Файл: Методические указания по выполнению практическщй работы по междисциплинарному курсу.doc

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ИНДУСТРИАЛЬНО-СУДОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ»

утверждаю

директор спб бпоу «исл»

_____________________и.в. куричкис

_____________________________20__________г.

Методические указания

по выполнению

практическщй работы

по междисциплинарному курсу

МДК.02.01 Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавки, резки) покрытыми электродами

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛИ»
По профессии среднего профессионального образования

15.01.05 сварщик (ручной и частично механизированной сварки ( наплавки))

Санкт-Петербург
2016

СОДЕРЖАНИЕ
1. Основные теоретические положения 3

2. Порядок выполнения работы 6

3. Содержание отчета 6

ПРИЛОЖЕНИЯ Таблица 3. Химический состав сталей 7

4. Исходные данные 8

5. Вопросы тест-задания 9
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• 
  определение свариваемости стали;
  
• 
  оценка склонности металла к появлению горячих и холодных трещин;
  
• 
  определение необходимости подогрева перед, во время и после сварки,;
  
• 
  определение структуры стали.
  

1. Основные теоретические положения.
Свариваемость стали определяется химическим составом стали. Химический состав и механические свойства каждой марки стали определяются ГОСТом. При изготовлении машин и аппаратов для химических производств сварке подвергаются детали, изготовленные, в основном, из конструкционных низкоуглеродистых, средне- и низколегированных прокатных и литых сталей.

Основное влияние на свариваемость стали оказывает углерод. По его содержанию в стали определяется, к какой группе по свариваемости относится данная сталь.

Для оценки склонности металла к появлению холодных трещин чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Наиболее распространенным и приемлемым для легированных сталей является следующее уравнение:

Сэ = С + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Mo/4 + V/14 + Cu/13 + P/2 (1)
где С, Мn, Si, Ni, Сг, Мо, V, Cu, P — процентное содержание соответственно углерода, марганца, кремния, никеля, хрома, молибдена, ванадия, меди, фосфора.

Содержание

---

легирующих элементов, кроме С и Р уменьшить в 100 раз.
Вероятность появления при сварке горячих трещин можно определить по показателю Уилкинсона (H.C.S):
(2)

Условием появления горячих трещин является Н.С.S. > 2. Так, например, при обычной сварке низколегированной стали трещины начинают возникать при Н.С.S. = 4.

Если оценка свариваемости (табл.1.) по показателю Сэ указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо предусмотреть предварительный подогрев детали.

Температуру подогрева, °С, можно определить по формуле:

, (3)

где Соб - общий углеродный эквивалент,

Соб = Сэ + 0,005δ•Сэ,

где δ - толщина металла свариваемой детали, мм.

Температура сопутствующего сварке или наплавке подогрева зависит от материала изделия и колеблется в среднем от 250 до 400° С.

Таблица 1. Классификация сталей по свариваемости

Группа сталей	Свариваемость	Эквивалент Сэ, %	Технологические меры
			подогрев		термообработка
			перед сваркой	во время сварки	перед сваркой	после сварки
1 (сваривается любыми способами без применения особых приемов)	Хорошая	< 0,25	-	-	-	Желательна
2 (требует строгого соблюдения режимов сварки, специальных присадочных материалов, тщательной подготовки кромок)	Удовлетворит	0,25 - 0,35	Необходим	-	Желательна	Необходима
3 (склонность к трещинам в шве и околошовной зоне, требуется подогрев до 250°C-400°C)	Ограниченная	0,35 - 0,45	Необходим	Желателен	Необходима	Необходима
4 (склонность к трещинам, низкая прочность шва, требуется предварительный и сопутствующий подогрев, термообработка перед сваркой и после сварки)	Плохая	> 0,45	Необходим	Необходим	Необходима	Необходима

---

В отдельных случаях при больших значениях углерода требуется подогрев перед сваркой (табл.2).
Таблица 2. Рекомендуемые режимы подогрева перед сваркой.

С т а л ь	Рекомендуемый режим подогрева, оС
Низкоуглеродистая (до 0,22% С)	120 – 150о (на многослойных швах, при сварке толщин более 40мм)
Среднеуглеродистая (0,23 – 0,45% С)	150 – 300о
Высокоуглеродистая	300 – 450о
Низколегированная	200 – 250о
Легированная конструкционная	До 400о
Теплоустойчивая	250 – 400о
Жаропрочная аустенитная	без прогрева
Коррозионно-стойкая неаустенитного класса	До 400о

На работоспособность конструкции при заданных условиях работы влияет химический состав и структура стали. Структуру стали определяют по диаграмме Шеффлера (рис. 1.)по эквивалентному содержанию Ni и Cr;



Рисунок 1.Диаграмма Шеффлера

Niэкв= Ni+30C+0,5Mn+30N, (4)

Crэкв= Cr+Mo+1,5Si+0,5Nb+V. (5)
2. Порядок выполнения работы.

1. 
   Выбрать марку стали и исходные данные согласно указанного преподавателем варианта (см. приложение: Таблица 4).
   
2. 
   Выписать из таблицы 3 (см. приложение) химический состав заданной стали в виде таблицы
   

Таблица. Химический состав стали

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S

3. 
   Определить свариваемость стали, используя формулу 1 и таблицу 1.
   
4. 
   Оценить склонности металла к появлению холодных трещин, используя таблицу 1.
   
5. 
   Оценить склонности металла к появлению горячих трещин, используя формулу 2.
   
6. 
   Если оценка свариваемости указывает на склонность стали к появлению холодных трещин, то необходимо определить предварительную температуру подогрева перед сваркой по формуле 3, и выписать из таблицы 1 рекомендации по термообработке во время и после сварки.
   
7. 
   Определить структуру стали используя формулы 4 и 5, а также диаграмму Шеффлера (рис.1).
   
8. 
   Сделать вывод о проделанной работе.
   
9. 
   Ответить на вопросы тест-задания.
   

---

3. Содержание отчета.

1. 
   Таблица химического состава заданной стали.
   
2. 
   Расчеты для определения свариваемости стали и по оценке склонности стали к появлению горячих и холодных трещин.
   
3. 
   Рекомендации по термообработке до сварки, во время и после сварки
   
4. 
   Краткие выводы.
   
5. 
   Ответы на тест-задание.
   

Приложение Таблица 3. Химический состав сталей

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	Другие элементы
Cт3пс	380-94	0,14-0,22	0,05-0,17	0,40-0,85	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,05 P-0.04
20	1050-88	0.17-0.24	0.17-0.37	0.35-0.65	<0,25	<0,25	<0,25	S-0,040 P-0,040
45	1050-88	0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,25	0,30		S-0,040 P-0,035
09Г2	19281-89	<0.12	0,17-0,38	1,40-1,80	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
09Г2С	19281-89	<0,12	0,50-0,80	1,30-1,70	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
14Г2	19281-89	0,12-0,18	0,17-0,37	1,20-1,60	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
12ГС	19281-89	0.09-0.15	0.5-0.8	0.8-1.2	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
16ГС	19281-89	0.12-0,18	0,4-0,7	0,9-1,2	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
17ГС	19281-89	0,14-0,20	0,40-0,60	1,0-1,40	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
10Г2С1	19281-89	<0,12	0.9-1.2	1,30-1,65	<0.3	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
10ХСНД	19281-89	<0,12	0,80-1,10	0,50-0,80	0,6-0,9	0,5-0,8	0,4-0,6	S-0,040 P-0,035
14Г2АФ	19281-89	0.12-0.18	0.3-0.5	1,2-1,6	<0.4	<0.3	<0.3	V-0.07- 0.12 S-0,040 P-0,035
30Х	4543-71	0.24-0.32	0.17-0.37	0.5-0.8	0.8-1.1	<0.3	<0.3	S-0,035 P-0,035
40Х	4543-71	0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10			S-0,035 P-0,035
40ХН	4543-71	0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,45-0,75	1,00-1,40		S-0,035 P-0,035
14ХГС	4543-71	0,11-0,16	0,4-0,7	0,9-1,3	0,5-0,8	<0.3	<0.3	S-0,040 P-0,035
20ХГС	4543-71	0.17-0.23	0.9-1.2	0.8-1.1	0.8-1.1	<0.3	<0.3	S-0,025 P-0.025
12ХН2	19281-89	0.09-0.16	0.17-0.37	0.3-0.6	0.6-0.9	1.5-1.9		S-0,035 P-0.035
15ХСНД	19281-89	0.12-0.18	0.4-0.7	0.4-0.7	0.6-0.9	0.3-0.6	0.2-0.4	S-0,040 P-0,035
15ХМА	4543-71	0,11-0,18	0,17-0,37	0,40-0,70	0,80-1,10	<0.3	<0.3	Мо-0,40-0,55 S-0,035 P-0.035
30ХМ	4543-71	0,26-0,34	0,17-0,37	0,40-0,70	0,80-1,10	0,30	<0.3	Мо-0,15- 0,25 Р-0,035
12Х18Н9Т	19281-89	0.12	<0.8	2	17-19	8-9,5	<0.3	S-0,02 P-0,038
20ХН3А	19281-89	0.17-0.24	0.17-0.37	0.3-0.6	0.6-0.9	2.75-3.15	<0.3	S-0,025 P-0.025

---

4. Исходные данные
δ = 10 мм – для всех вариантов

Таблица 4.Исходные данные

Вариант	Марка стали	№ вопросов теста
1	15ХМА	1,5,8,10,20
2	30ХМ	2,6,11,15,19
3	12Х18Н9Т	3,7,12,16,18
4	20ХН3А	4,9,13,17,20
5	09Г2	5,7,13,17,19
6	09Г2С	1,6,12,17,20
7	14Г2	2,7,13,15,18
8	12ГС	3,9,12,14,17
9	16ГС	4,6,11,16,19
10	17ГС	1,3,7,10,15
11	10Г2С1	2,5,13,16,18
12	Cт3пс	3,6,14,17,20
13	20	4,7,12,15,19
14	45	1,5,7,10,17
15	09Г2	2,4,11,13,16
16	09Г2С	3,5,9,12,15
17	14Г2	4,8,14,17,20
18	12ГС	5,7,10,15,17
19	16ГС	6,8,11,13,19
20	17ГС	1,3,9,12,18
21	10Г2С1	2,4,10,11,16
22	10ХСНД	3,7,13,14,20
23	14Г2АФ	4,8,12,15,19
24	30Х	1,4,9,11,17
25	40Х	4,9,13,17,20
26	40ХН	5,7,13,17,19
27	14ХГС	1,6,12,17,20
28	20ХГС	2,7,13,15,18
29	12ХН2	3,9,12,14,17
30	15ХСНД	4,6,11,16,19

---