Глава 2

Глава 2 НИКЕЛЬ И ЕГО СПЛАВЫ

2.3.2 Технология сварки и сварочные материалы

Использование тех или иных марок проволок, электродов, флюсов, газов определяется уровнем требований к сварным швам и соединениям.

При газовой сварке применяют сварочную проволоку из никеля марок Н-1, НП-1, НП-2 или комплексно-легированные проволоки марок НМцАТ3-1.5-0.6, НМц2.5, НМцТК1-1.5-2.0, обеспечивающие эффективное раскисление металла сварочной ванны и его легирование. Диаметр присадочной проволоки должен составлять 0,5S основного металла, но не более 6 мм. В качестве флюсов используются плавленные фторидные и высокоосновные флюсы марок АНФ-5, АНФ-7, АН-8, 48ОФ6, наносимые на кромки в виде паст.

Ацетилено-кислородное пламя должно быть нормальным (лучше восстановительным), чтобы избежать пористости шва. Для малых толщин (1-2 мм) используется «левый» способ сварки, а при больших – «правый». Во избежание пористости швов проволока и ядро пламени не должны касаться ванны, а ванна не должна перемешиваться присадкой в процессе сварки.

Сварка ведется как без разделки кромок (S = 1-3 мм), так и с V-образной разделкой (S > 4 мм) с углом разделки до 70^o. Сварные соединения из никеля, как правило, имеют _в = 275-315 МПа и = 90-120^o. Нормализация после сварки при нагреве до Т = 850-900 ⁰С повышает пластичность и вязкость соединений.

При сварке нихрома используют проволоки, близкие по составу к основному металлу. В качестве флюсов при этом чаще используют смесь буры и борной кислоты. [8]

Для сварки угольным электродом используется те же флюсы, что и для газовой сварки. Иногда для повышения качества шва во флюсы добавляют порошки алюминия, ферротитана, феррованадия. В качестве присадочных материалов используют проволоку НМц2.5. Сварка ведется на постоянном токе прямой полярности. С целью избежания перегрева металла околошовной зоны процесс сварки ведут на повышенных скоростях.

Сварка покрытыми электродами применяется для соединения металла толщиной S > 1,5 мм с использованием постоянного тока обратной полярности. При толщине S 3-4 мм разделка кромок не производится, при больших толщинах применяется V-образная (S = 4-12 мм) или Х-образная (S = 8-20 мм) разделка. Угол разделки кромок не менее 70-75^о, а величина притупления – 0,5-3,0 мм.

Сварка, как правило, осуществляется «на проход», а в случае многопроходной сварки необходима тщательная очистка поверхности промежуточных слоев. Длинные швы (l_шв > 500 мм) рекомендуется выполнять участками с разрывами, которые завариваются после очистки шлака, что повышает их пластичность и снижает уровень остаточных напряжений.

Сварку ведут преимущественно в нижнем положении шва на медных подкладках, контролируя степень прилегания подкладки к металлу соединения. Неплотное прилегание кромок к подкладке приводит к образованию трещин в корне шва. При выборе значений сварочного тока с целью избегания перегрева электрода пользуются ориентировочной зависимостью I_св = (35-40) d_эл, а скорость перемещения дуги (скорость сварки) должна быть на 15 % меньше скорости сварки стали (примерно V_св мах = 7-9 м/ч). Ориентировочные режимы сварки, приведены в табл.2.2.

Таблица 2.2 – Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами

S, мм	dэл, мм	Lэл, мм	Iсв, А	S, мм	dэл, мм	Lэл, мм	Iсв, А
2	2,0	150-200	30-50	3-5	3-4	250-300	80-140
2-2,5	2,0-3,0	200-225	40-80	5-8	4	300	90-100
2,5-3,0	3,0	225-250	70-100	8-12	4-5	300-400	100-165

Как правило, основным дефектом швов при РДС являются поры. Лучшее качество швов получают электродами с фтористокарбонатными покрытиями (марка П-2Н) или рутилфтористокарбонатными (ОЗЛ-32). Для технического никеля наибольшее применение получили электроды марок Н-10, Н-37, «Прогресс», ИМЕТ-7, ИМЕТ-10, ВИ-2-6, стержни которых выполнены из никеля Н1 и Н2 . В покрытиях основными составляющими являются мрамор (40-43 %) и плавиковый шпат (18-42,5 %). При сварке неответственных соединений можно использовать электроды марки УОНИ-13/45. Однако, в этом случае весьма высока пористость швов. Для сварки никелевых сплавов согласно ГОСТ 10052-75 предусмотрены электроды типов Э-08Н60Г7МТ, Э-08Х25Н60М10Г2. Для никельхромистых сплавов ХН78Т, ХН77ТЮР применяют электроды марки ЦТ-28,обеспечивающие оптимальное сочетание прочности и пластичности.

При РДС соединений S > 15 мм для улучшения пластичности и снижения пористости часто используют подогрев кромок до 200-250 ⁰С и применяют после сварки нормализацию или производят проковку (прокатку) швов.

Особенностью сварки под флюсом и электрошлаковой сварки никеля и его сплавов является применение сварочных проволок, идентичных по составу с основным металлом и фторидных плавленных флюсов (см. табл. 2.3).

Таблица 2.3 – Сварочные материалы для сварки никеля под флюсом

Сплав	Проволока	Флюс
Н1, Н2	Н-1, НП-1, НП-2	ЖН-1
НП1, НП2	НП-2, НМц2.5	АНФ-5
ХН77ТЮР	ХН77Т10	АНФ-5, АНФ-22
ХН65МВ	ХН65МВ	АНФ-5

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности валиками небольшого сечения (во избежание перегрева металла), проволоками малого диаметра (d_пр = 2-3 мм), на малых вылетах электрода из мундштука, что уменьшает разбрызгивание и улучшает формирование шва (уменьшается перегрев проволоки).

Подготовка поверхности и виды разделок кромок такие же, как и при ручной сварке (механическая зачистка, повышенные углы разделки, жесткие требования к величине зазоров и т.п.). При электрошлаковой сварке используются пластинчатые электроды из сплавов, соответствующих основному металлу и бескислородные фторидные флюсы (например, АНФ-7.

Наиболее распространенным способом сварки никеля и его сплавов, обеспечивающим высокое качество (прочность, герметичность, отсутствие пор и трещин) является аргонодуговая сварка (преимущественно неплавящимся электродом), при которой сварочная ванна надежно защищается струей аргона. Добавка к аргону до 20 % Н₂ существенно снижает пористость, за счет связывания кислорода воздуха водородом и снижения вероятности образования закиси никеля (NiO) - основного фактора порообразования. Добавка водорода должна контролироваться особенно при сварке тонколистовых соединений или при сварке корневых швов.

В качестве присадочных материалов применяются проволоки, легированные до 3 % титаном (НМцАТ3-1.5-0.6, НМцАТК1-1.5-2.5-0.15), предотвращающие поры и трещины, а в качестве электродов – вольфрамовые электроды ЭВЛ-10, ЭВИ-1. Увеличение доли присадочных материалов в шве до 70-85% предупреждает появление горячих трещин.

Сварка ведется на постоянном токе прямой полярности, иногда допускается переменный ток. Начинать процесс рекомендуется вне изделия, а при заварке кратеров (обязательная операция) плавно снижают ток, чтобы избежать в них появления трещин. Сварку осуществляют либо на медных подкладках, либо с обязательным поддувом аргона в корень шва.

Подготовка и защита поверхности предусматривает зачистку свариваемых кромок на ширину 20-30 мм, обезжиривание кромок и присадочных материалов, защиту аргоном обратной стороны шва, применение сопел специальной конструкции («сапожок») и т.п. При многопроходной сварке последующие швы накладывают после полного охлаждения, зачистки от шлака и обезжиривания предыдущих слоев.

Сборка под сварку должна осуществляться в зажимных приспособлениях желательно без прихваток. При необходимости прихватки они должны осуществляться без присадочной проволоки. Для обеспечения гарантированного провара и снижения пористости применяют аргонодуговую сварку с использованием активирующих флюсов (флюсов-паст), наносимых на кромки непосредственно перед сваркой. Наиболее широко используется спиртовой раствор смеси компонентов TiO2-Li3AlF6, известный под маркой ФС-300.

Далее: Глава 3 АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ.