Сварка — технологический процесс соединения твёрдых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей.
Сваркой получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.).
Изменяя режимы сварки , можно наплавлять слои металла различной толщины и различного состава. На специальном оборудовании в определенных условиях можно осуществлять процессы, противоположные по своей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металлов.
Современные способы сварки металлов можно разделить на две большие группы: сварка плавлением, или сварка в жидкой фазе, и сварка давлением, или сварка в твёрдой фазе. При сварке плавлением расплавленный металл соединяемых частей самопроизвольно, без приложения внешних сил соединяется в одно целое в результате расплавления и смачивания в зоне сварки и взаимного растворения материала. При сварке давлением для соединения частей без расплавления необходимо значительное давление. Граница между этими группами не всегда достаточно чёткая, например возможна сварка с частичным оплавлением деталей и последующим сдавливанием их (контактная электросварка).
В предлагаемой классификации в каждую группу входит несколько способов. К сварке плавлением относятся: дуговая, плазменная, электрошлаковая, газовая, лучевая и др.; к сварке давлением — горновая, холодная, ультразвуковая, трением, взрывом и др. В основу классификации может быть положен и какой-либо др. признак. Например, по роду энергии могут быть выделены следующие виды сварки электрическая (дуговая, контактная, электрошлаковая, плазменная, индукционная и т. д.), механическая (трением, холодная, ультразвуковая и т. п.), химическая (газовая, термитная), лучевая (фотонная, электронная, лазерная).
2 РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА
-
Определение ручной дуговой сварки.
Ручной дуговой сваркой называется электродуговая сварка, при которой зажигание сварочной дуги, подача плавящегося электрода и его перемещение производится вручную.
-
Технология ручной дуговой сварки.
При ручной дуговой сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения в виде стержня с защитным покрытием.
Ручная дуговая сварка
... 49 типов электродов. 3.0 Производство электродов для ручной дуговой сварки В электродном производстве проволоку, поставляемую металлургической промышленностью, ... следует стремиться к максимально допустимому по обеспечению технологии изготовления электродов измельчению шлако- и газообра ... обеспечивание стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заранее заданными свойствами (прочность, ...
2.1. Зажигание сварочной дуги.
Зажигание дуги при ручной электродуговой сварке производят мгновенным прикосновением рабочего торца электрода к свариваемой кромке. Вследствие протекания тока короткого замыкания и наличия определенного контактного сопротивления рабочий торец электрода быстро нагревается до весьма высоких температур, в результате происходит ионизация дугового промежутка и устанавливается дуговой разряд.
2.2. Перемещение дуги и формирование сварного шва.
После зажигания дуги электрод должен быть выдержан некоторое время в точке зажигания для расплавления металла свариваемого изделия и формирования шва.
При перемещении сварной дуги электрод вдоль линии сварного шва, формируется ниточный сварной шов диаметром, приблизительно равным диаметру электрода. Скорость перемещения, длина дуги при ручной сварке не регламентируются.
При слишком большой скорости перемещения электрода наплавленные валики получаются узкими с малой выпуклостью , с крупными чешуйками. При слишком медленной скорости валик шва имеет слишком большую выпуклость, валик не ровный по форме, с наплывами по краям.
-
Режим сварки.
Режимом сварки называется совокупность параметров технологического процесса сварки, определяющих условия стабильного горения сварочной дуги и получения высокого качества сварного соединения.
3.1. Выбор диаметра электрода.
При односторонней сварке изделий из сталей толщиной до 6 мм диаметр электрода приблизительно равен толщине свариваемых изделий. Обычно при ручной сварке используются электроды диаметром 2…7 мм.
При толщинах свыше 6мм сварные швы свариваются в несколько слоев. Первые слои при этом выполняются электродом меньшего диаметра (2…3мм) для качественного выполнения первого слоя. Последующие слои электродами большого диаметра (4…7 мм) с целью увеличения производительности сварки.
3.2. Выбор рода, полярности и силы тока.
Род тока зависит от глубины проплавления свариваемых изделий. Основным способом сварки является сварка на постоянном токе, так как при этом обеспечиваются большая глубина проплавления и большая прочность сварного соединения.
Полярность постоянного тока зависит от необходимости увеличения области расплавления свариваемых деталей и электрода. Изделие или электрод с положительной полярностью имеет температуру значительно выше, чем при отрицательной полярности. Поэтому если необходимо расплавить изделие применяют прямую полярность (минус на электроде).
Для увеличения производительности работ при наплавке металла используют обратную полярность (плюс на электроде), так как электрод при этом расплавляется быстрее.
Сила тока прямо пропорциональна диаметру электрода. Для подбора силы сварочного тока используют зависимости: I св =50dэ ; Iсв =(20+6 dэ ) dэ .
Сила тока указывается на этикетке электродной упаковки в виде интервала. При малых значениях тока сварочная дуга не зажигается. При больших значениях происходит отслоение защитного покрытия.
3.3. Выбор типа и толщины покрытия электрода.
Тип и толщина покрытия выбираются исходя из требуемых технологических свойств электродов. При необходимости большой производительности сварки выбирают электроды с легкоплавким покрытием (рутиловое, целлюлозное).
Оборудование поста для ручной дуговой сварки, принадлежности ...
... в, г - постоянным током Инструменты и принадлежности сварщика К инструменту сварщика относятся: 1 Электрододержатель от которого зависит производительность и безопасность труда. Электрододержатель должен ... и типа покрытия электрода) сварочные работы выполняют либо на переменном, либо на постоянном токе. Постоянный ток имеет то преимущество, что дуга горит стабильнее, а следовательно, процесс сварки ...
Для получения сварных соединений с большой прочностью и высокой вязкостью используются электроды с тугоплавким (фтористо-кальциевым) покрытием. Увеличение толщины покрытия приводит к лучшей защите сварного шва, но повышает стоимость электродов, увеличивает время вспомогательных работ. Электроды одного и того же типа могут иметь разные покрытия.
-
Средства защиты сварщика.
Для защиты глаз от лучистой энергии сварочной дуги применяются защитные маски. Для защиты органов дыхания сварщика выпускаются защитные маски с системой поддува очищенного воздуха.
Костюм сварщика-специальная рабочая одежда, разработанная и пошитая с целью защиты человека, выполняющего ручные сварочные и слесарные работы, от попадания на его тело брызг металла и различных осколков металла. В комплект спецодежды сварщика входят сапоги или ботинки.
-
Инструменты сварщика.
Основным инструментом сварщика является держатель электродов, который должен удовлетворять следующим требованиям: прочное закрепление электрода, надежный электрический контакт с электродом, возможность легкой и удобной смены электродов и минимальная масса.
Комплект слесарного инструмента, который необходим сварщику, состоит из стальных щеток , зубилами молотка, шаблонов, стального клейма, стальной линейки и т.д.
-
Оборудование для ручной дуговой сварки.
Для ручной дуговой сварки используется оборудование с крутопадающей вольтамперной характеристикой переменного или постоянного тока. В качестве оборудования для сварки на переменном токе применяется трансформатор и регулятор тока. Сварочный трансформатор является понижающим однофазным трансформатором с отдельным или встроенным регулятором.
В качестве оборудования для сварки на постоянном токе применяются сварочные выпрямители и сварочные генераторы.
-
Рабочее место сварщика.
Рабочее место сварщика называется сварочным постом. Для защиты окружающих рабочих от излучения дуги на сварочных постах устанавливают для каждого сварщика отдельную кабину с минимальными размерами. На нестационарных постах зона сварки отгораживает от окружающего пространства светозащитными щитами. Стол для сварки небольших деталей должен быть металлическим. К столу подключается обратный кабель от источника питания. На сварочном посте должен находиться рубильник для отключения электропитания сварочного аппарата. Сварочный пост оборудуется системой вентиляции.
-
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ
3.1 Принцип работы и конструкция оборудования для автоматической сварки.
Принцип работы оборудования для автоматической дуговой сварки основан на применении устройства, производящего зажигание сварочной дуги, подачу электродов по мере сгорания и обеспечивающего устойчивое горение дуги. Данное устройство называется автоматической сварочной головкой, или дуговым автоматом. Вместо отдельных коротких электродов, применяемых в процессе ручной сварки, при автоматической сварке используется электродная проволока большой длинны, в мотках или бухтах, сматываемая механизмом автомата и подаваемая в зону дуги по мере её плавления.
Сварка и труд сварщика
... сварочном производстве – широкое использование механизированной и автоматической сварки. Речь идет как о механизации и автоматизации самих сварочных процессов ( т.е. переходе от ручного труда сварщика ... сварки Ручная дуговая сварка. Газовая сварка и резка. Полуавтоматическая сварка Автоматическая сварка под слоем флюса и в среде защитных газов. Аргона – дуговая сварка Электроконтактная сварка ... дуги и ...
Проволока подается через передаточный механизм и ведущие ролики и через правильный механизм, устраняющий кривизну и придающий сматываемой с бухты проволоке прямолинейность. Проволока поступает в мундштук или токоподвод автомата, где прижимается к токоведущим контактам и скользит по ним, проводя сварочный ток, питающий дугу.
В зависимости от способа перемещения дуги различают подвесные автоматы, самоходные автоматы, сварочные тракторы. Подвесной автомат не имеет механизма перемещения, оно производится отдельным устройством. Перемещаться может изделие при неподвижном автомате или автомат , установленный на самоходную тележку, вдоль изделия, например, при сварке длинных прямолинейных сварных швов. У самоходных автоматов имеется механизм перемещения, конструктивно объединенный с автоматом. Сварочным трактором называется легкий компактный самоходный аппарат, перемещающийся непосредственно по поверхности изделия или по лёгкому переносному пути, укладываемому по поверхности изделия.
В настоящее время на строительстве магистральных трубопроводов применяют в основном базовую схему организации сварочно-монтажных работ. Базовая схема позволяет выполнять значительный объем сборочно-сварочных работ в условиях, приближенных к индустриальным, и применять высокопроизводительную автоматическую сварку под слоем флюса.
Швы, выполненные автоматической сваркой под слоем флюса, обладают высокими и стабильными механическими свойствами. Автоматическую сварку под слоем флюса практически можно выполнять только в нижнем положении, поэтому сварку стыков труб на сварочных базах ведут при вращении собранной секции (поворотная сварка стыка).
Автоматическую сварку под слоем флюса стыков секций осуществляют на полевых сварочных установках ПАУ-601, ПАУ-602, ПАУ-1001.
Сварочные установки для сварки труб состоят из сварочных автоматов, источников питания сварочной дуги и устройств, осуществляющих вращение свариваемых труб (роликовые опоры, торцевые вращатели).
Сварочный автомат (головка) ПТ-56 предназначен для сварки под слоем флюса поворотных стыков труб.
Сварочная головка работает по принципу независимой подачи проволоки в зону дуги и состоит из электродвигателя постоянного тока мощностью 0,1 кВт, пульта управления с вольтметром постоянного тока, бункера с флюсом, механизма подачи сварочной проволоки кассеты со сварочной проволокой, тележки на четырех обрезиненных опорных катках и раздвижной штанги.
Для сварки неповоротных стыков магистральных трубопроводов наибольшее распространение получили аппараты фирмы CRC-Evans.
Аппараты для наружной сварки выпускаются в трех базовых конфигурациях: для сварки «горячего» прохода, заполняющих слоёв и облицовочного слоя.
Каждый сварочный аппарат имеет три части: тележку для перемещения по трубе, контрольный пульт управления и сварочную секцию.
Сварка порошковой проволокой
... улучшить условия труда сварщиков и повысить производительность сварки. Сварочный полуавтомат – это аппарат для полуавтоматической сварки с механизированной подачей сварочной проволоки. Основные компоненты сварочного полуавтомата представлены на рисунке ниже. Рисунок. Компоненты ...
Система автоматической сварки «CRC Evans AW» предназначена для двусторонней сварки неповоротных стыков труб диаметром 630-1420 мм. В ней реализован процесс сварки тонкой электродной проволокой сплошного сечения в среде защитных газов. Конструкция и состав оборудования обеспечивают комплексное решение автоматизации сварки неповоротных стыков линейной части магистральных нефтепроводов, основанное на следующих технологических подходах:
- повышение производительности сварки за счет уменьшения объема наплавленного металла при использовании специальной узкой разделки и сборки без зазора кромок, в сочетании с повышенным коэффициентом наплавки при сварке тонкой электродной проволокой ;
- использование быстродействующего пневматического центратора и сокращение времени сборки стыка, так как нет необходимости устанавливать зазор;
- сокращение времени сварки корня шва за счет применения многоголовочного сварочного автомата;
- обеспечение высокого темпа производства работ на трассе магистрального трубопровода за счет высокой скорости сварки и совмещения сварки корневого шва и «горячего» прохода;
- компенсация неточностей сборки, обеспечение гарантируемого качества корневого слоя и всего шва в целом за счет применения процесса двусторонней сварки.
Сварку производят в режиме короткого замыкания. Другими признаками системы являются отсутствие зазора при сборке стыка и сварка корня шва с внутренней стороны трубы.
Протяженные сварные швы резервуаров и газгольдеров, расположенные в нижнем положении, свариваются с помощью самоходных сварочных автоматов под слоем флюса. Такие автоматы называются сварочными тракторами. Конструкция автоматов отличается простотой: трехфазный асинхронный электродвигатель с постоянным числом оборотов через коробку передач приводится во вращение ролик, падающий электродную проволоку. Скорость подачи проволоки изменяется сменой передаточных зубчатых колёс. Таким же образом регулируется скорость перемещения автоматов по сварному шву.
Автоматы снабжены устройствами для правки электродной проволоки, поворота и точной установки автомата над швом, указателями и копирами, корректирующими положение конца электрода относительно оси шва. Автоматы с постоянной скоростью подают проволоку всё время по направлению к изделию, зажигание дуги производится кратковременным пуском электродвигателя в обратную сторону. После зажигания дуги электродвигатель автомата переключается на подачу электродной проволоки к изделию и вследствие саморегулирования сварочной дуги устанавливается нормальная работа автомата. В конце сварного шва выключатся механизм перемещения дуги и автомат, подающий электродную проволоку. Сварочный ток не выключается, и дуга продолжает гореть до естественного обрыва вследствие её удлинения. Таким способом заваривается конечный кратер.
Автоматы с постоянной скоростью подачи электрода наиболее распространены вследствие простоты устройства и надежности в работе.
Технология автоматической сварки протяженных сварных швов под слоем флюса применяется для сварки сварных швов резервуаров и шаровых газгольдеров. С помощью автоматической сварки свариваются нахлёсточные соединения днища кровли резервуара и стыковые соединения шаровых газгольдеров в нижнем положении.
Механизированная дуговая сварка
... сварочного тока, реостат регулировки скорости подачи электродной проволоки, выключатель, амперметр, вольтметр и розетка для подключения подогревателя газа. 3. Основные параметры режимов механизированной сварки ... электродной проволоки. Таблица 2. Взаимосвязь диаметра сварочной проволоки с напряжением дуги и расположением шва в пространстве Диаметр электродной проволоки, мм Напряжение на дуге, В, ...
4 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ
-
Механизированная сварка в среде защитных газов.
А) Определение механизированной сварки.
Механизированной (полуавтоматической) дуговой сваркой называется дуговая сварка , при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла, или относительное перемещение дуги и изделия выполняется с помощью механизмов.
Б) Защитные газы, проволока.
При механизированной сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения, порошковая и самозащитная порошковая проволока. В случае применения проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки для защиты сварочной дуги и наплавленного металла применяются защитные газы. Защитный газ, обтекая зону дуги, защищает ее от окружающей среды.
-
Механизированная сварка в среде углекислого газа.
А) Основные преимущества.
Основными достоинствами способа сварки в углекислом газе являются:
-
высокая производительность сварки, которая достигается вследствие хорошего использования тепла сварочной дуги;
-
высокое качество сварных швов;
-
возможность сварки в различных пространственных положениях с применением полуавтоматической и автоматической сварки;
-
низкая стоимость защитного газа;
-
возможность сварки на весу без подкладки.
Б) Какие факторы влияют на степень окисления.
На степень окисления углерода, кремния и марганца при сварке в углекислом газе влияют: напряжение, величина и полярность сварочного тока, а также диаметр электродной проволоки. С повышением напряжения окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышение плотности тока) – уменьшается. Сварка на постоянном токе обратной полярности дает меньшее окисление, чем на токе прямой полярности. При сварке проволокой диаметром о,5 – 1,0 мм происходит значительно меньшее окисление элементов, чем при сварке проволокой больших диаметров. Поэтому более тонкая проволока обеспечивает получение плотных швов.
-
Установка для механизированной сварки А-547-Р.
Установка А-547-Р предназначена для электродуговой сварки плавящимся стальным электродом в среде углекислого газа, стыковых, нахлёсточных и угловых соединений. В установке используется электродная проволока диаметром 0,8-1,0 мм марки Св-08ГС, Св-08Г2С и др.
Сварочная установка состоит из пункта электрогазового питания и полуавтомата.
Пункт электрогазового питания включает в себя двухпостовой сварочный преобразователь и рампу из шести баллонов с углекислым газом для питания двух сварочных постов, установленных на общей раме, источник тока размещен под защитным кожухом.
Углекислая рампа состоит из шести баллонов , коллектора, подогревателя газа, осушителя и редуктора. Газ через коллектор поступает в электроподогреватель, осушитель и в редуктор для понижения давления газа. Подготовленный рабочий газ по шлангу подается на горелку полуавтомата.
Возникновение и развитие сварки (2)
... с кислородом и др. Газовая сварка осуществляется путём нагрева до расплавления свариваемых кромок и сварочной проволоки высокотемпературным газокислородным пламенем от сварочной горелки. В качестве горючего ... всего процесса сварки. Дуговая сварка под флюсом . Сущность сварки состоит в том, что дуга горит под слоем сварочного флюса между концом голой электродной проволоки. При горении дуги и ...
Двухпостовой полуавтомат А-547-Р состоит из двух переносных механизмов подачи электродной проволоки, двух горелок со шлангами, пусковых кнопок и пультов управления. Переносный механизм подачи проволоки собран в небольшом чемодане вместе с кассетой-катушкой для электродной проволоки.
-
Основные параметры режимов механизированной сварки в среде CO 2 .
Для сварки низкоуглеродистых сталей режим сварки подбирают, исходя из получения нормального формирования сварного шва, то есть получения шва с заданными размерами.
Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от конструктивных и технологических данных сварного соединения (толщины свариваемых изделий, размера сварного шва, положения сварного шва в пространстве и т.д.).
Напряжение дуги является основным параметром режима сварки, определяющим длину дуги и качество металла шва. Изменение напряжения и длины дуги влияют на величину разбрызгивания, наличие пор и надрезов, внешний вид и качество шва.
-
Механизированная сварка труб с использованием процесса STT.
А) Область применения.
Сварка с использованием процесса STT предназначена для односторонней механизированной сварки корневого слоя шва стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325-1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков труб аналогичных диаметров с толщиной стенки до 8 мм включительно.
Б) Основные параметры.
Основными параметрами сварки STT являются:
- скорость подачи сварочной проволоки;
- пиковый ток;
- базовый ток;
- длительность заднего фронта импульса.
В) Сварка корневого шва неповоротных стыков труб.
Сварка корневого слоя швов стыков труб традиционно является наиболее сложным этапом сварочно-монтажных работ при сооружении трубопроводов.
Применение сварки методом STT, с его возможностью управлять механизмом переноса и контролем за формированием сварочной ванны, удается значительно облегчить выполнение корневого слоя шва.
Г) Техника сварки STT.
Механизированную сварку процессом STT корневого слоя шва неповоротных стыков труб ведут на спуск. Процесс начинают в верхней части трубы в положении 12-ти часов. Возбуждение дуги производят на одной из кромок. Затем дугу переносят на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. На этом участке трубы сварку осуществляют с дугообразными колебаниями небольшой амплитуды. Дугу следует располагать внутри сварочной ванны в первой 1/4 или 1/3 от ее переднего фронта. Дугу нельзя располагать на передней кромке сварочной ванны. В позициях от 12-ти до 10-го часов сварку производят с наклоном электрода назад под углом 45 0 . Совершая дугообразные колебания, не следует задерживаться на кромках трубы. Прямолинейные колебания с кромки на кромку приводят к увеличению проплавления.
Д) Влияние сварочных параметров процесса STT на форму корневого слоя шва.
При заданной скорости подачи сварочной проволоки форму корневого слоя шва (наружный и обратный валик) можно независимо контролировать.
Технология сварки трубопровода
... Подготовка кромок труб под сварку Сварочные работы должны ... неповоротных стыков. Потолочный участок шва следует выполнять электродами диаметром не более 4 мм. Толщина наплавляемых слоев 4-6 мм. Перед началом сварочно ... сварки под флюсом (г, д, е, ж) и порошковой проволокой с принудительным формированием (а, б). Для трубопроводов Ду 1000 мм и свыше, когда предусмотрено выполнение подварочного корневого ...
Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва. Базовый ток регулирует общее тепловложение , которое влияет на форму обратного валика.
