Характеристики мягких припоев

Марка припоя	Химический состав в вес. %						Темпера­тура пла­вления в °С	Область применения
	Sn	Sb	Pb	Cd	Bi	Zn
ПОС 90	89-90	0,15	Осталь­ное	—	—	—	222	Пайка меди­цинской и пи­щевой аппара­туры
ПОС61 ПОС 50	59—61 49—50	0,8 0,8	Осталь­ное	—	—	—	209	Пайка особо ответственных изделий
ПОС 40 ПОСЗО	39—40 29—30	1,5—2,0 1,5—2,0	Осталь­ное	—	—	—	235 256	Пайка швов в аппаратах, работающих под давлением
ПОС 18 ПОСС 4-6	17—18 3—4	2,0—2,5 5—6	Осталь­ное	—	—	—	277 265	Пайка неот­ветственных швов
Низко­темпера­турные припои	60 9,6 15,9 13,3 8,3	—	--- 45,1 28,0 26,7 22,6	--- --- --- 10,0 5,3	40 45,3 56,1 50,0 44,3	--- --- --- --- 19,6	170 125 100 70 46,7	Пайка сое­динений в ус­ловиях низких температур

Более широкое распространение в промышленности получили медно-цинковые припои. Температура плавления и механические свойства этих припоев зависят от содержания в них цинка. Медно-цинковые припои применяют для пайки стальных и медных деталей. Можно применять их также для пайки никелевых изделий, если доба­вить 8—12% никеля.

Крупными недостатками медно-цинковых припоев являются выгорание и окисление цинка в процессе нагрева. Эти недостатки ухудшают качество паяного соединения.

Среди легкоплавких припоев наибольшее распространение полу­чили серебряные припои, в состав которых входит медь, цинк и серебро. Серебряные припои обладают очень высокими техноло­гическими свойствами. Паяные швы, выполненные серебряными припоями, имеют высокую вязкость, коррозионную устойчивость и надежно работают при изгибе, ударе и вибрации. Недостатком серебряных припоев является высокая стоимость серебра.

Серебряные припои применяют для пайки всех черных и цветных металлов, кроме алюминия и цинка.

Таблица 37

		Характеристики твердых припоев
Марка припоя	Химический		состав в вес.		%	Температура плавления в С	Область
	Сu	Zn	Ag	SI	Р		применения
ПМЦ 36	34—38	62—66	—	—	—	825	Пайка швов в аппаратах, изго­товленных из латуни
ПМЦ 48	46—50	50—54	—	—	—	865	Пайка швов в аппаратах, изго­товленных из том­пака
ПМЦ 54	52—56	44—48	—	—	—	880	Пайка швов в аппаратах, изго­товленных из ме­ди, бронзы, стали
ПСр 10 ПСр 12М	53 52	37 36	10 12	—	—	830 785	Пайка штуце­ров, бортшайб и других мелких де­талей, изгото­вленных из латуни
ПСр 25 ПСр 45	40 30	35 25	25 45	—	—	765 720	Пайка штуце­ров, бортшайб и других мелких деталей, изготов­ленных из меди, бронзы, стали
ПСр 72	28	—	72	—	—	779	Пайка соедине­ний, требующих высокой электро­проводимости
ПФОЦ 7-3-2	87—90	1—3	—	3	6—7	680—700	Пайка неответ­ственных деталей из меди и латуни

При пайке неответственных деталей из меди и латуни вместо серебряных припоев можно применять медно-фосфористые. Черные металлы паять медно-фосфористыми припоями нельзя из-за плохой смачиваемости ими поверхностей.

Пайку алюминия и его сплавов производят припоями, создан­ными на основе алюминия в смеси с кремнием и медью. Наилучшими свойствами обладают припои, представляющие собой эвтектиче­скую смесь двух или более веществ. Такие смеси характеризуются одновременным застыванием всех компонентов при постоянной температуре и их равномерным распределением в твердом рас­творе.

Наличие на поверхности устойчивых окислов и углерода пре­пятствует проведению пайки. Изделие перед пайкой должно быть хорошо очищено и должен быть выбран такой способ нагрева, при котором на поверхности не оставались продукты неполного сго­рания топлива. Решающую роль при проведении пайки играют флюсы.

Флюсы предохраняют поверхности металлов от окисления, очищают их и создают хорошие условия для взаимодействия между жидкими и твердыми поверхностями, уменьшая поверхностное натяжение жидкого припоя.

По характеру поведения в процессе пайки все флюсы можно разбить на две группы.

К первой группе относятся флюсы, активно вступающие в хими­ческие реакции с окислами металлов, благодаря чему пленки окислов растворяются и поверхность металлов быстро и хорошо очищается.

Флюсы второй группы не вступают в какие-либо химические реакции с окислами, а служат лишь для защиты от окисления поверхности изделий, ранее очищенной механическим или хими­ческим способами.

Флюсы первой группы устраняют с поверхности окислы, нахо­дясь в жидком состоянии, поэтому необходимо, чтобы температура плавления флюса была ниже температуры плавления припоя. Прак­тически флюс должен плавиться при температуре примерно на 50° С ниже температуры плавления припоя.

Флюс должен не только растворять окислы металлов, но обра­зовывать на поверхности непрерывную плотную пленку и обладать малой вязкостью для того, чтобы расплавленный припой смог вытеснить его из узкого капиллярного зазора соединения. Кроме того, он должен иметь возможно малый удельный вес, т. е. всплы­вать на поверхность припоя, не оставаясь в металле шва. Флюс должен хорошо удаляться с поверхности паяного соединения и не вызывать коррозии.

В качестве флюса для пайки мягкими припоями на основе олова применяют водные растворы хлористого цинка, хлористого аммония (нашатыря) или их эвтектические смеси.

Для пайки мелких деталей, требующих точного и чистого соеди­нения, можно использовать канифоль. Канифоль не взаимодействует с окислами металлов, являясь характерным представителем второй группы флюсов.

В качестве флюса для пайки свинца и его сплавов используют стеарин.

При мягкой пайке паяльной лампой хороший результат дает применение пасты, состоящей из 1/3 насыщенного водного раствора хлористого цинка, 1/3 метанола и 1/3 глицерина.

Пайку алюминиевым мягким припоем деталей из алюминия осу­ществляют с помощью флюса, в состав которого входит 95% хло­ристого цинка и 5% фтористого натрия.

Хорошим флюсом для тугоплавких припоев является бура (Na₂B₄O₇). Бура применяется в виде расплавленной и измель­ченной безводной соли или кристаллической гидратной соли Na₂B₄O₇∙10Н₂О. Недостатком буры является плохая растворимость шлаков, образующихся при взаимодействии буры с окислами, кото­рые создают при остывании стекловидную прочную корку.

В практике чаще всего применяют не чистую буру, а ее смеси с борной кислотой. Такие флюсы на поверхности цветных метал­лов и углеродистых сталей образуют более ровный покров.

При пайке нержавеющих и жаропрочных сталей, а также при пайке легкоплавкими твердыми припоями на основе серебра реко­мендуется добавлять к обычным смесям буры и борной кислоты различные фтористые соединения, которые понижают температуру плавления флюса, снижают вязкость и улучшают способность флюса растворять окислы.

Клеевые соединения. При соединении разнородных материалов, например, алюминия со сталью, пластмассы, резины или стекла с металлом, применяют склеивание, позволяющее получать прочные и герметичные соединения, обладающие хорошими изоляционными свойствами и стойкостью против коррозии.

Клеи, применяемые в таких соединениях, состоят из основных свя­зывающих материалов, растворителей, наполнителей и отвердителей.

Основные связывающие вещества обладают совокупностью адге­зионных и когезионных свойств и тем самым обеспечивают необхо­димую прочность соединения. Растворители являются легко испаряю­щимися веществами и применяются для регулирования вязкости клея. Наполнители в виде порошков минералов, окислов металлов или волокон вводят в клей для увеличения прочности клеевой про­слойки, уменьшения величин усадки и коэффициента температурного расширения. Отвердители ускоряют отвердение и делают приме­нение клея более удобным.

Клеями для разъемных соединений служат термопластичные смолы, обладающие способностью расплавляться при нагревании и размягчаться под действием растворителей.

Ввиду малой прочности термопластичные смолы применяют только для соединения ненагруженных деталей в аппаратах (приклейка табличек, резиновых прокладок и т. п.).

Для неразъемных соединений применяют клеи на основе феноль-ных и эпоксидных термореактивных смол. Для приклейки к металлу резины используют силиконовые смолы, устойчивые к действию высоких температур (250—315° С). Прочность клеевого шва в 2— 3 раза больше прочности заклепочного соединения, а при перемен­ных нагрузках в 6—10 раз. Прочность соединения сохраняется в воде, бензине, бензоле, ацетоне и метиловом спирте.

В табл. 38 приведены краткие характеристики клеев, применяе­мых в аппаратостроении.

Таблица 38

Характеристики клеев, применяемых в аппаратостроении

Марка клея	Проч­ность склеи­вания со сталью в кг/см2	Темпера­тура сушки в °С	Продол­житель­ность сушки в час.	Область применения
Клей Бф-2 (ТУ МХП 1367-43) Клей Бф-4 (ТУ МХП-346-53)	65—100 60—100	60 60	3 3	Склеивание деталей из разнородных мате­риалов (металла,стекла, пластмасс и т. п.)
Термопрен (20%-ный раствор в стироле) Термопрен (20%-ный раствор в бензине) Битумный клей Б-12	15,3 6,3 5,7	20 20 20	144 48 48	Крепление пластмас­совых пленок к кон­струкционным материа­лам То же То же
Клей 88 (ТУ МХП 1542-49)	22	20	24	Крепление резины к металлу, дереву, бетону
Клей 88-Н (ТУ МХП УТ-880-58)	—	20	24	Крепление резины к металлу, дереву, бетону
Клей лейконат (ТУ МХП 2841-52)	—	20	24	Крепление резины к металлу

Сварные соединения. Самым распространенным способом соеди­нения деталей в аппаратах является сварка. Сваркой называют процесс получения неразъемного соединения путем местного нагрева сопрягаемых поверхностей до температуры пластичности или плав­ления, при которой изделия соединяются между собой силами моле­кулярного сцепления. Существуют три принципиально различных вида сварки: сварка давлением, сварка плавлением и электроконтакт­ная сварка.

При сварке давлением (прессовой сварке) две поверхности деталей, подлежащих соединению, доводят до пластического состояния при температуре, близкой к температуре плавления. В таком состоянии с помощью удара или нажатия детали прижимают друг к другу. После остывания детали прочно соединяются между собой.

Электрод

Фиг. 110. Схема сварки плавлением.

В зависимости от используемого источника нагрева прессовую сварку подразделяют на газопрессовую, кузнечную, индукционную или фрикционную.

Сварка плавлением заключается в том, что материал в месте соединения деталей нагревается до расплавления и соединяется самопроизвольно в жидком состоянии под действием внутренних молекулярных сил. Твердый материал деталей образует при сварке так называемую ванну (фиг. 110), в которой находится расплавленный металл. При остывании между деталями образуется шов. С целью достижения необходимой прочности шва во время сварки в ванну вводят дополнительный материал — присадок. Присадок обычно имеет такой же химический состав, как и основной материал.

Существуют различные способы сварки плавлением: дуговая электросварка — ручная, полуавтоматическая и автоматическая; сварка угольными электродами; электрошлаковая сварка; сварка в струе защитных газов; атомно-водородная сварка; газовая сварка; термитная сварка и ряд других.

Электроконтактная сварка представляет собой сочетание прессо­вой сварки со сваркой плавлением. Сущность ее состоит в том,

Фиг. 111. Схема электроконтактной сварки: а — точечная сварка; б — шовно-стыковая сварка

что металлические детали подвергаются меха-

ническому давлению и одновре­менно через них пропускается ток боль­шой силы, обеспечивающий быстрый нагрев материала до температуры плав­ления в месте соприкосновения и его плотное сцепление.

Электроконтактная сварка может быть точеч­ной, роликовой или стыковой (фиг. 111). Все виды сварки и их применение при изготовлении хи­мических аппаратов нормализо­ваны НИИХИММАШем нормалью «Сварка в химическом машиност­роении» (вып. 1959 г.).

Заклепочные соединения. Проч­ное и плотное соединение между деталями можно получить с по­мощью заклепок. Заклепкой назы­вают цилиндрический стержень с расширением на одном конце, называемым закладной головкой (фиг. 112).

Фиг. 112. Схема клепки.

/ — поддержка; 2 — закладная головка; 3 — замыкающая головка, 4 — боек.

В процессе соединения заклепки устанавливают в отверстия, прос­верленные соосно в сопрягаемых деталях. Под закладную головку устанавливают поддержку, имею­щую углубление по форме головки. Замыкающую головку нужной формы получают обжимом с помощью пресса или бойка пневмати­ческого или электрического молотка.

Обжатие под прессом не требует затраты мускульного труда рабо­чего и по сравнению с ударами молотком дает более однородное соединение. Кроме того, при работе на прессах ликвидируется шум, который наблюдается при работе с молотками.

С целью уменьшения усилий клепки процесс часто ведут с предварительным нагреванием заклепок.

Для соединения неметаллических деталей или деталей из тонколистового металла, не испытывающих больших нагрузок, применяют

трубчатые заклепки. Замыкающую головку такой заклепки образуют развальцовкой с последующим обжатием.

Фиг. 113. Расклепывание взрывом

о — форма заклепки до взрыва (взрывча­тое вещество затемнено), б — форма зак­лепки после взрыва

В тех местах, где нельзя под­вести обжимку и поддержку, при­меняют клепку взрывом. Взрыв­ные заклепки (фиг. 113) имеют в торце стержня канал, в который закладывают взрывчатое веще­ство. После установки заклепки в отверстие производят электро­нагрев через закладную головку, при этом взрывное вещество взрывается и расширяет полый стержень, стягивая сопряженные детали.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНОЙ ЕМКОСТНОЙ АППАРАТУРЫ

К емкостям относятся сосуды, хранилища, сборники, цистерны, баки, бочки и другие аппараты, в которых имеется ограниченное оболочкой (обечайкой, днищами и крышками) внутреннее простран­ство для расположения в нем жидких или газообразных продук­тов.

Емкости имеют штуцера для подвода и вывода рабочей среды, люки или крышки для осмотра внутренней полости, а также опорные детали —лапы, кронштейны или крюки —для установки аппаратов на монтажной площадке или платформе. В ряде случаев емкости снабжают штуцерами или трубопроводами для подсоединения к ним арматуры, контрольно-измерительных и регулирующих приборов.

Характерным признаком аппаратов емкостного типа является то, что внутри их не устанавливают никаких дополнительных деталей, предназначенных для регулирования процесса, происходящего в аппарате.

Емкости в процессе эксплуатации заполняют рабочей средой, имеющей или не имеющей избыточное давление.

В большинстве случаев емкостные аппараты представляют собой группу металлических деталей, соединенных между собой сваркой.

Сборка емкостных аппаратов. Сборку небольших и среднегабаритных аппаратов, как правило, производят, применяя специальные приспособления.

Все приспособления можно разделить на две группы: сборочные и сборочно-сварочные.

Приспособлениями для сборки и соединения между собой обечаек и днищ служат различные конструкции колец жесткости (фиг. 114)

Фиг. 114. Установка колец жесткости на тонкостенных обечайках.

Фиг. 115. Установка распорного домкрата в изделии.

и распорных домкратов (фиг. 115). С помощью этих приспособлений сохраняют во время сварки строго определенный диаметр сосудов, регулируют зазор между кромками и создают лучшие условия для предохранения швов от коробления.

Фиг. 116. Стыковка продольного шва обечайки с помощью струбцин.

Для стыковки кромок употребляют струбцины (фиг. 116), натяж­ные болты со скобами, клиновые стяжки, установочные планки (фиг. 117). Обычно, указанные приспособления приваривают к основ­ному металлу, затем с помощью болтов или натяжных клиньев уста­навливают требуемые зазоры между двумя стыкуемыми деталями и производят прихватку. Перед сваркой приспособления разбирают, а приварные части срубают с помощью пневмо-или электрозубил.

Для сборки деталей из ферромагнитных материалов рекомен­дуется использовать электромагниты, позволяющие прочно и точно удерживать свариваемые элементы в процессе сварки.

Фиг. 117. Приспособления для стыковки элементов сосудов.

а — скобы с натяжными болтами; б — клиновые стяжки; в — установочные

планки.

Для сборки листов толщиной до 8 мм применяют электромагниты с подъемной силой 500 кг, а для листов толщиной до 35 мм — 25 000 кг.

К сборочно-сварочным приспособлениям относят роликовые стенды и поворотные наклонные столы. Они предназначены для непрерывного или периодического изменения положения деталей в процессе сварки. Их снабжают ручным или моторным приводом.

Сборочно-сварочные приспособления конструируются таким образом, чтобы ликвидировалась необходимость сварки вертикальных и особенно потолочных швов.

Фиг. 118. Роликовый стенд для кантовки обечаек и днищ в процессе сварки:

1 — привод; 2 — червячная передача; 3 — ролики; 4 — опора

Роликовый стенд (фиг. 118) представляет собой ряд парных роли­ковых опор, закрепленных на общем основании. Роликовые опоры могут быть приводными или холостыми. Число опор определяется размерами изготовляемых аппаратов, характером размещения швов и допустимой нагрузкой на каждую из опор.

На роликовых стендах обеспечивается, благодаря трению о при­водные ролики, вращение обечаек в процессе сборки и сварки, тем самым любой сварной стык обечайки можно сваривать в нижнем по­ложении.

В цехах роликовые стенды целесообразно устанавливать по тех­нологическому потоку сборки, закрепляя их на фундаментах, пред­варительно проверив точность установки.

Наклонные столы (кантователи) применяют для сварки днищ, решеток, люков, штуцеров; они позволяют вести сварку в удобном для сварщика положении. Столы изготовляют как с ручным, так и с механическим приводом. Наиболее удачными являются конструк­ции, обеспечивающие вращение стола в горизонтальном направле­нии и наклон до 135° при выходе из горизонтального положения. Столы с механическим приводом снабжаются двумя электромоторами: один для вращения стола, другой для наклона стола.

В техническую характеристику кантователей входят: грузоподъем­ность, окружная скорость и скорость наклона стола. Рабочие ско­рости должны соответствовать скоростям автоматической или руч­ной сварки.

При определении мощности кантователей решающую роль играет положение центра тяжести свариваемой детали.

На роликовых стендах установочной базой свариваемых деталей является наружная цилиндрическая поверхность, на столах-канто­вателях — торцовая поверхность днищ или обечаек.

Все приспособления рекомендуется изготовлять из нормализован­ных деталей.

Процесс сборки свариваемых деталей заключается в следующем: установка деталей в приспособлениях; проверка сопряженных поверхностей; пригонка свариваемых элементов; фиксация взаимного расположения деталей (прихватка, зажим с помощью струбцин и т. п.); проведение процесса сварки и последующая обработка свар­ных швов.

Работы по сборке проводят вручную или с помощью грузоподъем­ных механизмов. В процессе сборки устраняют небольшие дефекты предыдущих операций (обработка кромок, устранение овальности обечаек и т. п.). Объем работ по подгонке определяется требовани­ями качества и трудоемкостью обработки.

Качество стыковых сварных швов в значительной степени зависит от правильности выбора зазора между стыкуемыми элементами.

Зазор устанавливают при фиксации элементов во время сборки, он должен обеспечивать хороший провар вершины шва.

Величина зазора должна быть постоянной для одного шва и во всех случаях не превышать диаметр электрода или диаметр сварочной проволоки.

При сварке могут возникнуть внутренние напряжения, обуслов­ленные неравномерностью нагрева и охлаждения, структурными превращениями в материале, усадкой расплавленного металла в зоне сварочной ванны, а также сопротивлением, оказываемым фиксирую­щими зазор приспособлениями.

С целью уменьшения внутренних напряжений и деформаций при конструировании и составлении технологии необходимо стремиться к уменьшению наплавленного металла в швах; сокращению коли­чества швов, в особенности пересекающихся; симметричному рас­положению швов. Необходимо обеспечить такой порядок сборки и сварки, при котором деформация ограничивалась бы закреплением деталей в приспособлениях.

Целесообразно производить предварительное преднамеренное деформирование свариваемых элементов на величину, равную ожи­даемой деформации.

В некоторых случаях, наоборот, целесообразно крепить детали свободно, обеспечивая максимальную подвижность основного металла в околошовной зоне. Такой способ сварки значительно снижает внутренние напряжения, но способствует возникновению деформаций, вызывающих коробление, отклонения от цилиндричности и непарал­лельность кромок.

Таким образом, предохранением от деформаций служит жесткое крепление деталей в сборочных приспособлениях; снижение напря­жений обеспечивается свободным креплением. Целесообразность того или иного приспособления проверяют на практике.

Требования к сборке емкостей, работающих под давлением. Сосуды, цистерны, хранилища, сборники, колонны, реакторы и дру­гие аппараты, работающие под давлением, должны иметь форму шара или цилиндра, ограниченного выпуклыми или вогнутыми дни­щами и крышками.

Цилиндрические обечайки могут быть изготовлены из одного или нескольких листов, но во всех случаях следует стремиться к тому, чтобы количество продольных швов было минимальным.

Днища изготовляют как из одного листа, так и из нескольких листов. Сварка отдельных элементов днища должна быть стыковой с двусторонним проваром. При изготовлении днищ штамповкой или обкаткой могут быть использованы заготовки, сваренные из двух или трех листов. Швы в таких заготовках должны быть расположены по хорде на расстоянии от центра, равном 1/5 диаметра днища.

При сварке днищ из отдельных штампованных секторов сварные швы должны быть расположены по меридиальному или круговому сечениям. Круговые швы днищ, за исключением днищ шаровой формы должны находиться от центра на расстоянии, равном 1/4 диаметра днища. Наименьшее расстояние между меридиальными швами допускается не менее 100 мм. Продольные сварные швы в обечайках и хордовые швы днищ, примыкающие к обечайкам, не должны являться продолжением один другого. Их необходимо смещать друг относительно друга на величину трехкратной толщины наиболее тол­стого листа, но не менее чем на 100 мм.

При соединении сваркой элементов разной толщины предва­рительная обработка кромок должна обеспечивать постепенный плавный переход от более толстого элемента к тонкому на длине, равной не менее пятикратной разности толщин стыкуемых эле­ментов.

Поперечные (кольцевые) сварные швы в горизонтальных аппара­тах необходимо располагать вне опор сосуда. Расстояние между краем шва сосуда и краем шва приварки опоры должно быть не менее толщины стенки сосуда.

Установка люков на продольных швах корпуса сосудов недопу­стима. Установка штуцеров и люков на кольцевых швах разрешается лишь в соответствии с чертежами (в случае, когда установка штуце­ров и люков на целом листе невозможна) при условии укрепления отверстий. Кольца, укрепляющие отверстия, должны плотно приле­гать к поверхности сосуда.

Разрешается сверловка отверстий в продольных сварных швах для приварки штуцеров диаметром до 150 мм при расстоянии между центрами штуцеров не менее двух диаметров отверстия. Отверстия укрепляют в том случае, когда это требуется по расчету.

Продольные швы обечаек из меди должны выполняться пайкой в зубец на твердом припое.

Допуски при изготовлении основных элементов сосудов. При сты­ковке сосудов под сварку необходимо стремиться к точной установке кромок швов друг против друга. Величина смещения кромок не должна быть больше следующего соотношения:

мм.

где b — допускаемое смещение кромок в мм;

п — допускаемое смещение осевых линий стыкуемых стенок в долях от толщины тонкой стенки;

₁ —фактическая толщина толстой стенки в мм;

 ₂ —фактическая толщина тонкой стенки в мм.

Кроме того, должны быть выдержаны требования, указанные в табл. 39.

Для сосудов из цветных металлов смещение кромок листов оди­наковой толщины в продольных швах обечаек при толщине листов до 3,5 мм не должно превышать 0,5 мм; при толщине листов от 3,5 до 7 мм —0,7 мм; при толщине листов свыше 7 мм — 10% от тол­щины металла.

При стыковке листов неодинаковой толщины в продольных швах обечаек выход кромки тонкого листа за пределы толстого не должен

Таблица 39

Допускаемые смещения сопрягаемых деталей при сварке в стык

Швы	Детали	Допускае­мое смеще­ние осевых линий сты­куемых сте­нок в долях толщины тонкой стенки	Ограничительные требования
Продольные	Обечайки	0,1	Любое замеренное смеще­ние не должно быть более 4 мм для сталей феррит­ного и перлитного класса и 2 мм для сталей аустенитного класса
Кольцевые	Обечайки	0,25	Любое замеренное смеще­ние не должно быть более 6 мм для сталей ферритного и перлитного класса и 3 мм для сталей аустенитного класса
Продольные и кольцевые	Обечайки из двухслойной ста­ли	0,1	Любое замеренное смеще­ние не должно быть более 3 мм и не должно превы­шать толщины легирующе­го слоя
Кольцевые	Трубы диамет­ром до 108 мм	0,25	Наружное смещение дол­жно быть не более 0,15 тол­щины стенки и не более 0,015 наружного диаметра трубы
Кольцевые	Трубы диамет­ром более 108 мм	0,15	Наружное смещение не должно быть более 0,1 тол­щины стенки

превышать 0,5 мм при толщине тонкого листа до 3,5 мм; при толщине тонкого листа свыше 7 мм — 10% от толщины тон­кого листа.

При стыковке листов неодинаковой толщины в поперечных швах обечаек выход кромки тонкого листа за пределы толстого листа не должен превышать 0,6 мм при толщине тонкого листа до 3,5 мм; при толщине тонкого листа от 3,5 до 7 мм — 1,5 мм; при толщине тонкого листа свыше 7 мм —25% от толщины тонкого листа, но не более 5 мм.

При стыковке листов одинаковой толщины в поперечных швах обечаек наибольшее смещение кромок листов не должно превышать 25% толщины листа, но должно быть не более 5 мм.

Смещение кромок элементов одинаковой толщины при сварке днищ допускается в пределах 10% толщины стенки, но не более 4 мм; на днищах из двуслойной стали величина смещения не должна пре­вышать толщины облицовочного слоя.

Отклонения вследствие любых причин толщины стенок обечаек и днищ не должны выводить их ниже толщин, требующихся по рас­чету.

Овальность обечаек (разность между большой и малой осью овала) не должна быть более 1 % наружного диаметра обечайки, но не более 20 мм, а у днищ —в пределах допуска на диаметр.

Стыковку отдельных элементов сосудов необходимо производить с учетом размещения штуцеров и люков относительно продольных и кольцевых швов.

Виды сварки, В большинстве случаев соединение отдельных элементов аппаратов производят дуговой электросваркой. При дуговой электросварке используется тепло вольтовой дуги, под действием которого происходит одновременное плавление кромок деталей и материала электрода, причем последний в виде жид­ких капель отрывается от электрода и заполняет сварочную ван­ночку.

Под влиянием высокой температуры (5000—6000° С) и напряжения электрического поля в дуговом разряде происходит ионизация газов, которые становятся проводниками электротока и поддерживают устойчивое горение вольтовой дуги. Устойчивость горения дуги повышается, если на электродный стержень нанесен слой покры­тия, состоящий из элементов с малым потенциалом ионизации: мела, поташа, гранита, полевого шпата, двуокиси титана, целлю­лозы и др.

Существуют электроды с тонкими и толстыми (качественными) покрытиями. Тонкие покрытия состоят из смеси солей и окислов щелочных и щелочноземельных металлов с жидким стеклом, которая наносится на поверхность металлических электродов тонким слоем (от 0,15 до 0,55 мм). Качественные покрытия состоят из большего числа компонентов, которые не только стабилизируют дугу, но и пре­дохраняют шов от окисления, создавая шлаковую и газовую защиту, легируют наплавленный металл и формуют шов. Толщина качествен­ных покрытий колеблется от 0,5 до 1,6 мм.

Дуговая электросварка подразделяется на ручную и автоматиче­скую.

Ручная электродуговая сварка. При ручной электросварке передвижение электрода вдоль шва и регулирова­ние зазора между электродом и деталью производится сварщиком вручную.

Электроток подается от сварочных машин по длинному проводу к державке. Для создания электрической цепи деталь, подлежащую сварке, заземляют.

При креплении электрода в стандартной державке (фиг. 119) около 10% электродной проволоки (огарков) оказываются неисполь­зованными. В целях экономии металла применяют конструкции державок, позволяющие работать без отходов электродов. В этих державках электрод закрепляют не механически, а с помощью сварки. Приспособление для безогарковой сварки состоит из электрододержателя и кассеты.

Фиг. 120. Безогарковая сварка

а—электрододержатсль для безогарковой сварки, б — кассета для хранения электродов.

Фиг.119. Крепление электрода в державке.

Основными частями электрододержателя являются металлический стер­жень с конусным наконечником и деревянная ручка (фиг. 120, а).

Торцовая часть наконечника, имеющая диаметр 6—8 мм, плоская. К ее поверхности приваривают электрод, покрытый по всей длине обмазкой. Для удобства приваривания применяют кассету, имеющую контакт со свариваемым изделием (фиг. 120, б). Внизу кассеты рас­положена графитовая пластинка, препятствующая привариванию электродов к основанию кассеты.

Ручную электродуговую сварку применяют при наложении корот­ких угловых и стыковых швов — прихваток, а также при сварке труднодоступных участков. Во всех остальных случаях рекомендуется применять автоматическую или полуавтоматическую сварку под слоем флюса.

Автоматическая сварка под слоем флюса. Для сварки аппаратов широко применяют автоматические сварочные установки с самоходными головками, снабженные роликовыми стен­дами и манипуляторами. Головка движется вдоль стенда и по вер­тикали, вращение детали осуществляется с помощью роликовых опор (фиг. 121).

Для образования швов применяют незащищенную электродную проволоку, свернутую в бухты.

Головка автоматически подает проволоку из бухты к вольтовой дуге. Подвод электротока происходит через мундштук на расстоянии 50—70 мм от конца проволоки, вследствие чего под током находится короткий ее конец, не успевающий быстро нагреваться. Это позволяет применять токи большой силы.

Впереди мундштука устанавливают бункер с насыпанным в него гранулированным флюсом. В процессе сварки флюс постепенно высыпается из бункера, созда­вая над местом сварки защит­ную подушку, которая частично расплавляется. В состав флюса обычно входят кремний, марган­цевая руда, известняк, доло­мит, плавиковый шпат, глино­зем и некоторые другие компо­ненты.

В техническую характерис­тику автоматических свароч­ных установок входят: диаметр аппаратов, толщина сваривае­мых листов, наибольший вес изделий, скорость подач.

Сварку внутренних швов производят самоходными сва­рочными каретками, передви­гающимися внутри аппарата по направляющим уголкам.

Для лучшего использования установок рекомендуется преду­сматривать обслуживание одной установкой нескольких рабочих мест, с тем чтобы во время про­ведения сварочных работ на одном из мест можно было производить установку и сборку деталей на других местах.

1—сварочная головка; 2—самоходная карет­ка, 3 — иэделие, 4 — роликовый стенд

Фиг. 121.Автоматическая сварочная установка:

Полуавтоматическая шланговая сварка. Автоматическая электродуговая сварка является наиболее прогрес­сивной, однако ее применение затруднительно при приварке штуце­ров и фланцев с образованием угловых швов, а также при сварке дета­лей сложной конфигурации. В этих случаях рекомендуется приме­нять полуавтоматическую сварку.

Схема установки для полуавтоматической шланговой сварки представлена на фиг. 122. Как видно из фигуры, установка состоит из наконечника 1, гибкого шланга 2 и автоматической головки 3, с помощью которой в шланг направляется проволока и подается строго регулируемое количество флюса. Диаметр сварочной прово­локи не превышает 1,5—2,0 мм.

Наконечник во время сварки передвигают вдоль шва вручную.

Дуговая сварка в струе защитных газов. Сущность этого способа

сварки заключается в том, что электрическая дуга, образующаяся между электродом и расплавленной ванночкой изделия, горит в струе инертного газа, образующего меха­ническую защиту участка сварки от окисления.

В качестве инертного газа при­меняются аргон, гелий, азот или углекислый газ.

Аргоно-дуговая сварка. Разли­чают аргоно-дуговую сварку непла­вящимся электродом и сварку пла­вящимся электродом. При первом способе в горелку (см. фиг. 27), устанавливают вольфрамовый элек­трод, который в процессе сварки не плавится, а лишь медленно испаряется.

Для образования ва­лика шва в электрическую дугу сбоку вводят присадочный пру­ток.

При втором способе в качестве электрода используют проволоку, имеющую химический состав, близ­кий к составу основного металла. Пруток подается в горелку с по­мощью специального подающего механизма.

Фиг. 122. Схема полуавтоматической шланговой установки.

Аргоно-дуговой сваркой можно сваривать почти все марки сталей и цветных металлов. Особо широкое применение она нашла для сварки изделий из легких металлов: алюминия, магния, титана и их сплавов. Для сварки меди вместо аргона рекомендуется применять азот.

Аргоно-дуговая сварка может быть ручной, полуавтоматической или автоматической.

При сварке неплавящимся электродом с целью предохранения воль­фрамового стержня от оплавления процесс ведут на переменном токе.

Сварка плавящимся электродом всегда осуществляется постоян­ным током обратной полярности, который может быть получен от стандартных сварочных машин.

Первый вид сварки применяют для сварки металлов толщиной от 0,5 до 6 мм. Более толстый материал целесообразнее сваривать плавящимся электродом.

Сварка в среде углекислого газа. Сущность этого способа заклю­чается в том, что электрическая дуга горит в атмосфере углекислого газа, а окисление металла парализуется углекислотой за счет при­менения специальных электродных проволок с повышенным содер­жанием кремния и марганца.

Фиг. 123. Схема дуговой сварки с двойной газовой защитой.

/ — электрод; 2 — внутренняя струя газа; 3 — внешняя струя газа

Механические свойства сварных соединений при сварке в среде углекислого газа почти не отличаются от свойств соединений, полу­чаемых при автоматической сварке под флюсом. Металл швов ока­зывается менее чувствительным к ржав­чине и к образованию пор. Наибо­лее эффективной в среде углекис­лого газа является полуавтоматическая сварка. Сварочные головки принци­пиально почти не отличаются от при­меняемых при аргоно-дуговой сварке, однако электрическая схема должна обя­зательно обеспечивать автоматическое включение и выключение механизма подачи проволоки при возбуждении и обрыве дуги. Для углекислотной сварки характерен широкий диапазон токов (от 50 до 700 а).

В среде углекислого газа успешно сваривают большинство марок сталей. Дешевизна и широкое распространение углекислоты делают этот способ более

экономичным, чем все описанные выше. Углекислота должна быть совершенно сухой, с содержанием не более 1 % примесей.

Дуговая сварка с двойной газовой защитой. В последнее время получает распространение способ сварки алюминия, титана и неко­торых других металлов с двойной газовой защитой. Горелка (фиг. 123), применяемая при этом способе, имеет два цилиндра (один внутри другого), по которым направляются потоки защитных газов — по внутреннему с большей скоростью, по внешнему с меньшей.

В качестве защитных газов во внутреннем потоке используют аргон или смесь аргона с гелием, а во внешнем — аргон или азот. При сварке алюминия и его сплавов во внутренний поток в неболь­ших количествах добавляется хлор, который при использовании загрязненной проволоки сохраняет высокое качество шва.

Газовая сварка. Газовой сваркой называют один из видов сварки плавлением, при котором источником теплоты служит пламя горю­чих газов или паров.

Для создания пламени используют различные конструкции горелок, потребляющие в качестве горючих веществ ацетилен, пропан, бутан, коксовый или генераторный газ, а для поддержания горения — кислород.

Из горючих газов наиболее широкое распространение получил ацетилен, который при сгорании в струе кислорода дает очень высо­кую температуру (до 3150° С). На крупных предприятиях ацетилен получают на генераторных станциях и затем распределяют его по рабочим местам. Во избежание «обратного удара», возникающего при проскоке пламени в газовые турбопроводы, на каждом рабочем месте устанавливают предохранительные гидравлические затворы.

В небольших цехах используют ацетилен, поставляемый на аппаратостроительный завод в баллонах. Баллоны наполняют ацетиленом под давлением в 20—25 am через вентиль, ввернутый в отверстие горловины баллона. Выпуск газа из баллона осуществляется через редуктор. Внутри баллонов находится пористая масса, пропитанная ацетоном, легко и в большом количестве растворяющем ацетилен. В одном объеме ацетона при повышении давления на одну атмосферу может растворяться около 20 объемов ацетилена.

В ряде случаев ацетилен может быть заменен смесью пропана с бутаном. Эти вещества при давлении 8—10 am при обычной тем­пературе находятся в жидком состоянии, а при атмосферном давле­нии — в виде газа. Пропано-бутановая смесь менее взрывоопасна и значительно дешевле ацетилена.

В табл. 40 приводятся характеристики некоторых горючих газов.

Таблица 40