2.3 Толщины пластин
Зависимость между толщиной пластины d и температуры предварительного подогрева Tp приведена в уравнении (5) и на Рис.4. В случае различия толщины исходного металла берётся большая толщина.
Tpd = 160 tanh(d / 35) ─ 110 |
(5)
|
Рисунок 4 показывает, что изменение толщины вызывает сильное влияние в случае, когда толщина пластины < 40 мм. Однако влияние ослабляется с ростом толщины пластины и становится малым при толщине > 60 мм.
2.4 Уровень водорода и процесс сварки
Влияние содержания водорода HD свариваемого металла на уровень температуры предварительного подогрева определяется уравнением (6) и приведён на рисунке 5.
Рисунок 5 показывает, что увеличение содержания водорода (HD) требует увеличения температуры предварительного подогрева. Изменение содержания водорода больше влияет на температуру подогрева при более низких концентрациях, чем при высоких.
Уменьшение содержания водорода в металле сварки с использованием правильной сушки и отожжёнными расходными материалами или расходными материалами с очень низкими уровнями водорода для ручной дуговой сварки металлов и дуговой сварки под флюсом приводит к значительному снижению требуемой температуры предварительного подогрева.
TpHD = 62 HD 0,35 ─ 100 |
(6) |
Наиболее удобный сварочный процесс - это дуговая сварка с газовой защитой проволокой сплошного сечения, реализуемая при содержании водорода около 2,0 мл/100 г наплавленного металла.
2.5 Подводимая теплота
Влияние подводимой теплоты, Q, на температуру предварительного подогрева дано в уравнении (7) и приведено на рис.6.
TpQ = (53 CET ─ 32) Q ─ 53 CET + 32 |
(7) |
Рисунок 6 показывает, что увеличение подводимой теплоты во время сварки позволяет снизить температуру предварительного подогрева. Более того, влияние зависит от содержания примеси и более резко выражено при низком эквиваленте углерода, чем при высоком. Если требуются другие значения величины CET, отличные от приведённых на рис.6, данные должны быть интерполированы на основе кривых графика. Тем не менее, максимальная подводимая теплота может быть ограничена эффектом вязкости зоны нагрева и наплавленного металла.
2 .6 Влияние остаточных напряжений
Известно только качественное соотношение между уровнем остаточных напряжений и температурой предварительного подогрева. Увеличение остаточных напряжений при жёстком закреплении приводит к необходимости увеличения температуры предварительного подогрева. При выводе уравнения для вычисления температуры предварительного подогрева было сделано допущение, что остаточные напряжения в области сварки соответствуют остаточным напряжениям основного металла или наплавляемого металла.
2.7 Определение предварительного подогрева
2.7.1 Вычисление минимальной температуры предварительного подогрева
Эффект упомянутого выше влияния факторов учтён в формуле. В случае различия толщины основного металла более толстый принимается во внимание. Химический состав, характеризующийся эквивалентом углерода CET, подводимая теплота Q, толщина пластины d, и содержание водорода наплавляемого металла HD учтены в уравнении (8)
Tp = TpCЭТ + Tpd + TpHD + TpQ |
(8) |
Это приводит к следующему уравнению для расчёта температуры предварительного подогрева Tp
Tp = 697 CET + 160tanh(d/35) + 62 HD0,35 + (53 CET ─ 32) Q ─ 328 |
(9) |
В соответствии с опытом, сварка устойчива, когда используется температура предварительного подогрева, рассчитанная с помощью формулы (9), обеспечивая выполнение следующих условий:
Прихваточный и корневой сварочные швы, также как и однопроходный угловой сварной шов, должны иметь минимальную длину 50 мм. Если толщина листа превышает 25 мм, то необходимо, по меньшей мере, два слоя. Для прихваточного и корневого сварочных швов рекомендуются присадочные материалы, которые дают мягкий пластичный наплавляемый металл.
В случае заполнения стыковых сварных швов нельзя делать промежуточное охлаждение до тех пор, пока толщина сварного шва не достигнет одной трети от толщины основного металла наиболее толстого участвующего в сварке металла, иначе рекомендуется, чтобы содержание водорода было бы уменьшено с помощью последующего прогрева (выдержки).
Последовательность сварки должна быть выбрана так, чтобы пластические деформации частично заполненных швов уменьшались.
Как отмечено выше, однопроходные угловые швы допускают более простую технологию сварки, чем первый проход в корне швов. Поэтому вычисленная температура предварительного подогрева около 60 °С может быть и не нужной. Нужно ли использовать эти результаты решать заказчику в соответствии с его опытом. Для многопроходной сварки углового шва предпочтительно использовать ту же температуру предварительного подогрева, что и для стыкового сварного шва.