Конструкционные углеродистые стали

Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают конструкционные углеродистые стали с содержанием углерода в сотых долях процента и инструментальные стали с содержанием углерода в десятых долях процента. Наибольший объем сварочных работ связан с использованием конструкционной углеродистой стали и низколегированной конструкционной стали.

Основным элементом в конструкционных углеродистых сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Различают углеродистые стали обыкновенного качества и качественные.

Стали углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:

группа А - поставляемые по механическим свойствам

группа Б - поставляемые по химическому составу;

группа В - поставляемые по механическим свойствам и химическому составу.

Стали изготовляют следующих марок:

Группы А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

Группы Б - БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСТ6;

Группы В - ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.

По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначения: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

Кипящая сталь, содержащая кремния (Si) не более 0,07%, получается при неполном раскислении металла марганцем. Сталь характеризуется резко выраженной неравномерностью распределения вредных примесей (серы и фосфора) по толщине проката. Местная повышенная концентрация серы может привести к образованию кристаллизационных трещин в шве и около шовной зоне. Кипящая сталь склонна к старению в около шовной зоне и переходу в хрупкое состояние при отрицательных температурах.

Спокойная сталь получается при раскислении марганцем, алюминием и кремнием и содержит кремния (Si) не менее 0,12%. Сера и фосфор распределены в ней более равномерно, чем в кипящей стали. Эта сталь менее склонна к старению и отличается меньшей реакцией на сварочный нагрев.

Полуспокойная сталь по склонности к старению занимает промежуточное место между кипящей и спокойной сталью. Полуспокойная сталь с номерами марок 1 - 5 выполняют с нормальным и с повышенным содержанием марганца, примерно до 1%. В последнем случае после номера марки ставят букву Г (например, БСтЗГпс).

Стали группы А не применяются для изготовления сварных конструкций.

Стали группы Б делятся на две категории. Для сталей первой категории регламентировано содержание углерода, кремния марганца и ограничено максимальное содержание серы, фосфора, азота и мышьяка; для сталей второй категории ограничено также максимальное содержание хрома, никеля и меди.

Стали группы В делятся на шесть категорий. Полное обозначение стали включает марку, степень раскисления и номер категории. Например, сталь - ВСтЗГпс5 обозначает следующее: сталь группы В, марка Ст3 Г, полуспокойная 5-ой категории. Состав сталей группы В такой же, как и сталей соответствующих марок группы Б 2-ой категории.

Стали ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и степеней раскислений выпускают с гарантированной свариваемостью. Стали БСт1, БСт2, БСт3 поставляют с гарантией свариваемости по требованию заказчика.

В сварных конструкциях в основном применяют низкоуглеродистые стали.

В сварочном производстве очень важным является понятие свариваемости различных металлов. Свариваемостью называется способность металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединения, отвечающие требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.

По свариваемости конструкционные углеродистые стали условно подразделяются на четыре группы. I группа - хорошо сваривающиеся стали.

II группа - удовлетворительно сваривающиеся стали, т.е. для получения качественных сварных соединений деталей из этих сталей необходимо строгое соблюдение режимов сварки, специальные присадочные материалы, определенные температурные условия, а в некоторые случаях - подогрев и термообработка.

III группа - ограниченно сваривающиеся стали, для получения качественных сварных соединений, которым дополнительно необходим подогрев, предварительная или последующая термообработка.

IV группа - плохо сваривающиеся, т.е. сварные швы склонны к образованию трещин, свойства сварных соединений пониженные, стали этой группы обычно не применяют для изготовления сварных конструкций. Все низкоуглеродистые стали хорошо свариваются существующими способами сварки плавлением. Обеспечение равнопрочности сварного соединения не вызывают затруднений. Швы имеют удовлетворительную стойкость против образования кристаллизационных трещин. Это обусловлено низким содержанием углерода. Однако в сталях, содержащих углерод по верхнему пределу, вероятность возникновения холодных трещин повышается, особенно с ростом скорости охлаждения (повышение толщины металла, сварка при отрицательных температурах, сварка швами малого сечения и др.). В этих условиях предупреждают появление трещин путем предварительного подогрева до 120-200°С. Во избежание различных неприятностей в виде дефектов сварных швов рекомендуется применять для сварки сталей этой группы современный трехфазный сварочный инвертор ТР301, разработанный компанией Electrex. Для защиты органов зрения и дыхания сварщиков при сварке плавлением различных конструкционных углеродистых сталей рекомендуется применять сварочные маски с автоматическим светофильтром Tecmen ADF715S, при сварке в закрытых емкостях – Tecmen ADF820S c системой принудительного поддува воздуха Муссон - 2000.