Профессионально о сварке

Окисление — не единственный путь потерь элементов из сварочной ванны. Дуговая сварка характеризуется высокими значениями и значительно отличающимися градиентами температуры расплавляемого дугой металла. На торце электрода и части поверхности сварочной ванны располагаются анодное и катодное пятна, температура которых приближается к температуре кипения металла. При сварке стали средняя температура капель электродного металла в момент отрыва их от торца электрода достигает 2000—2100°С, а при перелете через дуговой промежуток может повышаться до 2150—2900 °С. Средняя температура сварочной ванны также находится в пределах 1750—1800°С. Все это свидетельствует о том, что при дуговой сварке значительная часть поверхности металла электродных капель и сварочной ванны находится в кипящем состоянии и выделяет в зону дуги большое количество паров металла...

При дуговой сварке большое значение имеет введение в сварочную ванну легирующих добавок для получения шва требуемой композиции и свойств. В большинстве случаев даже при использовании пассивных защитных сред приходится считаться с определенным окислением металла в зоне сварки, связанным с несовершенством защиты сварочной ванны от атмосферного воздуха и реакциями, протекающими в электродном покрытии при его нагреве, а также с непосредственным окислительным воздействием покрытия на наплавляемый металл...

Термообработку электродов проводят с целью придания покрытию достаточной механической прочности при содержании в нем влаги в пределах, способствующих нормальному протеканию сварочного процесса, позволяющих обеспечить заданный химический состав и свойства наплавленного металла и сварных соединений.

Цилиндрические горизонтальные резервуары изготовляются в заводских условиях, а на монтажной площадке их устанавливают в проектное положение. При изготовлении резервуара контролируют геометрические размеры и форму его корпуса, геометрические размеры днищ, качество сборки под сварку, режимы и технологию сварки, а также процесс изготовления полотна резервуара и его сворачивание в рулоны. Сварные швы в зависимости от требований технических условий подвергают гамма- и рентгенопросвечиванию.

Сварные соединения трубопроводов подвергают следующим видам контроля: внешнему осмотру и измерению, ультразвуковому и магнитографическому контролю, просвечиванию гамма- или рентгеновскими лучами, металлографическим исследованиям, механическим, гидравлическим и пневматическим испытаниям. Все указанные виды контроля выполняют после термической обработки сварных соединений (если она предусмотрена).

Долговечность и надежность отдельных элементов и узлов сварных конструкций, а также всего сооружения в целом во многом зависят от качества сварных соединений, их прочности. Влияние различных дефектов на механические свойства сварного соединения определяется многими факторами: формой и величиной дефектов, частотой их появления, материалом конструкции, характером действия внешних нагрузок (например, сильно снижают прочность пульсирующие, знакопеременные или ударные нагрузки).

Качество сварных швов листовых металлических конструкций проверяют в процессе их монтажа. Во всех случаях плотность сварных швов всех объектов газовых и воздушных сетей предварительно проверяют керосином, а в некоторых случаях (при испытании воздухонагревателей, воздухопроводов горячего дутья, пылеуловителей) также воздухом под давлением 0,7 am.

Контроль сварных соединений этих конструкций осуществляют главным образом внешним осмотром, периодической проверкой сварщиков, контролем качества исходных материалов, сварочного оборудования, качества деталей и сборки под сварку, а также технологии и режимов сварки.

Основные требования для всех видов электродов: обеспечение устойчивого горения дуги; хорошее формирование шва; получение металла шва определенного химического состава и свойств без дефектов; спокойное и равномерное плавление электродного стержня и покрытия в процессе сварки; минимальные потери электродного металла на угар и разбрызгивание; высокая производительность процесса сварки; легкая отделимость шлаковой корки с поверхности шва; достаточная прочность покрытия; сохранение физико-химических и сварочно-технологических свойств электродов в течение длительного хранения; минимальная токсичность в процессе сварки и при изготовлении.

Самозащитная порошковая проволока является одним из наиболее универсальных присадочных материалов для механизированной и автоматизированной электродуговой сварки. Простота выполнения процесса сварки, маневренность, обусловленные отсутствием необходимости организации дополнительной защиты расплавленного металла, высокие технико-экономические показатели и технологичность определили целесообразные области применения этого процесса для сварки в полевых и монтажных условиях. Разработаны самозашитные проволоки нескольких типов: рутил-органического, карбонатно-флюоритного и флюоритного.

Для предупреждения холодного растрескивания современные технологии сварки предполагают применение предварительного и сопутствующего подогрева. Это энерго- и трудоемкие, а также дорогостоящие операции (рис. 4.46, 4.47), выполнение которых требует высокой технологической культуры производства. Однако они далеко не всегда обеспечивают отсутствие трещин в сварных соединениях. Кроме того, из-за высокой температуры изделий, вызванной подогревом, резко ухудшаются условия труда сборщиков и сварщиков. Поэтому в настоящее время изготовление конструкций, особенно из ВПНЛ сталей, без предварительного подогрева является одной из основных проблем дуговой сварки.

Широкое распространение получила сварка порошковой проволокой швов с принудительным формированием, горизонтальных швов с полупринудительным формированием, арматуры в инвентарных формах. Имеется опыт сварки электрозаклепками, сварки кольцевых швов с подформовкой и ряд других. Большинство этих технологических процессов выполняется с помощью автоматизированного сварочного оборудования...

Одно из основных направлений развития сварочного производства с момента создания первых способов дуговой сварки — совершенствование сварочных материалов: состава флюсов, электродных покрытий, стержней и электродных проволок.

Особенности техники сварки соединений основных типов. Стыковые соединения металла толщиной 0,8—1,2 мм можно сваривать на медных, стеклянных и керамических подкладках, а также на весу. Для получения швов высокого качества необходимы: тщательная сборка, точное направление электрода по шву и поддержание неизменным режима сварки. Для соединения металла такой толщины применяют следующие способы: 1. Сварка в СO₂ проволоками ф0,8—1,2 мм током обратной полярности с использованием источников питания с комбинированной характеристикой и высокими скоростями нарастания I_к.з..

Вертикальные швы на металлах большой толщины на практике сваривают в защитных газах с принудительным формированием с помощью охлаждаемых ползунов. В зависимости от толщины металла сварку ведут одной или несколькими электродными проволоками. Защитный газ подается в зазор через специальное сопло в ползуне. Помимо принудительного формирования, водоохлаждаемые ползуны позволяют обеспечить благоприятный термический цикл металла шва и околошовной зоны, несмотря на повышенные значения погонной энергии процесса.

Магнитное управление дугой позволяет увеличить скорость сварки, уменьшить зону перегрева и повысить пластичность металла, воздействовать на микроструктуру путем электромагнитного перемешивания сварочной ванны. Управление дугой при помощи магнитного поля облегчает сварку деталей малых толщин. При сварке в пульсирующем режиме или в знакопеременном магнитном поле титана, а также алюминиевых и магниевых сплавов отмечено измельчение структуры в шве и околошовной зоне.

В качестве источника тепла используется дуговой разряд с полым катодом (ДРПК). Процесс сварки осуществляется стабильно в диапазоне давления в камере от 1 до 1 * 10^-2 Па при подаче через полость катода аргона 1—2 мг/с (2—4 л/ч). При этом эффективный к. п. д. составляет 0,8— 0,85. Возможность регулирования процесса эффективной мощностью и распределением плотности теплового потока в пятне нагрева в широких пределах за счет изменения тока разряда, длины дугового промежутка, подачи аргона через катод и воздействия аксиального и поперечного магнитных полей позволяет получать качественные сварные соединения тугоплавких и химически активных сплавов толщиной от 0,5 до 20 мм (и более).

Для сварки тугоплавких и активных металлов, часто выполняемой вольфрамовым электродом, для улучшения защиты нагретого и расплавленного металлов от возможного подсоса в зону сварки воздуха используют специальные камеры. Небольшие детали помещают в специальные камеры, откачивают воздух до создания вакуума до 1 * 10^-2 Па и заполняют инертным газом высокой чистоты. Сварку выполняют вручную или автоматически с дистанционным управлением.

В этом способе используют вольфрамовый электрод увеличенного диаметра (6—10 мм) и повышенный сварочный ток. Соединение собирают встык без разделки кромок, без зазора. При увеличении подачи защитного газа до 40—50 л/мин дуга углубляется в основной металл и горит в образовавшейся в нем полости. Это позволяет опустить электрод так, чтобы дуга горела ниже поверхности металла. Этим способом можно сваривать титан, алюминий, высоколегированные стали и другие металлы толщиной до 36 мм с двух сторон.

Сварка несколькими вольфрамовыми электродами, расположенными вдоль линии шва, является эффективным способом получения швов без подреза при высоких скоростях сварки. На практике используются двух- или трехэлектродные горелки. Расстояния между электродами устанавливаются в пределах 15—30 мм.