Технология изготовления сварных труб из марки стали 20

Применение
Сталь 20 применяется в строительстве, машиностроении, производстве котлов и сосудов, изготовлении нагревательных элементов различного назначения. Нелегированная конструкционная качественная сталь 20 в виде листового и сортового проката используется для изготовления элементов сварных конструкций, трубопроводов, коллекторов, вкладышей подшипников, строп и другой продукции. Валы, шестерни, червяки, фрикционные диски, оси, шпиндели, пальцы, звездочки, шпильки и другие изделия из стали 20 после химико-термической обработки приобретают высокую поверхностную твердость и износостойкость при невысокой прочности сердцевины.
Сваривание
Сваривание происходит без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки стандартные: РДС, АДС, сварка под флюсом и газовой защитой, КТС.
Свариваемость - это свойство металла или сочетания свойств металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающие требованиям, обусловленными конструкцией и эксплуатацией изделия.
Низколегированная сталь 20, относятся к числу хорошо сваривающихся металлов. Для этой стали технологию сварки выбирают из условий обеспечения комплекса требований, главные из которых достижение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном соединении.
Свойства стали в известных пределах регулируют за счет изменения содержания углерода и легирующих элементов. Повышение вероятности образования горячих трещин при увеличение содержания углерода обусловлено склонностью углерода к ликвации, а холодных трещин - тем, что углерод снижает температуру мартенситного превращения и способствует формированию малопластичного мартенсита. Объемные изменения при превращении аустенита в мартенсит с повышением содержания углерода возрастают. Это приводит к увеличению внутренних напряжений.
В связи с отмеченным, в сварных конструкциях применим сталь 20, относящиеся к низколегированной стали повышенной прочности перлитного класса, содержащие 0,12% С. Она обладает достаточной прочностью и относительно хорошей свариваемостью.
Сталь 20 поставляется в основном в горячекатаном состоянии или после нормализации по ГОСТ 1050-58 и специальным техническим условиям.
Образование горячих трещин предотвращают также за счет рационального выбора материалов: флюсов, электродов, электродных проволок таким образом, чтобы при осуществлении любого отмеченного металлургического варианта обеспечивалось снижение вредных примесей в металле шва.
Образование пор при сварке стали, связанно с выделением окиси углерода, водорода и азота. Вероятность образования пор из-за выделения окиси углерода небольшая, поскольку в сварочной ванне, как правило, обеспечивается достаточная концентрация сильных раскислителей.
Вероятность образования пор из-за водорода при сварке низколегированных сталей выше, чем при сварке углеродистых сталей из-за повышенной степени раскисленности. Поэтому при сварке стали 20 необходимо предусматривать меры для снижения вероятности попадания водорода и азота в зону сварки.
Сталь 20 сваривается практически всеми видами и способами сварки плавлением.

6-фото. Продольный разрез зоны сварки под флюсом
Флюс насыпается слоем толщиной 50-60 мм; дуга утоплена в массе флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см² статическое давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см². Этого незначительного давления, как показывает опыт, достаточно, чтобы устранить нежелательные механические воздействия дуги на ванну жидкого металла, разбрызгивание жидкого металла и нарушение формирования шва даже при очень больших токах. В то время как при открытой дуге механическое воздействие дуги на ванну жидкого металла делает практически невозможной сварку при силе тока выше 500-600, а вследствие разбрызгивания металла и нарушения правильного формирования шва, погружение дуги во флюс дало возможность увеличить применяемые токи в среднем до 1000-2000 А и максимально до 3000-4000 А. Сварка под флюсом даёт возможность повысить сварочный ток в 6-8 раз по сравнению с открытой дугой с сохранением высокого качества сварки и отличного формирования шва
Производительность сварки при этом растет значительно быстрее увеличения тока, меняется самый характер образования шва. Маломощная открытая дуга лишь незначительно расплавляет кромки шва, который образуется главным образом за счет расплавленного электродного металла, заполняющего разделку кромок. Мощная закрытая дуга под флюсом глубоко расплавляет основной металл, позволяет уменьшить разделку кромок под сварку, а часто и совсем обойтись без разделки. Снижается доля участия электродного металла в образовании шва.
Таким образом, производительность сварки под флюсом возрастает как за счет увеличения сварочного тока, так и за счет лучшего его использования. Возможность резкого увеличения силы сварочного тока составляет главное, неоценимое преимущество сварки под флюсом. Заключение дуги в газовый пузырь со стенками из жидкого флюса практически сводит к нулю потери металла на угар и разбрызгивание, суммарная величина которых не превышает
Сварные швы получаются равномерного и очень высокого качества. Отсутствие потерь на угар и разбрызгивание и уменьшение доли электродного металла в образовании шва позволяют весьма значительно экономить расход электродной проволоки. Лучшее использование тока заметно экономит расход электроэнергии. Так как дуга горит невидимо под толстым слоем флюса, не требуется защиты глаз работающих.
К недостаткам сварки под флюсом можно отнести невидимость места сварки, закрытого толстым слоем флюса, и довольно значительные расход и стоимость флюса. Невидимость места сварки повышает требования к точности подготовки и сборки изделия под сварку, затрудняет сварку швов сложной конфигурации. Расход флюса по весу в среднем равняется весу израсходованной проволоки, и стоимость его оказывает существенное влияние на общую стоимость сварки.
Применение для сварки под флюсом дуговых автоматов особых осложнений не вызывает, дуга под флюсом обычно устойчивее открытой дуги. Переход на сварку под флюсом потребовал лишь увеличения сварочных токов и соответственного увеличения размеров и усиления конструкции автоматов. Сварка под флюсом в большинстве случаев ведется на токе высоких плотностей, поэтому широко применяются автоматы с постоянной скоростью подачи электродной проволоки.
Одной из важных особенностей металлургических процессов при сварке под флюсом является легирование шва марганцем и кремнием за счет восстановления их из оксидов МnО и SiO2, находящихся во флюсе.