|
Реферат: СВАРКА МЕТАЛЛОВ (Металлургия)
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение.
2. Назначение изделия, конструкция.
3. Выбор сварочного оборудования, приспособления и инструменты.
4. Материалы, применяемые при сварке.
5. Требования к подготовке деталей под сварку.
6. Выбор ориентировочных режимов сварки.
7. Процесс сварки (технология и техника).
8. Контроль качества сварочных соединений (готовых изделий и
конструкций).
9. Техника безопасности и пожарные мероприятия при выполнении
сварочных работ.
10. Использованная литература.
1. ВВЕДЕНИЕ
1) В условиях научно-технического прогресса особенно важно развитие
определяющих его областей науки, техники и производства. Практически нет ни
одной отрасли машиностроения, приборостроения и строительства, в которой не
применялись бы сварка и резка металлов. С помощью сварки получают
неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов различной толщины – от
сотых долей миллиметра до нескольких метров.
В 1802 г. русский академик В.В. Петров впервые в мире открыл и описал
явление электрической дуги, а также указал на возможность использования ее
теплоты для расплавления металлов. В 1882 г. русский академик Н.Н. Бенардос
изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В 1888 г.
русский инженер-металлург Н.Г. Славянов разработал металлургические основы
дуговой сварки, создал первый автоматический регулятор длины сварочной дуги
и изготовил первый в мире сварочный генератор.
По уровню развития сварочного производства Россия является ведущей
страной в мире. В 1969 г. на борту космического корабля «Союз-6» Валерий
Кубасов с помощью установки «Вулкан» провел автоматическую электронно-
лучевую и дуговую сварку и резку металлов в космосе; в 1984 г. на борту
космического корабля «Салют-7» Светланой Савицкой и Владимиром Джанибековым
выполнены ручная сварка, резка, пайка и напыление металлов в открытом
космосе.
2) Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений
посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при
их нагревании или пластическом деформировании, или совместном действии того
и другого (ГОСТ 2601-84). Различают два вида сварки: сварку плавлением и
сварку давлением.
Сущность сварки состоит в том, что металл по кромкам свариваемых
частей оплавляется под действием теплоты источника нагрева. Сущность сварки
давлением состоит в пластическом деформировании металла по кромкам
свариваемых частей путем их сжатия под нагрузкой при температуре ниже
температуры плавления.
К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для
нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки
(ГОСТ 2601-84). Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого
столетия, когда началось промышленное производство кислорода, водорода и
ацетилена.
Газовая сварка применяется во многих отраслях промышленности при
изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали, сварке изделий из
алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их
сплавов. Разновидностью газопламенной обработки является газотермическая
резка, которая широко применяется при выполнении заготовительных операций
при раскрое металла. Контактная сварка занимает ведущее место среди
механизированных способов сварки. Особенность контактной сварки – высокая
скорость нагрева и получение сварного шва, это создает условия применения
высокопроизводительных поточных и автоматических линий сборки узлов
автомобилей, отопительных радиаторов, элементов приборов и радиосистем.
Сварку плавлением в зависимости от различных способов, характера источников
нагрева и расплавления свариваемых кромок деталей можно условно разделить
на следующие основные виды:
- электрическая дуговая, где источником тепла является
электрическая дуга;
- электрическая сварка, где источником теплоты является
расплавленный шлак, через который протекает электрический ток;
- электронно-лучевая, при которой нагрев и расплавление металла
производится потоком электронов;
- лазерная, при которой нагрев и расплавление металла происходит
сфокусированным мощным лучом микрочастиц – фотонов;
- газовая, при которой нагрев и расплавление металла происходит
за счет тепла пламени газовой горелки.
2. НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ, КОНСТРУКЦИЯ.
Оболочка корпуса, состоящая из днищевого, двух бортовых и палубного
перекрытий, подкрепляется изнутри поперечными и продольными переборками и
промежуточными палубами и платформами, необходимость которых, а также их
количество и расположение определяются размерами и назначением судна.
Вместе с оконечностями и штевнями они образуют основной корпус и
относятся поэтому к числу основных конструктивных элементов корпуса.
Наружная обшивка образует непроницаемую оболочку, которая
предотвращает попадание воды внутрь судна сверху (настил верхней палубы),
обеспечивает плавучесть судна (наружная обшивка) и непотопляемость при
повреждении наружной обшивки днища (настил второго дна). Кроме того, настил
второго дна образует междудонное пространство.
Наружная обшивка представляет ряд поясьев, состоящих из отдельных
листов, расположенных длинной кромкой вдоль корпуса судна. Ширина поясьев –
1,5-2,5 м., а на крупных судах – 3,0-3,2 м. Длина листов – до 16 м.
Разбивка наружной обшивки на поясья производится на чертеже растяжки
наружной обшивки, который представляет собой наружной обшивки одного борта
на плоскость. Так как ширина растяжки наружной обшивки в оконечностях
меньше, чем в средней части судна, поясья наружной обшивки в районе
оконечностей начинают сужаться.
Во избежание чрезмерного сужения в этом случае вводят потери, т.е.
поясья, в которые переходят два смежных суженных пояса, заканчиваемы в
одном сечении.
В этом случае производится замер борта на судне 001 СБ.
Горизонтальный киль в средней части судна делают толще примыкающих к
нему поясьев днищевой обшивки. Ширстрек также утолщают.
Толщина листов наружной обшивки в оконечностях меньше, чем в средней
части судна (кроме судов ледового плавания). Для соединения листов наружной
обшивки и настилов палуб и второго дна используют сварку. На судах, имеющих
ледовые подкрепления, бортовая обшивка в районе ватерлинии делается
утолщенная – это так называемый ледовый пояс. Кроме него, иногда утолщают
листы, примыкающие к большим вырезам в палубе (например в районе грузовых
люков или в местах соединения с поперечными переборками. Крайние
примыкающие к борту листы палубного настила составляют палубный стрингер:
его делают толще, чем другие листы палубного настила и располагают вдоль
судна. В виде исключения иногда прибегают к пленке – в месте соединения
палубного стрингера с ширстреком, а при необходимости образования так
называемых барьерных швов – в районе скулы и по верхней палубе. Барьерные
швы, идущие вдоль судна, препятствуют распространению случайных трещин по
всему поперечному сечению наружной обшивки палубы.
При ремонте корпусов по Правилам регистра применяются стали нормальной
прочности категории А, В, Д, Е, и повышенной прочности категорий А32, Д3,
Е32, А36, Е36, А40, Д40, Е40.
В качестве эквивалентных для указанных категорий стали ГОСТ 5521
предусматривает следующие марки:
- для стали категории А – сталь Ст3 сп2, Ст3 сп3, Ст3 пс2, Ст3
Гпс2;
- для В-сталь марок Ст3 сп4, Ст3 пс4, Ст3 Гпс4;
- для Д-сталь марки С;
- для А 32, Д32, Е 32 – сталь марок 09Г2 и 09Г2С;
- для А36, Д36, Е36 – сталь марки 10Г2 С1Д;
- для Д40 и Е40-сталь марки 10 ХСНД (СХЛ-4).
В данной конструкции используется листовой металл марки ВСт3 сп.
Сталь марки Ст3 может быть кипящей, спокойной и полуспокойной. Сталь
группы В по способу производства делится на мартеновскую и конвеерную.
Впереди марки стали ставится обозначения группы стали В и способ
производства (М или К). В сталях, предназначенных для сварных конструкций,
особенно точно регламентируется содержание химических элементов, так как
даже незначительное увеличение содержания углерода серы и фосфора
отрицательно влияет на свариваемость ВСт3ст4.
Углерод – 0,14-0,22
Марганец – 0,40-0,65
Кремний – 0,12-0,30
Сера – 0,055
Фосфор – 0,045
Данная сталь относится к хорошо свариваемым. Также эта сталь хорошо
рубится гильотиной и хорошо режется газом.
3. ВЫБОР СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И ИНСТРУМЕНТЫ
Чтобы изготовить лист бортовой обшивки применяем следующее
оборудование:
Тельфер – это небольшой подъемный кран, находящийся внутри цеха,
используемый для перемещения деталей по цеху.
Турбинка – это электрическая машинка для снятия кромок и удаления
зазоров зачистки металла. Состоит из электрического двигателя и наждачного
диска.
Гильотина – предназначена для рубки металла толщиной от 5 мм и выше.
Сварочный преобразователь ПСО-500 – служит для преобразования
переменного тока в постоянный ток, используемый для питания сварочной дуги.
Преобразователь имеет генератор сварочного тока и электродвигатель,
расположенный в общем корпусе. Якорь генератора электродвигателя расположен
на одном валу, подшипники которого установлены в крышках корпуса. На вал
электродвигателя насажен вентилятор, предназначенный для охлаждения
агрегата во время работы. Для регулирования сварочного тока пользуются
маховичком реостата. При вращении маховичка по часовой стрелке ток
увеличивается, а при вращении против часовой стрелки – уменьшается.
Величина сварочного тока измеряется амперметром.
Для зажигания электрода и подвода к нему сварочного тока служит
электродержатель. Согласно ГОСТ 14651-69 электродержатели выпускаются трех
типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа – для тока 125 А; II
типа – для тока 125-315 А; III типа – 315-500 А.
Щитки и маски изготовляются по ГОСТ 1361-69. материалом служит черная
фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна
превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг.
Для зачистки металла и сварного шва используют: молоток-
шлакоотделитель (кира), и металлическая щетка.
4. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ СВАРКЕ
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на
типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим
свойствам (прочности и пластичности) металла шва (наплавленного металла) и
сварного соединения, получаемых при сварке электродами данного типа.
Электроды Э42 свидетельствуют о том, что электрод предназначен для сварки
конструкционных сталей и обеспечивает предел прочности при сжатии 42 кгс/мм
кв.
Электроды: СМ-11 позволяют сваривать швы в любом пространственном
положении и обеспечивают получение поплавленного металла без трещин, с
высокой пластичностью, ударная вязкость поплавленного металла при сварке
этими электродами 14-16 кгс/мм куб. Также можно использовать такие типы по
ГОСТ (67-60 ЭЛУР-10, Э34, Э42, Э46 – для сварки низколегированных и
низкоуглеродистых сталей). Э45А, Э50, Э50А, Э55 – для сварки
среднелегированных и низкоуглеродистых сталей. Э60, Э60А, Э70, Э85, Э100,
Э125, Э145 – для сварки среднеуглеродистых и низколегированных сталей,
относящихся к маркам ОМА-2, ОЗЦ-1, ОММ-5, ЦМ-7, АНО-1, ОЗС-3, МР-3, ОЗС-4,
ОЗС-2, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65,
Сварочная проволока используется по ГОСТу 2246-40 и бывает:
-низкоуглеродистая – марки Св-08, Св-08А, Св-08АА и т.д.
в этой конструкции используем электроды типа Э45А марки УОНИ-13/45.
УОНИ-13.
Электроды УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный направленный
металл, содержащий несколько повышенное количество марганца и кремния и
обладающий высокими механическими свойствами. Металл, направленный
электродами УОНИ-13, обладает высокой плотностью, значительной ударной
вязкостью, достигающей 25-30 кгс/см2 для УОНИ-13/45 УОНИ-13/55 как правило,
в металле, направленном электродами УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому
электроды с покрытием УОНИ-13 считаются одними из лучших и применяются для
сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки
и вибрации, а также действие повышенных и пониженных температур.
Поскольку покрытие УОНИ-13 не содержит органических соединений
(например крахмала) они выдерживают длительное прокаливание (до 350-400°С),
что облегчает их просушку и делает менее восприимчивыми к влаге.
Сварка электродами УОНИ-13 на переменном ток необходимо включить в
цепь осциллятор, обеспечивающий устойчивое горение дуги.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ ДЕТАЛЕЙ ПОД СВАРКУ
Заменяемая часть обшивки корабля подготавливается в цеховом помещении
из листового металла. На ровную поверхность укладывается лист металла, где
производится разметка, резка ацетилено-кислородным резаком или рубка тиной
и разделка кромок.
Линии контура выреза по возможности следует совмещать с имеющимися
подстроечными сварными соединениями. При этом у каждого конца выреза такие
сварные соединения должны распускаться на длине, равной 20 толщинам, но не
больше 300 мм.
Следует избегать скученности сварных швов, пересечения их под острым
углом, а также близкого расположения параллельных стыков швов и угловых со
стыковыми.
Расстояние между параллельными сварными швами независимо от их
направления должно быть не менее:
- 200 мм – между параллельными стыковыми швами;
- 75 мм – между параллельными угловым и стыковым швами;
- 50 мм – между параллельными угловым и стыковым швами на длине
не более 2 м.
Угол между двумя стыковыми швами должен быть не менее 60°.
Монтажные стыки (пазы) листов обшивки и настилов должны располагаться
от параллельных им переборок, палуб, настила второго дна, рамных связей и
пр. на расстоянии не менее 200 мм.
Стыковые сварные соединения (линия реза) обшивки и набора допускается
совмещать в одной плоскости.
При замене наружной обшивки с сохранением набора вырезку листов
производят по границе заменяемого участка по разметке, а от набора отделяют
разрезая лист обшивки по линии притыкания набора, сплавляя одновременно
сварные швы. Далее по кромкам набора сплавляются остатки сварных швов,
выхваты наплавляются и зачищаются под сварку до чистого металла абразивным
инструментом.
Технологические вырезы должны выполняться согласно чертежам и ТИ 02-00-
247. При этом линии реза обшивки и набора могут быть совмещены или
разнесены. Набор, как правило, следует разрезать под некоторым углом к
обшивке.
Перед вырезкой, при необходимости, по кромкам выреза следует
устанавливать фиксирующие планки, скобы и т.п., предохраняющие вырезаемую
конструкцию от падения, с приваркой обухов для строповки и демонтажа
краном.
Слабодеформированные участки шпангоутов стрингеров в районе замены
обшивки выправляются с нагревом на месте, а имеющие значительные деформации
заменяются или после вырезки выправляются под прессом с последующей
вваркой, если износ их не превышает допустимых значений.
После вырезки дефектных участков наружной обшивки имеющиеся гофрировки
по кромкам оставшихся листов должны выправляться с нагревом при помощи
вилки, домкратов и вручную ударами кувалдой на ширину 150-200 мм для
возможности стыковки новых листов.
При установке новых листов наружной обшивки рекомендуется для стыковых
швов применять сварное соединение С45 по ГОСТ 5264-90. При этом разделку
кромок и сварку основного шва предусматривать изнутри корпуса, а снаружи
воздушно-духовую строжку корня шва с последующей заваркой.
Допускается одновременное производство сборочно-сварочных работ по
корпусу в нескольких районах, если они не вызывают в целом отрицательное
влияние на посадку корпуса на килевой дорожке и клетках дока; не нарушают
продольную прочность судна, находящегося на плаву.
Приварка к конструкциям корпуса гребенок, скоб, планок, обухов и т.п.
должна быть сведена к минимуму. Выполнение прихваток и приварка крепежных
деталей должна производиться сборочными материалами тех категорий, которые
требуются для сварки конструкций. В прихватках недопустимы поры, подрезы,
прожоги, трещины и не заваренные кратеры.
Удаление приваренных гребенок и других временных креплений на
конструкциях из углеродистых и низколегированных сталей производится путем
разрушения прихваток изгибом на шов.
Прихватки, оставшиеся на основном металле, после удаления временных
креплений должны быть зачищены на наружной обшивке снаружи.
На всех стадиях производства сварных конструкций должен производиться
систематический пооперационный контроль до сварки. Перед сваркой
проверяются: правильность сборки соединений и изделия в целом. Особое
внимание следует обращать на правильность подготовки кромок, величину
зазоров, совпадений кромок, отчистку кромок и прилегающих к ним участков
основного металла, следует проверить размер и качество прихваток, а также
соблюдения герметических размеров.
Толщина металла листа и борта – 10 мм.
Зазор между бортом и листом – 3 мм.
Размеры листа бортовой обшивки – 1400х800 мм.
6. ВЫБОР ОРИЕНТИРОВОЧНЫХ РЕЖИМОВ СВАРКИ
Выбор режима ручной дуговой сварки часто сводится к определению
диаметра электрода и сварочного тока. Скорость сварки и напряжение на дуге
устанавливаются самим сварщиком в зависимости от вида сварного соединения,
марки стали и электрода, положения шва в пространстве и т.д.
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины металла, типа
сварного соединения, типа шва и др. Ток выбирают в зависимости от диаметра
электрода. Для выбора тока можно пользоваться зависимостью:
I = Kd,
где K = 25-60 А/мм
d – диаметр электрода, мм
Относительно малый сварочный ток ведет к неустойчивому горению дуги,
непровару и малой производительности. Чрезмерно большой ток ведет к
сильному нагреву электрода при сварке, увеличению скорости плавления
электрода и непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и
ухудшению формирования шва.
При сварке с вертикальными и горизонтальными швами ток должен быть
уменьшен против принятого для сварки в нижнем положении примерно на 5-10%,
а для потолочных на 10-15% с тем, чтобы жидкий металл не вытекал из
сварочной ванны.
7. ПРОЦЕСС СВАРКИ (ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА)
Существует два способа зажигания дуги покрытыми электродами – прямым
отрывом и отрывом по кривой. Первый способ называют зажиганием впритык.
Второй напоминает движение при зажигании спички и поэтому его называют
чирканьем.
Немедленно после зажигания дуги начинается плавление основного и
электродного металлов. На изделии образуется ванна расплавленного металла.
Сварщик должен подавать электрод в дугу со скоростью, равной скорости
плавления электрода. Нормальной считают длину дуги, равную 0,5-1,1 диаметра
стержня электрода.
Увеличение длины дуги снижает устойчивое ее горение, глубину
проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание
электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает
вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл.
Наклон электрода при сварке зависит от положения сварщика в
пространстве, толщины и состава свариваемого металла, диаметра электрода,
вида и толщины покрытия.
Для получения плотного и ровного шва при сварке в нижнем положении на
горизонтальной плоскости угол наклона электрода должен быть 15° от
вертикали в сторону ведения шва.
Для получения валика нужной ширины производят поперечные колебательные
движения электрода. Чаще всего применяют швы шириной от 1,5 до 4 диаметров
электрода, полученные с помощью поперечных колебательных движений
электрода.
8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ (ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ)
Все виды контроля качества сварки можно разделить на две основные
группы:
I) неразрушающие виды контроля
II) разрушающие виды контроля
Неразрушающие виды контроля предназначены для выявления как наружных,
так и внутренних дефектов. Обычно наружные дефекты выявляются внешним
осмотром с использованием мерительного инструмента, а внутренние
определяются физическими методами исследования – просвечиванием
рентгеновскими и гамма-излучением, ультразвуком, магнитным и самым простым
и дешевым методом – керосиновая проба. Неразрушающий контроль заключается в
том, что сварной образец или изделие подвергается действию соответствующих
импульсов.
Разрушающие виды контроля предназначены для определения характера,
места расположения и размеров дефектов и их влияния на работоспособность
сварных соединений. Разрушающий контроль осуществляется сверлением,
технологической пробой, механическими испытаниями на растяжение, изгиб,
срез, удар, твердость, иногда гидравлическим или пневматическим испытанием
сварных изделий с разрушением их. Надежным и широко применяемым в настоящее
время является радиационный контроль просвечиванием сварных соединений
рентгеновским и гамма-излучением. Дефекты выявляются в виде черных пятен на
светлом фоне хорошего шва.
Ультразвуковой способ обнаружения дефектов сварки основан на отражении
направленного импульса высокочастотной звуковой волны. Ультразвуковой
контроль имеет следующие основные преимущества:
- высокая чувствительность (1-2%), позволяющая обнаруживать,
определять местонахождение и измерять небольшие дефекты
(площадью более 2 мм2);
- большая проникающая способность звуковых волн, позволяющая
контролировать толстые материалы (для стали до 2 м);
- возможность контроля только с одной поверхности сварного
соединения.
Однако ультразвуковой контроль имеет также и существенный недостаток,
ограничивающий его применение или затрудняющий проверку качества сварных
швов; он выражается в сложности расшифровки дефектов шва из-за влияния
внутренней структуры (крупное зерно, тонкодисперсные включения); сложной
конфигурации и ориентации дефекта и сложного вида сварного изделия.
Поэтому ультразвуковой контроль часто применяют как предварительный в
сочетании с последующим просвечиванием швов рентгеновским или гамма-
излучением. При всех случаях ультразвуковой контроль швов должен
выполняться высококвалифицированными и опытными операторами.
Магнитный вид контроля металла основан на том, что при прохождении
магнитных силовых линий по испытуемому материалу в местах дефектов
возникают поля рассеяния. Если на поверхности металла нанести
ферромагнитный порошок, то над местом расположения дефекта создадутся
скопления порошка в виде правильно ориентированного магнитного спектра.
Существуют два способа контроля с помощью магнитного порошка: сухой и
мокрый. В первом случае магнитный порошок (охра, сурик, железные опилки,
окалина и т.д.) находится в сухом виде; во втором случае магнитный порошок
находится во взвешенном состоянии в жидкости (керосине, мыльном растворе,
воде). Сухим способом можно обнаружить как поверхностные, так и глубинные
дефекты; мокрым способом лучше обнаруживаются поверхностные дефекты.
Гидравлическому испытанию подвергаются различные сосуды, котлы и
трубопроводы, работающие под давлением. Гидравлическим испытанием
контролируется не только плотность сварных соединений, но также
относительная прочность всей сварной конструкции. При гидравлическом
испытании сосуд наполняется водой; для выхода воздуха в верхней части одно
отверстие оставляют открытым. Это отверстие закрывается лишь после
наполнения водой всего сосуда. Затем в сосуде гидравлическим прессом
создается давление, равное рабочему давлению. Если дефектов не
обнаруживается, давление увеличивается до Рисп = 1,25 Рраб для сосудов и
Рисп = 1,5 Рраб для трубопроводов. Под этим давлением сосуд или
трубопровод выдерживают 5 мин, затем давление снижают до Рраб и обстукивают
соединения молотком со сферической головкой на расстоянии 15-20 мм от
кромки шва. После этого швы осматривают. При испытании на морозе вместо
воды применяют антифриз.
Пневматическое испытание проводят с целью контроля плотности сварных
соединений. Для этого в замкнутый сосуд нагнетают воздух до рабочего
давления. Снаружи все швы смачиваются мыльным раствором. Сжатый воздух в
местах неплотностей образует мыльные пузыри. В зависимости от количества и
интенсивности выделения мыльных пузырей можно судить о характере и величине
дефекта. Пневматический вид контроля сварных соединений получил широкое
применение при испытании сосудов малой емкости, как наиболее удобный и
доступный в заводских условиях с массовым производством. В этом случае
испытуемый сосуд погружается в ванну с водой и неплотности определяются
выделением пузырьков воздуха. Для сосудов очень большого объема применять
испытание сжатым воздухом следует очень осторожно, так как при наличии
дефектов в швах может произойти разрыв всего сосуда.
Испытание керосином. Керосин обладает способностью проникать через
малые неплотности: трещины, поры и сквозные непровары металла. Для контроля
швы со стороны раскрытия окрашивают мелом, разведенным на воде с
добавлением клея, а со стороны корня соединения смачивают керосином.
Керосин, проходя через неплотности, образует на высохшей меловой краске
темные пятна, по которым можно судить о характере неплотности и месте ее
расположения. Если в течение 30-60 мин такие пятна не появятся, то швы
считаются удовлетворительными. Скорость прохождения керосина через металл
будет определяться толщиной сварного соединения и характером расположения
дефектов в металле. Для ответственных изделий время выдержки под керосином
устанавливают до 12 ч при температуре окружающего воздуха выше 0° и до 24 ч
при температуре ниже 0°.
Керосиновая проба эквивалентна 3-4 ат гидравлического давления,
применяемого для сварных сосудов закрытого типа.
9. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ
СВАРОЧНЫХ РАБОТ
Леса, подмостки и трапы на судне должны быть надежными, изготовленными
по утвержденным чертежам и принятыми представителями отдела техники
безопасности. Леса должны иметь бортовые доски высотой 150 мм, чтобы
исключить падение вниз инструментов или других предметов. На лесах
обязательно устанавливают 2-3 яруса лееров. Трапы или сходни должны быть
прочно закреплены и иметь перила по обеим сторонам. Не допускается
перегрузка лесов сверх нормы. Необходимо следить, чтобы по одной вертикали
на лесах и площадках не работало несколько человек.
Запрещается работать на мокрых, скользких и обледенелых палубах судна
и настилах лесов. Лед надо сколоть, а мокрые места посыпать песком,
опилками и т.п.
Все рабочие места в цехе и на судне должны быть оборудованы средствами
тушения пожаров. В жаркое время года деревянные настилы лесов периодически
поливают водой. Все горючие и быстровоспламеняющиеся материалы хранят в
специальных помещениях и специальной таре. При использовании огнеопасных
материалов нужно строго придерживаться инструкций.
В случае возникновения пожара в цехе или на судне необходимо срочно
вызвать пожарную команду завода, а до ее прибытия принять меры по тушению
пожара (воспользоваться огнетушителем, песком и водой) и меры по
обеспечению безопасности людей и спасению имущества от огня.
Следует помнить, что масло, нефть можно тушить пенными огнетушителями
или песком. Горячую электропроводку и электрические машины, находящиеся под
напряжением, нельзя тушить водой и пенными огнетушителями, так как это
может привести к поражению людей электрическим током. В таких случаях нужно
немедленно обесточить проводку и машины и только после этого приступить к
тушению огня. При возникновении пожара очень важно сохранить спокойствие,
дисциплину и беспрекословно выполнять распоряжения руководителя,
ответственного за тушение пожара.
Ответственность за организацию и состояние техники безопасности на
предприятиях несет администрация этих предприятий, в составе которой
имеются специальные отделы по технике безопасности, или инженеры по технике
безопасности.
Все рабочие, перед допуском к работе, должны быть проинструктированы
по безопасному ведению работ и в случае необходимости сдать соответствующее
испытание по правилам техники безопасности.
Вредное влияние излучения электрической дуги, невидимые
ультрафиолетовые лучи, используемые сварочной дугой, вредно действует на
сетчатку и роговую оболочку глаз. Если смотреть не защищенными глазами на
свет дуги в течение 5-10 минут, то спустя 1-2 часа после этого, появляется
боль в глазах, спазмы век, слезотечение, светобоязнь и воспаление глаз. В
этом случае нужно обратиться к врачу.
Для защиты зрения служат щитки и маски с защитными стеклами. Стекла
совершенно не пропускают ультрафиолетовых лучей, а инфракрасные лучи
пропускают лишь в пределах от 0,1 до 3% от общего количества.
Для предохранения от действия лучей сварочной дуги, людей, работающих
по соседству с местами сварки, ограждают светонепроникающими щитами,
ширмами или кабинами из фанеры и брезентом высотой 1,8 м. Для улучшения
вентиляции внутри кабины, стенки не доводят до пола на 25-30 см. чтобы
уменьшить разность в яркости света, стенки кабин окрашивают в матовые
светлые тона (серый, голубой, желтый) и увеличивают искусственную
освещенность рабочего места.
Поражение электрическим током. Предельное напряжение холостого хода
при сварке не должно превышать, как правило, 70 В. Особенно опасно
поражение током при сварке внутри резервуаров, где сварщик соприкасается с
металлическими поверхностями, находящимися под напряжением по отношению к
электродержателю.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Фрид Е.Г. «Устройство судна»
2. Рыбаков В.М. «Дуговая и газовая сварка»
3. Рыбаков В.М. «Сварка и резка металлов»
Реферат на тему: Сварка стали
План
1. Вступление
2. Прогрессивные методы сварки, классификация процессов сварки,
инструменты и приспособления.
3. Приготовление и организация рабочего места сварщика
4. Сварка среднелегированных термическиупроченных сталей.
5. Техника безопасности и противопожарные мероприятия
6. Литература
Вступление
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений
посредством установления межатомных связей между соединёнными частями при
их нагревании и / или / пластической деформировании / ГОСТ
2601 – 84 /.
Сварка является одним из основных технологических процессов в
машиностроении и строительстве. Основным видом сварки является дуговая
сварка.
Основоположниками дуговой сварки является русские учённые и инженеры –
В.В. Петров (1761 – 1834), Н.Н. Бенардос (1842 –1905) и Н.Г. Славянов (1854
– 1897). Выдающийся в клад в разработку теоретических основ сварки внесли
советские учёные: В.П. Вологдин, В.П. Никитин, К.К. Хренов, Е.О. Патон,
Г.А. Николаев, Н.О. Окерблом, Н.Н. Рыколин, К.В. Любавский, Б.Е. Патон.
В 1802 году впервые в мире профессор Санкт Петербургской медика –
хирургической академии Василий Владимирович Петров открыл и наблюдал
дуговой разряд от построенного им сверхмощного "вольтового столба", который
стоял из 2100 пар разнородных кружков – элементов /медь + цинк/,
проложенные бумажными кружками, смоченные водным раствором нашатыря. Этот
столб, или батарея был наиболее мощным источником электрического тока в то
время. Проделав большое количество опытов с этой батареей, он показал
возможность использования электрической дуги для освещения и плавления
металлов.
На современном этапе развития сварочного производства, в вязи с
развитием научно-технической революции резко возрос диапазон свариваемых
толщин, материалов, видов сварки.
В настоящее время сваривают материалы толщиной от нескольких микрон
(в микроэлектронике) до нескольких метров (в тяжелом машиностроение).
Наряду с конструкционными сталями сваривают специальные стали и сплавы на
основе титана, циркония, молибдена, ниобия и других материалов, также
разнородные материалы.
Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц
свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать
межатомные связи, которые обеспечивают прочные соединения.
Прогрессивные методы сварки, квалификация процессов сварки,
инструменты и приспособления.
В зависимости от вида энергии, применяемой при сварке, различают три
класса сварки: термический, термомеханический, механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемой
плавлением, т.е. местным расплавлением соединяемых частей с использованием
тепловой энергии.
Основным источниками теплоты при сварке плавлением являются: сварочная
дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота выделяется при
электрошлаковом процессе.
Источники теплоты характеризуется температурой и концентрацией,
определяемой наименьшей площадью нагрева (пятно нагрева) и наибольшей
плотностью тепловой энергией в пятне нагрева.
Основные виды сварки термического класса:
. Дуговая сварка – сварка плавлением при которой нагрев осуществляется
электрической дугой. Особым видом дуговой сварки являются плазменная
сварка, при котором нагрев осуществляется сжатой дугой.
. Газовая сварка – сварка плавлением, при которой кромки соединяющихся
частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для
газовой сварки.
. Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева
металла используют теплоту, выделяющееся при похождении
электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.
При термитной сварки используют теплоту, образующееся в результате
сжигания термит – порошка, состоявшегося из смеси алюминия и оксида железа.
К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых
используются тепловая энергия и давление:
. Контактная сварка – сварка с применение давления, при которой нагрев
осуществляют теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока
через находящейся в контакте соединяемых частей.
. Диффузионная сварка – сварка давлением, осуществляемая взаимной
диффузией атомов контактирующих частей при относительно воздействий
повышенной температуры и при незначительной пластической деформацией.
Также в этот класс относятся: газопрессовая сварка, дугопрессовая
сварка, шлакопрессовая сварка, термопрессовая сварка и т.п.
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемых с
использованием механической энергии и давлением:
. Холодная сварка – сварка давлением при незначительной пластической
деформации, без внешнего нагрева соединяемых частей.
. Сварка взрывам – сварка, при которой соединение осуществляется в
результате вызванного взрывом соударение быстро движущихся частей.
. Ультразвуковая сварка – давлением, осуществляемая при воздействии
ультразвуковых колебаний.
. Сварка трением – сварка давлением, при которой нагрев осуществляется
трением, вызываемым вращением свариваемых частей относительно друг
друга.
Наибольший объём среди других видов сварки занимает ручная дуговая
сварка – сварка плавлением штучными электродами при которой подача
электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок производится в
ручную.
На рисунки I дуга горит между стержнем электрода (1) и основным
металлом (---). Под действием теплоты дуги электрод и основной метал
плавится, образуя металлическую сварочную ванну (4). Капли жидкого металла
(8) с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой
промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода (2), образуя
газовую защиту (3) вокруг дуги и жидкую шлаковою ванну на поверхности
расплавленного метала. Металлические и шлаковые ванны вместе образуют
сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает
и образуются сворной шов (6). Жидкий шлак по мере остывания образует на
поверхности шва твёрдую шлаковою корку, которая удаляется после остывания
шва.
Для обеспечения заданного состава и свойства сварку выполняют
электродами, к которым предъявляют специальные требования.
На рисунке 1, стрелкой / ------ / - указано направление сварки.
Прогрессивным методом сварки также является аргонодуговая сварка.
Аргонодуговая сварка – дуговая сварка. При которой в качестве
защитного газа используется аргон.
Применяют аргонодуговую сварку неплавящемся вольфрамовым и плавящимся
электродом.
Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщенной менее
3-4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой
полярности. Сварка алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе.
При прямой полярности /плюс на изделия, минус на электроде/, лучшее
условие термоэлектронной эмиссии, выше стойкость вольфрамового электрода и
допускаемый придельной ток. Допускаемый ток, при использование
вольфрамового электрода ш3 мм составляет ориентировочно при прямой
полярности 140-280 А, обратной полярности – только 20-40 А. Дуга при прямой
полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10-15 В. в
широком диапазоне плотностей тока.
При обратной полярности возрастает напряжения дуги, уменьшается
устойчивость её горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышается
его нагрев и расход. Эти особенности и дуги обратной полярности делают её
непригодной для непосредственного применения в сварочных процессе. Однако
дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при её
действии с поверхности свариваемого метала удаляется окислы и загрязнения.
Это явление объясняется тем, что при обратной полярности и поверхности
металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые
перемещаясь под действием электрического поля от плюса /электрод/, к минусу
/изделия/, разрушают окисные плёнки на свариваемом металле, а выходящие с
катода /с поверхности изделия/ электроны способствуют удалению разрушенных
окисных плёнок.
Этот процесс удаления называют катодным распылением.
Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых
соединений.
При толщине листа до 2,5 мм целесообразно сваривать с отбортовкой
кромок при малой величине зазора /0,1-0,5 мм/ можно сваривать тонколистовой
метал толщенной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок
Расположение горелки и присадочного прутка при ручной
аргонодуговой сварке
На рисунке 2 изображена аргонодуговая сварка:
1. электрод
2. присадочный пруток
3. защитный газ
4. сопло горелки
Ручную сварку выполняют наклонной горелкой углом вперёд, угол наклона
к поверхности изделия составляет 70- 80є. Присадочная проволоку под углом
10- 15є, смотри рисунок 2.
По окончанию сварки дугу постепенно обрывают для заварки кратера. При
ручной сварке – её постепенным растяжением, при автоматической – спец.
устройством для сварки кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение
сварочного тока.
Для защиты охлаждающего металла, подачу газа прекращают через 10-15
сек. после выключения тока.
Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродам
стыкового соединения из высоколегированной стали, толченой 3 мм: диаметр
вольфрамового электрода 3-4мм, диаметр присадочной проволоки 1,6-2 мм,
сварочный ток 120-160 А, напряжения на дугу 12-16 В, расход аргона 6-7
л/мин.
Допустимый зазор тем меньше, чем меньше толщина старимого метала.
Листы, толщиной более 4 мм сваривают в стык с разделкой кромок, при этом
допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм.
Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область применения этого
вида – сварка цветных металлов (AI, Mg, Cu, Ti) и их сплавы и легированных
сталей (Рис. 3 а, б, в.).
Рис. 3
Рис.3а изменением сварочного тока и напряжения при импульсной сварке
вольфрамовым электродом.
Рис 3 б, в. – Вид швов.
|I св |сварочный ток |
|I деж |ток дежурной дуги |
|т п |время паузы |
|t св |время сварки |
Импульсно – дуговая сварка вольфрамовым электродом (рис. 3)
заключается в применении в качестве источника теплоты "пульсирующей" дуги с
целью концентрации во время теплового и силового воздействия дуги на
основной и электродный метал. При стеснённом теплоотводе полнее
используется теплота на расплавлении основного металла, чем при сварки
постоянной дугой.
Дуга пульсирует с заданным соотношением импульса и паузы /рис. 3/.
Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек с определённым
перекрытием. Повторным возбуждением и устойчивость дуги обеспечивается
благодаря горению дежурной дуги (10-15 % от силы тока в импульсе). Наряду с
силой тока, напряжениям, скоростью сварки к основным параметрам относятся:
|Длительность импульса |/tсв/ |
|Длительность паузы |/tп/ |
|Длительность цикла сварки |t = tсв+tп |
|Шаг точек |S=Uсв(+св+tп) где Uсв скорость сварки |
Отношения tп/tсв =G называется жесткостью режима
Аргонодуговая сварка плавящимся электродам
Сварка происходит с капельным и струнным переносам.
С увеличением тока капельный перенос метала электрода сменяется
струйным и глубина прославления увеличивается. Критическая величена тока,
при котором капельный перенос сменяется струйным, составляет: при сварке
сталей – от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электродной проволоки. При сварке
алюминия – 70 А.
При аргонодуговой сварке плавящимся электродам предъявляется более
жёсткие требования – перед сваркой необходимо тщательная отчистка кромок
свариваемых материалов и проволоки.
Вид сварки, который является прогрессивным – газовая сварка
Газовая сварка выполняется при низких скоростях нагрева и охлаждения
металла, что приводит к укрупнению зёрен около шовного металла, низкой
прочности сварного соединения и большим деформациям сварного соединения.
В настоящие время газовая сварка находит применения при ремонте литых
изделий из чугуна и иногда цветных металлов, исправления дефектного литья,
при монтаже сантехнических стальных тонкостенных узлов, толченой до 2 мм,
наплавке, сварке легко плавких металлов и тд. Газовое пламя применяется при
пайке, для подогрева, с целью термической обработки металла, отчистки от
ржавчины.
Газовой сваркой можно выполнять любые швы в пространстве. Наиболее
трудно выполнять потолочные швы, ввиду стекания капель металла из сварочной
ванны.
К преимуществам газовой сварки относятся: простота способа,
несложность оборудования, отсутствия источника электрической энергии.
Параметры режима:
В зависимости от свариваемого материала, его толщины и типа изделия
выбирают следующие основные параметры режима сварки:
. мощность сварочного пламени,
. вид пламени,
. марку и диаметр присадочного прута,
. флюс,
. способ и технику сварки.
Схема газовой сварки
При нагреве газовым пламенем 4 кромки свариваемых заготовка 1,
расплавляются вместе с присадочным металлом 2, который дополнительно может
вводится в пламя горелки 3. после остывания образуется сварочный шов 5.
Смотри рисунок 4.
Приспособления для сварки изделий
Сварочные посты.
Сварочные посты могут быть стационарными и передвижными.
К стационарным постам относятся, посты, расположенные в цехе,
преимущественно в отдельных кабинах, в которых сваривают изделия небольших
размеров.
К передвижным постам относятся посты, которые приспособлены для
монтажа крупногабаритных изделий /трубопровод, металлоконструкции, сосуды/
и приспособления для ремонтных работ. При этом часто используют переносные
источники питания.
Для подвода тока от источника питания к электродержателю и изделию
используют сварочные провода, сечение которых выбирают по установленным
нормативами для электротехнических установок /5-7 а/мм2 /.
На сварочном посту дуговой сварки должен быть источник питания
сварочной дуги /трансформатор, выпрямитель/, реостат для регулировки
сварочного тока в Амперах, стол /верстак/, на посту не должно быть никаких
сгораемых или легковоспламеняющихся материалов.
Для газосварочного поста нужно горючие газы в баллонах: ацетилен,
кислород, бутан, бензин, керосин. Телега или носилки для переноса или
перевозки баллонов в нужное место.
Шланги: Один кислородный;
Один ацетиленовый;
Горелка или резак;
Наличие сварочных материалов
Оборудования поста для газовой сварки
1 – горелка,
2 – шланг для подвода ацетилена /рис. 6/,
3 – шланг для подвода кислорода,
4 – ацетиленовый баллон,
5 – ацетиленовый редуктор,
6 – кислородный редуктор,
7 – кислородный вентиль,
8 – кислородный баллон.
Сварочная горелка.
Основным инструментом газосварщика является сварочная горелка.
Сварочной называется устройство, служащее для смешивания
горючего газа и паров горючей жидкости и с кислородом и получения
сварочного пламени. Каждая горелка позволяет регулировать мощность,
состав и форму сварочного пламени.
Сварочные горелки, согласно ГОСТ 1077-79 классифицируется: по
способу подачи горючего газа и, кислорода в смесительную камеру
Инжекторы и безинжекторные: по роду применяемого газа, по
назначению – универсальные и специализированные; по числу пламени
многопламенные и однопламенные, по мощности – малой мощности /расход
ацетилена 25-400 дм3/4/, средней мощности /расход ацетилена 400-2800
дм3/4/, большой мощности /2800-7000 дм3/4/, по способу применения –
ручные и машинные.
Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на
смеси ацетилена с кислородам. В инжекторных горелках горючей газ
подсасывается в смесительную камеру струёй кислорода, подаваемого в
горелку с большим давлением, чем горючей газ.
Этот процесс подсасывания называется инжекцией. Схема
инжекторной горелки показана на рисунке 7.
В безинжекторных горелках горючий газ и кислород подают примерно
под одинаковым давлением до 100 кПа. В них отсутствует инжектор,
который заменён простым смесительным соплом, ввёртываемым в трубку
наконечника горелки.
Схема безинжекторной горелки показана на рисунке 7.
Схема ацетиленовых горелок
А – инжекторные. Б – безинжекторные
1 – ствол горелки 5 – смесительная камера
2 – гайка 6 – инжектор
3 – наконечник 7 – регулировочный вентиль
4 – мундштук 8 – присоединительный
штуцер
Схема электродержателя
Рис – 8 Поперечный электродержатель.
ПОНЯТИЯ О СВАРИВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ
Свариваемость – свойство металла и сочетания металлов образовывать при
установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям,
обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. Сложность понятия о
свариваемости материалов объясняется тем, что при оценке свариваемости
должна учитываться взаимосвязь сварочных материалов, металлов и конструкции
изделия с технологий сварки.
Показателей свариваемости много. Показателей свариваемости
легированных сталей, предназначенных например, для изготовления химической
аппаратуры, является возможность получить сварочное соединение,
обеспечивающее специальные свойства – коррозионную стойкость, прочность при
высоких или низких температурах.
При сварке разнородных металлов показателем свариваемости является
возможность образования в соединении межатомных связей. Однородные металлы
соединяются сваркой без затруднений, тогда как некоторые пары из
разнородных металлов совершенно не образуют в соединении межатомных связей,
например, не сваривается медь с венцом, или титан с углеродной сталью.
Важным показателем свариваемости металлов является возможность
избежания в сварных соединениях закаленных участков; трещин и других
дефектов, отрицательно влияющих на работу сварного изделия.
Всё это говорит о том, что свариваемость металла, его физических
свойств, технологии сварки /выбор присадочного материала, режим сварки/,
формы и размеров изделия, условий эксплуатации.
Единого показателя свариваемости металла нет.
СВАРКА СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Среднелегированные стали /ГОСТ 4543-71/ обладают высоким значением
временного сопротивления разрыву /600-2000 МПа/ и высокой стойкостью против
перехода в хрупкое состояние; поэтому их применяют для конструкций,
работающих при низких или высоких температурах, при ударных или
знакопеременных нагрузках, в агрессивных средах и в других тяжелых условий.
Среднелегированные стали /20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГСНА, 30ХН2МФА /,
чувствительны к нагреву, при сварке они могут закаливаться, перегревается,
образовывать холодные трещины, что затрудняет их сварку.
Чем выше содержание углерода и легирующих примесей и чем толще металл,
тем хуже свариваемость этих сталей.
Эти стали свариваются покрытыми электродами с основным покрытием на
постоянном токе с обратной полярностью, швы выполняются многослойные
каскадным и блочным способами.
Технология сварки должна предусматривать низкие скорости и охлаждения
металла шва. Существенно способствует предупреждению трещин в металле
повышении его температуры более 150°С. /рис. 9/. длина ступени каскадной
сварки должна выбираться из расчёта указанного разогрева металла
предыдущего слоя шва. Обычно длина ступени сварки составляет 150-200 мм.
Марки покрытых электродов при сварке среднелегированных сталей /ВН 9-
6, ВН 12-6, НИАТ – 3М, и др./ выбирают в зависимости от вида термической
обработки сварного соединения.
СВАРКА ЛЕГИРОВАННЫХ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ СТАЛЕЙ
Теплоустойчивые стали по микроконструкции подразделяются на стали
прелитного класса (12 МХ, 12 XIMIФ, 20 XIMIФITP и др.) и стали
мартенситного класса.
Все теплоустойчивые легированные стали поставляются потребителю после
термической обработки (закалка плюс термический отпуск, отжиг); рабочая
температура изделий из сталей /трубы паранагревателей, детали газовых
турбин, трубы печей нефтезаводов и др. /не превышает 600°С; то они
изготовляются из высоколегированной жаростойкой и жаропрочной стали.
Для дуговой сварки теплоустойчивых легированных сталей ГОСТ 9467-75
предусматриваются девять типов электродов / Э-0,9 М Э-0,9 МХ, Э-0,9 XI, Э-
0,5 Х2М, Э-0,9 Х2МI, Э-0,9 MIМФ, Э-10 XIMIHФБ, Э-10 ХЗMIБФ, Э-10 Х5МФ/.
Технологией сварки сталей любой марки предусматривает предварительный
или сопутствующий местный или общий подогрев свариваемого изделия,
обеспечивающий по возможности и структурной однородности метала шва с
основным металлом и термической обработки сварного изделия.
Подогрев свариваемого изделия необходим для устранения в металле
трещин от сварки.
Химическая однородность металла шва с основным металлом нужна для
исключения диффузионных явлений, которые могут произойти при высоких
температурах во время эксплуатации сварных изделий, так как перемещения
химических элементов в процессе диффузии приводит к снижению длительности
эксплуатации изделий.
С помощью термической обработки удаётся улучшить во всём сварном
изделии микроструктуру металла. Но для повышения длительности работы
изделий нужно правильно выбрать и осуществить режим термической обработки.
Лучшая термическая обработка сварных изделий из легированной стали –
закалка и высокий отпуск. На практике применяют только высокий отпуск или
отжиг с нагревом до температуры около 780°С.
Необходимый свариваемого изделия, а также термическая обработка
сварных изделий производится, как правело индукционным током промышленной
или повышенной частоты. Время выдержки при отпуске берётся из расчёта 4-5
мин/мм толщены стенки; охлаждения сварного изделия до температуры
предварительного подогрева /200 – 450°C/ должно быть медленным.
Для сварки теплоустойчивых легированных сталей в монтажных условиях
при невозможности подогрева и последующей термообработки применяют
электроды марки АН-ЖР-2 /электроды конструкции института имени Е. О.
Патонова/. В этом случаи в металле шва содержания никеля будит не менее 31%
и метал шва получит аустенитную структуру. Электроды пригодны для сварки во
всех пространственных положениях. Широко используется для сварки
теплоустойчивых легированных сталей покрытые электроды серией СЛ/СНИИТ маш,
легированные стали, например СЛ-14, СЛ-30 и др./ сварку теплоустойчивых
легированных сталей покрытыми электродами производят на тех же режимах, что
и сварку низколегированных конструкционных. При сварке необходимо полностью
проверить корень шва, для чего первый слой выполняют электродам, Ш2-3мм.
Большая часть электродов требует сварки на постоянном токе обратной
полярности.
Техника сварки теплоустойчивых сталей аналогична технике сварки
низкоуглеродных сталей. Многослойную сварку выполняют каскадным способом
без охлаждения каждого выполненного слоя шва.
Газовая сварка теплоустойчивых легированных сталей иногда даёт более
работоспособные сварные изделия, чем дуговая сварка покрытыми электродами.
При газовой сварке легированных сталей мощность пламени составляет 100 дм3
ацетилена на 1 мм толщены металла; сварку ведут только нормальным
"восстановительным" пламенем. Присадочным металлом служит сварочная
проволока марок СВ-0,8 ХМФА, Св-10ХМФТ, Св-10Х5М, Св-18 ХМА и других в
зависимости от марки свариваемой стали. В целях предотвращения выгорания
легирующих примесей и образования микро трещин в начале кромки детали
"пролуживают" тонким слоем расплавленного металла и быстро заполняется
форма подготовки жидким металлом.
Присадочный метал должен находится всё время при сварке в сварочной
ванне; пользоваться капельным приёмам сварки нельзя во избежания выгорания
легирующих элементов.
Газовая сварка стыкав труб производится с предварительным подогревом
всего стыка. Стык по периметру трубы можно нагревать той же горелкой,
которой пользуются при выполнении шва. Техника сварки теплоустойчивых
легированных сталей аналогична техники сварки низкоуглеродистых сталей.
Термообработка сварного стыка необходима; её можно заполнять сварочной
горелкой, а ещё лучше другой – более мощной в зависимости от диаметра
толщины трубы и других условий.
СВАРКА ТЕРМИЧЕСКИ УПРОЧНЁННЫХ СТАЛЕЙ
Термической обработкой повышают механические свойства как
легированных конструкционных, теплоустойчивых, жаропрочных и других сталей
/ на пример, IO Г2СI, 09 Г2С, 14 Г2, 15 ХСНД, 12Г2СМФ, 15XГ2СФР, 15Г2CФ,
15Г2АФ, 15ХГСА и др./.
При содержании углерода более 0,12% термоупрочнённые стали в процессе
сварки образуют закалочные микро структуры в зоне термического влияния, а
также разупрочнение металла, если сварное соединение не подвергаются после
сварки термической обработке. Изменения твёрдости сварного соединения
термически упрочнённой стали даны на рис. 10
Рис 10
На рисунки 10 показаны:
кривые изменения твёрдости в сварном соединения термически
упрочненной стали:
М, Ш – металл шва,
1,2,3,4, - участки не полного расплавления,/микроучасток
неоднородности/, закалки, неполной закалки отпуска/ разупрочнения/.
О. М. – основной метал.
Из рисунка 10 видна, что зона термического влияния при сварки
упрочнённой стали, склонной при сварки к закалки, разделяются на следующие
части :
1. неполного расплавления.
/микро участок интенсивной диффузии и химической неоднородности
части оплавленных зёрен основного металла/.
2. заколки и перегрева с температурами нагрева выше 920 – 950°С.
3. неполной закалки с температурами нагрева от 720 до 920°С.
4. участок разупрочнения с температурами нагрева ниже 720°С.
На участки закалки твёрдость металлов будет максимальной, на участке
не полной закалки твёрдость снижена. Самая низкая твёрдость по сравнения с
другими участками, а также с основным металлом будет на участке
разупрочнения.
Участок разупрочнения – самое слабое место сварного соединения при
работе его на статическую нагрузку.
Ширена участка разупрочнения влияет на работа способность сварного
соединения: она будет тем выше, чем меньше ширена этого участка. Ширена
участка разупрочнения зависит от скорости охлаждения.
Для снижения ширены разупрочненного металла, как и всей зоны
термического влияния, следует применять режимы сварки с низкой погонной
тепловой энергии.
Газовая сварка – термически упрочнённых сталей вызывает образование
широкого участка разупрочнения и она не может быть рекомендована, если
нельзя выполнить последующую термическую обработку сварного изделия.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ:
При выполнении сборочных и сварочных работ существуют
следующие основные опасности для здоровья рабочих:
1. Поражение электрическим током:
Травма возникает при замыкании электрической цепи сварочного аппарата
через тело человека. Причинами являются: недостаточная электрическая
изоляция аппаратов и питающих проводов, плохое состояние специальной одежды
и обуви сварщика, сырость и теснота помещений и другие факторы.
В условиях сварочного производства электротравмы происходят при
движении электрического тока по одному из трёх путей: рука - туловище -
рука, рука – туловище – нога, обе руки – туловище – обе ноги.
При движении тока по третьему пути сопротивление цепи наибольшее,
следовательно, степень травматизма наименьшая. Наиболее сильное действие
тока будет при движении его по первому пути.
Смертельным следует считать величину тока 0,1 А.
Безопасным напряжением считается 12 В, а при работе в сухих,
отапливаемых и вентилируемых помещениях – 36 В.
Для защиты сварщика от поражения электрическим током необходимо
надёжно заземлять корпус источника питания дуги и свариваемое изделие, не
использовать контур заземления в качестве сварочного провода, хорошо
изолировать рукоятку электродержателя работать в сухую и прочной
специальной одежде, рукавицах, при дожде и снегопаде следует прекращать
работу, пользоваться резиновым ковриком и переносной лампой не более 12 В.
2. Заземление.
Заземление служит для защиты от поражения электрическим током при
прикосновении к металлическим частям электрических устройств /корпуса
источников питания, шкафы управления и другие/, оказавшимся под напряжением
в результате повреждения электрической изоляции.
Схема подключения сварочного трансформатора при питании его от сети с глухо-
зазе | |
