Матеріали, застосовувані при газовому зварюванні.
Кисень
Кисень при атмосферному тиску і звичайній температурі газ без кольору і запаху, трохи важче повітря. При атмосферному тиску і температурі 20 гр. маса 1м3 кисень дорівнює 1.33 кг. Згоряння горючих газів і парів горючих рідин у чистому вигляді кисні відбувається дуже енергійно з великою швидкістю, а виникнення в зоні горіння виникає висока температура.
Для отримання зварювального полум'я з високою температурою, необхідно для швидкого розплавлення металу в місці зварювання, горючий газ або пари горючої рідини спалюють у суміші з чистим киснем.
При виникненні стисненого газоподібного кисню з маслом або жирами останні можуть самозайматися, що може бути причиною пожежі. Тому при поводженні з кисневими балонами і апаратурою необхідна ретельно стежити за тим, щоб на них не падали навіть незначні сліди масла і жирів. Суміш кисню з горючих рідин при певних співвідношеннях кисню і пального речовини вибухає.
Технічний кисень добувають з атмосферного повітря який піддають обробці в повітророзподільних установках, де він очищається від вуглекислоти й осушується від вологи.
Рідкий кисень зберігають і перевозять у спеціальних посудинах з хорошою теплоізоляцією. Для зварювання випускають технічний кисень трьох сортів:
вищого, чистотою не нижче 99.5%
першого сорту чистотою 99.2%
другого сорту чистотою 98.5% за об'ємом.
Залишок 0.5-0.1% становить азот і аргон
Ацетилен
Як пальне газу для газового зварювання набув поширення ацетилен з'єднання кисню з воднем. При нормальній to і тиском ацетилен знаходиться в газоподібному стані.
Ацетилен безбарвний газ. У ньому присутні домішки сірководню та аміак.
Ацетилен є вибухонебезпечний газ. Чистий ацетилен здатний вибухати при надлишковому тиску понад 1.5 кгс / см 2, при швидкому нагріванні до 450-500С. Суміш ацетилену з повітрям вибухати при атмосферному тиску, якщо в суміші міститься від 2.2 до 93% ацетилену за обсягом. Ацетилен для промислових цілей отримують розкладанням рідких горючих дією електродугового розряду, а так само розкладанням карбіду кальцію водою.
Гази замінники ацетилену.
При зварюванні металів можна застосовувати інші гази і пари рідин. Для ефективного нагрівання і розплавлення металу при зварюванні необхідно щоб t o полум'я була приблизно у два рази перевищувала t o плавлення сваріемого металу.
Для згоряння горючих різних газів потрібно різне кількість кисню подається в пальник.
Гази замінники ацетилену застосовують у багатьох галузях промисловості. Тому їхнє виробництво і видобуток у великих масштабах і вони є дуже дешевими, в цьому їх основна перевага перед ацетиленом.
Внаслідок більш низькою t o полум'я цих газів застосування їх обмежене деякими процесами нагрівання і плавлення металів.
При зварюванні ж сталі з пропаном або метаном доводиться застосовувати зварний дріт містить підвищену кількість кремнію і марганцю, використовуваних як розкислювачів, а при зварюванні чавуну і кольорових металів використовувати флюси.
Гази - замінники з низькою теплопровідної здатністю неекономічно транспортувати в балонах. Це обмежує їх застосування для газополум'яної обробки.
Таблиця. Горючі гази для зварювання та різання.
Горючі гази |
Температура полум'я при згорянні в кисні |
Коефіцієнт заміни ацетилену |
Ацетилен |
3150 |
1,05 |
Водень |
2400-2600 |
5,2 |
Метан |
2400-2500 |
1,6 |
Пропан |
2700-2800 |
0,6 |
Пари гасу |
2400-2450 |
1-1,3 |
Інструмент, пристрої, інвентар та механізми.
Інструменти, обладнання та пристосування при зварювальних роботах
Для виконання зварювальних робіт зварник повинен мати певний набір інструментів і приладдя.
Електродотримачі. Це один з основних інструментів електрозварника, від якого багато в чому залежать продуктивність і безпечні умови праці. Елетродотримач повинен бути легким (не більше 0,5 кг) і зручним, мати надійну ізоляцію, не нагріватися при роботі, забезпечувати швидке і надійне закріплення електрода. Залежно від способу кріплення електродів розрізняють засувні, пасатижні, ексцентрикові і інші електродотримачі. Найбільш поширені пасатижні електродотримачі (Рис 2.8).
Рисунок 2.8. Електродотримач пасатижний: 1- захисний ковпачок пружини; 2- пружина; 3- важіль з верхньою лещатою; 4- теплоізоляційний захист; 5- нижня лещата; 6- конус різьбової втулки.
Щитки та шоломи. Це обладнання виготовляють відповідно до ГОСТ 12.4.035-78 з струмонепровідних матеріалів - фібри або пластмаси. Маса щитка не повинна перевищувати 0,48 кг, шолома - 0,6 кг. Їх внутрішня поверхня повинна бути гладкою, матовою, чорного кольору. Щиток складається з корпусу з оглядовим вікном і ручки, що має круглий поперечний переріз і довжину не менше 120 мм. Шолом представляє собою захисне пристосування, що надягається зварником на голову. Він складається з корпусу з оглядовим вікном і наголовника, який повинен забезпечувати два фіксованих положення корпуса: опущене (робоче) і відкинуте назад.
Для захисту очей від шкідливих випромінювань щитки і шоломи забезпечені світлофільтрами типу С темно-зеленого кольору, які випускають (замість світлофільтрів типу Е) 13 класів для зварювання із застосуванням струмів силою 13 ... 900 А.
Для захисту світлофільтру від бризок металу використовують покривні органічні скла, які в міру пошкодження замінюють новими (Рис. 2.9).
Рисунок 2.9. Щитки (а) та шоломи (б).
Зварювальні дроти. Струм від силової мережі підводиться до зварювальних апаратів по проводах марки КРПТ. Від зварювальних апаратів до робочих місць зварювальний струм надходить за гнучким проводу марки ПРГ, АПР або ПРГД з гумовою ізоляцією. До електродотримача повинен бути підключений гнучкий мідний дріт марки ПРГД довжиною не менше 3 м.
Довжина проводів від зварювальних апаратів до робочого місця не повинна бути більше 30 ... 40 м, тому що при великій довжині проводів напруга в них значно падає, що призводить до зменшення напруги дуги. Для з'єднання зварювальних проводів застосовують спеціальні муфти, мідні наконечники і болти. Температура нагріву проводів не більше 70 ° С.
Одяг зварника. У комплект одягу входять куртка, брюки та рукавиці. Куртку і штани шиють з брезенту, сукна або азбестової тканини. Одяг із прогумованого матеріалу не застосовують, оскільки її легко пропалити нагрітими металевими частинками. Штани повинні прикривати взуття для запобігання ніг від опіку. Рукавиці можуть бути брезентовими або робочими.
Додатковий інструмент зварника. Для зачищення країв перед зварюванням і видалення з поверхні швів залишків шлаку застосовують сталеві щітки - ручні або з електроприводом. Остиглий шлак з поверхні шва видаляють молотком-шлаковідділювачем.
Для під'єднання "маси" до заготівлі служать гвинтові або пружинні затиски, в які струмопровідний дріт впаюють високотемпературним припоєм або закріплюють механічно.
Для клеймування швів, вирубки дефектних місць, видалення бризок і шлаку застосовують відповідно клейма, зубила і молотки. Складальні операції перед зварюванням виконують за допомогою шаблонів, схилів, лінійок, косинців і спеціальних пристосувань. При монтажних зварювальних роботах зварювальники використовують надягають через плече брезентові сумки, в які поміщають електроди.
Особливості зварювання зварних конструкцій труб, посудин, резервуарів, решітчастих конструкцій.
Одним з найбільш затребуваних на ринку видів робіт є зварювання сталевих труб. Проводити дану роботу можна не тільки у великих промислових масштабах, наприклад, при будівництві нафто- і газопроводів, а й у побуті. Сталеві труби можна зварювати як апаратами для газового зварювання, так і електродами, застосовуючи електродугове зварювання, а також апарати MIG-MAG або TIG, залежно від того, який матеріал використовується і від ступеня необхідної якості. Чималу значимість в процесі зварювання матиме кваліфікація зварника.
У кожному разі перед початком роботи стикувальні кромки труб обов'язково очищають від залишків іржі, окислів і фарби, інакше висока якість шва буде неможливо. Другим етапом є зняття фаски з труби. У цьому випадку зварювальний шов заповнюють розплавленим металом по V-подібної площі, внаслідок чого шов виходить більш міцним і герметичним.
Труби, зварюють газовим пальником, вимагають, як правило, одного проходу, при цьому закінчення шва буде проходити не встик, а з невеликим напругою для того, щоб виключити непровар в місцях де шов починається або закінчується. Присадний матеріал металевих труб повинен мати необхідну ступінь відповідності сорту сталі. Слід зауважити, що використання газового зварювання увазі, що товщина стінок труб не більше 4 мм, інакше відбувається перегрів шовного зони і він втрачає міцність надалі.
Найбільшого поширення на сьогоднішній день отримали методи ручного дугового зварювання металевих виробів або по-іншому - зварювання водопровідних труб (або інших) за допомогою напівавтомата. Щоб зварювати сталеві труби з невеликим діаметром і малою товщиною стінок, від 1,5 до 5 мм, користуються зварювальними електродами з діаметром 3-4 мм, так як вони є найбільш придатними під всі вимоги.
Дугове зварювання починається також з очищення торців металевих труб на ширину від 10 мм і зняття фаски. На другому етапі труби центруються між собою, прихоплюючи в 3-4 точках, рівномірно по всьому колу труби. Прихватка не може перевищувати 10 мм, а висота пріхваточного шва повинна бути максимум 2/3 від висоти фаски.
Після цього етапу, впевнившись у правильності центрування сполук, виробляють обварки шва. До першого проходу користуються електродами меншого діаметру, наприклад 3 мм. При цьому фаска заповнюється зварювальним матеріалом на глибину 2/3 висоти фаски.
Коли процес закінчений, необхідно вичистити зварену поверхню стику, видалити залишки шлаку, перевірити поверхню на якість зробленої роботи. Шов повинен бути суцільним, не мати переривань і непроплавленних місць.
Щоб забезпечити високу якість з'єднання зверху основного першого шва накладають другий, для чого використовується більшого діаметру електрод. Наприклад, якщо в першому випадку користувалися електродом на 3 мм, для того, щоб накласти остаточний шов, береться електрод в 4 мм діаметром. Шов накладають з загарбання прилеглих частин сталевих труб, така технологія гарантує герметичність стику.
Посудини, що працюють під тиском,
виготовляють у формі циліндра (рис. 20.55 а), тора (рис. 20.55 б) або сфери (рис. 55 в). Характерними для посудини є стикові з'єднання.
«Обичайки» зварюють прямолійними поздовжніми швами. Кільцевими швами з'єднують сферичні днища та «обичайки», круговими швами вварюють штуцери у циліндричні й торові елементи.
Тонкостінні посудини (товщиною до 7 мм) виготовляють із низьковуглецевих і низьколегованих сталей низької та середньої міцності. Для високо- і особливоміцних сталей, сплавів металів, алюмінію застосовують зварювання в захисних газах. Приклади конструктивного оформлення стикових з'єднань показані на рис. 20.56. З'єднання без підкладки (рис. 20.56 а) є основними, але складні для збирання і зварювання з повним проплавленням. З'єднання з підкладкою, що залишається, (рис. 20.56 б) дозволяють упростити збирання і зварювання кільцевого шва, але їх можна застосовувати лише для сталей низької та середньої міцності, які мають хорошу зварюваність і малу чутливість до концентраторів напружень
З'єднання з місцевим ущільненням стінки в зоні шва (рис. 20.56 в)використовують у випадку необхідності компенсувати послаблення основного металу в зоні з'єднання.
Технологія збирання та однобічного зварювання поздовжніх швів тонкостінних посудин передбачає застосування стендів із клавішними затискачами, які забезпечують рівномірне й щільне притискання кромок до підкладки.