Технология сварки перил ограждения газовой сваркой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология сварки перил ограждения газовой сваркой



Содержание

Введение

1. Техника выполнения сварной конструкции

1.1 Сущность газовой сварки

1.2 Выбор режима сварки

1.3 Подготовка под сварку. Сборка

1.4 Контроль качества

2. Материалы для изготовления перил ограждения

2.1 Классификация, маркировка и применение углеродистой стали

2.2 Кислород. Ацетилен. Выбор давления газа

3. Оборудование для изготовления сварной конструкции

3.1 Устройство и принцип действия инжекторных сварочных горелок

3.2 Эксплуатация газовых редукторов, рукавов

4. Техника безопасности при газосварочных работах



Введение

Сварка является одним из ведущих технологических процессов как в области машиностроения, так и в строительной индустрии.

На промышленных предприятиях широко развёрнуты работы по созданию поточных и конвейерных сборочно-сварочных линий, а также по расширению применения наиболее прогрессивных видов сварки требуется решение целого ряда вопросов, например разработка новых конструкций сварочных машин, сварочных аппаратов и материалов и др.

Промышленность нуждается в современных машинах различных видов и назначений, а также в прогрессивных видах оборудования, имеющих высокие технико-экономические показатели. В обеспечении всего этого важнейшая роль принадлежит сварочному производству. При этом необходимо машиностроения, а также строительства мы в значительной мере обязаны отечественной сварочной науке и технике. Развитие сварки в значительной мере позволило заменить клёпаные конструкции на сварные, значительно снизив этим трудоёмкость работ и повысив качество конструкций.

Наши достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов позволили поднять на высокий технический уровень целый ряд важнейших отраслей промышленности. Применение сварочной технологии вызвало коренные изменения в технологии изготовления котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станов, мощных прессов и насосов и других машин и механизмов.

При этом следует отметить, что дуговая сварка в настоящее время является одним распространённых видов сварки. Она применяется при изготовлении почти всех видов сварных конструкций, как в заводских условиях, так и в строительстве. Начальной и окончательной операцией создания конструкций в большинстве случаев является ручная дуговая сварка.

Необходимость повышения производительности труда ведёт к увеличению уровня механизации и автоматизации сварочного производства. В сварочное производство активно внедряются роботы.

Широко используются на производстве такие виды сварки, как дуговая сварка под флюсом, в среде защитных газов, плазменная и микроплазменная сварка.



1. Техника выполнения сварной конструкции

1.1 Сущность газовой сварки

Газовая сварка относится к группе сварки плавлением. Метод газовой сварки прост, не требует сложного оборудования и источника электрической энергии. К недостаткам газовой сварки относятся меньшая скорость и большая зона нагрева, чем при дуговой сварке.

Газовая сварка применяется при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1-Змм, монтаже труб малого и среднего диаметров, сварке соединений и узлов, изготовляемых из тонкостенных труб, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца, сварке чугуна с применением в качестве присадки чугунных, латунных и бронзовых прутков, наплавке твердых сплавов и латуни на стальные и чугунные детали.

Газовой сваркой могут соединяться почти все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в промышленности. Наиболее широкое применение газовая сварка получила при строительно-монтажных работах, в сельском хозяйстве и при ремонтных работах.

Газовая сварка используется для нагрева металла высокотемпературным пламенем, образующимся в результате сгорания газа ацетилена в смеси с кислородом. В некоторых случаях вместо ацетилена могут использоваться его заменители: пропан-бутан, метан, пары бензина или керосина, МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). В последнее время увеличивается объем использования в качестве горючего газа водорода, получаемого электролизом воды.



Рисунок. № 1 Газовая сварка, схема процесса

Горючий газ из баллона или специального газового генератора поступает в сварочную горелку. Из баллона в горелку поступает кислород. В горелке они смешиваются в определенном соотношении и на выходе из сопла поджигаются. Пламя расплавляет кромки свариваемого изделия, присадочный приток, а также выполняет функции защиты расплавленного металла от атмосферы. Регулировка расхода кислорода и горючего газа осуществляется соответствующими вентилями.

Преимущества газовой сварки

Основным преимуществом газовой сварки является ее независимость от электрических источников питания. Это делает удобным ее применение в строительных и монтажных условиях, где не всегда имеется силовая электрическая сеть. При газовой сварке легко изменяется тепловложение в металл за счет изменения угла наклона горелки и ее расстояния до изделия, что позволяет избегать прожогов даже при сварке тонкого металла. Типичным примером является сварка водопроводных труб малого диаметра, когда отсутствует доступ к обратной стороне шва для размещения подкладок или подварки корня. Оборудование для газовой сварки достаточно мобильно и транспортабельно.

Недостатки газовой сварки

Недостатками газовой сварки являются ее низкая производительность, большая зона термического влияния, высокие требования к квалификации сварщика. В связи с этим на машиностроительных предприятиях при стабильной программе выпуска продукции газовая сварка не может конкурировать с дуговой и практически не применяется.

1.2 Выбор режима сварки

Основными параметрами режима газовой сварки являются мощность пламени, угол наклона горелки и диаметр присадочного прутка. Мощность пламени зависит от толщины металла и его теплофизических свойств. Чем больше толщина металла и выше температура плавления и теплопроводность, тем больше должна быть мощность пламени. Мощность пламени устанавливается расходом горючего газа и кислорода. При сварке стали и чугуна расход ацетилена Va связан с толщиной д следующим соотношением:

Va = (100-150)д л/ч

При сварке меди, вследствие ее более высокой теплопроводности:

Va = (150-200)д л/ч

Угол наклона мундштука горелки по отношению к плоскости изделия также зависит от толщины и теплофизических свойств металла. С изменением толщины стали от 1 до 15 мм угол наклона мундштука изменяется в пределах 10-80°.

Таблица. № 1 Изменение угла наклона мундштука при газовой сварке в зависимости от толщины стали

б, мм	до 1	1-3	3-5	5-7	7-10	10-12	12-15	>15
б, °	10	20	30	40	50	60	70	80



В начальный момент сварки для лучшего прогрева металла и быстрого образования сварочной ванны угол наклона устанавливают наибольшим (80-90°). Затем он уменьшается.

Диаметр присадочного прутка выбирают в зависимости от толщины металла, пользуясь соотношением:

d = д/2 ч д/2 + 1 мм

В зависимости от техники выполнения сварки различают правый и левый способы.

Рисунок. № 2 Правый (А) и левый (Б) способы газовой сварки

При правом способе газовой сварки пламя сварочной горелки направлено на шов, и процесс сварки ведется слева направо. Горелка перемещается впереди присадочного прутка.

При левом способе газовой сварки пламя направлено от шва и процесс сварки ведется справа налево. Горелка перемещается за присадочным прутком.

При правом способе газовой сварки обеспечивается лучшая защита сварочной ванны, ниже расход газов, меньшая скорость охлаждения шва. При левом способе лучше формирование шва, так как сварщик хорошо видит процесс сварки. При толщине металла до 3 мм более производителен левый способ, при больших толщинах - правый.

Для сварки различных металлов требуется определенный вид пламени - нормальное, окислительное, науглероживающее. Газосварщик регулирует и устанавливает вид сварочного пламени на глаз. При ручной сварке сварщик держит в правой руке сварочную горелку, а в левой -присадочную проволоку. Пламя горелки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы свариваемые кромки находились в восстановительной зоне на расстоянии 2-6 мм от конца ядра. Конец присадочной проволоки должен находиться в восстановительной зоне или в сварочной ванне.

Скорость нагрева регулируется изменением угла наклона (а) мундштука к поверхности свариваемого металла (рис. №3, а). Величина угла выбирается в зависимости от толщины и рода свариваемого металла. Чем толще металл и больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла. В начале сварки для лучшего прогрева металла угол наклона устанавливают больше, затем по мере прогрева свариваемого металла его уменьшают до величины, соответствующей данной толщине металла, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить кратер и предупредить пережог металла.

Рисунок. №3 Угол наклона (а) и способы перемещения мундштука горелки (б)

Мощность сварочной горелки для стали при правом способе выбирается из расчета 120-150 дмэ/ч ацетилена, а при левом - 100-130 дмі/ч ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла.

1.3 Подготовка под сварку. Сборка

Перед газовой сваркой кромки свариваемого металла и прилегающие к ним участки должны быть очищены от ржавчины, окалины, краски и других загрязнений. Очищают свариваемые кромки металлической щеткой и пламенем сварочной горелки с последующей зачисткой металлической щеткой.

Перед сваркой детали соединяют друг с другом сваркой в отдельных местах короткими швами с тем, чтобы в процессе сварки зазор между ними оставался бы постоянным. Эти соединения называются прихватками. Размеры прихваток и расстояние между ними выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и длины шва.

При сварке тонкого металла и коротких швах длина прихваток не должна превышать 5 мм, а расстояние между ними -50-100 мм. При сварке толстолистовой стали и швов значительной длины длина прихваток может составлять 20-30 мм при расстоянии между ними 300- 500 мм. Прихватки выполняют на тех же режимах, что и сварку. Во время сварки особое внимание необходимо обращать на тщательное проваривание участка прихватки во избежание непровара в этих местах.

Стыковые швы можно сваривать и без прихваток, в этом случае для сохранения постоянного зазора в процессе сварки листы укладывают так, чтобы они образовывали между собой небольшой угол. По мере сварки листы стягиваются за счет поперечной усадки шва и, таким образом, величина зазора остается постоянной но всей длине шва.

От правильной и тщательной подготовки и сборки деталей под сварку во многом зависит качество, внешний вид сварочного соединения, его надежность и прочность. При сварке длинных швов применяется ступенчатая и обратноступенчатая сварка.

При данных способах сварки весь шов разбивается на участки, которые сваривают в определенном порядке. Схема наложения швов показана на рис. №4. При наложении каждого последующего участка предыдущий участок перекрывают на 10-20 мм в зависимости от толщины свариваемого металла.

Рис. №4. Порядок наложения швов: а - сварка от кромки, б - сварка от середины шва

В зависимости от положения в пространстве сварные швы подразделяются на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.

Нижние швы сваривать наиболее легко, так как расплавленный присадочный металл под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны. Кроме того, наблюдение за сваркой нижнего шва наиболее удобно. Нижние швы свариваются как левым, так и правым способами в зависимости от толщины свариваемого металла.

Вертикальные швы сваривают при малых толщинах сверху вниз - правым способом (рис. №5, а) и левым способом - снизу вверх (рис. №5, б, в). При сварке металла толщиной от 2 до 20 мм вертикальные швы целесообразно выполнять способом двойного валика (рис. №5, г). В этом случае скоса кромок не делают и свариваемые детали устанавливают с зазором, равным половине толщины свариваемого металла. Процесс ведется снизу вверх.

При толщинах более 6 мм сварка выполняется двумя сварщиками. При этом способе в нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие, Пламя, располагаясь в этом отверстии и постепенно поднимаясь снизу вверх, оплавляет верхнюю часть отверстия. Шов формируется на всю толщину, а усиление получается с обеих сторон стыка. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия и так до полного выполнения шва.



Рис. №5. Сварка вертикальными швами: а - сверчу вниз; б, в - снизу вверх; г - схема сварки двойным валиком

Рис. №6. Сварка горизонтальных швов (а) и потолочных швов левым (б) и правым (в) способами

Горизонтальные швы, при сварке которых металл стремится стечь на нижнюю кромку, сваривают правым способом, держа конец проволоки сверху, а мундштук горелки снизу ванны (рис. 6, а). Сварочная ванна располагается под некоторым углом к оси шва, что облегчает формирование шва и удерживание жидкого металла от стеканания.

Наибольшие трудности возникают при сварке потолочных швов При сварке этих швов (рис. №6, б, в) кромки нагревают до начала оплавления и в этот момент в сварочную ванну вводят присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляется Металл сварочной ванны удерживается от стекания вниз давлением газов пламени Сварку лучше вести правым способом и выполнять в несколько слоев с минимальной толщиной каждого слоя.



1.4 Контроль качества

Дефектами в сварных швах принято называть отклонения от норм, предусмотренных ГОСТами и техническими условиями на сварные соединения. Дефекты уменьшают прочность сварных швов и могут привести к разрушению сварных соединений.

Основными причинами образования дефектов являются нарушения технологии сборки и сварки, применение несоответствующих сварных материалов, неправильный выбор режима сварки, низкая квалификация сварщика. Дефекты могут быть наружные и внутренние. К наружным дефектам относятся дефекты формы и размеров сварных швов. К внутренним - дефекты макро и микроструктуры. Формы и размеры сварных швов устанавливаются техническими условиями или стандартами (ГОСТ 5264-69) и обычно указываются в рабочих чертежах.

При газовой сварке наиболее частыми дефектами сварных швов являются неполномерность шва, неравномерность ширины и высоты шва (рис. №7), крупная бугристость, наличие седловиц. Эти дефекты возникают вследствие плохого качества присадочной проволоки и горючих газов, неправильной подготовки кромок, недостаточной квалификации сварщика. Нарушение формы и размеров швов сопровождается часто такими дефектами, как наплывы, подрезы, непровары и др. (рис. №8).

Рис. №7. Дефекты формы и размеров шва: а - неполномерность шва; б - неравномерность ширины стыкового шва; в - неравномерность по длине катета углового шва; h - требуемая высота усиления



Рис. №8. Виды дефектов при сварке. а - наплыв; б - подрез; в - шлаковые включения; г - непровар; д - трещины

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на кромки недостаточно прогретого основного металла (рис. №8,а). Наплывы чаще всего образуются при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в отдельных местах и иметь значительную протяженность. Причинами возникновения наплывов могут быть неправильный наклон мундштука горелки и присадочной проволоки к поверхности свариваемого металла. Обнаруженные наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом месте непровара.

Подрезом (рис. №8,б) называют уменьшение толщины основного металла в месте его перехода к усилению шва. При газовой сварке подрезы образуются из-за применения повышенной мощности сварочного пламени. Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения, а также вызвать местную концентрацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы исправляют подваркой ниточного шва. Во избежание подрезов следует правильно выбирать режимы сварки.

Прожоги - это проплавление основного металла с образованием сквозных отверстий и натеками с обратной стороны свариваемого металла. Они возникают вследствие большого зазора между свариваемыми кромками, недостаточного притупления кромок, завышенной мощности сварочного пламени, недостаточной скорости сварки. Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест с последующей заваркой.

Незаваренные кратеры образуются в результате резкого обрыва пламени в конце сварки. Кратеры уменьшают рабочее сечение шва, снижают прочность шва и могут явиться причинами образования трещин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной вырубкой до основного металла.

Непроваром (рис. №8,г) называется местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой слоев шва при многослойной сварке. Непровар образуется из-за неправильной подготовки кромок под сварку, недостаточной мощности сварочного пламени, большой скорости сварки, плохой зачистки кромок перед сваркой от окалины, шлака, ржавчины, грязи и других загрязнений. Непровары, особенно по кромкам и между слоями, являются самыми опасными, так как влияют на прочность сварочного шва. Обнаруженные участки с непроваром вырубают до основного металла, зачищают и заваривают вновь.

Шлаковые включения (рис. №8, в) в сварном шве возникают из-за плохой зачистки свариваемого металла и присадочной проволоки, а также неправильного выбора режимов сварки. Шлаковые включения ослабляют сечение шва, вызывают снижение прочности и являются зонами концентрации напряжений. Места швов со шлаковыми включениями вырубают и заваривают вновь.

Трещины (рис. №8, д) являются наиболее опасными дефектами сварных швов Трещины могут возникать в сварном шве и в околошовной зоне Трещины по происхождению делятся на холодные и горячие, по расположению - на поперечные и продольные, по размерам - на макро- и микроскопические Трещины в сварных швах образуются во время сварки и после сварки Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в наплавленном металле, а также серы, фосфора и водорода Холодные трещины возникают при температурах 100-300° С в легированных сталях и при нормальных температурах в углеродистых сталях

Причинами образования трещин являются несоблюдение технологии и режимов сварки, неправильное расположение швов в сварной конструкции, что вызывает высокую концентрацию напряжений, приводящих к полному разрушению изделия Большие напряжения в сварных конструкциях возникают при несоблюдении заданного порядка наложения швов Поверхностные трещины в сварных швах вырубаются полностью и завариваются вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не распространялась дальше по шву, необходимо перед вырубкой засверливать трещины по концам.

Пористость в сварных швах появляется в результате того, что газы, растворенные в жидком металле, не успевают выйти наружу до затвердевания поверхности шва. Поры делают сварной шов неплотным и уменьшают его механическую прочность Причинами образования пор являются плохая зачистка свариваемых кромок и присадочной проволоки от грязи, ржавчины, масла, повышенное содержание углерода в основном металле, большая скорость сварки, неправильный выбор характера сварочного пламени и марки проволоки.

Газовые поры располагаются цепочкой на некотором расстоянии друг от друга или в виде скоплений размером от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Иногда поры выходят на поверхность, образуя свищи. Поры могут быть внутренние, наружные и сквозные. Участки сварных швов с порами исправляют вырубкой дефектных мест до основного металла с последующей заваркой.

Перегрев металла может возникнуть при большой мощности сварочного пламени и малой скорости сварки. Перегрев металла характеризуется увеличением размера зерен в металле шва и в околошовной зоне, что снижает механические свойства сварного соединения, в особенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопротивлением ударным нагрузкам. Перегрев металла исправляется последующей термической обработкой.

Наиболее опасным дефектом является пережог металла Он характеризуется наличием в структуре металла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на них пленки окислов обладают малым взаимным сцеплением. Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению Причинами образования пережога металла являются применение при сварке окислительною сварочного пламени и плохая защита расплавленного металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха Участки с пережженным металлом вырубают полностью до основного металла и заваривают вновь.

Контроль качества сварных швов и соединений проводится согласно ГОСТ 3242-69 с целью выявления наружных, внутренних и сквозных дефектов Контроль качества сварных соединений и конструкций складывается из методов контроля, предупреждающих образование дефектов, и методов контроля, выявляющих сами дефекты. К методам контроля, предупреждающим образование дефектов, относятся контроль основного и присадочного металлов и других сварочных материалов, контроль подготовки деталей под сварку, а также применяемого оборудования и квалификации сварщиков.

Внешним осмотром проверяется заготовка под сварку (наличие закатов, вмятин, ржавчины), правильность сборки, правильное расположение прихваток, разделка под сварку, величины притупления Внешним осмотром готового сварного изделия можно выявить наружные дефекты - непровары, наплывы, прожоги, незаварепные кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные поры, смещение свариваемых элементов. Перед осмотром сварной шов и прилегающая к нему поверхность основного металла по обе стороны 15-20 мм от шва очищают от металлических брызг, окалины, шлака и других загрязнений. Осмотр производят невооруженным глазом или лупой с 5-10-кратным увеличением. При внешнем осмотре для выявления дефектов швы замеряют различными измерительными инструментами и шаблонами. Замерами устанавливают правильность выполнения сварных швов и их соответствие ГОСТам, чертежам и техническим условиям. У стыковых швов проверяют ширину и высоту усиления, в угловых и тавровых швах - величину катетов.

На рис. №9 представлен универсальный шаблон конструкции А.И. Красовского и примеры его использования. Границы выявленных Трещин засверливают. При нагреве металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий.

Рис. №9. Универсальный шаблон конструкции А. И Красовcкого и примеры его использования при контроле стыковых (а), тавровых (б) и угловых (в) швов

Контроль сварных швов на непроницаемость выполняется после внешнего осмотра сварных швов. На непроницаемость проверяют швы на изделиях, предназначенных для хранения и транспортировки жидкостей и газов. Контроль на непроницаемость производится керосином, аммиаком, пневматическим и гидравлическим испытаниями, вакуумированием и газоэлектрическими течеискателями.

Испытание керосином производится согласно ГОСТ 3285-65 на металле толщиной до 10 мм. Контроль основан на явлении капиллярности, которое заключается в способности керосина подниматься по капиллярным трубкам. Такими капиллярными трубками в сварных швах являются сквозные поры и трещины. Испытанием керосином можно выявить дефекты размером от 0,1 мм и выше. Испытание выполняется следующим образом. Вначале осматривают сварной шов, очищают от шлака, окалины и других загрязнений и простукивают молотком. Простукивание молотком способствует лучшему удалению шлака. Доступную для осмотра сторону сварного шва покрывают водным раствором мела или каолина. После высыхания мелового раствора противоположную сторону шва обильно (2-3 раза) смачивают керосином. Дефекты сварных швов выявляют по жирным желтым пятнам на поверхности шва, покрытой мелом или каолином. Продолжительность испытания не менее 4 ч при положительной температуре. Дефектные участки вырубают и после смывания керосина заваривают вновь.

Испытание аммиаком основано на свойстве некоторых индикаторов (спиртоводного раствора фенолфталеина или водного раствора азотнокислой ртути) изменять окраску под действием сжиженного аммиака. Перед началом испытания тщательно очищают сварной шов от шлака, металлических брызг и других загрязнений. После очистки на одну сторону шва укладывают бумажную ленту или светлую ткань, пропитанную 5%-ным раствором азотнокислой ртути, а с другой стороны подают смесь воздуха с аммиаком под давлением.

Схема испытания аммиаком представлена на рис. №10. Аммиак подается в смеси с воздухом, которая содержит примерно 1% аммиака. Давление аммиака с воздухом не должно превышать расчетного давления для испытуемой конструкции. Проникающий через поры и трещины аммиак через 1-5 мин окрашивает бумагу или ткань в серебристо-черный цвет. При использовании в качестве индикатора спиртоводного раствора фенолфталеина подвергаемый контролю шов поливают тонкой струей, аммиак проходит сквозь дефекты и окрашивает раствор фенолфталеина в ярко-красный цвет. Выявленные дефекты вырубают и заваривают вновь.



Рис. №10 Схема испытания аммиаком; а - сварных швов в сосудах небольшой вмести мости; б - отдельных участков шва с установкой герметичной камеры; I - бумага пли ткань; 2 - манометр; 3 - герметичная камера; 4 - резиновая прокладка; 5 - прижимной магнит

Пневматическое испытание производится согласно ГОСТ 3242-69. Испытанию подвергают емкости и трубопроводы, работающие под давлением. Мелкогабаритные изделия герметизируют заглушками и подают в испытываемый сосуд воздух, азот или инертные газы под давлением, величина которого на 10-20% выше рабочего. Сосуды небольшого объема погружают в ванну с водой, где по выводящим через неплотности в швах пузырькам газа обнаруживают дефектные места.

При испытании крупногабаритных изделий испытуемая конструкция герметизируется, после чего в нее подают газ под давлением, на 10-20% превышающем рабочее давление. Все сварные швы промазывают мыльным раствором, появление пузырей на промазанной поверхности шва служит признаком дефектов.

При испытании под давлением не допускается обстукивание сварных швов. Испытания должны проводиться в изолированных помещениях.

Гидравлическое испытание проводят с целью проверки сварных швов на плотность и прочность. Этому испытанию подвергаются различные емкости, котлы, паропроводы, водопроводы, газопроводы и другие сварные конструкции, работающие под давлением. Перед испытанием сварные изделия герметизируют водонепроницаемыми заглушками. После этого контролируемое сварное изделие наполняют водой с помощью насоса или гидравлического пресса, создавая избыточное контрольное давление в 1,5-2 раза выше рабочего. Величину давления определяют по проверенному и опломбированному манометру. Контролируемое изделие выдерживают под избыточным давлением в течение 5-6 мин, затем давление снижают до рабочего, а околошовную зону на расстоянии 15-20 мм от шва обстукивают легкими ударами молотка с круглым бойком, чтобы не повредить основной металл. Участки шва, в которых обнаружена течь, отмечают мелом и после слива воды вырубают и заваривают вновь, после этого сварное изделие опять подвергается контролю.

В вертикальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов и другие крупные емкости вода наливается на полною высоту испытуемого сосуда и выдерживается не менее 2 ч. Проницаемость сварных швов и места дефектов определяются просачиванием воды в виде капель.

Вакуумный контроль сварных швов используется тогда, когда применение пневматического или гидравлического контроля почему-либо исключено. Суть метода заключается в создании вакуума и регистрации проникновения воздуха через дефекты на доступной стороне шва. Этот вид контроля применяется при испытании на плотность цистерн, газгольдеров, вертикальных резервуаров и других конструкций. Этот метод производится согласно СН 375-67 и позволяет обнаруживать отдельные поры 0 от 0,004 до 0,005 мм. Производительность этого метода до 60 пог. м сварных швов в час. Контроль осуществляется вакуумной камерой (рис. №11). Камера устанавливается на проверяемый участок сварного соединения, который предварительно смачивается мыльным раствором. Вакуумным насосом в камере создается разрежение Величину перепада давления определяют вакуумметром 1. В качестве вакуумных насосов используются вакуум-насосы типа КВН-8 или РВН-20. В результате разности давлений по обеим сторонам сварного шва атмосферный воздух будет проникать через неплотности 8 сварною соединения 7. В местах расположения непроваров, трещин, газовых пор образуются мыльные пузырьки 6, видиадые через прозрачную камеру 3. Неплотности отмечают мелом рядом с камерой. Затем в камеру трехходовым краномІ впускают атмосферный воздух, камеру снимают и сделанные отметки переносят на сварной шов. Уплотняющим элементом камеры является прокладка 5 из губчатой резины. Рамку 4, в которую вставляется прокладка, изготовляют из стали, алюминия или ластмассы. Величина вакуума-500-650 мм вод. ст. длительность испытания - 20 с.

Рис. №11. Схема вакуумного контроля непроницаемости сварного шва



2. Материалы для изготовления перил ограждения

2.1 Классификация, маркировка и применение углеродистой стали

Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода не превышает 2%. Кроме углерода сталь содержит небольшое количество марганца, кремния, серы и фосфора.

Стали подразделяются: по назначению - на конструкционные и инструментальные; по способу производства - на мартеновские, выплавляемые в мартеновских печах; бессемеровские, получаемые в конвертерах, имеющих футеровку из кислых материалов; томасовские, получаемые в конвертерах с футеровкой из основных материалов, и электросталь, выплавляемую в дуговых или индукционных высокочастотных печах; по химическому составу - на углеродистые и легированные.

Легированные стали, кроме углерода, содержат повышенное количество марганца и кремния, хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия и др., которые придают этим сталям особые свойства, например, жаростойкость, повышенную прочность и твердость, коррозионную стойкость.

Для изготовления сварных конструкций большое распространение получила углеродистая сталь обыкновенного качества, поставляемая по ГОСТ 380-71.

Углеродистая обыкновенного качества сталь в зависимости от назначения подразделяется на три группы:

группа А - поставляемая по механическим свойствам;

группа Б - поставляемая по химическому составу;

группа В - поставляемая по механическим свойствам и химическому составу.

В зависимости от нормируемых показателей стали группы А подразделяются на три категории - Al, A2, A3; стали группы Б - на две категории -Б 1 и Б 2; группы В - на шесть категорий - В 1, В 2, ВЗ, В 4, В 5, В 6. Для стали группы А установлены марки СтО, Ст 1, Ст 2, СтЗ, Ст 4, Ст 5, Стб. Для стали группы Б марки БСтО, БСт 1, БСт 2, БСтЗ, БСт 4, БСт 5, БСтб. Сталь группы В изготовляется мартеновским и конвертерным способами. Для нее установлены марки ВСт 2, ВСтЗ, ВСт 4, ВСт 5.

Буквы Ст обозначают сталь, цифры от 0 до 6 - условный номер марки стали в зависимости от химического состава и механических свойств. Буквы Б и В перед обозначением марки указывают на группу стали, группа А в обозначении не указывается. Если сталь относится к кипящей, ставится индекс "кп", если к полустойкой - "пс" и спокойной - "сп".

По видам проката сталь бывает листовая, широкополосная, сортовая (полосовая, круглая и дрвуфасонная швеллер, уголок, двутавр).

Арматурная сталь в зависимости от технологии изготовления подразделяется на стержневую и проволочную арматуру, а в зависимости от профиля - на гладкую и периодического профиля.

Качественные углеродистые конструкционные стали применяют для изготовления ответственных сварных конструкций. Качественные стали по ГОСТ 1050-74 маркируются двухзначными цифрами, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марки 10, 15, 20 и т.д. означают, что сталь содержит в среднем 0,10%, 0,15%, 0,20% углерода.

Сталь по ГОСТ 1050-74 изготовляют двух групп: группа I - с нормальным содержанием марганца (0,25- 0,80%), группа II -с повышенным содержанием марганца (0,70-1,2%). При повышенном содержании марганца в обозначение дополнительно вводится буква Г, указывающая, что сталь имеет повышенное содержание марганца.

Легированные стали кроме обычных примесей содержат элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых свойств. Эти элементы называются легирующими. Легированные стали подразделяются в зависимости от содержания легирующих элементов на низколегированные (2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).

Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали, а стоящие за ней цифры - среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1%, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Для легирующих элементов приняты следующие буквенные обозначения: Б - ниобий, В - вольфрам, Г - марганец, Д - медь, К-кобальт, М - молибден, Н - никель, Р - бор, С - кремний, Т - титан, Ф - ванадий, X - хром, Ю - алюминий. Буква А в конце марки указывает, что сталь является высококачественной и содержит минимальное количество вредных примесей серы и фосфора.

2.2 Кислород. Ацетилен. Выбор давления газа

При газовой сварке и резке нагрев металла осуществляется высокотемпературным газовым пламенем, получаемым при сжигании горючего газа или паров жидкости в технически чистом кислороде.

Кислород является распространенным элементом на земле, встречающимся в виде химических соединений с различными веществами: в земле - до 50% по массе, в соединении с водородом в воде - около 86% по массе и в воздухе - до 21% по объему и 23% по массе.

Кислород при нормальных условиях (температура 20°С, давление 760 мм рт. ст.) - это бесцветный, негорючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запаха, но активно поддерживающий горение. При нормальном атмосферном давлении и температуре 0° С масса 1 мі кислорода равна 1,43 кг, а при температуре 20° С и нормальном атмосферном давлении - 1,33 кг.

Кислород имеет высокую химическую активность, образуя соединения со всеми химическими элементами, кроме инертных газов (аргона, гелия, ксенона, криптона и неона). Реакции соединения с кислородом протекают с выделением большого количества тепла, т. е. носят экзотермический характер.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслами, жирами или твердыми горючими веществами, находящимися в распыленном состоянии, происходит их самовоспламенение, что служит причиной взрыва или пожара. Для предупреждения несчастных случаев кислородную аппаратуру необходимо тщательно обезжиривать. Кислород способен образовывать в широких пределах взрывчатые смеси с горючими газами или парами жидкостей в определенных соотношениях кислорода при наличии открытого огня или искры.

Технический чистый кислород получают разделением воздуха методом глубокого охлаждения или разложением воды при пропускании через нее электрического тока (электролиз).

Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему: азота - 78,08%, кислорода - 20,95%, инертные газы - 0,94%. остальное - углекислый газ, водород и другие газы. При получении кислорода из воздуха происходит разделение воздуха на кислород, азот и аргон. Аргон и азот так же, как и кислород, применяют при сварке в качестве защитного газа. Сущность способа получения кислорода из атмосферного воздуха заключается в охлаждении его с переходом в жидкое состояние, что достигается при нормальном атмосферном давлении и температуре -182,9° С.

Кислород получают из воздуха в специальных установках, где воздух, проходя через фильтр, очищается от вредных примесей, пыли, углекислоты, а также осушается от влаги. Перерабатываемый воздух сжимается компрессором до давления 200 кгс/смІ, после чего охлаждается в теплообменниках до сжижения.

Разделение жидкого воздуха на кислород и азот основано на разнице температур их кипения: температура кипения жидкого азота -196° С, а жидкого кислорода - 182,9° С при нормальном атмосферном давлении. При испарении в газообразную фазу сначала будет переходить азот, как имеющий более низкую температуру кипения, а по мере его выделения жидкость будет обогащаться кислородом.

Кислород направляется в газгольдер, откуда и наполняется в кислородные баллоны под давлением 150- 165 кгс/смІ. К месту сварки кислород доставляется в кислородных баллонах, а в жидком виде - в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для превращения жидкого кислорода в газ используются газификаторы или насосы с испарителями для жидкого кислорода. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С 1 дмі жидкого кислорода при испарении дает 860 дмі газообразного. Поэтому доставлять кислород к месту сварки целесообразно в жидком состоянии, так как при этом в 10 раз уменьшается масса тары, что позволяет экономить металл на изготовление баллонов, уменьшать расходы на транспортировку и хранение баллонов.

Для сварки и резки по ГОСТ 5583-68 технический кислород выпускается трех сортов - 1-й чистотой не менее 99,7%, 2-й - не менее 99,5%, 3-й - не менее 99,2% по объему. Чистота кислорода имеет большое значение для кислородной резки. Чем меньше содержится в нем газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода.



3. Оборудование для изготовления сварной конструкции

3.1 Устройство и принцип действия инжекторных сварочных горелок

Сварочная горелка является основным инструментом газосварщика при сварке и наплавке. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка имеет устройство, позволяющее регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077-69 подразделяются следующим образом:

по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру - инжекторные и безынжекторные;

по роду применяемого горючего газа - ацетиленовые, для газов-заменителей, для жидких горючих и водородные,

по назначению - на универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка) и специализированные (выполнение одной операции);

по числу пламени - однопламенные и многопламенные,

по мощности пламени - малой мощности (расход ацетилена 25-400 дмі/ч), средней мощности (400- 2800 дмі/ч), большой мощности (2800 -7000 дмі/ч),

по способу применения - ручные и машинные.

Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени.

Инжекторные горелки. Инжекторная горелка - это такая горелка, в которой подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла. Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа - инжекторными.

Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 1,5-5 кгс/смІ, а давление ацетилена значительно ниже -0,01-1,2 кгс/смІ. Схема инжекторной горелки представлена на рис. №12, а. Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и вентиль 5 поступает в сопло инжектора 4. Выходя из сопла инжектора с большой скоростью, кислород создает разрежение в ацетиленовом канале, в результате этого ацетилен, проходя через ниппель 6, трубку и вентиль 7, подсасывается в смесительную камеру 8. В этой камере кислород, смешиваясь с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через мундштук 1, поджигается и, сгорая, образует сварочное пламя Подача газов в горелку регулируется кислородным вентилем 5 и ацетиленовым 7, расположенными на корпусе горелки. Сменные наконечники 2 подсоединяются к корпусу горелки накидной гайкой.

Инжекторное устройство (рис. №12, б) состоит из инжектора 1 и смесительной камеры 2. Для нормальной инжекции большое значение имеют правильный выбор зазора между коническим торцом инжектора 1 и конусом смесительной камеры 2 и размеров ацетиленового 3 и кислородного 4 каналов. Нарушение работы устройства приводит к возникновению обратных ударов пламени, снижению запаса ацетилена в горючей смеси и др.

Устойчивое горение пламени обеспечивается при скорости истечения горючей смеси от 50 до 170 м/с.

Нагрев наконечника горелки уменьшает инжекцию кислорода и снижает разрежение в камере инжектора, что уменьшает поступление ацетилена в горелку. Так как поступление кислорода в горелку при этом остается постоянным, то уменьшается содержание ацетилена в газовой смеси и, следовательно, усиливается окислительное действие сварочного пламени. Для восстановления нормального состава сварочного пламени сварщик, но мере нагревания наконечника горелки, должен увеличивать поступление ацетилена в горелку, открывая ацетиленовый вентиль горелки.

При засорении мундштука горелки увеличивается давление горючей смеси в смесительной камере, горючая смесь обогащается кислородом, что ведет к усилению окислительного действия сварочного пламени.

Недостатком инжекторной горелки является непостоянство состава горючей смеси, преимущество ее в том, что она работает на горючем газе как среднего, так и низкого давления.

Рис. №12 Схема инжекторной горелки (а) и инжекторного устройства (б)

Таблица № 2. Типы и основные параметры горелок (ГОСТ 1077 -79)

Г 2-горелка малой мощности	0,2-9,0	25-700	35-950	0,014-0,12 (0,14-1,2)	0,014-0,12 (0,14-1,2)	Инжек-торный	М 12*1,25 Или М 16*1,5	4,5	0,65
				0,003-0,12 (0,03-1,2)	0,15-0,5 (1,5-5,0)

3.2 Эксплуатация газовых редукторов, рукавов

При газовой сварке и резке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллоне или газопроводе. Для понижения давления газа применяют редукторы. Редуктором называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из баллона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.

Согласно ГОСТ 6268-68 редукторы для газопламенной обработки классифицируются:

по принципу действия - на редукторы прямого и обратного действия;

по назначению и месту установки - баллонные (Б), рамповые (Р), сетевые (С);

по схемам редуцирования - одноступенчатые с механической установкой давления (О), двухступенчатые с механической установкой давления (Д), одноступенчатые с пневматической установкой давления (У);

по роду редуцируемого газа - ацетиленовые (А), кислородные (К), пропан-бутановые (П), метановые (М).

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. У редукторов прямого действия - падающая характеристика, т. е. рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, у редукторов обратного действия - возрастающая характеристика, т. е. с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается.

Редукторы различаются по конструкции, принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора. Более удобны в эксплуатации редукторы обратного действия.

Правила эксплуатации редукторов. При эксплуатации редукторов необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо отвернуть вентиль баллона и продуть его штуцер, стоять при этом надо сбоку от струи газа. Перед присоединением редуктора к вентилю баллона необходимо также проверить исправность фибровой прокладки, резьбы накидной гайки редуктора, манометров и наличие фильтров на входном штуцере.

Накидную гайку на штуцер накручивают от руки и затягивают специальным ключом. Регулирующий винт перед открытием вентиля баллона или магистрали должен быть вывернут до полного освобождения нажимной пружины. Вентиль баллона открывают медленно, после этого устанавливают рабочее давление при открытом запорном вентиле горелки или резака. Установив рабочее давление, проверяют герметичность всех соединений, для чего закрывают вентиль расхода газа и вывертывают регулирующий винт. После установления перепада стрелка манометра рабочего давления должна остановиться (не должно происходить наращивания давления).

При кратковременных перерывах в работе закрывают только запорный вентиль, не изменяя положения регулировочного винта. При регулировании давления газа стрелки манометра не должны переходить за красную черту. При любой неисправности немедленно перекрывают вентиль баллона, выпускают из редуктора газ и устраняют неисправность.

После окончания работы необходимо закрыть вентиль баллона и вывернуть регулирующий винт редуктора до освобождения нажимной пружины.



4. Техника безопасности при газосварочных работах

сварка сталь ацетилен инжектор

Сварочные работы при несоблюдении техники безопасности могут привести к поражению электрическим током, пожару, взрывам и другим неприятным последствиям.

Ниже разберемся с тем, какие меры предосторожности необходимо соблюдать, чтобы не допустить те или иные неприятности во время сварочных работ. Поражение электрическим током является самой очевидной травмой. При дуговой сварке используется источник тока с напряжением 45-80В, при переменном токе или 55-75 В - при постоянном. Тело человека имеет собственное сопротивление и безопасным напряжением для него считается напряжение до 12 В, так что напряжение, используемое при сварочных работах может быть травмоопасным или даже смертельным для человека

Чтобы избежать поражения током следует соблюдать следующие правила техники безопасности:

* Регулярно проверять надежность изоляции всех токопроводящих элементов.

* Обеспечить надежное заземление источников питания.

* Использовать автоматические системы прерывания подачи высокого напряжения.

* Использовать электрододержатель с исключительно надежной изоляцией.

* Проводить работы в исправных сухих рукавицах и спецодежде.

* При сварочных работах в замкнутом помещении применять резиновые напольные коврики или специальную обувь.

Непосредственно для сварщика при работах опасность представляет поражение глаз сварочным лучом. Для предотвращения таких поражений необходимо использование щитков и масок с качественными защитными стеклами.

Щитки производят из изоляционного металла или фанеры, защитные стекла в них должно быть закрыты обычным стеклом, чтобы капли метала не повредили защитное покрытие.

Для ослабления контраста между светом сварочной дуги и слабой яркостью стен помещения, стены сварочной кабины или сварочного цеха, желательно должны быть покрашены красками светлых тонов. Краска для стен и потолков должна быть матовой. Такая краска уменьшит отражение светового луча и количество бликов.

Далее при сварочных работах необходимо позаботится о защите от ожогов от разогретого шлака или брызг расплавленного металла. При дуговой сварке расплавленный металл имеет температуру до 1800 градусов, его капли могут прожечь практически любую ткань. Для защиты в данном случае используют спецодежду из брезентовой ткани. Куртка при работе должна быть выправлена, а у обуви должен быть гладкий верх, чтобы капли металла не могли попасть под одежду или в обувь.

Следующим пунктом техники безопасности будет предотвращение отравления газами, выделяющимися при сварке. При сварке металла, под действием высокой температуры, часть сварочной проволоки превращается в пар. Эти пары могут конденсироваться в опасный для органов дыхания аэрозоль. Поэтому при сварочных работах должны строго выполняться требования по вентиляции помещений, в которых ведутся работы.

Во избежание взрывоопасных ситуаций при сварочных работах важно соблюдать технику безопасности по использованию баллонов со сжатыми газами, если таковые используются. Также взрывоопасная ситуация может возникнуть при работах в помещении, с высоким содержанием пылевидных органических веществ в воздухе, например пыли каменного угля, пищевой муки или торфа. Здесь требуется специальное разрешение на проведение работ и соблюдение необходимых правил вентиляции.

Опасность возникновения пожаров при сварочных работах, в первую очередь, зависит от наличия вблизи легко воспламеняющихся материалов. Присутствие последних на сварочной площадке желательно избегать или же минимизировать контакт расплавленного металла с ними.

Тем, кто регулярно проводит сварочные работы, нужно не забывать про защиту собственного здоровья: продолжительные соприкосновения с холодной землей или холодным и влажным металлом при наружных работах могут привести к различного рода простудам или заболеваниям суставов. В данном контексте сварщик должен быть обеспечен теплой подстилкой, подколенниками и подлокотниками.

Размещено на Allbest.ru

...