2.3 Изучение особенностей сварки данного вида изделий

При изготовлении, монтаже, ремонте, реконструкции применяемая сварка сосудов (баллонов) должна производиться в соответствии с требованиями нормативной документации на изготовление баллона, утвержденных инструкций, технологической документаций. Технологическая документация должна содержать указания по технологии сварки металлов, принятых на изготовление сосуда и его элементов, применению присадочных материалов, видам и объему контроля, а также предварительному и сопутствующему подогреву и термической обработке. Для выполнения сварки должна применяться исправные установки, аппаратура и приспособления. Для выполнения сварки технология должна быть аттестована в соответствии с требованиями установленных Госгортехнадзором России.

Баллон состоит из продольного шва, которым сваривается обечайка, двух кольцевых швов, которыми привариваются днища, а к одному из днищ приваривается горловина для установки вентилей, фланцев или штуцеров.

Перед сваркой детали соединяются прихватками, длиной 20мм через 50 – 100 мм. При сваре прихватки следует переплавлять полностью, так как в них могут образовываться трещины. Поэтому перед сваркой прихватки следует осмотреть и зачистить. Сначала сваривают продольный шов обечайки длиной 765мм, затем ведут сварку кольцевых швов, которыми привариваются днища к обечайке диаметром 300мм, и в конечном итоге приваривают горловину.

К производству сварочных работ допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с “Правила аттестации сварщиков”, утвержденными Госгортехнадзором России, и имеющие удостоверение установленной формы.

2.4 Выбор способа сварки

При выборе способа сварки следует руководствоваться следующими факторами: свойства свариваемого металла, толщина деталей, габориты изделия, экономическая эффективность.

Ввиду небольшой протяженности швов и толщины свариваемого изделия 5мм принимаем в качестве способа сварки автоматическую сварку в углекислом газе. Особенностью данного способа сварки является применение сварочных проволок с содержанием элементов раскислителей, которые компенсируют выгоревшие элементы из основного металла, обеспечивая равнопрочность сварного шва основному металлу, а так же обеспечивает коррозионную стойкость.

По сравнению с другими способами сварки в защитных газах обладает рядом преимуществом:

высокая степень концентрации дуги, обеспечивающая минимальную зону структурных превращений и относительно небольшие деформации изделия;

• высокая производительность;

• высокоэффективная защита расплавленного металла;

• возможность визуального наблюдения за формированием шва;

• низкая стоимость углекислого газа;

• возможность сварки металлов различной толщины;

• отсутствие операции по удалению шлака;

• возможность сварки в различных пространственных положениях.

Недостатки способа:

• применение газовой аппаратуры;

• применение защитных мер против световой и тепловой радиации дуги;

• повышенное разбрызгивание электродного металла.

На основании из выше перечисленных факторов выбираем сварку в среде углекислого газа плавящимся электродом.

Сварка в СО₂ , как и прочие способы сварки, имеет свои рациональные области применения. Целесообразность применения сварки в СО₂ должна решаться на основе анализа технических и экономических показателей сварки конкретных изделий обязательно с учетом перспективы расширения применения данного способа сварки в цехе и на заводе, а также хорошей организации работ.

Во всех перечисленных случаях сварка в СО₂ заменяет газовую и ручную дуговую сварку штучными электродами, обеспечивает увеличение производительности до 5 раз при полуавтоматической сварке в СО₂ и до 10 раз при автоматической сварке, улучшает качество швов, увеличивает ресурс работы сварных конструкций в несколько раз, уменьшает расход электродного металла на 1м шва и деформации конструкции после сварки, упрощает технику сварки и облегчает работу, улучшает санитарно-гигиенические условия работы.

2.5 Выбор сварочных материалов

Сварочные материалы, применяемые для сварки баллонов, должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий, что должно подтверждаться сертификатом организации-изготовителя.

При выборе сварочных материалов следует исходить из следующих условий:

• Возможность осуществлять сварку в тех положениях, в каких будет находиться во время сварки изделие;

• Получения плотных беспористых швов;

• Получение металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин;

• Получение металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность;

• Низкая токсичность;

• Экономическая эффективность.[Азаров, с.9]

Для сварки низкоуглеродистых низколегированных сталей используют легированные электродные проволоки марок Св-08ГС, Св-08ХГС и Св-08Г2С, Св-08ХГ2С. Из таблицы 1 видно, что проволока Св-08ГС больше подходит для сварки стали 15ХСНД, так как механические свойства получаемого сварного шва близки к механическим свойствам основного металла.

Таблица 3 - Механические свойства швов, выполненных сваркой в СО₂[Каховский, 402]

Сталь	Марка проволоки	σт, кг/мм2	σв, кг/мм2	δ5, %	Ψ, %
15ХСНД	Св-08Г2С	43.1-53.4	61.3-68.5	21.3-26.3	43.5-57.8
	Св-08ГС	42.1-44.2	59.4-60.9	20.0-31.0	43.5-66.0
	Св-08ХГС	38.1-44.6	58.0-58.6	25.7-30.5	56.3-64.0
	Св-08ХГ2С	48.0-51.2	60.8-68.6	22.0-25.0	57.2-60.0

Основные рациональные области применения сварки в СО₂ проволоками Св-08Г2С и Св-08ГС Ø 0,7-1,4мм : сварка углеродистых и легированных конструкционных и коррозионно-стойких сталей толщиной 0,8-5мм со швами любой формы и длины во всех пространственных положениях, а толщиной 5-30мм в вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях; сварка деталей небольших размеров в массовом и серийном производстве; сварка неповоротных кольцевых швов трубопроводов диаметром от 10мм и более; сварка поворотных кольцевых швов изделий, когда необходим полный провар соединения с обратным формированием шва.

Внешний вид швов, выполненных проволокой Св-08Г2СЮ, в большинстве случаев недостаточно хороший, а разбрызгивание велико (до 12-15%). Тем не менее сварка в СО₂ почти повсеместно в заводских условиях заменяет ручную дуговую сварку и полуавтоматическую сварку под флюсом. Это, по-видимому, в большинстве случаев определяется большей простотой техники сварки в СО₂ и упрощением организации работ.

Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что при автоматической сварке плавящимся электродом в среде защитных газов с применением проволоки Св-08ГС механические свойства шва более близки к механическим свойствам стали 15ХСНД.

Механическая очистка и травление проволоки позволят повысить стабильность процесса и уменьшить содержание водорода в шве. В наибольшей степени удалить водород и азот из проволоки, повысить ударную вязкость шва, улучшить стабильность процесса и формирования шва, а также уменьшить разбрызгивание можно путем прокалки проволоки при температуре 150-250˚С в течении 1,5-2 часов. Наличие на проволоке ржавчины приводит к резкому снижению стабильности процесса и повышению разбрызгивания. Для удаления ржавчины рекомендуется травление и механическая очистка проволоки с последующей прокалкой при температуре 150-250˚С в течении 1,5-2 часов.

Для защиты расплавленного металла сварочной ванны используем углекислый газ, который поставляется по ГОСТ 8050-76. Для сварки используют сварочную углекислоту сортов Ι и ΙΙ, которые отличаются содержанием паров воды (0.178 и 0.515 Н₂О в 1 м³ СО₂ соответственно). Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах ёмкостью 40 л. Баллон, окрашенный в черный цвет и имеющий надпись желтого цвета, содержит 25 кг СО₂ , что при испарении соответствует 12.5 м³ газа.

2.6 Выбор режимов сварки

Исходя из литературных данных и данных полученных экспериментальным путем выбираем следующие режимы для автоматической сварки в среде углекислого газа представленных в таблице 4.

Таблица 4 – Режимы для автоматической сварки в среде углекислого газа

Толщ. металла, мм	Катет, мм	Зазор, мм	Число слоев	Dэл, мм	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч, одного слоя	Расход на один слой, л/мин
Стыковые швы
3-5	–	1,6- 2,0	1-2	1,6-2,0	180-200	28-30	20-22	14-16
Угловые швы
3-4	3,0-4,0	–	1	1,2	120-150	20-22	16-18	8-10
5-6	5,0-6,0	–	1	2,0	260-300	28-30	29-31	16-18

Благодаря выбранным режимам сварки обеспечиваются оптимальные свойства зоны термического влияния и металла сварного шва. Сварной шов обладает оптимальными формами. Требования к качеству сборки и подготовки деталей под сварку в СО₂ должны соответствовать ГОСТ 14771-76. Однако прихватки следует выполнять меньшим диаметром. Выбираем D_эл=1,2 мм. Прихватки будем выполнять полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.