Газовая и дуговая сварка

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

I. Введение

II. Основная часть

1. Дуговая сварка тройника

2. Газовая сварка ребристой конструкции

III. Охрана труда при выполнении сварочных работ

1. Охрана труда при дуговой сварке

2. Охрана труда при газовой сварке

Заключительная часть

Используемая литература

газовая дуговая сварка



I. Введение

Сварка металлов является одним из выдающихся русских изобретений и впервые была освоена в нашей стране, которая является родиной многих важных открытий в области науки и техники. В 1802 г. русский академик Василий Владимирович Петров впервые изучил и описал явление электрической дуги, имеющей очень высокую температуру и возникающей при пропускании электрического тока через два угольных электрода или через один металлический и второй угольный электроды; он указал на возможность использования дуги для расплавления металлов.

В начале 20-х годов во Владивостоке под руководством проф. В. П. Вологодина дуговой сваркой ремонтировали небольшие суда. С 1929 г. сварка уже широко применялась на строительствах Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов, прокладке первых магистральных нефтепроводов и многих других объектах. В последующие годы сварку стали использовать при производстве вагонов, автомобилей, кранов, шахтных подъёмников, прокатных станов, строительстве железобетонных мостов и пр.

Широкое применение получила сварка во время Великой Отечественной войны в производстве вооружения, боеприпасов, строительстве промышленных и оборонных объектов, а также в послевоенный период при восстановлении разрушенных войной предприятий.

Развитие сварочной науки и техники, а также внедрение в производство передовых методов сварки достигнуто благодаря трудам советских учёных, инженеров и рабочих-новаторов сварочного производства. Ими создано большое количество типов сварочного оборудования, марок электродов, разработаны новые прогрессивные сварочные процессы, в том числе высокомеханизированные и автоматизированные, освоена техника сварки многих металлов и сплавов.

Много новых совершенных конструкций сварочного оборудования разработано рядом специализированых институтов: по электросварке- ВНИИЭСО, по газовой сварке и резке-ВНИИАвтогенмаш, а также заводами по выпуску сварочного оборудования. За последние годы выпуск сварочного оборудования значительно увеличен и расширена его номенклатура.

Большим достижением отечественной сварочной науки является осуществлённая впервые в мире космонавтами Г.С Шониным и В.Н. Кубасовым сварка в космосе, в условиях глубокого вакуума и невесомости, с использованием аппаратуры и методов сварки, разработанных советскими учёными. В космосе испытаны следующие способы сварки: нержавеющей стали и титанового сплава сжатой дугой ( плазменно-дуговая ), электронным лучом и плавящимся электродом.



ІІ. Основная часть.

1. Дуговая сварка тройника

Организация рабочего места

Сварочный пост - рабочее место сварщика, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ. Сварочный пост укомплектован источником питания, электрическими проводами, электрододержателем, сборочносварочными приспособлениями и инструментом, щитком.

Стационарные посты представляют собой открытые сверху кабины для сварки изделий небольших размеров. В кабине обычно помещают однопостовой сварочный трансформатор или сварочный выпрямитель. Вращающийся преобразователь сварочного тока создаёт при работе сильный шум, поэтому его лучше размещать за пределами кабины. При питании сварочных постов от многопостовых выпрямителей сварочный ток разводят по кабинам проводами или шинами. В кабине устанавливают рубильник или магнитный пускатель для выключения источника сварочного тока. На рабочем столе располагают специальные приспособления для сборки и зажатия свариваемых деталей, а также ящики для покрытых электродов и инструмента. На стенке кабинки подвешивают сушильный шкаф для прокалки электродов.

Оборудование, аппаратура, и приспособление применяющиеся к сварке

Одним из наиболее распространённых источников переменного тока является сварочный трансформатор типа ТД-401 У2

Сварочный трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты и служит для питания сварочной дуги. Трансформатор имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключённая к сети, называется первичной, а обмотка, подключённая к электрододержателю и свариваемому изделию - вторичной. Для надёжного зажигания дуги вторичное напряжения сварочных трансформаторов должно быть не менее 60-65 В; напряжение дуги при ручной сварке обычно не превышает 20-30 В.

Свойство некоторых материалов пропускать электрический ток в одном направлении используется в сварочной технике для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток. Сварочные выпрямители выполняют в большинстве случаев по трёхфазной схеме, преимущества которой заключаются в большом числе пульсаций напряжения и более равномерной загрузке трехфазной сети.

Одним из распространённых является сварочный выпрямитель ВД-306. Он состоит из понижающего трехфазного трансформатора с подвижной обмоткой, блока вентилей и устройства, регулирующего сварочный ток. Трансформатор выпрямителя имеет два диапазона регулирования сварочного тока: малых токов - при включении обмоток трансформатора звездой и больших токов - при включении треугольником. Первичная обмотка сварочного выпрямителя ВД-306 подвижная, катушки вторичной обмотки закреплены в верхней части сердечника. Сварочный выпрямитель имеет три панели с зажимами для присоединения к ним электрических проводов. Две из них предназначены для подключения проводов сети и сварочных проводов, третья - для переключения диапазонов сварочного тока.

Сварочный преобразователь состоит из сварочного генератора постоянного тока и приводного электродвигателя, размещённых обычно в общем корпусе и на общем валу.

Сварочный генератор постоянного тока состоит из статора с магнитными полюсами и якоря обмоткой и коллектором. При работе генератора якорь вращается в магнитное поле, создаваемое полюсами, обмотка якоря пересекает магнитные линии полюсов генератора и в витка обмотки возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный. К коллектору прижаты угольные щётки, через которые постоянный ток подводится к зажимам. К этим зажимам присоединяют сварочные провода, идущие к электрододержателю и изделию.

Преобразователь установлен на тележке для перемещения по цеху или рабочей площадке.

Регулирование сварочного тока проводится реостатом, включённым в обмотку магнитных полюсов.

Наряду с генераторами коллекторного типа применяют сварочные генераторы бесколлекторного типа (вентильные сварочные генераторы постоянного тока). Для зажатия электрода и подвода к нему сварочного тока служит электрододержатель. Более совершенными являются электрододержатели с пружинами, применяют также винтовые, пластинчатые, вилочные и другие типы электрододержателей.

Электрододержатели выпускают трёх типов в зависимости от силы сварочного тока: I типа-для тока 125 А; II типа-125-315 А; III типа- 315-500 А.

Щитки изготовляют из лёгких и несгораемых материалов (спецпластмасс). Масса ручного щитка не должна превышать 0,48 кг, наголовного - 0,50 кг.

Защитные стёкла (светофильтры) предназначены для защиты глаз и кожи лица от лучей дуги, брызг металла и шлака.

Кабели и сварочные провода служат для подвода тока от источника питания к электрододержателю и изделию.

Для присоединения к свариваемому изделию провод снабжают быстродействующим зажимом, изготовленным из электропроводного металла (меди, бронзы). Зажимы могут быть пружинного или винтового типа. Проводом от источника питания до изделия может служить алюминиевая или стальная шина, уложенная в деревянном кожухе.

Подготовка и сборка металла под сварку

Подготовка металла под сварку заключается в правке, очистке, разметке, резке и сборке.

Правкой устраняют деформацию прокатной стали. Листовой и сортовой металл правят в холодном состоянии на листоправильных и углоправильных вальцах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии.

При разметке пользуются инструментом: рулеткой, линейкой, угольником и чертилкой. Проще и быстрее разметка выполнятся шаблоном, изготовляемым из тонкого металлического листа. При разметке заготовок учитывается укорачивание их в процессе сварки конструкции. Поэтому предусматривается припуск из расчёта 1мм на каждый поперечный стык и 0,1-0,2 мм на 1м продольного шва.

При подготовке деталей к сварке применяют преимущественно термическую резку.

Сборка деталей под сварку зависит от ряда условий (серийности производства, типа изделий и др.). Для уменьшения времени сборки, а также для повышения её точности применяют различные приспособления. Приспособления могут быть предназначены только для сборки деталей под сварку или только для сварки уже собранного изделия (например, для выполнения швов в изделии только в нижнем положении) или пользуются комбинированными сборочно-сварочными приспособлениями. Изделия чаще собирают на сварочных прихватках. Прихваткипридают изделию жёсткость и препятствуют перемещению деталей, что может привести к трещинам в прихватках при их охлаждении. Чем больше толщина свариваемых листов, тем больше растягивающая усадочная сила в прихватках и больше возможность образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций из листов небольшой толщины (до 6-8 мм). При значительной толщине листов необходимо обеспечить податливость деталей и сборку изделия выполняют на механических приспособлениях. Точность сборки проверяют с помощью инструмента.

Данная марка стали СТ 10, толщина металла 6 мм.

Сталь 10 относится к качественным конструкционным углеродистым сталям. Близкими к ней по основным характеристикам являются стали марок 08, 15 и 08кп. Стали этой группы принято маркировать словом «Сталь» или его сокращением «Ст» с добавлением двузначного числа, показывающего процент содержания углерода, выраженный в сотых долях процента. То есть в стали марки Ст10 содержится около 0,1% углерода.

Сталь 10 имеет отличные характеристики свариваемости при помощи ручного дугового, автоматического дугового и контактно-точечного видов сварки. Но эти методы не подходят к деталям, прошедшим химико-термическую обработку. Их свариваемость крайне низкая.

Область применения стали марки 10 довольно широка:

- листовой прокат для холодной штамповки;

- детали, от которых требуется высокая пластичность и сохранение характеристик при температуре до +450 °С;

- детали после химико-термической обработки с высокими показателями твердости поверхности и износостойкости (втулки, винты и т. п.);

- электросварные трубы для трубчатых электронагревателей и некоторых машиностроительных изделий;

- бесшовные холоднодеформированные трубы для котлов, нефте- и пароподогревателей;

- основной слой при производстве горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов;

- трубы для гидравлических систем автомобилей, комбайнов, тракторов, холодильников и т. п.;

- электросварные трубы, используемые для создания мотоциклов и велосипедов;

- электросварные трубы с овальным сечением, применяемые для создания деталей конструкций трансформаторов с масляным охлаждением;

- холоднокатаная лента для гибки и штамповки деталей, а также изготовления проволоки, подшипников, труб и многого другого;

- бесшовные хладостойкие горячедеформированные трубы, используемые при освоении газовых месторождений.

Технологический процесс и параметры режима сварки:

а) диаметр электрода.

Если толщина металла 8 мм, то диаметр электрода будет от 4 до 5 мм.

б) род и полярность тока.

Переменный или постоянный ток в зависимости от источника питания.

в) сила сварочного тока.

Сила сварочного тока определятся по формуле:

I св.тока=К х d ,

где d - диаметр електрода;

К - коэффициент пропорциональности (берется из таблицы).

I = 4 х 45 = 160 А.

г) Скорость сварки-средняя, угол наклона электрода-10-20 градусов по вертикали.

Контроль качества сварного шва.

По ГОСТ 15467-79 качество продукции есть совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество сварных изделий зависит от соответствия материала техническим условиям, состояния оборудования и оснастки, правильности и уровня отработки технологической документации, соблюдения технологической дисциплины, а также квалификации работающих. Обеспечить высокие технические и эксплуатационные свойства изделий можно только при условии точного выполнения технологических процессов и их стабильности. Особую роль здесь играют различные способы объективного контроля как производственных процессов, так и готовых изделий. При правильной организации технологического процесса контроль должен быть его неотъемлемой частью. Обнаружение дефектов служит сигналом не только к отбраковке продукции, но и оперативной корректировке технологии. В процессе образования сварного соединения в металле шва в зоне термического влияния могут возникать дефекты, т. е. отклонения от установленных норм и требований, приводящие к снижению прочности, эксплуатационной надежности, точности, а также ухудшению внешнего вида изделия. Дефекты сварных швов являются следствием неправильного выбора или нарушения технологического процесса, применения некачественных сварочных материалов и низкой квалификации сварщика. Дефекты сварных соединений классифицируют по причинам возникновения и месту их расположения. Выделяют следующие виды дефектов в сварных соединениях:

-наплыв;

- подрез;

-непровар;

-наружные трещины и поры;

-внутренние трещины и поры;

-внутренний непровар;

-шлаковые включения.

В зависимости от того, нарушается или не нарушается целостность сварного соединения при контроле, различают неразрушающие и разрушающие методы контроля. К неразрушающим методам контроля качества сварных соединений относят внешний осмотр, контроль на непроницаемость (или герметичность) конструкций, контроль для обнаружения дефектов, выходящих на поверхность, контроль скрытых и внутренних дефектов. К разрушающим методам контроля относятся способы испытания контрольных образцов с целью получения необходимых характеристик сварного соединения.

Сварные конструкции контролируют на всех этапах их изготовления. Кроме того, систематически проверяют приспособления и оборудование. При предварительном контроле подвергаются проверке основные и вспомогательные материалы, устанавливается их соответствие чертежу и техническим условиям. Наиболее ответственным моментом является текущий контроль выполнения сварки. Организация контроля сварочных работ может производиться в двух направлениях: контролируют сами процессы сварки либо полученные изделия.

В ряде отраслей промышленности неразрушающий контроль сварных соединений выделен в самостоятельный технологический процесс, так как в большинстве случаев трудоемкость контроля соизмерима с трудоемкостью процесса сварки. Затраты на контроль при изготовлении ряда конструкций превосходят затраты на их сварку, а стоимость контрольных операций может достигать 25 -- 35% общей стоимости конструкции. Это объясняется, прежде всего, тем, что уровень механизации и автоматизации сварочных работ достаточно высок (~ 35-40%), в то время как доля автоматизированного неразрушающего контроля незначительна (1-2%). Внешний осмотр и обмеры сварных швов - наиболее простые и широко распространенные способы контроля их качества. Они являются первыми контрольными операциями по приемке готового сварного узла или изделия. Этим видам контроля подвергают все сварные швы независимо от того, как они будут испытаны в дальнейшем. Внешним осмотром сварных швов выявляют наружные дефекты: непровары, наплывы, подрезы, наружные трещины и поры, смещение свариваемых кромок деталей и т.п. Визуальный осмотр производят как невооруженным глазом, так и с применением лупы с увеличением до 10 раз. Обмеры сварных швов позволяют судить о качестве сварного соединения: недостаточное сечение шва уменьшает его прочность, слишком большое - увеличивает внутренние напряжения и деформации. Размеры сечения готового шва проверяют по его параметрам в зависимости от типа соединения. У стыкового шва проверяют его ширину, высоту, размер выпуклости со стороны корня шва, в угловом - измеряют катет. Замеренные параметры должны соответствовать ТУ или ГОСТам. Размеры сварных швов контролируют обычно измерительными инструментами или специальными шаблонами. Внешний осмотр и обмеры сварных швов не дают возможности окончательно судить о качестве сварки. Они устанавливают только внешние дефекты шва и позволяют определить их сомнительные участки, которые могут быть проверены более точными способами. Контроль непроницаемости сварных швов и соединений. Сварные швы и соединения ряда изделий и сооружений должны отвечать требованиям непроницаемости (герметичности) для различных жидкостей и газов. Учитывая это, во многих сварных конструкциях (емкости, трубопроводы, химическая аппаратура и т.д.) сварные швы подвергают контролю на непроницаемость. Этот вид контроля производится после окончания монтажа или изготовления конструкции. Дефекты, выявленные внешним осмотром, устраняются до начала испытаний. Непроницаемость сварных швов контролируют следующими методами: капиллярным (керосином), химическим (аммиаком), пузырьковым (воздушным или гидравлическим давлением), вакуумированием или газоэлектрическими течеискателями. Разработана и осуществляется специальная программа по внедрению в сварочное производство современных средств и методов неразрушающего контроля (акустической эмиссии, голографии, томографии и др.). Дальнейшее развитие получат и традиционные методы неразрушающего контроля. К таким методам относят радиационную, ультразвуковую, магнитную и капиллярную дефектоскопию, а также испытания изделий на герметичность. Практика показывает, что правильная организация процессов контроля, а также умелое применение того или иного метода или сочетания методов при контроле позволяют с большой надежностью оценить качество сварных соединений.

Нормирование сварочных работ

Нормированием сварочных работ определяются нормы времени, нормы выработки, нормы расхода электродов и электроэнергии. Правильно поставленное нормирование -- важный фактор увеличения производительности процесса сварки и снижения себестоимости продукции.

При электродуговой сварке нормой времени считается время, которое необходимо затратить для выполнения единицы определенной работы. За единицу работы принимают или 1 кг наплавленного металла, или 1 м сварного шва, или одно сварное изделие. Наиболее часто норму времени выражают в минутах на 1 метр шва. Под нормой выработки понимают количество работы, которое необходимо выполнить за единицу времени. Часто норму выработки выражают в метрах сварного шва, выполненных за смену или за 1 час работы. Расход электроэнергии -- важная технико-экономическая характеристика процесса сварки. Обыкновенно расход электроэнергии выражают в квт/час на 1 кг наплавленного металла.

2. Газовая сварка ребристой конструкции

Организация рабочего места газосварщика/резчика.

Газосварщик (газорезчик) должен иметь на рабочем месте плоскогубцы, молоток, металлическую щетку для очистки поверхности металла, иглы для прочистки мундштуков и небольшой ломик для кантовки обрабатываемых изделий (деталей). Кроме того, необходим соответствующий инструмент (ключи) для крепления редукторов, открывайся (закрывания) вентилей баллонов и исправления мелких неисправностей горелок (резаков), обнаруживаемых при выполнении работ.

Рабочие сварщики (газорезчики) должны быть снабжены спецодеждой но установленным нормам и защитными очками (с плотностью светофильтров С-3 при работе с резаками и С-4 - при сварочных работах с расходом ацетилена до 2500 л/ч).

При использовании передвижных постов в закрытых помещениях необходимо обеспечить естественную либо принудительную вентиляцию.

Стационарный рабочий пост предназначен для выполнения ручных и механизированных работ по газовой сварке и резке в условиях цеха, участка или мастерской.

Газопитание (газоснабжение) стационарных постов осуществляется централизованно: газ подается по газопроводам к местам потребления, если количество постов превышает 10. При меньшем количестве постов, когда устройство газопроводов нерационально, разрешается подача газа от индивидуальных баллонов.

Оборудование и приспособления.

Для газовой сварки необходимо:

1) газы - кислород и горючий газ (ацетилен или его заменитель);

2) присадочная проволока (для сварки и наплавки);

3) соответствующее оборудование и аппаратура, в то числе:

а) кислородные баллоны для хранения запаса кислорода;

б) кислородные редукторы для понижения давления кислорода, подаваемого из баллонов в горелку или резак;

в) ацетиленовые генераторы для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовые баллоны, в которых ацетилен находится под давлением и растворен в ацетилене;

г) сварочные, наплавочные, закалочные и другие горелки с набором наконечников для нагрева метла различной толщины;

д) резиновые рукава (шланги) для подачи кислорода и ацетилена в горелку;

4) принадлежности для сварки: очки с темными стеклами (светофильтрами) для защиты глаз от яркого света сварочного пламени, молоток, набора ключей для горелки, стальные щетки для очистки металла и сварочного шва;

5) Сварочный стол или приспособление для сборки и закрепления деталей при прихватке, сварке;

6) флюсы или сварочные порошки, если они требуются для сварки данного металла.

Основы газовой сварки.

Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее трудно выполнять потолочные швы, так как в этом случае сварщик должен поддерживать и распределять по шву жидкий металл, используя давление газов пламени. Наиболее часто газовой сваркой выполняют стыковые соединения, реже угловые и торцовые соединения. Газовой сваркой не рекомендуется выполнять соединения внахлестку и тавровые, так как они требуют интенсивного нагрева металла и сопровождаются повышенным короблением изделия. Отбортованные соединения тонкого металла сваривают без присадочной проволоки. Применяют прерывистые и непрерывные швы, а также швы однослойные и многослойные. Перед сваркой кромки тщательно очищают от следов масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и прочих загрязнений.

Правила обслуживания ацетиленового генератора.

Во время обслуживания ацетиленового генератора следует помнить о том, что ацетилен является взрывоопасным газом, особенно если он находится в смеси с воздухом, а тем более с кислородом. Поэтому сварщик, обслуживающий генератор, должен быть хорошо знаком с инструкцией по технике безопасности при работе с карбидом кальция и ацетиленом, а также с инструкцией по обслуживанию генератора данной системы. При подготовке ацетиленового генератора к работе необходимо очистить его от остатков ила и заполнить водой до установленного инструкцией уровня. Для очистки от ила нужно применять латунные или алюминиевые скребки, но ни в коем случае нельзя употреблять стальной инструмент, так как он может высечь искру, что приведет к взрыву генератора. Водяной затвор заполняется до уровня, установленного контрольным краном. Реторты и корзины должны быть промыты водой и высушены. Генератор загружается карбидом такой грануляции и в таком количестве, которое указано в инструкции по эксплуатации. Пыль и мелкие частицы (менее 2 мм) должны отсеиваться. Использование карбидной пыли и мелочи разрешается только при наличии специальных устройств или в генераторах, приспособленных для работы на карбидной пыли. При пуске генератора первые порции газа, содержащие примесь воздуха, выпускаются в атмосферу через горелку и водяной затвор до появления запаха ацетилена для того, чтобы в генераторе не осталась взрывоопасная смесь ацетилена с воздухом. При каждой последующей загрузке реторты необходимо выпускать наружу первые порции ацетилена через продувочные краны, которые имеются на каждой реторте генератора. Необходимо следить, чтобы расход ацетилена не превышал установленной нормы. На разложение карбида кальция расходуется определенное количество воды. Чтобы не происходил перегрев генератора, необходимо во время работы подливать воду в него до установленного уровня. В зимнее время при длительных перерывах в работе генератора необходимо спускать воду. Спуск воды можно производить только после того, как весь загруженный в него карбид кальция полностью разложился, а имеющийся в генераторе ацетилен весь израсходован. При работе нельзя оставлять ил у генератора, так как это приводит к загрязнению территории. Ил следует систематически уносить в специально отведенные для этой цели ямы. Крышку реторты можно открывать только после полного разложения загруженного карбида кальция и понижения давления газа в реторте до атмосферного. Нельзя подходить с огнем или зажженной горелкой к генератору и к выгруженному из него илу, так как вблизи них всегда возможно выделение ацетилена в окружающую среду и образование взрывчатой ацетилено-воздушной смеси. Сварщик (или его помощник), прежде чем подойти к ацетиленовому генератору, должен убедиться в том, что рукавицы и одежда не тлеют в результате попадания на них искр и капель расплавленного металла. Генератор должен устанавливаться на расстоянии не менее 10 м от места проведения сварочных работ и других источников огня. Всякий ремонт генератора, связанный с применением открытого пламени или ударов, можно производить только после полного освобождения его от ацетилена, карбида кальция и известкового ила, причем генератор должен быть тщательно несколько раз промыт чистой водой. Работающий или заряженный карбидом кальция генератор нельзя оставлять без соответствующего надзора.

После окончания работ ацетиленовый генератор необходимо освободить от остатков гашеной извести (ила) и тщательно промыть в тех местах, где находился карбид и ил. Корзины должны быть вымыты и высушены. Если в генераторе к концу работы остается ацетилен, то он должен быть выпущен в атмосферу.

Виды сварных соединений при газовой сварке.

В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов в пространстве различают следующие основные виды сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые

При газовой сварке основное применение нашли стыковые соединения . В стыковом соединении составляющие его элементы расположены в одной плоскости или на одной поверхности.

Нахлесточным называется такое сварное соединение, в котором свариваемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга. При газовой сварке металла толщиной свыше 3 мм нахлесточное соединение применять нежелательно, так как в результате больших собственных напряжений возникают значительные деформации, которые при жестком закреплении свариваемых деталей могут привести к образованию трещин.

Тавровые соединения применяют при сварке деталей толщиной до 3 мм. Тавровым называется сварное соединение, в котором торец одной детали соединяется с боковой поверхностью другой. Тавровое соединение используют при приварке ребер жесткости, косынок, трубопроводных муфт и др. Угловым называется соединение, в котором свариваемые детали расположены под прямым углом и соединяются по кромкам.

Большое распространение при газовой сварке металла малой толщины получили торцовые соединения, в которых соединяемые детали соприкасаются своими боковыми поверхностями и свариваются по смежным торцам.

Способы газовой сварки.

В практике различают два способа сварки: правый и левый. Левым способом газовой сварки называется такой способ, при котором сварка производится справа налево, сварочное пламя направляется на еще несваренные кромки металла, а присадочная проволока перемещается впереди пламени. Левый способ наиболее распространен и применяется при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла получают предварительный подогрев, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва лучше, чем при правом способе. Правым способом сварки называется такой способ, когда сварка производится слева направо, сварочное пламя направляется на сваренный участок шва, а присадочная проволока перемещается вслед за горелкой. Мундштуком горелки при правом способе выполняют незначительные поперечные колебания. Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха и замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Тепло пламени рассеивается меньше, чем при левом способе. Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90°, а 60--70°, что уменьшает количество наплавляемого металла и коробление изделия.

Технология, способы борьбы с деформациями

Для борьбы с деформациями применяются конструктивные и технологические способы.

Конструктивные способы:

А. Уменьшение количества сварных швов и их сечения, что снижает количество видимой при сварке теплоты. Между количеством теплоты и величиной деформации при сварке существует прямая зависимость.

Б. Симметрические расположение швов для уравновешивания деформаций. Например, при изготовлении балки двутаврового сечения со сплошной стенкой наложение одного нижнего поясного шва вызовет изгиб балки- серповидную деформацию, а наложение верхнего поясного шва вызовет изгиб в обратную сторону, только на несколько меньшую величину прогиба.

В. Симметрическое расположение рёбер жесткости и по возможности их минимальное количество.

Г. Применение гнутых, гофрированных профилей в конструкции.

Д. Избегать перекрещивающихся швов, угловых швов вместо возможных стыковых, не допускать в конструкциях сварных швов, не удобных для их выполнения.

Технологические способы:

А. Рациональная технология сборки и сварки, которая включает правильный выбор вида и режима сварки, а также правильную последовательность наложения швов. Например, при ручной сварке деформация получатся вдвое больше, чем при автоматической. Соединения без скоса кромок дают меньшие деформации, чем соединения с разделкой кромок.

Определить расход кислорода

на 1 метр сварочного шва при толщине металла 6.0 мм :

Кислород - 360 (л)

Ацетилен - 300 (л)

Карбид кальция - 1200 г

Присадочная проволока - 310 г

Контроль качества газов.

Кислород. С целью получения высокой температуры пламени для нагревания металла при сварке и резке горючие газы или пары сжигают в смеси с технически чистым кислородом. По ГОСТ 5583--58 выпускается технический кислород трех сортов: высшего сорта чистотой не ниже 99,5%; 1-го чистотой не ниже 99,2% и 2-го сорта чистотой не ниже 98,5% 02 по объему. Остаток в 0,5-- 1,5% составляют азот и аргон. Чистота кислорода имеет некоторое значение для сварки, так как при снижении чистоты кислорода с 98до 97% его расход на 1 м шва увеличивается примерно на 1,5%.

При кислородной резке чистота кислорода имеет очень большое значение, так как даже незначительное понижение чистоты кислорода существенно сказывается на увеличении его расхода.

1 м3 кислорода при 1 ата и 20 ° весит 1,33 кг. Кислород получают из атмосферного воздуха, а в некоторых случаях --из воды путем разложения ее электрическим током (электролиз). К сварочным постам кислород доставляется в баллонах под давлением 150 ати или по трубопроводу под давлением 5--30 ати. Большие количества кислорода хранят и перевозят также в жидком виде в специальных изолированных цистернах при атмосферном давлении. Перед использованием для сварки и резки жидкий кислород испаряют, превращая его в газ. Горючие газы. В качестве горючих газов при сварке и резке применяют ацетилен, водород, пропан и нефтяные газы, природный газ и другие горючие, а также пары бензина и керосина.

Ацетилен является наиболее распространенным горючим, применяемым для газовой сварки и резки. Он представляет собой газообразное химическое соединение углерода с водородом и имеет химическую формулу СгН2. Технический ацетилен не имеет цвета, но обладает резким характерным запахом. Длительное вдыхание технического ацетилена может вызвать головокружение и даже отравление. 1 m3 ацетилена при 20° весит 1,09 кг. При наличии источника воспламенения ацетилен способен взрываться при условии, что его давление превышает 1,5--2 ати. Смеси ацетилена с кислородом и воздухом способны взрываться даже при атмосферном давлении, если содержание ацетилена в смеси с кислородом колеблется в пределах 2,8--93% и в смеси с воздухом -- в пределах 2,2--81%.

Взрывы ацетилена обладают большой разрушительной силой и представляют опасность для людей и оборудования. Поэтому при использовании ацетилена необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Технический ацетилен получают из карбида кальция путем разложения последнего водой. При этом в ацетилен из карбида кальция попадают вредные примеси, загрязняющие ацетилен; сероводород, аммиак, фосфористый водород, кремнистый водород. Эти примеси могут ухудшать свойства наплавленного металла и поэтому удаляются из ацетилена промывкой в воде и химической очисткой. Особенно нежелательна примесь фосфористого водорода, содержание которого в ацетилене более 0,07% повышает взрывоопасность последнего.

Карбид кальция (СаС2) представляет собой кустообразное вещество темно-серого или коричневого цвета, с удельным весом 2,26. В техническом карбиде кальция содержится чистого карбида кальция 80--90%, а остальное -- примесь извести. Карбид кальция упаковывается в герметические барабаны из кровельной стали по 100--130 кг и в таком виде доставляется потребителям. Размеры кусков равны от 2 до 80 мм. Частиц размером менее 2 мм (пыли) в техническом карбиде должно быть не более 3 %. Чем крупнее куски, тем больше ацетилена можно получить при разложении 1 кг карбида кальция. В среднем при разложении 1 кг технического карбида кальция получается от 230 до 280 л ацетилена.

Теоретически для разложения 1 кг карбида кальция требуется 0,562 л (или кг) воды. При этом получается 0,406 кг (или 372,5 л) ацетилена и 1,156 кг гашеной извести. Однако вследствие того, что при этой реакции выделяется еще тепло (около 475 ккал/кг карбида кальция), разложение ведут в избытке воды, чтобы не произошло нагревания ацетилена до высоких температур, достаточных для взрыва ацетилена. Практически на 1 кг карбида кальция при разложении берут от 5 до 15 л воды.

С учетом потерь ацетилена при разложении карбида кальция удельный расход карбида на I м3 ацетилена практически составляет 4,3-4-4,5 кг.

Присадочная проволока. При газовой сварке в случае необходимости получения дополнительного металла шва применяется присадочная проволока соответствующего состава. Для сварки стали используются присадочные проволоки по ГОСТ 2246--60. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. Проволока должна иметь чистую поверхность, свободную от ржавчины, окалины, масла, краски и других загрязнений и плавиться равномерно без разбрызгивания.

Флюсы. В процессе газовой сварки стали расплавленный металл достаточно надежно защищен от окисления факелом сварочного пламени. Однако при сварке чугуна, меди, латуни, алюминия, магния, весьма склонных к окислению, такая защита является уже недостаточной. Сварка этих металлов требует применения флюсов, которые, расплавляясь, обеспечивают шлаковую защиту расплавленного металла от окисления.

В качестве флюсов при газовой сварке применяют буру, борную кислоту, борный шлак, соединения бора в виде паров боросодержащих жидкостей, хлористые и фтористые соединения калия, натрия, лития, а также другие вещества и их смеси.



III. Охрана труда при выполнении сварочных работ

1. Охрана труда при дуговой сварке

Рабочее место сварщика должно содержаться в чистоте и порядке, не допуская ничего лишнего, мешающего работе на рабочем месте, а также в проходах и проездах. Детали и заготовки следует держать в устойчивом положении на подкладках и стеллажах, высота штабелей не должна превышать полторы ширины или полтора диаметра основания штабеля и во всех случаях не должна быть более 1 м. Сварочные кабели нельзя располагать рядом с газосварочными шлангами и трубопроводами, находящимися под давлением, или по участкам с высокой температурой, а также вблизи кислородных баллонов и ацетиленовых генераторов. Не должны производиться сварка и резка внутри сосудов с закрытыми люками или не вывернутыми пробками, у не ограждённых или незакрытых люков, проемов, колодцев и т. п.

Средства индивидуальной защиты.

При электродуговой ручной сварке зона сварки (сварочная дуга, расплавляемый металл) является источником возможного травмирования электросварщика излучением и теплом сварочной дуги и брызгами расплавленного металла. Для защиты глаз, лица, кожного покрова головы и шеи сварщика от излучения и брызг металла, а также частичной защиты органов дыхания от непосредственного воздействия выделяемых при сварке паров металла, шлака и аэрозолей (мелких частичек расплавляемого металла и шлака, взвешенных в парах) предназначены защитные щитки. Щитки изготовляются двух основных видов наголовные и ручные. Наголовный щиток более удобен, так как освобождает руку сварщика от необходимости удерживать ручной щиток. Щитки изготовляют углубленной формы для того, чтобы они хорошо защищали все открытые части головы и шеи сварщика. При пользовании щитком для обзора конструкции не обязательно откидывать щиток назад на голову, достаточно поднять крышку рамки со светофильтром и осмотреть конструкцию через прозрачное защитное стекло, а также подготовить стык к сварке, зачистить кромки, удалить шлак и выполнить другие операции, требующие хорошей видимости. Для защиты от вредного излучения дуги в щитки вставляют стеклянные светофильтры темно-зеленого цвета, которые не пропускают вредного излучения, но позволяют видеть дугу, расплавляемый металл и манипулировать электродом для лучшего формирования шва. Применяют 13 классов светофильтров типа С для сварки на токах от 13 до 900 А. Разнообразие светофильтров позволяет сварщику подобрать подходящий для ею зрения светофильтр нужного класса. Необходимо иметь в виду, что излучение сварочной дуги может травмировать глаза рабочих, находящихся поблизости от работающего сварщика. Поэтому рабочих, находящихся в зоне сварки, следует снабдить очками и светофильтрами, предназначенными для подсобных рабочих. Излучение дуги опасно для зрения на расстоянии до 20 м. Сварщики, работающие на строительных площадках, обязаны носить каски, предохраняющие голову рабочего от возможного травмирования падающими предметами и защищающие от ударов поражения электрическим током и атмосферных воздействий. Под каску должен одеваться головной убор -- подшлемник. Важными средствами индивидуальной защиты сварщика являются спецодежда и спецобувь. Спецодежда (куртки и брюки) изготовляется из материала, предохраняющего сварщика от излучения и имеющего противоискровые нашивки. Для работы в стационарных постах сварщик использует фартук, предохраняющий от брызг, особенно опасных при дуговой резке. Обувь сварщика, работающего на монтажной площадке, должна быть с нескользящей подметкой. К средствам индивидуальной защиты относятся также резиновый коврик, резиновые перчатки и галоши, применяемые при работе в особо опасных местах. Во время работы сварщик должен застегивать куртку, не допуская оголения и поражения лучами дуги открытых мест тела. Клапаны куртки должны быть закрыты, брюки носятся на выпуск так, чтобы они закрывали ботинки во избежание попадания брызг металла на ноги. При проведении сварочных работ на открытом воздухе в холодное время года спецодежда должна комплектоваться теплозащитными подстежками в соответствии с климатическими зонами. При использовании материалов, выделяющих повышенное количество сварочных аэрозолей (цветных металлов и сталей с цинком и цинковым покрытием и др.), применяют усиленную вентиляцию, обеспечивающую подачу чистого воздуха к сварщику. Однако, общая вентиляция не всегда достигает нужного эффекта, поэтому прибегают к средствам индивидуальной защиты. Для этого в основном используют фильтрующие противопылевые респираторы и реже -- изолирующие шланговые и автономные дыхательные аппараты Необходимо отметить, что работа с использованием респиратора или противогаза вызывает быструю утомляемость рабочего, поэтому в каждом случае следует подобрать наиболее эффективный способ защиты. Для снижения концентрации вредных веществ на рабочих местах до предельно допустимой необходимо применять отсосы различных типов.

2. Охрана труда при газовой сварке

К выполнению сварочных работ допускаются только рабочие, сдавшие техминимум по правилам техники безопасности.

Запрещается производить сварочные работы в непосредственной близости от огнеопасных и легковоспламеняющихся материалов (бензина, керосина, пакли, стружки и пр.).

Сварку внутри резервуаров, котлов и в тесных закрытых пространствах следует вести с систематическими перерывами и выходом рабочих на свежий воздух. Снаружи резервуара должен неотлучно находиться второй человек -- наблюдающий. Для искусственного освещения применяют лампы напряжением 12 В.

Сварочные работы, выполняемые систематически и не носящие временного характера, производят в отдельных, надлежащим образом вентилируемых помещениях, площадь которых должна определяться из расчета не менее 4 м2 на сварочный пост, с проходами между постами не менее 0,8 м. При выполнении ручной и механизированной кислородной резки, сварки и других процессов газопламенной обработки газосварщики и газорезчики должны работать в защитных очках закрытого типа со стеклами Г-1, Г-2 и Г-3, имеющими плотность стеклянных светофильтров по ГОСТ 9497--60 при расходе ацетилена до 750 дм3/ч--ГС-12. Вспомогательным рабочим, работающим непосредственно со сварщиком или резчиком, рекомендуется пользоваться защитными очками со стеклами В-1, В-2 и В-3 по ГОСТ 9497--60.

В помещении, где производится газопламенная обработка металла, должна быть обеспечена вентиляция для удаления вредных газов. Общеобменная вентиляция должна быть рассчитана на подачу 2500--3000 м3 воздуха на 1 м3 сжигаемого ацетилена, а в помещениях малых объемов (сосудах, цистернах, отсеках и пр.) - 4000--5000 м3 воздуха на 1 м3 сжигаемого ацетилена. Местные отсосы должны удалять воздух в количестве: 1700--2500 м3/ч от постоянных постов обработки мелких деталей; 3000 м3/ч на 1 м2 площади секции от секционированных столов машинной резки; 250--500 м3/ч на 1 мм толщины реза от постов кислородно-флюсовой резки и резки высокомарганцовистой стали.

При газовой сварке, резке и нагреве металла внутри закрытых и неполностью закрытых помещений (отсеков и секций судов, резервуаров, котлов, цистерн и т. п.), помимо общеобменной вентиляции цеха, должна осуществляться вентиляция с помощью местных отсосов от стационарных или передвижных установок. При недостатке кислорода (менее 19% О2) в воздухе резервуара или отсека работа в нем не допускается. До производства газопламенных работ внутри отсеков, ям и резервуаров, где возможны скопления вредных газов или нагретого воздуха, должны быть установлены и пущены в. ход переносные приточные и вытяжные вентиляторы и открыты двери, люки, горловины и иллюминаторы этих помещений.

Для особо тяжелых условий по загазованности и высокому тепловыделению в помещениях, где производится сварка и резка, могут использоваться шланговые противогазы типа ПШ-1 с выкидным шлангом длиной 40 м без подкачки или типа ПШ-2 со шлангом и ручной или электрической подкачкой воздуха в зону дыхания сварщика и резчика.

При горячей сварке необходимо устраивать вытяжные зонты для удаления продуктов горения из подогревательных ям и горнов. Сварку цинка, латуни, свинца и резку цветных металлов необходимо вести в масках (респираторах) для предохранения от вдыхания выделяющихся окислов и паров цинка, меди и свинца (При газовой сварке латуни газообразным флюсом БМ-1 и БМ-2 и проволокой с кремнием как раскислителем, применение респиратора необязательно). Для работы в условиях возможности высокого обогрева рабочего от теплоизлучения рекомендуется обеспечивать сварщика и резчика спецодеждой из огнестойкой асбестовой ткани, подобной применяемой в доменных цехах. При резке металла порышенной толщины следует применять резаки с удлиненными трубками для уменьшения влияния теплового излучения на резчика.

Если постоянных постов для сварки и резки более 10, газоснабжение должно осуществляться по газопроводам от ацетиленовых и кислородных станций, а также от распределительных рамп. Питание горючими газами может осуществляться также от других источников (действующих газопроводов и пр.

Проведение работ по резке и сварке, а также применение открытого огня допускается на расстоянии 10 м от перепускных рамп и ацетиленовых генераторов, на расстоянии 5 м от отдельных баллонов с кислородом и горючими газами, от трубопроводов горючих газов, а также газоразборных постов, размещенных в металлических шкафах: при ручных работах на расстоянии 3 м, при механизированных работах -- 1,5 м (по горизонтали).

Ацетиленовый генератор может быть установлен только в вентилируемом помещении, имеющем объем не менее 60 м3. Температура помещения должна быть не ниже 5 °С во избежание замерзания воды в аппарате.

Нужно следить за тем, чтобы водяной затвор всегда был наполнен водой до надлежащего уровня, и периодически проверять его, открывая пробный кран затвора. После пуска воды в реторту с с карбидом следует продувать ее первыми порциями газа, выпуская их наружу. Запрещается работать, не включая водяного затвора или при неисправном водяном затворе.

Нельзя переполнять карбидом секции загрузочных коробок или применять карбид не той грануляции, которая указана в техническом паспорте генератора. Необходимо следить за тем, чтобы корпус генератора и резервуар, из которого подается вода в камеры, всегда были заполнены достаточным количеством воды. Открывать камеры для перезарядки следует только тогда, когда из пробного крана камеры будет выходить вода. Перед открытием крышки нужно снизить давление в камере, выпустив газ через пробный кран. Нельзя перегружать генератор, работая с расходом ацетилена выше установленного предела. Запрещается к одному водяному затвору присоединять несколько горелок или резаков. Следует тщательно промывать генератор от известкового ила не реже двух раз в месяц при ежедневной работе генератора.

Если необходимо произвести заварку дефектов генератора, который уже был в работе, то предварительно следует тщательно очистить его от остатков засохшего известкового ила и несколько раз промыть (заполняя водой), а все работы по'сварке производить на открытом воздухе.

Во время перевозки баллонов с газом на них должен быть навернут защитный колпак для предохранения вентиля от повреждения или загрязнения. Перевозить баллоны без колпака не разрешается. Баллоны следует переносить на носилках или перевозить на специальных тележках. Запрещается переносить баллоны на плечах.

При перевозке баллонов, а также при их погрузке и выгрузке необходимо принимать все меры предосторожности против падения и ударов баллонов друг о друга.

Перемещать баллоны в пределах рабочего места (на небольшие расстояния) можно кантовкой в слегка наклонном положении. Хранить кислородные баллоны на месте сварки или резки разрешается только при монтажных и строительных работах. При этом баллоны нужно располагать на расстоянии не менее 5 м от сварочной горелки или резака. Для хранения партии наполненных баллонов на стройплощадках должен быть построен временный склад из огнестойкого материала или листовой стали. На каждом передвижном сварочном посту разрешается иметь только два кислородных баллона: один, находящийся в работе, другой -- запасной.

Если сварочных постов более десяти, должно быть организовано централизованное снабжение их газами по трубопроводу. Кислородные баллоны и их вентили необходимо предохранять от попадания масел, которые способны самовоспламеняться в среде сжатого кислорода, что при известных условиях может послужить причиной взрыва баллона. Особенно опасным по этой причине является попадание масла внутрь кислородного баллона, а также попадание в баллон горючих газов, которые образуют с кислородом взрывоопасные смеси.

Наиболее вероятной причиной взрывов кислородных баллонов, имевших место во время работ тю газопламенной обработке металлов (кислородной резке), следует считать образование в них взрывчатой смеси кислород -- горючий газ. Как показали исследования Б. А. Иванова и др. (Б. А. Иванов и др. Причины взрывов кислородных баллонов. «Безопасность труда в промышленности», №9, 1971), подтвержденные опытами А. К. Нинбурга (ВНИИавтогенмаш), при давлении кислорода в баллоне ниже пределов рабочего давления, на которое установлен редуктор, может происходить перетекание горючего газа в кислородный баллон и образование в нем взрывчатой смеси. Это более вероятно при резке на газах-заменителях ацетилена, так как канал инжектора в резаках для них имеет больший диаметр, чем в резаках для ацетилена.

Поэтому категорически запрещается работа с кислородным баллоном, давление кислорода в котором ниже предела рабочего давления, установленного редуктором данного баллона.

В целях большей безопасности работ целесообразно на кислородном шланге резака ставить обратный клапан, подобно тому, как это делается в керосинорезах; такой клапан предупреждает перетекание горючего газа в баллон с кислородом при различных нарушениях правил его эксплуатации.

Ацетиленовые баллоны, после сброса остаточного давления, могут являться источником выделения ацетилена в окружающую среду при повышении наружной температуры в случае, если их вентиль оставить открытым. Поэтому хранить и транспортировать порожние ацетиленовые баллоны следует только с плотно закрытыми вентилями.

При сварке и резке можно применять только редукторы с исправными манометрами. Кислородные редукторы должны предохраняться от попадания на них масел. Кислород в редуктор следует впускать постепенно, медленно открывая вентиль баллона и полностью ослабляя регулирующий винт редуктора. При впуске газа нельзя становиться перед редуктором. Необходимо следить за герметичностью редуктора и его соединений с вентилем баллонов и шлангами.

Ремонт редукторов и устранение пропусков газа в них необходимо поручать только специально обученному персоналу. При использовании ручной аппаратуры запрещается присоединение к шлангам вилок, тройников и т. п. устройств для питания газом нескольких горелок (резаков).

Пламя горелки (резака) должно быть направлено в сторону, противоположную источнику газопитания. Если это требование выпол: нить нельзя, то источник газопитания следует оградить металлическим щитом.

...