Газовая резка нержавеющей стали

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Нержавеющими называются стали, обладающие высокими механическими свойствами, окалиностойкостыо, жаропрочностью, стойкостью против атмосферной, жидкостной и газовой корро¬зии. Эти свойства обусловлены химическим составом сталей, способом их производства и обработки.

Особые свойства, получаемые в результате изменения хими¬ческого состава стали, зависят прежде всего от количества содер¬жащегося в ней определенного легирующего элемента. Например, хром при содержании свыше 5% повышает прочность и тепло¬устойчивость стали, а при содержании свыше 12% придает ей антикоррозионные свойства. Никель при содержании свыше 8% в сочетании с 18% хрома повышает пластичность стали и придает ей немагнитность; 1,5—2,5% кремния значительно увеличивают жаростойкость; марганец увеличивает прочность стали и т. п.

Стали одинакового состава, но выплавленные различными способами (в электрических дуговых, высокочастотных и вакуум¬ных печах), также различаются по свойствам.

Особые свойства нержавеющим сталям придают различной обработкой после выплавки. После выплавки нержавеющие стали имеют крупнозернистую структуру и относительно низкие меха¬нические свойства. В результате горячей или холодной прокатки с последующей термической обработкой они приобретают повы¬шенные механические свойства, значительно отличающиеся от свойств литой стали. После ковки возможны снижения некоторых механических свойств, но благодаря уплотнению кованая сталь приобретает особые свойства, выгодно отличающие ее от катаной. На свойства нержавеющих сталей влияют термическая обработка и сварка.

Нержавеющие стали нашли широкое применение во всех от¬раслях промышленности. В судостроении из нержавеющих сталей изготовляют трубопроводы и арматуру, гребные винты, крыльевые устройства, столы, шнеки, бадьи и противни морозильных уста¬новок, детали насосов для морской воды, крышки, патрубки, фланцы и другие летали котельных установок. Из двухслойной стали (углеродистая, облицованная нержавеющей) изготавливают цистерны для питьевой, дистиллированной и пресной воды. В химической промышленности из нержавеющих сталей изго¬тавливают аппаратуру для производства кислот, резервуары для их перевозки и хранения, детали теплообменных аппаратов, фильтров и адсорберов.

В котло- и турбостроении из нержавеющих сталей изготовляют роторы, диски, детали паровых котлов; в угольной, нефтяной и газовой промышленности — шахтные насосы и аппаратуру. Нержавеющие стали и сплавы широко используются в авиа¬строении в качестве конструкционного материала. Расширяются масштабы применения нержавеющих сталей для медицинского инструмента, аппаратуры, оборудования текстильной и пищевой промышленности (аппаратура для переработки молока, рыбы, овощей и фруктов, пищеварные котлы, узлы холодильных камер и т. п.).

Чтобы правильно выбрать сварочные материалы и разработать технологию сварки, понять требования, предъявляемые к технике выполнения сварки, выявить причины возникновения дефектов в швах, необходимо изучить свойства нержавеющих сталей, их строение, знать влияние легирующих элементов и обработки на эти свойства, изучить поведение этих сталей при обычных и высоких температурах, т. е. необходимо знать основы металло¬ведения.

РЕЗКА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Применяют следующие виды резки нержавеющей стали: дуго¬вую электрическую: газо-дуговую, кислородно-флюсовую и газоэлектрическую.

В данном реферате рассматриваются способы газовой резки нержавеющей стали. Итак рассмотрим.

ГАЗО-ДУГОВАЯ РЕЗКА

За последние годы широкое распространение получили способы газо-дуговой резки: воздушно-дуговая, плазменно-дуговая и плазменная. Они применяются для резки многих металлов и сплавов. В ряде случаев находит также примене¬ние кислородно-дуговая резка стали. Способы газо-дуговой резки используют сейчас на многих предприятиях, что да¬ет большую экономию в народном хозяйстве. Ведутся рабо¬ты по механизации и автоматизации газо-дуговой резки.

При воздушно-дуговой раз¬делительной резке и строжке металл расплавляется теплом

электрической дуги и удаляется из полости реза потоком сжатого воздуха. Этим она отличается от дуговой резки металлическим электродом. Воздушно-дуговая резка может выполняться металлическим и угольным (графитовым) электродом, причем послед¬ний распространен больше. Электрод крепится в специальном электрододержателе, снабженном трубкой, по которой в зону рас¬плавления подается струя воздуха. Иногда трубку с воздухом подводят к концу электрода сбоку.

Воздушно-дуговую резку применяют при разрезании листов, труб, проката, при разделке кромок, удалении дефектных швов, разделке трещин, выплавлении корня шва.

Ширина реза зависит от диаметра электрода, поэтому стре¬мятся выбирать наименьший диаметр. Однако производительность резки электродом малых диаметров заметно снижается.

Разделку кромок и выплавку канавок производят электродами больших диаметров. Глубокие канавки выполняют за несколько проходов, начиная выплавку электродами больших диаметров и постепенно их уменьшая.

Воздушно-дуговую резку и строжку (выплавку), как правило, выполняют вручную. Для питания дуги используют мощные сва¬рочные генераторы постоянного тока с напряжением холостого хода 70—90 в.

Режимы воздушно-дуговой резки приведены в табл. 1.

Таблица 1

Ориентировочные режимы воздушно-дуговой резки стали типа 18-8 угольным электродом

Толщина металла, мм Диаметр электрода, мм Сила тока, а Скорость резки,

мм/мин Ширина реза, мм

4—5 6 250 700 7,5

8 350 800 10

6 250 500 7,5

8 8 350 600 10

6 250 350 7,5

10 8 350 400 10

8 350 300 10

12—16 10 450 300 12

8 350 250 12

20—25 10 450 270 12

8 350 150 12

30 12 550 180 15

Для воздушно-дуговой резки используют резаки специальной конструкции. На рис. 1, а показан резак РВД-1-58 конструкции ВНИИАвтогенмаш для поверхностной и разделительной воздушно-дуговой резки. Резак имеет рукоятку 5 с вентилем 4 для подачи сжа¬того воздуха. Между неподвижной 3 и подвижной 2 губка¬ми зажимается угольный электрод 1. В губке 3 имеются два

отверстия, чеи ез которые выходит сжатый воздух, подводи¬мый в резак по шлангу через ниппель 6 под давлением 4— 5 кгс/см2; струя воздуха выдувает расплавленный металл из места разреза. Положение резака при разделительной по¬верхностной резке показано на рис. 1, б, в, г.

Расстояние от губок до нижнего конца (вылет) электрода не должно превышать 100 мм. Электрод по мере его обгорания выдви¬гают из губок вниз. Ширина канавки при резке превышает диаметр электрода на 1—3 мм. Поверхность металла в ме¬сте разреза получается ровной и гладкой. При резке при¬меняют постоянный ток обратной полярности (плюс на элек¬троде). В качестве электродов применяют угольные элект¬роды, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 10 720—64. Для повышения стойкости угольные электроды покрывают слоем меди толщиной 0,06—0,07 мм (электроды марки ВД).

Для воздушно-дуговой резки может применяться также переменный ток, однако он дает меньшую производительность резки, чем постоянный. Поэтому применение перемен¬ного тока, по данным исследований И. С. Шапиро, наиболее целесообразно при выплавке мелких канавок (например, удалении местных дефектов сварных швов); в этих случаях переменный ток повышает эффективность использования стержня электрода по сравнению с постоянным током об¬ратной полярности.

Воздушно-дуговую резку широко используют для поверх¬ностной резки большинства черных и цветных металлов, вырезки дефектных участков сварных швов, срезки заклепок, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья, вы¬плавки литейных пороков и пр. Этим способом можно резать различные металлы (нержавеющие стали, чугун, латунь и трудноокнелясмые сплавы) толщиной до 20—25 мм. Режи¬мы резки приведены в табл. 2. Режимы поверхностной воз¬душно-дуговой резки приведены в табл. 3.

Таблица 2

Режимы воздушно – дуговой разделительной резки на постоянном

токе обратной полярности

Диаметр угольного электрода, мм Ток, а Давление воздуха, кгс/см2 Ширина реза, мм Толщина металла, мм Затраты на 1 м реза

Время, ч Воздуха, см3 Электродов, г

4 200-240 5 6 5 0,5 150 16

8 370-390 5,5 10 25 0,07 490 162

12 500-580 6 14 - - - -

Таблица 3

Режимы поверхности воздушно-дугового реза на постоянном токе

Диаметр электрода, мм Ток, а Размер канавки, мм Скорость реза, мм/мин

Глубина Ширина Низкоуглеродистой стали Нержавеющей Х18Н9

6 240-290 8-14 8-9 300-500 390-640

8 350-420 12-16 10-11

10 410-500 9-8 12-13

Качество реза и канавок при воздушно-дуговой резке и строжке удовлетворительное. Однако боковые поверхности реза оказы¬ваются неровными, покрыты пленкой оплавленного металла и их необходимо подвергать механической обработке. Это особенно важно для ответственных изделий, так как при воздушно-дуговой резке угольным электродом поверхность металла науглерожи¬вается и это может привести к понижению стойкости шва против межкристаллитной коррозии.

Плазменно-дуговая резка (этот способ называют также резкой проникающей дугой, что от¬ражает характер дугового разряда, используемого для резки). При плазменно-дуговой