Технологический регламент проведения аттестации

Технологический регламент проведения аттестации

Сварщиков и специалистов сварочного производства

(утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 25 июня 2002 г. N 36)

Зарегистрировано в Минюсте РФ 17 июля 2002 г. Регистрационный N 3587

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Кристаллическое строение

Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Переход из твёрдого состояния в газообразное называется сублимацией.

Все металлы являются телами кристаллическими.

Для каждого металла характерна своя пространственно- кристаллическая решетка с дальним порядком расположения атомов (определенное расположение атомов на любом расстоянии).

В твердых телах порядок расположения атомов закономерен. Расположение атомов можно представить в виде элементарных кристаллических ячеек. Всего существует 14 типов решеток: для металлов характерны 3 типа:

1. Объемно - центрированная кубическая (ОЦК);

2. Гране - центрированная кубическая (ГЦК);

3. Гексагональная плотно упакованная (ГПУ).

Железо имеет два варианта кристаллических решеток:

- объемно-центрированную кубическую: атомы располагаются в центре куба и по его вершинам;

- гранецентрированную кубическую: атомы располагаются в центрах граней и по вершинам куба.

Ряд металлов изменяет тип кристаллической решетки при изменении температуры, такое свойство металлов называется полиморфизмом (многоформие, аллотропия). Для железа (Fe) при температуре до 911 °C - ОЦК; от 911 до 1392 °C - ГЦК; свыше 1392 °C - ОЦК.

Металлы состоят из большого числа кристаллов неправильной формы, которые называются зернами. В реальных металлах кристаллическая решетка не является идеальной. Внутренняя структура зерна имеет дефекты.

Дефекты кристаллической решетки:

1. Точечные (нульмерные);

2. Линейные (одномерные);

3. Поверхностные (двухмерные);

4. Объемные (трехмерные).

Незанятые атомами места называются «вакансией». Атомы других элементов могут замещать атомы или внедрятся в решетку. Монолитность сварных соединений обеспечивается появлением атомно-молекулярных связей между элементарными частицами соединяемых веществ: ковалентной, ионной, межмолекулярной, металлической. Для соединения материалов необходимо обеспечить контакт по стыкуемой поверхности и активизировать ее. Энергия активации соединяемым поверхностям передается в виде теплоты, упругопластической деформации, электронного или иного вида облучения. Энергия необходима для обрыва связей между атомами вещества и внешней средой, а также для перехода их в активное состояние.

Металлическая связь (решетка) характеризуется достаточной прочностью и пластичностью и зависит от типа и количества элементов решетки.

Технологический регламент проведения аттестации - №1 - открытая онлайн библиотека

К объемным дефектам относятся трещины, непровары, несплавления, поры, шлаки (имеют значительные размеры в 3-х измерениях).

Упрощённая классификацияжелезоуглеродистых сплавов

Условно считается, что железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2,14% углерода – стали, более 2,14% - чугуны. К сплавам относят соединения, содержащие менее 50% железа.

Углеродистые стали в своем составе имеют железо и углерод. Для придания особых свойств в сталь вводят другие элементы. Такие стали называются легированными.

Углеродистые стали общего назначения поставляются:

группа А – с гарантируемыми механическими свойствами (сталь не подвергается термообработке);

группа Б - с гарантируемым химическим составом (сталь подвергается термообработке);

группа В - с гарантируемыми механическими свойствами и химическим составом.

Кипящие стали (кп) раскисляются Mn, полуспокойные (пс) – Mn, Si, спокойные (сп) – Mn, Si, Al.

Пример обозначения стали группы А – Ст.3кп, группы В –В Ст.3сп.

Качественные углеродистые стали отличаются пониженным содержанием вредных примесей – фосфора и серы. В обозначении сталей цифры означают содержание углерода в сотых долях процента, например – Сталь 10 содержит 0,10 % углерода.

Малоуглеродистые стали содержат углерода менее 0,25 %, среднеуглеродистые – 0,25…0,46 %, высокоуглеродистые – более 0,46 %.

Легирование позволяет повысить прочностные свойства, обеспечивает коррозионную стойкость, жаропрочность и т.п. В зависимости от содержания легирующих элементов стали разделяются на низколегированные (до 2,5 %), среднелегированные (2,5…10 %) и высоколегированные ( более 10 %).

Легирующие добавки имеют следующие условные обозначения: марганец - Г, кремний - С, никель - Н, хром - Х, молибден - М, ванадий - Ф и т.д.

Первые две цифры в обозначении стали указывают на содержание углерода в сотых долях процента, а цифра справа от условного обозначения элемента – среднее содержание элемента в процентах. Пример обозначения легированной стали: 12Х18Н9Т – 0,12% углерода, 18% хрома, 9% никеля, 1% титана.

Примечание. Буква А в середине обозначения стали – содержание азота, в конце – пониженное содержание вредных примесей.

Углеродистые стали.

В сплавах Fe-С углерод является легирующим элементом, кроме того содержатся раскислители: марганец (Mn) до 0,2 %, и кремний (Si) до 0,4 %.

Углеродистые стали различают по качеству:

обозначение качество Содержание серы Содержание Фосфора
ВCm 3; Cm 3 Стали обыкновенного качества До 0,05 % До 0,04 %
Ст10; Ст20 Качественные стали До 0,04 % До 0,035 %
Ст10А;Ст20А Высококачественные стали До 0,025 % До 0,025 %
Ст10АА Особо высококачественные стали До 0,015 % До 0,02 %

Сварочную проволоку различают по качеству:

- Обыкновенного качества не делают.

- Св-08 - качественная

- Св-08А - высококачественная

- Св-08АА - особо высококачественная

Стали обыкновенного качества разделяют по группам:

А Б В
Нормируются только по механическим свойствам (хим. состав не нормируется) Ст2; Ст3 Нормируются только по хим. составу (механические свойства не нормируются) БСт2; БСт3 Нормируются по механическим свойствам и по химическому составу ВСт2; В Ст3

По степени раскисленности все углеродистые стали разделяют:

  КП Кипящие   ПС полуспокойные   СП спокойные
  марганец   марганец + алюминий   марганец + алюминий + кремний

Кипящие стали склонны к образованию горячих, трещин, их не используют при отрицательных температурах.

У спокойных сталей плотный шов с хорошими характеристиками.

Низкоуглеродистые стали обладают высокими сварочно - технологическими свойствами, мало склонны к образованию горячих и холодных трещин, не требуют предварительного подогрева при толщине свариваемых деталей до 30 - 36 мм и последующей термообработки.

Термообработка сварных конструкций.

Термообработка рекомендуется для изделий, работающих в условиях отрицательных температур (условий крайнего севера), остаточные напряжения снижаются до предела текучести.

Термообработка назначается с целью повышения эксплуатационной надежности сварных конструкций, что достигается за счет:

1. Уменьшения или устранения хрупких и малопластичных структур.

2. Устранение или уменьшение химической и физической неоднородности.

3. Устранение или уменьшение остаточных сварочных напряжений (иногда и деформаций).

4. Улучшение структуры и свойств сварных соединений и материала изделия в целом.

Термообработка ставит целью изменение в структуре свойств в заданном направлении за счет нагрева до определенных температур и различных условий охлаждения. Режим любой термообработки можно представить в виде графика:

Технологический регламент проведения аттестации - №2 - открытая онлайн библиотека

Наиболее важное значение имеет время выдержки и скорость охлаждения. В зависимости от этих параметров различают несколько видов термообработки:

- Отжиг;

- Закалка (нормализация)

- Отпуск (старение)

Отжиг делится на: отжиг 1-го рода (ниже А1); и отжиг 2-го рода (выше A3).

Отжиг предусматривает нагрев выше температуры фазового превращения (выше A3) с последующим охлаждением вместе с печью. Отжиг позволяет получить наибольшее значение пластичности сталей (прочностные характеристики - снижаются).

Закалка предусматривает нагрев выше A3 с последующим принудительным охлаждением (с высокой скоростью охлаждения), если охлаждение происходит на открытом воздухе (или воздухе помещения = 20 градусов), то такой процесс называется нормализация. Закалка обеспечивает получение неустойчивого структурного состояния стали в сплавах с повышенной прочностью и малой пластичностью (вплоть до получения мартенсита).

Отпуск предусматривает нагрев закаленной стали до температуры ниже Al с целью получения структурно - устойчивого состояния, с последующим охлаждением на воздухе.

Всего различают 3 вида отпуска в зависимости от температуры нагрева:

1. Высокий отпуск: 600 - 650 градусов (используется для сварных конструкций).

2. Средний отпуск: 450 градусов.

3. Низкий отпуск: 250 градусов (самая большая остаточная прочность).

Строение сварного соединения.

Структура и свойства сварного соединения всегда отличаются от структуры и свойств основного материала, что объясняется воздействием температур на основной материал. Сварное соединение включает в себя: (см. рис.)

1. Металл шва;

2. Зону сплавления;

3. Зону термического влияния (ЗТВ);

4. Основной металл.

Металл шва имеет дендроидное (древовидное) строение.

Зона сплавления представляет собой участок в котором металл нагревался в интервале: Тл-Тс

(по диаграмме состояния).

Строение ЗТВ определяется составом материала и характером термического воздействия на основной металл. Наиболее значительные изменения в ЗТВ происходят в металлах склонных к полиморфным превращениям (ОЦК - ГЦК), в таких металлах различают несколько характерных участков:

Участок перегрева характеризуется крупным зерном и пониженной пластичностью.

Зону сплавления и участок перегрева принято называть околошовной зоной, она характеризуется наиболее низкими механическими свойствами (низкой пластичностью) и высокой твердостью.

Участок перекристаллизации - нагрев от A3 до 1100 градусов.

Участок частичной (неполной) перекристаллизации.

Участок высокого отпуска.

Участок синеломкости:

Средний отпуск (400 - 450 градусов);

Низкий отпуск (250 градусов).

Далее структурный состав основного металла не претерпевает значительных изменений.

Особенности сварки легированных сталей.

Низколегированные стали обладают достаточно высокой стойкостью к образованию горячих трещин, однако у них проявляется склонность к образованию холодных трещин. Вероятность их появления возрастает с увеличением степени легирования низколегированных сталей, что предусматривает необходимость предварительного и сопутствующего подогрева при сварке.

Понятие о свариваемости.

К любым материалам рекомендуемым для изготовления сварных конструкций предъявляются требования свариваемости. Под свариваемостью понимают: технологическое свойство металлов (или их сочетаний) образовывать в процессе сварки соединения отвечающие конструктивным и эксплуатационным требованиям к ним. Свариваемость бывает:

- Хорошая, (без подогрева и термообработки).

- Удовлетворительная, (с подогревом).

- Ограниченная, (требуется подогрев + термообработка после сварки).

- Неудовлетворительная.

Кроме того, свариваемость разделяют на:

Металлургическую (влияние химического состава металла на характер химического взаимодействия элементов в металле шва и околошовной зоне).

Тепловую (влияние на свариваемость металла - термодеформационного цикла сварки).

Конструктивную (в зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей возникновение дефектов).

Технологическую (способность металла сварного соединения выдерживать различного рода повреждения (разрушения) весь технологический процесс сварки).

Принципиальную (способность к получению принципиальных (атомных) связей).

Достаточную (относительно основного металла).

Недостаточную (относительно основного металла).

В связи с тем, что свариваемость определяется совокупностью свойств единой методики, однозначно определяющих свариваемость - не существует. Для оценки свариваемости проводят ряд испытаний, каждое из которых характеризует те или иные свойства.

Протекающие в ней процессы

Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. В дуговом промежутке различают три области: катодную, анодную и столб дуги. Катод является источником электронов, движущихся к аноду с огромной скоростью в дуговом промежутке. Атомы и молекулы газа, получают от них дополнительную энергию и становятся положительно заряженными ионами, которые движутся к катоду, нагревают его, отдавая ему свою энергию. Электроны, попав на анод, также отдают ему свою энергию, превращающуюся в тепло.

Под действием теплоты дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую ванну. Капли жидкого металла с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту (облако) вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла.

Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образует сварной шов. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твёрдую шлаковую корку, которая удаляется после остывания шва. Для обеспечения заданного состава и свойств шва сварку выполняют покрытыми электродами, к которым предъявляют специальные требования (стальные покрытые электрода для ручной дуговой сварки и наплавки изготовляют в соответствии с ГОСТ 9467-75, ГОСТ 9466-75).

Сварочная дуга представляет собой мощный длительный электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров, которые образуются в газовом (дуговом) промежутке между электродом и изделием из электродного покрытия.

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Дуговой разряд связан с непрерывным процессом образования в дуговом промежутке положительно заряженных частиц (ионов, электродов), в результате чего газ начинает проводить электрический ток. Процесс образования заряженных частиц под воздействием электрического тока и тепла называется ионизацией.

Технологический регламент проведения аттестации - №3 - открытая онлайн библиотека Технологический регламент проведения аттестации - №4 - открытая онлайн библиотека

Соединений на чертежах.

На чертежах сварных изделий применяют систему условного изображения и обозначения швов сварных соединений по ГОСТ 2.312 - 72.

В планах и боковых видах чертежа место видимого шва изображают сплошной линией, а невидимого - штриховой линией (см. рис. А, Б). В поперечных сечениях границы шва изображают сплошными полужирными линиями, а кромки свариваемых частей - сплошными тонкими линиями (см. рис. В).

Технологический регламент проведения аттестации - №5 - открытая онлайн библиотека Рис. А Технологический регламент проведения аттестации - №6 - открытая онлайн библиотека Рис. Б
Технологический регламент проведения аттестации - №7 - открытая онлайн библиотека Рис. В

Обозначение шва отмечается выноской, состоящей из наклонной линии и полки. Наклонная линия заканчивается односторонней стрелкой на месте шва.

Характеристика шва проставляется или над полкой (когда односторонней стрелкой указана лицевая сторона шва), или под полкой (когда указана обратная сторона шва) и состоит из следующих элементов (см. табл.):

- обозначения стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений;

- буквенно-цифрового обозначения швов, принятого в стандарте;

- условного обозначения вида сварки, принятого в стандарте (иногда не указывается);

- знака профиля шва и размера его катета (только для швов угловых, тавровых, и нахлесточных соединений);

- размера длины провариваемого участка (для прерывистого шва), шага и знака, обозначающего цепной или шахматный шов;

- вспомогательных знаков (см. табл.).

Таблица: Буквенно-цифровое обозначение швов сварных соединений

ГОСТ Наименование ГОСТа Тип Буквенно-цифровое
соединения обозначение швов
5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Стыковое С1-С40
Угловое У1-У10
Тавровое Т1-Т9
Нахлесточное Н1-Н2

Таблица: Вспомогательные знаки

Особенность шва Условный знак
Прерывистый с цепным расположением участков Технологический регламент проведения аттестации - №8 - открытая онлайн библиотека
Прерывистый с шахматным расположением Технологический регламент проведения аттестации - №9 - открытая онлайн библиотека
Монтажный   Технологический регламент проведения аттестации - №10 - открытая онлайн библиотека
По замкнутому контуру Технологический регламент проведения аттестации - №11 - открытая онлайн библиотека
По незамкнутому контуру Технологический регламент проведения аттестации - №12 - открытая онлайн библиотека
Со снятой выпуклостью (усилением) (далее на полке может быть указана шероховатость) Технологический регламент проведения аттестации - №13 - открытая онлайн библиотека
Шов со снятым усилением с внутренней стороны Технологический регламент проведения аттестации - №14 - открытая онлайн библиотека
Шов, имеющий местную обработку с плавным переходом к основному металлу Технологический регламент проведения аттестации - №15 - открытая онлайн библиотека

Таблица: Условное обозначение сварных швов

Наименование шва Обозначение на чертеже
Стыковой односторонний на остающейся подкладке, со скосом двух кромок, выполненный дуговой сваркой покрытыми электродами. Технологический регламент проведения аттестации - №16 - открытая онлайн библиотека
Стыковой двусторонний, с криволинейным скосом двух кромок, выполненный дуговой сваркой покрытыми электродами. Технологический регламент проведения аттестации - №17 - открытая онлайн библиотека
Стыковой двусторонний, с двумя симметричными скосами двух кромок, выполненный дуговой сваркой покрытыми электродами. Участки перехода от шва к основному металлу дополнительно обработаны. Технологический регламент проведения аттестации - №18 - открытая онлайн библиотека
Стыковой односторонний, со скосом двух кромок, по замкнутому контуру. Усиление шва снято механической обработкой. Технологический регламент проведения аттестации - №19 - открытая онлайн библиотека
Шов углового соединения односторонний, со скосом двух кромок, монтажный. Усиление шва снято механической обработкой. Технологический регламент проведения аттестации - №20 - открытая онлайн библиотека
Шов таврового соединения невидимый односторонний, выполненный дуговой сваркой в углекислом газе плавящимся электродом. Шов прерывистый. Катет шва 6 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 150 мм. Технологический регламент проведения аттестации - №21 - открытая онлайн библиотека
Шов таврового соединения двусторонний без скоса кромок, выполненный плазменной сваркой по замкнутому контуру. Катет шва 4 мм. Технологический регламент проведения аттестации - №22 - открытая онлайн библиотека
Стыковой двусторонний, с двумя симметричными скосами двух кромок, выполненный ручной дуговой сваркой. Обозначение упрощенное, если стандарт указан в примечаниях чертежа. Технологический регламент проведения аттестации - №23 - открытая онлайн библиотека
Упрощенное обозначение при наличии на чертеже одинаковых швов и при указании обозначения у одного из них за №1. Технологический регламент проведения аттестации - №24 - открытая онлайн библиотека

Электроды

Ручная электродуговая сварка может быть выполнена качественно, только если правильно выбраны электроды, которые должны обеспечивать соединение по своим механическим свойствам основного материала труб. Промышленность выпускает электроды с тонкими и толстыми защитными покрытиями.

В строительстве газопроводов применяют толстопокрытые электроды по ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75.

На электроды, сварочную проволоку, флюсы и другие сварочные материалы должны быть сертификаты или справки о принадлежности их к партии, имеющей сертификат. При отсутствии документов на сварочные материалы их можно применить только после лабораторных испытаний образцов и получения заключения о соответствии данной партии требованиям государственных стандартов или технических условий.

Не использованные в течение 6 месяцев со дня получения электроды могут был применены после сварки ими пробного стыка и получения положительных результатов контроля.

Электроды, применяемые для строительства газопроводов должны обеспечить:

-легкое возбуждение дугового разряда;

-устойчивое, стабильное горение дуги;

-возможность сварки во всех пространственных положениях шва;

-формирование шва с плавным переходом от наплавленного к основному металлу;

-равномерное расплавление электродного стержня и покрытия;

-легкое удаление шлаковой корки с поверхности сварного шва.

Для обеспечения высокого качества сварного соединения покрытие должно быть однородным, плотным без вздутий, наплывов, трещин, надрывов.

Электродное покрытие не должно разрушаться при свободном падении электрода плашмя на гладкую поверхность стальной плиты с высоты:

-при диаметре электрода до 4 мм -1 м;

-при диаметре электрода свыше 4 мм-0,5 м.

Электроды следует хранить в сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже плюс 15° С в условиях, предохраняющих их от загрязнения, увлажнения и механически повреждений.

Перед применением электроды должны быть просушены или прокалены.

Режим сушки (прокалки) устанавливается в зависимости от типа покрытия и указывается в паспортах или этикетках. Сушка необходима для обеспечения высокого качества шва, т.к. сырые электроды дают непрочный, пористый шов, а перекаленные электроды дают хрупкий гигроскопический шов. Время хранения после сушки должно быть не более 1-2 суток для электродов с фтористо-кальциевым (основным) покрытием, до 3 суток с рутиловым покрытием. По истечении этих сроков покрытие вновь насыщается влагой и требуется повторная прокалка.

При сварке труб применяются электроды типа Э42, Э46, Э42А, Э46А для малоуглеродистой низколегированной стали.

Электроды с рутиловым, органическим покрытием менее чувствительны к атмосферной влажности в отличие от электродов с фтористо-кальциевым покрытием.

Пример условного обозначения электрода

Обозначение типа электрода: Э46А, где Э - электрод 46 - гарантированное временное сопротивление металла, шва в кгс/мм2, А - указывает на повышенную пластичность и ударную вязкость (для низколегированных, углеродистых сталей). Для высоколегированных пишут тип проволоки однородный основному металлу: Э08Х18Н10Т.

Марка, электрода: УОНИ 13/55 (универсальная: обмазка научно-исследовательского института 13 с временным сопротивлением разрыву металла шва не ниже 55 кгс/мм2, основное покрытие), МР-3, МР-4 (монтажные, рутиловые, модели 3, 4), ОЗС-3, ОЗС-4 (опытный завод по производству покрытых электродов, с основным покрытием, модели 3, 4 и др.), ОЗЦ-1 (опытный завод, с целлюлозой, модель 1), АНО-2 (Академия наук, институт электросварки им. Е.О. Патона, общего назначения, кислое покрытие, модель - марка 2), ВСЦ-1 (Всесоюзный научно-исследовательский институт строительства трубопроводов, для сварки, с целлюлозой, модель 1), СМ-11, АНО-11 (рутил-основное покрытие), и т.д.

Технологический регламент проведения аттестации - №25 - открытая онлайн библиотека

Технологический регламент проведения аттестации - №26 - открытая онлайн библиотека

Выбор режима.

Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварки. Параметры режима сварки подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам режима ручной сварки относят диаметр электрода, величину, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки. К дополнительным относят величину вылета электрода, состав и толщину покрытий электрода, положение электрода и положение изделия при сварке.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве.

Примерное соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода dэ при сварке в нижнем положении шва составляет:

S, мм 1-2 3-5 4-10 12-24 30-60

dэ, мм 2-3 3-4 4-5 5-6 6-8

Сила тока в основном зависит от диаметра электрода, но также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки.

Однако при чрезмерном токе для данного диаметра электрода электрод быстро перегревается выше допустимого предела. Что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

При недостаточном токе дуга неустойчива, часто обрывается, в шве могут быть непровары. Величину тока можно определить по следующим формулам: при сварке конструкционных сталей для электродов диаметром 3-6 мм

Iд=(20+6dэ)dэ;

для электродов диаметром менее 3 мм

Iд=(30dэ);

гдеdэ - диаметр электрода, мм. Сварку швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При этом сила тока должна быть на 10 - 20 % ниже, чем для сварки в нижнем положении. Напряжение дуги изменяется в сравнительно узких пределах:16-30 В.

При сварке труб следует помнить, что качество всего сварного соединения в значительной степени зависит от качества наложения первого слоя шва. Для сварки первого слоя шва (корневого) должны применяться электроды меньшего, чем при наложении последующих слоёв диаметра. Обычно должны применяться электроды диаметром 2 мм. Полный провар основного металла достигается путем направления дуги непосредственно на кромки свариваемых труб при незначительных поперечных колебаниях электрода.

Рекомендуемые для каждой марки электродов режимы сварки приводятся, как правило, на наклеенных на пачках электродов этикетках.

Техника сварки.

Дуга может возбуждаться двумя приёмами: касанием впритык и отводом перпендикулярно вверх или "чирканьем" электродом как спичкой. Второй способ удобнее. Но неприемлем в узких и неудобных местах.

Технологический регламент проведения аттестации - №27 - открытая онлайн библиотека

В процессе сварки необходимо поддерживать определённую длину дуги, которая: зависит от марки и диаметра электрода. Ориентировочно нормальная длина, дуги должна быть в пределах

Lд =(0,5-1,1)dэ,

где Lд – длина дуги, мм; dэ – диаметр электрода, мм.

Длина дуги оказывает существенное влияние на качество, сварного шва и его геометрическую форму. Длинная дуга способствует более интенсивному окислению и азотированию расплавляемого металла, увеличивает разбрызгивание, а при сварке электродами основного типа приводит к пористости металла.

В процессе сварки электроду сообщается движение в трёх направлениях.

Первое движение - поступательное, по направлению вдоль оси электрода. Этим движением поддерживается постоянная (в известных пределах) длина дуги и скорость плавления электрода.

Второе движение – прямолинейное, перемещение электрода вдоль оси валика образования шва. Скорость этого движения устанавливается в зависимости от тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов. При отсутствии поперечных движений электрода получается так называемый ниточный валик, на 2-3 мм больший диаметра электрода, или узкий шов шириной e£l,5dэ.

Третье движение – колебательное, перемещение электрода поперёк шва для прогрева кромок. Этими движениями за один проход получают шов шириной до 4-х диаметров электрода, а без них – 1,5 диаметра. Поперечные движения можно исключить при сварке тонких листов или при прохождении первого (корневого) шва многослойной сварки.

Технологический регламент проведения аттестации - №28 - открытая онлайн библиотека

Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. Для широких швов, получаемых с поперечными колебаниями, e = (l,5-5)dэ.

ГАЗОВАЯ СВАРКА.

Сущность газовой сварки.

При газопламенной обработке металлов в качестве источника теплоты используется газовое пламя - пламя горючего газа, сжигаемого для этой цели в кислороде в специальных горелках.

В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, природные газы, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др. Наиболее высокую температуру по сравнению с пламенем других газов имеет ацетиленокислородное пламя, поэтому оно нашло наибольшее применение.

Газовая сварка- это сварка плавлением, при которой металл в зоне соединения нагревается до расплавления газовым пламенем.

При нагреве газовым пламенем кромки свариваемых заготовок расплавляются вместе с присадочным металлом, который может дополнительно вводиться в пламя горелки. После затвердевания жидкого металла образуется сварной шов.

К преимуществам газовой сварки относятся: простота способа, несложность оборудования, отсутствие источника электрической энергии.

К недостаткам газовой сварки относятся: меньшая производительность, сложность механизации, большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соединений чем при дуговой сварке.

Техника сварки.

В практике применяют два способа сварки - правый и левый. При правом способе сварку ведут слева направо, сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, большая глубина плавления, замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе, поэтому угол разделки кромок делается не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавленного металла и коробление.

При правом способе производительность на 20-25% выше, а расход газов на 15-20% меньше, чем при левом. Правый способ целесообразно применять при сварке металла толщиной более 5 мм и металлов с большой теплопроводностью.

При левом способе сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на ещё не сваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени. При левом способе сварщик хорошо видит свариваемый металл, поэтому внешний вид шва лучше, чем при правом способе; предварительный подогрев кромок свариваемого металла обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. Благодаря этим свойствам левый способ наиболее распространён и применяется для сварки тонколистовых материалов и легкоплавких металлов.

Способы газовой сварки
Технологический регламент проведения аттестации - №29 - открытая онлайн библиотека Технологический регламент проведения аттестации - №30 - открытая онлайн библиотека
При левом способе горелку перемещают справа налево. Присадочная проволока находится перед пламенем, которое направлено на свариваемые кромки. Конец присадочной проволоки находится в восстановительной зоне. Этот способ применяют при сварке тонкостенных (до 3 мм) конструкций и при сварке легкоплавких металлов и сплавов. При правом способе горелку перемещают слева направо, а присадочная проволока перемещается вслед за горелкой. Пламя направляют на уже сваренный участок шва. Мундштуком производят незначительные колебания. При сварке листов толщиной менее 8 мм мундштук перемещают вдоль оси шва без колебаний. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и спиралеобразными движениями перемешивают жидкий металл для облегчения удаления окислов и шлаков. Правый способ используют при толщинах металла более 3 мм с разделкой кромок. Угол разделки кромок можно уменьшить, особенно при больших толщинах. Тепло пламени рассеивается меньше, чем при левом способе.
    Качество шва при правом способе сварки выше, чем при левом, так как металл лучше защищен факелом

Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При правом способе сварки диаметр присадочной проволоки d=S/2 мм, но не более 6 мм, при левом d=S/2+l мм, где S- толщина свариваемого металла, мм.

Скорость нагрева регулируют изменением угла наклона мундштука к поверхности свариваемого металла.

Чем толще металл и больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука поверхности свариваемого металла.

В процессе сварки газосварщик концом мундштука горелки совершает одновременно два движения: поперечное (перпендикулярно оси шва) и продольное (вдоль оси шва). Основным является продольное движение. Поперечное движение служит для равномерного прогрева кромок основного металла и получения шва необходимой ширины.

Положение мундштука горелки
  Технологический регламент проведения аттестации - №31 - открытая онлайн библиотека
Технологический регламент проведения аттестации - №32 - открытая онлайн библиотека Технологический регламент проведения аттестации - №33 - открытая онлайн библиотека
Технологический регламент проведения аттестации - №34 - открытая онлайн библиотека Технологический регламент проведения аттестации - №35 - открытая онлайн библиотека

Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные (на вертикальной плоскости), вертикальные и потолочные швы. Горизонтальные и потолочные швы обычно выполняют правым способом сварки, вертикальные снизу вверх - левым способом.

Сварочное пламя.

Наибольшее распространение в качестве горючего газа нашел ацетилен. В зависимости соотношения в горючей смеси ацетилена и кислорода различают три вида пламени:

-нормальное;

-окислительное (избыток кислорода);

-науглероживающее (избыток горючего газа).

Нормальное пламя получается при соотношении ацетилена и кислорода от 1:1 до 1:9. Нормальное пламя имеет светящее ядро в форме цилиндра с закругленным концом.

Более темная по сравнению с ядром восстановительная зона, имеет наиболее высокую температуру в точке, отстоящей от ядра на 2-6 мм. Именно этой зоной должен происходить нагрев и расплавление основного и присадочного металла.

Следующий за восстановительной зоной факел имеет более низкую температуру.

Если увеличить подачу кислорода или уменьшить подачу ацетилена в горелку, то получится окислительное пламя, имеющее укороченное ядро, заостренное, бледного цвета. Температура окислительного пламени выше температуры нормального, однако такое пламя: сильно окисляет свариваемый металл, что приводит к получению хрупкого и пористого шва.

При уменьшении подачи кислорода или при увеличении подачи ацетилена получают науглероживающее пламя. Ядро в таком пламени теряет резкие очертания, становится расплывчатым, а на конце ядра появляется зеленый венчик. Восстановительная зона по цвету почти сливается с ядром, пламя принимает желтоватую окраску. Такое пламя науглероживает металл шва, делает его более хрупким.

При регулировке пламени следует обращать внимание на давление и размер ядра пламени. При повышении давления кислорода смесь вытекает из мундштука со слишком большой скоростью и пламя становится "жестким", раздувает металл сварочной ванны и затрудняет сварку, пламя может оторваться от мундштука. При ни