Профессионально о сварке

Сварка внутри емкостей характеризуется быстрым образованием высоких концентраций газов и аэрозоля в зоне дыхания, а также неблагоприятными метеорологическими условиями, поэтому требует специальных санитарно-технических мероприятий. Условия работы при сварке внутри резервуаров усугубляются повышенным тепловым облучением и неудобным положением тела сварщика.

Паровые турбины работают при температуре до 550 °С и при давлении пара до 24 МПа. При температурах эксплуатации T_экс≥400 °С применяют низкоуглеродистые стали; при T_экс>400°С — хромомолибденовые, хромованадиевые стали. Хорошо свариваются жаропрочные аустенитные стали 12X18H10T. Корпуса газовых турбин нагреваются до температуры 800 °С, корпуса камер сгорания— до 1000...1050 °С. Их изготовляют из сплавов 20Х23Н18, ХН78Т. Для обеспечения надежности изделий стали подвергают предварительному переплаву, например электрошлаковому или вауумно-дуговому. Дуговая сварка производится электродной проволокой, близкой по составу к основному металлу.

Системы вентиляции должны обеспечить в сборочно-сварочных цехах и на участках метеорологические условия (температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха), а также содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий» СН 245—71.

Для обеспечения требуемой по санитарным нормам чистоты воздуха в рабочей зоне сборочно-сварочных цехов и участков одной вентиляции, как показывает практический опыт, недостаточно. Необходимо выполнение ряда требований к конструкции сварочного оборудования, применяемым материалам и к организации технологического процесса. При проектировании и сооружении производственного здания должны быть учтены требования к объемно-планировочным решениям, способствующие правильной организации воздухообмена в цехе и обеспечивающие возможность размещения необходимого вентиляционного оборудования.

При изготовлении приборов приходится сваривать самые разнообразные материалы и их сочетания при толщине элементов от нескольких десятков нанометров до нескольких миллиметров. Упругие чувствительные элементы давления (мембраны, сильфоны) изготовляют обычно из бронзы (бериллиевой или фосфористой) или из нержавеющей стали толщиной 0,05—0,3 мм, подвергнутой нагартовке для создания определенных упругих характеристик. К сварным соединениям этих элементов предъявляют требования прочности и герметичности. Сваривают эти элементы аргонодуговой, микроплазменной, электроннолучевой или контактной сваркой, принимая меры по ограничению сварочного разогрева.

Возникновение собственных сварочных деформаций и напряжений обусловлено неравномерным распределением температуры при сварке, фазовыми превращениями, протекающими с изменением удельного объема, и жесткостью свариваемых элементов, препятствующей развитию деформаций. В отличие от тепловых процессов, процессы изменения полей внутренних деформаций и напряжений первого рода при сварке изучены в меньшей степени, и расчеты их, как правило, весьма сложны. В настоящее время инженерные расчеты, разработанные в СССР В. П. Вологдиным, Н. О. Окербломом, Г. А. Николаевым, Н. Н. Рыкалиным, используются главным образом для определения конечных деформаций формоизменения и остаточных напряжений. Наиболее достоверные данные о кинетике изменения внутренних деформаций и напряжений в процессе сварки получены путем экспериментальных исследований на сталях с применением разработанного Н. Н. Прохоровым дифференциального метода определения деформации.

При сварке бериллия методами плавления возникает ряд трудностей, которые ограничивают области их применения. В связи с хрупкостью бериллия и его высокой химической активностью по отношению к примесям-газам швы весьма склонны к образованию пор, холодных и горячих трещин. Дополнительные затруднения создает большая склонность Be к росту зерен при нагреве.

Проведение испытаний оборудования для сварки регламентировано стандартами (табл. 2.5). В соответствии с ГОСТ 16504—81 испытания подразделяют по уровню их проведения, назначению, соответствию этапам разработки, видам испытания продукции, условиям и месту проведения, виду или результату воздействия, характеристикам испытуемого оборудования для сварки, а также по относительной их продолжительности.

Автоматизация сварочных процессов - важнейший этап современного технического перевооружения сварочного производства. В настоящее время во многих отраслях промышленности действуют установки, оснащенные различными средствами механизации и автоматизации, что позволяет многие операции сварочного процесса производить в полуавтоматическом или автоматическом режиме. Выпускаемые промышленностью сварочные лазеры также оснащены различной контрольно-измерительной аппаратурой, а некоторые образцы оборудования содержат и микропроцессорные системы, что в целом значительно облегчает условия работы оператора, способствует повышению качества и производительности сварки.

Комплексная механизация и автоматизация сборочно-сварочных работ позволяет достичь существенного повышения эффективности сварочных работ, качества сварных соединений, улучшения условий труда и др. Реализация комплексной механизации и автоматизации осуществляется путем применения отдельных сборочно-сварочных установок и станков, комплексно-механизированных рабочих мест (КМРМ) и участков (КМУ), а также поточных и автоматических линий.

Применение новых технологий для производства вооружения началось в Германии в конце 1920-х гг. Здесь в сварке увидели средство обойти ограничения по водоизмещению боевых кораблей, установленные Версальским договором. Не превышая разрешенных 10 000 т, конструкторы сумели разместить на крейсерах мощное вооружение — благодаря тому, что масса сварного корпуса стала на 15% меньше клепаного. С 1930 г. возросли темпы строительства кораблей в Германии. Корпуса линкоров, подводных лодок изготавливали с помощью ручной дуговой сварки.

При рассмотрении сварочных операций различают механизацию и автоматизацию основных и вспомогательных работ. Механизация основных работ, например применительно к дуговой сварке, включает подачу присадочных, защитных и вспомогательных материалов в зону плавления и перемещение сварочного инструмента (или группы инструментов) вдоль линии соединения во время сварки. При автоматизации основных работ (той же дуговой сварки) автоматическое управление выполняет следующие функции: возбуждение дугового процесса с изменением параметров режима от нулевых до заданных значений в начале сварки; стабилизацию параметров режима в течение сварки или заданное их изменение.

Основной целью автоматической сварки (как и других способов) является обеспечение высокого качества сварного соединения, и в первую очередь — металла шва. Качество зависит от ряда факторов, в том числе от условий защиты зоны сварки от воздействия воздуха. В ряде случаев возникает необходимость легирования металла в сварочной ванне. Поэтому при разработке дуговой автоматической сварки одним из направлений было создание средств надежной защиты зоны сварки без участия человека во время выполнения соединения.

Наиболее широкое применение имеют двутавровые балки с поясными швами, соединяющими стенку с полками. Обычно такие балки собирают из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки (рис. 14.1), прижатие их друг к другу и последующее закрепление прихватками. Для этой цели используют сборочные кондукторы (рис. 14.2) с соответствующим расположением баз и прижимов по всей длине балки. На установках с самоходным порталом (рис. 14.3) зажатие и прихватку осуществляют последовательно от сечения к сечению. Для этого портал 1 подводят к месту начала сборки (обычно это середина балки) и включают вертикальные 2 и горизонтальные 3  пневмоприжимы. Они прижимают стенку балки 4 к стеллажу, а пояса 5 — к стенке.

Изготовление покрытых электродов является сложным технологическим процессом по составу применяемого оборудования, а также небезопасным в санитарном отношении. Стальная сварочная проволока для электродов выправляется и рубится на стержни нужной длины. Обычно операции правки и рубки объединяются в одном станке — правильно-рубильном. Поверхность проволоки очищается от ржавчины и других загрязнений.

Флюс — это неметаллический материал, вводимый в зону сварки, наплавки, пайки для создания защиты ванны, восстановления окислов, разжижения и понижения температуры шлаков, а также для выполнения металлургических функций по получению шва нужного химического состава.

Как известно, Первая мировая война дала импульс развитию сварки, поставив перед сварщиками ряд серьезных технических проблем. В последующие 1920—1930-е гг. сварка находила применение в производстве военной техники, особенно такой металлоемкой, как кораблестроение. Благодаря использованию сварки Германии удалось построить мощные линкоры, соблюдая ограничения в водоизмещении, наложенные Версальским договором.

В первом десятилетии XX в. в различных отраслях промышленности продолжалось освоение дуговой, контактной, термитной и газовой сварки. Однако, если эти процессы постепенно вытесняли клепку при соединении изделий из стали, чугуна и меди, то другие металлы и сплавы (алюминиевые и магниевые) поддавались сварке с трудом. Для улучшения качества дуговой сварки цветных металлов необходимо было разрабатывать специальные флюсы, обмазки или присадки, для чего требовались знания физико-химических процессов.

В начале XX в. человечество располагало, кроме древнейших технологий соединения металлов, еще четырьмя новыми технологиями: дуговой, контактной, газовой и термитной сваркой. Каждый из указанных видов сварки обладал своими преимуществами и недостатками, все более проявляющимися по мере увеличения объемов применения сварки. Усилия Исследователей были направлены на улучшение технологических возможностей существующих способов.

В конце XIX в. и первые десятилетия XX в. электротехнологии не были распространены достаточно широко. Время торжества электросварки еще не наступило, потому что электроэнергия оставалась дефицитной; известные способы сварки не были универсальными и мобильными, а удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось ценой большей трудоемкости. Но без сварки уже нельзя было обойтись, и в начале XX в. возник еще один способ (причем не только соединения металлов, но и быстрого эффективного разъединения) — основанный на использовании теплоты ацетилено-кислородного пламени.