книги из ГПНТБ / Безбах, Д. К. Сварка на открытых площадках в судостроении и судоремонте

Наклон электрода или сопла сварочной горелки, а также выбирают соответствующий режим сварки и т. п.

При местной защите стремятся оградить от влияний неблаго­ приятных метеорологических факторов участок свариваемой металло­ конструкции, непосредственно примыкающий к сварочной дуге. Для этого используют дополнительные средства, например перенос­ ные противоветровые рамки.

При местной защите проводят и такие мероприятия, как местный подогрев свариваемых изделий.

Непосредственная защита позволяет лишь несколько расширить пределы максимально допустимых значений влажности или ско­ рости ветра. Местная защита позволяет выполнять процесс сварки практически при любой влажности, температуре и скорости ветра. Ограничения вводят только в соответствии с требованиями техники безопасности для работающего.

При общей защите всю свариваемую металлоконструкцию — секцию, блок, судно— защищают от неблагоприятных воздействий погоды. К средствам общей защиты относятся ветроотражательные заборы вокруг места сборки и сварки секций, переносные шалаши (противоветровые кессоны), полузакрытые (холодные) эллинги, теп­ ляки и другие сооружения. В какой-то мере и корпус блока (судна) при сварке изнутри является защитой от ветра и осадков. Средства общей защиты позволяют оградить одновременно несколько сва­ рочных постов от действий комплекса неблагоприятных метеоро­ логических факторов.

Защита места сварки может быть полной (от всех неблагоприят­ ных факторов) и частичной (от одного-двух).

Защита от повышенной влажности. При сварке на открытых пло­ щадках в условиях повышенной влажности источниками водорода являются увлажненные сварочные материалы (электроды, прово­ лока, флюсы, защитные газы), свариваемые металлоконструкции и сама атмосферная влага. Необходимо обеспечить низкое содержа­ ние водорода в сварочных швах, ограничив его поступление из этих источников. Поэтому для непосредственной защиты расплавлен­

в) повысить эффективность защиты расплавленного металла. Испарение влаги будет происходить интенсивнее, если увели­

чить в допустимых пределах напряжение дуги либо быстро манипу­ лировать дугой перед сварочной ванной (периодически выносить дугу за пределы ванны). При сварке высоководородистыми электрод­ ными материалами ограничение поступления водорода в зону дуги не имеет такого важного значения, как при сварке низководороди­ стых материалов.

Ограничить поступление влаги из электродных материалов тех­ нологически легче, чем с поверхности свариваемых металлокон­ струкций илп' атмосферы. Поэтому одним из мероприятий является

90

максимальное снижение содержания влаги в электродных материалах (ниже допустимого уровня для цеховых условий). В результате суммарное поступление водорода будет в пределах нормы.

Покрытия электродов поглощают влагу в зависимости от вре­ мени, температуры и относительной влажности среды, от прямого попадания воды, масла и т. п. Экспериментально установлено, что уже через четыре-пять дней пребывания электродов на воздухе при нормальной влажности их покрытие увлажняется выше допустимого предела [16].

Крафт-бумага или битумная бумага, в которую упаковывают электроды, не защищает их от влаги воздуха, поэтому в последнее время поверх бумажной упаковки надевают пластмассовые пленки и герметизируют последние сваркой в соответствии с требованиями ГОСТ 9466—60.

Хорошо защищают электроды герметические контейнеры или пецалы. По данным Б. А. Гололобова и К. Г. Николаева [16], при хранении электродов в герметических контейнерах и пеналах по­ крытие сохраняется сухим свыше трех месяцев.

Контейнер представляет собой ящик размером 500 X 270 Х930 мм; его емкость — 8 пачек электродов, масса — до 50 кг. Пенал — это цилиндрический формы сосуд диаметром 65 мм (ГОСТ 1947—56); масса хранимых в пенале электродов — 5 кг.

Увлажненные электроды можно прокалить повторно, однако после каждого нагрева покрытие теряет механическую прочность.

Флюсы, применяемые при электродуговой и электрошлаковой сварке, надежно защищают зону сварки от воздействия водяного пара, кислорода и азота воздуха. Это особенно важно при наличии ветра.

Значения допустимой влажности флюсов и других сварочных материалов приведены в табл. 29.

Вместе с тем флюсы имеют, по крайней мере, два недостатка — увлажняются на воздухе и не предотвращают образование пор при наличии влаги и ржавчины на свариваемых кромках.

Для предохранения от увлажнения флюсы необходимо хранить в герметических сосудах, например бидонах по ГОСТ 5105—66. Бидоны выпускаются емкостью 10 и 20 л; масса вмещаемого флюса

флюс удобно набирать для засыпки в бункеры сварочных авто­ матов.

При повышенной влажности увлажнение флюса происходит в процессе сварки (в бункере автомата и на изделии). Для предотвра­ щения увлажнения флюса, находящегося в работе, рекомендуется на бункерах автоматов устанавливать герметические крышки с ре­ зиновыми прокладками и убирать флюс с изделия сразу после пере­ движения автомата. При полуавтоматической сварке с целью сбора отработанного флюса этот процесс необходимо периодически пре­ бывать либо отработанный флюс перед повторным использованием прокаливать в печи.

91

Одним из способов предупреждения пор при сварке иа открытых площадках является применение керамических флюсов, которые, однако, не нашли широкого распространения иа судостроительных и судоремонтных предприятиях из-за сложности их изготовления.

В отличие от флюсов защитные газы не изменяют содержание влаги с течением времени. Для уменьшения количества влаги газы пропускают через влагопоглотители, например силикагель. При баллонном снабжении можно применить следующий прием: пере­ вернуть баллон вверх дном, выждать 10— 15 мин пока вода стечет в нижнюю часть баллона, затем открыть вентиль баллона и выпустить часть газа вместе с водой.

Содержание влаги в защитных газах обычно определяют по

В § 4 отмечалось, что источником водорода при механизирован­ ных способах сварки может быть загрязненная или поржавевшая поверхность электродной проволоки. Атмосферная коррозия на открытых площадках появляется в результате воздействия повышен­ ной влажности воздуха, осадков в виде дождя и снега, росы, инея, изморози и обледенения. Ржавчина препятствует прохождению проволоки через гибкие шланги полуавтоматов, окисляет и обога­ щает водородом металл шва.

Одним из эффективных способов очистки от загрязнений орга­ ническими и минеральными маслами является обжиг проволоки газовым пламенем или в печи [16]. Ржавчину этим способом не удаляют. Не все известные способы очистки от ржавчины подходят в одинаковой мере. Так, после химической очистки поверхность

92

Проволоки становится шероховатой п поДать ее в гибкий кабельшланг практически невозможно.

Ржавчину можно снять, пропуская несколько раз проволоку через фильеры, однако при этом изменится диаметр проволоки.

так как в этом случае поверхность проволоки получается шерохо­ ватой.

Обеспечить высокое качество очистки поверхности от ржавчины и других загрязнении, а также придать очищенной поверхности требуемую гладкость можно, использовав предложенное автором приспособление (рис. 60).

Основной частью его являются резцы, снимающие тонкую стружку по методу протяжки. Приспособление представляет собой набор пластин, в которых закреплены по две пары попарно подпружинен­ ных резцов. Резцы имеют плоскую режущую кромку. Каждый резец снимает стружку, шириной не более 0,5 мм. Сдвинув резцы на опре­ деленный угол, можно достичь полного облегания проволоки и уда­ ления с ее поверхности ржавчины, консервирующей смазки и других загрязнений вместе с тонкой стружкой металла. Расход металла в стружку не превышает 100 г на бухту массой 30 кг.

Чистота поверхности и усилие проталкивания проволоки диа­

для перемещения грузоподъемными средствами, либо в других сосудах.

93

Вавтоматах и полуавтоматах при повышенной влажности прсВ волоку можно хранить во время рабочей смены, не более.

Взарубежной практике сварочную проволоку сплошного сече­ ния омедняют, а порошковую— покрывают тонкой окиснон плен­ кой путем прокалки. Как показали эксперименты, проволока,

покрытая окисной плен­ кой, при относительной влажности воздуха 100% может находиться не бо­ лее суток.

При непосредственной защите расплавленного ме­ талла от атмосферной вла­ ги выбирают режим свар­ ки с устойчивым горением

дуги минимальной длины, увеличивают толщину покрытия электро­ дов и относительный вес порошковых проволок, а также расход защитного газа при сварке в защитных газах и толщину слоя флюса при сварке под флюсом.

Местную защиту от повышенной влажности осуществляют глав­ ным образом в отношении свариваемых кромок. Наиболее простым и доступным средством защиты кромок от коррозии является по­ крытие их грунтами, по тонкому слою которых можно производить сварку. Лучше всего использовать грунт марки ВЛ-023; толщина слоя этого грунта не должна превышать 16—20 мкм, иначе в швах

94

будут образовываться поры. Обычно свариваемые кромки покры­ вают грунтом при предварительной обработке листов или заготовок из профильного металла. Однако после газовой резки происходит местное разрушение антикоррозионного покрытия. В цеховых усло­ виях это явление сказывается положительно, а на открытых пло­ щадках оно оказывается вредным, так как незащищенные места при повышенной влажности покрываются слоем ржавчины. Места, на которых антикоррозионное покрытие было разрушено в резуль­ тате резки, прирубки, прихватки и т. п., должны быть покрыты грунтом повторно.

Рис. 62. Защита кромок от коррозии: а — с помощью клейкой ленты; б — уплотнительных шлангов; в — «ниточных» швов.

Если соединения будут сваривать в углекислом газе (С02), то поверх грунта необходимо нанести слой специального покрытия для предотвращения приваривания брызг. Разработаны следующие составы (%):

Ширина слоя грунта должна составлять 100 мм в обе стороны от оси шва.

Время высыхания предохранительных покрытий при нормальной влажности воздуха не превышает 15 мин. Однако слой грунта сам является источником водорода, особенно если толщина его увели­ чена.

Более надежно защитить кромки от коррозии можно, наклеив ленту (рис. 62, а) или применив специальные балки с резиновыми уплотнительными шлангами (рис. 62,6). Для защиты собранных под сварку соединений от росы, изморози, снега и т. п. предназначены различные средства в виде полос резины, пленки, жести и т. п., а также в виде сыпучих материалов (флюс и др.). Иногда осуществляют предварительную заварку повышенных зазоров в соединениях под автоматическую сварку. Это одновременно способствует защите кромок от коррозии (рис. 62, в).

95

Во всех случаях боковые торцы и обратная сторона соединения также должны быть защищены так, чтобы пространство между кромками было изолировано от воздуха.

Влагу с поверхности кромок удаляют механическим (протирка ветошью, стальными щетками и т. п.) или тепловым (нагрев пла­ менем горелки, токами высокой или промышленной частоты, радиа­ ционными лампами и т. п.) способом.

Поданным Б. А. Гололобова и К. Г. Николаева [16], количество диффузионного водорода в металле шва, выполненного автомати­ ческой сваркой под флюсом, при механической очистке свариваемых кромок составляет 3,4—3,6, а при осушке газовой горелкой 2,1— 2,4 см3/100 г. Поэтому при сварке под флюсом влагу рекомендуется удалять только тепловым способом. При сварке открытой дугой для удаления влаги можно использовать механическую или тепло­ вую очистку, так как существенной разницы содержания водорода в швах не наблюдается.

Для защиты места сварки от осадков применяют переносные шалаши и палатки. Последние представляют собой легкие кон­ струкции без днищ и защищают рабочее место одновременно и от ветра.

В настоящее время сконструированы и применяются палатки, имеющие складной каркас из дюралюминиевых трубок диаметром 18 мм [551. На каркас натянут брезент. Масса такой палатки не превышает 15 кг. В США применяют палатки массой до ПО кг и раз­

или деревянные тепляки, сараи; нередко брезентом обшивают строи­ тельные леса. Может быть сооружено на базе металлоконструкций козловых кранов передвижное укрытие.

Защита от влияния пониженной температуры. Существуют кон­ кретные рекомендации по обеспечению качественной сварки при пониженной температуре [2, 16, 55, 62]. Они сводятся к следую­ щему: следует ограничивать в основном металле верхний предел содержания вредных примесей, углерода и легирующих элементов, а также в каждом конкретном случае выбирать соответствующий способ термической обработки, обеспечивающий сохранение на заданном уровне пластических свойств материала.

Стали, применяющиеся для изготовления корпусных конструкций, указанным требованиям удовлетворяют. Предельно допустимое со­ держание углерода в углеродистых сталях не должно превышать 0,25%, а серы и фосфора — 0,05%; в стали марки С углерода должно быть не более 0,22%. В низколегированных сталях углерода со­ держится менее 0,12%, а в среднелегированных — 0,18% и менее. Серы н фосфора в низко- и среднелегированных сталях должно быть не более 0,03—0,04%.

Аналогичные ограничения введены и для электродных материа­ лов. Кроме того, существуют нормы содержания влаги в сварочных материалах и водорода в металле шва.

96

Большое значение имеет выбор способа и технологии сварки. Рекомендуется применять те способы и технологию сварки, при которых охлаждение металла шва происходит медленно, а коли­ чество водорода в нем незначительное.

Если с помощью перечисленных мероприятий не удается умень­ шить влияние пониженной температуры, то следует повысить температуру свариваемых металлоконструкций. При этом ограни­ чений по температуре воздуха нет. В соответствии с Правилами Регистра СССР [41 ] сварку проката из углеродистой и низколеги­ рованной стали толщиной свыше 20 мм производят при температуре

подогревают. Независимо от ограничений по температуре для дан­ ной конструкции температура подогрева кромок должна быть не ниже +20° С. Подрубку корня выполняют при Г ^ —25° С для проката толщиной не больше 20 мм и — 15° С для более толстого.

При выполнении большого объема работ на массивных кон­

горелки, работающие на природном газе и развивающие температуру до 900— 1000° С. При этом расстояние от рабочего места до излу­ чателя не должно превышать 3—4 м. Регулировать режим обогрева целесообразнее с помощью системы автоматического контроля и ди­ станционного зажигания горелок. Вместо горелок можно применять также электрические излучатели рефлекторного типа.

Местный подогрев свариваемых кромок можно осуществлять газовыми горелками, угольной дугой, токами высокой или промыш­ ленной частоты, паяльными или мощными электролампами [55]. Учитывая, что подогретые кромки быстро остывают, подогрев необ­ ходимо вести на отдельных участках непосредственно перед сваркой. Длина участков обычно равна длине шва (прохода), завариваемого одним электродом. При автоматической и полуавтоматической сварке подогрев осуществляют синхронно с передвижением автомата или сварочной горелки перед дугой на расстоянии около 1 м.

Защита от ветра. В результате проведенных исследований (см. гл. II) установлено, что движение воздуха оказывает влияние на качество сварных соединений при всех способах сварки видимой дугой. Минимальная скорость ветра, при которой наблюдается снижение показателей механических свойств ниже допустимых пределов, для каждого способа различна.

В табл. 31 приведены значения максимально допустимой ско­ рости ветра при обычной и специальной сварке.

* С использованием средств непосредственно!! защиты.

Для того чтобы можно было проводить сварку металла при более

наклоняют торцом по ходу ветра на угол 30—45° (от изделия);

применяют проволоку диаметром менее 1,2 мм, выбирают режимы сварки с возможно меньшей мощностью дуги;

к изделию; уменьшают зазор между соплом и изделием до мини­ мально возможной величины; используют проволоку повышенного качества и углекислый газ повышенной чистоты; применяют сва­ рочную горелку специальной конструкции, обеспечивающей высокий коэффициент жесткости (устойчивости) струи защитного газа.

98

При газоэлектрической сварке одним из средств непосредствен­ ной защиты от ветра является сварочная горелка специальной конструкции.

Горелка (рис. 64), разработанная для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа проволоками сплошного сечения и с по­ рошковым сердечником на открытых площадках, состоит из ко­

рована с учетом требований теории турбулент­ ных струй. Защитная струя обладает низкой начальной турбу­

лентностью, малой парусностью и высокой устойчивостью против сносящего потока воздуха.

Горелка рассчитана на скорость газа в пределах 0,8— 10 м/с, допускаемый сварочный ток — 600 А.

К гибкому шлангу горелка крепится с помощью резьбового соединения.

В последнее время предлагается стабилизировать струю защит­ ного газа с помощью «газовых линз» — тонких трубочек, запол­ няющих сопло [28]. При этом уменьшается начальная турбулент­ ность струи, благодаря чему увеличивается ее устойчивость. Однако