Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Определение сварки. Исторические сведения о развитие сварочного производства


Определение сварки. Исторические сведения о развитие сварочного производства

Сварка – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании.

1802 г. – впервые в мире профессор Петров открыл устойчивый дуговой разряд от построенного «вольтового столба» из 2100 пар пластин меди и цинка м/у которыми бумажные прокладки смоченные водным раствором нашатыря.

1881 г. –впервые сварку метолов с помощью угольного эктрода осуществил француз Август де Мерит

1888 г. – русский ученый Славянов заменил угольный электрод металлическим прутком.

Первый сварочный генератор, предложены флюсы.

В конце 19 века российский ученый, инженер и изобретатель Николай Николаевич Бенардос электродуговой сварки метолов неплавящимся угольным электродом

С 1906 с изобретением ацителеноновой горелки и разработки ацетиленовых генераторов, началось промышленное появление газовой сварки.

1912 появляются первые покрытые электроды к концу 30х годов был разработан способ механизированной сварки под слоем флюса.

1940 год –изобретена сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов

1948 год – был разработан новый процесс с применением защитного газа – дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа.

Любавский в среде углекислого газа.

60-ые года 20 века был разработан процесс варки порошковой электрогазосварки.

Конец 70х 20 века началось освоение лазерной электроннолучевой сварки в вакууме.

Виды связей между атомами и молекулами в веществе. Механизм осуществления монолитных соединений.

Ковалентная – между одинаковыми атомами газов, Объединяют внешними электронами

Ионная – одни отдают внешние электроны, другие присоединяют

из двух ионов

Межмолекулярная связь – между молекулами при смачивании веществ.

Металлическая – между ионная атомов.

Первая стадия – сближение атомов на расстояние достаточное для межатомного взаимодействия.

Вторая стадия – установление прочной химической связи, образуется общая кристаллическая решетка.

Сближение при сварке плавлением происходит адгезией

При сварке давлением –упругопластичной деформации соединяют мат. в контакте

Необходимо:

- освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, окислов, адсорб газов

- энергетическая активная пов-ей атомов облегчающая их взаимодействие

- сближение свариваемых поверхностей на расстояние, сопоставимое с межатомными расстояниями

Электрическая дуга, виды электрической сварочной дуги.

Электрическая сварочная дуга ­­– мощный электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров различных материалов, происходящий обычно при атмосферном давлении

- по виду взаимодействия на изделие дуги прямого и косвенного действия

- по роду тока: дуги постоянного и переменного тока

- по типу электрода: плавящимся и неплавящимся электродом

- по наличию ограничителя … дугового разряда: свободные и сжатые дуги.

- по наличию препятствия для циркуляции газа в около дуговом пространстве открытые и закрытые

- в зависимости от числа электродов и способов включения электрода и свариваемой детали в электрическую цепь:

Прямого действия – дуга между электродом и изделием

Косвенного действия – дуга между двумя электродами и свариваемым изделием не включена в электрическую цепь

Трехфазная дуга – между двумя электродами а также между металлом изделия

- прямой и обратной полярности

- дуги между неплавящимися электродами – электрод является тугоплавким и не поставляет жидкий металл в сварочную ванну

- дуги между плавящимся металлом и элетродами – электрод и деталь поставляются в общую сварочную ванну.

Зажигание сварочной дуги. Составные части дугового разряда

Зажигание дуги возможно следующими способами:

-развитие электродов после короткого замыкания между электродами или электрода и свариваемой деталью (ручная дуговая сварка);

-дополнительным импульсом тока высокого напряжения и высокой частоты (сварка неплавящимися электродами).

-расплавлением конца электродной проволоки в момент короткого замыкания (механизораванная и автоматическая сварка).

Дуговое (межэлектродное) пространство можно поделить на три области (участка): катодная область, столб дуги, анодную область.

В этих областях образуется смесь нейтральных атомов, положительно и отрицательно заряженных ионов и электронов, называемая плазмой.

Струйный перенос металла.

При струйном переносе металла находящееся на электродах активное пятно охватывает не только торец но и боковую поверхность электрода, которая также оплавляется. В результате этого конец электрода превращается в конус, с времени которого стекают мельчайшие капли жидкого металла. Стабильность дугового разряда при этом особенно велика а потери на разбрызгивание малы.

Струйный перенос металла происходит при сварке в инертных газах тонкой проволоки при плотности тока свыше ;

Формирование сварочной ванны

Формирование сварочной ванны происходит под действием силы тяжести расплавленного металла Рм, давления источника теплоты (например, давления дуги) Рд и сил поверхностного натяжения Рп, действующих на поверхности металла (рис. 1.11). Характер действия этих сил зависит от положения сварки.

Рис. Схема сил, действующих в сварочной ванне, и формирование шва в разных пространственных положениях:
а — нижнее положение; б — вертикальное; в — потолочное

При сварке в нижнем положении при сквозном проплавлении жидкая ванна удерживается на весу силами поверхностного натяжения Рп, которые уравновешивают давление, оказываемое на ванну источником теплоты Рд, и силу тяжести (вес) жидкого металла Рм: Рд + Рм = Рп.

Если сила тяжести расплавленного металла и сила давления источника теплоты превысят силы поверхностного натяжения, т. е. Рдм > Рп, то произойдет разрыв поверхностного слоя в проплаве и жидкий металл вытечет из ванны, образуя прожог.

В условиях движущейся сварочной ванны (во время сварки) возникают дополнительные гидродинамические силы, вызванные перемещением расплавленного металла в хвостовую часть ванны.

В случаях, когда силы поверхностного натяжения не могут уравновесить разрушающие силы, необходимо применять специальные меры — ограничивать объем сварочной ванны, применять сварку на подкладках, использовать удерживающие приспособления. Удержание ванны от стекания имеет особенно важное значение при сварке в вертикальном и потолочном положениях. При сварке в вертикальном положении процесс можно вести сверху вниз (на спуск) и снизу вверх (на подъем). В обоих случаях сила тяжести ванны направлена вниз по продольной оси шва. При сварке на спуск удержанию ванны от стекания способствуют давление дуги и силы поверхностного натяжения, при этом глубина провара уменьшается, а ширина шва увеличивается. При сварке на подъем ванна удерживается только силами поверхностного натяжения, при этом глубина провара увеличивается, а ширина шва уменьшается. При сварке в вертикальном положении для удержания ванны необходимо ограничивать тепловую мощность и размеры ванны.

Выполнение швов в потолочном положении осложняется не только опасностью стекания ванны. Возникает необходимость переноса присадочного металла в ванну в направлении, противоположном действию силы тяжести. При сварке в потолочном положении ванна удерживается силами поверхностного натяжения и давлением дуги. Для удержания ванны в потолочном положении также необходимо ограничивать ее объем.

Очень неблагоприятны условия формирования шва при выполнении горизонтальных швов на вертикальной плоскости. Расплавленный металл ванны натекает на нижнюю свариваемую кромку, что приводит к формированию несимметричного усиления шва, а также подрезов. При сварке горизонтальных швов предъявляются жесткие требования к сокращению размеров сварочной ванны.

Химический состав металла шва

Химический состав металла шва и его свойства зависят от состава и доли участия в формировании шва основного и электродного Ме, реакций взаимодействия расплавляемого Ме с газами атмосферы и защитными средствами. Химический состав сварочного шва значительно отличается от основного металла, так как в этой области происходит перемешивание основного и электродного металлов, различных присадок, используемых при сварке, а также реакций взаимодействия жидкой фазы с атмосферными газами и защитными средствами. Соотношения отдельных компонентов, из которых состоит сварочный шов, зависит от способа наложения шва, режимов сварки. К примеру, если сварочный шов ведется с разделкой, то доля основного металла в труктуре шва значительно снижается.

Взаимодействие Ме с газами

При дуговой сварке газовая фаза зоны дуги, контактирующая с расплавленным Ме, состоит из смеси N2,О2,СО2,СО,паров Н2О, а также продуктов их диссоциации и паров Ме и шлака.

В зоне высоких температур происходит распад молекул газа на атомы.

Молекулярный кислород, азот и водород распадаются и переходят в атомарное состояние 02-2О, N2-2N,H2-2H.

Активность газов в атомарном состоянии резко повышается.

Железо образует с кислородом 3 соединения: закись железа FeO, содержащую 22,27% O2; закись-окись железа Fe3O4, содержащую 27,64% О2; окись железа, содержащую 30,06% О2. Кислород снижает прочностные и пластичные свойства Ме.

Азот растворяется в большинстве случаев конструкционных материалов и со многими элементами образует соединения, которые наз-ся нитридами. Азот вызывает охрупчивание, поры и старение деталей.

Водород также растворяется в большинстве Ме.

Водород - вредная примесь, т.к. является причиной пор, микро- и макротрещин в шве и в зоне термического влияния.

Шлаковая защита.

Шлаковая защита сварочной ванны реализуется при автоматической сварке под слоем флюса. Электрическая дуга, перемещаемая вдоль сварного шва, поддерживается в замкнутом пространстве расплавленного флюса, при этом газы дуговой атмосферы (пары металла и компонентов флюса) поддерживают давление внутри полости флюса выше, чем давление окружающей атмосферы. В результате плавления флюса и металла на поверхности сварного шва образуется шлак.

Шлаками называются сложные вещества (в основном окислы металлов) получающиеся в результате плавления металла и флюса. Шлаки представляют собой жидкие при высокой температуре вещества, отделяющие зеркало металла от действия воздуха. Шлаки не изолируют металл от окружающей газовой среды, а только заменяют непосредственное взаимодействие газов с металлом диффузионным.

По типу взаимодействуя с металлической ванной шлаки разделяются на окислительные и восстановительные.

При сварке используют плавленые, гранулированные, керамические флюсы.

Наибольшее применение получили плавленые флюсы. Плавленые флюсы по своему составу и назначению делятся на алюмосиликатные и фторидные.

Алюмосиликатные флюсы предназначены для сварки сталей. Фторидные для сварки титана и других цветных металлов.

Флюсы разделяются по физическим свойствам:

- по структуре зерна на стекловидные и пемзовидные;

- по характеру изменения вязкости на длинные и короткие;

- по характеру взаимодействия с металлом на активные и пассивные.

Основными компонентами флюсов являются : окись кремния Si O2, окись марганца Mn O и фторид кальция Ca F2.

В восстановительной зоне сварочной ванны происходят реакции, приводящие к легированию и одновременно к окислению металла сварочной ванны компонентами флюса:

Fe + (MnO) → [Mn] + (FeO).

2 Fe + (SiO) → [Si] + 2 (FeO)

Круглые скобки указывают, что вещество находится во флюсе, шлаке.

Квадратные скобки указывают, что вещество находится в сварном шве.

В этой же зоне происходит окисление углерода стали по уравнению:

[FeO] + (C) → [Fe] + (CO);

и восстановление кремния марганцем:

2[Mn] + (SiO2) → [Si] + 2(MnO).

Обогащённый кремнием и марганцем металл попадает в низкотемпературную зону сварки и при понижении температуры эти компоненты начинают раскислять (восстанавливать) металл :

[Mn] + [FeO] → [Fe] + (MnO),

[Si] + 2 [FeO] → 2[Fe] + (SiO2)

Керамические флюсы дополнительно содержат ферросплавы и свободные металлы для дополнительного легирования и раскисления металла. Высокая раскислительная способность керамических флюсов позволяют вести сварку металла по окисленным кромкам (ржавчине) свариваемых изделий.

 

Газовая защита

В настоящее время этот процесс сварки получил очень широкое применение при изготовлении конструкций низкоуглеро-дистых, низколегированных, среднелегиро-ванных и высоколегированных сталей при высоком качестве сварных соединений. В последние годы разработаны способы газовой защиты с применением различных газовых смесей (Аг+Не, Аг+О2, Аr+СО2, СO2+О2 и др.), что расширяет сварочно-технологические и металлургические возможности данного метода сварки.

Из инертных газов наиболее широко применяется аргон, так как он значительно дешевле, чем гелий, а также обладает лучшими защитными свойствами.

Иногда аргонно-дуговую сварку применяют для упрочненных средне- или высоколегированных сталей.

Аустенитные коррозионно-стойкие и жаропрочные стали (12Х18Н10Т и т. д.) хорошо свариваются в среде аргона как плавящимся, так и неплавящимся электродами.

Сварку в среде углекислого газа осуществляют с помощью сварочной головки, перемещающей сварочный инструмент и подающей в зону сварки электродную проволоку. С помощью сопла создаётся поток углекислого газа, омывающий зону дугового разряда и оттесняющий из зоны сварки воздушную атмосферу. Сварка может вестись в автоматическом или механизированном режиме.

При механизированной сварке инструмент (горелка, головка) перемещается рукой сварщика, а электродная проволока подается по гибкому шлангу с помощью отдельно установленного механизма.

Плотность углекислого газа составляет 1,96 кг/м3, поэтому он хорошо оттесняет воздух, плотность которого 1,29 кг/м3. Поставляется углекислый газ в баллонах в жидком состоянии.

Для сварки применяют газ с пониженным содержанием вредных примесей – кислорода, азота, оксида углерода, влаги. Качество сварных швов зависит не только от чистоты СО2, но и от его расхода и характера истечения из сопла под небольшим давлением, обеспечивающим спокойный (ламинарный) характер истечения.

При сварке в струе углекислого газа металл поглощает водород в меньших количествах, чем при других видах сварки.

Металл, наплавленный при сварке в струе СО2 чище по шлаковым включениям, и поэтому его пластические свойства несколько выше, чем при сварке под слоем флюса.

Перегретый водяной пар является самой дешевой защитной средой, но в настоящее время не применяется, так как при этом методе металл поглощает большое количество водорода. При поглощении водорода металл резко ухудшает свои пластические свойства, но они восстанавливаются после термической обработки или при «вылеживании», так как дифузионно-подвижный водород покидает металл с течением времени.

Газошлаковая защита

Газошлаковая защита используется при ручной дуговой сварке толстопокрытыми или качественными электродами.

Благодаря разработке покрытий, плавящихся вместе с металлом электрода, удалось резко повысить качество наплавленного металла и сварного соединения в целом, что обеспечило применение ручной дуговой сварки во всех отраслях промышленности и строительстве, и разработать широкий ассортимент электродов для сварки сталей различного типа и многих сплавов.

Состав покрытия электродов определяется рядом функций, которые он должен выполнять:

защита зоны сварки от кислорода и азота воздуха;

раскисление металла сварочной ванны;

легирование ее нужными компонентами;

стабилизация дугового разряда

Электродные покрытия состоят из целого ряда компонентов, которые условно можно разделить на:

ионизирующие,

шлакообразующие,

газообразующие,

раскислители,

легирующие,

вяжущие.

Некоторые компоненты могут выполнять несколько функций одновременно, например мел, который, разлагаясь, выделяет много газа (СО2), оксид кальция идет на образование шлака, а пары кальция имеют низкий потенциал ионизации и стабилизируют дуговой разряд.

Электрический дуговой разряд возникает при касании изделия и горит между электродом и сварочной ванной.

Электродный стержень плавится быстрее, чем покрытие и на торце электрода образуется углубление (втулка) которая направляет поток газов и капли металла в сварочную ванну.

Капли металла проходят через дуговой промежуток уже закрытые тонким слоем шлака. Капля активно взаимодействует со шлаком и газами дугового промежутка и, попадая в ванну, освобождается от шлака, который всплывает и оттесняется давлением дуги.

Плавящийся на торце электрода металл растворяет в себе раскислители, имеющиеся в покрытии. В кристаллизующемся металле ванны идет интенсивная диффузия между основным металлом и металлом электрода, но концентрация может значительно меняться

Важный показатель качества металла сварных швов – образование газов и состав неметаллических включений в покрытии, влияющих на прочностные свойства сварных соединений.

Состав металла шва образуется из основного металла, электродной проволоки и покрытия.

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА STT

Область применения

Сварка с использованием процесса STT предназначена для односторонней механизированной сварки корневого слоя шва стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325–1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков труб аналогичных диаметров с толщиной стенки до 8 мм включительно.

Аббревиатура STT расшифровывается как "Surface Tension Transfer" — это так называемый механизм переноса капли с помощью сил поверхностного натяжения. Он представляет собой одну из разновидностей процесса переноса короткими замыканиями, который реализуется при дуговой сварке в среде защитных газов с одним важным отличием — расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая как бы втягивает в себя жидкую каплю металла с конца проволоки. Электромагнитное сжимающее давление (Пинч-эффект) дополнительно помогает капле отделиться, но не является основным механизмом переноса, как это наблюдается при обычной сварке короткими замыканиями. Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Простота способа STT сокращает время обучения сварщиков.

Основными параметрами сварки STT являются:

скорость подачи сварочной проволоки; пиковый ток; базовый ток; длительность импульса (см. рис)

 

Сварочный ток
Время
Пиковый ток
Базовый ток
Длительность импульса

Рис. Основные параметры сварки методом STT

Изменение сварочного тока при сварке методом STT

Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается источником питания. Это приводит к тому, что количество тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Это приводит к тому, что улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны. Этап Пинч-эффекта также автоматически контролируется источником.

Влияние различных сварочных параметров процесса STT на

форму корневого слоя шва

При заданной скорости подачи сварочной проволоки форму корневого слоя шва (наружный и обратный валик) можно независимо контролировать.

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис. 7). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

 

 

Рис. 7. Влияние различных сварочных параметров процесса STT на форму корневого шва

 

И ОБОРУДОВАНИЕ

Автоматическая сварка основана на применении устройства, производящее зажигание сварочной дуги, подачу электродов и обеспечивающее устойчивое горение дуги. Данное устройство называется автоматической сварочной головкой или дуговым автоматом. Вместо отдельных коротких электродов, применяемых в процессе ручной сварки, при автоматической сварке используется электродная проволока большой длины, в мотках или бухтах, сматываемая механизмом автомата и подаваемая в зону дуги по мере её плавления.

Проволока подаётся через передаточный механизм. Проволока поступает в мундштук или токоподвод автомата, где прижимается к токоведущим контактам и скользит по ним, проводя сварочный ток, питающий дугу.

Расстояние от токоподводящих контактов до дуги невелико (несколько сантиметров), поэтому автомат работает как бы коротким непрерывно возобновляемым электродом. Это является преимуществом автомата, так как уменьшается нагрев проволоки и создаётся возможность применения высоких плотностей тока в электродной проволоке без её перегрева. Подача проволоки производится автоматически со скоростью её плавления, поэтому длина дуги при сгорании проволоки остаётся практически постоянной. Существуют автоматы, позволяющие автоматически производить зажигание сварочной дуги в начале сварки и повторное зажигание при её случайном обрыве в процессе работы.

При коротком замыкании, когда напряжение дуги падает почти до нуля, направление подачи электродов меняется, т.е. электрод не подаётся вперёд к свариваемому изделию, а отдёргивается назад, и конец электрода удаляется. После включения автомата, когда конец электрода ещё не касается изделия и дуга отсутствует, напряжение между электродом и изделием равно полному напряжению холостого хода источника тока. Это напряжение выше нормального напряжения дуги, и потому электрод подаётся вперёд, к изделию. Когда коней электрода касается изделия и замыкает накоротко дуговой промежуток, происходит реверсирование подачи и зажигание дуги. Если при отрыве электрода дуга не загорится, описанный процесс повторяют. После зажигания дуги начинается подача электрода вперёд к изделию с изменением скорости подачи соответственно напряжению дуги. Таким образом, длина дуги поддерживается автоматически постоянной с точностью, недоступной для ручной и механизированной сварки.

Современные автоматы поддерживают напряжение дуги с точностью ± 0,5 В, что соответствует точности поддержания длины дуги ± (0,2-0,3) мм.

Дуговой аппарат представляет собой автоматический регулятор, поддерживающий постоянство режима дуговой сварки независимо от воздействия внешних и случайных возмущающих факторов.

В основу регулирования работы дугового автомата с плавящимся металлическим электродом положены два основных принципа:

- регулирование электрических величин;

- постоянство скорости подачи электрода.

В автоматах первого типа регулируемой является какая-либо электрическая величина сварочной дуги, регулирующей величиной – скорость подачи электрода. Регулируемой величиной могут служить напряжение, ток или мощность дуги и т.д. В современных автоматах за регулируемую величину принимают напряжение сварочной дуги. В сварочной дуге напряжение U практически не зависит от силы тока, зависит только от длины дуги L, изменяясь пропорционально изменению длины: U~L.

Открытие процесса саморегулирования сварочной дуги позволило разработать сварочные автоматы, основанные на принципе непрерывной подачи электрода в дугу с постоянной скоростью, равной скорости его плавления.

Саморегулирование дуги вызывается тем, что скорость плавления электрода изменяется с изменением длины дуги: с увеличением длины дуги уменьшается скорость плавления, с уменьшением длины дуги эта скорость увеличивается. При постоянной скорости подачи электрода случайное изменение длины дуги вызывает изменение скорости плавления электрода, направленное на восстановление первоначальной длины дуги.

При высоких плотностях тока и постоянной скорости подачи саморегулирование протекает наиболее интенсивно при пологих характеристиках источника питания, и лучшие результаты дают источники тока с постоянным напряжением, а в некоторых случаях используют источники с возрастающей внешней характеристикой, когда напряжение возрастает с увеличением тока.

Для получения сварного шва необходимо перемещать дугу по линии сварки. В зависимости от способа перемещения дуги различают подвесные автоматы, самоходные автоматы, сварочные тракторы. Сварочным трактором называется лёгкий компактный самоходный аппарат, перемещающийся непосредственно по поверхности изделия или по лёгкому переносному пути, укладываемому на поверхности изделия. Сварочные тракторы особенно удобны для сварки изделий больших размеров.

В настоящее время при сварке труб, резервуаров и газгольдеров используются сварочные автоматы: для сварки поворотных сварных швов неповоротных сварных швов и протяжённых сварных швов.

Поры

· быстрое охлаждение шва;

· загрязнение кромок маслом, ржавчиной и т.п.;

· непросушенные электроды;

· высокая скорость сварки.

Включения шлака

· грязь на кромках;

· малый сварочный ток;

· большая скорость сварки.

 

 

На поверхности сварных швов образуются подрезы, представляющие собой углубления в основном металле, появляющиеся в процессе сварки вдоль края шва.

Подрезы уменьшают сечения изделия, вызывают концентрацию напряжений и могут стать причиной разрушения швов

Подрезы

· большой сварочный ток;

· длинная дуга;

· при сварке угловых швов – смещение электрода в сторону вертикальной стенки.

При обрыве дуги образуются кратеры в виде углублений, которые уменьшают рабочее сечение шва, снижают его прочность и коррозионную стойкость.

Часто кратер служит очагом появления трещин.

Кратеры

· обрыв дуги;

· неправильное выполнение конечного участка шва.

 

В результате большого сварочного тока, чрезмерно высокой погонной энергии образуются прожоги.

Место прожога должно быть повторно заварено.

Наиболее часто встречающиеся дефекты – это поры.

Часть из них выходит на поверхность.

Из канальных пор обычно развиваются свищи, т. е. сквозные дефекты.

Поверхностные дефекты можно обнаружить визуально и исправить.

Если допускаются небольшие дефекты формирования, то это должно быть оговорено в инструкциях и технических условиях на изготовление данного изделия.

Значительное количество поверхностных дефектов обычно указывает на наличие и внутренних дефектов.

Прожог

o большой ток при малой скорости сварки;

o большой зазор между кромками;

· под свариваемый шов плохо поджата флюсовая подушка или медная подкладка.

 

К внутренним дефектам, нарушающим сплошность сварного соединения, можно отнести поры, трещины, непровары, несплавления и др.

Трещины являются весьма опасными дефектами, так как создают резкую концентрацию напряжений.

Трещины появляются при сварке высокоуглеродистых и легированных сталей в результате слишком быстрого охлаждения.

Иногда трещины возникают при охлаждении сваренных заготовок на воздухе.

Они могут располагаться вдоль и поперек сварного соединения, а также в основном металле, в месте сосредоточения швов и приводить к разрушению сварной конструкции.

Сварные соединения с трещинами подлежат исправлению.

Несплавления кромок основного металла с наплавленным или слоев шва между собой при многослойной сварке называют непроваром, представляющим собой несплошность между основным и наплавленным металлом.

Непровары чаще всего образуются при небольшом зазоре между кромками и малом угле их скоса, завышенном притуплении и загрязнении кромок, неточном направлении электродной проволоки относительно места сварки, недостаточном сварочном токе или чрезмерно большой скорости сварки.

Они снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве.

Непровар

o малый угол скоса вертикальных кромок;

o малый зазор между ними;

o загрязнение кромок;

o недостаточный сварочный ток;

· завышенная скорость сварки.

Несплавления

· плохая зачистка кромок;

· большая длина дуги;

· недостаточный сварочный ток;

· большая скорость сварки.

 

Наплыв

o большой сварочный ток;

o неправильный наклон электрода;

· излишне длинная дуга.

Перегрев (пережог) металла

· чрезмерный нагрев околошовной зоны;

· неправильный выбор тепловой мощности;

· завышенные значения мощности пламени или сварочного тока.

43. Механизм образования и методы предотвращения появления горячих и холодных трещин.

Дефекты классифицируются на шесть групп: трещины, полости и поры, твердые включения, несплавления и непровары, нарушение формы шва, прочие дефекты

Трещина - это несплошность, вызванная местным разрывом шва, которая может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

Горячие трещины - это хрупкие межкристаллические разрушения металла шва и околошовной зоны, возникающие в твердожидком состоянии в процессе кристаллизации, а также при высоких температурах в твердом состоянии.По современным представлениям горячие трещины вызываются действием двух факторов: наличием жидких прослоек между зернами в процессе кристаллизации и деформациями укорачивания.

Холодные трещины - это локальные меж- или транскристаллические разрушения сварных соединений, образующиеся в металле при остывании до относительно невысоких температур (как правило, ниже 200 °С) или при вылеживании готового изделия. Холодные трещины в шве и переходной зоне расположены под любым углом ко шву - в изломе светлые или со слабыми цветами побежалости и возникают преимущественно при дуговой сварке низколегированной стали большой толщины. Чаще всего трещины возникают в переходной зоне вследствие неправильной техники сварки или неправильно выбранного присадочного материала. Для предупреждения образования холодных трещин применяют:

· прокаливание флюсов и электродов перед сваркой;

· предварительный подогрев свариваемых заготовок до 250-450 °С;

· ведение процесса сварки в режиме с оптимальными параметрами;

· наложение швов в правильной последовательности;

· медленное охлаждение изделия после сварки;

· проведение непосредственно после сварки смягчающего отжига для снятия остаточных напряжений.

Общими причинами появления трещин, как горячих, так и холодных, в швах сварных соединений являются:

· слишком высокая жесткость соединений;

· слишком малый размер сварного шва для данной толщины соединения;

· несоблюдение или неправильный выбор технологии сварки;

· дефекты в сварном шве;

· t неправильная подготовка соединения под сварку;

· неудовлетворительное качество или неправильный выбор типа электродов;

· использование повышенных значений сварочного тока, которое может привести к появлению крупнозернистых охрупченных участков структуры;

· высокое содержание углерода или легирующих элементов в основном металле, не учтенное при выборе технологии сварки.

Для предупреждения образования трещин в швах сварных соединений необходимо:

· разрабатывать металлоконструкции и технологию сварки, которые позволяют исключить применение соединений с высокой жесткостью;

· при сварке изделий достаточно большой толщины увеличивать размеры сварных швов;

· не допускать при сварке узких валиков, производить сварку полноразмерным швом короткими участками по 200-250 мм;

· выбирать последовательность выполнения сварных швов такой, чтобы максимально долго оставлять незаваренными концевые участки соединения, с тем чтобы они обладали максимально возможной подвижностью;

· обеспечить сплошность и хорошее сплавление сварных швов;

· в некоторых случаях обеспечить предварительный подогрев свариваемых частей;

· сборку соединений производить с одинаковым и требуемым по технологии зазором, при необходимости для выравнивания зазора применять стягивающие сборочные приспособления;

· не допускать при сварке завышенных по сварочному току режимов сварки;

· по возможности сварной шов делать многопроходным, так как однопроходные швы могут быть более хрупкими, а в многопроходных швах происходит отжиг каждого предыдущего слоя;

· разделку заполнять сразу после завершения сварки корня шва, так как воздействию напряжения чаще всего подвергается область корневого шва.

44. Механизм образования сварочных напряжений и дефрмации и способы их предотвращения

Сварные ремонтные муфты.

Они предназначены в основном для разгрузки дефектного участка трубопровода. Могут выполнять функцию герметизации дефектного участка при возникновении утечки продукта. На сварных муфтах полностью исключены угловые швы, ориентированные вдоль трубы. Кольцевые угловые швы несут в два раза меньше нагрузки, чем сварные швы, выполняемые вдоль трубы. По общему виду и схеме работы труба с ремонтной муфтой представляет конструкцию «труба в трубе».

Заварку поверхностных дефектов стенки труб нефтепроводов, находящихся под давлением перекачиваемой нефти, производят на трубах из металла с углеродным эквивалентом не выше 0,46% и максимальной твердостью 220 единиц по шкале Бриннеля, при температуре окружающего воздуха не ниже минус 20˚С и положительной температуре металла труб. Эти требования устраняют возможность растрескивания металла при сварке.

Перед сваркой дефекты должны быть полностью удалены механическим способом (рекомендуется электродрели, иглофрезы) с целью обеспечения возможной некачественной заварки. Непосредственная заварка дефектов, особенно трещин запрещается. Заварка допускается только электродами с основным видом покрытия. Корневой шов выполняется электродом диаметром до 3мм. Остальные швы допускается выполнять электродами большим диаметром. Сварку выполняют на возможно короткой дуге. Сварочную дугу закрепляют на выводной планке (клинообразной стальной пластине толщиной не менее 4мм.) и плавно переносят на дефект. После заварки усиление швов снимают до высоты не более 1мм. Контроль качества проводят поверхностным осмотром и ультразвуком.

Ремонт сварных швов, имеющих дефекты, осуществляют путем их вырубки с последующей заваркой. Повторный ремонт одного и того же дефекта методом наплавки не допускается. Дефектный участок должен быть отремонтирован другим способом (установкой муфт, полной заменой трубы). Все сварные швы должны быть выполнены не менее, чем в два слоя.

 

Определение сварки. Исторические сведения о развитие сварочного производства

Сварка – получение неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании.

1802 г. – впервые в мире профессор Петров открыл устойчивый дуговой разряд от построенного «вольтового столба» и



Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.