гл. XXVI. Чаще образцы испытываются на изгиб поперек шва, реже — вдоль оси шва. Результаты этих двух видов испытаний несравнимы между собой. 2* 19
Комплексные методы испытания. Эти методы предназначены для оценки изменений механических свойств и структуры основного металла в зоне термического влияния. Их можно разделить на две группы: образцы сварных соединений; образцы, на которых имитиру¬ ется термическое воздействие сварки. К первой группе можно отне¬ сти валиковую пробу (ГОСТ 13585—68), ко второй — методику ИМЕТ-1 и торцовую пробу (метод Кузмака). Валиковая проба. Для испытания наплавляется валик на сплош¬ ные или составные (рис. II.8) пластины, при различной погонной энергии q/V мДж/м (ккал/см). Основной параметр режима—«ско¬ рость охлаждения околошовного участка W0 при Г = 600—500° С, связанная с величиной погонной энергии, толщиной свариваемого ме¬ талла и температурой подогрева Т0. Валиковая проба позволяет определить оптимальный интервал скоростей охлаждения AWonr для исследуемой стали. На основе данных об этом интервале может быть подсчитана погонная энергия сварки для соответствующей толщины стали и формы сварного соединения. При наплавке валика на сталь постоянной толщины при малых погонных энергиях возможна под¬ калка металла околошовного участка, при слишком высокой возмо¬ жен перегрев. Оптимальный интервал погонных энергий , устанавли¬ вается испытанием на ударный изгиб образцов, сваренных при раз¬ ных погонных энергиях, а также другими методами испытания. Над¬ рез образцов располагается по околошовному участку. Составные пластины собираются из брусков с помощью специ¬ ального кондуктора. Их применяют при толщине стали ^5 мм. Чис¬ ло брусков (размером SXSiX^) определяется из расчета необходи¬ мого числа образцов для испытаний при одном режиме наплавки. Длина брусков L, предназначенных для исследования свойств метал¬ ла околошовного участка, 200—250 мм. При испытании разных уча¬ стков зоны термического влияния (в том числе участка старения при 7=350—250° С) длина брусков зависит от скорости охлаждения сле¬ дующим образом: при Wy > 10 град/с » = 5—10 » Wo <5 L =* 250 мм L = 350 » L = 150 » Рис. II.8. Образцы валиковой МВТУ пробы а — составная пластина с наплавлен¬ ным валиком; б — образец для испы¬ тания на статический изгиб; в — схема испытания; А — околошовный участок; 1 — валик; 2 — прямоугольные бруски; 3 — приставная планка А Ь/ 'J L 20 7Т\ =F 7Т\ 20
После наплавки и охлаждения составная пластина разламывает¬ ся или разрезается на части. Из каждого бруска изготавливается об¬ разец для испытаний на ударную вязкость. Дно надреза располага¬ ется по оси валика ниже границы сплавления на расстоянии не более 0,5 мм в сторону основного металла. Образцы для испытания на статический изгиб вырезаются из сплошных пластин (рис. II.8, б) поперек валика с таким расчетом,, чтобы в растянутой зоне образца средней части находился околошов- ный участок. Образцы изгибаются до появления первой трещины, после чего измеряется угол изгиба. Величина угла изгиба устанавли¬ вается для серии образцов, валики на которых наплавлены при раз¬ личной погонной энергии. Кроме того, может определяться твердость (по Виккерсу или Роквеллу) для различных участков зоны термиче¬ ского влияния, а также исследоваться микроструктура. 11.5. Оценка структуры сварного соединения Наряду с механическими испытаниями и методами комплексных испытаний исследование макро- и микроструктуры служит для оцен¬ ки свариваемости сталей и правильного выбора режима сварки. Макроструктура. При травлении образцов (темплетов), выре¬ занных поперек или вдоль оси шва, могут быть выявлены: форма и размеры шва, глубина провара; направление осей кристаллитов, фор¬ ма и размеры кристаллитов; ширина зоны термического влияния; размеры наиболее крупных зерен на околошовном участке; распре¬ деление и относительное количество серы в металле основном и шва. К дефектам сварного соединения относятся непровары, горячие и холодные трещины, шлаковые включения значительных размеров. Для выявления макроструктуры шлифы, изготовленные из образцов, подвергаются травлению 10—25%-ным водным раствором азотной кислоты. Шлифы погружаются или смачиваются ватным тампоном, промываются и высушиваются. Для выявления серы пользуются способом Баумана, который за¬ ключается в том, что на темплет накладывается (на свету) фотогра¬ фическая бумага, предварительно смоченная в 5%-ном растворе сер¬ ной кислоты в течение 5—10 мин и выдерживается 3 мин. При этом бумага на темплете не должна смещаться, пузырьки газа под бума¬ гой удаляются проглаживанием ее резиновым валиком. В результа¬ те реакции между сульфидами железа FeS, марганца MnS и серной кислотой на фотобумаге бромистое серебро переходит в сернистое Ag2S темно-коричневого цвета. Степень интенсивности окрашивания фотобумаги в коричневый цвет указывает на характер распределения серы. Для повторения отпечатка необходимо снять слой металла на глубину 1—2 мм. Микроструктура. Микроструктура исследуется после полировки и травления. Обычно для травления применяется 2—4%-ный рас¬ твор азотной кислоты в этиловом спирте. Микроструктура изучается с помощью микроскопов МИМ8, МИМ7, МИМ6 и др. при увеличе¬ ниях от 30 до 1000 раз. Стандартными увеличениями считаются 100, 200, 500 и 1000 раз. До травления на полированной поверхности шлифа исследуются распределение и характер неметаллических включений (FeO, FeS, MnO, MnS, Si02, FeSi02, MnSi02 и др.) В основном прокатном ме¬ талле часть включений имеет вытянутую форму (MnS), часть — 21
округлую. Количество включений оценивается ло балльной системе по ГОСТ 1778—70. В металле шва включения имеют преимуществен- но округлую форму. Их размеры (диаметр) могут быть оценены по балльной системе, а количество включений, наблюдаемое в поле зре¬ ния при увеличении в 100 раз не менее чем в десяти точках, позво¬ ляет определить общее содержание неметаллических включений, их суммарную площадь в процентах к площади металла шва (табл. 11.4). Допустимое количество включений в металле шва пока не рег¬ ламентировано. ТАБЛИЦА II.4- ПЯТИБАЛЛЬНАЯ ШКАЛА ДЛЯ ОЦЕНКИ РАЗМЕРОВ И КОЛИЧЕСТВА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ Балл Диаметр, мм Средняя пло¬ щадь, мм2 средний наименьший наибольший 1 0,005 0,003 0,008 0,00002 2 0,01 0,003 0,015 0,0008 3 0,02 0,015 0,025 0,003 4 0,04 0,03 0,05 0,0013 5 0,08 0,06 0,01 0,005 После травления изучается характер структуры сварного соеди¬ нения. В основном металле оценивается размер действительного зер¬ на по ГОСТ 5639—65, относительное количество (в процентах) структурных составляющих (феррита, перлита и др.) по ГОСТ 8233— 56, наличие или отсутствие полосчатой структуры по ГОСТ 5640—68, наличие видманштеновой структуры по пятибалльной системе по ГОСТ 5640—68. Если сталь подвергалась термической обработке (за¬ калке и отпуску), то оценивается характер структуры в связи с этим. Исследование микроструктуры полезно сопоставлять с результа¬ тами измерения твердости, что особенно важно при изучении зоны термического влияния, в которой прежде всего исследуется около- шовный участок (4—5 рядов зерен от линии сплавления). В около¬ шовном участке оцениваются действительный размер зерна (срсдний диаметр, мм), характер структурных составляющих (феррит, перлит, бейнит, мартенсит и т. п.), их количественное соотношение (%), определяемое визуально, пользуясь указаниями ГОСТ 8233—56. Очень важно знать твердость околошовного участка, так как обычно допускается твердость не более 350 ИВ. Если основной металл под¬ вергался термоупрочнению, то должны быть тщательно исследованы участок разупрочнения, характер структуры, ширина участка, вели¬ чина твердости (степень разупрочнения). В металле шва оцениваются фор*ма и размеры кристаллитов (столбчатые или равноосные), характер и форма структурных состав¬ ляющих (феррит, перлит, бейнит, мартенсит, кар-биды, аустенит и т. п.), их количественное соотношение. При изучении микрострукту¬ ры необходимо тщательно проверить отсутствие таких дефектов, как трещины в околошовном участке или металле шва, закалочные явле¬ ния на околошовном участке, явление сильного перегрева. Степень перегрева следует оценивать в соответствии с технологией сварки. Как было указано выше, каждый вид технологии и способ сварки обусловливают определенную степень роста зерна: допустимую и нор¬ 22
мальную. Поэтому оценка микроструктуры сварного соединении должна базироваться на достоверных сведениях по технологии свар¬ ки. Когда «история» сварного соединения неизвестна, необходимо опираться на нормативные требования, технические условия на из¬ делие и т. п. Во всех случаях исследование структуры сварного со¬ единения должно сопоставляться с результатами механических ис¬ пытаний. 11.6. Химический состав. Испытание сварного соединения на коррозию При анализе химического состава основного металла (количест¬ венном химическом или спектральном) устанавливается соответствие заданной марки стали ГОСТу или ТУ. Химический состав металла шва должен отвечать типу и марке выбранного для сварки электро¬ да, марке электродной проволоки, требованиям, предъявляемым свар¬ ному соединению, определенным соответствующими нормативами. Существенное значение имеет равномерность распределения химиче¬ ских элементов в металле шва, на линии сплавления (в переходной зоне) и других участках, где возможна химическая неоднородность. В таких случаях выполняется локальный спектральный анализ (в точке), в основном для исследовательских целей. На оценку свариваемости влияет эквивалент углерода, который может быть определен на основе нормативного состава стали (по ГОСТу) или ее химическим анализом. Существенное значение для ос¬ новного металла и шва имеет соотношение серы и марганца. Послед¬ ний связывает серу, образуя соединение MnS, более тугоплавкое, чем FeS, и препятствующее возникновению горячих трещин в металле шва и зоне сплавления. Необходимо выдерживать следующие соотношения: [Мп]/[5]>22 при С = 0,06 — 0,11%; [MnJ/[SJ>30 при G= 0,11 — 0,13%; lMn]/[S]>60 при € = 0,15 — 0,16%. Кроме того, в основном металле и шве должно ограничиваться содер¬ жание газов (0СО,005; N<0,0005; НСО,005%) во избежание старе¬ ния сварного соединсиия и снижения сопротивления его хрупкому разрушению. Испытанию на межкристаллитную коррозию подвергаются свар¬ ные соединения из аустенитных и аустенитно-ферритных нержавею¬ щих сталей по методике, изложенной в ГОСТ 6032—58*. Для испы¬ тания изготавливаются образцы с перекрещивающимися односторон¬ ними или двусторонними швами (рис. 11.9), из которых вырезаются темплеты длиной 80 мм, толщиной 5 мм. Контрольная поверхность темплета зачищается до чистоты 1,25. В зависимости от состава ста¬ ли и нормативных требований используются методы А, AM, В и Г. Наиболее распространенным является метод AM. Он применяется для сварных соединений сталей 0Х18Н9, 1XI8H9, Х23Н18, 0Х18Н9Т, 1Х18Н9Т, IX18H12T, Х18Н11Б. Образцы непрерывно кипятят в тече¬ ние 24 ч в растворе: 0,16 кг CuS04*5H20-i-100 мл серной кислоты+ + 1 л воды4-медная стружка. После кипячения образцы промывают, просушивают и изгибают по зоне сплавления под углом 90°. При ис¬ пытании на изгиб радиус закрепления губки тисков или оправки дол¬ жен быть не менее трехкратной толщины образца, но не более 10 мм. 23
Образец и Агрессивная у Образец & Образец т Рис. 11.9. Схема вырезки образ- цов сварных соединений для испытаний на межкрис1аллит- ную коррозию а — при толщине до 10 мм; б — то же, более 10 мм; в — для приемо-сдаточных испытаний; / — место вырезки образцов; 2 — контрольная поверхность при одностороннем соединении; 3 — то же, при двустороннем соединении; 4 — место вырезки образца; 5 — отход; 6 — кон- трольная поверхность Место изгиба осматривают с помощью лупы с 8—10-кратным увели¬ чением. Наличие трещин служит браковочным признаком. Остальные методы отличаются по составу травителя и длительности травления. 11.7. Тепловые процессы при сварке Схемы нагреваемого тела Распространение теплоты существенно зависит от формы и раз¬ меров тела Однако точный учет конфигурации тела чрезвычайно усложняет расчет тепловых процессов. Поэтому при расчетах целе¬ сообразно упрощать формы рассматриваемых тел. Основные расчет¬ ные схемы принимаются следующие: полу бесконечное тело — при наплавке валиков на лист толщиной 30 мм и более при относительно небольшой мощности источника тепла; бесконечная и полу бесконечная пластины — соответственно при однопроходной сварке пластин встык и при наплавке валика на то¬ рец пластины; плоский слой — при наплавке валиков на лист толщиной до 25— 30 мм при относительно небольшой мощности источника тепла; 24
бесконечный и полубесконечный стержень — при контактной сты¬ ковой сварке стержней, стыковой сварке арматуры и т. д. Помимо названных, в практике тепловых расчетов используются также и другие простейшие схемы. Схемы сварочных источников теплоты Сварочную дугу чаше представляют как сосредоточенный источ¬ ник теплоты. При сварке на поверхности массивного тела (рис. 11*10, а) предполагается что для области, не слишком близкой к пят- ну дуги, источник теплоты точечный. При дуговой однопроходной сварке листов встык (рис. 11.10, б) источник теплоты линейный. При сварке встык стержней (рис II. 10,в) считают, что источник теплоты плоский. При электрошлаковой сварке источник теплоты можно при¬ нять объемным, однако чаще всего его заменяют совокупностью ли¬ нейных или плоских источников теплоты. Газовое пламя обычно счи¬ тают круговым нормально распределенным источником теплоты. Тепловые процессы при дуговой сварке Нагрев металла сварочной дугой. Полная тепловая мощность дуги соответствует тепловому эквиваленту ее электрической мощно¬ сти, т. е. Q = (J11 (II.I) где С/— падение напряжения на дуге. В; /— ток, А Эффективная тепловая мощность дуги есть количество теплоты, введенное за единицу времени в металл изделия и затраченное на его нагрев: = (Н.2) где эффективный КПД процесса нагрева (см. ниже). 6) л .—: & ш шш\ !НШ yt X - V Рис. 11.10. Схема движения непрерывно действующего источника мощностью q, переместившегося со скоростью и, из точки О0 в точку О" а — точечного на поверхности полубесконечного re/tat б — линейного в беско¬ нечной пластине; в плоского в бесконечном стержне 25
Сварка Цу Электродами: металлическими 0,7—0,85 угольными . . 0,5—0,7 Под флюсом 0*8—0,95 В газе: углекислом . . , . 0,7—0,9 аргоне электродом: вольфрамовым . * . 0,67—0,75 плавящимся и,7—-0,8 Порошковой проволокой . Газовым пламенем . • • • 0*3—0,8 Электрошлаковая сварка: обычная при толщине листов, мм: 50 0,55 100 0,8 200 0,9 с порошкообразным присадочным металлом при толщине листов, мм: 50 . . . ... i у ,, s ....... . 0.75-0.8 100 . , - 0,9 В расчетах тепловых процессов, при назначении технологических режимов и в ряде других случаев пользуются значением погонной энергии (Дж/м) сварки (qa), представляющей собой отношение эф¬ фективной мощности дуги q к линейной скорости сварки v: q„ = q/v. (II .3) Расчет температуры при дуговой сварке. Располагая характерна стиками источников генлоты (эффективной мощностью и ее распре¬ делением по поверхности или объему изделия), можно рассчитать процесс распространения теплоты в металле, который имеет три стадии: теплонасыщение характерно для начала сварки, когда температу¬ ры в поле, перемещающемся вместе с источником теплоты, продолжа¬ ют нарастать; предельное квазистационарное состояние, когда подвижное тем¬ пературное поле практически устанавливается; выравнивание температуры по окончании сварки. Наплавка дугой валика на массивное изделие описывается схе¬ мой точечного источника теплоты мощностью q, перемещающегося по поверхности полубесконечного тела со скоростью v (см. рис. 11.10, а). Температура предельного состояния процесса выражается соотно¬ шением у u-ffl) “ • <"'4’ где R, х, у, г — координаты рассчитываемой точки, начало координат совпада¬ ет с мгновенным местопоаожением источника (то:ки О', О и т. д.); /?2 в *2 + + j* (II.5) г— основание натурального логарифма; Я—коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К); а— коэффициент температуропроводности, м2/с. 26
В случае применения мощных быстродвижущихся источников теплоты (автоматическая сварка под флюсом, сварка мощным газо¬ вым пламенем и т. д.) уравнение для расчета температуры предель¬ ного состояния процесса распространения тепла точечного источника в полубесконечном теле имеет вид Т ? е * (И*6) 2л Xvt X где /= время, прошедшее после пересечения дугой плоскости, в которой v расположена рассматриваемая точка. Температура предельного состояния процесса распространения тепла при нагреве пластины^ мощным быстродвижущимся линейным источником (см. рис. 11.10, б) определяется по формуле Г = (II.7) иб YAnkcyt где б — толщина листов, мм; 2а b — коэффициент температуроотдачи, 1/с (зависит от толщины суб листа); с —удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг*К); V — плотность тела, кг/м3; су— удельная объемная теплоемкость, Дж/(м3*К); а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К). Начальная температура тела То учитывается путем ее сложения с величинами, полученными из правой части уравнений 11.4, II.6, 11.7. Значения теплофизических коэффициентов для различных метал¬ лов приведены в табл. II.5. ТАБЛИЦА II.5. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ Материал V °к с V» МДж/(м3-К) я, Вт/(мК) а, м2/(с-10 ) Низкоуглеродистые и низколе¬ гированные стали 773-873 5—5.24 37,7-41,9 0,075—0,03 Аустенитные стали 873 4,73—4,8 25—33,5 0,053—0,07 Медь 673 3,85—4 368—377 0,95 -0,96 Латунь 623—673 3,47 117 0,34 Алюминий 573 2,72 272 1 Технический титан 973 2,85 16,8 0,06 Влияние ограниченности размеров изделия по толщине, ширине или длине на процесс распространения теплоты сварочной дуги учи¬ тывается по методу отражения. При этом предполагается, что огра¬ ничивающие поверхности не пропускают теплоты. Этот метод дает возможность вычислить температурные поля в листах средней тол¬ щины, у ребер, краев и углов изделий типа балок, коробок и др. Термический цикл при дуговой сварке и наплавке. Термический цикл, т. е. изменение температуры в данной точке шва или околошов- ной зоне во время сварки, является основой для оценки влияния па¬ 27
раметров режима сварки на изменения структуры и свойств металла сварного соединения. Основные параметры термического цикла околошовной зоны при однопроходной сварке или наплавке — это максимальная темпера¬ тура Гшах, мгновенная скорость охлаждения W0, К/с, при данной температуре и длительность нагрева ta выше данной температуры Т (см. рис. II.1). Для массивного тела при наплавке валика мощной быстродви- жущейся сварочной дугой 1 q ттаЛг0) = - —- «ту Z где rQ — расстояние от оси перемещения точечного источника до рассматри¬ ваемой точки. Для тонкой пластины при сварке встык мощной быстродвижу¬ щей ся дугой Гтах (У) = v^2y (‘ ~ М ) ’ (П '9) где у — расстояние от точки до оси шва. При дуговой наплавке валика на массивное изделие скорость охлаждения Wo_**SL=l£ (IU0) q/o где Т0 — начальная температура изделия или температура сопутствующего подогрева. При сварке листов встык за один проход или при наплавке ва¬ лика на лист малой толщины 2яА су (Г-Г,)8 ° (q/v 6)я При наплавке валика на массивное тело 'н = /».,г Ф Tt. (И.12) М* max — * о) При однопроходной сварке листов встык (q/v)2 tn = h яДГ/Т т ■ <П • 13> лсу (Гщах — Т0)2 Коэффициенты /г и /з выбирают в зависимости от безразмерной температуры 0 = Т—То/Тта*—Т'о, изменяющейся в пределах от 0 до I по номограмме (рис. 11.11). При многослойной сварке сталей, склонных к закалке и образо¬ ванию холодных трещин, проверяют условия охлаждения первого слоя. Последующие слои при одинаковом поперечном сечении, как правило, остывают медленнее первого слоя, поэтому условия их охлаждения можно не проверять. Скорость охлаждения первого слоя многослойного шва рассчиты¬ вают по соотношению (II 10) для наплавки валика. Различные усло- 28
г-Тс Рис. 11.11. Номо¬ грамма для рас¬ чета длительности нагрева выше за¬ данной темпера- туры T Рис. 11.12. Значение расчетной толщины бр н расчетной погонной энергии (q/v)^ для определения скорости охлаждения пер¬ вого слоя многослойного шва а—д — виды сварных соединений 5) Ъ гЛ- Jtli -Vi 4i > 1» '■з<- Рис. 11.13. Схема нагрева металла при электрошлаковой сварке а — три плоских источника тепла; б — три линейных источника тепла: q\ = <73=0,25<7Зф5 </2=0,5</эф вия теплоотвода учитывают; вводя в расчет вместо истинных значений толщины свариваемых листов и погонной энергии дуги qjv их расчетные значения, взятые по рис. 11.12. Пример. Пластины из низколегированной стали толщиной 6=8 мм сва¬ ривают дуговой сваркой под флюсом при токе 250 А, напряжении дуги £/=» = 34 В и скорости и = 18 м/ч = 0,005 м/с. Эффективный КПД источника 11=0,8, 70=0. Определить: температуру точки околошовной зоны с координатами от¬ носительно движущегося источника х=—0,2 м, «/=0,03 м; длительность нагре¬ ва tH выше 900° С точек пластины, находящихся у границы плавления; мгно¬ венную скорость охлаждения W0 при 7’=650°С. По табл. II.5 принимаем: а=0,08*104 м2/с; А,=»40 Вт/(м-К); cv=5 МДж/ /(м3*К)=5*10в Дж/(м3*К); величина а для углеродистой стали при 7Ср состав¬ ляет 60 Вт/(м2-К). Эффективная мощность дуги <7=r|/t7=0,8*34-2o0=6800 Вт. Определяем коэффициент температуроотдачи: 2а 2-60 6==су6 = 5-10«-0,008! = 3-10—3 1/с и время t, необходимое для расчета температуры Т: х —0,2 v ~ ~~ 0,005 t = 40 с. 29
Температуру в точке с координатами *=-0,2 м, у~0,03 м вычисляем по зависимости (II.7): 6800 0,032 0,005-0,008^4-3,14-40-5-10_6-40 4.0,008-104* — 3-10_3-40= 530е_0,703~0,|20 = 240*С. При графическом построении термического цикла какой либо точки око- лошовной зоны с координатой у (например, (/*0,03 м, как в рассматриваемом случае), времени t дают различные значения в необходимых пределах. Длительность нагрева *н определяем по формуле (11.13). По номограмме (см. рис. 11.11) для 900-0 ® = ^ пп л = ^^ /2 составляет 0,19, тогда 1500•0 6800 \2 к< „ , .,005-0,008/ /н= 0,19—1— —= 2,2 с. н 40-5-106( 1500—О)2 Скорость охлаждения WQ получаем по зависимости (11.11): w = 2-3,14-40-5-10° (650-0)3 = 6800 (т. 005-0,008 Предположим, что максимально допустимая скорость охлаждения этой стали 7°/с. Тогда для обеспечения требуемой скорости охлаждения нужно либо по¬ догреть изделие, либо увеличить погонную энергию сварки. Из уравнения (11.11) найдем необходимую температуру подогрева То: Го1^г1 42 (jlY ( 6800 )2 [v& ) А 0,005-0,008 / (Г-TJ>- W - Г2.3.Ц.40,5.10. - -С, т — Г0 = 544° С; Т0 = 650 — 544= 106° С. Требуемую погонную энергию сварки, обеспечивающую Wv=7°/c, опреде- пм также из уравнения (11.11): 6-28-40.5-10«-6503 = 1,7* IQ** Дж/м. В примере qlv=6800/0,00&-1.36-10е Дж/м. Погонную энергию сваркет можно увеличить либо за счет снижения ско¬ рости сварки, либо за счет увеличения мощности дуги. Расчет размеров сварочной ванны. Теоретически очертание ван¬ ны расплавленного металла должно соответствовать очертанию изо¬ термы температуры плавления ТПл. Однако этого- не происходит, по¬ скольку действительное очертание ванны зависит от параметров, ко¬ торые не учтены при выводе уравнений распространения тепла по свариваемому изделию (распределенность тепла дуги, конвективные потоки жидкого ме1алла, скрытая теплота плавления и др.). Вследствие этого очертания металлической ванны, длину и шири-. 30
«у ее рассчитывают по зависимостям, в которые входят коэффициен¬ ты, получаемые опытным путем. НалуДОи&, /1ля случая, однопроходной сварки длина ванны рас- й^галла определяется соотношением L =0,05034"rZ^F" • (1Ь14> т XcyvbT пл Ширина ванны В = 0,242— J—-. (И .15) я vcybl пл Для случая электродуговой сварки стали СтЗ коэффициенты ш = =0,0007 q/v\ /2 = 0,00049 q/v — 0,2. Эти же зависимости пригодны для соответствующих расчетов при электрошлаковой сварке низкоуглеродистых и низколегирован¬ ных сталей. Для электрошлаковой сварки т = 1Д «=0,95. С помсь. щью зависимости (11.15) можно рассчитывать глубину проплавлештя основного металла лри электрошлаковой сварке Япр, если от полу¬ ширины В/ 2 ванны вычесть половину сварочного зазора Ь/2 (рис. 11.13, б): Япр= 0,242- (П>16) п vcybTn„ 2 Особенности тепловых процессов при других видах сварки Электрошлаковая сварка. Одной из наиболее характерных осо- бенностей тепловых процессов при электрошлаковой сварке является значительная распределенность источника тепла. Схему нагрева обычно представляют приближенно как движение трех распределен¬ ных (плоских) источников тепла, двух шлаковых и одного металли¬ ческого (см. рис. 11.13, а) или как движение трех линейных источни¬ ков тепла, движущихся по свариваемой кромке на определенных расстояниях друг от друга (см. рис. 11.13, б). Температура любой точки основного металла н(см. рис. 11.13, б) определяется суммой температур трех линейных источников, движу¬ щихся в пластине. Мощность источников и их взаимное положение показаны на рис. 11.13, б. При электрошлаковой сварке с порошкообразным присадочным металлом (ППМ), которая находит все большее применение в про¬ мышленности вследствие резкого увеличения скорости сварки по сравнению с обычной электрошлаковой сваркой, термические циклы рассчитываются по схеме одного линейного источника тепла, движу¬ щегося в пластине. Этот линейный источник тепла следует распо лагать по оси шва на глубине 15—20 мм от поверхности шлаковой ванны, в тепловом центре процесса с температурой 2100—2150° С Скорость охлаждения и длительность нагрева определяются по урав¬ нениям (II.11), (11.13). При электродуговой сварке критерием выбора оптимального ре¬ жима сварки служит главным образом скорость охлаждения, при электрошлаковой сварке таким критерием является в основном дли- 31
цельность перегрева (время пребывания при температуре выше 900° С) металла околошовной зоны. Скорость охлаждения при температуш> 500—600° С дла электро¬ шлаковой сварки составляет обычно 0,ЗнЧь!!/с. т. Г ттпгтпшм i длительность перегрева исключительно велика^50---68б с), что спщ собствует росту зерна околошовной зоны, образованию грубокристал¬ лической структуры шва и понижению вследствие этого ударной вязкости соединения, особенно при отрицательных температурах. Длительность перегрева при электрошлаковой сварке можно су¬ щественно снизить (до 90—150 с), например, применяя присадочный металл (см. гл. XII). При этом значительно повышается ударная вяз¬ кость металла соединения при отрицательных температурах. Нагрев металла газовым пламенем. Эффективная мощность пла¬ мени q в зависимости от номера наконечника и расхода ацетилена Представлена в табл. II.6. Температура любой точки основного металла определяется по следующим формулам: при нагреве тонких листов Т(у, 0 = "Т ИяЯсу U + /0)]~'/а е~ ш‘+и) <Н •,7) VO при нагреве поверхности массивного тела мощным быстродви- жущимся пламенем — Уг Т {у, г, t) — q е Ш 4a(f.+t), (11.18) 2nvXV t (t + t„) где »ремя t отсчитывают от момента, когда центр пламени пересек рассмат* рипасмую плоскость ТАБЛИЦА 116. ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЦЕТИЛЕНО-КИСЛОРОДНОГО ПЛАМЕНИ Расход ацетилена № нако¬ нечника т)и д, Вт Постоянная времени для стали t0 1-10—4 м3/с л/ч 0,42 150 1 0,72 1670 8 0,7 250 2 0,63 2500 9 1,1 400 3 0,51 3140 10 1.7 600 4 0,44 4000 11 2.8 1000 5 0,36 5230 14 4.7 1700 6 0,3 7300 15 7.2 2600 7 0 25 9400 19
Слава III. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ III. 1. Определения основных терминов Как уже говорилось (см. гл. I), определения основных терминов, в том числе относящихся к сварным соединениям и швам, регламен¬ тированы ГОСТ 2601—74. Основные термины сварных соединений в Ьвов и определения приведены в табл. II 1.1. ТАБЛИЦА III.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯ И ШВОВ Термин, эскиз Определение Сварное соединение: стыковое Неразъемное соединение, выполненное сваркой Сварное соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости или на одной поверхности угловое J Сварное соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сва* ренных в месте примыкания их краев нахлесточное Сварное соединение, в котором сваривае¬ мые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга тавровое Спарное соединение, в котором к боко¬ вой поверхности одного элемента примы¬ кает под углом и приварен торцом другой элемент Сварной узел Часть конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы Зона соединен Зона, где образовались межатомные свя¬ зи соединяемых частей при сварке давле¬ нием Сварной шов: Участок сварного соединения, образоиав шийся в результате кристаллизации ме¬ талла сварочной ванны стыковой Сварной шов .стыкового соединения угловой Сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения точечный Сварной шов нахлесточного или тавро¬ вого соединения, в котором связь между сваренными чаем ими осуществляется в от¬ дельных точках 3—140 83
Продолжение табл. 11 Li Термин, эскиз Определение прерывистый: цепной непрерывный многослойный подварочный монтажный Ядро точки Прихватка Валик Слой Кореш» шва Норень шва Сварной шов с лромежугками по .длине Двусторонний лрераяиКгтый шов тавро¬ вого соединения, у которого промежутки расположены по обеим сторонам стенки один против другого Двусторонний прерывистый шов таврово¬ го соединения, у которого промежутки на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва ее другой сторо- JUJ Сварной шов без промежутков по дли¬ не Сварной шов, состоящий из нескольких слоев Меньшая часть двустороннего шва, вы¬ полняемая предварительно для предотвра¬ щения прожогов при последующей свар¬ ке или накладываемая в последнюю оче¬ редь в корень шва для обеспечения высо¬ кого качества шва Сварной шов, осуществляемый на месте монтажа конструкции Зона сварной точки, металл которой подвергался расплавлению Короткий сварной шов, применяемый для фиксации взаимного расположения, размеров и формы собираемых под сварку элементов Металл, наплавленный или переплавлен¬ ный за один проход Часть металла сварного шва, образован¬ ная одним или несколькими валиками, располагающимися на одном уровне попе¬ речного сечения шва Часть сварного шва, где дно сварочная ванны пересекает поверхность основного металла Часть металла стыкового шва, возвышаю¬ щаяся над поверхностью свариваемых частей 34
Продолжение табл. Ill Л Термин, Определение Усиление углового шва W//S/A Ослабление углового шва Толщина углового шва Расчетная шва углового Катет углового шва К V7\ Расчетный катет углового шва V/sTt/j Часть металла, образующая выпуклость углового шва Расстояние между плоскостью проходя¬ щей через видимые линии сплавления шва с основным металлом и поверхностью сварного шва, измеренное ъ месте наиболь¬ шей вогнутости углового шва Наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального про- плавлення основного металла Длина перпендикуляра, опущенного из точки максимального проплавления в ме¬ сте сопряжения свариваемых частей на гипотенузу наибольшего вписанного во внешнюю часть углового шва прямо¬ угольного треугольника Кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй сва¬ риваемой части Переходящий через зазор катет наи¬ большего прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва. При симметри-гиом шве за расчетный катет принимается любой из равных ка¬ тетов, при несимметричном шве — меньший 35
111.2. Основные типы швов и сварных соединений; конструктивные элементы Приведенные ниже (табл. III.2) стандарты устанавливают основ¬ ные типы сварных соединений; в них приведены характеристики и взаимосвязь вида соединения, формы подготовительных кромок, ха¬ рактера выполненного шва, формы поперечного сечения кромок и шва, пределы толщин свариваемых деталей, а также условные обо¬ значения способа сварки и шва сварного соединения. Примеры таких характеристик даны в табл. III.3. ТАБЛИЦА III.2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГОСТа НА СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ гост Область действия 5264—69 Швы сварных соединений из углеродистых и низколегирован¬ ных сталей, выполняемые ручной электродуговой сваркой ме¬ таллическим плавящимся электродом во всех пространственных положениях. Стандарт не распространяется на швы сварных соединений труб и швы, выполняемые методом сварки глубо¬ кого проплавлення 11534—75 Сварные соединения из углеродистых и низколегированных сталей, выполняемые ручной дуговой сваркой плавящимся электродом во всех пространственных положениях при толщине свариваемого металла до 60 мм включительно с расположением свариваемых деталей под острыми и тупыми углами 8713—70 Швы сварных соединений из углеродистых и низколегирован¬ ных сталей, выполняемые автоматической или полуавтоматиче¬ ской сваркой под флюсом 11533—75 Сварные соединения из углеродистых и низколегированных сталей, выполняемые автоматической и полуавтоматической сваркой под флюсом с расположением свариваемых деталей под острыми и тупыми углами 14771-69 Швы сварных соединений из сталей, выполняемые сваркой в защитных газах. Стандарт не распространяется на сварные соединения труб 15164—69 Швы сварных соединений, выполняемые электрошлаковой сваркой в конструкциях из низкоуглеродистой, низколегиро¬ ванной и легированной сталей 15878—70 Расчетные сварные соединения конструкции из низкоуглеро- .диетой и низколегированной стали, выполняемые контактной электросваркой. Стандарт не устанавливает основные типы и конструктивные элементы сварных соединений, выполняемых контактной Т-образной электросваркой 14776—69 Швы 'злектрозаклепочных сварных соединений конструкций из углеродистой и низколегированной стали, выполняемые пла¬ вящимся электродом под флюсом (без подачи электрода), в уг¬ лекислом газе (с подачей электрода) и в аргоне (Плавящимся и неплавящимся электродом) 3 ь
Продолжение табл. 111.2 ГОСТ Область действия 16037—70 16038—70 14806-69 16098-70 14098-68 19292—73 19293—73 19249-73 Швы сварных соединений трубопроводов из сталей марок БСт2сп, БСтЗсп, СтЗ, БСт4сп, Ст4 по ГОСТ 380—71, сталей ма¬ рок 10, 20, 25 по ГОСТ 1050—60*, марки 15ХМ по ГОСТ 4543—71 и марки 12МХ по ГОСТ 10500—63*, выполняемые при сварке способами, установленными в стандарте, и из сталей марки 15Х1М1Ф по техническим условиям, утвержденным в уста¬ новленном порядке, и марки 16ГС по ГОСТ 5058—65 при руч¬ ной электродуговой и комбинированной сварке Швы сварных соединений трубопроводов из меди марки МЗр по ГОСТ 859—66 и медно-никелевого сплава марки МНЖ5 1, осуществляемые по техническим условиям, утвержденным в ус¬ тановленном порядке Швы сварных соединений конструкций из алюминия и алюми¬ ниевых деформируемых термически неупрочняемых сплавов при толщине кромок свариваемых деталей от 0,8 до 60 мм включи¬ тельно Швы сварных соединений из двухслойной коррозионностой¬ кой стали по ГОСТ 10885—75, выполняемые электродуговой и электрошлаковой сваркой Сварные соединения, выполняемые с помощью контактной или дуговой ванной сварки в инвентарных формах при изготовле¬ нии ненапрягаемой арматуры железобетонных изделий и кон¬ струкций, а также при монтаже арматуры монолитного желе¬ зобетона и сборных железобетонных конструкций Сварные соединения, выполняемые контактной или автомати¬ ческой сваркой плавлением на закладных деталях, предназна¬ чаемых для железобетонных конструкций Сварные стыковые соединения стержней, предназначаемых для армирования предварительно напряженных железобетон¬ ных изделий и конструкций, выполняемые контактной или плавлением (дуговой) сваркой Паяные соединения * ГОСТ 1050—60 заменен на ГОСТ 1050—74; ГОСТ 10500—63 для стали 12МХ заменен на ГОСТ 20072—74. Стандартами регламентированы конструктивные элементы подго¬ товленных кромок свариваемых деталей, их размеры, размеры выпол¬ ненных швов и предельные отклонения по ним. Так, ГОСТ 5264—69 определяет для каждого типа сварного шва, имеющего собственное условное обозначение, предельные толщины свариваемых изделий, ве¬ личины и предельные отклонения зазора b, ширины е и высоты q усиления шва, катетов швов, углов скоса кромок, величины притуп¬ ления с, радиусы галтелей (закруглений), шаг прерывистых швов и др. Такие же параметры определяются ГОСТ 8713—70, 14771—69, 16098—70, 14806—69, 14776—69, 16037—70, 16038-70. ГОСТ 15164—69 регламентирует, кроме некоторых из вышеуказанных вели¬ чин, еше ширину m и высоту п подкладки, а ГОСТ 16037—70 и ГОСТ 16038—70— предельные отклонения по толщине стенки свариваемых труб. 37
ТАБЛИЦА III.3. НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ШВОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕННА Форма поперечного сечения Обоз¬ Пределы Условное обозначе¬ Вид соеди¬ нения Форма подготов¬ ленных кромок Характер выпол¬ ненного шва подготовленных кромок выполненного шва начение способа сварки толщин сваривае¬ мых дета¬ лей, мм ние шва сварного соедине¬ ния По ГОСТ 5264—69 Стыковое Со скосом двух кромок Двусторонний - 3—50 Угловое Без скоса кро¬ ток Односторонний г - 1—30 Тавровое 1 С двумя сим¬ метричными ско¬ сами одной кромки Двусторонний 1 д - 12—100 По ГОСТ 8713—70 Стыковое Со скосом дву\ Двусторонний с Апк 14-30 кромок предварительной Ппк подваркой корня шва
Внахлестку Стыковое Тавровое Стыкоеос Без скоса кро¬ мок Со скосом од¬ ной кромки Без скоса кро¬ мок То же Двусторонний Односторонний замковый Односторонний По ГОСТ 14771-89 По ГОСТ 15164-69 т\\ш А 1—20 П ИНп 3—10 ИП 3—10 УП 8—30 ИНп 1—5 ИП 2—40 УП 2—40 шэ 16—500 шм Не менее 300 шп 30-80J
<St О Вид соеди¬ нения Угловое Форма подготов¬ ленных кромок Со скосом мок кро- Ларактер выпол¬ ненного шва Тавровое Со скосом од¬ ной кромки по ломаной линии и снятием плаки¬ рующего слоя Двусторонний Внахлестку Однорядный отбортовков Продолжение гав л. TtJ.S Форма поперечного сечения Обоз¬ начение способа сварки Пределы толщин сваривае¬ мых дета¬ лей» мм Условное обозначе¬ ние ШРЯ сварного соедине¬ ния подготовленных кромок выполненного шва «л ШЭ 16—500 Ечг ШМ Не менее i 30 ) По ГОСТ 16098—70
При сварке встык листов (деталей) неодинаковой тол¬ щины без выполнения скоса на толстом листе допустимая наи¬ большая разность толщин сты¬ куемых листов приводится в табл. II 1.4. В этом случае кром¬ ки под сварку подготавливают так же, как для листов одина¬ ковой толщины. Конструктив¬ ные элементы подготовленных кромок и размеры выполненно¬ го шва сварного соединения выбирают по большей толщи¬ не Si. При разности толщин сты¬ куемых листов, превышающей пределы, указанные в табл. II 1.4, делается скос на толстом листе с одной или с обеих сто¬ рон на длине L в соответствии с табл. III.5. При сварке конструкций и изделий (за исключением труб) для стыковых соединений до¬ пускаются по ГОСТ 5264—69, ГОСТ 8713—70, ГОСТ 14771— 69 следующие смещения свари¬ ваемых кромок относительно друг друга: «л 1ш1ш,ип элехпспluu ди i 1*1 их . . 0,5 ММ » » * ОТ 4 ДО 10 ММ 1 » » » * более 10 мм 0,1S мм, но не более 3 мм ТАБЛИЦА III.5. ВЕЛИЧИНА СКОСА ТОЛСТОГО ЛИСТА ПРИ СТЫКОВОМ СОЕДИНЕНИИ ЕГО С ТОНКИМ ГОСТ Односторонний гкос Двусторонний скос t~t ч -ГИ22з1^Ж< 5264—69 8713—70, 14771—69 14806—69 16098—70 L = S,-S Z.-5(S,— S) L —5(Sj—S) со стороны основ иого слоя до толщины ТОНКО'о листа S L-2,5(S,—S) L=2,5(S,—S) £-2,5(S,—2>)+? 41 ТАБЛИЦА III.4. ДОПУСТИМАЯ НАИБОЛЬШАЯ РАЗНОСТЬ ТОЛЩИН СТЫКУЕМЫХ ЛИСТОВ, СВАРИВАЕМЫХ БЕЗ СКОСА КРОМОК ГОСТ Толщина тонкого листа, мм Максимальная разность тол¬ щин 5264—69 До 3 4—8 9—11 12—25 >25 0,7 S 0,6 S 0,4 S 5 мм 7 » 8713—70 2—3 4—30 32-40 >40 14806—69 0,84 5—10 12—25 26—54 0,5 1,2 2 3 16098—70 4—7 8-20 22—36 >40 Примечания: I. Буквой S обозначена толщина тонкого листа, мм. 2. По ГОСТ 14771—69 разрешается не делать скос при разности толщин стыкуемых листов до 30% S, но не бо¬ лее 5 мм. ппа Tnniimu апоиритпп пл d мм
Такие же смещения свариваемых кромок по ГОСТ 16098—70 Со¬ ставляют до 10% толщины листа, но не более 3 мм со стороны основ¬ ного слоя и не более 0,5 толщины плакирующего слоя. За катет шва К (рис. III.1) принимается меньший катет вписан¬ ного в сечение шва сварного соединения неравнобедренного или ка¬ тет равнобедренного треугольника. Швы могут иметь усиление (вы¬ пуклость) g или вогнутость Дг допускаемые величины которых при¬ ведены в табл. II 1.6. Рис. III.1. Катеты, выпуклость (усиление) и вогнутость углового шва ТАБЛИЦА Ш.6. ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ВЫПУКЛОСТИ И ВОГНУТОСТИ СВАРНЫХ ШВОВ гост Выпуклость (усиление) g Вогнутость Д 5264—69, 14806—69, 16037—70, 16038—70 Не более 2 мм для швов, вы¬ полненных в нижнем простран¬ ственном положении Не более 3 мм для других положений Не более 3 мм для швов, выполненных, л любых про¬ странственных положениях 8713—70, 16098-70 До 1 мм при К<5 мм » 2 * » К~о—10 мм * 3 » * /С> 10 мм Не более 3 мм 14771-69 0,3 К, но не более 3 мм - ГОСТ 5264—69 допускает увеличение предельных отклонений усиления шва, выполняемого в горизонтальном, вертикальном и пото¬ лочном положениях на 1 мм для 5 не более 26 мм и на 2 мм при большем значении S. Ниже приведены предельные отклонения катетов швов К от но¬ минальных размеров. Размер катета, мм Меньше 6 . . . Больше или равен 6 Меньше Ь » 12 Больше 12 Предельное отклонение, мм ±1 —1; 4-2 +2 'j 4-3 I ГОСТ 16037—70 ГОСТ 8713—70 В табл. II 1.7 даны предельные отклонения размеров катета иша. 42
ТАБЛИЦА 111.7. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ РАЗМЕРОВ ШВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА СВАРКИ, ММ, ПО ГОСТ 16038-76 Сварка Размер катета шва ручная полуавтоматическая Горизонте льный +з Вертикальный От —1 до +2 От —1 до 4-3 При переходе с ручней сварки электродами Э34, Э42, Э46 и Э50 на сварку в углекислом газе проволокой диаметром не менее 1,4 мм для угловых, тавровых и нахлесточных соединений, не имеющих раз¬ делки кромок, допускается уменьшение катетов швов до величин (табл. II 1.8), определенных ГОСТ 14771—69. ТАБЛИЦА III.8. ДОПУСТИМОЕ УМЕНЬШЕНИЕ КАТЕТА ШВА ПРИ ПЕРЕХОДЕ С РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОСОЙ СВАРКИ НА СВАРКУ В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ, ММ Сварка I Сварка ручная элек- тродуговая в углекислом газе проволокой диамет¬ ром, мм ручная элек- тродуговая в углекислом газе проволокой диамет¬ ром, мм 1,4—1,6 | 1,6-2 1 1,4—1,6 1,6-2 3-5 3 3 16 14 12 6 4 4 18 16 14 8 6 5 20 18 16 10 8 6 22 20 18 12 10 8 24 22 20 14 12 10 Примечание. В обозначениях сварных швов с уменьшенным кате¬ ром на чертежах должен быть указан способ сварки. Ш.З. Обозначение основных положений сварки плавлением Обозначения основных положений (табл. 1II.9) сварных швов и соединений всех видов и типов, выполненных сваркой плавлением, ре¬ гламентированы ГОСТ 11969—66. При пользовании основной табли¬ цей этого стандарта следует руководствоваться следующим: нулевое положение осей сварного шва — это горизонтальное положение про¬ дольной оси и вертикальное (направленное вверх) положение по¬ перечной оси. Сварной шов может иметь угол наклона а от 0 до 90° (между продольной осью шва и его нулевым положением); угол по¬ ворота Р от 0 до 180° (между поперечной осью сечения шва со сво¬ им нулевым положением). Направление сварки обозначается стрелкой после буквенного обозначения положения сварки. 43
ТАБЛИЦА III.9. ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ Положение сварки я 53 D S * Швы Углы, град о 5Р. 1 угловые 1 стыковые а 1 ! р Нижнее Л/1 «в лодочку» Нл NT 0 0 угловое Ну - У 43 стыковое Не - о- 0 Г оризонталь- ное Гр 0 0 90 Полупотолоч- иое ППт 0 135 44
Продолжение табл. 111.9 Примечал На углы а и Р устанавливается допуск ±5°. II 1.4. Условные изображения и обозначения сварных швов Условные изображения и обозначения швов сварных соединений в технической документации регламентированы ГОСТ 2-312—72, а для строительных чертежей — еще и некоторыми положениями ГОСТ 11692—66 (табл. III.10). Независимо от способа сварки видимый шов на чертеже изображается сплошной линией, а невидимый — штрихо¬ вой. Видимая сварная точка обозначается знаком « + », невидимая не указывается. От изображения шва или точки проводят линию-вынос¬ ку, заканчивающуюся односторонней стрелкой. Условное обозначе¬ ние шва наносится над полкой линии-выноски, если изображен шов с лицевой стороны, и под полкой, если шов — с оборотной стороны. ГОСТ 2.312—72 регламентирует отдельные моменты применения раз¬ личных обозначений, их упрощения и т п. Стандартом определены вспомогательные знаки для обозначения сварных швов, приведенные в табл. III.11. В табл. III. 12 приведены примеры условных обозначений стан¬ дартных швов сварных соединений. 45
ТАБЛИЦА ШЛО. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ В СТРОИТЕЛЬНЫХ ЧЕРТЕЖАХ ПО ГОСТ 11692-66 Заводской шов Монтажный шоп Вид шва и сварного соединения с лицевой стороны (видимый) с оборотной стороны (невидимый) ицевой стороны (видимый) с оборотной стороны (невидимый) Сплошной шов соединения: W УГ УУ V/ У/ V/ 7V7V 7wv 7w\ углового, таврового или нахлесточного Прерывистый шов углового, таврового ■ 11111111 ■ 111111111 ШЦ ХХХХХ^, * у ж у V 1 1 1 1 1 Min X X У XXX «Mate мвв шм JL& JU. или нахлесточного соединения шиив
Условные обозначения точечного шва нахлесточного соединения, электрозаклепочного соединения (с круглым отверстием) и выносная линия для надписи по ГОСТ 11692—66 показаны ниже. Точечный шов нахлесточного сварного со- ^/фу- -Уфу— -Уфу*» единения Электрозаклепочное соединение Оформление выносной линии для надпи¬ си при обозначении шва сварного соеди¬ нения: с лицевой стороны (видимого) с оборотной стороны (невидимого) двустороннего Г Г ^СсОеих с тора ft
ТАБЛИЦА III.lt. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЗНАКИ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ В спомогательный знак Значение вспомогательного знака Расположение вспомогательного знака относи¬ тельно полки линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны (видимой) с оборотной стороны (невидимой) _Q_ Усиление шва снять -Д- / Г* Наплывы и неровности шва обработать с плавным иереходом к основному металлу Г 1 Шов выполнить при монтаже изделия, т. е. при уста новке его по монтажному чертежу на месте применения ?-
/ Шов прерывистый или точечный с цепным расположе нием. Угол наклона линии -60° / / /' Z Шов прерывистый или точечный с шахматным рас жением N \ П~ О Шов по замкнутой линии. Диаметр знака от 3 до 5 мм л— Шов по незамкнутой линии. Знак применяют, если рас¬ положение шва ясно из чертежа 1=3 г J ZZJ Примечание. За лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой ведут свар¬ ку; двустороннего шва с несимметрично подготовленными кромками — сторону, с которой накладывают основной шов, и двусто¬ роннего шва с симметричной подготовкой кромок — любую сторону.
ТАБЛИЦА III.12. ПРИМЕРЫ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ ШВОВ Условное обозначение швг, изображенного на чертеже Характеристика шва Форма поперечного сечения шва с лицевой стороны (види¬ мой) С оборотной стороны (неви¬ димой) Шов стыкового соединения со скосом двух кромок, двусторонний, выполняемый электродуговой ручной сваркой при мон¬ таже изделия. Усиление снято с лицевой стороны. Шероховатость лицевой поверх¬ ности шва R9 =20 Шов углового соединения со скосом кро¬ мок осуществляемый электрошлаковой сваркой плавящимся мундштуком. Катет шза 48 мм Однорядный точечный шов нахлесточно¬ го соединения с отбортовкой, выполняемый контактной точечной электросваркой, Рас¬ четный диаметр точки 5 мм 1Г -W-C18Q. Rg 20 ГОСТ15878-70-Н2-КГ -5
Глава IV. ОСНОВЫ РАСЧЕТА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СВАРОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ IV.1. Концентрация напряжений в сварных соединениях Стыковые швы. Концентрация нормальных напряжений возникает от искажений формы поперечного сечения, вызванных сваркой (рис. IV.1). Чем больше смещение сварного сечения относительно ней¬ тральной оси, по которой действует усилие, чем резче переход от уси¬ ления шва к основному металлу (радиус R), тем выше теоретический коэффициент концентрации напряжений. Наибольшая концентрация напряжений имеет место в области перехода от сечения пластины к сечению шва. Концентрацию напряжений в стыковых швах снижают до К= 1, устраняя изменения формы и размеров поперечного сечения в зоне сварных швов. Этого можно достигнуть снятием излишков металла в зоне усиления и корня шва (фрезерованием, шлифованием, срезкой и т. д.) или пластическим деформированием, которое осуществляется заглаживанием выпуклостей (усиления и проплава) прокаткой свар¬ ных швов или проковкой пневматическими ручными машинами типа отбойного молотка. Лобовые швы. Концентрация напряжений возникает от смеще¬ ния линии действия усилия при переходе с одной детали на другую. На рис. IV.2 приведены эпюры нормальных or, Gq и касательных Ттах напряжений. Напряжение Ттах определяется по формуле где при р=45с Здесь а—среднее напряжение в листе; h — катет шва. Наибольший теоретический коэффициент концентрации напряже¬ ний при Р = 45° составляет /С=3,32. Величина К зависит от очертания шва (рис. IV.3). Особенно бла¬ гоприятным является профиль шва Е (рис. IV.3). При соединении внахлестку распределение усилий одинаково только в швах одного и того же очертания при равной толщине де¬ талей (рис. IV.4). При увеличении Толщины s хотя бы одной из де¬ талей коэффициент концентрации напряжений снижается в обоих сварных швах. Отношение усилий в деталях (рис. IV.4, а) Р\ и Рг связано с толщинами деталей s4 и s2 и длиной нахлестки / следую¬ щим соотношением: (IV. 1) s2 — Si 0,66/ (IV.2) st 0,66/ + 2s2 Отношение Pi/Pz в безразмерных параметрах приведено в табл. IV.1.
K=tf-2,2 Рис. IV.1. Распределение напряже¬ ний в стыковом шве. Пунктиром показано очертание сварного шва. соответствующее большему значе* яию теоретического коэффициента концентрации напряжений Рис. IV.2. Распределение напряжений в лобовом шве при (5 = 45° а — шов и элемент dF; б—г — эпюры соответственно а.» а/л* [ Г у шах 52
ТАБЛИЦА IV.1. ОТНОШЕНИЕ УСИЛИЙ Р,/Р2, ПРИЛОЖЕННЫХ, КАК ПОКАЗАНО НА РИС. IV.4, а \ tfl sjl 6i/$l 0,05 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1 2 3 5 1 0,9 1 1,09 1 1,08 1 1,05 1 1,04 1 1,03 1 1,03 1 1,02 1 1,01 1 1,01 1 1,01 0,8 1,17 1,15 1,1 1,08 1,06 1,05 1,05 1,03 1,02 1,01 0,7 1,26 1,23 1,16 1,12 1,1 1,08 1,07 1,04 1,03 1,02 0,6 1,35 1,31 1,21 1,16 1,13 Ы1 1,1 1,06 1,04 1,03 0,5 1,43 1,38 1,26 1,2 1,16 1,13 1,12 1,07 1,05 1,03 0,4 1,52 1,46 1,31 1,24 1,19 1,16 1,15 1,08 1,06 1,04 0,3 1,61 1,54 1,37 1,28 1,22 1,19 1,17 1.1 1,07 1,04 0,2 1*7 1,61 1,42 1,32 1,26 1,21 1,2 1,11 1,08 1,05 0,1 1,78 1,69 1,47 1,36 1,29 1,24 1,22 1,13 1,09 1,06 0,05 1,82 1,73 1,5 1,38 1,3 1,25 1,23 1,13 1,09 1,06 о I Д Л' -dtf А 111Г 1,6 0,75 0f66T 0J9V Рис. &V.3. Коэффициенты концентрации напряжений х в зависимости от очер¬ таний лобовых швов а - вид соединения; 6 — очертание швов и коэффициенты концентрации на- пряжений mm i Рис. IV.4. Сварные нахлесточные соединения с двумя лобовыми швами а, б — схемы приложения усилий В случае приложения усилий по схеме, показанной на рис. ХУЛ,6: Pi 1,32/ So
Концентрацию напряжений можно снизить, увеличивая толщину одной из деталей, в частности устанавливая накладки при соединении двух деталей через третью, выбирая рациональное очертание шва, увеличивая длину нахлестки. Фланговые швы. Максимальное усилие qx во фланговом шве на единицу длины при равных сечениях деталей определяется соотно¬ шением (рис. IV.5) qx = aP/4ctha/. (IV.4) При условии = 0,6[a]p; a = \/ J£;G = 0,38£ V EF теоретический коэффициент концентрации напряжений во фланго¬ вом шве /(=0,57 -I/ J-, V 0,7h (IV.5) где / — длина шва. В табл. IV.2 приведены наибольшие усилия, действующие во фланговых швах. При неравновеликих площадях F\ и F2 свариваемых элементов (см. рис. IV.5) Я х~~ аР (Fj + F2)chal 2 (Fx+F2) shal (IV.6) a) Рис. IV.5. Распределение усилий о соединении с фланговыми швами а— общий вид соединения; б, в —* распределение q хпо длине шва сгвенно при и Fi<Fi 54
ГДе Здесь G и Е - 2Q(F1 + Ft) EF\ F2 ■ модули упругости второго и первого рода. Теоретический коэффициент концентрации напряжений К зави¬ сит от отношения ширины более узкой детали b к длине нахлестки /. Например (см. рис. IV.5), при отношении Ь/l = 0,2 /С = 1,45; при Ы1= I К=2,01; при ЬЦ = 2 /С = 3,37 и при ЬЦ = 4 /(=6,61. Таким образом, концентрация напряжений тем выше, чем коро¬ че швы и чем больше ширина одного из листов. ТАБЛИЦА IV.2. МАКСИМАЛЬНЫЕ УСИЛИЯ ВО ФЛАНГОВЫХ ШВАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ ШВА I И ПАРАМЕТРА а (ДЕЙСТВУЮЩЕЕ УСЛОВНОЕ УСИЛИЕ Р=1) 1 мм а, м м А 10 30 50 80 | 100 150 0,001 0,25 0,083 0,05 0,031 0,025 0,017 0,003 0,25 0,083 0,05 0,031 0,026 0,018 0,005 0,25 0,083 0,05 0,033 0,027 0,02 0,007 0,25 0,083 0,051 0,034 0,029 0,022 0,01 0,253 0,086 0,054 0,038 0,033 0,028 Применение соединений с лобовыми и фланговыми швами од¬ новременно позволяет выравнять напряжение по ширине листов, значительно снизить коэффициент концентрации напряжений. Шовные соединения. Концентрация напряжений возникает вследствие неравномерного распределения напряжений в зоне шва по толщине деталей и изгиба деталей при растяжении. Приближен¬ но К определяется следующей формулой: К = 2,3 -г~ ctftl • 3 1 + Зор Е где s — толщина детали; b — ширина шовного соединения. С увеличением напряжения растяжения о0 теоретический коэф фиииснт концентрации напряжений уменьшается (табл. IV.3). ТАБЛИЦА IV.3. КОЭФФИЦИЕНТЫ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ШОВНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ s/b OJE 10—3 5- 1Э~3 10 2 5-10—3 0,7 4,53 4,3 4,16 3,68 0,5 4,11 3,82 3,64 3,1 0,3 3,69 3,28 3,05 2,46 0,1 2,94 2,35 2,1 1,62 0,05 2,2 1,64 1,44 1Л1 55
Точечные соединения. Концентрация напряжений возникает й результате сгущения силовых линий в зоне точки (рис. IV.6, а) и в результате изгиба (рис. IV.6, в, г). Приближенно К находят по фор¬ муле K = 0,38 + 0,62f/d-f — (IV.7) X+d/sVZaJE В многорядных соединениях усилия между точками распреде¬ лены неравномерно. В табл. IV.4 приведены значения усилий, прихо- Т А БЛИЦА IV.4. УСИЛИЯ В МНОГОТОЧЕЧНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ № точки Число точек в продольном ряду 3 4 5 1 0,444 Р 0,436 Р 0,435 Р 2 0,112 Р 0,064 Р 0,058 Р 3 0,444 Р 0,064 Р 0,014 Р 4 0,4 36 Р 0,058 Р 5 — — 0,435 Р Рис. 1V.6. Точечное соединение а — общий вид соединения; б, в — распределение усилий соответственно в продольном сечении и по толщине элемента у точки; г — изгиб соединений; д—ж —- многорядные соединения .Р ш. 1р чр- * Рис. IV.7. Виды (а—г) нахлесточных соединений; д — расчетная схема к оп¬ ределению К 56
дящихся на каждую точку в трех-, четырех- и пятирядном швах (рис. IV.6, д, е\ ж), подсчитанные при условиях /=3д, b*=3d. Коэффициент концентрации напряжений в многорядном шве можно снизить на 25—30%, располагая точки в разных рядах в шахматном порядке. Концентрация напряжений в соединениях на подкладке и двух¬ рядных. Соединения на подкладке могут быть одно- и двусторон¬ ними (рис. IV.7). Такие соединения могут выполняться с помощью сварки плавлением с присадочным материалом (рис. 1V.7, а, б) и то¬ чечной электросваркой (рис. IV.7, в, г). Для случаев, показанных на рис. IV.7,a,6, концентрация напряжений определяется как в лобо¬ вых швах. В точечных соединениях коэффициент концентрации напряжений зависит от взаимного расположения точек в рядах. При несмещен¬ ных точках коэффициент концентрации напряжений в опасных ме¬ стах 1 и 2 подкладки рассчитывается по формуле (IV. 8) где ch Кп А‘-‘~ shsh('-'>- Коэффициент концентрации напряжений в соединениях со сме¬ щенными точками (т. е. поставленными на противоположных сторо¬ нах накладки в шахматном порядке) определяется следующим вы¬ ражением: (IV.9) причем значения А те же, что в предыдущей формуле. За счет смещения точек снижаются максимальные напряжения в местах концентрации на величину ch (kn) sh \k (n + Aa=apil- L_\ t±L.% (IV.10) d* sh [k (/p + 2/i)J где о — среднее растягивающее напряжение вне зоны концентрации; — диаметр ядра сварной точки При большой ширине подкладки смещение точек будет мало сказываться на изменении коэффици¬ ента Кс.о по сравнению с /Се.о. ^ Для частных случаев коэффици- р я енты концентрации напряжений /Сс.с, -—туг г /Се.в и К (для лобовых соединений) при- С ведены в табл. IV.5. В случае двурядных точечных “““• аь."* 57
ТАБЛИЦА IV.5. КОЭФФИЦИЕНТЫ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ Длина подкладки п, мм tT, мм «6.0 *сс 15 1,32 1,2о 1,22 20 1,79 1,6 1,42 30 2,91 2,37 2,2 10 4,21 3,28 3,08 1о 1,31 1,25 1.21 20 1,77 1,58 1,48 8 30 2,85 2,32 2,14 40 4,02 3,15 2,97 15 1,3 1,24 1.2 20 1,75 1,58 1,45 10 30 2,67 2,17 2,01 40 3,95 3,03 2,85 15 1,2« 1,23 1,19 20 1,73 1,53 1,41 12 30 2,55 2,12 1,93 40 3,77 2,91 2,72 в то время, как в однорядном шве = • (IV .12) т. е. снижение рабочих напряжений в двурядном точечном шве (с нахлесточными точками) по сравнению с однорядным составляет всего 26%. IV.2. Основы расчетов сварных соединений на прочность Статическая прочность. При расчете по допускаемым напряже¬ ниям условие прочности имеет вид <*<М, где о — напряжение в опасном сечении элемента; [а] — допускаемое напряжение, которое обычно составляет (0,6—0,8)от, Условие прочности сварных швов в их опасном сечении опреде¬ ляется допускаемыми напряжениями на срез, а условие прочности в сечении по основному металлу — допускаемыми напряжениями на растяжение. Условие прочности в сечении по шву выражается сле¬ дующим образом: Р= 1,4/Щт], (IV. 13)
где К и Ь— катет шва и ширина элемента; Я—усилие, воспринимаемое сварным соединением; [т] — допускаемое напряжение на срез. Принимается [т]=0,7[о]. При условии равнопрочности соединения по отрыву и срезу должно существовать соотношение ''“{77м=в- <1VU) При расчете нахлесточных соединений условие прочности запи¬ сывается в виде Р = 0,7/С 2 / [т], (IV. 15) где 21 — суммарная длина швов. Основные расчетные формулы для проверки прочности сварных стыковых соединений при работе на изгиб те же, что и для про¬ верки прочности основных элементов, т. е. <>=-£■< [О], (IV. 16) где Af— изгибающий момент в сечении; W— момент сопротивления соединяемого элемента в месте сопряжения Соединения, выполненные впритык угловыми швами без пол¬ ного провара, рассчитываются по допускаемым напряжениям на срез М т=-^7«[т], (IV. 17) где W ' — момент сопротивления сечения по швам. При действии па соединение кроме момента поперечной силы касательные напряжения определяются от силы и момента, и проч¬ ность соединения проверяется для главных и суммарных напряже¬ ний. Например, в случае крепления ребра высотой h угловыми шва¬ ми напряжения равны от изгибающего момента т = от поперечпои силы 1 t4kh2 Q 1,4 kh' суммарные ~=уГ т^ + тI < [т]. (IV. 18) Поясные (связующие) швы изгибаемых элементов при наличии поперечных сил нагружены касательными напряжениями
где Q— поперечная сила в сечении; J — момент инерции сечения; S — статический момент полки относительно оси, проходящей через центр тяжести всего сечения; 1 k’ — суммарная расчетная толщина швов; для двух поясных швов ft'— — 1,4 к. При расчленении соединений на составляющие (рис. IV.9, а) М ~ Л1верт шва + МГОр. шва> (IV.20) т « - < [т]. (IV.2I) 0,7ka (h + k) + 0,7 — 6 Из формулы (IV.20) -определяются требуемая длина и катет шва. При расчете по способу полярного момента инерции (рис. IV.9, б) М = \ xdFr. (IV.22) F Полярный момент инерции Jv = Jz + Jy (IV.23) Наибольшее напряжение М Тшах— . гтах» (IV. 24) •'Р 1 Рис. IV.9. Схемы расчета по принципам и полярного момента инерции (о) расчленения на составляющие (а) wmt Ж g Ч ! х' i f m Рис. IV.Ю, Соединения (а—г), сваренные угловыми швами по периметру 60
Для сечений, приваренных по периметру (рис, IV. 10), работа¬ ющих на изгиб, касательные напряжения определяются по формуле М — момент сопротивления; (IV. 25) У max /с — расчетный момент инерции периметра швов, составляющий 0,7 момента инерции сечения швов. Для круглого поперечного сечения d У max = h Л. Средние напряжения в швах от поперечной силы Q Q Q т«~ Рь -2-0,7khb где FB — расчетная площадь вертикальных швов. При расчете точечных соединений на основании общего расчета конструкции определяется растягивающее усилие Q, по которому в зависимости от допускаемых напряжений [а] устанавливается пло¬ щадь соединения F: F = Q/[<t] . (IV. 28) Число односрезных сварных точек получается из условия равнопроч- (IV. 26) (IV.27) ности соединения, т. е. 4Q nd2[T] * (IV.29) где [т] — допускаемое напряжение в сварной точке при срезе; а — диаметр ядра точки. При расчете сварной точки на отрыв расчетные нормальные на¬ пряжения ар не должны превышать 0,7 допускаемых напряжений [а] сварного соединения: 4 Q ар=^<0>7[а5- (IV.30) При совместном действии отрыва и среза определяется допуска¬ емое усилие на точку, которое должно быть не более 0,5 [Рср]: Р= V Р%тр + Р2ср < [Рср] 0,5, (IV.31) где Рср= [т] — допускаемое усилие при чистом срезе; PQ7p и Рср—усилия отрыва и среза. Соединение, сваренное в двух точках, работающее на изгиб (рис. IV.11, а), рассчитывают, определяя усилие по формуле Т= M/h с последующим вычислением напряжений среза. 61
Напряжения в точке, наиболее удаленной от нейтральной оси, находят по формуле Ш ^тах ^ i/тах» (IV .32) nd2 2 у2 Напряжения, вызванные поперечной силой (рис. IV.11,б, в), вы¬ числяют из уравнения 4 Q 0 tind2 (IV.33) где п — число точек в вертикальном ряду. Стыковые сварные швы, работающие на изгиб и срез одновре¬ менно, рассчитываются из неравенства V Т^М'-Т^г) <[а]' (,v,34) где о— напряжение в шве от изгиба; т— то же, от среза; [ст| — допускаемое напряжение. При расчете сварных балок на изгиб нормальные и касательные напряжения находят из следующих выражений М QS (IV. 35) где Q— нагрузка; 5—статический момент сдвигающейся части сечения относительно ней¬ тральной оси; J — момент инерции; 6— толщина стенки. При расчете стенок балок должно выполняться следующее ус¬ ловие: V 'Ta2+s%ii-T^)<iah (iv. 36; Рис. IV.11. Точен ные соединения работающие нг О момент (в) и по перечную сил] (б, в) 62
где о — наибольшее краевое напряжение в стенке, вычисленное в предполо¬ жении упругой работы материала. Напряжения а их определяются для одного и того же сечения и загружения. Угловые поясные швы в сварных балках рассчитываются по сле¬ дующим формулам: при неподвижной нагрузке (распределенной и сосредоточенной) '-гтТ<М: <IV'37’ при подвижной сосредоточенной нагрузке т где 0=1 — для однопроходной полуавтоматической и автоматической сварки; fi=0,7 — для ручной сварки и многопроходной автоматической и полу¬ автоматической сварки; Л—катет шва; 5П— статический момент пояса балки относительно нейтральной оси; /2=1,5—для подкрановых балок в зданиях и сооружениях с тяжелым режимом работы при кранах с жестким подвесом; для тех же условий, но ipn кранах с гибким подвесом « = 1,3, для прочих подкрановых балок я = 1,1; Р — расчетный сосредоточенный груз, равный для подкрановых балок расчетному давлению колеса крана без учета коэффициента дина¬ мичности; z— условная длина распределения давления сосредоточенного груза. При подвижной нагрузке z=CprJJd, (IV.39) где С—коэффициент (С=3,2 для сварных и прокатных балок); Jn— сумма моментов инерции пояса балки и кранового рельса (при приварке рельса швами, обеспечивающими совместную работу рель¬ са и пояса). При непосредственном опирании на верхний пояс поперечной прокатной балки или другой неподвижной конструкции г = 6 +2/i, (IV ,40) где Ь— ширина полки поперечной балки; h — толщина верхнего пояса балки, если нижняя балка сварная. Ниже приведены предельные прогибы изгибаемых балочных конструкций. Предельный _ прогиб Элементы конструкций D долях от пролета Подкрановые балки и фермы при кранах: ручных 1/500 электрических грузоподъемностью, т: до 50 1/600 50 и более . 1/750 Пути: кран-балок . . , , . 1/500 монорельсовые ( . . » 1/400 63
Балки рабочих площадок промышленных зданий прр отсут¬ ствии рельсовых путей: главные . » 1/400 прочие • • * 1/250 То же, при наличии путей колеи: широкой 1 v « • 1/600 узкой . . . «.»»...«.»• 1/400 Балки междуэтажных перекрытий: главные i г 1/400 прочие 1/250 Балки покрытий и чердачных перекрытий: главные . 1/250 прогоны ..г*..,, 1/200 Элементы фахверка: стойки, ригели 1/300 прогоны, остекления (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) 1/200 Устойчивость элементов конструкций. Устойчивость стенок ба¬ лок симметричного сечения, укрепленных поперечными ребрами же¬ сткости, проверяется по формуле V (о/а„)г + (т/т0)а <1, (IV.41) где 0о=*(т): (,V-42) / 0,95 \{Nb\ то = (! .25 —) (—) , (IV.43) 8десь Л7=102 — при размерности тс/см2; N=10* — при размерности Па; р. — отношение большей стороны участка стенки к меньшей; й ~ меньшая сторона выделенного ребрами жесткости участка стенки. Коэффициент К для сварных балок принимается по табл. IV.6 в зависимости от величины у, равной где 6П и 6П — ширина и толщина сжатого пояса балки; С — величина, принимаемая по табл. IV.7. ТАБЛИЦА IV.6. КОЭФФИЦИЕНТ К ДЛЯ СВАРНЫХ БАЛОК V <0,8 1 2 4 6 10 30 к 6,3 6,62 7 7,27 7,32 7,37 7,46 64
4 ТАБЛИЦА IV.7. ЗНАЧЕНИЯ С Тип бплок Условия работы сжатого пояса С Подкрановые балки Рельсы не приварены 2 Рельсы приварены оо Прочие балки При непрерывном опирании на сжатый пояс жестких плит оо Примечание. Для подкрановых балок, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициента К принимает¬ ся С=0,8. Устойчивость центрально-сжатых элементов проверяется по формуле QApF^fo], (IV. 45) где ф— коэффициент продольного изгиба, принимаемый по табл. IV.8, яв¬ ляющийся функцией наибольшей гибкости К; — площадь сечения элемента. ТАБЛИЦА IV 8. КОЭФФИЦИЕНТ ф ПРОДОЛЬНОГО ИЗГИБА ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Гибкость элементов Элементы из стали марок Г ибкость элементов Элементы из стали марок СтЗ, Ст4 lO и 14Г2, 15ГС, 09Г2С, 1СГ2С1, 15ХСНД ЮХСНД СтЗ, Ст4 н и 14Г2, 15ГС, 1 09Г2С 1 10Г2С1, 15ХСНД ЮХСИД 0 1 1 1 1 120 0,45 0,37 0,33 0,31 10 0,99 0,98 0,98 0,98 130 0.4 0,32 0,29 0,27 20 0,97 0,96 0,95 0,95 140 0,36 0,28 0,25 0,23 30 0,95 0,93 0,92 0,92 150 0,32 0,25 0,23 0,2 40 0,92 0,89 0,89 0,88 160 0,29 0,23 0,21 0,18 50 0,89 0,85 0,84 0,82 170 0,26 0,21 0,19 0,16 60 0,86 0,8 0,78 0,77 180 0,23 0,19 0,17 0,14 70 0,81 0,74 0,71 0,68 190 0,21 0,17 0,15 0,12 80 0,75 0,67 0,63 0,59 200 0,19 0,15 0,13 0,11 90 0,69 0,59 0,54 0,5 210 0,17 0,14 0,12 0,1 100 0,6 0,5 0,46 0,43 220 0,16 0,13 0,11 0,09 НО 0,52 0,43 0,39 0,36 Примечание. Гибкость элементов Я,—//г, где I — расчетная длина Элемента, г — радиус инерции сечения. Для балок двоякосимметричного двутаврового сечения коэффи¬ циент для проверки общей устойчивости Фб = <Р (“Т")2'03 • <1V46> Значения <р принимаются по табл. IV.9 и IV. 10 в функции от параметра а. Для прокатных двутавров (IV'471 где ^к—момент инерции при кручении; I — расчетная длина балки. Для сварных двутавров, составленных из трех листов, а так че Клепаных двутавровых балок: 5—140 65
(IV. 48) где для сварных балок: б|, Ь — толщина и ширина пояса балки; h — полная высота сечения балки, cf—0,5Л; 6— толщина стенки балки. Составные элементы из уголков, швеллеров и т. д., соединен¬ ные через прокладки, рассчитывают как имеющие сплошную стен¬ ку. Расстояние / между прокладками не должно превышать для сжатых элементов 40 г, для растянутых 80 г; г — здесь радиус инерции уголка или швеллера относительно оси, параллельной пло¬ скости расположения прокладок. В пределах сжатого элемента должно быть не менее двух про¬ кладок. Прочность при переменных нагрузках определяется в том слу¬ чае, если характер нагрузок повторяется более 1000 раз. При расчете по методу допускаемых напряжений о=-у<у[о]. (IV.49) ТАБЛИЦА IV.9. КОЭФФИЦИЕНТЫ ф ДЛЯ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК а Балки без закреплений в пролете, имеющие нагрузку Балки, имеющие не менее двух проме* жуточных закреп¬ лений верхнего пояса, делящих пролет на равные части, независимо Of места приложения нагрузки сосредоточенную, приложенную к поясу равномерно распре¬ деленную, прило¬ женную к поясу верхнему нижнему верхнему | нижнему 0,1 1,73 5 1,57 3,81 2,17 0,4 1.77 5*03 1.6 3,85 2,2 1 1,85 5,11 1,67 3,9 2,27 4 2,21 5,47 1,98 4,23 2,56 8 2,63 5,91 2,35 4,59 2,9 16 3,37 6,65 2,99 5,24 3,5 24 4,03 7,31 3,55 5,79 4 32 4,59 7,92 4,04 6,25 4,45 48 5,6 8,88 4,9 7,13 5,23 64 6,52 9,8 5,65 7,92 5,91 80 7,31 10,59 6,3 8,58 6,51 96 8,05 11,29 6,93 9,21 7,07 128 9,4 12,67 8,05 10,29 8,07 160 10,59 13,83 9,04 11,3 8,95 240 13,21 16,36 11,21 13,48 10,86 320 15,31 18,55 13,04 15,29 12,48 400 17,24 20,48 14,57 16,8 13,81 Примечание. При одном закреплении балки в середине пролета раз¬ личаются следующие случаи: сосредоточенная сила приложена в середине пролета, тогда независимо от уровня приложения ф=1,75ф*; сосредоточенная сила в четверти пролета или равномерно распределенная магрузка, приложенные к верхнему поясу, тогда ф=1,14ф*; сосредоточенная сила приложена в четверти пролета к нижнему поясу, при этом ф= 1,6 ф *; равномерно распределенная по нижнему поясу нагрузка, тогда ф=1,3ф*. Здесь под ф* понимается значение ф, взятое из последней графы табл. IV.9* •6
ТАБЛИЦА IV.1Q. КОЭФФИЦИЕНТЫ <р ДЛЯ КОНСОЛЕЙ ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ ПРИ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКЕ, ПРИЛОЖЕННОЙ К КОНЦУ консоли a Нагрузка приложена к поясу Нагрузка приложена к поясу верхнему | нижнему a верхнему | нижнему 4 1,57 6,52 16 3,6 7,5 6 1,98 6,7 24 4,5 8,1 8 2,32 6,87 32 5,3 8.6 10 2,67 7,03 40 5,9 9 12 3 7.19 100 9 12 14 3,3 7,35 Примечания: 1. Для сталей классов С44/29—С85/75 значения долж¬ ны быть умножены на отношение 2,1//?, где R, т/см2. 2. Г1ри_ равномерно распределенной нагрузке по верхнему поясу консоли Ф-1,42 J^a. При расчете по методу предельных состояний — (IV. 50)' F где у =—^— коэффициент снижения разрушающих напряжений при перемен- as ной нагрузке; р,— предел выносливости элементов конструкций, определяемый эк¬ спериментально при характеристике цикла г и концентраторе К. Связь между пределами выносливости при различных циклах выражается следующим образом: 2ст ! °ГЛ = p(1_,) + lKi +г) ' где — предел выносливости основного металла при г—1; г — характеристика цикла; р = — эффективный коэффициент концентрации; °— о — предел выносливости при характеристике цикла г —1 ,А центраторе К\ °_i = коэффициент свойств материала; ав ав — предел прочности. Для сталей г|? = 0,27—0,34. Коэффициент у определяется но формуле Y= (0,6р +0.2)-(0,6(5-0,2)/- < U При Р= 1 Y== 1/(0,8 — 0,4г). 5* (IV.51) 1 и (IV. 52) (IV. 53) 67
Для угловых швов и для основного металла у лобовых угловых швов (без механической обработки) (5 = 3, 7= 1/(2 — 1,6г). (IV. 54) Для основного металла без концентраторов напряжений 7= 1/(1 — 0,5г). (IV.55) Для сварных стыковых соединений с механической обработкой поверхности У= 1/(1 — 0,6г). (IV.56) Для сварных стыковых соединений, выполненных косым швом без обработки поверхности: у= 1/(1,3 — 0,8г). (IV.57) IV.3. Особенности расчета сварных трубопроводов, резервуаров и сосудов, работающих под давлением При расчете труб, штуцеров и коллекторов с отношением тол¬ щины стенки к наружному диаметру не более 0,2 номинальная тол¬ щина стенки должна быть ,IV-58» где Р — внутреннее давление; DH — наружный диаметр трубы; п — минимальный коэффициент прочности элемента, ослабленного свар¬ ным швом; С=0 26 - увеличение толщины, компенсирующее коррозию и возможное уменьшение толщины по технологическим, монтажным и другим соображениям проектирующих организаций-изготовителей, а также увеличение толщины в местах швов труб и трубопроводов. При расчете конических переходных участков сварных труб pD 6=— г ЬС, (IV.59) 2n[a]cosa — р где D — внутренний диаметр большей трубы; a — угол конуса. Допускаемое давление в коническом переходном участке М-МУ (IV .60) Толщина стенки сварных цилиндрических сосудов, изготавлива¬ емых из вальцованных или штампованных листов, определяется по формуле PD 6= —fz +С. (IV.61) 2п [а] — р Для шаровых сосудов б =7-77 + С. (IV.62) 4 п[о] — р 68
Допускаемое давление в изготовленном сосуде вычисляется по формулам: для цилиндрических сосудов г 26 fa] п |р|—о+Т: <IV'63’ для сферических сосудов 46 [а] п W-D + 6- (IV‘64) При расчете выпуклых днищ сосудов номинальная толщина стенки получается из выражения pD2 6= ТТ7Т+С» <IV*65> 8nh [a] где h — высота выпуклой части днищ по внутренней поверхности. Допускаемое давление в изготовленном выпуклом днище опре¬ деляют по формуле Snhd [a] "'-ода + й- Толщина стенки плоского днища (крышки) глухого или имеюще¬ го центральное неукрепленное отверстие должна быть 6>iD/w {ПЛ7) Где К — коэффициент, учитывающий особенности конструкции днища: для днищ с отбортованными краями, привариваемыми к сосуду кольцевым швом. /(“>0,35; для кованых днищ с цилиндрическим участком /(«0,35—0,45; для плоских днищ, привариваемых к обечайке по всей толщине: с обеих сторон /(*=0,5, с одной стороны К=0,6. Значения коэффициента Ко принимаются следующими: для днищ и крышек без ослаблений (штуцеров, отверстий) /Со=1; для днищ или крышек с отверстием диаметром d: при d/D^ 0,35 /Со = 1—0,43; при 0,35^d/D^0,75 /Со = 0,85. Допускаемое давление для плоского днища с известными раз¬ мерами определяют в случае необходимости по формуле 1р,“@".[оЬ (IV,68) Гладкие цилиндрические элементы, находящиеся под действием бокового или всестороннего наружного давления, рассчитывают из следующих условий: 0,005 < (б — C)/Dc < 0,2; DJL < 2; а < 8% по формулам г 1 лп , / Ос ,
[р] = -^-£р; (JV.70) (IV.71) где D^— средний диаметр; L, LKр — длина расчетная и критическая; а — овальность сечения оболочки; \ — поправочный коэффициент, определяемый как наименьшее из двух значений: где Е — модуль упругости; предел текучести. При расчете вертикальных цилиндрических резервуаров толщина листа вычисляется по формуле где p=yh — давление, которое определяется на расстоянии 300 мм от ниж¬ ней кромки рассчитываемого пояса; h — расстояние от расчетного уровня залива до низа рассматривае¬ мого пояса; V — плотность жидкости; Л — запас на коррозию и неравномерность толщины прокатного Чем меньше давление р, тем тоньше листы пояса. Наименьшую толщину пояса в резервуарах задают равной 4 мм. Поперечные швы в резервуарах напряжены значительно меньше При определении толщины стенок по методу предельных состояний допускаемое на¬ пряжение в сварном шве принимается где [о]—расчетное сопротивление; п — коэффициент условий работы, равный обычно 0,8; т — коэффициент перегрузки: для гидростатического давления жидко¬ сти т=1,1; для избыточного давления газов и вакуума га = 1,2; для снеговой нагрузки т — \,4. Сферические и эллиптические оболочки, находящиеся под дей¬ ствием наружного давления, для которых £ = 0,7 и £ = Я/(1+Л), где Здесь аКр — критическое напряжение, равное: для L>LKр для Dc/2 <С L <1 Ьцр 6 = pD/(2 fal + Д), (IV,72) металла. [<ТСВ] = [0]т/п, (IV. 73) /д>77(6— С)+ l,63T^Dc(fi — С), 0,005 < (6— C)/Dc < 0,1; 70
рассчитываются по формулам l/И = -у £ркР: (IV.74) /в_С\2 Ркр = 4,84 £ I ——I —для сферических оболочек} ГЬ (б — СЛ2 Ркр = 1,21 £ —— —для эллиптических оболочек, где /д — длина дуги по меридиану срединной поверхности; а, ь — соответственно большая и малая полуоси эллипса; |р], Р^ — допускаемое наружное и критическое давления. Поправочный коэффициент | определяется как наименьшее из значений 5 = 0,15 и б = я/(1+Я), где *=%у°кр. Критическое напряжение для оболочек: сферических б—С акр = 1 >2 Е , и с b (б—С) эллиптических JKp = 0,6 Е IV.4. Механические свойства, расчетные сопротивления Характеристиками механических свойств сварных швов и соеди¬ нений являются предел прочности ав, предел текучести ат, относи¬ тельное удлинение б, коэффициент поперечного сужения \|), угол изгиба а, пределы выносливости о_ц, ао при различных циклах на¬ гружения. За расчетное сопротивление о при условии достижения металлом конструкции и сварного соединения предела текучести ат принимается о = отКт1т2, (IV.75) где К = 0,8—0,85 — коэффициент однородности металла; mt, — коэффициенты условий работы соответственно материа¬ ла и элементов конструкции. Ниже приведены значения коэффициента условий работы эле¬ ментов стальных конструкций ш2. Элементы конструкции т, 1. Сплошные балки и сжатые элементы ферм перекры¬ тий под заглами театров, клубов и кинотеатров, под трибунами и т. п. при массе перекрытий, равной илн большей нагрузки Qf9 2. Сжатые основные элементы (кроме опорных) решет¬ ки ферм покрытий и перекрытий (например, стро¬ пильных и аналогичных им ферм) при гибкости их А>60 . . . . о,& 7!
3. Сжатые рлскосы пространственных решетчатых кон¬ струкций из одиночных уголков, прикрепленных к поясам одной полкой при помощи сварных швов: при перекрестной решетке с совмещенными в смеж¬ ных гранях узлами 0,9 при елочной и перекрестной решетке с несовмещсн* ными в смежных гранях узлами ........ 0,8 4. Подкрановые балки для кранов грузоподъемностью более 5 т с режимом работы тяжелым, весьма тяже¬ лым и тяжелым непрерывным 0.9 5. Колонны гражданских зданий и опор водонапорных башен 0,9 6. Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляе¬ мых одной полкой (для неравнополочных уголков только узкой полкой), за исключением элементов кон¬ струкций, указанных в п. 3, и плоских ферм из оди¬ ночных уголков 0,75 В табл. IV.11—IV.17, где указаны механические свойства, для перевода значений из кгс/мм2 в МПа необходимо приведенные дан¬ ные умножить на 10. ТАБЛИЦА IV.il. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРНЫХ ШВОВ В КОНСТРУКЦИЯХ ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ И РУЧНОЙ СВАРКЕ, кгс/мм? СО СО В О о к о. <0 Вид напряженного состояния 8 о СтЗ, Ст4, эды Э42 и Сталь 14 Г2, 15ГС, электро¬ ды 350А при толщине про¬ ката, мм Сталь 09Г2С, 10Г2С1, 15ХСНД Сталь ЮХСНД ю о Е S н SC Si Сталь электр< Э42А до 20 21—32 электроды Э55 Сжатие RCB 2100 2900 2800 2900 3400 Растяжение при сварке: автоматической пСв *p 2100 2900 2800 2900 3400 Сты¬ ковой полуавтоматиче¬ ской и ручной с применением для контроля ка¬ чества швов спо¬ собов: повышенного (гамма-просве¬ чивание, уль¬ тразвук и др.) PCD Rp 2100 2900 2800 2900 3400 обычного (на¬ ружный осмотр, измерение швов и др.) pCB *cp 1800 2500 2400 2500 2900 Срез г>СВ *cp 1300 1700 1700 1700 2000 Угло¬ вой Сжатие, растяже¬ ние и срез pCB У 1500 2000 2000 2000 2400 Примечание. Расчетные сопротивления сварных швов встык соот¬ ветствуют соединениям, выполненным двусторонней сваркой или односторон¬ ней с подваркой шва. Для соединений встык, в которых невозможно подва¬ рить корень шва, расчетные сопротивления снижают умножением на коэффи¬ циент 0,7. 72
ТАБЛИЦА IV. 12. СВОЙСТВА МЕТАЛЛА ШВОВ В СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ Металл или сварное ат 1 ав 6 1 * соединение кгс /мм“ % МСтЗ без термиче¬ ской обработки, об¬ разцы 0 6 мм 29,3 45,5 36,7 65,9 Сварное соединение на стали МСтЗ под керамическим флю* сом, сварка в три слоя, б=* 13 мм, об¬ разцы 0 6 мм выре¬ заны поперек шва 32,4 47 22,1 62,1 Сталь 15ХСНД без термической обработ¬ ки 35 50 21 Металл шва, полу¬ ченный при автома¬ тической сварке в среде углекислого га¬ за пластин из стали 15ХСНД, 6-14 мм 46 65 22,2 ТАБЛИЦА IV. 13. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛА НАПЛАВЛЕННОГО И СТЫКОВЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Тип электрода Металл шва или наплавленный при ^э>2,5 мм Сварное соединение при 2,5 мм V кгс/мм2 V кгс • м/мм2 6, % V кгс/мми а, град Э34 34 . 34 30 Э42 42 8 18 42 120 Э42А 42 14 22 42 180 Э46 46 8 18 46 120 Э46А 46 14,6 22 46 150 Э50 50 6 16 50 90 Э50А 50 13 20 50 150 355 55 12 20 55 140 Э60 60 6 16 — — 360А 60 10 18 — — 370 70 6 12 — — Э 85* 85* 5* 12* — — Э100* 100* 5* 10* — — Э125* 125* 4* 6* — — Э145* 145* 4* 5* Примечания: 1. Звездочкой обозначены механические свойства талла после термической обработки. 2. Для перевода значений ан в Дж/ма необходимо данные, приведенные в таблице, умножить на 10Б. 73
ТАБЛИЦА IV.14. ПРЕДЕЛЫ ВЫНОСЛИВОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, кгс/мм2 Марка стали °-i Марка стали а-1 о, 14Г2 9,7 ЮГ2С1 ) Термически 6,8 15ГС 10,8 __ 10Г2СД f обработан- 6,8 11 14ХГС 9,1 10ХСНД » ная сталь 8 16 19Г 8,9 — 15*<СНД (горячека¬ 7 9,8 10Г2СД 7 1.5 таная) 09Г2С 7,8 15 15ХГ2СМФ 7,2 — М16С 7 12,8 Примечание. Толщина испытываемых материалов равна 20 мм. ТАБЛИЦА IV,15. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ДЕФОРМИРУЕМОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, УПРОЧНЯЕМОГО ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ, кгс/мм2 Марка сплава к Листы тол¬ щиной, мм Плиты тол¬ щиной, мм Профили тол¬ щиной, мм Т рубы X PQ S о С 0,5— 0,4 5—10 10,1— 25 10 26—40 10,1— 20 20,1— 40 АД31-Т 7 7 7 7 7 7 7 7 7 АД31-Т1 12 12 12 12 12 12 12 12 12 АДЗЗ-Т 9,5 8,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 АДЗЗ-Т1 16 16 16 16 16 16 16 16 16 АД351-Т 10 10 10 10 10 10 10 10 10 АД35-Т1 19 17 17 17 17 17 19 19 19 АВ-Т 11,5 10 11 10 10 9 10 10 10 АВ-Т1 17,5 16 17 17 17 16 17 17 17 В92-Т 24 — 19 19 19 19 24 25 26 Д1-Т 18,5 16 16* 16* 19 18* 18,5 19,5 21 Д16-Т 23 — 24* 24* 24* 24 25 26 27 В95-Т1 30 30 29 30* 29 29* 30 32 34 АВ-М (без термооб¬ работки) 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Примечание. Звездочкой отмечены расчетные сопротивления для плакированных листов и плит. ТАБЛИЦА IV.16. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, НЕ УПРОЧНЯЕМЫХ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ, кгс/мм* Сплав Листы толщиной, мм Плиты Трубы Поковки 0,5—4 5—10 АД1-М 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 АМц-М 4 4 4 4 4 АМц-П 10 10 10 10 10 АМг-М 7 7 7 7 в АМгЗ-М 8 8 7 7 6 АМг-П 14 14 12 12 11 АмгЗ-П 14 14 12 12 И АМг5-М 13 11 10 13 10 АМгб-М 14 14 14 14 14 АМг61-М 16 16 16 18 16 74
ТАБЛИЦА IV.17. РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ШВОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКОЙ, кгс/мм* Марка Сварной шов стыковой угловой свариваемого сплава присадочного материала Сжатие, рас¬ тяжение, изгиб Срез АД1 АД! 2,5 1,5 2 АМц АМц 4 2,5 3 АМг АМгЗ АМгЗ АМгб 7 4,5 5 АМгб АМгб, АМгб И 6,5 6 АМгб АМгб, АМг7 14 8,5 7 АМг61 АМг7, АМг61 16 10 8 АД31-Т Св-АК5, Св-АКЗ, Св-АКЮ. Св-АК12 7 7 4 4 АД31-Т1 8 8 5 4,5 АДЗЗ-Т, АДЗЗ-Т, АВ-Т 10 10 1 6 1 5 АДЗЗ-Т1, АД35-Т1, АВТ1 при толщи¬ не, мм: Св-АК5, Св-АКЮ. Св-АК12 3 11 6,5 5,5 4—10 11 9 6 5,5 В92-Т при толщи¬ не, мм: 4 Св-В92 17 10 9 Св-АК5 16 17 9 7 5—12 Св-В92 15 15 10 9 Св-АКб | 1 15 1 1 9 7 Примечание. В числителе и знаменателе приведены сос.тветственно расчетные сопротивления металла при сварке плавящимся и нег,давящимся электродами. 75
IV.5. Классификация сварочных напряжений и деформаций Сварочные напряжения и деформации относятся к собственным напряжениям и деформациям, существующим в конструкции при отсутствии внешней нагрузки. Пластические деформации металла и сварочные напряжения приводят к образованию перемещений в сварных конструкциях, в результате которых искажаются их фор¬ ма и размеры. Под термином «сварочные деформации» понимаются перемещения различных точек сварного изделия (укорочение, изгиб, поворот сечений, потеря устойчивости листовых элементов и др.), а не деформации металла, как это принято в теории упругости и пла¬ стичности. Напряжения и деформации в сварном изделии, вызванные его неравномерным нагревом в процессе сварки, называются временны¬ ми. Собственные напряжения и деформации, имеющие место в свар¬ ной конструкции после ее остывания, называются остаточными. По¬ ле остаточных напряжений может быть одноосным, двухосным и трехосным. Продольные напряжения а* действуют вдоль шва. Пер* пендикулярно оси шва в плоскости свариваемых пластин действуют поперечные остаточные напряжения ау. Напряжения, действующие в направлении, перпендикулярном плоскости пластин, обозначают аг. Значительные по величине напряжения ог возникают, как правило, лри толщине металла более 40—50 мм, поэтому для большинства строительных конструкций характерны поля одноосных и двухосных остаточных напряжений. IV.6. Особенности распределения остаточных напряжений в элементах сварных конструкций Максимальные растягивающие напряжения ох в низкоуглероди¬ стых сталях обычно достигают в шве и околошовной зоне значений предела текучести. Далее в околошовной зоне они уменьшаются, еще дальше от шва падают до нуля и затем переходят в сжимаю¬ щие напряжения в основном металле. На рис. IV. 12, а и IV.13 по¬ казано распределение остаточных напряжений а* и оу в средней части сварной пластины толщиной 8 мм из стали марки СтЗ в на¬ правлении, перпендикулярном шву (распределение а*), и по длине шва (распределение ау). Поперечные напряжения оу по величине меньше напряжений ох• В начале и конце шва напряжения оу сжи¬ мающие, в средней части шва растягивающие. Характер распреде¬ ления остаточных напряжений в конструктивных элементах подобен их распределению в пластинах. На рис. IV.12, б показано распре¬ деление напряжений ох по ширине полки от продольного двусторон¬ него шва в тавровой балке (размеры полки и стенки 12X 200X 200 мм, материал — сталь СтЗ), а на рис. IV. 12, в — распределение этих же напряжений по высоте стенки (данные Б. П. Азимова). В перлитных, аустенитных сталях, титановых и алюминиевых сплавах распределения остаточных напряжений имеют, как прави¬ ло, одинаковый характер. Однако в титановых сплавах максималь¬ ные напряжения а* в шве достигают (0,5—0,8) ат, а в алюминиевых сплавах — (0,6—0,8) ат. При сварке среднелегированных сталей, ис~ 76
6) У, мм Рис. IV.12. Распределение на¬ пряжений ох а — в пластине; б — в полк4 балки; в — в стенке балки *5 >ОиСцЬ\>^ «ч у ф\ '0 2L 10 21 W зь л Щ ММ л пытывающих на используемых режимах структурные превращен ния в низкотемпературной обла¬ сти, знак остаточных напряже¬ ний о% в шве и зоне термическо¬ го влияния может быть различ¬ ным. Когда химический состав присадочного металла и основного совпадает, в шве образуются сжимающие, а в околошовной зоне — растягивающие напряже¬ ния Ох, переходящие в основном металле в небольшие по величи¬ не сжимающие напряжения. В случае сварки этих сталей аустенитным присадочным металлом, позволяющим избежать обра¬ зования холодных трещин, в шве образуются растягивающие напря¬ жения Ох- Вблизи линии сплавления имеет место узкая зона сжи¬ мающих напряжений. В остальной части зоны термического влия¬ ния действуют растягивающие напряжения а*, которые переходят в сжимающие напряжения в основном металле. Рис. IV.13. Распределение на¬ пряжений о, в пластине 77
Продольные напряжения ах действуют по всей длине шва, за исключением участков, где они падают до нуля (начало и конец шва). IV.7. Остаточные деформации сварных конструкций и инженерные методы их расчета Продольная и поперечная усадка швов, неравномерно распре¬ деленная по сечениям свариваемых элементов, сжимающие оста¬ точные напряжения, действующие в нежестких конструктивных эле¬ ментах, приводят к возникновению остаточных деформаций сварных конструкций. На рис. IV. 14 показаны некоторые наиболее распро¬ страненные виды сварочных деформаций. Продольный шов или га¬ зовый рез на кромке полосы приводят к искривлению ее продоль¬ ной оси (рис. 1V.14,а). Неравномерная по толщине свариваемых листов и по сечению шва поперечная усадка вызывает деформации грибовидности (рис. IV.14, б) и углового поворота (рис. IV.14, в). Усадка продольных и поперечных швов в конструкциях типа балоч¬ ных приводит к значительным изгибным деформациям балок (рис. IV.14,г). От кольцевых и продольных швов в оболочковых и труб¬ чатых конструкциях возникают деформации, показанные на рис. IV. 14, ^ е. Кроме указанных видов возможны потеря устойчивости, коробление листовых элементов конструкций под действием сжи¬ мающих остаточных напряжений, скручивание балок относительно продольной оси и т. д. В большинстве случаев, особенно при свар¬ ке сложных конструкций, возникает несколько видов остаточных сварочных деформаций. При расчете остаточных сварочных деформаций конструкции решают термомеханическую и деформационную задачи. В термоме¬ ханической задаче определяются элементы деформаций, возникаю¬ щих непосредственно в сварном соединении. Это продольные и по¬ перечные остаточные пластические деформации е*плзст и Буплаот, создающие продольную и поперечную усадку АПр и ДПоп. В каче¬ стве расчетного параметра, характеризующего действие продольных А Л-Л 6К 6) -*1 А 2) Вид В Рис. IV.14. Виды (а—ё) сварочных деформаций 78
пластических деформации, используется фиктивная продольная усадочная сила Яус. В деформационной задаче с помощью мето¬ дов сопротивления материалов рассчитываются деформации всей конструкции по известным из решения термомеханической задачи величинам Рус и АПоп. Термомеханическая задача учитывает влия¬ ние на сварочные деформации погонной энергии сварки, теплофизи¬ ческих и механических свойств свариваемого металла, а также тех характеристик жесткости, которые влияют на образование дефор¬ маций. При решении деформационной задачи учитывается влияние на остаточные деформации конструктивных факторов (размеры и форма изделия, число швов и их взаимодействие). Определение тепловых параметров процесса сварки. Эффектив¬ ная тепловая мощность сварочной дуги, если известны параметры режима сварки, определяется по формуле q = r\IU, (IV. 76) где л — эффективный КПД процесса сварки; / — сварочный ток; U — напряжение на дуге. Погонная энергия сварки в этом случае находится из выраже¬ ния = qlve, (IV.77) где vc — скорость сварки. Если режим сварки не известен, но задано поперечное сечение наплавляемого за один проход металла шва (стыкового или угло¬ вого), погонную энергию можно получить из уравнения <7п ~ QvFш» (IV. 78 J где Fw — площадь поперечного сечения наплавленного металла шва; Qp— коэффициент, определяемый по табл. IV.18. ТАБЛИЦА IV.18. ЗНАЧЕНИЯ Qv ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ Способ сварки Сварочные материалы Qv Дж/мм3 кал/мм3 Ручная электроду- Электроды: говая УОНИ-13/45 65 15,5 ЭА395/9, ЭА606/10, ЭА400/10 42 10 ЭА606/11, 48Н-1 46 11 ЭА981/15 48 1.1,5 Полуавтоматиче¬ ская в С03 Проволока Св-08ГС 38 9,1 Автоматическая и полуавтоматическая Проволока Св-08А, флюс ОСЦ-45 65 15,5 под флюсом Проволока Св-ЮГСМТ, флюс АН-42 71 17 При сварке угловых сварных соединений (тавровых, нахлесточ- ных) часть погонной энергии, вводимая в свариваемый элемент, оп¬ ределяется в зависимости от соотношения толщин. Так, в случае 79
приварки стенки толщиной б0 к полке толщиной бп, в результате чего образуется тавровое сварное соединение, погонная энергия, вво¬ димая в полку qn.u, и стенку qn.с» может быть приближенно вычис¬ лена по формулам: 26п Яа.п ~ Яп ос I с 5 (IV.79) 2оп + ос ?п.с — Яп 5]Г%Т" • (IV.80) 2оп +ос Формулы (IV.79 и IV.80) дают наиболее точные результаты при 6п/6с ^ 1,7. Они справедливы для низкоуглеродистых, низколе¬ гированных и аустенитных сталей, а также для титановых и алюми¬ ниевых сплавов толщиной примерно до 16 мм. Расчет продольной усадочной силы и деформаций от продоль¬ ных швов. Действие продольной усадки от продольных швов в ба¬ лочных конструкциях заменяется действием фиктивной продольной усадочной силы Рус. Усадочная сила пропорциональна площади зо¬ ны пластической деформации и прикладывается к центру тяжести этой площади. Величина Р10 в общем случае определяется в зави¬ симости от погонной энергии, удельной погонной энергии сварки, жесткости свариваемого конструктивного элемента. Вследствие до¬ вольно высокой жесткости балок, применяемых в строительстве, и относительно умеренных удельных погонных энергий, используемых при их сварке, влияние этих двух факторов на Рус в данном слу¬ чае не очень велико, и Ру0 может быть вычислена по формуле р = в—: (IV.8i) о» Величина коэффициента В при расчетах берется в зависимости от размерности погонной энергии q/v0. Ниже приведены значения коэффициента В дЛя случая, когда погонная энергия выражена в Дж/мм, при этом усадочная сила, определяемая по формуле (IV.81), получается в ньютонах, и для случая, когда погонная энергия вы¬ ражена в кал/см (значения в скобках), при этом усадочная сила получается в килограммах. Для однопроходных стыковых, нахлесточных и тавровых свар¬ ных соединений из низкоуглеродистых и низколегированных сталей В = 170 (7,1); для однопроходных соединений листов из сплава АМгб толщиной 5—12 мм, по данным А. В. Евстифеева, .В = 140— 150 (5,8—6,3) — стыковые швы и В «160—170 (6,7—7,1) — тав¬ ровые соединения с одним угловым швом. Усадочная сила при однопроходной сварке двусторонних про¬ дольных швов с одинаковой величиной погонной энергии в тавровых балках, по данным Б. П. Азимова, определяется по следующей фор¬ муле: РУс2 = (1.3— 1,44) Рус, где ЯуС—значение усадочной силы для одностороннего шва, определен: по формуле (IV.81). Для упрошенных инженерных расчетов можно считать, что при многопроходных сварных соединениях, если зона пластических де¬ формаций от последующего прохода частично перекрывает зону пластических деформаций от предыдущих проходов, добавочная 80
Рус от каждого прохода составляет ~ 15% Рус, вычисленной по формуле (IV.81). Аналогичная схема расчета принимается и для швов, расположенных рядом. Расчетная сила в этих случаях будет равна сумме Рус от всех проходов или швов. Для прерывистого шва Ру0 определяется по формуле Руспр = pyctui/t, (IV .82) где tm — длина участка шва; t — шаг прерывистого шва. При ручной дуговой сварке продольных швов в балках в слу¬ чаях сварки «на проход» или «вразброс» Руо практически одина¬ кова и может быть получена по формуле (IV.81). Когда сварка вы¬ полнена «от середины», Руо на 15—20% меньше, чем в первых двух случаях. Продольное укорочение балки от сварки продольных швов вы¬ числяется по формуле Апр = PycLfEFt (IV.83) где L — длина балки; Е — модуль упругости; F — плошадь поперечного сечения балки. Сварка продольных швов вызывает угловой поворот <р концов балки и ее прогиб /, которые определяются по следующим форму¬ лам: ф = PyzeLJEJ\ (IV.84) f = PyceL48EJt (IV.85) где J — момент инерции балки; е— расстояние между точкой приложения усадочной силы и центром тяжести поперечного сечения балки В тавровых, двутавровых и коробчатых балках можно считать, что усадочная сила приложена на линии контакта свариваемых эле¬ ментов, например, на линии стыка полки со стенкой. При сварке продольных швов в тавровых и нахлесточных сое¬ динениях возникают угловые деформации (рис. IV. 15), которые складываются из деформаций изгиба полки р вследствие неравно¬ мерного поперечного сокращения металла по толщине полки и по¬ ворота полки тавра со как жесткого целого в результате усадки шва в направлении гипотенузы. При однопроходной односторонней сварке деформация изгиба полки pi (см. рис. IV.15) может быть определена по номограмме, представленной на рис. IV.16, в зависимости от отношения <7п.п/6п* В случае однопроходной двусторонней сварки тавровых соеди¬ нений деформация изгиба полки рп+2) вычисляется по следующей формуле: Р<]+2) = 2?1 + Рк* где Эк—деформация изгиба от усадки катета шва, определяемая по формуле Рк = е7 D, ет— относительная деформация, соответствующая пределу текучести метал¬ ла шва; Z>— коэффициент, зависящий от величины катета К, толщины полки бп и стенки 6С Коэффициент D определяется по номограмме, представленной на рис. IV. 17. 6—140 81
Деформация изгиба полки Р при однопроходной односторонней и однопроходной двусторонней сварке продольных швов практически постоянна по длине балки для случаев сварки в среде СОг, иод флю¬ сом и ручной дуговой сварки. Угол поворота полки тавра <о зависит от предварительного закрепления полки со стенкой. Если они пред¬ варительно сварены ниточным швом, угол (о мал, и им можно пре¬ небречь. Если элементы балки собраны на прихватках, угол поворо¬ та полки тавра от однопроходного одностороннего шва определяется по формуле со j = — 2а Тхт — 0,0008*, где а—коэффициент линейнего расширения; Тх— характерная температура, равная для низкоуглеродистых и низколеги¬ рованных сталей 750—800° С; т=0,7— коэффициент, учитывающий сопротивляемость изгибу сборочных швов; х— расстояние от начала шва до сечения, где определяется угловая де¬ формация. Угол поворота принимается отрицательным, когда соответствующая половина полки пригибается к стенке. Суммарная угловая деформация полки, вызванная ее изгибом и поворотом, выражается через углы поворота Yu и Y21 левой и пра¬ вой половин полки относительно их исходных положений. Из рис. IV. 15 видно, что Yii = — щ— Pi/2; Tal = (oj — Pi/2. Если элементы балки предварительно сварены ниточными шва¬ ми, углы Yu и Y21 практически постоянны по длине балки при одно¬ проходной односторонней сварке. Если балка собрана на прихватках, эти углы по длине балки непостоянны, что приводит к винтообраз- ности полки. При однопроходной двусторонней сварке тавровых и двутавровых балок для уменьшения винтообразности полки, вызван¬ ной укладкой первого шва, второй продольный шов следует свари¬ вать в том же направлении, что и первый. В противном случае вин- тообразность полки возрастает. Расчет поперечной усадки и деформаций от поперечных швов. Поперечные швы в балках, приваривающие различные конструктив¬ ные элементы и ребра жесткости на полках и стенках, сваривающие стыки полок, смещены относительно центра тяжести сечения балок. Поперечная усадка таких швов вызывает продольное укорочение сварной балки в направлении ее длины и деформации изгиба балки. При сварке поперечных швов на полках балок основное влияние на поперечную усадку Дп<ш и про¬ гибы f балок оказывает глубина проплавления полки. Поперечные по отношению к сварному шву элементы жесткости (стенка, реб¬ ра) несколько уменьшают ДПоп и /. Остаточные напряжения от продольных швов, выполненных до сварки поперечных швов, уве- Рис. IV.1S. Угловая деформация личивают деформации балок от- полки тавра крытого профиля от поперечных 82
швов. В инженерных расчетах деформаций балочных строитель¬ ных конструкций можно ограничиться учетом влияния глубины проплавления на Адов и f. При однослойной сварке сварных соединений на пластинах или на конструктивных элементах балок поперечная усадка определяется по формуле Я -А — - I — /1 су £\)б (IV.86) Рис. IV. 16. Номограмма для определения уг¬ ловой деформации при сварке встык и в тавр где А — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние глубины проплав¬ ления на Д поп; cv— объемная теплоемкость; о— толщина пластины. При расчете по формуле (IV.86) поперечной усадки от таврово¬ го или нахлесточного сварного соединения не¬ обходимо учитывать только ту часть погон¬ ной энергии, которая вводится в рассчитывае¬ мый элемент, т. е. погон¬ ную энергию, определяе¬ мую по формулам (IV.79 и IV.80). Коэффициент А за¬ висит от способа свар¬ ки, погонной энергии qn, удельной погонной энер¬ гии q0. Коэффициент А определяется по зависи¬ мостям, приведенным в табл. IV. 19 (данные ре¬ зультаты получены под руководством д-ра техн. наук проф. В. А. Вино¬ курова). Если погонпая энер¬ гия, вводимая в рассчи¬ тываемый конструктив¬ ный элемент, находится между указанными в табл, IV.19 диапазона¬ ми qп, коэффициент А определяется интерполя¬ цией его величин, вычис¬ ленных по формулам Для соседних диапазонов погонных энергий в за¬ висимости от конкрет¬ ной величины удельной погонной энергии qaf б. При сварке много¬ слойных поперечных уг¬ ловых швов в балках слои, смещенные на ^ IVI7. Номограмма для определения кб- привариваемый конст- эффициента D 6* 83
ТАБЛИЦА IV 14 ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА А Способ сварки Дж/мм(кал/см) </о- Qn. б» Дж/мм2(кал/см2) А = т -f- п q0, выра¬ женный в системе СИ (о системе СГС) Под флюсом (переменный ток) 5 460—5 880 (13 000—14 000) <464 (<11 050) >464 (>11050) 0,06+2,02-10—3<?0 (0,06+0,85-10—4 <?0) 1 (1) ! 050—2 230 (2 500—5 300) <314 (<74 30) >314 (>7450) 0,15+2,72- 10—1\ (0,15+1,14* 10-4<7о) 1 (1) 1400—1460 (3350—3450) <84 (< 2000) 84-193 (2000—4600) >193 (>4600) 0,15+2,72-10—\ (0,15+1,14.10—40о) -0,12+5,83.10—8<7о (—0,12 +2,45-10—*00 1 (1) В среде СОа и под флюсом (по¬ стоянный ток) 1100—1140 (2600—2700) <38 «900) 38-168 (900—4000) >168 (>4000) 0,15+2,72* 10—8<7о (0,15+1,14.10—4</0 0,02+5,83*10—3<7о (0,02+2,45* 10—4<?о) 1 (1) 860—900 (2050—2150) <12,5 «300) 12,5—150 (300—3600) >150 (>3600) 0,15+2,72-10—3<70 (0,15+1,14 • 10 4</0 0,12+5,83-10—3<7о (0,12+2,45-10—Vo) 1 (1) руктивный элемент, практически не дают приращения поперечной усадки. Приращение поперечной усадки от каждого слоя, смещен¬ ного на полку или стенку, определяется по формуле ДП = (0,5-0,7)ДПОП1, (IV .87) где Дпоп — поперечная усадка от первого слоя. Коэффициент 0,7 относится к стенкам и полкам балок, собран¬ ных на прихватках или предварительно сваренных односторонними продольными швами с малым катетом. Коэффициент 0,5 относится к полкам балок, предварительно сваренных двусторонними продоль¬ ными швами с большим катетом. 84
Суммарная поперечная усадка от многослойного углового по¬ перечного шва будет равна: k Ацоп =*= Дпогц 4“ 2 &rti i (IV .88) i=l где число слоев, смещенных на полку или стенку; пРиРащение усадки от очередного слоя; I— порядковый номер слоя. При сварке коротких многослойных поперечных швов на узких пластинах или полках балок с увеличением числа слоев значительно возрастает неравномерность распределения поперечной усадки по длине шва. Усадка в начале шва намного больше, чем в его конце. Эта неравномерность усадки вызывает изгиб пластины или балки в плоскости свариваемого элемента (пластины или полки), и прогиб при этом может достигать большой величины. Для уменьшения не¬ равномерности поперечной усадки и вызванных ею прогибов в плос¬ кости свариваемого элемента следует изменять направление сварки последующего слоя по сравнению с предыдущим. При наличии не¬ скольких поперечных швов на полке балки или на узкой пластине целесообразно сваривать рядом расположенные швы в противопо¬ ложном направлении. Общая кривизна балки при этом уменьшается. Зная поперечную усадку, можно определить угол излома и про¬ гиб балки от поперечного шва. Так, например, от сварки поперечного шва на полке угол излома балки вычисляется по формуле Ф = д vojSIJ, (IV. 89) где S — статический момент части сечения, где расположен поперечный шов, т. е. статический момент полки, относительно центра тяжести сечения балки; / — момент инерции поперечного сечения балки. Прогиб балки от поперечного шва находится из выражения /= , (IV.90) Ц L— расстояние от конца балки до поперечного шва; длина балки. Если поперечный шов расположен посередине длины балки, про¬ гиб будет равен: / = ф^б/4- (IV.91) Прогиб балки от двух одинаковых поперечных швов, симмет¬ рично расположенных относительно середины длины балки и нахо¬ дящихся на расстоянии Li от ее концов, определится формулой / = Ф^, (IV.92) где ф — угол поворота балки от одного шва. Если таких пар швов несколько, то суммарный прогиб от них бу¬ дет равен: п /=» 2 ФiU, (IV.93) 1=\ где п — число пар симметрично расположенных швов. 85
Помимо прогиба балки, по известной величине ДПоп можно вы¬ числить продольное укорочение балки от поперечной усадки полки fto формуле Апр = Апопки/^<5» (IV.94) где Fn, Fg—площади поперечных сечений полки и балки. Суммарные остаточные деформации балки от продольных швов и от различно расположенных поперечных швов определяются мето¬ дом суперпозиции. При этом продольное укорочение балки находит¬ ся арифметическим сложением укорочений от отдельных швов, по¬ лученных по формулам (IV.83) и (IV.94). Суммарный прогиб балки находится геометрическим суммированием прогибов от отдельных швов, вычисленных по формулам (IV.85), (IV.90) — (IV.93). Примеры расчета 1. В системе СГС. Требуется определить прогиб тав¬ ровой балки из стали СтЗ от сварки одностороннего двухслойного продоль¬ ного шва катетом 10 мм, сваривающего полку со стенкой. Сварка ведется в среде СОа, погонная энергия сварки одного слоя <7П=2500 кал/см. Размеры поперечных сечений полки и стенки 12X200 мм, длина балки 10 м. Площадь поперечного сечения тавра F=>48 см2, статический момент поперечного сече¬ ния полки относительно центра тяжести сечения балки 5*127 см3, момент инерции сечения балки /«2153 см4. Расстояние между линией стыка полки со стенкой и центром тяжести поперечного сечения балки е=4,7 см. Определяем по формуле (IV.81) фиктивную усадочную силу от первого слоя: /> =7,1-2500= 17 750 кгс. yCi 1 Усадочная сила от двухслойного шва будет равна: Яуо = 1,15 PyCi = 1,15-17 750 = 20 400 кгс. По формуле (IV.85) находим прогиб балки от одностороннего двухслой¬ ного продольного шва катетом 10 мм: в 20 400.4,7.10002 / = = 2,8 см = 28 мм. 8-2-10в-2153 2. В системе СИ. Требуется определить поперечную усадку полки и про¬ гиб тавровой балки из стали СтЗ от приварки к полке двумя поперечными швами накладки размерами 10X300X300 мм. Накладка расположена посере¬ дине длины балки симметрично относительно ее концов. Длина балки 12 м. размеры поперечного сечения полки 10X300 мм, стенки —8 X 300 мм. Статиче¬ ский момент поперечного сечения полки относительно центра тяжести сече¬ ния балки S—2.6Ы05 мм3. Момент инерции сечения балки / = 5,184-107 мм4. Поперечные швы угловые однослойные катетом 10 мм свариваются под флю¬ сом на переменном токе; погонная энергия сварки ^п=2630 Дж/мм. Определяем по формуле (IV.79) часть погонной энергии, приходящуюся на полку: 2-10 Яп.п = 2 ю _|_ jq2630 = 1750 Дж/мм. Удельная погонная энергия будет равна: <7о= 1750:10= 175 Дж/мм2. По формуле из табл. IV. 19, соответствующей случаю сварки под флюсом на переменном токе в диапазоне погонных энергий 1050—2230 Дж/мм, нахо¬ дим коэффициент А: А = 0,15+2,72-10-3-175 = 0,63. По формуле (IV.86) определяем поперечную усадку полки от одного по¬ перечного шва [при расчете принимаем а= 12-10 в 1/сС; С7=4,83-10““® Дж/ /(mm3*°C)J: 86
12-IQ"6 4,83 -10—а Дпоп = 77^з = мм> Угол излома белки от одного поперечного шва получаем по формуле (IV. 89): 2,61-10* 0,00141 рад- Прогиб балки от двух поперечных швов, приваривающих накладку к полке, симметрично расположенных относительно середины длины балки и находящихся на расстоянии 5850 мм от ее копцов, определяем по формуле (IV.92): / = 0,00141-5850 = 8,3 мм. Поперечная усадка полки от двух поперечных швов катетом 10 мм бу¬ дет равна: Дпопд = 2*0,28 = 0,56 ММ. 3. В системе СГС. Требуется определить прогиб тавровой балки из ста¬ ли СтЗ от однопроходной сварки продольного двухстороннего шва катетом 9 мм, сваривающего полку со стенкой, а также от сварки двух однопроход¬ ных поперечных швов катетом 9 мм, приваривающих к полке поперечное реб¬ ро толщиной 9 мм, расположенное посередине длины балки. Сварка ведется в среде С02, погонная энергия сварки <7П=3600 кал/см. Геометрические ха¬ рактеристики балки такие же, как и в примере 1. Определяем по формуле (IV.81) усадочную силу от одного однослойного продольного шва: Рус = 7,1 -3600 = 25 560 кгс. Усадочная сила от двухстороннего продольного шва будет равна: русз = 1,35 Рус = 1,35*25 560 = 34 500 кгс. По формуле (IV.85) вычисляем прогиб балки от двухстороннего продоль¬ ного шва: 34 500-4,7-10002 /по = ^ ^ ——— = 4,7 см = 47 мм. /пр 8-2-10°-2153 Определяем по формуле (IV.79) часть погонной энергии, приходящуюся на полку при сварке одного поперечного шва катетом 9 мм, приваривающего к полке толщиной 12 мм поперечное ребро толщиной 9 мм: 2-1 2 апп = 1 3600 = 2620 кал/см. 4 п 2-1,2+ 0,9 Удельная погонная энергия будет равна: q0 = 2620:1,2 = 2200 кал/см2. По формуле из табл. IV. 19, соответствующей случаю сварки в среде СО» в диапазоне погонных энергий 2600—2700 кал/см, находим коэффициент Л: А = 0,02 + 2,45-10-4.2200 = 0,56. По формуле (IV.86) определяем поперечную усадку полки от одног перечного шва катетом 9 мм: 12*10“6 ^попх = ^»56 — | —— 2200 = 0,013 см = 0,13 мм. 87
Поперечная усадка полки от двух поперечных швов катетом 9 мм, при¬ варивающих к ней поперечное ребро, будет равна: Дпоп = 2ДПОП, = 2-°.°13 = °.°26 см = °-26 мм- Угол излома балки от приварки к полке поперечного ребра определяем по формуле (IV.89); 127 Ф = 0,026 — = 0,00154 рад. Прогиб балки от приварки к полке поперечного ребра, расположенного посередине длины балки, находим по формуле (IV.91): 0,00154-1000 Л /поп = : = 0,39 см = 3,9 мм. 4 Суммарный прогиб балки от продольных и поперечных швов будет равен: U = f + /=47 + 3,9 = 50,9 мм. 1 L #Пр 1 'ПОП 1 * ’ IV.8. Методы уменьшения сварочных напряжений и деформаций Методы уменьшения и устранения остаточных сварочных напря¬ жений и деформаций основаны на трех принципах, которые исполь¬ зуются при построении различных технологических приемов: уменьшение пластических деформаций укорочения на стадии на¬ грева; искусственное создание пластических деформаций удлинения на стадии охлаждения или после сварки; компенсация возникающих остаточных деформаций за счет соз¬ дания предварительных обратных деформаций, симметричного рас¬ положения швов, рациональной последовательности сборки и сварки. Методы снижения остаточных напряжений при сварке Общий высокий отпуск сварных конструкций. Этим методом мо¬ гут быть снижены остаточные напряжения на 85—90%. Операция отпуска состоит из четырех стадий: нагрева, выравнивания темпера¬ туры по объему детали, выдержки и охлаждения. Продолжитель¬ ность нагрева выбирается в зависимости от мощности печи и допус¬ каемой скорости возрастания температуры. Для пластичных метал¬ лов скорость нагрева может достигать нескольких сотен градусов в 1 ч. Продолжительность выравнивания температуры зависит от раз¬ меров детали. Наиболее распространенная температура выдержки 550—680° С. Продолжительность выдержки выбирается в соответст¬ вии с необходимой степенью снижения остаточных напряжений. При высоких температурах отпуска остаточные напряжения эффективно снижаются в процессе нагрева. Для конструкционных сталей сниже¬ ние одноосных напряжений в процессе нагрева может быть описано уравнением О'нач == KGqi (IV .95) где °нач ~ напряжение после окончания стадии нагрева в момент начала выдержки; К — коэффициент, зависящий от достигнутой температуры нагрева И марки стали (табл. IV.20); oQ — исходное напряжение. 88
ТАБЛИЦА IV.20. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА К Марка стали Температура, °С 500 550 600 650 15Г2СМФ 0,58 0,38 0,27 15ГН4М — 0,33 0,19 0,13 30Х2ГМТ — 0,5 0,36 — МСтЗ (закалка) 0,32 — — — МСтЗ (нормали¬ зация) 0,21 В процессе выдержки остаточные напряжения снимаются менее иитенсивно. Этот процесс можно описать зависимостью Of = Она, (-г)В (IV.96) \ ч> / где Of — напряжение через время t после начала выдержки; t — время выдержки, мин; tQ — 10 мин; В — показатель степени, значения которого приведены в табл. IV.21. ТАБЛИЦА IV.21. ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ СТЕПЕНИ В Марка стали Температура отпуска °С 500 | 550 | 600 650 15Г2СМФ _„ —0,073 —0,08 -0,12 15ГН1М — —0,16 -0,185 —0,082 30Х2ГМТ — —0,062 -0,081 — МСтЗ (закалка) —0.175 — — — МСтЗ (нормали¬ зация) -0,16 Для большей эффективности и экономичности снижения остаточ¬ ных напряжений при отпуске целесообразно повышать температуру отпуска, а не увеличивать время выдержки. Независимо от толщины металла достаточно после выравнивания температуры дать выдерж¬ ку около 3 ч, после чего можно начинать охлаждение. В табл. IV.22 приведены менее эффективные методы снижения остаточных напряжений. Методы уменьшения остаточных сварочных деформаций Все мероприятия по уменьшению сварочных деформаций можно разделить на три группы в зависимости от того, применяются ли они до сварки, в процессе сварки или после сварки. Мероприятия, применяемые до сварки. Рациональное конструи¬ рование сварного изделия. Необходимо назначать минимально допу¬ скаемые по расчету сечения швов, использовать сварные соединения и виды сварки, осуществляемые с малыми погонными энергиями. Це¬ лесообразно избегать одностороннего расположения поперечных швов в балках. Предпочтительны нахлесточные соединения, допускающие компенсацию возникающих сокращений за счет беспрепятственного перемещения свариваемых элементов. При сварке конструкций, включающих тонколистовые элементы, для уменьшения вероятности потери устойчивости необходимо располагать швы на жестких кар¬ касах, чтобы разгрузить тонкие листы от напряжений сжатия. 89
ТАБЛИЦА IV.22. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Наименование метода Характеристика метода Дополнительные сведения Местный отпуск Нагревается часть конструк¬ ции в зоне сварного соединения. Необходимо добиваться более плавного изменения температур в зоне перехода от ненагретой к нагретой части детали После остывания снова возникают остаточные напряжения, меньшие по величине, чем исходные Поэлементный отпуск Отпускаются отдельные узлы конструкции, включающие зоны, где необходим отпуск. Отпу¬ щенные узлы конструкции сва¬ риваются между собой швами, не содержащими резких концен¬ траторов Необходимо высокое качество технологии сварки Предваритель¬ ный и сопутству¬ ющий подогревы при сварке С увеличением температуры подогрева остаточные напряже¬ ния снимаются эффективнее. Низкотемпературный подогрев до 200—250° С снижает остаточ¬ ные напряжения в стали не бо¬ лее чем на 30—40% Улучшается структура металла сварного соеди¬ нения Термомехани¬ ческий По обе стороны от шва ин¬ дукторами или движущимися газовыми горелками создаются два пятна нагрева до темпера¬ тур 150—200° С. Вслед за пятна¬ ми нагрева движутся душевые охладители Снижаются максималь¬ ные остаточные напря¬ жения Перераспреде¬ ление напряже¬ ний местным на¬ гревом После остывания в окружаю¬ щих пятно нагрева зонах воз¬ никают напряжения сжатия, ко¬ торые уменьшают растягиваю¬ щие напряжения, действующие в зонах концентраторов Повышается вибраци¬ онная прочность сварной конструкции Проковка ме¬ талла Выполняется непосредственно после сварки по горячему ме¬ таллу или после полного осты¬ вания конструкции В случае малопластич¬ ных металлов возникает опасность чрезмерного* наклепа Прокатка свар¬ ного соединения Зона сварного соединения про¬ катывается цилиндрическими роликами шириной 5—15 мм. Усилия на ролики передаются приводом давления от гидрав¬ лических и пневматических ци¬ линдров давления Необходимо довольно сложное специализиро¬ ванное оборудование №
Продолжение табл. IV. 22 Наименование метода Характеристика метода Дополнительные сведения Приложение на¬ грузок к сварным соединениям Нагрузки прикладываются во время сварки или после полного остывания. Свариваемый эле¬ мент растягивается или изгиба¬ ется с образованием растягива¬ ющих напряжений в зонах мак¬ симальных остаточных напря¬ жений Полное снятие остаточ¬ ных напряжений воз¬ можно, если нагрузка вызывает текучесть всего сечения. В крупногаба¬ ритных конструкциях это условие практически обеспечить трудно Вибрация свар¬ ной конструкции Осуществляется на специаль¬ ных вибростендах Применяется для тон¬ колистовых конструкций Назначение размеров и сборка заготовок с учетом величины и характера ожидаемых деформаций. Возможны использование угло¬ вого излома, обратного сварочному (рис. 1УЛ8, а), сборка листов с переменным зазором по длине для компенсации угловых деформа¬ ций в плоскости свариваемых элементов (рис. IV.18,,6), раскрой стенки тавра с начальной кривизной (рис. IV.18, в) и т. п. Назнача¬ ются увеличенные размеры конструктивных элементов для компен¬ сации их укорочений от продольной и поперечной усадки. Сюда же относятся подогрев листов с целью их удлинения перед сборкой на прихватках, а также на¬ тяжение листов перед сваркой, если они могут Потерять устойчивость вследствие деформаций укорочения, вызываемых усадкой. Деформации конструктивных элемен¬ тов, обратные свароч¬ ным, могут создаваться и путем пластического деформирования загото¬ вок. Методы расчета ве¬ личин ожидаемых де¬ формаций -были рассмот¬ рены выше. Создание напряже¬ ний растяжения в зоне шва изгибом или рас¬ тяжением детали в при¬ способлении. При свар¬ ке по растянутому ме¬ таллу (рис. IV.18, г) возникает меньшая усадочная сила. Если при¬ кладываемые начальные напряжения в зоне сварки близки к преде¬ лу текучести металла, усадочная сила, а следовательно, и вызыва¬ емые ею деформации будут незначительны. При сварке тонкого ме¬ талла ограничиваются раётяжейием лишь в зоне шва, упруго изги¬ бая лист в двух направлениях. Мероприятия) применяемые в процессе сварки и после нее, пред¬ ставлены в табл. IV.23 и IV.24. 91 ш *) ■ъ - уЗона нагреба * , — Рис. IV.18. Способы {а—е) уменьшения сварочных деформаций
ТАБЛИЦА IV.23. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ВО ВРЕМЯ СВАРКИ Наименование метода Характеристика метода Дополнительные сведения Рациональная технология сбор¬ ки и сварки 1. При сборке максимальное использование клиновых и цент¬ ровочных приспособлений, по возможности исключение скреп¬ ления деталей прихватками, со¬ здающими жесткое закрепление 2. При сварке выбор последо¬ вательности выполнения швов, обеспечивающей минимальные суммарные деформации. На¬ пример в двутавровой несим¬ метричной балке (рис. IV.18, д) сначала собирают и сваривают швы 1, 2, а затем швы 3, 4. При- сварке листовых конструкций сначала выполняют поперечные швы отдельных поясов, а затем сваривают пояса между собой Рациональная последо¬ вательность сварки швоэ устанавливается расче¬ том ожидаемых свароч¬ ных деформаций (см. п. IV.7) Регулирование Погонной энергии сварки 1. Уменьшение погонной энер¬ гии сварки за счет использова¬ ния более экономичных режи¬ мов и способов сварки 2. Увеличение погонной энер¬ гии сварки с целью компенса¬ ции деформаций. Например, в балке (см. рис. IV.18, д) швы 1 и 2 целесообразно варить на больших погонных энергиях, чем швы 3 и 4 Предпочтительно при¬ менять автоматическую и полуавтоматическую сварку вместо ручной Искусственное охлаждение кон¬ струкции В процессе сварки металл вблизи зоны сварного соедине¬ ния дополнительно охлаждает¬ ся с использованием охлаждае¬ мых прижимов, подкладок, не¬ посредственно водой Использование жестких приспо¬ соблений Изделие во время сварки за¬ креплено в приспособлении. Эф фективно уменьшаются времен¬ ные и частично остаточные де¬ формации Остаточный прогиб сварных балок уменыпа* ется незначительно Проковка свар¬ ного соединения Металл проковывается непо¬ средственно за сваркой. При электродуговой сварке проковка производится молотком, при то¬ чечной сварке прикладывается ковочное усилие Метод эффективен для пластичных металлов 92
ТАБЛИЦА IV.24. ‘МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПОСЛЕ СВАРКИ Наименование метода Характеристика м'етода Дополнительные сведения Термическая равка Производится местный нагреа тех зон, усадка которых умень¬ шает или устраняет остаточныс- деформации (рис. IV.18, е). Уг¬ леродистые стали нагревают га¬ зовым пламенем до 600—800° С. Зоны нагрева имеют форму кру¬ гов, полос, клиньев. В табл. IV.25 приведены оптимальные режимы нагрева листовых эле¬ ментов газовыми горелками при термической правке Нагрев по возможно¬ сти должен быть ло¬ кальным и концентриро¬ ванным Высокий отпуск жестких зажим- ых приспособ- 1СННЯХ После сварки конструктивный элемент упруго деформируется, приобретает правильную форму и зажимается в приспособлении. После отпуска при 550—650° С конструкция сохраняет форму, которая была ей придана в за¬ жимном приспособлении Необходимо использо¬ вать достаточно жесткие зажимные приспособле¬ ния Создание пла- гических дефор !аций удлинения зоне сварного оединения Для тонколистовых конструкций наиболее эффективно применять прокатку сварных соеди¬ нений В зоне шва путем пластиче¬ ского деформирования за счет изгиба детали, ее растяжения, проковки, прокатки роликами, осадки под прессом создают деформации металла, противо¬ положные по знаку сварочным. Остаточные деформации при этом уменьшаются ТАБЛИЦА IV.25. ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРАВКИ (ДАННЫЕ Д-РА ТЕХН. НАУК ПРОФ. Г. А. БЕЛЬЧУКА) Показатель Толщина металла, мм 2 1 3 I 1 4 | 5 6 Номер накоиеч- ика „ л/с Расход газа— ♦ л/ч 3 4 5 6 6 ацетилена 0,14 500 0,21 750 0,33 1200 0,47 1700 0,47 1700 кислорода 0,15 550 0,23 820 0,36 1300 0,51 1850 0,51 1850 Скорость нагре- 10—з м/с 7 6 4,5 4 3 см/мин 42 36 27 24 18 Примечание. Объемный расход газа, м3/с, может быть получен ум¬ ножением расхода, л/с, взятого из данной таблицы, на 10 —з 93
Глава V. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВАРКИ И РЕЗКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ V.I. Углеродистые стали Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380—71 *). В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь подразделяется на три группы: по механическим свойствам — А (табл. V.1); по химическому составу — Б (табл. V.2); по механическим свойствам и химическому составу — В. В табл. V.3 приведены нормируемые показатели для этих групп сталей. ТАБЛИЦА V.I. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ ГРУППЫ А (ГОСТ 380-71*) Времен¬ Предел текучести, кгс/мм2, для толщины, мм Относительное удлинение 6В, % для толщины, мм Марка стали ное сопро¬ тивление разрыву, кгс/мм2 о см о 1 о о 7 о о 1' ч о см о ■'Г J, о <и 0) Изгиб на 180° для толщины до 20 мм а см 'О 5 см VO СтО Не менее 31 - - - - 23 22 20 d=2 а Ст1 31—40 - - - - 35 34 32 d=0 Ст1пс, Ст1сп СПГпс 32—42 32—43 — — — — 34 34 33 33 31 31 1 Без оправ- 1 ки Ст2кп 33-42 22 21 20 19 33 32 30 d= 0 Ст2пс, Ст2сп Ст2Гпс 34—44 34—45 23 23 22 22 21 21 20 20 32 32 31 31 29 29 1 Без оправ- 1 ки СтЗкп 37—47 24 23 22 20 27 26 24 СтЗпс, СтЗсп 38—49 25 24 23 21 26 25 23 ■ d=0,5 а СтЗГ пс 38—50 25 24 23 21 26 25 23 Ст4кп 41-52 26 25 24 23 25 24 22 Ст4пс, Ст4сп Ст4Гпс 42—54 42-55 27 27 26 26 25 25 24 24 24 24 23 23 21 21 d=2 а 94
Продолжение i лбл. V.I Времен¬ Предел 1екучести, кгс/мм2, для тол¬ щины, мм Относительное удлинение 6*. % для толщины, мм Изгиб на 180° для толщины до 20 мм Марка стали ное сопро¬ тивление разрьту, кгс/мм2 До 20 21—40 41—100 более 100 до 20 21—40 | более 40 Стбпс, Стбсп 50—64 !9i Г 27 26 20 19 17 1 d=3a СтбГпс 46—60 29 28 27 26 20 19 17 1 Стбпс, Стбсп Не менее 60 32 31 30 30 15 14 12 - Примечания: 1. Допускается превышение верхнего предела времен¬ ного сопротивления на 30 МПа (3 кгс/мм2) по сравнению с указанным в таб¬ лице при условии выполнения остальных норм, а при согласии заказчика — без ограничения верхнего предела. 2. Для листовой и широкополосной стали всех толщин и фасонной стали толщиной свыше 20 мм значение предела текучести допускается на 10 МПа (1 кгс/мм2) ниже, чем приведено в таблице. 3. Для листовой стали толщиной 8—4 мм допускается снижение относи¬ тельного удлинения на 1% на каждый миллиметр уменьшения толщины. Нормы относительного удлинения для листов толщиной менее 4 мм устанав¬ ливаются соответствующими стандартами. 4. Допускается снижение относительного удлинения для листовой, ши¬ рокополосной и фасонной стали всех толщин на 1%. 5. Для арматурной стали периодического профиля марок ВСтбпс, ВСтбсп толщиной до 40 мм предел текучести должен быть не менее 300 МПа ($0 кгс/мм2). 6. Для получения временного сопротивления и предела текучести, выра¬ женных в МПа, необходимо соответствующие значения, указанные в таблице, умножить на 10. 7. Буквой d обозначен диаметр оправки, мм; буквой а обозначена тол¬ щина образца, мм. 8. Для изгиба на 180е при толщине металла более 20 мм диаметр оправ¬ ки увеличивается на толщину образца. ТАБЛИЦА V.2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛИ ГРУППЫ Б, % (ГОСТ 380—71*) Марка стали Углерод С Кремний Si Марганец Мп БСтО Не более 0,23 - - БСт1кп Не более 0,05 БСт1пс 0,06—0,12 0,05—0,17 0,25-0,5 БСт1сп 0,12—0,30 БСт1Гпс Не более 0,15 0,7—1,1 БСт2кп 0,09—0,15 » » 0,07 0,25—0,5 95
Продолжение табл. V.2 Марка стали Углерод С Кремний Si Марганец Мп БСт2пс 0,09—0,15 0,05-0,17 0.25—0,5 БСт2сп 0,12—0,30 БСт2Гпс Не более 0,15 0,7—1,1 БСтЗкп 0,14—0,22 » 0,07 0,3—0,6 БСтЗпс 0,05—0,17 0,4—0,65 БСтЗсп 0,12-0,30 БСтЗГ пс Не более 0,15 0,8—1,1 БСт4кп 0,18—0,27 » » 0,07 0,4-0,7 БС1пс 0,05—0,17 БСт1сп 0,12—0,30 БСт 1Гпс Не более 0,15 0,8—1,2 БСт5пс 0,28—0,37 0,05—0,17 0,5—0,8 БСт5сп 0,15—0,35 БСтбГпс 0,22—0,3 Не более 0,15 0,8—1,2 БСтбпс 0,38—0,49 0,05—0,17 0,5—0,8 БСтбсп 0,15—0,35 Примечания: 1. В стали марки БСтО не должно быть более 0,07% фосфора, 0,06% серы. 2. Во всех марках стали, указанных в таблице, кроме БСтО, содержание фосфора не должно превышать 0,04%; серы — 0,05%; хрома, никеля, меди— 0.3% каждого элемента; мышьяка — 0,08%. По химическому составу сталь группы В должна соответствовать нормам, указанным для стали группы Б, за исключением нижнего предела по содержанию углерода. Верхний предел содержания мар¬ ганца допускается на 0,2% выше приведенного в табл. V.2 для всех марок стали, кроме ВСт1Гпс, ВСт2Гпс, ВСтЗГпс, ВСт4Гпс и ВСтбГпс. В стали марки ВСтЗсп категорий 4, 5 и 6, раскисленной алюми» нием, остаточное количество алюминия должно быть не менее 0,02%. В стали марки ВСт5пс для арматуры периодического профиля диаметром 10—28 мм содержание углерода должно быть 0,30— 0,39%, марганца — 0,6—0,9%, а диаметром более 28 мм — соответ¬ ственно 0,28—0,37% и 0,8—1,1%. В табл. V.4 приведена ударная вязкость некоторых марок сталей. 96
ТАБЛИЦА V.3. НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ СТАЛИ Груп- па стали Кате¬ гория стали Марки стали всех степеней раскисления и с повышенным содержанием марганца Времен - ное со¬ противле¬ ние раз¬ рыву Пре¬ дел теку¬ чести Относи¬ тельное удлинение Изгиб в холод¬ ном состо¬ янии Химический состав Ударная вязкость С, Mn, Si, Р, S, As. N Сг, Ni, Си при температуре, °С после механи¬ ческого старения +20 —20 1 + + СтО—Стб 2 + — + — — — А 3 Ст2—Стб + + + + - - - 1 1 1 БСтО—БСтб — _ — — + С 2 БСт1—БСтб - - - - + + - - 1 ВСт1—ВСт5 + + + + + _ 2 ВСт2—ВСт5 + + + + + + — — в 3 ВСтЗ—ВСт4 + + + + + + + — — 4 1 + + + + + + — + — 5 ? ВСтЗ + + + + + + — + + 6 J + + + + + + — — + П р и м е ч а н и я: 1. Для стали марки БСтО нормируется только содержание углерода, фосфора и серы 2. Для стали марки Стб изгиб в холодном состоянии не нормируется. 3. Для сталей категорий 1, 2 и 3, идущих на изготовление труб, изгиб в холодном состоянии не нормируется. аль катег°Ри“ 3—6 выпускается полуспокойной и спокойной. Допускается изготовление кипящих сталей марок ВСтЗ иг 9 категории 3, при этом нормы ударной вязкости при -Ы?0Э С принимаются для спокойной и полуспокойной стали марок ttLTj И OLT4. 5. Знаком «+» обозначены нормируемые показатели.
ТАБЛИЦА V.4. УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ СТАЛИ МАРОК ВСтЗсп, ВСтЗпс, ВСтЗГпс КАТЕГОРИЙ 3—в И СТАЛИ МАРОК ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт4Гпс КАТЕГОРИИ 3 (ГОСТ 380-71*) Ударная вязкость, кгс*м/см2, не менее Марка стали Вид проката Расположение образца относи¬ тельно проката Тол¬ щина, мм при темпера« туре, °С и * а о СО н к и Sg а) о к ч * а о и и 01)11 С S* о. +20 —20 ВСтЗпс, ВСтЗсп Листовой Широкополос¬ ный Сортовой н фа¬ сонный Поперек Вдоль 5—9 10—25 26—40 5-9 10—25 26—40 5—9 10—25 26—40 8 7 5 10 8 7 И 10 9 4 3 *б 3 5 3 4 3 ~5 3 5 3 ВСтЗГпс Листовой Широкополос¬ ный Поперек Вдоль 5—9 10—30 31—40 5—9 10—30 31—40 8 7 5 10 8 7 4 3 5 3 4 3 б 3 ВСтЗГпс Сортовой и фа¬ сонный 5—9 10—30 31—40 11 10 9 5 3 5 3 ВСт4пс, ВСт4сп, ВСт4Г пс Листовой Сортовой и фа¬ сонный Поперек Вдоль 5—9 10—25 26—40 5—9 10—25 26—40 7 6 4 10 9 7 - - Примечания: I. Знак «—» означает, что испытание проката на ударную вязкость не производится. 2. Для получения ударной вязкости выражений в МДж/ма необходимо данные таблицы разделить на 10. Сталь термически упрочненная (ГОСТ 14637—69*). Ниже приве¬ дено процентное содержание химических элементов: С, Мп, Р и S в стали марки ВСтТ. С 0,09—0,22 Мп . . 0,4—0,65 Р не более 0,045 S » » 0,055 Кремния Si в стали марки ВСтТкп содержится не более 0,07%, в марке ВСтТпс — от 0,05 до 0,15% и в марке ВСтТсп —от 0,12 до 0,3%. Марганца Мп в стали марки ВСтТкп должно быть от 0,3 до 0,6%. 98
Механические свойства листовой стали толщиной 10—40 мм мар¬ ки ВстТ по ГОСТ 14637—69* приведены ниже. Временное сопротивление разрыву о0 кгс/мм2 не менее 44 (440 МПа) Предел текучести ат кгс/мм2 .... » » 30 (300 МПа) Относительное удлинение 65, % . . • * » 16 Ударная вязкость, кгс-м/см2: при температуре —40° С .... » » 3 (0,3 МДж/м2) после механического старения (20° С) » » 3 (0,3 МДж/м2) Для листов толщиной 10—16 мм диаметр оправки при испыта¬ нии на загиб на 180° в холодном состоянии должен быть равен 2,5 а, для листов толщиной свыше 16 мм — За, где а — толщина листа. Допускается снижать ударную вязкость одного образца на 0,05 МДж/м2 (0,5 кгс-м/см2) по сравнению с нормой, указанной вы¬ ше. Ударная вязкость при температуре —40° С и после механического старения определяется по требованию потребителя. Ударная вязкость при минусовой температуре находится для ли¬ стов толщиной 10—25 мм, а после механического старения — для ли¬ стов толщиной 12—25 мм. Сталь углеродистая и низколегированная конструкционная для мостостроения (ГОСТ 6713—75). Сталь изготавливается с гарантией свариваемости следующих марок: 16Д, 10Г2С1Д, 15ХСНД, и 10ХСНД. Сталь марок 10Г2С1Д, 15ХСНД и 10ХСНД в зависимости от вида термообработки выпускается трех категорий: 1—без термообработ¬ ки; 2 — в нормализованном состоянии; 3 —в термически улучшенном состоянии после закалки и высокого отпуска. Категория указывается после наименования марки. При отсутствии указаний поставляется сталь категории 1. Химический состав стали приведен в табл. V.5, механические свойства даны в табл. V.6. ТАБЛИЦА V.5. ПРОЦЕНТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТАЛИ ПО ГОСТ 6713—75* Марка стали Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель Ni' Медь, Си 16Д о т о ОО 0,12—0,25 о I о До 0,3 До 0,3 0,2—0,35 10Г2С1Д До 0,12 0,8—1,1 1» 3—1,65 » 0,3 » 0,3 0,2—0.35 15ХСНД 0,12—0,18 0,4—0,7 0,4—0,7 0,6—0,9 0,3—0,6 о А о 10ХСНД До 0,12 0,8-1,1 0,5—0,8 0,6—0,9 0,5—0,8 0,4—0,6 Примечания: 1. В стали марки 16Д фосфора не более 0,035%, серы — 0,04%. Во всех остальных марках стали, указанных в таблице, содержание се¬ ры и фосфора не должно превышать 0,035% каждого элемента. 2. В стали для мостовых конструкций северного исполнения содержание серы не более 0,03%, фосфора не более 0,026%, 7* 99
ТАБЛИЦА V.6. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ УГЛЕРОДИСТОЙ И НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ДЛЯ МОСТОСТРОЕНИЯ (ГОСТ 6713-75) Марка стали Толщина, мм Времен¬ ное со¬ противле¬ ние раз¬ рыву, кгс/мм2 Предел текучести, кгс/мм8 Относи¬ тельное удлине¬ ние, б5, % Уда1 кгс*м/ —40 эная вяз см2, при ратуре | -60 кость, темпе** —70 Категория стали 1 1 2 1 3 не менее 16Д До 20 38—52 24 26 21—40 38—52 23 26 — 41—60 38—52 22 26 — — 10Г2С1Д 8—10 50—70 35 21 3 3 2,5 11-20 50-70 35 21 3 2,5 2,5 21-32 50—70 35 21 3 2,5 2,5 33—60 48—68 34 21 3 2,5 2,5 15ХСНД 8—32 50—70 35 21 3 3 3 33—50 48—68 34 19 — 3 3 10ХСНД 8—15 54-70 40 19 4 3 3 16—32 54—68 40 19 3 3 33—40 52—66 40 19 — 3 3 Примечания: 1. Ударная вязкость стали марки 16Д всех толщин при температуре —20° С и после механического старения ( + 20° С) должна быть: листовой стали не менее 3,5 кгс-м/см2; сортовой, широкополосной и фасониой стали не менее 4 кгс*м/см2. 2. Ударная вязкость стали марок 10Г2С1Д, 15ХСНД, 10ХСНД всех тол¬ щин 1 и 2 категории после механического старения при температуре +20° (I и стали 3 категории после механического старения при температуре —20° G должна быть не менее 3 кгс-м/см2. 3. Сталь марки 16Д толщиной до 25 мм испытывается на изгиб в холод¬ ном состоянии до параллельности сторон вокруг оправки rf—0, свыше 25 мм — вокруг оправки, диаметр которой равен толщине образца а. Сталь марок 10Г2С1Д, 15ХСНД, 10ХСНД испытывается на изгиб вокруг оправки d-2a. 4. Для перевода предела текучести и временного сопротивления разрыву в МПа (в систему СИ) необходимо соответствующие данные таблицы умножить на 10, для перевода ударной вязкости в МДж/м2 данные таблицы следует раз¬ делить на 10, Сталь углеродистая качественная конструкционная (ГОСТ 1050—74). В табл. V.7 приведен химический состав стали, в табл. V.8 указаны категории стали, в табл. V.9 — механические свой¬ ства этой стали 2-й категории. Категория стали обычно указывается в заказе; если в заказе нет такой отметки, то транспортируется сталь 2-й категории. ТАБЛИЦА V.7. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УГЛЕРОДИСТОЙ КАЧЕСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ, % Марка стали с SI Мп Сг, не более 05 кп С8кп Не более 0,6 0,05-0,11 Не более 0,03 » » 0,03 Не более 0,4 0,25—0,5 op 100
Продолжение табл. V.7 Марка стали С Si Мп Сг, не более 08пс 0,05—0,11 0,05—0,17 0,35—0,65 0,1 08 0,05—0,12 0,17—0,3 7 0,35—0,65 0,1 Юкп 0,07—0,14 Не более 0,07 0,25—0,5 0,15 Юпс 0,07—0,14 0,05—0,17 0,35—0,65 0,15 10 0,07—0,14 0,17—0,37 0,35—0,65 0,15 15кп 0,12—0,19 Не более 0,07 0,25—0,5 0,25 15пс 0,12—0,19 0,05—0,17 0,35—0,65 0,25 15 0,12—0,19 0,17—0,37 0,35—0,65 0,25 20кп 0,17—0,24 Не более 0,07 0,25—0,5 0,25 20пс 0,17—0,24 0,05—0,17 0,35—0,65 0,25 20 0,17—0,24 0,17—0,37 0,35—0,65 0,25 25 0,22—0,3 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 30 0,27—0,35 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 35 0,32—0,4 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 40 0,37—0,45 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 45 0,42—0,5 0,17-0,37 С, 5—0,8 0,25 50 0,47—0,55 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 55 0,52—0,6 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 58 (55пп) 0,55—0,63 0,1—0,3 Не более 0,2 0,15 60 0,57—0,65 0,17—0,37 0,5— 0,8 0,25 65 0,62—0,7 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 70 0,67—0,75 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 75 0,72—0,8 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 80 0,77—0,85 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 85 0,82—0,9 0,17—0,37 0,5—0,8 0,25 60 Г 0,57—0,65 0,17—0,37 0,7—1 0,25 65 Г 0,62—0,7 0,17—0,37 0,9—1,2 0,25 70 Г 0,67—0,75 0,17—0,37 0,9-1,2 0,25 ТАБЛИЦА V.8. КАТЕГОРИИ УГЛЕРОДИСТОЙ КАЧЕСТВЕННОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СТАЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСПЫТАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Ка- гего- рия Вид испытаний механических свойств Материал образца Размер образца, мм Вид обработки стали 1 Без испытаний — — Горячеката¬ ная. кованая, ка¬ либрованная и се¬ ребрянка 2 На растяжение н ударную вяз¬ кость Нормирован¬ ная заготовка 25 (диаметр или сторона квадрата) То же 3 На растяжение То же Не более 100 Горячеката¬ ная, кованая и калиброванная 4 На растяжение и ударную вяз¬ кость Термически об¬ работанная заго товка (закалка + + отпуск) » 100 То же I0i
Продолжение табл. Ка¬ тего¬ рия Вид испытаний механических свойств Материал образца Размер образца, мм Вид обработки стали б На растяжение Нагартован- ная или термиче¬ ски обработанная заготовка (отож¬ женная или вы- сокоотпущен- ная сталь) Калиброван* ная ТАБЛИЦА V.9. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТОЙ КАЧЕСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ 2-Й КАТЕГОРИИ Предел текучес¬ ти, кгс/мм2 Времен¬ Относительное Ударная вязкость, кгс-м/см* Марка стали Термичес¬ кая обра¬ ботка заготовок ное сопро¬ тивление разрыву, кгс/мм2 удлине¬ ние, % \ сужение, % не менее 08 20 33 33 60 10 21 34 31 55 — 15 23 38 27 55 — 20 25 42 25 55 — 26 28 46 23 50 9 30 30 50 21 50 В 35 32 54 20 45 7 40 34 58 19 46 6 45 Нормали¬ 36 61 16 40 5 60 зация 38 64 14 40 4 55 39 66 13 35 — 60 41 69 12 35 — 65 42 71 10 30 — 70 43 73 9 30 — 60Г 42 71 И 35 — 65Г 44 75 9 — — 70Г 46 ЬО 8 75 Закалка 90 110 7 30 80 85 +отпуск 95 100 110 115 6 6 30 30 - Примечания: 1. Для перевода предела текучести и временного со¬ противления в МПа (в систему СИ) необходимо соответствующие данные таб¬ лицы умножить >ia 10. 2. Для перевода ударной вязкости в МДж/м? (в систему СИ данные таб¬ лицы следует разделить на 10. V.2. Легированные стали Сталь низколегированная толстолистовая л широкополосная универсальная (ГОСТ 19^82—73). В табл. V.10 приведены нормиру¬ емые механические свойства стали, в табл. V.l 1 — химический со¬ став стали и в табл. V.12 — механические свойства стали. 102
ТАБЛИЦА V.10. НОРМИРУЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ Нормируемые характеристики Категория 1 2 3 *\ 5 1 6 1 hi 1 9 1 10 | 11 |12 13 "1 115 Механические свойства при рас¬ тяжении и изгиб в холодном со¬ стоянии Ударная вяз¬ кость при темпе¬ ратуре, *С: + + + + + + + + + + + + ~г ■Ь +20 + — — -20 —40 - - — - - + — - - - - - — — -50 -60 —70 Ударная вяз¬ кость после ме¬ ханического ста рения и при тем¬ пературе, °С: + 20 -20 -40 -50 -G0 + — -70 + Ударная вяз КОСТЬ после ме¬ ханического ста¬ рения Примечания: I. Химический состав определяется для всех категорий стали (с 1 по 15). 2. Сталь категорий 1—6 и 10—12 выпускается б$з термической обработки, категорий 7—9 и 13—15 — в термически обработанном сосТоянтг (после норма¬ лизации или закалки с отпуском). 3. Допускается изготовление стали категорий 1—6 в 10—12 в термически обработанном состоянии. 4. Листы из стали марок 14ХГС, 17Г1С, 14Г2АФ, 14Г2АФД, 16Г2АФ, 16Г2АФД, 15Г2АФДпс, 18Г2АФпс, 18Г2АФДпс всех Толщин, из стали марок 09Г2, 09Г2Д, 10Г2С1 и 10Г2С1Д толщиной брлее 20 мм» марки ЮХСНД толщи¬ ной более 15 мм 4—15 категорий выпускаются в нормализованном или улуч¬ шенном состоянии (вид термической обработки выбирает изготовитель). При условии обеспечения механических свойств допускается изготовление сталей без термической обработки. Свариваемость стали обеспечивается технологией ее изготовления и химическим cdcfaBOM. Ударная вязкость листовой и уни¬ версальной стали при температуре +20° С после механического старения долж¬ на быть не менее 3 кгс-м/см2 (0,3 МДж/м2). гоз
104 ТАБЛИЦА V.11. ХИМИЧЕСКИИ СОСТАВ СТАЛИ, % Марка стали Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель Ni Медь Си Ванадий U Другие элементы 09Г2 <0,12 0,17—0,38 1.4—1,8 <0,3 09Г2Д <0,12 0,17—0,37 1.4—1.8 0,15—0,3 — — 14Г2 0,12—0,18 0,17—0,37 1.2—1,6 <0,3 — — 12ГС 0,09—0,15 0,5—0,8 0.8—1,2 <0,3 — — 16ГС 0.12—0,18 0,4—0,7 0.9—1.2 <0,3 — — 17ГС 0,14—0.2 0,4—0,6 1.0—1.4 <0,3 ■— — 17Г1С 0,15—0,2 0,4—0,6 1.15—1.6 Q <0,3 — — 09Г2С <0,12 0,5—0,8 1.3—1,7 <0,3 — — 09Г2СД <0,12 0,5—0,8 1.3—1.7 <0,3 0,15-0,3 — — 10Г2С1 <0,12 0,8—1,1 1.3—1,6-1 <0,3 — — 10Г2С1Д <0,12 0,8—1,1 1,3—1,65 0,15—0,3 — — 15ГФ 0,12—0,18 0,17—0,37 0,9—1,2 <0,3 0,05—0.12 — 15ГФД 0,12—0,18 0,17—0,37 0.9—1,2 0,15—0,3 0,05—0.12 — 15Г2СФ 0,12—0,18 0,4—0,7 1.3—1,7 <0,3 0,05—0,1 — 15Г2СФД 0,12—0,18 0,4—0,7 1.3—1.7 0,15—0,3 0,05—0,1 14Г2АФ 0,12—0,18 0,3—0,6 1,2—1,6 <0,4 <0,3 0,07—0,12 14Г2АФД 0,12—0,18 о.а-о,б 1,2—1,6 1 0 4 0,15—0,3 0,07—0.12 Азот 16Г2АФ 0,14—0,2 0,3—0,6 1»3—1.7 <0,3 0,0^-0,14 0,015—0,025 16Г2АФД 0,14—0,2 0,^-0,6 1,3—1,7 <0,4 0,15—0,3 0,08—0,14 18Г2АФпс 0,14—0,22 До 0,17 1,3—1,? <0,3 . л я <0,3 0,08—0,15 \ Азот 18Г2АФДпс 0.14—0,22 До 0,17 1.3—1,7 <0.3 ■ и,о 0,15—0,3 0,08-0,15 I 0.015—0,03 10Г2Б <0,12 0,17—0,37 1,2—1,6 <0,3 <0,3 _ \ Ниобий 10Г2БД <0,12 0,17—0,37 1,2—1,6 <0,3 0,15—0,3 — ) 0,02—0,05 14ХГС 0,11—0,16 0,4—0,? 0,9—1,3 0,5—0,8 <0,3 — — 10ХСНД <0,12 0,8—1,1 0,5—0,8 0,6— 0,9 0,5— 0,8 0,4—0,6 — — 15ХСНД 0,12—0,18 0,4—0,7 0,4—0,7 0,6— 0,9 0,3—0,6 0,2—0,4 — — 15Г2АФДпс 0,12—0,18 До 0,17 1,2—1,6 <0,3 <0.3 0,2—0,4 0,08—0,15 Азот 0,015—0.3 ЮХНДП <0,12 0,17—0,37 0.3-0.6 0,5— 0,8 0.3—0,6 0,3-0,5 — Фосфор 0,07—0,1 Алюминий 0,08—0,15
ТАБЛИЦА V.12. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ Марка стали Толщина проката, мм Временное сопротивле¬ ние разрыву кгс/мм2 Предел текучести, кгс/мм2 Относитель¬ ное удлине¬ ние, бБ, % Ударная вязкость, кгс-м/см2, при температуре, °С +20 -40 -70 Не менее 09Г2, 09Г2Д 4 5—9 10—20 21—32 45 31 31 31 30 21 — 3,5 3 4 — 14Г2 4 47 34 5—9 47 34 21 — 3,5 — 10—20 46 33 — 3 21—32 46 33 — 3 — 12ГС 4 _. 5—9 47 32 26 — — — 10 — 16ГС 4 50 33 __ _ 5—9 50 33 6 4 3 10—20 49 32 21 6 3 2,5 21—32 48 30 6 3 2,5 33—60 47 29 6 3 2,5 61-160 46 28 6 3 2,5 17ГС 4 52 35 5—9 52 35 23 — 4,5 — 10—20 50 34 3,5 — 17Г1С 4 36 _ 5—9 52 36 23 — 4,5 — 10—20 35 4 09Г2С, 09Г2СД 4 50 35 — — 5—9 50 35 6,5 4 3,5 10—20 48 33 6 3,5 3 21—32 47 31 21 6 3,5 3 33—60 46 29 6 3,5 3 61—80 45 28 6 3,5 3 81—160 44 27 6 3,5 3 10Г2С1» 10Г2С1Д 4 50 36 5—9 50 35 6,5 4 3 10—20 49 34 21 6 3 2,5 21—32 48 33 6 3 2,5 33—60 46 33 6 3 2,5 61—80 44 30 6 3 2,5 80—100 44 30 6 3 2,5 15ГФ, 15ГФД 4 52 38 __ 5—9 52 38 21 — 4 — 10—20 52 36 — 3 «— 21—32 48 34 3 105
Продолжение табл. V.12 Марка стали Толщина проката, мм Временное сопротивле¬ ние разрыву кгс/мм2 Предел текучести, кгс/мм2 Относитель¬ ное удлине¬ ние, б5, % Ударная вязкость, кгс-м/см2, при температуре, °С +20 —40 —70 Не менее 15Г2СФ, 15Г2СФД 5—9 10—20 21—32 56 56 56 40 18 - 4 3.5 3.5 — 14Г2АФ. 14Г2АФД 4 5—9 10—32 33—50 55 55 55 55 40 20 — 4?5 4 4 3,5 3 3 16Г2АФ, 4 60 45 __ 16Г2АФД 5—9 60 45 20 — 4,5 3 10—32 60 45 — 4 3 33—50 58 42 4 3 18Г2АФпс, 4 18Г2АФДпс 5—9 60 45 19 — 4,5 3,5 10-20 — 4 3 21—32 — 4 3 10Г2Б, 10Г2БД 4 __ 5~"9 52 38 21 — 4 — 10 ““ 3 14ХГС 4 _ __ 5—9 50 35 22 4 — 10 — 3,5 ЮХСНД 4 54 _ 5—9 54 — 5 3,5 10—15 54 40 19 4 3 16—32 54 5 3 33—40 52 — 5 3 15ХСНД 4 _ _ _ 5—9 50 35 21 4 3 10—20 — 3 3 21—32 — 3 3 15Г2АФДпс 4 5—9 55 40 19 — 4,5 3,5 10—20 — 4 3 21—32 — 4 3 10ХНДП 4 I I I 1 ~ 1 1 - 1 5—9 48 35 1 1 20 1 1 ~ 1 1 4 | — Примечание. Для перевода временного сопротивления и предела те¬ кучести в МПа необходимо соответствующие данные таблицы умножить на 10. Чтобы получить ударную вязкость в МДж/м2, следует значения ударной вязкост* разделить на 10 106
Сталь низколегированная сортовая и фасонная (ГОСТ 19281 — 73). Химический состав стали должен соответствовать нормам, ука¬ занным в ГОСТ 19282—73. В зависимости от нормируемых механических свойсте (табл. V.13) сталь выпускается по категориям, указанным в табл. V.10. ТАБЛИЦА V.13. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ Марка стали Толщина проката, мм Временное сопротивле¬ ние разрыву, кгс/мм8 Предел текучести, кгс/мм3 Относитель¬ ное удлине¬ ние, 65, % Уда! кг< тем! +20 эная вяз :-м/см-, пературе -40 кость, при *. сс —70 не менее 09Г2, 09Г2Д 4 45 31 __ 5—9 45 31 21 4 3 10—20 45 31 — 3 3 21—32 45 30 3 — 14Г2 4 47 34 5-9 47 34 21 — 3,5 3,5 10—20 46 33 — 3 3 21—32 46 33 — 3 — 09Г2С, 4 50 35 __ _ 09Г2СД 5—9 50 35 6,5 4 3,5 10—20 48 33 6 3,5 3 21—32 47 31 21 6 3,5 — 33—60 46 29 6 3,5 — 61—80 45 28 6 3,5 — 81—160 44 27 6 3,5 10Г2С1. 4 50 36 _ 10Г2С1Д 5—9 50 35 6, 5 4 3 10—20 49 34 6 3 2,5 21—32 48 33 21 6 3 — 33—60 46 33 6 3 — 61—80 44 30 6 3 — 81—100 44 30 6 3 “ 15ГФ, 15ГФД 4 52 38 21 5—9 52 38 — 4 — 10—20 49 35 — 3 — 21—32 47 33 3 15Г2СФ 15Г2СФД 10Г2Б 4 5—9 10—20 56 40 18 — 4 3,5 — 10Г2БД 4 5—9 10 52 38 21 — Г 3 - 10ХСНД 4 5—9 10—15 54 40 19 — 5 4 зТб 3 107
Продолжение табл. V.13 Марка стали Толщина проката, мм Временное сопротивле¬ ние разрыву, кгс/мм5 Предел текучести, кгс/мм2 Относитель¬ ное удлине¬ ние. 65, % Ударная вязкость, кгс-м/см5, при температуре, °С +20 —40 -70 не менее 15ХСНД 4 50 35 5-9 50 35 21 — 4 3,5 10—20 48 33 — 3 3 21—32 48 33 — 3 10ХНДП 4 5—9 48 35 20 ~ 4 Примечания: 1. Для перевода временного сопротивления разрыву и предела текучести в МПа необходимо соответствующие данные таблицы умножить на 10. 2. Для получения ударной вязкости в МДж/м2 следует ее значения, при веденные в таблице, разделить на 10. 3. Значение ударной вязкости при +20° С после механического старения должно быть не менее 0,3 МДм/м2 (3 кгс*м/см2). 4. Для фасонных профилей толщиной 8 мм (швеллер), И мм (балка) и 20 мм (угловая сталь) из стали марок 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, ЮХСНД н 15ХСНД 6 й категории дополнительно определяется ударная вязкость при —40° С. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конст¬ рукций (ГОСТ 5781—75). Сталь горячекатаная круглая гладкого и периодического профиля для армирования обычных и предваритель- но>напряженных конструкций (сокращенное название — стержневая арматурная сталь) в зависимости от механических свойств подразде¬ ляется на пять классов: А-I, A-II, A*III, A-IV, А-V (табл. V.14). ТАБЛИЦА V.14. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРМАТУРНОЙ СТАЛИ ПО КЛАССАМ Класс арма¬ турной стали Диаметр сгержня, мм Марка стали Предел текучести, кгс/мм- Времен¬ ное со¬ противле¬ ние раз¬ рыву, кгс/мма Относитель¬ ное удлине¬ ние, % 6, Испытание на изгиб в холод¬ ном со¬ стоянии A-I 6—40 6—18 СтЗкпЗ, СтЗпсЗ, СтЗспЗ, ВСтЗкп2, ВСтЗпс2, ВСтЗсп2 ВСтЗГ пс2 24 38 25 На 180° с=0,5 d A-II 10—40 4Э—80 ВСт5сп2, ВСт5пс2 18Г2С 30 50 19 На 180е с=3 d Ас-И 10—32 10ГТ* 30 45 | 25 На 180° с=1 d 108
Продолжение табл. V.I4 Класс арма¬ турной стали Диаметр стержня, мм Марка стали Предел текучести кгс/мм3 Времен¬ ное со¬ противле¬ нце раз¬ рыву, кгс/мм3 Относитель¬ ное удлине¬ ние, % 65 Испытание га изгиб в холод¬ ном сос¬ тоянии А-Ш 6—40 35ГС, 25Г2С 40 60 14 На 90е с=3 d А-IV 10—18 10—22 80С 20ХГ2Ц 60 90 6 На 45° с=5 d A-V 10—22 23Х2Г2Т 80 105 7 На 45° с=5 d Примечания: I. Для перевода предела текучести и временного со¬ противления разрыву в МПа следует соответствующие данные таблицы ум¬ ножить на 10. 2. Буквой с обозначена толщина оправки, буквой d — диаметр стержня. 3. Ас-11 — арматурная сталь класса A-II специального назначения. 4. Арматурная сталь классов А-I, A-II, A-III, А-IV изготавливается б?э термической обработки, класса А V — после низкотемпературного отпуска (250±50° С). 5. Звездочкой отмечена сталь, ударная вязкость которой при температу¬ ре — 60°С , равна 0,5 МДж/м2 (5 кгс*м/см2). Стержни арматурной ста¬ ли класса А-I должны выпус¬ каться круглыми гладкими; стержни классов A-II, A-III, A-IV и A-V — периодического профиля. Каждому классу арматурной стали (A-II, A-III, A-IV, А-V) должен соответст¬ вовать определенный вид пе¬ риодического профиля (рис. V. 1, а, б), установленный ГОСТ 5781—75. Химический состав арма¬ турных углеродистых сталей должен соответствовать ГОСТ 380—71*; низколегиро¬ ванных сталей — нормам, при¬ веденным в табл. V.15. Сталь стержневая арматурная термически упрочненная периоди- (еского профиля (ГОСТ 10884—71). Арматурные стержни должны изготавливаться из углеродистой и низколегированной стали. Марки ггали, химический состав, способ выплавки и режим термической об- эаботки устанавливаются иредприятиями-изготовителями. Арматур- ше стержни в зависимости от механических свойств подразделяют ia классы (табл. V.16); их выпускают с профилями, утвержденными {ля арматуры классов A-II и A-1II по ГОСТ 5781—75. Концы стерж- 1ей каждого класса должны быть окрашены: Ат-IV — белой, Ат-V — иней, At-VI — желтой и Ат-VII — зеленой краской. Концы стержней. Рис. V.I. Профили арматурной сталн а, б — класса соответственно А-II, А-Ш 109
не подвергавшихся термической обработке (сырые), должны быть от- мечены красной краской. ТАБЛИЦА V.15. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ, % Марка стали Углерод С Кремний S; Мар¬ ганец Мп Хром Сг Титан Ti Сера S Фос¬ фор р Не более ЮГТ Не более 0,45—0,65 1-1,4 0,015— 0,04 0,03 18Г2С 35ГС 25Г2С 0,13 0,14—0,23 0,3—0,37 0,2—0,29 0,6—0,9 0,6-0,9 0,6—0,9 1,2—1.6 0,8—1,2 1,2—1,6 Не более 0,3 0,03 0,045 0,045 0,045 0,04 0,04 0,04 20ХГ2Ц 0,19—0,26 0,4—0,7 1,5—1,9 0,9—1,2 - 0,045 0,04 80С 23Х2Г2Т 0,74—0,82 0,19—0.26 0,6—1 0,4—0,7 0, "—0,9 1,4-1,7 Не более 0,3 1,35—1,7 0,015— 0,03 0,02— 0,08 0,045 - 0,04 0,04 0,035 Примечания: 1. Во всех марках стали, указанных в таблице, кро¬ ме марки 10ГТ, содержание никеля в меди яе должно быть более 0.3% каждого элемента, а в стали марки ЮГТ — меди (Gu) не более 0,3%, никеля (N1) — нет. 2. Количество циркония (Zr) в стали марки 20ХГ2Ц должно быть 0,05— 0,14%. 3. Количество алюминия (AI) в стали марки 23Х2Г2Т должно быть 0,015—0,05%. ТАБЛИЦА V.16. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ БЕЗ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Класс стержней Темпера¬ тура электро* нагрева (контро¬ лируе¬ мая), °С, не ниже Номиналь¬ ный диа¬ метр стержня d, мм Времен¬ ное сопро¬ тивление разрыву, кгс/мм9 Условный предел текучести кгс/мм8 Относител нение nocj 0 6, ьное удли- ie разрыва, 'о ер не менее Ат-IV 350 10—18 90 60 8 20—40 7 At-V 400 10-14 100 80 7 16—40 6 2 At-VI 450 10—14 120 100 6 16—32 5 Ат-VII 500 10—32 140 120 5 Примечания; !. Для перевода временного сопротивления разрыву в предела текучести в МПа следует соответствующие данные таблицы умно¬ жить на 10. 2. Стержни испытывают на загиб на 45° в холодном состоянии вокруг оправки толщиной Бd (d — диаметр арматуры). Сталь легированная конструкционная (ГОСТ 4543—7!). В табл. V.17 приведены группы и марки этой стали. Сталь листовая легированная конструкционная общего назначе¬ ния (ГОСТ 1542—71). Листовая легированная конструкционная ПО
сталь выпускается толщиной до 4 мм включительно в листах или ру¬ лонах. Химический состав стали указан в табл. V.18. Механические свойства стали приведены в табл. V.19. Листы и рулоны изготавливаются из стали марок 60Г, 65Г, 70Г, 20Х, ЗОХ, ЗбХ, 40Х, 10Г2, 12Г2, 16Г2, 38ХА, ЗОХМ, ЗОХМА, 20ХГСА, 26ХГСА, 30ХГС, ЗОХГСА, 35ХГСА и 25ХГФ. Химический состав ста¬ ли должен соответствовать указанному в ГОСТ 1050—74 и ГОСТ 4543—71. ТАБЛИЦА V.17. ГРУППЫ И МАРКИ ЛЕГИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ Группа стали Марка стали Временное сопро¬ тивление разрыву после термической обработки, кгс/мм-, не менее Хромистая 15Х, 15ХА, 20Х, ЗОХ 70-90 ЗбХ, 38ХА, 40Х. 45Х, 50Х, ЗОХРА 93—110 Марганцовистая 15Г, 20Г, 25Г, ЗОГ. 35Г, 40Г, 45F, 50Г, 10Г2 42-66 30Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2 60-75 Хромомарганцовая 18ХГ, 18ХГТ, 20ХГР, 35ХГФ, 40ХГТР 90-100 27ХГР, 25ХГТ, ЗОХГТ, 25ХГМ 120—150 Хромокремнистая 35ХС, 38ХС, 90-95 40ХС 125 Хромомолибденовая и хромомолибденованадис- вая 15ХМ 20ХМ, ЗОХМ, ЗОХМА 45 35ХМ, 38ХМ, ЗОХЗМФ, 40ХМФА 80—105 Хремованадневая 15ХФ, 40ХФА 75-90 Цикельмолибденовая 15Н2М (15НМ), 20Н2М (20НМ) 85—90 Хромоникелевая и хромо¬ никелевая с бором 20ХН, 12ХН2, 12ХНЗА, v 20ХНЗА 80—95 40ХН, 45ХН, 50ХН, 20ХНР, 12Х2Н4А, 20Х2Н4А, ЗОХНЗД 100—130 111
Продолжение табл. V.I7 Группа стали Марка стали В ременное сопро¬ тивление разрыву после термической обработки, кг с/мм3, не менее Хромокремнемарганцовая я хромокремнемарганцово- никелевая 20ХГСА. 25ХГСА, ЗОХГС, ЗОХГС А 80—110 35ХГСА, 30ХГСН2А (30ХГСНА) 165 Хромомарганцовоникеле¬ вая и хромомарганцовонике* левая с титаном и бором 15ХГН2ТА (15ХГНТА), 20ХГНР, 20ХГНТР, 38ХГН 95—130 Хромоникельмолибдено- вая 14Х2НЗМА, 20ХН2М (20ХНМ), 30ХН2МА (ЗОХНМА), 38Х2Н2МА (38ХНМА), 40ХН2МА (40ХНМА), 40Х2Н2МА (40Х1НВА), 38XH3MA, 18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА), 25Х2Н4МА (25Х2Н4ВА) 90—115 Хромоннкельмолибдено- ваиадиевая и хромоникель- 30ХН2МФА, 20ХН4ФА 90 ванадиевая 36Х2Н2МФА (36ХН1МФА), 38ХНЭМФА. 45ХН2МФА (45ХНМФА), 20ХН1ФА 120—145 Хромоалюминиевая и хромоалюмнниевая с молиб¬ деном 38X2Ю (38ХЮ), 38Х2МЮА (38ХМЮА) 90—100 Примечания: 1, Для аеревода временного сопротивления в МПа необходимо данные таблицы умножить на 10. 2. В скобках указаны старые обозначения марки стали. ТАБЛИЦА V.18. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛИ (ГОСТ 1542-71), % Марка стали Углерод С Мар¬ ганец Мп Кремний S1 Хром Сг Ни¬ кель N1 Хера S Фос- , фор Р Вана¬ дий V не более 12Г2 0,08—0,17 1,2-1,6 0,17—0,37 Не более 0,3 - 16Г2 0,12—0,2 2—2,4 0,17—0,37 Не более 0,3 ► 0,3 ' 0,03 '0,035 - 25ХГФ © to со 1 р ОО 1—1,3 0,17—0,37 0,6-0,9 0,08— 0,2 112
ТАБЛИЦА V.19. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ В ОТОЖЖЕННОМ ИЛИ ОТПУЩЕННОМ СОСТОЯНИИ (ГОСТ 1542—71) Марк.) стали Временное сопротив¬ ление разрыву, кгс/мм2 Относительное удлинение, %, не менее в» | 60Г 55—80 12 14 65Г 60—85 10 12 70Г 65—90 8 10 10Г2, 12Г2 40—58 20 22 25ХГСА 50—70 15 18 ЗОХГС, ЗОХГСА 50—75 14 16 16Г2 50—65 16 18 Примечание. Для перевода временного сопротивления разрыву в МПа следует данные таблицы умножить на 10. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жа¬ ростойкие и жаропрочные (ГОСТ 5632—72**). К высоколегирован- ным сталям условно отнесены сплавы, которые более чем на 45% состоят из железа, а суммарное содержание легирующих элементов в них не менее 10%, считая по верхнему пределу, если одного из эле¬ ментов имеется не менее 8% — по нижнему пределу. В табл, V.20 приведены марки высоколегированных сталей и сплавов. ТАБЛИЦА V.20. МАРКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ (ГОСТ 5632—72**) X ч со н Обозначение марки стали и сплава 1 руппа стали и сплава Номер марки с и сплава старое Класс стали или вид сплава I—коррози- онно-стойкая II—жаро¬ стойкая Ill—жаро¬ прочная 1—1 15X5 Стали Х5 + 1—2 15Х5М Х5М — — + 1—3 15Х5ВФ Х5ВФ — — + 1—4 12Х8ВФ 1Х8ВФ — — + 1—5 40Х9С2 4Х9С2 — ++ + 1—6 40X10С2М 4Х10С2М (ЭИ 107) — ++ + 1—7 15Х11МФ 1Х11МФ — + 1—8 18X11МНФБ 2X11МФБН (ЭП291) — — + 1—9 20Х12ВНМФ 2Х12ВНМФ (ЭП428) — — + 1-10 1JX11Н2В2МФ Х12Н2ВМФ (ЭИ962) Мартен— — — + 1—11 16ХПН2В2МФ 2Х12Н2ВМФ (ЭИ962Л) — — + 1-12 20X13 2X13 С1.ТНЫЙ ++ — + 1—13 30X13 3X13 + — 1—14 40X13 4X13 + — — 1—15 30Х13Н7С2 3X13H7C2 (ЭИ72) + — 1—16 13Х14НЭВ2ФР Х14НВФР (ЭИ736) — + 1—17 25X1ЗН2 2Х14Н2 (ЭИ474) ■f — 1 — 18 20X17112 2Х17Н2 + — — 1—19 95X18 9X18 (ЭИ229) + — — 1—20 09Х16Н4Б 1Х16Н4Б (ЭП56) + — — 1—21 13Х11Н2В2МФ 1Х12Н2ВМФ (ЭИ961) — + 8-140 ИЗ
Продолжение табл. V.20 Номер марки стали и сплава Обозначение марки стали и сплава Класс стали или вид сплава Группа стали и сплава старое к , СО s£ ау 9 о II о &0! CO to ¥ М If ИИ О 0 я ш 1 v с* С 2—1 2—2 2—3 2—4 2-5 15Х6СЮ 15Х12ВНМФ 18Х12ВМБФР 12X13 14Х17Н2 Х6СЮ (ЭИ428) 1Х12ВНМФ (ЭИ802) 2Х12ВМБФР (ЭИ993) 1X13 1Х17Н2 (ЭИ268) Мартен- ситофер- ритный it + + 1 + 3—1 3—2 3—3 3—4 3—5 3—6 3—7 3—8 10Х13СЮ 08X13 12X17 08X17Т 15Х18СЮ 15Х25Т 15X28 08X18Т1 1Х12СЮ (ЭИ404) 0X13 (ЭИ496) Х17 0X17Т (ЭИ645) Х18СЮ (ЭИ484) Х25Т (ЭИ439) Х28 (ЭИ349) 0Х18Т1 Феррит- ный t + + + + + 4—1 4—2 4—3 4—4 4—5 4-6 20Х13Н4Г9 09X15Н8Ю 07Х16Н6 09Х17Н7Ю 09Х17Н7Ю1 08Х17Н5МЗ 2Х13Н4Г9 (ЭИ 100) Х15Н9Ю (ЭИ904) Х16Н6 (ЭП288) 0Х17Н7Ю 0Х17Н7Ю1 Х17Н5МЗ (ЭИ925) Аустени- томартен- ситный - - - 5—1 5-2 6—3 б—4 6-5 5—6 6—7 б—8 08Х20Н14С2 20Х20Н14С2 08Х22Н6Т 12Х21Н5Т 08Х21Н6М2Т 20Х23Н13 08Х18Г8Н2Т 15Х18Н12С4ТЮ 0Х20Н14С2 (ЭИ732) Х20Н14С2 (ЭИ211) 0Х22Н5Т (ЭП53) 1Х21Н5Т (ЭИ811) 0Х21Н6М2Т (ЭП54) Х23Н13 (ЭИ319) 0Х18Г8Н2Т (КО-3) ЭИ654 Аустени- тоферрит- ный + Ф + + + + + - 6—1 6—2 6-3 6-4 6—5 6-6 6—7 6-8 6—9 6— 1® 6-11 6—12 6—13 6—14 6—15 6-16 6-17 6—18 6—19 6—20 6—21 08Х10Н20Т2 10X11Н20ТЗР 10X11H23T3MP 37Х12Н8Г8МФБ 10Х14Г14НЗ 10Х14ГГ14Н4Т 10Х14АГ15 45Х14Н14В2М 09Х14Н16Б 09X14 Н19В2БР 99Х14Н19В2БР1 40Х15Н7Г7Ф2МС 08Х16Н13М2Б 08Х15Н24В4ТР 03X16H15M3 ОЗХ16Н15МЗБ 09Х16Н15МЗБ 15Х17АГМ 12Х17Г9АН4 03Х17Н14М2 08Х17Н13М2Т ОХ10Н20Т2 ' Х12Н20ТЗР (ЭИ696) Х12Н22ТЗМР (ЭПЗЗ) 4Х12Н8Г8МФТ (ЭИ481) Х14Г14НЗ (ДИ-6) Х14Г14НЗТ (ЭИ711) Х14АГ15 (ДИ-13) 4Х14Н14В2М (ЭИ69) 1Х14Н16Б (ЭИ694) 1Х14Н18В2БР (ЭИ695Р) 1Х14Н18В2БРУ (ЭИ726) IX15Н7Г7Ф2МС (ЭИ388) 1Х16НТЗМ2Б (ЭИ680) X15II24B4T (ЭП164) 00XI6H16M3 (ЭИ844) 00Х16Н16МЗБ (ЭИ844Б) Х16Н15МЗБ (ЭИ847) Х17АГ14 (ЭП213) Х17Г9АН4 (ЭИ878) 000Х17Н13М2 0Х17Н13М2Т Аусте- нитный + i + + 1 + + + + + $ + + t 114
Продолжение табл. V.10 Номер марки сталк и сплава Обозначение марки стали и сплава Класс стали или вид сплава Группа стали и сплава старое I—коррози¬ онно-стойкая II—жаро¬ стойкая III—жаро¬ прочная 6-22 I0X17H13M2T Х17Н13М2Т (ЭИ448) + _ 6—23 10X17H13M3T X17H13M3T (ЭИ432) + — — 6—24 08Х17Н15МЗТ 0Х17Н16МЗТ (ЭИ580) 4* — — 6-25 12Х18Н9 Х18Н9 ++ + — 6—26 I7X18H9 2X18Н9 — 6-27 12Х18Н9Т Х18Н9Т ++ + + 6-28 04Х18Н10 00Х18Н10 + (ЭИ842, ЭП550) 6—29 08Х18Н10 0Х18Н10 + + + — 6—30 08Х18Н10Т 0Х18Н10Т (ЭИ914) + t + + 6—31 12Х18Н10Т Х18Н10Т + + + + 6—32 12Х18Н10Е Х18Н10Е (ЭП47) 6—33 03Х18Н11 ОООХ18Н11 — — 6—34 06Х18Н11 0X18HU (ЭИ684) — — 6—35 03Х18Н12 000Х18Н12 Аусте- — — 6—36 08Х18Н12Т 0Х18Н12Т нитный — — 6—37 12Х18Н12Т Х18Н12Т ++ — — 6—38 08Х18Н12Б 0Х18Н12Б (ЭИ402) + — — 6-39 31Х19Н9МВБТ ЗХ19Н9МВБТ (ЭИ572) — — 6—40 36Х18Н25С2 4Х18Н25С2 — + — 6-41 55Х20Г9АШ 5Х20Н4АГ9 (ЭПЗОЗ) — + + 6—42 07X21Г7АН5 Х21Г7АН5 (ЭП222) н h 6—43 UX2IН21М4ГБ 00Х20Н20М4Б (ЭИ35) н h — — 6—44 45Х22Н4МЗ 4Х22Н4МЗ (ЭП48) “Ь — 6—45 I0X23H18 0Х23Н18 — ++ + 6—46 20Х23Н18 Х23Н18(ЭИ417) — ++ + 6—47 20Х25Н20С2 Х25Н20С2ОИ283) — + 6—48 12Х25Н16Г7АР Х25Н16Г7АР (ЭИ835) — ++ + 6—49 10X11Н20Т2Р XI2H20T2P (ЭИ696А) + Сплавы 7—1 ХН35ВТ ЭИ612 + 7—2 ХН35ВТЮ ЭИ787 — — + 7—3 ХН32Т Х20Н32Т (ЭП670) — + 7—4 ХН38ВТ ЭИ 703 — -4- 7—5 ХН28ВМАБ Х21Н28В5МЗБАР (ЭП126) — + 7-6 06ХН28МДТ 0Х23Н28МЗДЗТ На желе¬ + — — (ЭИ943) 7—7 03ХН28МПТ ОООХ23Н28МЗДЗТ зоникеле¬ + — (ЭП516) вой 7—8 06ХН28МТ 0Х23Н28М2Т (ЭИ628) основе + — 8—1 Н70МФ Н70М27Ф (ЭП496) + — — 8—2 ХН65МВ 0Х15Н65М16В (ЭП567) + — 8—3 ХН60ВТ ЭИ868 8—4 ХН60Ю ЭИ559А — 8—5 ХН70Ю ЭИ652 — 8—6 ХН78Т ЭИ435 — 8—7 ХН75МБТЮ ЭИ602 8—8 ХН80ТБЮ ХН77ТЮР ЭИ607 На нике¬ н h 8—9 ЭИ437Б левой — н г 8—10 ХН70ВМЮТ ЭИ765 основе н ь 8* 1(5
Продолжение табл. V.20 Номер парки стали и сплава Обозначение r/арки стали и сплава Класс стали или вид сплава Группа стали и сплава старое 1—коррози- онно-стойкая 11—жаро¬ стойкая » 2 со 1 \ прочная ] 8—11 ХН70ВМТЮ ЭИ617 д—12 ХН67МВТЮ ЭП202 — — 8—13 ХН70МВТЮБ ЭИ598 — — 8—14 ХН65ВМТЮ ЭИ893 — — 8—15 ХН56ВМТЮ ЭП199 — — 8—16 ХН70ВМТЮФ ЭИ 826 На нике¬ — 8-17 ХН57МТВЮ ЭП590 левой — — 8—18 ХН55МВЮ ХН55М6ВЮ (ЭП545) основе — — 8—19 ХН75ВМЮ ЭИ827 — — 8—20 ХН62МВКЮ ХН62ВМКЮ (ЭИ867) — — 8—21 ХН56ВМКЮ ЭП109 — — 8—22 ХН55ВМТКЮ ЭИ929 — Примечания: 1. В первой графе таблицы цифра, стоящая перед тире, представляет собой порядковый номер класса стали (1—6) или вида сплавов (7—8); цифры после тире — порядковые номера марок в каждом иэ классов стали или видов сплавов. 2. Знак «+» обозначает использование стали по данному назначению; знак «++» — преимущественное применение, если сталь имеет несколько применений. 3. В скобках указаны обозначения марок стали по ранее действующим техническим условиям. В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделя¬ ют на три группы (I, II и III): коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, имеющие стойкость против коррозии межкристаллитной, электрохимической и химической (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой); жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, устойчивые про¬ тив химического разрушения поверхности в газовых средах при тем¬ пературах выше 550° С, работающие в ненагруженном или слабона- груженном состоянии; жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагружен¬ ном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и имеющие при этом достаточную жаростойкость. По структуре стали подразделяют на следующие классы: мартенситный — стали с основной структурой мартенсита; мартенситно-ферритный — стали, содержащие в структуре, кроме мартенсита, не менее 10% феррита; ферритный — стали, имеющие структуру феррита; аустенито-мартенситный— стали со структурой аустенита и мар¬ тенсита, количество которых можно изменять в широких пределах; аустенито-ферритный — стали, имеющие структуру аустенита и феррита (феррит более 10%); аустенитный — стали со структурой аустенита. По химическому составу сплавы делятся на два класса (по глав¬ ному составляющему элементу): на железоникелевой и никелевой основе. 116
Основная структура сплавов на железоникелевой основе преду¬ сматривает собой твердый раствор хрома и других легирующих эле¬ ментов в железоникелевой основе (сумма никеля и железа более 65% при приблизительном отношении никеля к железу 1 : 1,5). Основной структурой сплавов на никелевой основе является твердый раствор хрома и других легирующих элементов в никелевой основе (содержание никеля не менее 55%). Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стой- кая (ГОСТ 10885—75). Двухслойная коррозионно-стойкая сталь из¬ готавливается толщиной 4—160 мм с основным слоем из углероди¬ стой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррози¬ онно-стойких сталей и сплавов, никеля и монель-металла (табл. V.21). В табл. V.22 приведены сочетания марок сталей, основного и плаки¬ рующего слоев двухслойных листов. ТАБЛИЦА V.21 ОБЩАЯ ТОЛЩИНА ЛИСТОВ И ТОЛЩИНА КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО СЛОЯ (ГОСТ 10885—75), мм Общая толщина листов Толщина коррозионно-стойкого слоя 4; 5 1—1,5 6; 7 1,5—2 8; 9; 10; 11; 12; 14 2—3 16; 18; 20 2,5-3,5 22; 24; 26 3—4 28; 30 3,5—5 32; 34; 36; 38; 40; 42 45; 48; 50 1 4-6 53; 55; 60 / Примечание. Для листов толщиной свыше 60 мм толщина коррочи- онпо-стойкого слоя устанавливается по согласованию изготовителя с потреби¬ телем. ТАБЛИЦА V.22. МАРКИ СТАЛЕЙ ОСНОВНОГО И ПЛАКИРУЮЩЕГО СЛОЕВ ДВУХСЛОЙНЫХ ЛИСТОВ Марка стали плакирующего слоя Марка стали основного слоя с о н и 0Q О * 8 <N U о> о О <3 и <N U О) о 3 и X о : з X у >< о X 1 2 X см 1 X 08X13 + — + + + + — - + + — 08X17Т + - + 15Х25Т + - + 08Х18Н10Т + *“■* + — + + — + + -1- 117
Продолжение табл. V.22 Марка стали основного слоя Марка стали плакирующего слоя ВСтЗсп о о <м 09Г2 16ГС 09Г2С ЮХСНД 10ХГСН1Д 12МХ 12ХМ 1Х2М1 12Х18Н10Т + - + + + + + + + + - 03Х18И11 10Х17Н13М2Т + - + - + - - - - - — 10X17H13M3T + - + - + - - - - - - 08X17H16M3T + - + - + - - - - - - 06ХН28МДТ + - + - + - - - - - - ©ЗХ16Н15МЗ ХН65МВ Н70МФ XH78T + Монель НМЖМ 28—2,5—1,5 + - + Никель НП-2 + + Примечания: 1. Знаком «+» отмечены сочетания марок сталей ос¬ новного и плакирующего слоев двухслойных листов. 2. Двухслойные листы с сочетанием слоев, не отмеченных знаком «+», изготавливаются по соглашению с потребителем. Химический состав стали основного и плакирующего слоев двух¬ слойных листов должен соответствовать нормам действующих стан¬ дартов для данной марки. V.3. Чугун В табл. V.23 и V.24 приведены механические свойства серого и высокопрочного чугуна. 118
ТАБЛИЦА V.23. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛИВОК ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА (ГОСТ 1412—70) Марка чугуна Предел прочности, кгс/мм2 Стрела прогиба, мм, при расстоянии между опорами мм Твердость по Бринеллю НВ при рас¬ тяжении при изгибе 600 300 не менее СЧ-00 _ СЧ-12-28 12 28 6 2 143-229 СЧ-15-32 15 32 163-229 СЧ-18-36 18 36 8 2,5 170—229 СЧ-21-40 21 40 170—241 СЧ-24-44 24 44 9 3 170-241 СЧ-28-48 28 48 170-241 СЧ-32-52 32 52 187—255 СЧ-36-56 36 56 197-269 СЧ-40-60 40 60 207—269 СЧ-44-64 44 64 10 3,5 229—289 Примечание. Для перевода предела прочности в МПа необходимо данные таблицы умножить на 10. ТАБЛИЦА V.24. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ (ГОСТ 7293-70) Марка чугуна Временное сопротивле¬ ние разрыву, кгс/мм5 Предел текучести, кгс/мм2 Относи¬ тельное удлине¬ ние, % Ударная вязкость, кгс*м Трердость по Бри¬ неллю НВ см2 не менее ВЧ-38-17 38 24 17 6 140—170 ВЧ-42-12 42 28 12 4 140—200 ВЧ-45-5 45 33 5 3 160—220 ВЧ-50-2 50 38 2 2 180—260 ВЧ-60-2 60 40 2 2 200—280 ВЧ-70-3 70 40 3 3 229—275 ВЧ-80-3 80 50 3 2 220—300 ВЧ-100-4 100 70 4 3 302—369 «4-120-4 120 90 4 3 302-369 Примечания: 1. Для перевода временного сопротивления разрыву и предела текучести в МПа следует соответствующие данные таблицы умно¬ жить на 10. 2. Ударная вязкость будет выражена в МДж/м2, если значения, приве¬ денные в таблице, разделить на 10. 119
V.4. Медь и ее сплавы В табл. V.25 приведен химический состав меди, в табл. V.26 — механические свойства медноцинковых сплавов. ТАБЛИЦА V.25. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИ (ГОСТ 859-66*) Содержание примесей , %, не более Марка меди Содержание меди, % не менее висмута В1 сурьмы Sb мышьяка As железа Fe никеля N1 свинца РЬ олопа Sn серы S кислорода О цинка Zn фосфора Р серебра Ag всего МООбк 90,99 (медь+серебро) 0,0005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 0,0005 - 0,01 МО 99,95 0,001 0,002 0,002 0,004 0,002 0,004 0,002 0,004 — 0,004 — 0,003 0,05 Моб 99,97 0,001 0,002 0,002 0,004 0,002 0,003 0,002 0,004 0,001 0,003 0,002 0,003 0,03 Ml 99,9 0,001 0,002 0,002 0,005 0,002 0,005 0,002 0,005 - 0,005 — 0,003 0,1 Mlp 99,9 (медь+серебро) 0,001 0,002 0,002 0,005 0,002 0,005 0,002 0,005 - 0,005 0,005— 0,06 - 0,1 М2 99,7 (медь+серебро) 0,002 0,005 0,01 0,05 0,2 0,01 0,05 0,01 0,08 — — — 0,3 М2р 99,7 (медь+серебро) 0,002 0,005 0,01 0,05 0,2 0,01 0,05 0,01 — — 0,013— 0,06 — 0,3 М3 99,5 (медь+серебро) 0,003 0,05 0,05 0,05 0,4 0,05 0,05 0,01 0,1 — — — 0,5 МЗр 99,5 0,003 0,05 0,05 0,05 0,4 0,05 0,05 0,01 — — 0,02— 0,06 — 0,5 М4 99 0,005 0,2 0,2 0,1 0,3 0,02 0,15 1
ТАБЛИЦА V.26. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕДНО-ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ (ГОСТ 17711—72) Марка латуни Способ литья Плот¬ ность, г/см3 Временное сопротив¬ ление разрыву, кгс/мм2 Относи¬ тельное удлинение 65> % Твердость по Бринел- лю НВ не менее ЛК80-ЗЛ К 8,3 30 15 НО 3 30 15 100 ЛКС80-3-3 К 8,6 30 15 100 3 25 7 90 Л АЖМ ц66-6-3-2 К 65 V 160 3 8,5 60 7 160 Ц 70 7 — ЛА67-2.5 К 8,5 40 15 90 3 30 12 2 ЛАЖ60-МЛ К 8,5 42 18 90 3 38 20 80 ЛМцС53-2-2 к 35 8 80 3 25 10 70 ЛМцНЖАбО-2-1-1-1 К 8,4 40 18 85 3 35 20 100 ЛС59-1ЛД Д 8,5 20 6 70 ЛС59-1Л ц 8,5 20 20 30 ЛМцОС58-2-2-2 к 8,5 30 4 100 3 30 6 90 ЛМЦ58-2Л к 3 8,5 35 20 100 ц ЛМцЖ55-3-1 к 50 10 100 3 8,5 45 18 90 д 40 10 90 ЛВОС 3 8,5 15 8 60 Примечания: 1. Способы литья расшифровываются следующим об¬ разом: 3 — в землю; К — в кокиль; Ц — центробежное; Д — под давлением. 2. Для получения временного сопротивления разрыву, выраженного в ЛПа, необходимо значения его, приведенные в таблице, умножить на 10. 121
V.5. Алюминий и его сплавы Алюминий и его сплавы (табл. V.27) делятся на две основные, группы: деформируемые, применяемые в прессованном, катанном и кованом состояниях, и литейные (недеформируемые), используемые в виде литья. Деформируемые сплавы в свою очередь подразделяют¬ ся на термически неупрочняемые (технический алюминий и сплавы его с марганцем и магнием) и термически упрочняемые (сплавы алю¬ миния с медью, цинком и другими элементами). К литейным отно¬ сятся сплавы со значительным содержанием кремния или меди. Большинство сварных конструкций выполняется из деформируемых термически неупрочняемых сплавов алюминия в нагартованном виде. В последние годы для изготовления сварных конструкций все в боль¬ шем объеме начинают применять термически упрочняемые сплавы. ТАБЛИЦА V.27. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ (ГОСТ 8617—75) Марка сплава Состояние испытываемых образцов Толщина стенки профиля, мм Временное сопротив¬ ление разрыву, кгс/мм2 Предел текуче¬ сти, кгс/мм2 Относи¬ тельное удлине¬ ние не менее АДО АД1 АМц АМц С Без термической обра¬ ботки Все размеры 6 — 10 — 10 — 20 16 16 АД31Т Закаленные и естест¬ венно состаренные 13 7 13 АД31Т1 Закаленные и искусст¬ венно состаренные 20 15 8 АД31Т5 Неполностью закален¬ ные и искусственно со¬ старенные 16 12 8 АДЗЗТ Закаленные и естест¬ венно состаренные 18 11 15 АДЗЗТ1 Закаленные и искусст¬ венно состаренные 25 21 6 АМг2 АМгЗ АМг5 Без термической обра¬ ботки 15 18 26 6 8 13 13 12 13 АМг5М Отожженные 26 1S 13 АМгб Без термической обра¬ ботки 32 16 < 15 АМгбМ Отожженные 32 16 15 ABT Закаленные и естест¬ венно состаренные 18 - 14 ABT1 Закаленные и искусст- 1 венпо состаренные 30 23 10 122
Продолжение табл. VJ7 Марка сплава Состояние испытываемых образцов Толщина стенки профиля, мм Временное сопротив¬ ление разрыву, кгс/мм- Предел текуче¬ сти, кгс/мм2 Относи¬ тельное Удлине¬ ние не менее Д1Т j Закаленные и естест¬ венно состаренные До 10 10—20 Свыше 20 34 36 37 19 20 21 12 10 10 Д1М Отожженные Все размеры Не более 30 - 10 Д1Т Закаленные и естест¬ венно состаренные До Ю 10-20 Свыше 20 34 36 37 21 22 23 12 Ю 10 Д16Т Закаленные и естест¬ венно состаренные До 5 5-10 Свыше 10 38 40 41 27 27 29 10 10 10 Д16М Отожженные Все размеры Не более 30 - 10 Д16Т Закаленные и естест¬ венно состаренные До 5 5—10 Свыше 10 38 40 42 28 28 29 10 10 10 В95Т1 Закаленные и искусст¬ венно состаренные До 10 Свыше 10 52 53 47 46 6 6 В95М Отожженные Все размеры Не более 28 10 В95Т1 Закаленные и искусст¬ венно состаренные До 10 Свыше 10 52 54 47 47 6 6 1915 Естественно состарен¬ ные в течение 30 сут До 12 32 20 10 1915М Отожженные Все размеры Не Солее 28 Не более 18 12 1915Т Закаленные и естест¬ венно состаренные в те¬ чение 30 сут 35 22 10 1915Т1 Закаленные и искусст¬ венно состаренные 38 25 8 1925 Естественно состарен¬ ные в течение 30 сут До 12 35 20 9 1925М Отожженные Все размеры Не более 30 - 12 1925Т Закаленные и естест¬ венно состаренные в те¬ чение 30 сут 35 20 10 Примечание. Для перевода временного сопротивления разрыву н предела текучести в МПа необходимо соответствующие значения таблицы умножить на 10, 12Э
V.6. Пластические массы В табл. V.28 приведены физико-механические свойства пластмасс. ТАБЛИЦА V.28. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАСТМАСС, Плот¬ Водо* поглоще¬ Предел прочности, кгс/мм-, при Относи¬ тельное Вид пластмасс ность, кгс/м3 ние за 24 ч при 20°С,.% растя¬ жении сжатии изгибе удлине¬ ние, % V Полиэтилен (высокого давле¬ ния) 920-930 0,01 120-160 115 120—170 150—160 Полиэтилен ВП (низкого давле¬ ния) 940—960 - 320—340 400—450 450—600 200—900 Винипласт 1380 0,4—0,6 500 800-1000 1000—1200 10—25 Полистирол 1070 0,001 350—600 До 1200 370-800 1-5 Полиамиды 1130 0,5 450-500 700-900 700—900 100 Полиметилме- такрилат 1200 0,17 420—700 700- 1050 700—1330 12-15 Пластикат ПВХ 1300— 1500 0,5 100 - - 100—150 Фторопласт-4 2100— 2300 0 140—200 200 110—140 250—500 Полипропилен 900—910 - 300—350 600—700 800—1100 500—700 Полиизобути¬ лен 910—930 0—0,5 До 135 - - 900—1000 Примечания: 1. Для перевода предела прочности в МПа следует 2. Для перевода модуля упругости и сцепления в МПа необходимо 124
ПРИМЕНЯЕМЫХ В СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И ИЗДЕЛИЯХ Твер¬ дость ПО Модуль упруго¬ Тепло¬ стойкость Удельная теплоем¬ кость, Сцепле¬ ние со сталью Интер¬ вал сварки Предел при¬ менения Бринел- лю, НВ сти, кгс/см2 по Мар¬ тенсу, °С ккал (КГ‘°С) (адге¬ зия), кДж/(кг-к) кгс/см2 температурный, °С 25 1500-2500 55-60 0,5—0,68 10-1,5 160—200 От—70 до+108 2,09—2,84 5000—8000 75 0,5—0,7 220—240 От—70 до+12 2,09—2,93 15—16 4000 65 0,32—0,51 1,34—2,14 25—40 220—270 От—20 до+60 20 29 000 80 0,31—0,4 1,3—1,68 200—220 200—240 До+80 15 10 000— 15 00 60 0,6 2,51 - 160—230 От—30 до + 50 13—15 18 000 50 0,35 1,46 - 200—220 До +50 40—70 0,36—0,48 3—4 180—220 От—15 до4-55 1.51—2,01 3—4 4700— 8500 95 0,25 1,05 180—210 380—285 От—269 до4-2б0 85—95 - 100—110 - - 220—260 От—35 ДО4-150 - - - 0,45 1,88 - 160—200 От—55 до4-Ю0 иачения его, приведенные в таблице, умножить на 10. эответствующне данные таблицы разделить на 10, 125
V.?. Проволока стальная сварочная В табл. V.29 приведен процентный химический состав проволоки, в табл. V.30 даны размеры массы мотков ПРОВОЛОКИ. ТАБЛИЦА V.29. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛЬНОЙ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ (ГОСТ 2246-70*), % Марка проволоки Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель Ni Молибден Мо Титан Ti Сера S Фос¬ фор Р Прочие элементы не более Низкоуглеродистая проволока Не более: \ Не более: Не более: Св-08 0,1 0,36—0,6 0,15 0,3 — — 0,04 0,04 Не более Св-08А 0,1 0,35—0 6 0,12 0,25 — — 0,03 0,03 алюминия Св-08АА 0,1 Не 0,35—0,6 0,1 0,25 — — 0,02 0,02 Св-08ГА 0,1 более 0,8—1,1 0,1 0,25 — — 0,025 0,03 — 0,03 Св-ЮГА 0,12 1,1—1,4 0,2 0,3 0,025 0,03 — СВ-10Г2 0,12 1,5—1,9 0,2 0,3 — 0,03 0,03 Легированная проволока Не более: Не более: Св-08ГС 0,1 0,6—0,85 1,4—1,7 0,2 0,25 — — 0,025 0,03 _ Св-12ГС 0,14 0,6—0,9 0,8—1,1 0,2 0,3 — — 0,025 0,03 — Св-08Г2С 0,05-0,11 0,7—0,95 1,8-2,1 0,2 0,25 — — 0,025 0,03 — Св-ЮГН Не более 0,15—0,35 0,9—1,2 0,2 0,9—1,2 Не более: — — 0,025 0,03 0,12 СВ-08ГСМТ 0,06—0,11 0,4—0,7 1—1,3 0,3 0,3 о т о 0,05—0,12 0,025 0,03 — СВ-15ГСТЮЦА 0,12—0,18 0,45—0,85 0,6—1 0,3 0,4 — 0,05—0,2 0,025 0,025 0,2—0,5 алюми¬ ния, 0,05—0,15 циркония, не ме¬ нее 0,04 дёрия
ш °£? ° & nn ооо ооооо о о оооп по о СВ ю W t0 И W W шее 0 Ю СО V to to IS Р Ю Ш В) О) V V В) со 0 ~ ^ 'Х о Ogo О — ООО -oioo jr О О-оО ^ ~ to ОМ О сг> ОО 00 оо оор оо ОО 4ь СО ОО р оо 00 О О0 ooooooge ООО о X* * Я **Х XX X X X ХХХХХ X X XXXS XX ^ ~~ a w псяд ^а: д 2 ^ ^ aissS >*“) о Si s 3gg S| 1 | f SSgS* 3 I ” t" 3 I» sll s* I д д ООО *£ о ^ О д o ООО О О о jOoo о о ~ ООО <Т> О п о п> • ООО© ООП) 1-00 о« gg <="о" ssso”4o” So” vs^as ч 3s II -»*о& I J I bo I = o I og1 I I I I I I l-e?lll I I 00 ЮЦ 0OJ4 OOOOlb О —«а 0 0)1ц О О О О О о Оме ООО оо — - - — 5Й » » • — * *5 >• «».««•<• <• >• Я**'» ш -ч » П> 2 П> _ 2 _L л *-*_►— •— н- 2 н-ю о (D Я) ^ — П> ю П> сп to >—* to ^ to to to со о О HrI о О О О ООО мО о О О О О О о о* * мн о-,» - - * » - и> О. од»»- » «. » о о * Ю * tO ^ •—* ►-* Л) 4ь<* »U» л ^ ►“* ^-ь « • Со СП ^ О 4ьСл*чЭ СП ю io to to о СлО) СЛ-sJO ю tOtOtOtO to ю Ф 1 I I «? I I I I I I I I г,§ч I I I «г I и I I м Г оо Р ООО о о о о рсл g poopo^g р о op о о*— о спел J*3 2 VlOlCO *^СО со со 00 2 N СО N W 2 СО 0503000 со То to сл Сп П> Сл Сл СлГО СП л СЛ СЛ СО Сл оо о о — * - оо — о о * •* о о — - — о о оооо оо о со со » » « « to« сл со - .. » » |—•« т » »».» »» , СЛ СЛ 4ь 4*. сл*—00 | ОС СП Ol 4*. 4^ Ю СП -Ч) 4Ь СО СП 4^ СО СО 4^00 со м I I I I I ii Т 1 I 11 I I I | г I Iтт м I ОО о О •—*-*- - ►- О о о О ~ to •— to о I о О I I О •— м * » >• » »» » гл« » <• * ««<>«, „ О » - О О -- » 05 05 to *sj »sj СО ^ и 00 О) S -^1СЛ*— 4k. — -vj - 00^1- - ‘ to — — о оо л СП г п Р рр * ^ X 0 0 0- о о | . t . О О • О* О о 0 Ш ooov P 1 °л ся'соо rrr fr Г r t rfrri r To Vj 00 со сп ллоо о мм £gT ь “ I _*-o coo JL « KD «•«W* w PrrP *Sr 3 Сл 05 To МГ5 00 To to *—* м e> 2 *—* СП <t> V® § р! I У^ — о"» f* Si о оооооо”о" 0врррл |Р О I I со о » Ю Ю I СО о i I | То Со СО "со "со То со о со I СО СО со »-1 СО . 0 а ^ cn--to^to — слйь*- ^ -Ь? I "“О. 8Ь оо ^ 8 | м ft 01 сь . р ^ О О Оо _ о о о ^°Ь° оооо ОООО о о |0- ОО о ТГ° Г I rrrr Г г г V Г ГГ ГI г г тГтг ti 1 •“ о о О О о о о о •— О ОООО О О ОООО о w<o о о>а>^сл сп ф. *si а> ci о о ^ ^-оэ^о сл я- _ р s а о 5 I I I Тип f I 1111 м Г ОО ю ю Сл Сл 0 о ООО о о о о о ооооо о о оооо О о о 0 Ю Сл о м СП оооо СО СО ю со о to сл о to СЛ о ю сл о to ОО ООО со to to to to Ol Сл СЛ сл о 09 о ю сл оооо ю to to ю Сл сл сл СЛ о о КЭМ О) сл о м СП о о оооо о о о 0 ооооо о о оооо оо о о со о со оооо СО со to со Сл о со о со о N3 СЛ S сл О о оо о со м to to со СЛ сл сл о 09 о to сл ООО о со to со со сл оо м со S СП ТРР я р О О О О р -о BJ р мм SO *—> to То to ^ к Я м — Ol с/1 Sai II | 1 сп м «I 4L I Я-i i i I -i ш«ъ, £ 8Й й S Ь я01 gwa, II I 11 I e 11 III „III* lit MS £ g » g к e?g § 55 S * и g wg
Продолжение табл. V.29 Марка проволоки Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель Ni Молибден Мо Титан Ti Сера S Фос¬ фор р Прочие элементы не более Св-12Х13 0,09—0,14 0,3—0,7 0,3— 0,7 12—14 Не более 0,6 — — 0,025 0,03 — Св-20Х18 0,16—0,24 Не более: Не более 0,6 Не более 0,6 12—14 — — 0,025 0,03 — Св-06Х14 0,08 0,3—0,7 0,3—0,7 13—15 Не более 0,6 0,4—0,9 — — 0,025 0,03 — СВ-08Х14ГНТ 0,1 0,25—0,65 0,9-1,3 12,5—14,5 0,6—1 0,025 0,035 —, Св-10Х17Т 0,12 Не более 0,8 Не более 0,7 16—18 Не более 0,6 — 0,2—0,5 0,025 0,035 — СВ-13Х25Т 0,15 Не более 1 Не более 0,8 23—27 Не более 0,6 — 0,2—0,5 0,025 0,035 — Св-01Х19Н9 Не более 0,03 0,5— 1 1—2 18—20 8—10 — — 0,015 0,025 — Св-04Х19Н9 Не более 0,06 0,5—1 1—2 18—20 8—10 — — 0,018 0,025 — Св-08Х16Н8М2 0,05-1 Не более 0,6 0,3-0,7 Не более 1,5—2 15—17 7,5—9 1,5—2 — 0;, 018 0,025 — СВ-08Х18Н8Г2Б 0,05—1 Не более: 1,8—2,3 Не более 17,5—19,5 8-9 - - 0,018 0,025 1,2—1,5 ниобия СВ-07Х18Н9ТЮ 0,С9 0,8 2 17—19 8—10 — 1—1,4 0,015 0,03 0,6—0,95 алюмини: СВ-06Х19Н9Т 0,08 0,4—1 1—2 18—20 8-10 — 0,5—1 0,015 0,03 Св-04Х19Н9С2 0,06 2—2,75 1—2 18—20 8—10 — — 0,018 0,025 Св-08Х19Н9Ф2С2 0,1 1,3-1,8 1—2 18—20 8—10 — — 0,025 0,03 1,8—2,4 ванадш СВ-05Х19Н9ФЗС2 0,07 1,3—1,8 1—2 18—20 8—10 — — 0,025 0,03 2,2—2,7 ванадии СВ-07Х19Н10Б 0,05—0,09 Не более 0,7 0,2—0,45 1,5—2 18,5—20,5 9—10,5 - 0,018 0,025 1,2—1,5 ниобия СВ-08Х19Н10Г2Б Св*06Х19Н10МЗТ 0,05-0,1 Не более: 1,8—2,2 18,5—20 5 9,5—10,5 - 0,02 0,03 0,9—1,3 Св-08Х 19Ш0МЗБ 0,08 Не более: 0,3—0,8 Не более 1—2 18—20 9-11 2-3 0 1 О Оо 0,018 0,025 — СВ-04Х19Н11МЗ 0,1 Не более 0,6 Не более 1—2 18—20 9—11 2—3 0,018 0,025 0,9—1,3 ниобия 0,06 0,6 1—2 18—20 10—12 2—3 — 0,018 0,025 —
Св-05Х20И9ФБС 0,07 0,9-1,5 1.12 19-21 8-10 - - 0,02 0,03 1—1,4 ниобия. 0,6—0,9 ванадия Св-06Х20Н 11МЗТБ 0,08 0,5—1 Не более 0,8 1,2 19—21 10—12 2,5—3 0,6-1,1 0,018 0,03 0,6—0,9 ниобия Св-10Х20Н15 0,12 Не более 0,8 0,3-1 19—22 14—16 - - 0,018 0,025 - Св-07Х25Н 12Г2Т 0,09 1,5—2,5 24—26,5 11—13 0Г6—1 0,02 0,035 СВ-06Х25Н12ТЮ 0,08 0,6—1 Не более 0,8 1—2 24—26,5 11,5—13,5 — 0,6—1 0,02 0,03 0,4—0,8 алюминия СВ-07Х25Н13 0,09 0,5-1 23—26 12—14 — 0,018 0,025 GB-08X25H1ЗБТЮ 0,1 0,6—1 Не более 0,55 24—26 12—14 0,5—0,9 0,0 2 0,03 0,7—1,1 ниобия, 0,4—0,9 алюминия Св-13Х25Н18 0,15 Не более 0,5 1—2 24—26,5 17—20 - — 0,015 0,025 - СВ-08Х20Н9Г7Т 0,1 0,5—1 5—8 18,5—22 8—10 0,S—0,9 0,018 0,035 _. Св-08Х21Н10Г6 0,1 0,2—0,7 5—7 20—22 9—11 .— 0,018 0,035 —■ СВ-30Х25Н16Г7 0,25—0,33 Не более 0,3 Не более 0,6 Не более 0,4 6—8 24,5—27 15—17 — — 0,018 0,03 — Св- 10X16Н25АМ6 0,08—0,12 1—2 15—17 24—27 5,5—7 — 0,018 0,025 0,1—0.2 азота Св-09Х16Н25М6АФ 0*07—0,11 1—2 15—17 24—27 5,5-7 — 0,018 0,018 0,7—1 ванадия, 0,1—0,2 азота Св-01 Х23Н28МЗДТ Не более 0,03 0,55 Не болег 0,55 22—25 26—29 2,5—3 0,5—0,9 0,018 0,03 2,5—3,5 меди Св- ЗОХ 15Н 35В ЗВЗТ 0,27—0,33 0,6 0,5—1 14—16 34—36 0,2—0,7 0,0Г5. 0,025 2,5—3,5 вольфра¬ ма, 2,8—3,5 нио¬ бия Св-08Н50 Не более 0,1 0,5 Не более 0,5 Не более 0,3 48—53 ■— — 0,02 0,03 — CB-06X15H60M15 Не более 0,08 0,5 1—2 14—16 Основа 14—16 0,015 0,015 Не более 4 желе¬ за Примечания: 1. В марке проволоки буквы Св означают, что проволока сварочная; цифры, следующие за Св, показыва¬ ют среднее содержание углерода в сотых долях процента. 2. Химические элементы, содержащиеся в металле проволок, обозначены следующими буквами: А — азот (только в высоко¬ легированных проволоках); Б — ниобий; В — вольфрам; Г — марганец; Д — медь; М — молибден; Н — никель; С — кремний; Т — титан; Ф — ванадий; X — хром; Ц—цирконий; Ю — алюминий. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических эле¬ ментов, представляют собой среднее содержание элемента в процентах. После буквенного обозначения элементов, которых мало со¬ держится в проволоке, количество их не проставлено. 3. Буква А на конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволоки указывает на повы¬ шенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. В проволоке марки Св-08АА сдвоенная буква А указывает на пони¬ женное содержание серы и фосфора по сравнению с проволокой марки Св»08А.
ТАБЛИЦА V.30. РАЗМЕРЫ И МАССА МОТКОВ ПРОВОЛОКИ (ГОСТ 2246—70*) Диаметр проволоки, мм Внутренний диа¬ метр витков мотка проволоки, мм Масса мотка проволоки, кг, не менее низкоугле¬ родистой легированной высоколеги¬ рованной 0,3—0,5 150—300 2 2 1,5 0,8 200—350 5 5 3 1—1,2 200—400 20 15 10 1.4 300—600 25 15 10 1,6—2 300—600 30 20 15 2,5-3 400—600 4-10 500—750 40 30 20 12 600-800 ТАБЛИЦА V.31. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОВОЛОК ДЛЯ СВАРКИ Основные компоненты Марка сплавов « к 1 1< г ? я U СЗ 22 гг 0) S я 1т Си — sS о со а» Ч а <и К К S V «с/э Н X СО н н «а Я ч 1 \о PQ Св-А97 Не менее 99,97 - - - - - - Св-А85Т Остальное — — — — 0,2— 0,6 — Св-А5 Не менее 99,5 - - 0,2— 0,35 0,1— 0,25 - - Св-АМц — 1—1,5 0,3— 0,5 0,2— 0,4 — — Св-АМг4 3,2— 3.8 4— 4.8 0,3— 0,6 0,5— 0,8 - 0,5— 0,8 Хром 0,05- 0,25 0,05— 0,15 0,002— 0,005 Св-АМг5 4,8— 5,8 0,5— 0,8 — — 0,1— 0,2 0,002— 0,005 Св-1557 4,5— 5,5 0,2— 0,6 — Хром 0,07— 0,15 0,002— 0,005 Св-АМгб Остальное 5,8— 6,8 0,5— 0,8 — — 0,1— 0,2 0,002— 0,005 Св-АМгбЗ 5,8— 6-8 0,5- 0,8 — — — 0,002— 0,005 Св-АМгб 1 5,5— 6,5 0,8— 1.1 - — — 0,0001— 0,0003 Св-АК5 — — 4,5-6 0,1— 0,2 — Св-АКЮ — — _ 7-10 — — Св-1201 Медь 0,6— 6,8 0,2— 0,4 Вана¬ дий 0,05— 0,15 0,1 — 0,2 0,0001— 0,0008 130
В случае загрязнения сварочной проволоки ее очищают опеско- струиванием, травлением или протягиванием через очистные устрой* ства. Каждая партия проволоки снабжена сертификатом завода-изго- товителя, в котором указаны марка проволоки, результаты химиче¬ ского анализа и других испытаний, масса и номер партии и т. д. Проволоку смазывают консервирующими маслами. Ее следует хранить и транспортировать в условиях, предотвращающих наруше¬ ние целостности упаковки и предохраняющих поверхность проволо¬ ки от коррозии, загрязнений и механических повреждений. V.8. Проволока для сварки алюминия и его сплавов В табл. V.31 указан химический состав проволоки, в табл. V.32 даны предельные отклонения проволоки по диаметрам. АЛЮМИНИЯ и ЕГО СПЛАВОВ (ГОСТ 7871-75), % Примеси, не более цирконий Zr железо Fe кремний Si цинк Zn медь Си магний Mg прочие примеся сумма примесей - 0,015 0,015 0,005 - 0,01 0,03 - 0,04 0,04 0,02 0,01 0,01 - 0,08 - - - - 0,015 - 0,05 0,5 - - - 0.1 0,2 0,05 0.1 1.35 — 0,5 — 0,2 0,05 - 0.1 0,85 - 0,4 0,4 0,2 0,05 - 0,1 1,15 — 0,4 0,4 0,2 0,05 - 0,1 1.4 а, 2—0,35 0,3 0,15 - 0,05 - 0,1 0,6 - 0.4 0,4 0,2 0,1 — 0,1 t,2 0,15-0,35 0,05 0,05 0,05 0,05 - 0,001 0,15 а, 002—0,12 0,4 0,4 0,2 0,05 - 0.1 1,15 — 0,6 - Цинк и олово 0,1 0,2 - 0,1 1 - 0,6 — 0,2 0,1 0,1 0,1 1Л 0,1—0,25 0,15 0,08 0,05 0,02 0,001 0,3 131
ТАБЛИЦА V.32. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПО ДИАМЕТРАМ АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОВОЛОКИ, мм Диаметр проволоки, мм Тянутая проволока Прессован¬ ная прово¬ лока Диаметр Проволо¬ ки, мм Тянутая проволока Прессован¬ ная про¬ волоки 0,8 —0,06 — 1 3,15 -0,08 0,9 —0,06 3,55 —0,096 — 1 —0,06 — 4 —0,096 — 1,12 -0,06 — 4,5 —0,096 —0,3 1,25 ■^О.пб -0,06 _ 5 —0,096 -0,3 1,4 — 5,6 —0,096 —0,3 1.6 -0,06 — 1 6,3 —5,090 —0,3 1.8 —0,08 — 7,1 ■«*0,116 **0,36 2 —0,08 — 8 *•0,116 —0,36 2,24 -0,08 — 9 *-Q,116 —0,36 2,5 -0,08 10 **0,14 —0,36 2,8 - 0,08 *** 11,2 12,6 — —0,7 -0,7 Примечание. Условное обозначение сварочной проволоки диаметром 2 мм из алюминиевого сплава марки АМц: 2-Св-АМц, ГОСТ 7871—75» V.9. Проволока для сварки меди и ее сплавов Сварочная проволока и прутки из меди и сплавов на медной ос¬ нове выпускаются по ГОСТ 16130—72 диаметром 0,8—8 мм. Сварочная проволока изготавливается следующих марок: Ml; MCpl; МНЖ5-1; МНЖКТ5-1-0,2-0,2; Бр. КМцЗ-1; Бр. ОЦ4-3; Бр. АМц9-2; Бр. 006,5-0,15; Бр. АЖМц 10-3-1,5; Бр. Х0,7; Бр.ХИТ; Бр.НЦр; Бр.НЦрТ; Л63; Л060-1; ЛК62-0.5; ЛКБ062-0,2-0,04-0,5. Сварочные прутки выпускаются следующих марок: М1р; МЗр; Бр. 0фо,5-0,15; Бр. ОЦ4-3; Бр. АМц9-2; Л060-1; ЛК62-0,5; Л63; ЛМц58-2; ЛЖМц59-1-1; ЛОК59-ЬО,3; ЛКБ062-0,2-0,04-0,5. Химический состав проволоки и прутков из сплавов марок MCpl; МНЖКТ5-1 -0,2-0,2; Бр. Х0,7; Бр. ХНТ; Бр. НЦр; Бр. НЦрТ; ЛК62-0,5; ЛКБ062-0,2-0,04-0,5 и Л0К59-1-0,3 должен соответство¬ вать указанному в табл. V.33; меди марок Ml; М1р, МЗр — ГОСТ 859—66*; бронз марок Бр. КМцЗ-1; Бр. АМц9-2; Бр. АЖМцЮ-3-1,5— ГОСТ 18175—72, марок Бр. ОЦ4-3; Бр.ОФб,5-0,15 — ГОСТ 5017—74; латуней марок Л63; ЛМц58-2; Л060-1; ЛЖМц-59-1-1— ГОСТ 15527—70; сплава МНЖ5-1 — ГОСТ 17217—71*. V.10. Прутки чугунные для сварки и наплавки Чугунные прутки (табл. V.34) для газовой сварки и наплавки се¬ рого чугуна и электродные стержни для дуговой сварки и наплавки выпускаются по ГОСТ 2671—70 диаметром 4, 6, 8, 10, 12, 16 мм, длиной 250, 350 и 450 мм. По назначению чугунные прутки делятся на следующие марки: А — для горячей газовой сварки; Б — для газовой сварки с местным нагревом и для элек¬ тродных стержней; НЧ-1, НЧ-3 —для низкотемпературной газовой сварки соответст¬ венно тонкостенных и толстостенных отливок; БЧ и ХЧ — для износостойкой наплавки, 132
ТАБЛИЦА V.33. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ И ПРУТКОВ ИЗ МЕДИ И СПЛАВОВ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ (ГОСТ 16130—72), % Марка Медь Си iSo 5С§2 Марганец Мп to S X 1 о. Железо Fe Олово Sn Серебро Ag Титан Ti Хром Сг Цирконий Zr Бор В Цинк Zn MCpl 98,5—99 - - - - - 0,8—1,2 — - - - - МНЖКТ5-1-0,2-0,2 Остальное 5-0,5 0,3—0,8 0,15-0,3 1-1,4 - - ! о — — - - Бр.Х0,7 - - - - - - 0,4—1 - - - Бр.НХТ 0,5—0.8NI - - - - - 0,05— 0,15 0,15— 0,35 — — — Бр.НЦр 0,3—0,6Ni - - - - - — - 0,04— 0,08 - — Бр.НЦрТ 0,5—0,8Ni - - - - 0,1—0,2 — 1.4- 1.6 - - ЛК62-0.5 60,5—63,5 - - 0,3-0,7 - - - - — - - Остальное Л КБ062-0,2,04-05 60,5—63,5 - - © 1 о "со - о 1 со о - - — 0,03— 0,1 » ЛОК59-1-0,3 5S—60 - 1 - 0,2—0,4 - 0,7-М - - — - 1 1 •
Примечание. Условное обозначение чугунного прутка марки НЧ-1 диаметром 12 мм: пруток 12*НЧ-1, ГОСТ 2671—70. Ш БЧ ХЧ НЧ-2 НЧ-1 СП |> Марка прутка 3-3,5 3—3,5 углерод С Основые компоненты 1,2—1,5 т Сл сл 1 г оо V со Г 3-3,4 кремний Si о Г р оо 0,2—0,6 0 СП 1 © 00 о г р 00 марганец Мп 0,05 1 0,05 80*0 сера S, не более Не более 0,1 0,2—0,4 0,3—0,5 0,2—0,4 фосфор Р 1 о о Г о 8 1 титан Ti Т to 1 I хром Сг 1 0,4—0,6 1 никель Ni 1 0,05 о о сл хром Сг Примеси, не более 1 1 о со никель Ni ТАБЛИЦА V.34. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЧУГУННЫХ ПРУТКОВ (ГОСТ 2671—70), %
V.1I. Сварочная порошковая проволока ТАБЛИЦА V.3S. СВЕДЕНИЯ О ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКЕ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ Марка Разработчик Диаметр, мм Тип сердечника Способ защиты Соответствие типу элект¬ рода Производи¬ тельность наплавки, кг/ч Технологическая характе¬ ристика ПП-АН1 2,8 Рутилоргани¬ ческий Самозащитная Э50 2-5 Сварка в нижнем и на¬ клонном положениях ПП-АНЗ Институт элект¬ 3 Карбонатно- флюоритный > Э50А 5—9 То же ПП-АН7 росварки им. Е. О. Патона 2; 2,3 То же » Э50А 3—6 Сварка в нижнем, верти¬ кальном и горизонтальном положениях ПП-АН11 2; 2,4 > » Э50А 7—9 Сварка во всех положе¬ ниях ПП-1ДСК Трест Днепро- стальконструк- ция 1,8; 2,2; 2,5; 3 Рутилоргани- ческий Самозащитная Э50 2—5 Сварка в нижнем (диаметр 2,5—3 мм), вертикальном и горизонтальном положениях ЭПС-15/2 ВНИИМонтаж- спецстрой 2,5 Карбонатно- флюоритный * Э50 Б—8 Сварка в нижнем и на¬ клонном положениях ЭПС-15М 2,1 То же » Э50А 5—8 Сварка в нижнем, верти¬ кальном и горизонтальном положениях ПП-2ДСК Трест Днепро- стальконструк- ция 2,3 Флюоритный » Э50А I 6-8 Сварка в нижнем и на¬ клонном положениях
Продолжение табл. V.J5 Марка Разработчик Диаметр. мм Тип сердечника Способ защиты Соответствие типу элект¬ рода Производи¬ тельность наплавки, кг/ч Технологическая характе¬ ристика ПП-АН8 Институт элек¬ тросварки им. Е. О, Патона 2; 2,2 2,3; 3; Рутиловый В среде угле¬ кислого газа Э50А До 12 Сварка в нижнем, наклон- ном и горизонтальном поло¬ жениях ГШ-АН10 ПП-АН4 2; 2,3 То же То же Э50А До 12 Сварка в нижнем, верти¬ кальном и горизонтальном положениях ю "Jo Рутилфлюо- ритный Э50А 8—10 Сварка в нижнем, наклон* ном и горизонтальном по¬ ложениях ПП-АН9 2,2; 2,6 То же Э50А 6—9 Сварка в нижнем и на¬ клонном положениях ПП-АНЗС 3 Карбонатно- флюоритный Самозащитная Э50А 5—9 Сварка вертикальных швов с принудительным формиро¬ ванием ПП-АН5 3 Рутилфлюо- ритный В среде угле¬ кислого газа 350 6—9 ппз-пск ПИ Промсталь- конструкция 2; 2,5; 2.8; 3 Карбонатно- | флюоритный Самозащитная Э50 — Для сварки электроза¬ клепками листовой низкоуг¬ леродистой стали толщиной от 0,5+0,5 до 6+6 мм СП-2 ВНИИМоитаж- спецстрой 2,5 | То же То же Э50А 6—8 Сварка в нижнем, наклон¬ ном и горизонтальном поло¬ жениях
V.12. Электроды металлические (плавящиеся) для ручной дуговой сварки и наплавки Электроды для ручной дуговой сварки классифицируются по на* значению (для сварки стали, чугуна, алюминия и т. п.), по виду по¬ крытия, по физико-химическим и механическим свойствам металла шва. Электроды покрытые металлические для сварки и надлав^и ста¬ лей по ГОСТ 9466—75 систематизируются следующим обозом; по назначению: для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа (60 кгс/мм2) — У (условное обозначение) ; для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (60 кгс/мм2) — Л; для сварки легированных теплоустойчивых сталей — Т; для сварки высоколегированных сталей с особыми свойства¬ ми — В; для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н| по толщине покрытия; тонкое — М; среднее — С; толстое — Д; особотолстое — Г; по качеству изготовления, состоянию поверхности покрытия, сплошности металла шва, содержанию серы и фосфора на группы; 1, 2 и 3; по видам покрытия; кислое — А; основное — Б; целлюлозное — Ц} рутиловое — Р; смешанное — соответствующее двойное условное обозначение; прочее — П; по допустимым пространственным положениям сварки или на¬ плавки: для всех положений — 1; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, — 2\ для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вер¬ тикального снизу вверх — 3; для нижнего и нижнего «в лодочку» — 4; по роду тока, полярности постоянного тока и номинального на- тряжения холостого хода источника питания сварочной дуги пере¬ менного тока частотой 50 Гц—в соответствии с табл. V.36. Тип электродов регламентирован ГОСТ 9467—75, ГОСТ 10051- га и ГОСТ 10052—75. Структура условного обозначения электродов приведена на же. V.2. Условное обозначение должно быть указано на этикетках или в «аркировке коробок, пачек и ящиков с электродами. В табл. V.37 приведены механические свойства металлов шва, [аплавленного и сварного соединения, при дуговой сварке металли- (ескими электродами для конструкционных сталей. Механические войства установлены при нормальной температуре. В табл. V.38 казано предельное содержание серы и фосфора в наплавленном 1еталле. 137
ТАБЛИЦА V.36. КЛАССИФИКА¬ ЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ПО РОДУ И ПОЛЯРНОСТИ ТОКА 1 2 3 к 5 В Т 7 8 3 10 11 12 Рис. V.2. Условное обозна¬ чение электродов 1 — тип; 2 — марка; 3 — диа¬ метр, мм; 4 — обозначение назначения электродов; 5 — обозначение толщины по¬ крытия; 6 — группа электро¬ дов; 7 — группа индексов, указывающих характери¬ стики наплавленного метал¬ ла и металла шва по ГОСТ 9467—75, ГОСТ 10051—75 или ГОСТ 10052—75; 5 —обозна¬ чение вида покрытия; 9 — обозначение допустимых пространственных положений сварки или наплавки; 10 — обозначение рода применяе¬ мого при сварке или наплав¬ ке трка, полярности постоян¬ ного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания свароч¬ ной дуги переменного тока частотой 50 Гц; 11 — ГОСТ 94G6—75; 12 — обозначение стандарта на типы электро¬ дов ТАБЛИЦА V.37. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ ШВА, НАПЛАВЛЕННОГО И СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ (ГОСТ 9467—75) ДЛЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ Рекомендуе¬ мая поляр¬ ность постоянного тока Напряжение холосто¬ го хода источника переменного тока, В Обозна¬ чения номиналь¬ ное предельные отклоне¬ ния Обратная - - 0 Любая 50 ±5 1 Прямая 2 Обратная 3 Любая 70 ±10 4 Прямая 5 Обратная 6 Любая 90 ±5 7 Прямая 8 Обратная 9 Тип электрода Металл шва и относительное удлинение 6в, % наплавленный ударная вязкость, кгс • м/см2 Угол загиба для металла соединения, сваренного электродами диаметром г.:енее 3 мм, град Э38 14 3 60 Э42 18 8 150 Э46 18 8 150 Э50 16 7 120 Э42А 22 15 180 Э46А 22 14 180 Э50А 20 13 150 Э55 20 12 150 Э60 18 10 120 Э70 14 6 — Э85 12 5 — ЭЮО 10 5 — Э125 8 4 — Э150 6 4 Примечания: 1. Цифры, стоящие в типе электрода, представляют собой временное сопротивление разрыву, выраженное в кгс/мм2. Для перево¬ да в МПа необходимо эти значения умножить на 10. Например, для ЭЗв и Э46А временное сопротивление разрыву соответственно равно 380 МПа (38 кгс/л*м2) и 460 МПа (46 кгс/мм2), 138
Продолжение примеч. 2. Для электродов Э38, Э42, Э46, Э50, Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60 ме¬ ханические свойства металлов шва, наплавленного и соединения получены Сразу после сварки, т. е. без термической обработки, а для электродов Э70, Э85, ЭЮО, Э125 и Э150 для металлов шва и наплавленного механические свойства установлены после термической обработки. 3. Механические свойства металла соединений, сваренных электродами Э70, Э85, ЭЮО, Э125 и Э150, диаметр которых меньше 3 мм, должны соответ¬ ствовать требованиям технических условий или паспортов на электроды кон¬ кретных типов. 4. Для перевода ударной вязкости в МДж/м2 следует соответствующие данные таблицы разделить на 10. ТАБЛИЦА V.38. ПРЕДЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ В НАПЛАВЛЕННОМ МЕТАЛЛЕ СЕРЫ И ФОСФОРА, % Тип электрода Сера | Фосфор Группа электродов по ГОСТ 9466—75 1 2 3 1 2 3 Э38, Э42, Э46, Э50 0,045 0,04 0,035 0,035 0,045 0,04 342А Э46А Э50А Э55 Э60 0,035 0,03 0,025 0,04 0,035 0,03 Э75 Э80 ЭЮО Э125 Э150 0,035 ТАБЛИЦА V.39. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ ШВА И НАПЛАВЛЕННОГО ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ ДЛЯ (ГОСТ 9467-75) ЛЕГИРОВАННЫХ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ Тип электрода Временное сопротивление разрыву, кгс/мм2 Относительное удлинение 65, % Ударная вязкость, кгс-м/см2 Э09М 45 18 10 Э09МХ 46 18 9 Э09Х1М 48 18 9 Э05Х2М 48 18 9 Э09Х2М1 50 16 8 Э09Х1МФ 50 16 8 Э10Х1М1НФБ 60 15 7 £10ХЗМ1БФ 55 14 а Э10Х5МФ 55 14 в Примечания: 1. Временное сопротивление разрыву, выраженное в МПа, можно получить, умножив значения его, приведенные в таблице, на 10. 2. Для перевода ударной вязкости в МДж/м2 необходимо данные табли¬ цы разделить на 10. 3. В таблице даны механические свойства металла после термической обработки по режимам, регламентированным техническими условиями или паспортами на электроды конкретных марок. 4. Механические свойства соединений, сваренных электродами, диаметр которых меньше 3 мм, должны соответствовать техническим условиям и пас¬ портам на электроды конкретных марок. 139
ТАБЛИЦА V.40. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ ЛЕГИРОВАННЫХ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ, °/ Тип электрода Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель Ni Молибден Мо Ванадий V Ниобий Nb Сера S Фосфор р не более Э09М 0,06-0,12 0.15—0,35 0 л» 1 о — — 0,35-0,65 — — 0,03 0,03 Э09МХ 0,06—0,12 0,15—0,35 0,4—0,9 0,35—0,65 - 0,35—0,65 - - 0,025 0,035 Э09Х1М 0,06-0,12 0,15—0,4 о ? о tO 0,8—1,2 - о 1 о - 0.025 0,035 Э05Х2М 0,03-0,08 0,15—0,45 0,5—1 1,7—2,2 - 0,4—0,7 - - 0,02 0,03 Э09Х2М1 0,06-0,12 0,15—0,45 0,5—1 1,9—2,5 - 0,8—1,1 - - 0,025 0,035 Э09Х1МФ 0,06—0,12 0,15—0,4 0,5—0,9 0,8—1,25 0 1 о V) 0,1—0,3 - 0,025 0,03 Э10Х1М1НФБ 0,07—0,12 0,15—0,4 0,6—0,9 1—1,4 0,6—0,9 0,7—1 0,15—0,35 0,07—0,2 0,025 0,03 Э10ХЗМ1БФ 0,07—0,12 0,15—0,45 0,5—0,9 2,4—3 - 0,7-1 0,25—0,5 0,35—0,6 0,025 0,03 Э10Х5МФ 0,07—0,13 0,15—0,45 0,5—0,9 4—5,5 — 0,35—0,65 0,1-0,35 — 0,025 0,035
В табл. V.39 приведены механические свойства металлов шпа и наплавленного при дуговой сварке металлическими электродами для легированных теплоустойчивых сталей. Механические свойства уста¬ новлены при нормальной температуре. В табл. V.40 дан химический состав наплавленного металла. В табл. V 41 приведены механические свойства металлов шва и наплавленного при дуговой сварке электродами для высоколегиро¬ ванных сталей с особыми свойствами, В габл. V.42 указан химиче¬ ский состав наплавленного металла. В табл. V.43 приведен химический состав наплавленного метал¬ ла и твердость по Роквеллу металлических электродов для дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. В табл. V 44—V.46 даны характеристики электродов соответст¬ венно для сварки различных сталей, наплавки чугуна, для сварки цветных металлов и их сплавов. ТАБЛИЦА V.41. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ ШВА И НАПЛАВЛЕННОГО ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ (ГОСТ 10052-75) ДЛЯ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ Тип электрода Временное сопро¬ тивление разры¬ ву, кгс/мм2 Относительное удлинение б5, % Ударная вяз¬ кость, кгс* м/см2 Тип электрода Временное сопро- 1 тивление разры-м ву, кгс/мм2 Относительное удлинение б5, % Ударная вяз¬ кость, КГС'М/СМ2 не менее не менее Э12Х13 60 16 5 Э09Х19Н11ГЗМ2Ф 58 22 5 Э06Х13Н 65 14 5 Э07Х19Н11МЗГ2Ф 55 25 8 Э10Х17Т 65 — — Э08Х24Н12ГЗСТ 55 25 9 Э12Х11НМФ 70 15 5 Э10Х25Х13Г2 55 25 9 Э12Х11НВМФ 75 14 5 Э12Х24Н14С2 60 24 6 Э14Х11НВМФ 75 12 4 Э10Х25Н13Г2Б 60 25 7 Э10Х16Н4Б 100 8 4 Э10Х28Н12Г2 65 15 5 Э08Х24Н6ТАФМ 70 15 5 Э03Х15Н9АГ4 60 30 12 Э04Х20Н9 55 30 10 Э10Х20Н9Г6С 55 25 9 Э07Х20Н9 55 30 10 328X24Н16Г6 60 25 10 Э02Х21Н10Г2 55 30 10 Э02Х19Н15Г4АМЗВ2 65 30 12 Э06Х22Н9 65 20 — Э02Х19Н18Г5АМЗ 60 30 12 908X16Н8М2 55 30 10 Э11Х15Н25М6АГ2 60 30 10 Э08Х17Н8М2 55 30 10 Э09Х15Н25М6Г2Ф 65 30 10 906X19Н11Г2М2 50 25 9 Э27Х15Н35ВЗГ2Б2Т 65 20 5 Э02Х20Н14 Г2М2 55 25 10 Э04Х16Н35Г6М7Б 60 25 8 Э02Х19Н9Б 55 30 12 Э06Х25Н40М7Г2 60 30 12 308Х19Н10Г2Б 55 24 8 Э08Н60Г7М7Т 45 20 10 Э08Х20Н9Г2Б 55 22 8 308Х25Н60М10Г2 65 24 12 Э10Х17Н13С4 60 15 4 Э02Х20Н60М15ВЗ 70 15 7 Э08Х19Н10Г2МБ 60 24 7 Э04Х10Н60М24 60 15 — Э09Х19Н10Г2М2Б 60 22 7 Э08Х14Н65М15В4Г2 65 20 10 Э08Х19Н9Ф2С2 60 25 8 Э10Х20Н70Г2М2В — — Ю8Х19Н9Ф2Г2СМ 60 22 8 Э10Х20Н70Г2М2Б2В 65 25 — Ю9Х16Н8ГЗМЗФ 65 28 6 Примечания: 1. Механические свойства металлов шва и наплавлен¬ ного для электродов типов Э12Х13, Э10Х17Т, Э12Х11НМФ, Э12Х11ВМФ, Э14Х11НВМФ, Э10Х16Н4Б, Э08Х24Н6ТАФМ приведены после термической об¬ работки по режимам, регламентированным паспортами или техническими ус¬ ловиями на электроды конкретных марок, а для электродов остальных ти¬ пов—в состоянии после сварки (без термической обработки). 2. Для перевода временного сопротивления разрыву в МПа необходимо соответствующие данные таблицы умножить на 10. 3. Для перевода ударной вязкости в МДж/м2 следует соответствующие значения таблицы разделить на 10. 141
ТАБЛИЦА V.42 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОДАМИ (ГОСТ 10052—72) ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ, % Тип электрода Углерод С Крем¬ ний Si Мар¬ ганец Мп Хром Сг Никель Ni Молибден Мо Ниобий Nb Ванадий V Прочие элзмензы Сера S Фосфор р не более Э12Х13 Э06Х13Н Э10Х17Т Э12Х11НМФ Э12Х11НВМФ Э14Х11НВМФ Э10Х16Н4Б Э08Х24Н6ТАФМ Э04Х20Н9 Э07Х20Н9 Э02Х21Н10Г2 Э06Х22Н9 Э08Х16Н8М2 Э08Х17Н8М2 Э06Х19Н11Г2М2 Э02Х20Н14 Г2М2 Э02Х19Н9Б Э08Х19Н10Г2Б Э08Х20Н9Г2Б Э10Х17Н13С4 Э08Х19Н10Г2МБ Э09Х19Н10Г2М2Б Э08Х19Н9Ф2С2 Э08Х19Н9Ф2Г2СМ 0,08—0,16 До 0,08 * 0,14 0,09—0,15 0,09—0,15 0,11—0,16 0,05—0,13 До 0.1 * 0,06 » 0,09 » 0,03 » 0,08 0,05—0,12 0,05—0,12 До 0,08 » 0,08 * 0,04 0,05—0,12 0,05—0,12 До 0,14 0,05—0,12 До 0,12 До 0,1 » 0,1 0,3—1 0,5—1,5 11—14 До 0,6 — 0,03 До 0,4 0,2—0,6 11,5—14,5 1—1,5 — — — — 0,03 v 1 До 1,2 15—18 До 0,6 — — — 0,05—0,2 0,03 0,3—0,7 0,5—1,1 10—12 0,6—0,9 0,6—0,9 0,2—0,4 титана 0,03 0,3—0,7 0,5—1,1 10—12 0,6—0,9 0,6—0,9 — 0,2—0,4 0,8—1,3 0,03 До 0,5 0,3—0,8 10—12 0,8—1,1 0,9—1,25 0,2—0,4 вольфрама 0,9—1,4 0,03 » 0,7 ' До 0,8 14—17 3—4,5 0,02—0,12 вольфрама 0,03 До 0,7 До 1,2 22—26 5—6,5 0,05—0,1 — 0,05—0,15 0,02—0,08 0,02 0,3—1,2 1—2 18—22 7,5—10 титана, до 0,2 азота 0,018 0,3—1,2 1—2 12—21,5 7,5—10 — — — — 0,02 До 0,1 1—2,5 18—24 9—11,5 — — — — 0,02 0,2—0,7 1,2—2 20,5—23,5 7,5—9,6 — — — — 0,02 До 0,6 1 1—2 14,6—17,5 7,2—9 1,4—2 — — — 0,02 0,8—2 15,5—19,5 7,2—10 1,4—2,5 — — — 0,02 » 0,8 1,2—2,5 16,5—20 9—12 1,2—3 — — — 0,02 1 1—2,5 17,5—22,5 13—15,5 1,8—3,2 — — — 0,02 » 0,6 0,8—2 17—20 8—10 — 0,35—0,7 — — 0,02 * 1,3 1—2,5 18—20,5 8,5—10,5 — 0,7—1,3, — — 0,02 » 1,3 1—2,5 18—22 8—10,5 но не ме¬ нее 8 С То же _ 0,02 3,5—5,5 0,8—2 15,5—20 11—15 — — — — 0,03 0,25— 1,6—2,5 17,5—20,5 8,5—10,5 0,4—1 о Г СО — — 0,025 0,7 До 1,2 1—2,5 17—20 8,5—12 1,8—3 но не менее 8 С То же _ 0,02 1—2 1—2 17,5—20,5 7,5—10 — — 1,5—2,3 — 0,03 0,7—1,5 1—2,5 17—20,5 7,5—10 0,2—0,6 — 2—2,6 0,03 0,035 0,035 0,04 0,035 0,035 0,035 0,035 0,035 0,03 0,03 0,025 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,035 0,03 0,035 0,035
т Cl> s*; §X *X S3 > to СЛ 5 Ъ+4 NH -s4 MH 8 й 8 88 $ Яй i 3t^ 4S bO<J 01 8g $ ■ag g is sS 2>|* 3§ s* 2 ^ Я сл §1 pi 1 ><XX xx *is Is 2o^ >»o 238 23 5)Ш o to 5 XXX 555 со X co BS§3 ЯЖЯ$ 5==2 8gi h36S ee* — — О О - * ■— о ¥ V ¥ V tl ООО op s ~ ~ gs 11 I • оо о - «- V s to to Гв ¥ ¥ oo о о ООО fff'f p-ftoe ^ ” toco tO rf* tO >_ CO >— ►-* ¥ V ¥ ¥ *- О о о ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ООО оо V ¥ ¥ ¥ О О о р vj VJ сл о о 00 СЛ' Т о® 0 — VVt* 1 I О J-t0 _ to to <¥ -РРГ* ,a>oi« joto ел сл § 'г 'г 'гг to оо to о> ГГ т Г to со to VI rrr fr сл сл со сл <i СЛ СЛ rrr to to Ю to Оо Сл СП оо оо ^ U JLI Ю tS Сл S3 ! ? I ff Ю КЭ ION- to ОТ СП ^1 оо со со tt I i ^Зйоо rrr to N3 — to to- cjn ^ y> to yi I 11 4 o * сл СО СО Т ft со to to - ГГ Г Г CP to to ►- 5> *Nl CO *tk 00 1 Сл сл ь- Ь- о СО III II III 1Гг£ 05 о 4^ ф^СЛфк COtO*-* >— —■ 00 - - * to to to СП *-• II II to to -* to . - 0)0) 05 00 СЛ O) Г Г Г ГГ |Г V Г I" 11 M I- N OON VJ | | O0 ~ VJ 00 VJ СЛ Oi СП iii irrr CO to CO i ir 11 I I 11 1111 1 1 1 1 II о to III 1 1 1 1 III 0,4- 0,35- 0,35- Mil II III 1 jL I I 1 1 1 ООО w-'—- o> Vj о» о» СЛ Сл CD Ш О w gpg.w ^§.мч^ЬнЙ Ф , g o&V’S ° 5 *?§ ° I *9* I I (X 0*0 T no Oca | DJ о Этз 4»- w» D) ^SqX ОЯ» P о sit —'*2 < To 2 с сл» ъ P POM SoS5S5iV, ъ: pi CO 3! I I I ol II I о о оо о о о о о оо о о ООО оо о о о оооо о о СЛ СЛ о о — to 00 СП 8 о СЛ о to оо N- to СЛ оо ~to 00 о to о to сл ООО -to to о о to to Я1 ООО to to to оооо to to to to СП ро О о ^>LO 0,025 0,02 Р 0,02 0,025 6,02 0,025 0,02 0,03 о 8 0,03 0,04 0,035 0.025 оо 8S сл 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,035
ТАБЛИЦА V.43. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ДЛЯ ДУГОВОЙ НАПЛАВКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ С ОСОБЫМИ Тип электрода Углерод С Кремний Si Марганец Мп Хром Сг Никель N1 ЭЮГ2 0,08-0,12 До 0,15 2-3,3 _ ЭПГЗ 0,08-0,13 » 0,15 2,8—4 — _ Э12Г4 0,09-0,14 » 0,15 3,6-4,5 — _ Э15Г5 0,12—0,18 » 0,15 4,1—5,2 — — Э16Г2ХМ 0,12—0,2 0,8-1,3 1,2-2 0,9-1,3 _ Э30Г2ХМ 0,22—0,38 До 0,15 1,5—2 0,5-1 — Э35Г6 0,25-0,45 » 0,6 5,5-6,5 — — Э37Х9С2 0,25-0,5 1,4-2,8 0,4-1 8-11 Э70ХЗСМТ 0,5—0,9 0,8—1,2 0,4-1 2,3—3,2 Э80Х4С 0,7-0,7 1-1,5 0,5—1 3,5—4,2 Э95Х7Г5С 0,8-0,1 1,2-1,8 4-5 6—8 — Э65Х11НЗ 0,5-0,8 До 0,3 До 0,7 10-12 2,5—3,5 Э24Х12 0,18-0,3 » 0,3 0,4-1 10,5—13 Э20Х13 0,15—0,25 ж 0,7 До 0,8 12—14 До 0,6 Э35Х12Г2С2 0,25—0,45 1,5-2,5 1,6—2,4 10,5-13,5 ЭЭ5Х12ВЗСФ 0,25—0,45 1—1.6 До 0,5 10,5—13,5 _ ЭШ0Х12М 0,85-1,15 До 0,5 До 0,5 11-13 — Э120Х12Г2СФ 1—1,4 1-1,7 1,6-2,4 10,5—13,5 — Э300Х28Н4С4 2,5-3,4 2,8—4,2 До 1 25-31 3-5 Э320Х23С2ГТР 2,9-3,5 2—2,5 1-1,5 22—24 Э320Х25С2ГР 2,9—3,6 2—2,5 1-1,5 22—27 Э350Х26Г2Р2СТ 3,1—3,9 0,6-1,2 1,6-2,5 23—29 — Э225Х10Г10С 2-2,5 0,5—1,5 8-12 8-12 Э08Х17Н8С6Г 0,05—0,12 4,8—6,4 1-2 15-18,4 7—9 Э09Х16Н9С6Г2М2ФТ 0,06—0,12 4,5-5,3 1,6—2,4 15-16,8 8,4—9,2 Э09Х31Н8АМ2 0,06-0,12 До 0,5 До 0,5 30—33 7-9 Э13Х16Н8МС5Г4Б 0,08—0,18 3,8-5,2 3-5 14-19 6,5—10,5 Э15Х15Н10С5МЗГ 0,10-0,2 4,8— 5,8 1-2 13-17 9—11 Э15Х28Н10СЗГТ 0,1-0,2 2,8—3,8 1-2 25-30 9—11 Э15Х28Н10СЗМ2ГТ 0,1-0,2 2,5—3,5 1-2 25—30 9—11 Э200Х29Н6Г2 1,6-2,4 0,3-0,6 1,5-3 26—32 5—8 Э30В8ХЗ 0,2-0,4 До 0,3 До 0,4 2—3,5 380В18X4 Ф 0,7—0,9 » 0,5 » 0,5 3,8—4,6 __ Э90В10Х5Ф2 0,8-1 » 0,4 » 0,4 4—5 Э30Х5В2Г2СМ 0,2-0,4 1-1,5 1,3—1,8 4,5-5,5 $65Х25ПЗНЗ 0,5—0,8 До 0,8 11-14 22—28,5 2—3,5 Э105В6Х5МЗФЗ 0,9-1,2 » 0,4 До 0,5 4-5,5 Э90Х4М4ВФ 0,6-1,2 » 0,8 * 0,7 2,8—4,3 310М9Н8К8Х2СФ 0,8—0,12 1,2—1,8 0.6-1,2 2—2,6 6,6—9,5 ЭЮК15В7М5ХЗСФ 0,08—0,12 0,8-1,6 0,3-0,7 2—4,2 — Э10К18В11М10ХЗСФ 0,08-0,12 <о 7 оо о 0,3-0,7 1,8-3,2 - 31ЮХ14В13Ф2 0,9-1,3 0,3-0,6 0,5—0,8 12-16 __ 3175U8X6CT 1,6-1,9 0,7—1.5 0,6-1,2 5-6 — Э190К62Х29В5С2 1,6-2,2 1,5—2,6 — 26—32 — Примечания: 1. Обозначения типов электродов состоят из индекса Э цифр и букв. Две или три цифры, следующие да индексом, указывают сред Химические элементы, входящие в наплавленный металл, обозначены еле кобальт; М — молнбдеи; Н — никель; Р — бор; С — кремний; Т — титан: Ф — чески* элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах, наплавленном металле не более 1,5%, цифры не поставлены. При среднем буквы С и Г не проставлены. • 2. Вид и режимы термической обработки наплавленного металла должны троды конкретных марок. 144
И ТВЕРДОСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ ЭЛЕКТРОДОВ СВОЙСТВАМИ (ГОСТ 10051-76), % Твердость по Роквел¬ лу (шкала С) Молибден Мо Вольфрам W Ванадий V Титан Ti Прочие элементы без терми¬ ческой обработки после наплавки после термичес¬ кой обработки 20—28 - - — — — 20—35 35—40 — — 40-44 0,7—0,9 — — — 35-39 — 0,3-0,7 _ — — 31-41 — — — 50—57 — — — 52—58 — 0,3-0,7 — — До 0,3 56-62 52-60 — — 25—32 — — — 25-33 — — 40—48 — — — 33-48 — — 54-62 2,5—3,5 0,5-1 — — — 50—58 0,4—0,6 — — — — 53—60 1-1,5 — — 54—62 — 48-54 —. 0,5—1,5 \ 0.5—0,5 55—62 - ) бора 57—63 — - — — 0,2—0.4 1,8—2,5 бора 58—63 — — 40—50 — — — — 28-37 1,8—2,3 0,5—0,9 0,1-0,3 — — 29-34 1,8-2,4 — — — 0,3—0,4 азота — 40—48 3,5-7 — — — 0,5—1,2 ниобия — 38—50 2,3—4,5 — — 35-45 — 0,1—0,6 — — 35—40 1—2,5 0,1—0,3 — — 40—45 — — — 40—50 — 7-9 — — — 40-50 17—19,5 1-1.4 — — — 57—62 8,5—10,5 2—2,6 — — — 57—62 0,4-0,6 1,5—2,5 — — — 50—60 — — — —— 23—35 — 2.5—4 5—6,5 2—3 — — — 60—64 2,4—4,6 0,9—1,7 0,6-1,3 — — — 58-63 7—11 — 0.3—0,7 — 6,5—9,5 кобальта — 55-60 3,8-6,2 5-8 0,5—1,1 *— 12,7-16.3 кобальта — 52-58 7,8-12,2 8,8—12,2 0,4—0,8 — 15.7—19,3 кобальта — 62-66 11—15 1,4—2 — 50—55 — — — До 0,4 7—8 ниобия 52—57 — — 4-5 — — 59—65 кобальта 40—50 (электроды для ручной дуговой сварки и наплавки) и следующих за и им нее количество углерода в наплавленном металле в сотых долих процента, дующими буквами: А — азот; Б —ниобий; В — вольфрам; Г — марганец; К — ванадий; X — хром. Цифры, следующие за буквенными обозначениями хими- После буквенного обозначения химических элементов, в среднем которых в содержании в наплавленном металле кремния до 0,8% и марганца до 1®* соответствовать указанным в паспортах или технических условиях на элек- 10—140 145
врем мин 60 60 60 60 60 60—£ 60 60 60 60 60 60 40 40 90 60 60 90— ] 90—1 90 60 60 60 60 A V.44. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ Марка электрода Марка сварочой проволоки по ГОСТ 2246—70* Ток и полярность Положение сварки зродистые и низколегированные конструкционные стали (тип электрода по ГОСТ \ АНО-5 АНО-6 АНО-1 ОМА-2 ВСП-1 ВСП-2 ВСЦ-4 УОНИ-13/45 СМ-11 УП-1/45 УП-2/45 ОЗС-2 АНО-3 АНО-4 МР-3 ОЗС-4 ОЗС-6 РБУ-4 РБУ-5 ЗРС'2 ОЗС-З ЗРСЧ ОЗС-9 ОЗСМ2 Св-08, Св-08А Постоянный и Все положения переменный То же То же То же » » Нижнее » > Все положения » » То же » Постоянный » » Постоянный, на » электроде (+) То же Постоянный и переменный » То же > » Св-08, Св-08А Постоянный, на электроде (+) То же Постоянный и переменный То же » * » * * » » » » » > Нижнее » Все положения » То же
Э46А Э50 Э50 Э50А Э55 Э60А Э70 Э85 Э138/45Н ВСЦ-3 ВСН-3 УОНИ-13/55 ДСК-50 СК2-50 УП-1/55 АНО-11 Э138/50Н АНО-Ю УОНИ-13/55У УОНИ-13/65 Л КЗ-70 АНП-2 УОНИ-13/85 УОНИ-13/85У Св-08, Св-08А То же Св-08, Св-08А То же Э09М Э09МХ ЦУ-2М ЦЛ-14 ОЗС-11 ГЛ-14 Теплоустойчивые стали Св-08А То же Св*08МХ Постоянный, на 8,5 330—350 электроде (+) Постоянный 9,5—13 100—110 Постоянный, на > 9 300 электроде (+) 350 То же » 9 Постоянный н » 10 350—370 переменный 350—360 То же » 9,5 » » 10 350 > » 10 350 Постоянный на > 9 320—380 электроде (+) 12 350—400 Постоянный и Нижнее, верти¬ переменный кальное Постоянный, на Горизонталь¬ 9,5 300—350 электроде (+) и ные и вертикаль¬ переменный ные стыки арма* туры ванным спо¬ собом Постоянный на Все положения 9 400 электроде (+) Постоянный, на Нижнее 9,5 320—350 электроде (+) 420—450 То же Все положения 9 > То же 9,5 370 Постоянный и Все положения 10 300—350 переменный с,тыков рельсов и Стержней арма¬ туры ванным спо¬ собом электрода по ГОСТ 9457—75) Постоянный, на Все положения 9—10 300—350 электроде (+) Постоянный ■ То же 10,5 150—200 переменный То же 8—9 300—350 Постоянный, на 8 300—350 электроде (+) 30 90—120 60 60 60 60 30 60 60 № 60 60 60 120 60 60 60 60 60 90
Продолжение табл. V.44 Тип электрода Марка электрода Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246—70* Ток и полярность Положение сварки Коэффициент наплавки. г/(А-ч) Режим пр темпера¬ тура, град. окалки время, мин Э09Х1М ЦЛ-30-63 Св-08ХМ Постоянный, на Нижнее и вер¬ 10,4 350 60 электроде (+) тикальное Э09Х1МФ ЦЛ-20-63 Св-08ХМФА То же Все положения 10,3 330—350 45 ЭЮХ1М1НФБ ЦЛ-27Б То же » То же 10,5 150—200 60 Э10ХЗМ1БФ ЦЛ-26М-63 Св-08А > » 10,5 330—350 60 Э10Х5МФ ЦЛ-17-63 Св-10Х5М » > 10,5 300—350 45 Коррозионно-стойкие аусте титные и нержавеющие хромистые стали (тш г электрода по ГОСТ 10052-7 5) Э04Х20Н9 ОЗЛ-14 СВ-01Х19Н9 Постоянный и Все положения И 200—250 60 переменный Э07Х20Н9 03 Л-8 Св-01Х19Н9, Постоянный, на То же 13 270 40 Св-04Х19Н9. электроде (+) Св-06Х19Н9Т Л-39 Св-04Х19Н9 То же Нижнее и вер¬ Ю,? 200—250 90 тикальное Э08Х19Н10Г2Б ЦЛ-11 СВ-04Х19Н9, Все положения 12,5 320—350 90 СВ-07Х19Н10Б Л-38 СВ-07Х19Н10Б Нижнее и вер¬ 10,5 320—380 90 тикальное 03 Л-7 Св-01Х19Н9 Все положения 11,5 270 40 Л-40М CB-01X19H9. Нижнее и вер¬ 10,5 320—380 90 CB-04X19H9 тикальное UT-15'l СВ-07Х19Н10Б Все положения 12 350—450 90 ЦТ-15 СВ-07Х19Н10Б То же 12 350—450 90 ЗИО-З Св-07ХД9Н10Б э 12,5 300—320 90 908Х19Н10Г2МБ ЭА-898/19 Св-07Х19Н10Б 11,5 325—350 60
Э12Х13 Э10Х17Т Э09Х16Н8ГЗМЗФ Э08Х17Н8М2 Э09Х19Н10Г2М2Б Э08Х19Н9Ф2С2 Э10Х25Н13Г2 Э08Х20Н9Г2Б Э07Х20Н9 УОНИ/ЮХ13 УОНИ/ЮХ17Т ЭА-400/10У НИАТ-1 ЭНТУ-ЗМ ЦЛ-4 С Л-28 ЭА-400/13 НЖ-13 ЭА-606/И ГЛ-2 Св-06Х14 СВ-10Х17Т СВ-04Х19Н11МЗ СВ-06Х19Н9Т СВ-04Х19Н11МЗ СВ-06Х19Н9Т СВ-08Х19Н10МЗБ СВ-04Х19Н11МЗ СВ-04Х19Н11МЗ СВ-08Х19Н9Ф2С2 Св-08Х19Н9Ф2С2 Нижнее и вер¬ тикальное Все положения То же Нижнее и на¬ клонное Все положения Нижнее и вер¬ тикальное Все положения Нижнее и вер* тикальное 11 11 12 10» 5 11.5 11 10,7 12 12.5 12 10.5 300 300 320—380 150—350 270 350—450 350—380 320—380 300 300—350 320—380 Жаростойкие стали и сплавы (тип электрода по ГОСТ 10052—75) Э10Х28Н12Г2 ОЗЛ-6 СВ-07Х25Н13 Постоянный* на Все положения 11,5 300 60 электроде (+) ЦЛ-25 СВ-07Х25Н13 То же То же 10,5 350—400 90 03 Л-4 СВ-10Х20Н15 » » 12 300 60 Э28Х24Н16Г6 ОЗЛ-9А Св-30Х25Н16Г7 » Нижнее и вер¬ 13,5 300 60 тикальное Э12X24 Н14С2 03 Л-5 Св-10Х20Н15 » Все положения 12,5 300 60 ЦТ-17 Св-10Х20Н15 » То же 10,5 350—400 90 Жаропрочь ше стали и сплавы (т ип электрода по ГО СТ 10052—75) Э09Х16Н8ГЗМЗФ ЦТ-1 Св-04Х19Н9 Постоянный, на Все положения 13 350—450 90 Св-06Х19Н9Т электроде (+) ЦТ-7-1 Св-04Х19Н11МЗ То же То же 10,5 350—400 90 Э07Х19Н11МЗГ2Ф ЦТ-7 CB-04X19H1IM3 Нижнее 12 350—400 90 КТИ-5-62 СВ-04Х19Н11МЗ Все положения 12 300—350 120—180 Э28Х24Н16Г6 03 Л-9 Св-13Х25Н18 То же 13,5 300 60 ОЗЛ-9-1 CB-13X25H18 Нижнее 13,5 300 60 Э27Х15НЭ5ВЗГ2Б2Т КТИ-7-62 СВ-ЗОХ15НЭ5ВЗБЗТ То же 11,2 300-350 120 Э12Х11НВМФ КТИ-10-62 Св-ЮХПНВМФ > Все положения 9,2 350 60 Двухслойные стали (тип электрода по ГОСТ 10052—75) ЗИО-8 Св-07Х25Н13 Постоянный, на Все положения 13,5 300—320 электроде (+) ЦЛ-9 СВ-07Х25Н13 То же Нижнее 11,5 350—400 ЦЛ-25 Св-07Х25Н13 Нижнее и вер¬ тикальное
ТАБЛИЦА V.45. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ ЧУГУНА Коэффи¬ Режим прокалки Характеристика наплавленного метал¬ ла Марка электрода Материал сердечника Ток и полярность Положение сварки циент наплавки, г/(А-ч) темпера¬ тура, град- время, мин ОМЧ-1 Прутки марки Б (ГОСТ 2671—70) Постоянный, на электроде (+) и переменный Нижнее 15,2 150—200 180—240 Серый чугун МНЧ-1 НМЖМц 28-2,5-1,5, МНМц 40-1,5 (ГОСТ 492—73) Постоянный, на электроде (+) Нижнее, верти¬ кальное и полу- потолочное — 150—200 90—120 Железоникелемед- ный сплав МНЧ-2 НМЖМц 28-2,5-1,5 (ГОСТ 492—73) То же То же 11—12 150—200 90—120 То же ОЗЧ-1 | ОЗЧ-2 / Медная проволока (ГОСТ 2112-71*) Нижнее и вер¬ тикальное 13-14 220 220 30 Ч 60 ) Железомедный сплав АНЧ-1 Св-04Х19Н9 в обо¬ лочке из меди М2 или М3 по ГОСТ 859—66* То же 13-14 300—350 60 Медно-хромонике¬ левый сплав ЦЧ-4 Св-08 и Св-08А Нижнее 200—220 90—120 Хорошо обрабаты¬ вается режущим ин¬ струментом ЦЧ-ЗА CB-08H50 То же 200—220 90—120 Удовлетворитель¬ но поддается меха¬ нической обработке
ТАБЛИЦА V.46. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СВАРКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ Коэффициент наплавки, г/(А-ч) Режим прокалки Марка электрода Материал сердечника Ток и полярность Положение сварки температура, град. время, мин Алюминий и его сплавы ОЗА-1 Св-А91 6,32 150—200 60 АФ-4аКр Св-А97 1 ГОСТ Постоянный, на 7,5—7,8 150—200 60 А-2 Св-АМц или Нижнее 7,5—7,8 150—200 60 Св-АК5 ( 7871-75 электроде (+) ОЗА-2 Св-АК5 ) 6,25—6,5 150—200 60 Медь и ее сплавы «Комсомолец-100» Медная проволока (ГОСТ 2112—71*) 14 350 МН-5 Проволока. МНЖ5-1 (ГОСТ 16130-72) Постоянный, на электроде (+) Нижнее 12 150—200 АНМц/ЛКЗ-АБ Проволока МНЖКТ5-1-0.2-0.2 (ГОСТ 16130—72) Сплавы на основе * шквля 16,5 150—200 МЗОК НМЖМц28-2,5-1,5 ) 13 350 (ГОСТ 492-73) 1 L Постоянный, на Нижнее I электроде (+) 14 ХН-1 НМц5 (ГОСТ 492—73) J 1 350
g V.13. Флюсы сварочные В табл. V.47 и V.48 приведены химический состав и характеристика плавленых флюсов; состав флюсов для различных видов сварки, а также для кислородно-флюсовой резки дан в табл. V.49—V.53. ТАБЛИЦА V.47. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СВАРОЧНЫХ ПЛАВЛЕНЫХ ФЛЮСОВ (ГОСТ 9087—69*), % Марка флюса Si О, МпО СаО MgO А12о8 КаО и NaaO CaF 2 Fe*jOj S Р С не более АН-348А 41—44 34—38 ' 5-7,5 Не более 4,5 — 4—5,5 2 0,15 0,12 — ОСЦ-45 38-44 38—44 Не более Не более 2,5 » 5 - 6—9 2 0,15 0,15 — АН-34&АМ 41—44 34—38 6,5 5-7,5 4,5 - 3,5—4,5 2 0,15 0,12 — ОСЦ-45М 38—44 38-44 , Не более 2,5 » 5 - 6-9 2 0,15 0,1 — АН-60 42,5-46,5 36—41 3—11 0,5—3 » 5 - 5—8 1.5 0,15 0,15 — АН-8 33-36 21—26 4-7 5-7,5 11—15 - 13—19 1,5-3,5 0,15 0,15 — АН-20С, АН-20СМ АН-20П 19-24 Не более 0,5 3-9 9—13 27—32 2—3 25—33 1 0,08 0,05 — АН-22 18—21,5 7—9 12-15 11,5-15 19-23 1-2 20—24 1 0,05 0,05 — АН-26СП, АН-26С, АН-26П 29-33 2,5—4 4—8 15—18 19-23 — 20—24 1,5 0,1 0,1 0,05 ФЦ-9 38—41 38-41 Не более 6,5 Не более 2,5 10-13 — 2 3 0,1 0,1
ТАБЛИЦА V.48. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАВЛЕНЫХ ФЛЮСОВ Марка флюса Размер зерен, мм Вид флюса и цвет зерен АН-348А 0,35—3 0,26—1 Стекловидный; желтый и коричневый всех оттенков ОСЦ-45 ОСЦ-45М 0.35-3 0,25-1 Стекловидный; светло-серый, желтый и коричневый всех оттенков АН-60 0,35—4 Пемзовидный; белый, желтый всех от¬ тенков и светло-коричневый ФЦ-9 0,25-1 Стекловидный; светло-желтый и коричне¬ вый всех оттенков АН-8 0,25-2,5 Стекловидный; желтый и коричневый всех оттенков АН-20С АН-20СМ 0,35-3 0,25-1 Стекловидный; светло-серый и светло-го¬ лубой АН-20П 0,35—4 Пемзовидный; белый и светло-серый АН-22 0,25—2,5 Стекловидный; желтый всех оттенков и светло-коричневый АН-26С 0,25—2,5 Стекловидный; серый всех оттенков и светло-зеленый АН-26П 0,35—3 Пемзовидный; светло-серый АН-26СП 0,25-4 Смесь стекловидных и пемзовидных зе¬ рен; серый всех оттенков и светло-зеленый Примечания: 1. Стекловидный флюс с размером зерен не более 2,5 вли 3 мм и пемзовидный с размером зерен до 4 мм предназначены для авто¬ матической сварки проволокой диаметром не менее 3 мм. 2. Стекловидный флюс с размером зерен не более 1,6 мм используют для автоматической и полуавтоматической сварки проволокой диаметром до 3 мм. 3. Буквы, стоящие в марке флюса, имеют следующие значения: М — мелкий, С — стекловидный, П — пемзовидный. 4. Флюс марки АН-26СП может быть изготовлен смешиванием выплавлен¬ ных отдельно флюсов марок АН-26С, АН-26П в соотношении 1 : 1 по массе. 5. Флюсы марок АН-348А, АН-348АМ и ОСЦ-45 могут выплавляться в пламенных и электрических печах, флюсы остальных марок — в электрических. ТАБЛИЦА V.49, СОСТАВ ФЛЮСОВ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, % ПО МАССЕ Марка флюса Хлористый Криолит калий натрий А.Н-А1 50 20 30 /ФОК-А1 40 30 30 МАТИ-1 34 43 23 ТАБЛИЦА V.50. СОСТАВ ФЛЮСОВ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, % ПО МАССЕ Марка флюса Хлористый Фтористый Криолит калий | натрий литий барий натрий литий \Ф-4А 55 28 14 3 Ш-А201 — — 15 70 — 15 — VH-4A — — ___ 70 30 — ЗАМИ 50 30 — — — 20 1М1 45 20 — 20 15 — — 153
О Cl rfk. OJ to № флюса 35 25 50 100 Борная кислота 1 50 75 50 56 100 Бура прокаленная 1 1 1 1 1 5 Кислый фосфорно¬ кислый натрий 1 1 8 1 1 1 Хлористый натрий 1 1 8 1 1 1 Углекислый калий ТАБЛИЦА V.52. СОСТАВ ФЛЮСОВ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ МЕДИ И ЕЕ СПЛАВОВ, % ПО МАССЕ <3> СЯ о® ю ►- № флюса 1 * 1 1 s 1 о Борная кислота 100 50 60—-70 50 94 96 Бура прокаленная 1 1 £ 1 1 1 Кислый фосфорно¬ кислый натрий 1 1 £ 1 1 1 Кремниевая кислота 1 1 ё 1 1 1 Древесный уголь 20—30 Поваренная соль * о 1 ! J 1 Магний металличес¬ кий . ТАБЛИЦА V.51. СОСТАВ ФЛЮСОВ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ МЕДИ УГОЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ, % ПО МАССЕ
ТАБЛИЦА V.53. СОСТАВ (% ПО МАССЕ) И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФЛЮСОВ ДЛЯ КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВОЙ РЕЗКИ Группа флюсов Железный поро¬ шок ПЖ2М-ПЖ5М (ГОСТ 9849—74) Кварцевый песок Алюминиевый по¬ рошок АПВ Алюминиево-маг- ниевый порошок ПАМ-2 или ПАМ-3 Силикокальиий марки КаСи-1 или КаСи-2 Ферросилиций Си-45 Феррофосфор ФФ Назначение I 100 80—90 100 20-10 — - — — Для разделительной резки высоколегиро¬ ванных, хромистых и хромоникелевых ста¬ лей и сплавов — — — 60—80 — 40—20 — 65—75 35—25 II 65-75 25-20 10-5 - Для разделительной резки чугуна 70—80 — 30—20 — III 70-80 20—15 10-5 — — — — Для разделительной резки меди, латуни, бронзы 70—75 — 20-15 — — — 15-10 IV 100 - — 25—30 75—70 - - Для поверхностной резки высокохроми¬ стой и хромоникелевой стали
V.14. Газы для сварки и резки В табл. V.54—V.56 приведены характеристики газов. Т А Б ЛИЦА V 54. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ (ПАРОВ) ПРИ 760 мм рт. ст. (0,1 МПа) Газ и пары ГОСТ Плотность, Низшая теплотворная способность Температура пламени Соотношение между кислоро¬ Пределы взрываемое* ти в смеси, % кг/мч МДж/м* ккал/м3 в рабочей зоне, °С дом и горючим газом в смеси в горелке с воздухом с кислоро¬ дом Газ: ацетилен 5457—75 1,09 52,6 12600 3150 1,1—1,7 2,2—82 2,3—93 водород 3022—70* 0,084 10 2400 3200 0,3—0,4 3,3—81,5 4,6—93 коксовый 8331-57 0,4—0,55 14,7—18,9 3500—4500 2000 0,6—0,8 7-19 — природный 5542—50* 0,7—0,9 34,4—34,7 8200—8500 2200 1,5—1,6 4,5—14 3—45 городской 0,84—1,05 18,9—25,2 4500—6000 2000 1,5—1,6 3,8—24,8 10—73,6 пропан- бутановая смесь 20 448—75 1,95 89 21 200 2400 3,4— 3,8 2,17—9,5 2,4—57 Пары: бензина 1012—72* 2084—67** 8505—57 0,7—0,76 42—44,5 10 000—10 600 2500—2600 1,1—1,4 0,7—0,6 2,1—28,4 керосина 18 499-73 0,8-0,84 42—42,8 10 000—10 200 2400—2500 1,7—2,4 1,4—5,5 — Примечание. Для бензина и керосина характеристики и расход кислорода даны на 1 кг жидкого горючего.
ТАБЛИЦА V.55. ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОРОДА ГАЗООБРАЗНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО (ГОСТ 5583—68*) Показатель Сорт кислорода Содержание: кислорода в объеме, %, не менее водяных паров, г/м3, при нормальных условиях 2(гС и давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.), не бОЛее Температура насыщения кислорода при давлении 0,1 МПа (760 мм pfr. etf.)> °С, йе менее 99,7 0,07 -43 99,6 0,07 -43 99,2 0,07 —43 ТАБЛИЦА V.56. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ {'АЗОЭЛЕКТРИЧЕёКОЙ СВАРКИ Й РЕЗКИ Газ Транспортирование к рабочим местам Аргон: высшего сорта 1-го » 2-го Гелий: высокой чисто¬ ты технический Азот: высшего сорта 1-го » 2-го » 3-го * особой чисто¬ ты Водород: А Б В 1-го сорта 2-го » Углекислый: пищевой технический Сварочный: 1-го сорта 2-го » ГОСТ 10157-73* ГОСТ 20461-75 ГОСТ 9293-74 ГОСТ 3022—70* ГОСТ 8050—64* 99,99 99,98 99,95 99,985 99,8 99,994 99,5 99 97 99,996 99,8 98 98.5 97.5 95 98,5 99,6 99 В баллонах под рабочим давлением 115 ±0.6 МПа (150±5 кгс/см2) в Газообраз¬ ном виде (Может перево¬ зиться в смесй с кислоро¬ дом, гелием, водородом или азотом в соотношении, пре¬ дусмотренном ТУ) В баллонах под рабочим давлением 1б±0,5 МПа (150±5 кгс/сма) £ газообраз¬ ном виде По газопроводу или в ► баллонах под рабочим дав¬ лением 7,5 МПа (75 кгс/см3) в жидком виде 157
Глава VI. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ VI.1. Электрические свойства сварочной дуги, определяющие требования к источникам питания для электродуговой сварки Электрическая сварочная дуга является разновидностью мощно¬ го дугового разряда в сильно ионизированной среде газов и паров различных материалов. Общие свойства различных видов сварочных дуг характеризуют следующие параметры: напряжение t/д, ток /д и длина 1д дуги. Дуга — нелинейный элемент электрической цепи, у которого отсутствует пропорциональная зависимость между током и напряжением. Статическая вольт-амперная характеристика дуги, т. е. зависимость (рис. VI.1) = / (/д) при /д = const, Рис. VI. 1. Статические характе¬ ристики дуги 1ч. Рис. VI.2. Характеристика рабо¬ ты системы «источник пита¬ ния — дуга» А, Б — точки устойчивой и не* устойчивой работы; 1 — внеш- н.чя характеристика источника питания; 2 — статическая харак¬ теристика дуги Рис. VI.3. Характер измене¬ ния напряжения и тока ду¬ ги в цепи с индуктивным со¬ противлением U3 — напряжение зажига¬ ния дуги; <р — угол сдвига тока по фазе; / — напряже¬ ние холостого хода источ¬ ника питания; 2 — ток дуги;, 3 — напряжение дуги имеет три основных участка, наклон которых определяется главным образом физическими явлениями, протекающими в приэлектродных областях и столбе дуги. Приблизительно описать эти явления можно, рассматривая напряжение дуги как сумму падений напряжения в ка- тоднон UR и анодной Ua областях и столбе дуги £/с. Крутопадающая 158
характеристика дуги (участок /, см. рис. VI. 1) имеет место при плот¬ ности тока в электродах на более 12-10е А/м2 (12 А/мм2). При такой плотности тока площади активных пятен дуги на аноде и катоде ра¬ стут пропорционально току, а падение напряжения в приэлектродных областях U& и Uн остаются практически неизменными. Напряжение дуги меняется в основном за счет падения напряжения в столбе ду¬ ги Uс. Но поскольку увеличение сечения электропроводности стол* ба дуги в этих условиях опережает рост тока, то при повышении последнего уменьшается Uc. При дальнейшем увеличении плотности тока (участок II) площади активных пятен и столба дуги продолжа¬ ют расти пропорционально току, а падение напряжения в приэлект¬ родных областях и столбе дуги остаются практически неизменными и не зависят от тока. Это характерно для дуг с плотностью тока в электродах от 12• 106 до 80-10® А/м2 (12—80 А/мм2), т. е. во всем диапазоне режимов сварки штучными электродами, неплавящимся электродом и под флюсом. При сварке плавящимся электродом в за¬ щитных газах и на форсированных режимах под флюсом, когда плотность тока в электродах более 80* 10е А/мм2 (80 А/мм2), вслед* ствие ограниченных размеров электрода дуга у его торца сжимает* ся, что приводит к увеличению приэлектродного падения напряжения с ростом тока. На таких режимах статическая характеристика дуги становится возрастающей (участок III). В реальной сварочной цепи дуга и источник ее питания образуют взаимосвязанную систему, ра* ботающую в статическом и динамическом (переходном) режимах. В статическом режиме устойчивость системы, «источник питания — ду¬ га» будет обеспечена при выполнении следующего условия в точке пересечения характеристик Это означает, что если форма характеристики дуги соответствует участку /, то характеристика источника питания должна быть более крутопадающей, на участке II она должна быть пологопадающей или жесткой, но в Меньшей степени, чем характеристика дуги, а на участке III — жесткой или возрастающей (рис. VI.2). В этом случае внезапное малое отклонение тока дуги, вызванное случайной причи¬ ной, будет с течением времени уменьшаться, т. в. режим сварки не будет нарушаться, и система вернется вновь в исходное состояние равновесия. Выполнение условия (VI. 1) особенно важно при ручной сварке и плазменной резке, когда манипуляции электродом и переме¬ щение анодного пятна в процессе резки приводят к значительным из¬ менениям длины дуги, а режим сварки при этом не должен заметно меняться. В этом случае чем круче характеристика источника пита¬ ния, тем более устойчива сварочная дуга, т. е. меньше величина изме¬ нения тока при изменении длины дуги. При автоматической и полу¬ автоматической дуговой сварке плавящимся электродом имеет место явление саморегулирования, при котором длина дуги После ее изме¬ нения восстанавливается автоматически за счет изменения скорости плавления электрода. Явление саморегулирования наиболее сильно проявляется при повышении плотности тока в электроде и уменьшении крутизны внеш¬ ней характеристики источника питания. Перечисленные свойства при¬ сущи дугам постоянного и переменного тока. Однако особенности ду¬ гового разряда на переменном токе в первую очередь определяются периодическим изменением величины и направления тока и напряже- т
ния дуги. В условиях периодической смены полярности в момент пе¬ рехода тока через нулевое значение дуга угасает и дуговой промежу¬ ток деионизируется. Для повторного зажигания дуги необходимо вновь ионизировать дуговой промежуток, что может быть достигну¬ то различными способами, основанными на механизмах автоэлектрон* ной и термоэлектронной эмиссий. При сварке неплавящимся электродом дуга зажигается повторно при напряжении £/3, большем, чем напряжение £/л. Значение U3 мо¬ жет быть различно и зависит от материала электрода и изделия, со¬ става среды, в которой горит дуга, и от многих других факторов. В общем случае необходимо, чтобы после перехода тока через нуле¬ вое значение и угасания дуги напряжение на электродах как можно быстрее стало равно U9. Практически 9fo достигается повышением напряжения холостого хода источника питания £/*-х и включением в сварочную цепь индуктивности, обеспечивающей нужный сдвиг фаз между сварочным током и напряжением источника питания (рис, VI.3). Для обычных условий сварки наиболее приемлемы угол сдвига фаз ф, при котором cos ф=0,35—0,45, и отношение t/xx/i/д, равное 1,8—2,5. С увеличением сварочного тока и разогревом электродов повышается устойчивость дуги и термоэлектронная эмиссия, улуч¬ шающая условия повторного зажигания. При уменьшении тока же¬ лательно увеличивать напряжение холостого хода источника питания или другими средствами улучшить повторов зажигание дуги. В динамическом (переходном) режиме сварки особое значение имеет способность источника питания быстро реагировать на изме¬ нения, происходящие в дуге. Динамические свойства источников пи¬ тания можно оценивать временем восстановления напряжения при переходе от режима короткого замыкания к рабочему режиму или холостому ходу; кратностью установившегося значения тока корот¬ кого замыкания /к и рабочего тока /Р; скоростью нарастания тока короткого замыкания. Первые две характеристики в основном ис¬ пользуются для оценки динамических свойств источников питания ручной дуговой сварки. Оптимальными величинами являются: время восстановления напряжения до 30 В не более 0,05 с и кратность уста¬ новившегося тока короткого замыкания и рабочего в пределах 1,25 < /к//р < 2. Скорость нарастания тока короткого замыкания зависит от ин¬ дуктивности сварочной цепи и характеризует динамику источников питания для сварки плавящимся электродом в защитных газах и в первую очередь в углекислом газе. При большой индуктивности ско¬ рость нарастания тока мала. В моменты короткого замыкания сран- нительно медленно разогревается конец электродной проволоки на большом участке, который нерасплавленным попадает в сварочную ванну. Процесс переноса металла в дуге при увеличении индуктивности сварочной цепи становится крупнокапельным, что затрудняет или де¬ лает практически невозможной сварку в потолочном, горизонтальном и вертикальном положениях. При малой индуктивности скорость на¬ растания может быть чрезмерной. В этом случае из-за взрывообраз¬ ного перегорания перемычки между электродной проволокой и каплей расплавленного металла, переходящей в ванну, увеличивается разб¬ рызгивание и ухудшается формирование шва. Возможность менять динамику источника питания путем измене¬ ния индуктивности сварочной цепи предсумотрена в конструкциях 160
почти всех существующих выпрямителей для сварц# в защитных га¬ зах. Для этой же цели разработаны стабилизирующие дроссели, речь о которых пойдет ниже. Источники питания сварочной дуги должны удовлетворять следующим основным требованиям: напряжение холостого хода источников питания должно быть достаточным для легкого зажигания и устойчивого горения дуги, ио не превышать максимальных значений, указанных ГОСТом или тех¬ ническими условиями на соответствующее оборудование; источники питания должны быть рассчитаны на работу при пе¬ риодических коротких замыканиях сварочной цепи, имеющих место в процессе сварки и при зажигании дуги. Установившийся ток корот¬ кого замыкания должен быть в пределах 1,25—2 значений рабочего тока; источники питания для сварки плавящимся электродом в защит¬ ных газах должны обеспечивать такую скорость нарастания тока короткого замыкания, при которой процесс сварки происходит с ми¬ нимальным разбрызгиванием; внешние характеристики источников питания должны быть: кру¬ топадающими— для сварки штучным и неплавящимся электродом и плавящимся электродом с зависимой от напряжения дуги скоростью подачи; пологопадающими, жесткими или возрастающими—для сварки плавящимся электродом с независимой скоростью подачи. VI.2. Источники переменного тока Широкому применению дуговой сварки на переменном токе в значительной степени способствуют простота изготовления и высокая надежность в эксплуатации источников питания, в качестве которых в основном используют сварочные трансформаторы. В зависимости от используемого способа регулирования режима сварки и получения падающей внешней характеристики различают трансформаторы с нормальным и повышенным магнитным рассеянием. У первых транс¬ форматоров благодаря тому, что вторичная обмотка наматывается непосредственно поверх первичной, весь магнитный поток, создавае¬ мый первичной обмоткой, охватывает и вторичную. Принципиальная конструктивная схема трансформаторов типа СТЭ с отдельной реактивной катушкой-дросселем типа РСТЭ приве¬ дена на рис. VI.4, а. Из-за малого магнитного рассеяния, а следова¬ тельно, и индуктивного сопротивления обмоток трансформатора внешняя характеристика собственного трансформатора жесткая. Для регулирования режима сварки и получения падающей внешней ха¬ рактеристики в сварочную цепь последовательно с дугой включается отдельная реактивная кагушка-дроссель. Индуктивное сопротивление дросселя изменяется регулировани¬ ем воздушного зазора в ярме его сердечника путем плавного переме¬ щения подвижного пакета. При уменьшении зазора индуктивное со¬ противление дросселя возрастает, а сварочный ток уменьшается, при увеличении зазора сварочный ток повышается. Недостатком источни¬ ков питания этого типа является неустойчивая работа при сварке на малых токах, когда имеет место вибрация подвижного пакета дрос¬ селя, вызываемая значительными электродинамическими усилиями. Эти усилия возникают при замыкании дугового промежутка в момен¬ ты перехода капли расплавленного металла с электрода в сварочную ванну. На рис. VI.4, б показана принципиальная кокструктивная схе- 11—140 161
3) Рис. VI.4. Конструктивные схемы (а—ж) сварочных трансформаторов 1 — обмотка дросселя; 2 — подвижной сердечник дросселя; 3 — магнитопро- вод дросселя; 4 — магнитопровод транс- форматора; 5, 6 — первичная и вторич- ная обмотки; 7 — подвижная вторич¬ ная обмотка трансформатора; 8 — под¬ вижной магнитный шунт; 9 — охваты¬ вающая обмотка; 10 — обмотка уп¬ равления; 11 — неподвижной магнит¬ ный шунт; 12 — секция вторичной об¬ мотки :вг? Iступень 180 А г? Цступт 160 А ГоГ? Ш ступень ' /Ш ozd о о о -*-о о IVcmynetib Ю5А Рис. VI.5. Схема сварочного трансформатора ТСП-1 162
ма сварочных трансформаторов типа СТН и ТСД. Трансформаторы этого типа, как и типа СТЭ, имеют нормальное магнитное рассеяние, однако дроссель для регулирования режима сварки и получения па¬ дающей внешней характеристики выполнен на совмещенном ярме с магйитопроводом трансформатора. К преимуществам трансформато¬ ров этого типа относятся меньшие габарит и масса по сравнению с трансформаторами типа СТЭ двухкорпусного исполнения. Однако они не лишены недостатков, присущих трансформаторам с отдель¬ ным дросселем. Трансформаторы типа СТН предназначены для руч¬ ной дуговой сварки и снабжены винтовым механизмом с рукояткой для перемещения подвижного пакета дросселя. Трансформаторы типа ТСД рассчитаны для питания автомати¬ ческих и полуавтоматических установок и снабжены электромехани¬ ческим приводом для дистанционного регулирования режима сварки. Сварочные трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием, как правило, имеют разнесенные обмотки. Это приводит к тому, что часть магнитного потока первичной обмотки замыкается, помимо контура, вторичной обмоткой, создавая так называемый поток рас¬ сеяния. Эти трансформаторы имеют также несколько модификаций, различающихся по способу регулирования режима. К наиболее распространенному типу трансформаторов с повышен¬ ным магнитным рассеянием относятся трансформаторы типа ТС-ТД (рис. VI.4,в). У трансформаторов этого типа за счет изменения по¬ тока рассеяния при перемене расстояния между первичной и вторич¬ ной обмотками регулируется режим сварки и обеспечивается падаю¬ щая внешняя характеристика. Существенным преимуществом транс¬ форматоров этого типа по сравнению с трансформаторами СТЭ, СТН-ТСД является значительное снижение усилий, действующих на подвижные узлы системы регулирования режима трансформатора. Так, например, если в трансформаторах типа СТЭ, СТН-ТСД на под¬ вижный пакет дросселя действует усилие, достигающее 4—5 кН (400—500 кгс), то нагрузки на подвижные элементы трансформато¬ ров типа ТС-ТД не превышают 0,4—0,6 кН (40—60 кгс). Подвижная обмотка в трансформаторах типа ТС-ТД перемещается вручную. При разведении обмоток сварочный ток уменьшается, при сближении увеличивается. Специально для работы в монтажных условиях создан трансформатор типа ТД-304 с дистанционным регулированием режи¬ ма сварки. Обмотки у этого трансформатора перемещаются с помо¬ щью приставки типа РТД-2 с электромеханическим приводом, соеди¬ няемой с винтовым механизмом передвижения обмоток трансформа¬ тора. Для расширения диапазона регулирования сварочного тока в трансформаторах типа ТС-ТД предусмотрена возможность переклю¬ чения катушек вторичной обмотки с последовательного соединения на параллельное. Следующим типом трансформаторов с повышенным магнитным рассеянием являются трансформаторы типа СТАН-СТШ и трансфор¬ матор ТС-350, принципиальная конструктивная схема которых пока¬ зана на рис. VI.4, г. В этих трансформаторах увеличение магнитного рассеяния создается за счет подвижного магнитного шунта, помещен¬ ного между стержнями трансформатора. При выдвижении магнитно¬ го шунта за пределы магнитопровода рассеяние уменьшается, что приводит к снижению индуктивного сопротивления обмоток транс¬ форматора и увеличению сварочного тока. Магнитный шунт в транс¬ форматорах типа СТАН-СТШ перемещается вручную. В трансформа¬ торах типа СТАН шунт выдвигается за пределы магнитопровода в одну сторону. В трансформаторах типа CT11I шунт, состоящий из 11* 163
двух половин, разводится в обе стороны, что уменьшает габарит трансформатора. Принцип регулирования режима за счет подмагничнвания шунта заложен в основу конструктивной схемы трансформаторов типа ТДФ (рис. VI.4, е)у предназначенных для питания дуги при автоматиче¬ ской дуговой сварке под слоем флюса. При увеличении тока подмаг- ничивания магнитное сопротивление шунта возрастает, поток рассея¬ ния уменьшается и сварочный ток увеличивается. На рис. VI.4, ж показана принципиальная конструктивная схема трансформаторов с регулируемой магнитной коммутацией (ТРМК). У этих трансформаторов вторичная обмотка секционирована, боль¬ шая часть ее витков (60—70%) расположена, как у трансформаторов с нормальным рассеянием, а около 30—40% витков находятся между верхним и средним ярмами трансформатора. Плавная регулировка режима достигается подмагничиванием среднего и верхнего ярма. Положительная особенность этих трансформаторов — это отсутствие подвижных частей, что повышает надежность их работы, а наличие подмагничиваемого шунта позволяет сделать управление режимом сварки дистанционным. Кроме перечисленных основных типов трансформаторов находят применение облегченные малогабаритные трансформаторы типа ТСМ-250 и ТСП-1, рассчитанные для работы в монтажных условиях при пониженном значении продолжительности работы (ПР). Они также относятся к группе трансформаторов с повышенным магнит¬ ным рассеянием. Режим в трансформаторах типа ТСМ-250 регулиру¬ ется ступенчато путем включения дополнительных витков встречно¬ согласно со вторичной обмоткой. Плавная регулировка внутри каж¬ дой ступени производится намоткой от 1 до 5 витков сварочного про¬ вода вокруг корпуса трансформатора (см. рис. VI.4, д). Режим в трансформаторах типа ТСП-1 регулируется ступенчато за счет изменения магнитной связи между его обмотками (рис. VI.5). Минимальный сварочный ток обеспечивается при работе толь¬ ко той части вторичной обмотки, которая расположена на втором стержне, отдельно от первичной обмотки. По мере отключения витков вторичной обмотки, размещенной на втором стержне, и увеличения числа подключаемых витков вторичной обмотки на первом стержне магнитная связь между первичной и вторичной обмотками повыша¬ ется, магнитное рассеяние и индуктивное сопротивление уменьшает¬ ся, в результате чего сварочный ток возрастает. Техническая харак¬ теристика перечисленных типов трансформаторов приведена в табл. VI.1. VI.3. Источники постоянного тока К источникам постоянного тока относятся генераторы и выпря¬ мители. Генераторы, как правило, имеют привод от электродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания и бывают однопостовыми и многопостовыми. Существующие однопостовые генераторы в зависи¬ мости от схемы соединения их обмоток разделяются на три основные группы: с независимым питанием намагничивающей обмотки и последо¬ вательной размагничивающей или подмагничивающей обмоткой (рис. VI.6, а); с питанием намагничивающей обмотки от дополнительной щетки 164