Катеты сварных швов

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство Образования и науки РФ

Восточно-сибирский государственный университет технологий и управления

Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»

Реферат на тему:

«Катеты сварных швов»

Выполнил: Ст.гр. Б 331-61

Проверил: Доржиев П.А.

г. Улан-Удэ 2014 г.

Содержание

Введение

1. Сварные соединения и швы

2. Применяемые соединения

3. Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку

4. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

5. Оборудование

6. Общие требования для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом

Список использованной литературы

флюс сварка межатомный

Введение

Одни детали соединят "раз и навсегда" (неразборные соединения), другие - так, чтобы их можно было разобрать и собрать вновь (разборные соединения), а третьи - чтобы они могли перемещаться относительно друг друга в определенном направлении (подвижные соединения).

Неразборные соединения получают пайкой, запрессовкой одной детали в другую, клепкой, а чаще всего - сваркой. И именно о ней и пойдет речь…

Сварка - технологический процесс соединения твердых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при плавлении или пластическом деформировании свариваемых частей. С помощью получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.), проводят операцию сборки деталей в отдельные узлы и целые конструкции. Используя источники нагрева, применяемые при сварке, можно осуществлять процессы, противоположные соединению, например термическую резку металлов.

Способ получения неразъемные соединений деталей путем сварки и пайки был известен людям еще в глубокой древности. Так, в египетских пирамидах нашли при археологических раскопках золотые изделия, которые имели паянные оловом соединения, а при раскопках итальянского города Помпей обнаружили свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом.

Широко применялась в прошлом и кузнечная сварка. При этом способе сварки соединяемые материалы нагреваются до состояния пластичности, а затем проковываются в местах соединения.

Быстрое развитие сварки началось в XЙX в. В 1802 г. русский ученый В.В. Петров открыл явление электрической дуги - один из видов электрического разряда в газовой среде. Он рекомендовал применять электрическую дугу в качестве источника теплоты для мгновенного расплавления металлов. Но только в 1880-гг. наши соотечественники Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов первыми в мире применили "дугу Петрова" для сварки металлов. В середине XX в., в связи с бурным развитием промышленности и строительства, интенсивно стали разрабатываться новые способы сварки. В это время возникла необходимость соединять элементы конструкций толщиной от нескольких микрометров до нескольких метров из самых различных материалов.

Чтобы обеспечить прочное соединение твердых тел, нужно обеспечить взаимодействие атомов на их поверхности. Для этого атомы необходимо сблизить настолько, чтобы между ними могли возникнуть межатомные связи, что в обычных условиях поверхности всегда покрыты пленками оксидов, адсорбированных газов, всевозможных загрязнений.

Существующие в настоящее время виды сварки можно разделить на 2 основные группы. К одной из них относят способы, при которых металлы в месте соединения расплавляются (сварка плавлением). К другой группе - способы, при которых металлы свариваются в твердом состоянии при совместной пластической деформации, иногда одновременно с дополнительным нагревом (сварка давлением).

При сварке плавлением металл в зоне сварки расплавляется и переходит в жидкое состояние, соединение возникает за счет самопроизвольного слияния и взаиморастворения металла соединяемых частей.

При сварке давлением металлические поверхности соединяемых частей совместно сжимаются и деформируются. Приложенное усилие (ковка, давление, удар) вызывает течение металла вдоль поверхности раздела и его перемешивания, разрушает поверхностные слои металла, сближает соединяемые поверхности и способствует соприкосновению их атомов. Сопутствующий нагрев ослабляет связи между атомами, делает их более подвижными, снижает твердость металла и повышает его пластичность - способность к пластическим деформациям.

1. Сварные соединения и швы

Термины и определения сварных соединений принимать по ГОСТ 2601.

Стыковое соединение - сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями.

Угловое соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте их примыкания.

Нахлесточное соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных параллельно и частично перекрывающих друг друга.

Тавровое соединение - сварное соединение, в котором торец одного элемента приварен под прямым углом к боковой поверхности другого элемента.

Торцовое - сварное соединение двух элементов, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

2. Применяемые соединения

Вертикальные соединения стенки.

Вертикальные соединения стенки должны быть стыковыми с полным проплавлением по толщине листов (рисунок 1). Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть смещены друг относительно друга на расстояние не менее 8t, где t - наибольшая из толщин листов прилегающих поясов. Для резервуаров классов II и III при изготовлении стенки из рулонных полотнищ допускаются вертикальные заводские и монтажные стыковые соединения без смещения. Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки должны быть не менее: до вертикальных швов - 250 мм, до горизонтальных швов - 100 мм. Вертикальные соединения первого пояса стенки должны располагаться на расстоянии не менее 100 мм от стыков окраек днища.

Горизонтальные соединения стенки.

Горизонтальные соединения листов должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением (рисунок 2). Листы вышележащего пояса должны располагаться в пределах толщины листа нижележащего пояса. Взаимное расположение листов соседних поясов устанавливается проектом.

Рис. 1 Вертикальные стыковые соединения стенки: а) без разделки кромок; б) со скосом двух кромок; в) с двумя скосами кромок; г) с криволинейным скосом кромок

Рис. 2 Горизонтальные стыковые соединения стенки: а) без разделки кромок; б) с криволинейным скосом одной кромки верхнего листа; в) с двумя скосами одной кромки верхнего листа

Соединения днища.

Стыковые соединения применяются при заводском изготовлении рулонируемых полотнищ днищ. Стыковые соединения на остающейся подкладке применяются для сварки кольцевых окраек, а также при полистовой сборке центральной части днищ.

Нахлесточные соединения днища применяются для соединения между собой рулонируемых полотнищ днищ, листов центральной части днищ при их полистовой сборке, а также для соединения центральной части днищ с кольцевыми окрайками.

Рис. 3 Соединение полотнищ днища

Рис. 4 Соединение листов центральной части днища

Рис. 5 Соединение центральной части с окрайками днища

Соединение днища со стенкой.

Для соединения днища со стенкой применяется тавровое соединение. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки 20 мм и менее рекомендуется тавровое сварное соединение без разделки кромок (рисунок 6, а.). Размер катета каждого углового шва должен быть не более 12 мм и не менее номинальной толщины окрайки. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки более 20 мм должно применяться тавровое сварное соединение с разделкой кромок, представленное на рисунке 6, б. Сварные швы должны выполняться как минимум в два прохода.

Рис. 6 Соединение стенки с днищем

При разработке конструкции резервуара в рабочей документации КМ должны быть определены требования к механическим свойствам сварных соединений и дифференцирование, в зависимости от уровня расчетных напряжений и условий работы соединений, назначен класс сварных швов в соответствии с ГОСТ 23055 (допускаемые размеры, вид и количество допускаемых внешних и внутренних дефектов). Кроме того, должен быть назначен объем контроля физическими методами различных сварных соединений резервуара. Способы сварки, геометрические параметры кромок соединяемых элементов, сварочные материалы, а также технология выполнения монтажных сварных соединений резервуара определяются технологическим проектом сооружения резервуара (ППР) и учитываются в проекте КМ. Применительно к соединениям, выполняемым на заводе, указанные вопросы решаются при разработке технологических карт или технических условий на изготовление резервуарных конструкций и учитываются в рабочей документации КМД. Технологические процессы заводской и монтажной сварки должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта КМ по всему комплексу физико-механических характеристик, а также соответствующих нормам по предельно допустимым размерам и видам дефектов с учетом коэффициентов концентрации напряжений. Заводскую сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с утвержденным технологическим процессом /процедурами/, в котором должны быть предусмотрены:

требования к форме и подготовке кромок деталей, подлежащих сварке;

способы и режимы сварки, сварочные материалы, а также последовательность выполнения технологических операций;

конкретные указания по закреплению деталей перед сваркой;

мероприятия, исключающие образование прожогов, смещение шва от его оси и образование других видов дефектов;

мероприятия, направленные на снижение сварочных деформаций.

Монтажную сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с указаниями ППР, в котором должны быть предусмотрены:

наиболее эффективные способы сварки монтажных соединений с учетом их пространственного положения;

сварочные материалы, удовлетворяющие требованиям рабочей документации КМ по уровню механических свойств;

требуемая форма подготовки кромок монтируемых элементов под сварку;

последовательность сварки и порядок выполнения каждого шва, обеспечивающих минимальные деформации и перемещения свариваемых элементов;

режимы и указания по технике сварки, которые должны обеспечить необходимый уровень механических свойств сварных соединений, а также получение требуемых структур металла шва и околошовных зон;

необходимая технологическая оснастка и оборудование для выполнения сварных соединений.

Кроме того, в ППР должны быть предусмотрены:

мероприятия по обеспечению требуемого качества подготовки и сборки под сварку свариваемых кромок, а также схема их закрепления и необходимая для этого технологическая оснастка;

допускаемая температура металла, при которой возможна сварка соединений без их подогрева, а также допускаемая скорость ветра в зоне сварки;

условия обеспечения требуемого диапазона скоростей охлаждения сварных соединений резервуарных конструкций при сварке;

указания по технологии производства сварочных работ в зимних условиях (если это предусматривается в соответствии с графиком работ).

В случаях, когда в рабочей документации КМ предусмотрена термическая обработка каких-либо сварных соединений резервуара, в ППР следует разработать технологию ее выполнения, включая способ, режимы термообработки, указания по контролю качества термообработанных соединений. В ППР должна быть разработана программа контроля качества сварных соединений, включающая способы и объемы контроля каждого сварного соединения резервуара.

3. Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку

До начала сварочных работ любые соединения резервуаров должны быть проконтролированы и приняты под сварку по следующим конструктивным и технологическим критериям:

геометрические параметры кромок элементов, подготовленных под сварку (величина угла скоса кромок, зазор в стыке, величина притупления, смещение кромок), должны укладываться в поле допусков, предусмотренных проектом;

поверхность кромок, а также прилегающие к ним зоны шириной 20 мм должны быть зачищены от любых загрязнений;

сборочные приспособления, закрепляющие кромки свариваемых элементов, должны обеспечивать достаточную прочность и жесткость, чтобы исключить чрезмерные усадку швов и перемещения свариваемых элементов.

Закрепление кромок свариваемых элементов должно выполняться преимущественно с помощью сборочных приспособлений. При необходимости постановки электроприхваток на монтажных стыках стенки их рекомендуется располагать с противоположной стороны от части сечения шва, выполняемой первой. Размер прихваток должен быть минимально необходимым. При выполнении зачистки корня шва такие прихватки удаляются. Прихватки, выполняемые в угловых и нахлесточных соединениях, можно переплавлять только после их зашлифовки и визуального контроля качества. При этом такие прихватки должны выполняться квалифицированными сварщиками. Приемку сварных стыков под сварку осуществляет руководитель сварочных работ, о чем делается соответствующая запись в журнале контроля качества монтажно-сварочных работ.

4. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

Способами сварки без внешней защиты дуги и сваркой под флюсом в народном хозяйстве страны выполняется наибольший объем сварочных и наплавочных работ.В сварке под слоем флюса источником тепла является дуга, горящая между электродом и основным металлом. Дуга погружена под слой гранулированного флюса. Непрерывно подающийся флюс защищает основной металл от окисления до его остывания. Некоторая часть флюса плавится и образует защитный шлак над сварной ванной. Для удаления оставшегося после сварки флюса используется вакуумный насос. Собранный флюс используется повторно. (Рис.1)

Сварка под слоем флюса в основном автоматический или полуавтоматический процесс. Вид автоматической сварки обеспечивает высокую производительность (до 40 кг в час) и качество сварного шва. Для этого процесса следует правильно выбрать напряжение и скорость подачи электрода. Значение этих параметров должно обеспечивать горение дуги под слоем флюса, но в то же время на определенной высоте над основным металлом.

При автоматической сварке механизированы все основные рабочие движения и операции: возбуждение и поддержание горения дуги, подача электрода, перемещение электрода вдоль свариваемых кромок со скоростью сварки, защита дуги и сварочной ванны от действия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимости), прекращение процесса сварки и заварка кратера в конце шва и пр. В связи с этим различают инструмент и приспособления для ручной сварки, сварочный полуавтомат или автомат (самоходная или подвесная головка), станок и установку для полуавтоматической или автоматической сварки.

Сварочной головкой называют механизм, подающий электрод, возбуждающий и поддерживающий горение дуги, а также прекращающий процесс сварки. Закрепляемая неподвижно сварочная головка называется подвесной. Если в конструкции сварочной головки предусмотрен механизм для ее перемещения вдоль изделия, головка называется самоходной. Головка может перемещаться по специальному пути или непосредственно по свариваемому изделию.

5. Оборудование

Сварочной установкой называется комплекс, в состав которого входит следующее оборудование: а) электросварочное - сварочный аппарат, источник сварочного тока, аппаратура регулирования и контроля сварочного процесса; б) механическое - устройства и механизмы для крепления сварочного аппарата и движения его или изделия в заданном направлении, устройства для размещения и перемещения сварщиков, а также аппаратура контроля и регулирования; в) вспомогательное - флюсовая и газовая аппаратура, токоподводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки и брызг металла, устройство для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов.

Рис. 6 Трактор ТС-17М: 1 -- механизм подачи проволоки, 2 -- механизм поперечной корректировки, 3 -- бункер для флюса,
4 -- кассета, 5 -- пульт управления, 6 -- коробка скоростей сварки, 7 -- механизм включения передвижения трактора, 8 -- электродвигатель, 9 -- коробка скоростей подачи проволоки

Сварочный дуговой автомат состоит из трех основных частей: сварочной головки, источника питания сварочной дуги и аппаратного ящика с пультом управления. Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом труб, узлов и деталей трубопроводов наибольшее применение нашли сварочные тракторы ТС-17М, АДС-500, АДС-1000-2, сварочные головки типа ПТ-56, ПТ-1000 и полуавтоматы ПШ-5, ПШ-54, ПДШМ-500. Сварочными тракторами называют аппараты, перемещающиеся непосредственно по свариваемому изделию.

Сварочный трактор представляет собой самоходную тележку, на которой установлены механизм подачи электродной проволоки с токоподводящим мундштуком, бункер для флюса, кассета с электродной проволокой и пульт управления. Наиболее простым, малогабаритным и легким из всех существующих в настоящее время сварочных тракторов является сварочный трактор ТС-17М (рис. 80). Поскольку этот трактор небольших габаритных размеров, его можно применять при сварке внутренних швов цилиндрических изделий диаметром от 1 м и выше. Трактор рассчитан на сварку электродной проволокой диаметром от 1,6 до 5 мм при сварочном токе 200--1000 а. Им можно сваривать любые швы в нижнем и близком к нижнему положениях.

Для полуавтоматической сварки без внешней защиты дуги и под флюсом со свободным формированием шва применяют одноэлектродные и многоэлектродные, подвесные и самоходные сварочные головки, сварочные тракторы и различные специализированные аппараты. Сварочными тракторами называются переносные дуговые сварочные аппараты, движущиеся на самоходной тележке во время сварки непосредственно по свариваемому изделию либо по направляющей линейке, укладываемой на изделие параллельно шву.

Эффективность применения механизированной сварки зависит от совершенства сварочного оборудования и аппаратуры, для развития которых рекомендуется обеспечить: а) максимальную механизацию и автоматизацию технологического цикла сварки; б) максимальную производительность и эффективность сварки, в том числе применение сварки одного или нескольких швов одновременно несколькими головками ( так называемая многоголовачная сварка); в) применение програмного управления для автоматизации сварочных операций; г) соблюдение эргономических и эстетических требований к оборудованию.

6. Общие требования для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом

Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, плавящимся электродом, предъявляется ряд общих требований:

1. Обеспечение стабильности горения дуги и процесса сварки;

2. Получение заданного химического состава металла сварных швов и их свойств;

3. Обеспечение хорошего формирования металла и шлаков;

4. Получение швов без трещин, с минимальным количеством шлаковых включений и пористостью;

5. Легкая отделяемость шлаковой корки от поверхности швов.

Решение этих задач связано с составом свариваемого металла и применяемой электродной проволоки. В связи с этим применяют и разнообразные флюсы.

Иногда при режимах дуговой сварки под флюсом полезно вводить в состав флюсов тонизирующие составляющие. К некоторым высококремнистым флюсам добавляют различные составляющие (К2 О, Na2O, CaO и СaF2 ), для обеспечения стабильности дуги по ее разрывной длине. Повышение стабильности горения дуги позволяет более широко варьировать режимы сварки и в ряде случаев добиваться лучшего формирования швов.

Химический состав металлов швов формируется как за счет основного и электродного металла, так и их химических изменений при сварке, в данном примере, вследствие взаимодействия свариваемых металлов с флюсом.

Применение высокремнистых флюсов при сварке высоколегированных хромоникелевых сталей, дает более грубую столбчатую структуру шва, чем при сварке под низкокремнистыми флюсами. Соответственно, свойства металла шва при грубой структуре хуже.

Естественно, что на химический состав металла влияет также степень защиты от воздуха реакционного сварочного пространства. Определяется она как образующимся, в результате горения дуги, шлаковым куполом над реакционной зоной, так и высотой слоя твердых частиц флюса над этой зоной. Высота слоя, насыпаемого на место сварки флюса, зависит от режима сварки.

Список использованной литературы

1. В.М. Рыбаков «Дуговая и газовая сварка» - М.: Высшая школа, 1986 г.

2. Сварочные работы / В.И. Маслов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2002. - 240 с.: ил.

3. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: учеб. пособие для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 320 с.

4. Ганенко А.П. и др. Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требования ЕСКД): Учеб. для нач. проф. образования: Учебник для сред. Проф. образования. - М.: ПрофОбрИздат, 2001. - 352 с.

5. Казаков Ю.В. и др. Сварка и резка материалов: Учебное пособие для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 400 с.

6. Куликов О.Н., Ролин Е.И. Охрана труда при производстве сварочных работ: Учеб. пособие для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 176 с.

7. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов: Учебник для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru