Погонная энергия. Авторами [45, 142, 183, 204] установ­лено, что увеличение погонной энергии вызывает ухудше­ние пластических свойств металла шва, в частности ударной вязкости. Такое влияние можно объяснить увеличением раз­мера зерна (см. рис. 4.2) и накоплением на границах зерен примесей (S и Р), снижающих вязкость металла шва [46, 166].

Электроды основного вида обеспечивают наиболее высокие показатели ударной вязкости, если погонная энергия равна 1-2 кДж/мм (рис. 4.4, а). Поэтому п ри сварке конструкций, предназначенных для низких эксплуатационных температур, необходимо ограничивать количество вводимого в расплавлен­ный металл тепла с тем, чтобы получить высокие значения ударной вязкости. На практике ограничение количества тепла означает, что швы необходимо выполнять на малых токах не в один, а в несколько проходов.

Положение шва при сварке. Согласно данным [185], в зави­симости от положения шва несколько изменяется ударная вяз­кость металла. При сварке электродами с покрытием основного вида в нижнем положении достигнуты более высокие значения

image168

температур, нежели в вертикальном. Аналогичный результат был получен в работе [151], где исследовалась ударная вяз­кость швов при сварке в различных пространственных поло­жениях (рис. 4.4, а). Объяснить такую зависимость можно тем, что изменение положения шва от потолочного к верти­кальному и нижнему вызывает уменьшение размера зерна (см. рис. 4.2). В результате получается металл с более мелкозерни­стой структурой, обеспечивающей высокую вязкость сварно­го соединения.

Рис. 4.4. Графики зависимости ударной вязкости металла шва от погонной энергии (а), положения шва п ри сварке (а), количества валиков наплавленного металла (а), температури охлаждения

image169стыков (а), диаметра электродов (а) и температуры испытаний [80-85].

Энергия, кДж/мм: 1 — 0,6; 2 — 1,0; 3 — 2,2; 4 — 4,3; положения шва: 1 — нижнее, 2 — горизон­тальное, 3 — вертикальное, 4 — потолочное; число валиков: 1 — 5, 2 — 8; температура ох­лаждения стыков, °С: 1 — 20, 2 — 150, 3 — 240, 4 — 300; диаметр электрода, мм: 1 — 3,25, 2 — 4,0, 3 — 5,0, 4 — 6,0

Количество валиков наплавленного металла в стыке. Из

работ [151, 183] следует, что увеличение количества валиков наплавленного металла повышает термообработанную часть шва и уменьшает размер зерна, что благоприятствует росту вязкости металла (см. рис. 4.4). Поэтому для получения высо­кой ударной вязкости хладостойких швов необходимо свари­вать стыки с наложением большого количества валиков на­плавляемого металла.

Температура охлаждения стыков. Установлено [186], что температура охлаждения стыков (20-300 °С) перед наложени­ем последующего валика существенно влияет на ударную вяз­кость сварного соединения (рис. 4.4, а). Повторное наложение валика в случае более высокой температуры охлаждения стыка подвергает термообработке нижележащие слои металла. В ре­зультате увеличивается область шва, имеющая структуру игольчатого феррита, который обеспечивает высокие пластиче­ские свойства металла [186]. Следовательно, при сварке хладо­стойких сталей необходимо контролировать температуру ох­лаждения стыков перед наложением последующих валиков на­плавляемого металла с целью получения высокой ударной вяз­кости. Оптимальная температура стыка должна находиться в диапазоне 150-300 °С [186].

Диаметр электродов. Как следует из данных [184], с увели­чением диаметра электрода увеличивается размер зерна крис­таллической структуры шва (см. рис. 4.2), что объясняется по­вышенным тепловложением в сварочную ванну. Ударная вяз­кость в таком случае снижается, что хорошо иллю стр ируется
рис. 4.4, а. Поэтому для получения достаточно высокой удар­ной вязкости металла при отрицательных температурах свар­ку конструкций из хладостойких сталей желательно выпол­нять электродами малых диаметров (3; 3,25; 4 мм).