§ 150. Технологические приемы сварки конструкционных сталей

В сварных соединениях из конструкционных сталей вследствие повышен­ного предела текучести и склонности к закалке возникают собственные напряжения, механические и структурные, более значительные, чем при сварке малоуглеродистой стали.

Собственные напряжения, суммируясь с напряжениями внешней на­грузки, снижают работоспособность швов, приближая их к хрупкому со­стоянию.

Задачей конструктора является выбор рациональной формы конструкции и соответствующей технологии, при которой собственные напряжения будут минимальными. Проф. Г. А. Николаев рекомендует при проектировании и выполнении сварных конструкций руководствоваться следующим.

1. Избегать в сварных узлах не обоснованного расчетом увеличения сечения и длины швов, а также скопления швов в одном узле и их пере­сечения.

2. Сварные соединения в элементах, подверженных динамической и пере­менной нагрузке, должны иметь плавные переходы от шва к основному металлу и не должны создавать ступенчатого изменения сечения сварного соединения (фиг. 258).

3. При выборе электродов исходить из опытных данных механических испытаний сварных соединений для данной стали и склонности швов к обра­зованию трещин.

Фиг. 258. Очертания швов в конструкциях,

подвергающихся действию динамических

нагрузок:

а — плавный переход; б — ступенчатый переход.

Фиг. 259. Схема многослойной сварки каскадным методом:

1—3 — последовательно накладываемые слои

Сварку конструкционных сталей можно производить различными, тех­нологическими приемами. При свар­ке сталей малой толщины применяют однопроходную сварку. При ручной сварке замкнутых контуров однопроходную сварку с целью снижения остаточных напряжений произ­водят ступенями с таким расчетом, чтобы напряжения, вызванные одним отрезком шва, компенсировались другим.

При сварке сталей большой толщины производят многослойную сварку с малыми интервалами времени между наложением отдельных слоев, при которой каждый последующий слой накладывается на не успевший еще остыть предыдущий слой, причем пользуются приемом, носящим название каскадного способа (фиг. 259). Этот способ уменьшает перегрев основного металла и обеспечивает меньшую ширину зоны термического влия­ния.

Кроме того, пользуются приемом многослойной сварки с большими ин­тервалами времени между наложением отдельных слоев, при которой каж­дый предыдущий слой до наложения последующего успевает охладиться до 150—200°, причем в этом случае каждый слой шва и окружающая его зона основного металла проходят цикл закалки и отпуска.

В случаях, когда указанные выше технологические приемы являются недостаточными и при сварке возникают трещины, применяют подогрев изделия перед сваркой до температуры порядка 150—200° с целью умень­шения остаточных напряжений. Сварные изделия из конструкционных сталей часто подвергают термической обработке как для снятия напряжений, так и для повышения прочности — закалке по режимам, устанавливаемым в соответствии с маркой стали. Например, при сварке стали ЗОХГС сварной шов в исходном состоянии имеет предел прочности 76 кг/мм² и относительное удлинение 18% , после же закалки при 880° предел прочности повышается до 129 кг/мм² при снижении относительного удлинения до 9%.