Основные материалы и технологии, применяемые при сварке

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Применяемые материалы.

Кислород.

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.

Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с чистым кислородом.

При возникновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.

Технический кислород добывают из атмосферного воздуха, который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.

Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов:

- высшего, чистотой не ниже 99.5 %,

- 1-ого сорта чистотой 99.2 %,

- 2-ого сорта чистотой 98.5 % по объему.

Остаток 0.5-0.1 % составляет азот и аргон.

1. Ацетилен

В качестве горючего газа для газовой сварки получил распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной t и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии.

Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак.

Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.

Газы заменители ацетилена.

При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы t пламени была примерно в два раза превышала t плавления свариемого металла.

Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку.

Газы заменители ацетилена применяют во многих отраслях промышленности. Поэтому их производство и добыча в больших масштабах, и они являются очень дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом.

Вследствие более низкой t пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов.

При сварке же стали с пропаном или метаном приходится применять сварочную проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца, используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветных металлов использовать флюсы.

Газы - заменители с низкой теплопроводной способностью неэкономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки.

Таблица 1. Горючие газы для сварки и резки

Горючие газы	Температура пламени при сгорании в кислороде	Коэффициент замены ацетилена
Ацетилен	3150	1,05
Водород	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пары керосина	2400-2450	1-1,3

Сварочные проволоки и флюсы.

В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку близкую по своему хим. составу к свариваемому металлу.

Нельзя применят для сварки случайную проволоку неизвестной марки.

Поверхность проволоки должна быть гладкой и чистой без следов окалины, ржавчины, масла, краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже to плавления металла.

Проволока должна плавиться спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов.

Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски нарезанный из листов той же марки, что и сваривает металл.

Флюсы.

Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя окислы, которые имеют более высокую t плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.

Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образующихся окислов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Флюсы, предварительно нанесенные на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, при нагревании расплавляются и образуют легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность жидкого металла. Пленка шлаков прокрывает поверхность расплавленного металла, защищая его от окисления.

Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла.

В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту. Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых специальных легированных сталей, меди и ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.

Свойства ацетилина.

При нормальных условиях -- бесцветный газ, легче воздуха. Чистый 100 % ацетилен не обладает запахом, однако технический ацетилен содержит примеси, которые придают ему резкий запах. Мало растворим в воде, хорошо растворяется в ацетоне. Температура кипения ?83,6°C. Тройная точка ?80,55°C при давлении 961,5 мм. рт. ст., критическая точка 35,18°C при давлении 61,1 атм. Ацетилен требует большой осторожности при обращении. Может взрываться от удара, при нагреве до 500°C или при сжатии до 1,4 атм. при комнатной температуре. Струя ацетилена, выпущенная на открытый воздух, может загореться от малейшей искры, в том числе от разряда статического электричества с пальца руки. Для хранения ацетилена используются специальные баллоны, заполненные пористым материалом, пропитанным ацетоном.C2H2 обнаружен на Уране и Нептуне.

Для ацетилена (этина) характерны реакции присоединения:

HC?CH + Cl2 -> СlСН=СНСl.

Ацетилен с водой, в присутствии солей ртути и других катализаторов, образует уксусный альдегид (реакция Кучерова). В силу наличия тройной связи, молекула высокоэнергетична и обладает большой удельной теплотой сгорания -- 14000 ккал/мі (50,4 МДж/Кг). При сгорании в кислороде температура пламени достигает 3150°C. Ацетилен может полимеризироваться в бензол и другие органические соединения (полиацетилен, винилацетилен). Для полимеризации в бензол необходим графит и температура в 400°C.

Кроме того, атомы водорода ацетилена относительно легко отщепляются в виде протонов, то есть он проявляет кислотные свойства. Так ацетилен вытесняет метан из эфирного раствора метилмагнийбромида (образуется содержащий ацетиленид-ион раствор), образует нерастворимые взрывчатые осадки с солями серебра и одновалентной меди.

Растворенный ацетилен представляет собой находящийся под давлением в баллоне раствор ацетилена в ацетоне, равномерно распределенный в пористой массе.

Ацетилен представляет собой химическое соединение углерода и водорода. Химическая формула С2Н2. При нормальных условиях (20С и атмосферном давлении) ацетилен является газом.

В химически чистом виде ацетилен обладает слабым эфирным запахом. Технический ацетилен, благодаря наличию в нем примесей, в частности фосфористого водорода, имеет резкий специфический запах. Ацетилен легче воздуха. Газообразный ацетилен - бесцветный газ плотностью при 0С и 101,3 кПа (760 м рт. ст.) 1,173кг/м3. Молекулярная масса - 26,038.

Ацетилен способен растворяться во многих жидкостях. Растворимость ацетилена в жидкостях зависят от температуры, чем ниже температура жидкости, тем больше она способна растворить в себе ацетилена. В практике производства растворенного ацетилена используют ацетон, который при температуре 15С растворяет до 23 объемов ацетилена.

Технической ацетилен, полученный при разложении карбида кальция водой, может содержать примеси:

Фосфористый водород;

Сероводород и органические сернистые соединения;

Аммиак;

Кремнистый водород;

Воздух;

Мышьяковые соединения;

Метан, окись углерода;

Углекислоту и водные пары

Содержание фосфористого водорода в ацетилене должно быть строго ограничено, так как в момент образования ацетилена в присутствии воздуха при высокой температуре может произойти самовоспламенение.

C2H2 - химическая формула ацетилена.

Чистый ацетилен - газ, не имеющий цвета и запаха; использующийся в технологическом процессе обладает едким запахом. Температура затвердевания = -83 C. В твердом состоянии не используется, так как взрывоопасен.

Сгорание происходит по следующей химической реакции:

C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O.

Основные свойства ацетилена:

1. Хорошая растворимость в ацетоне.

В 1 л ацетона растворяется 20 л ацетилена, при этом растворимость увеличивается пропорционально давлению. Данное свойство используется при закачке ацетилена в баллоны.

2. При длительном соприкосновении с медью в присутствии влаги, образуется взрывоопасное вещество - ацетиленид меди.

3. При повышении температуры и давления, ацетилен взрывается, причиной этому является процесс полимеризации, то есть соединения молекул ацетилена с образованием таких веществ как бензол (C6H6), нафталин (C10H8) и стирол (C8H8).

2. Свойства кислорода

Свойства кислорода. Обычный элементарный кислород состоит из двухатомных молекул О2. Одной из наиболее характерных особенностей кислорода является его способность соединяться с большинством элементов с выделением тепла и света. Чтобы вызвать такое соединение, сгорание, часто требуется нагревание до определенной температуры ? температуры воспламенения, так как при обычной температуре кислород является довольно инертным веществом. Однако в присутствии влаги, медленное соединение с кислородом (медленное сгорание) происходит уже при обычных температурах. Важнейшим примером такого процесса является дыхание живых организмов. Но и другие протекающие при обычных температурах процессы медленного горения в природе весьма многочисленны.

К процессам медленного горения относятся ржавление и потускнение металлов, тление дерева и другие процессы гпиения и разложения. Вследствие длительности таких процессов выделяющееся при этом тепло целиком рассеивается в окружающем пространстве. Однако в некоторых условиях такое тепло может скапливаться и привести к воспламенению, т. е. к началу энергичного, протекающего с появлением огня горения. Так происходит «самовоспламенение» влажного сена, соломы, угля и других горючих материалов. Поэтому во влажном состоянии их нельзя хранить в больших количествах. Для лучшего теплоотвода их следует проветривать и постоянно контролировать температуру,

В специально сконструированной горелке за счет сгорания водорода в кислороде можно получить температуру выше 2000єС. Еще более высокую температуру получают в пламени ацетилено-кислородной горелки. Пламенем таких горелок пользуются для сварки и резки металлов, плавления платины, кварца и других очень тугоплавких материалов. Жидкий кислород или сильно обогащенный кислородом жидкий воздух часто применяют для изготовления взрывчатых веществ, которые получают смешиванием пористого угля или других горючих составляющих, например нефти, парафина, нафталина, с жидким кислородом или жидким воздухом (оксиликвит). В лабораториях жидкий кислород и особенно жидкий воздух часто применяют для создания низких температур, а также, например, для очистки трудно сжижающихся газов от легко конденсирующихся примесей, таких, как вода, диоксид углерода («вымораживание»).

Физические и химические свойства: в свободном виде встречается в виде двух модификаций О2 («обычный» кислород) и О3(озон). О2 -- газ без цвета и запаха. При нормальных условиях плотность газа кислорода 1,42897 кг/м3. Температура кипения жидкого кислорода (жидкость имеет голубой цвет) равна -182,9°C. При температурах от -218,7°C до -229,4°C существует твердый кислород с кубической решеткой (модификация), при температурах от -229,4°C до -249,3°C -- -модификация с гексагональной решеткой и при температурах ниже -249,3°C --кубическая модификация. При повышенном давлении и низких температурах получены и другие модификации твердого кислорода.

При 20°C растворимость газа О2: 3,1 мл на 100 мл воды, 22 мл на 100 мл этанола, 23,1 мл на 100 мл ацетона. Существуют органические фторсодержащие жидкости (например, перфторбутилтетрагидрофуран), в которых растворимость кислорода значительно более высокая.

Высокая прочность химической связи между атомами в молекуле О2 приводит к тому, что при комнатной температуре газообразный кислород химически довольно малоактивен. В природе он медленно вступает в превращения при процессах гниения. Кроме того, кислород при комнатной температуре способен реагировать с гемоглобином крови (точнее с железом II гема), что обеспечивает перенос кислорода от органов дыхания к другим органам.

Со многими веществами кислород вступает во взаимодействие без нагревания, например, со щелочными и щелочноземельными металлами (образуются соответствующие оксиды типа Li2O, CaO и др., пероксиды типа Na2O2, BaO2 и др. и супероксиды типа КО2, RbO2 и др.), вызывает образование ржавчины на поверхности стальных изделий. Без нагревания кислород реагирует с белым фосфором, с некоторыми альдегидами и другими органическими веществами.

При нагревании, даже небольшом, химическая активность кислорода резко возрастает. При поджигании он реагирует с взрывом с водородом, метаном, другими горючими газами, с большим числом простых и сложных веществ. Известно, что при нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе многие простые и сложные вещества сгорают, причем образуются различные оксиды, например:

S+O2 = SO2; С + O2 = СО2

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3; 2Cu + O2 = 2CuO

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O; 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2

3. Присадочная проволока

При сварке применяются присадочные металлы, которые подводят к месту соединения свариваемых изделий и расплавляют одновременно с основным металлом.

Присадочный металл служит для заполнения разделки шва, пополнения потерь металла на угар и разбрызгивание, для образования усиления шва. Присадочные металлы применяются в виде проволоки и стержней.

Основные требования, предъявляемые к присадочным проволокам и стержням, следующие:

1) проволока и стержни должны иметь диаметр, соответствующий толщине свариваемого металла;

2) поверхность проволоки и стержней должна быть ровной и чистой, без окалины, ржавчины, грязи, масла, краски и прочих загрязнений;

3) при расплавлении проволока и стержни должны плавиться равномерно, спокойно, без сильного разбрызгивания, образуя при застывании плотный однородный наплавленный металл без включений, пор и других дефектов;

4) металл, наплавленный проволокой или стержнями, должен хорошо обрабатываться;

5) проволока и стержни должны иметь определенный химический состав, близкий по составу к свариваемому металлу;

6) температура плавления проволоки должна быть равна температуре плавления свариваемого металла или несколько ниже ее.

Перечисленным требованиям отвечают выпускаемые нашей промышленностью стандартная присадочная проволока и стержни.

Чугунные стержни для сварки чугуна должны удовлетворять требованиям ГОСТ 2671-44. Они выпускаются двух марок -- марки А и марки Б.

Чугунные прутки изготовляются следующих размеров:

Диаметр в мм … 4 6 8 10 12 Длина в мм …. 250 350 450 450-450

Присадочная проволока, применяемая для сварки углеродистых и легированных сталей, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2246-60.

Стальная электродная проволока изготовляется диаметрами: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм.

Проволока поставляется потребителю в мотках.

Нельзя применять для сварки случайную проволоку неизвестного химического состава. Если для сварки получена проволока нестандартного качества, необходимо сделать полный химический анализ ее и проверить на плавление. Проволоку проверяют на плавление следующим образом. Берут кусок проволоки длиной 300--500 мм и производят наплавку валика длиной до 100 мм на пластину из соответствующего металла. Толщина металла берется равной двойному диаметру проволоки. Если при наплавке валика проволока плавится без сильного искрообразования, наплавляемый металл при затвердевании не вспучивается и поверхность валика имеет равномерную чешуйчатость, без наплывов, то такая проволока пригодна для сварки.

Качество шва поручается обычно хуже ввиду неодинаковой ширины полос.

Сварочная проволока - один из наиболее востребованных присадочных материалов, которые применяются в процессе сварки. Главная задача сварочной проволоки - способствовать созданию сварных швов, отличающихся высоким качеством. А главными достоинствами этого присадочного материала является то, что получаемый с его помощью сварной шов обладает устойчивостью к коррозии и к другим неблагоприятным факторам.

На сегодняшний день основными разновидностями сварочной поволоки являются:

- присадочная проволока сплошного сечения;

- флюсовая или порошковая проволока;

- активированная проволока.

Налаживая собственное сварочное производство или включая сварку в список предлагаемых клиентам ремонтных работ, многие предприниматели считают, что самое важное - это купить качественное сварочное оборудование. А вот про то, насколько важно качество, которым обладают различные вспомогательные материалы, в том числе, и присадочная проволока для сварки, мало кто задумывается.

На самом деле, именно от качества сварочной проволоки часто зависит и качество выполненных сварочных работ, поэтому при ее выборе не стоит ориентироваться исключительно на цену и покупать ту проволоку, которая стоит дешевле.

Недостатками, которыми обладает дешевая сварочная проволока, считаются:

- неравномерность намотки;

- неравномерность диаметра.

Неравномерность намотки сварочной проволоки может привести к довольно быстрому изнашиванию всего сварочного оборудования и его поломке. Так что экономия на проволоке может в данном случае вылиться в достаточно дорогостоящий ремонт оборудования или даже его замену, так как некачественно намотанная проволока может привести к неисправности, которая не поддается ремонту. А выход из строя оборудования приводит к остановке всего производственного процесса и, как следствие, к потере прибыли. Вот и получается, что, пытаясь сэкономить буквально копейки на покупке проволоки, предприниматель в результате теряет намного больше.

Неравномерность диаметра сварочной проволоки является следствием снижения качества сварного шва, а значит, и прочности и надежности сварного соединения. А это вновь приводит к потере прибыли, так как клиенты, один раз убедившись в недостаточно высоком качестве работ, предлагаемых предпринимателем, не только сами не будут больше обращаться к этому предпринимателю, но и всем своим знакомым посоветуют этого не делать. И в этом случае из-за экономии на присадочных материалах (действительно не очень большой) страдает деловая репутация предпринимателя, а значит, и весь его бизнес оказывается под угрозой.

Кроме различий по материалам присадочная проволока для сварочных работ еще подразделяется на различные типы, в зависимости от области ее применения, на:

- проволоку для углеродистых и низколегированных сталей;

- проволоку для высоколегированных сталей;

- проволоку для цветных металлов;

- проволоку для электродуговой сварки под флюсом.

Выбор и покупка подходящей по всем параметрам присадочной проволоки - это одна из важных составляющих высокого качества выполненных сварочных работ. При работе качественная проволока плавится быстро и равномерно, она не закипает и не «уходит» на брызги, образуя при этом однородный сварной шов. А понять, насколько качественную сварочную проволоку предлагает поставщик, можно, в том числе, и по ее внешнему виду - на поверхности поволоки не должно быть ржавчины и грязи, зазубрин.

4. Подготовка под сварку

При подготовке деталей под сварку поступающий металл подвергается правке, разметке, наметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке. Металл правят либо вручную, либо на различных листоправильных вальцах. Ручную правку выполняют на чугунных или стальных правильных плитах ударами кувалды или с помощью ручного винтового пресса. Угловая сталь правится на правильных вальцах (прессах), двутавры и швеллеры - на приводных или ручных правильных прессах. Разметка и наметка - это такие операции, которые определяют конфигурацию будущей детали. Механическая резка применяется для прямолинейного реза листов, а иногда для криволинейного реза листов с использованием для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезают газокислородной и плазменно-дуговой резкой. Эти способы могут быть ручными и механизированными. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться газофлюсовая или плазменно-дуговая резка. Основной металл и присадочный материал перед сваркой должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, влаги, окалины и различного рода неметаллических загрязнений. Наличие указанных загрязнений приводит к образованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что приводит к снижению прочности и плотности сварного соединения.Подготовка кромок под сварку. К элементам геометрической формы подготовки кромок под сварку (рис. 25) относятся угол разделки кромок б, притупление кромок S, длина скоса листа L при наличии разности толщин металла, смещение кромок относительно друг друга б, зазор между стыкуемыми кромками а.

Рис. 1. Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку (а) и шва (б): в - ширина шва, h - высота шва, К - катет шва

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку се отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла; при отсутствии разделки кромок для обеспечения провара электросварщик должен увеличивать величину сварочного тока. Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций. Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки. Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях. Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва. Отсутствие притупления способствует образованию прожогов при сварке. Смещение кромок создает дополнительные сварочные деформации и напряжения, тем самым ухудшая прочностные свойства сварного соединения. Смещение кромок регламентируется либо ГОСТами, либо техническими условиями. Кроме того, смещение кромок не позволяет получать монолитного сварного шва по сечению свариваемых кромок. ГОСТ 5264-80 предусматривает для стыковых соединений формы подготовленных кромок.

Подготовку кромок под сварку выполняют на механических станках - токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных - обработка листов и т.д., а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т.д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой. Перед сваркой особо ответственных конструкций торцы труб или листов после газокислородной резки обрабатывают дополнительно механическим путем; это делается для того, чтобы избежать каких-либо включений в металле.

В подготовку металла под сварку входит правка, разметка и наметка, резка и обработка кромок, холодная и горячая гибка. Правка производится преимущественно на станках, а иногда вручную. Листовой, полосовой и профильный прокат правят на вальцах, которые чаще всего имеют семь или девять валков. Вальцы оборудуются двумя роликовыми столами для загрузки и выхода металла в процессе правки. При правке листы пропускают через вальцы от 3 до 5 раз. Наряду с машинной правкой иногда применяют ручную правку. Последнюю производят на чугунных или стальных правильных плитах ударами молота, кувалды и при помощи винтового пресса. Правку угловой стали производят на углоправильных вальцах или на ручных винтовых прессах, а двутавров и швеллеров -- на приводных или ручных правильных прессах. Разметка и наметка. При индивидуальном производстве выправленный металл поступает на разметку, а при массовом и серийном производстве поступает для наметки. Перед разметкой и наметкой поверхность металла грунтуется меловой краской на клею. При разметке однотипных деталей для массового и серийного производства пользуются металлическими или фанерными шаблонами. Разметка при помощи шаблонов называется наметкой. Инструментами для выполнения разметки и наметки служат чертилка из закаленной стали, кернеры, стальные линейки и угольники, стальные циркули и рейсмусы, молотки, клямеры, струбцины, стальные рулетки и др.Резка. Резка металла на заготовки производится механическим способом на ножницах и пилах или газокислородным пламенем. Механическая резка производится в основном на ножницах и применяется преимущественно для прямолинейного реза листов толщиной до 20 мм. Наибольшее применение имеют гильотинные ножницы с ножами длиной от 1 до 3 м и пресс-ножницы с длиной ножей до 700 мм. Для криволинейного реза толщин до 6 мм применяются роликовые ножницы с дисковыми ножами. Для прямолинейного реза больших толщин и дла криволинейного реза толщин свыше 6 мм применяется преимущественно газокислородная резка ручная, полуавтоматическая и автоматическая. Для холодной резки стержней круглого и других сечений применяются круглые (циркульные) зубчатые и фрикционные пилы. Обработка кромок под сварку. Обработка и скос кромок под сварку производятся механическим путем на кромкострогальных и продольно-строгальных станках или газокислородным пламенем. При небольшом объеме работ иногда применяют рубку пневматическим зубилом. Гибка. Гибка листового, полосового и широкополосового металла производится на листогибочных трехвалковых и четырехвалковых вальцах. На холодную гибку поступают листы с подготовленными кромками и вырезанными отверстиями малых диаметров. Гибка профильного металла производится на правильно-гибочных прессах и роликовых гибочных станах. Наименьший допустимый радиус гибки стали в холодном состоянии рекомендуют брать равным 25-кратной толщине листа или высоте симметричного профиля. Если радиус холодной гибки меньше 25 толщин деформируемой стали, то возможны надрывы наружных волокон. Гибка больших толщин и гибка обечаек малого диаметра, при средней толщине листа, производится горячим способом в кузнечно-прессовых цехах. Нагрев деталей производится до температуры 1000--1100°С, при которой металл легко поддается деформированию. Подготовку кромок под сварку и вырезку больших отверстий производят после горячей гибки.

5. Выбор режима сварки

Понятие о режиме сварки. Под режимом сварки понимают совокупность условий, создающих устойчивое протекание процесса сварки. Параметры режима сварки подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной сварке относят величину, род и полярность тока, диаметр электрода, напряжение, скорость сварки и величину поперечного колебания конца электрода. А дополнительным - величину вылета электрода, состав и толщину покрытия электрода, начальную температуру основного металла, положение электрода в пространстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия в процессе сварки. Глубина провара и ширина шва зависят от всех основных параметров режима сварки. Увеличение сварочного тока вызывает при неизменной скорости рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением величины погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны. Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности, глубина провара на 40-50% больше; чем при сварке постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15-20% меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности. Напряжение при ручной дуговой сварке на глубину провара оказывает незначительное влияние, которым можно пренебречь. Ширина шва связана с напряжением на электродах прямой зависимостью, при увеличении напряжения ширина шва увеличивается. Величина поперечного колебания электрода позволяет существенно изменять глубину провара и ширину шва. Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, а также в зависимости от характера соединения и формы подготовленных кромок под сварку.

Для сварки в нижнем положении при выборе диаметра электрода можно руководствоваться приведенной выше зависимостью. При выполнении сварных швов в вертикальном и потолочном положениях применяют электроды диаметром 3-4 мм. Если имеется разделка кромок, то корневой слой шва выполняется электродами диаметром 2-4 мм. Выбор силы сварочного тока. Для сварки в нижнем положении силу сварочного тока подбирают по формуле I=К•d, где I - сила сварочного тока, А; К - коэффициент, А/мм; d - диаметр электрода, мм. При сварке в вертикальном положении в вышеприведенную формулу вводится коэффициент 0,9, учитывающий снижение силы сварочного тока I=0,9•К•d. При сварке в потолочном положении в связи с трудностью формирования шва вводят коэффициент 0,8 для получения меньшего объема расплавленного металла сварочной ванны, что способствует быстрой кристаллизации металла и нормальному формированию сварного шва в потолочном положении I=0,8•К•d.

Все параметры режима сварки можно разделить на основные и дополнительные. Основные параметры - это величина и полярность тока, диаметр электрода, напряжение на дуге, скорость сварки. Дополнительные параметры - состав и толщина покрытия электрода, положение электрода и положение изделия.

Сварочный ток. Увеличение его вызывает (при одинаковой скорости сварки) рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны

Таблица 2. Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Характер шва	Диаметр электрода, мм	Ток в амперах	Толщина металла в мм	Зазор в мм
Односторонний	3	180	3	1.9
Двусторонний	4	220	5	1.5
Двусторонний	5	260	7-8	1.5-2.0
Двусторонний	6	330	10	2.0

6. Способы заполнения швов поворотных и неповоротных труб

При строительстве различных трубопроводов важно знать о том, что технология сварки поворотных стыков, неповоротных, а также горизонтальных, различна.

Сварка поворотных стыков производится в три слоя. Сначала следует разделить стык на четыре условных отрезка. Первые два сваривают, потом делают поворот трубы на 180 градусов, после этого сваривают оставшиеся отрезки. Потом трубу следует повернуть еще на девяносто градусов и варить второй слой. И завершают сваривать стык, еще раз повернув трубу на 180 градусов и сваривая повторно оставшиеся два отрезка.

При сварке поворотных стыков металлических труб, диаметр которых больше 500 мм, используется обратноступенчатая технология. Пользуясь этим способом, мы разделяем стык на короткие участки длиной от 150 до 300 мм в зависимости от диаметра трубы. Слой 3 также накладывается при вращениях трубы.

При сварке поворотных стыков металлических газовых труб, диаметр которых не превышает 200 мм, стык на условные отрезки не делится, а сваривается применением сплошного шва при вращениях труб во время сварки. Слои 2 и 3 при сварке газовых труб производятся в противоположном направлении. Каждый слой должен перекрывать предыдущий слой на 10-15 мм.

Для неповоротных стыков также используется технология трехслойной сварки. При сварке неповоротных стыков труб с толщиной 12 мм каждый слой в высоту делается не выше 4 мм, валик в ширину должен быть равен величине трех диаметров электрода. Каждый неповоротный стык сваривается поступательно-возвратным способом. Дуга должна быть короткой - не больше 2 мм. Смежные слои при сваривании неповоротных стыков должны перекрывать друг друга примерно на 20-25 мм.

Сварка этих сварных швов является самым сложным по выполнению и требует особых навыков и высокого мастерства сварщика. Только при твердых навыках в сварке в нижнем положении, вертикальных швов и потолочных швов можно добиться качественной сварки трубы неповоротной в горизонтальном положении. При постоянном поступательном движении электрода необходимо постоянно изменять угол наклона электрода по отношению к поверхности периметра трубы. Труба делится вертикальной осевой на два участка. По положению сварного шва в пространстве каждый участок можно разбить на три положения:

При сварке труб диаметром более 150 мм и толщиной стенки более 6 мм рекомендуется величину сварочного тока подбирать для каждого положения. Сварочный ток на потолочном положении должен быть на 10% выше, чем на вертикальном положении.

Сварка начинается с потолочного положения и заканчивается на нижнем положении.

При оптимальном подборе сварочного тока для каждого положения рекомендуется сварку производить непрерывно. Сварка ведется только короткой дугой. Сварка любого участка начинается с другого участка на 10 20 мм от вертикальной осевой. Длина «замка» (20-40 мм) зависит от диаметра трубы. Чем больше диаметр, тем больше перехлест в «замке», наоборот. При начале сварки с потолочного положения сварку производить «углом назад». После перехода за осевую сварку производить «углом вперед». При переходе за горизонтальную осевую электрод выравнивать до перпендикулярного положения, Сварку нижнего положения (верхняя часть трубы) выполнять «углом назад».

Заканчивать первую половинку шва на 10-15 мм за вертикальной осевой на другом участке.

Валик должен быть «нормальным» по всей длине шва, который достигается определенной скоростью поступательного движения электрода, манипулированием и задержкой на кромках, используя все методы и технику сварки потолочных, вертикальных и нижних швов.

Перед сваркой второй половины - при необходимости зачистить (подрубить) начало сварки в потолочном положении и окончание в нижнем положении до плавного перехода к зазору или предыдущему валику. Сварку второго участка выполнить с той же техникой, что и первый участок.

Сварка корневого валика выполняется электродом диаметром 3 мм. Величина сварочного тока в потолочном положении в зависимости от толщины стенки 80-95 А. В зависимости от технических условий рекомендуется выполнить корневой валик по двум вариантам.

1-й вариант - при сварке труб малого диаметра, когда невозможна подварка обратной стороны корня шва, а по техническим требованиям необходимо обратное формирование валика, то при сварке корневого валика следует добиться качественного формирования обратного валика. Достичь проплавления, особенно в потолочном положении, можно путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплава внутрь трубы, формирование валика с наружной стороны может получиться «горбатым», что потребует после заварки 1-го участка зачистки «горбатости» шва в потолочном положении.

При сварке вертикальной зоны сварочный ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. Валик выполнять малого сечения, избегая чрезмерного проплавления внутрь трубы. При сварке верхней части трубы (нижнее положение) увеличение сварочного тока до 85-100 А произвести в каждом конкретном случае, не допуская прожога или непровара.

После заварки второй половины трубы второй валик также выполняется электродом диаметром 3 мм, но на повышенном сварочном токе.

2-й вариант - при сварке труб большого диаметра, где доступна и заложена подварка обратного корня шва, в целях производительности не следует обращать такого тщательного внимания на формирование обратного валика. Рекомендуется корневой валик сформировать «нормальным» во всех положениях и с более полным сечением. Это позволит избежать зачистки по наружному шву и применить при сварке второго валика электрод диаметром 4 мм.

7. Техника безопасности при обращении с оборудованием и аппаратурой

Ацетиленовые генераторы опасны в отношении взрыва по следующим причинам:

1) перегрев карбида кальция и ацетилена в зоне реакции;

2) обратные удары пламени при неисправности водяного предохранительного затвора, отсутствии или недостаточном количестве воды в нем;

3) преждевременное открывание реторт при наличии сильно нагретых кусков карбида;

4) наличие огня и курение около генератора, возникновение в нем искр по любым причинам, например при очистке газоотводящих трубок и реторт стальными предметами;

5) наличие частей из меди, а также попадание кусков этого металла в генератор.

При эксплуатации генераторов необходимо применять карбид кальция только тех грануляций, которые указаны в паспорте генератора. Величина единовременной загрузки не должна превышать паспортной. Особенно опасно применение в обычных генераторах карбидной мелочи и пыли, так как вследствие быстрого разложения резко повышается давление в газообразователе, а также температура нагрева карбида кальция и выделяющегося ацетилена.

В начальный момент работы генератора необходима продувка газообразователядля удаления оставшегося в нем воздуха. Перед разгрузкой реторты следует убедиться (открыванием продувочного крана), что она полностью залита водой и, следовательно, карбид кальция разложен.

Отбор ацетилена из генератора может производиться только через водяной затвор соответствующего типа. Уровень воды в затворе должен проверяться не менее трех раз в смену. Не допускается работа от одного затвора двух и более сварщиков или резчиков. Работа без затвора запрещается. сварочный ацетилен присадочный проволока

Эксплуатация переносных генераторов требует особо внимательного отношения, так как они используются в самых различных условиях. Пользоваться переносным генератором, конструкция которого не одобрена ВНИИавтогенмашем, запрещается. На каждый генератор должен быть паспорт и инструкция по его эксплуатации и технике безопасности. Переносные генераторы, как правило, используются на открытом воздухе или под навесом. Допускается их установка для выполнения временных газопламенных работ в следующих местах:

1) на территории предприятий, строек, во дворах жилых домов;

2) в рабочих и жилых помещениях при объеме их не менее 300 м3 на каждый аппарат при возможности проветривания помещения или 100 м3, если генератор установлен в одном помещении, а работы производятся в другом;

3) в горячих цехах и котельных на расстоянии не менее 10 м от открытого огня или нагретых предметов с соблюдением некоторых дополнительных условий;

4) выше уровня земли при условии письменного указания технического руководителя предприятия (стройки) и разрешения пожарного надзора на подъем генератора.

Запрещается даже временная установка переносных генераторов около мест засасывания воздуха вентиляторами и компрессорами; в помещениях, где возможно выделение веществ, образующих с ацетиленом самовзрывающиеся смеси (например, хлора), или выделение легковоспламеняющихся веществ (серы, фосфора и др.); на строящихся и ремонтируемых судах, на стапелях, набережных и в доках.

Не разрешается работать от переносного генератора, установленного на одной тележке с кислородным баллоном. Переносной генератор не должен оставляться без надзора как во время работы, так и по окончании ее, так как при доступе посторонних лиц и особенно детей не исключены происшествия с тяжелыми последствиями.

Замерзшие ацетиленовые генераторы допускается отогревать только горячей водой или паром. Вода в генераторе и водяном затворе при работе в зимнее время должна предохраняться от замерзания путем утепления генератора; в затвор также может заливаться морозоустойчивый раствор.

Карбид кальция при правильном обращении с ним опасности не представляет, но даже малейшее нарушение установленных правил может привести к тяжелым последствиям - несчастным случаям, пожарам и взрывам. Непосредственными причинами их является способность карбида кальция разлагаться не только водой, но и влагой воздуха с последующим образованием ацетилено-воздушнойвзрывчатой смеси, а также экзотермический характер реакции разложения.

Транспортировка и хранение карбида кальция производится в герметически закупоренных барабанах. При погрузке и разгрузке барабанов запрещается сбрасывать их и наносить удары по барабанам, а также не допускается курение. При сдаче поврежденных барабанов на склад (при перевозке такие барабаны должны быть закрыты брезентом) кладовщик должен быть предупрежден об имеющихся повреждениях.

Хранение карбида кальция должно производиться в сухих, хорошо проветриваемых несгораемых складах, с легкой кровлей. В промежуточных складах допускается хранение суточного запаса карбида кальция, но не более 300 кг. Электроосвещение складов - наружное, посредством отражателей. Склады должны быть обеспечены противопожарными средствами - углекислотными огнетушителями и ящиками с сухим песком. Вскрытые или поврежденные барабаны хранить на складах не разрешается; в случае невозможности немедленного использования карбид кальция должен быть пересыпан в специальные, герметически закрываемые бидоны и расходоваться в первую очередь. Не допускается скапливание на складе карбидной пыли.

Пустые барабаны ввиду некоторого остатка пыли и выделения ацетилена являются опасными в отношении взрыва и должны храниться на специально отведенных площадках.

Раскупорка барабанов в помещении склада не допускается, она может производиться в раскупорочной или на открытом воздухе без применения огня и стального инструмента, который может дать искру. Разрешается применение инструмента из латуни.

Транспортировка газовых баллонов разрешается только на рессорном транспорте, а также на специальных ручных тележках.

Транспортировка на автомашинах может производиться в специальных контейнерах при вертикальном положении баллонов и без контейнеров с укладкой баллонов поперек кузова на деревянные или металлические подкладки с гнездами, покрытыми мягким материалом. При бесконтейнерной транспортировке на баллонах должны быть предохранительные колпаки. Между рядами баллонов (в пределах высоты бортов) должны быть прокладки для предотвращения ударов баллонов друг о друга; вместо прокладок разрешается применять пеньковый канат диаметром не менее 25 мм и резиновые кольца такой же толщины. В летнее время баллоны должны быть защищены от солнечных лучей брезентом или другими покрытиями.

Совместная транспортировка кислородных баллонов и баллонов с горючими газами на всех видах транспорта, как правило, запрещается, за исключением транспортировки двух баллонов на специальной тележке к рабочему месту.

Перемещение баллонов на небольшое расстояние (в пределах рабочего места) разрешается производить путем кантовки в слегка наклонном положении. Перемещение же из одного помещения в другое должно производиться на тележках или носилках. Переноска баллонов на руках без носилок и на плечах запрещается.

Хранение баллонов должно производиться в складах, удаленных от других зданий не менее 10 м, с закреплением баллонов в специальных стеллажах (клетках) по 20-25 шт. или каждого баллона отдельно. Не допускается хранение в одном помещении баллонов с кислородом и горючими газами, а также полных и пустых баллонов вместе.

На рабочих местах баллоны должны устанавливаться в вертикальном положении в специальных стойках и закрепляться хомутами или цепочками. На стойках должны быть навесы для предохранения баллонов от попадания на них масла. Баллоны должны находиться на расстоянии не менее 1 м от приборов отопления и 5 м от нагревательных печей и других сильных источников тепла.

На участке газопламенной обработки допускается иметь на каждом посту по одному запасному баллону, но не более десяти кислородных и шести ацетиленовых запасных баллонов на весь участок.

В баллонах необходимо оставлять остаточное давление: кислорода не менее 0,5-1 кгс/см2, ацетилена - в зависимости от температуры, например не менее 0,5 кгс/см2 при температуре ниже 0° С, до 1 кгс/см2 при 0-15° С и т. д.

Редукторы, как и другая аппаратура, должны быть в исправномсостоянии. Манометры должны ежегодно проверяться в специальной мастерской и иметь соответствующее клеймо.

Перед присоединением кислородного редуктора к баллону необходимо осмотреть его и вентиль баллона, чтобы убедиться в отсутствии жировых загрязнений, а затем сделать продувку вентиля для удаления механических частиц, которые могут в нем находиться. При продувке следует находиться в стороне от струи газа.

Впуск кислорода в редуктор должен производиться постепенно путем медленного открывания вентиля баллона при полностью ослабленной главной пружине редуктора.

Необходимо следить за тем, чтобы не было пропусков газа в редукторе и его соединениях с вентилем баллона и шлангом; замеченные неплотности должны быть немедленно устранены. Пользоваться редукторами с неисправной резьбой в накидной гайке и другими недостатками, а также с неисправными манометрами или просроченным клеймом на них запрещается.

Горелки и резаки необходимо предохранять от повреждений и загрязнений, следить за плотностью всех соединений и отсутствием пропускания газа, немедленно устраняя замеченные дефекты. Закрепление шлангов на ниппелях горелок и резаков должно быть надежным - хомутиками или мягкой проволокой, причем плотность в местах присоединения шлангов должна проверяться перед началом работы водой.

При подготовке горелки или резака инжекторного типа к работе необходимо убедиться в наличии разрежения в канале горючего. Зажигание пламени нужно производить в следующем порядке: сначала немного открыть вентиль кислорода, а затем вентиль горючего; при гашении пламени или обратном ударе первым быстро закрывается вентиль горючего, а затем кислорода.

Не допускается перемещение с зажженной горелкой или резаком за пределами рабочего места, а также подъем по трапам, лесам и т. п. При перерывах в работе пламя горелки (резака) должно быть погашено, а вентили плотно закрыты.

В случае перегрева аппаратуры пламя должно быть погашено, а горелка или резак охлаждены в сосуде с холодной водой.

Необходимо следить также за чистотой каналов мундштуков во избежание хлопков и обратных ударов; для прочистки должны быть иглы из медной или латунной проволоки.

Производить ремонт горелок и резаков на рабочих местах запрещается. Неисправная аппаратура должна быть сдана для ремонта.

Противопожарные мероприятия.

Вопросы пожарной безопасности тесно связаны с техникой безопасности, так как пожары часто сопровождаются несчастными случаями, а, с другой стороны, возможно возникновение пожаров в результате нарушений правил техники безопасности, например, при взрывах ацетиленовых генераторов.

Мастерские и участки газопламенной обработки, как правило, должны находиться на первом этаже зданий, не рекомендуется их размещение на более высоких этажах, а в подвальных помещениях вообще не допускается. Помещения по степенипожаровзрывоопасности должны соответствовать категории производств группы Г и иметь II степень огнестойкости при десяти и более рабочих постах и IV степень огнестойкости при меньшем количестве постов. Полы должны быть несгораемые, малотеплопроводные и легкоочищаемые.

Деревянные стены, переборки и двери, расположенные ближе 5 м от сварочных игазорезательных постов, должны быть оштукатурены или обиты листовым асбестом либо листовой сталью в замок по войлоку, смоченному в глинистом растворе.

В помещениях газопламенной обработки запрещается хранение легковоспламеняющихся и горючих материалов (бензин, керосин, пакля и т. п.), а также загрязнение мест производства работ обрезками дерева, бумагой, промасленными тряпками и пр.

Воспрещается прокладка вместе со шлангами или трубопроводами токоведущих сварочных проводов.

В рабочих помещениях должны быть средства пожаротушения: пожарные гидранты со шлангами и стволами, огнетушители, ящики с песком. Загорания и возникновение пожаров чаще всего имеют место при проведении временных работ по сварке и резке, так как в этих случаях противопожарным мероприятиям уделяется меньше внимания.

При выполнении временных газопламенных работ на расстоянии менее 5 л от деревянных стен последние должны быть защищены от попадания на них искр и действия пламени экранами из трудносгораемых или несгораемых материалов. Если пол в помещении, где производятся временные работы по сварке или резке, сделан из сгораемых материалов, необходимо защитить его от искр, капель расплавленного металла и шлака непосредственно у места работ листами асбеста или железа, уложенными на кирпичи. Допускается также защита пола толстым слоем песка, насыпаемого после обильного смачивания пола водой.

При выполнении работ ниже или выше первого этажа желательно осуществлять подводку газов при помощи прокладки специальных трубопроводов, выполненных с соблюдением всех правил техники безопасности. При производстве временных работ и длине коммуникаций не более 40 м для подвода газов могут быть использованы резино-тканевые шланги.

В случае проведения временных работ на высоте более 10 м над уровнем земли и невозможности устройства подводящих трубопроводов подъем на высоту баллонов или ацетиленового генератора может быть осуществлен лишь при наличии письменного указания технического руководителя предприятия (стройки) и разрешения пожарной инспекции.

Перед выполнением местных нагревов, газовой сварки или резки должно быть проверено отсутствие на месте работ и обрабатываемых поверхностях (внутри и снаружи) воспламеняющихся газов, веществ и материалов.

На выполнение временных газопламенных работ выдается разрешение по специальной форме, подписанное ответственным руководителем и согласованное с местной пожарной охраной.

В тех случаях, когда работа представляет особую пожаро-или взрывоопасность и требует проведения специальных подготовительных работ и мер безопасности, выдается особый наряд по установленной форме, который помимо регистрации пожарной охраной, должен быть обязательно занесен в журнал, хранящийся у лица, отвечающего за технику безопасности на предприятии.

...