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

Ii соответствии с требованиями основных положений по сваркб судокорпуспых конструкций и Правил Регистра СССР место сварки должно быть защищено от воздействия атмосферных осадков и ветра; те из сварочных материалов, которые прошли комиссионные испы­ тания при воздействии ветра и для которых установлена допусти­ мая скорость ветра, можно в пределах этой скорости сваривать без такой защиты.

Как уже было сказано ранее (см. § 12), обеспечить возможность сварки при низких температурах можно с помощью подогрева сое­ динения, подбора режима сварки, способствующего уменьшению скорости охлаждения изделия — уменьшения скорости сварки, уве­ личения числа проходов, применения постоянного тока обратной полярности вместо переменного, периодического обогрева сварщи­ ков и др.

Вследствие этих мероприятий снижается производительность труда сварщиков, поэтому нормы времени в зимний период увели­ чивают примерно на 20%.

Желательно максимально использовать механизированные виды сварки. Однако следует учитывать, что механизация сварки на открытых площадках не всегда одинаково эффективна, поэтому целе­ сообразность ее применения необходимо определять в каждом кон­ кретном случае, исходя из местных условий.

Ручная дуговая электросварка покрытыми электродами. Ручную сварку необходимо осуществлять в тех случаях, когда механизи­

При сварке конструкций из углеродистых сталей применяют электроды рудно-кислого (ОММ-5) или рутилового типов (АНО-4 и др.). Применение рутиловых электродов из года в год расширяется, а выпуск электродов рудно-кислого типа сокращается, так как они более токсичны. Следует отметить, что на открытых площадках воздействие токсичных газообразных продуктов и аэрозолей умень­ шается, так как они уносятся ветром.

При использовании фтористо-кальциевых электродов, например марки УОНИ-13, не всегда удается добиться высокого качества сва­ рного шва. Так, если сварку проводят при наличии ржавчины и влаги на кромках, при ветре, при удлинении дуги, то возможность образования пор увеличивается. Кроме того, в этом случаесварку при­ ходится проводить на постоянном токе, что также менее желательно. Однако при использовании электродов этого типа уменьшается вероятность образования трещин.

При неблагоприятных погодных условиях следует использовать средства защиты (см. § 12). При температуре окружающей среды ниже —25° С сварку сталей толщиной 20 мм и более ведут с подо­ гревом до температуры +20° С и выше, а сварку сталей с литьем п поковками ведут с подогревом при — 15° С и ниже. Такие же тре­ бования предъявляются к наложению прихваток, к электродуговой строжке и рубке. Если в процессе сварки температура понижается

111

ниже критического значения, то шов необходимо доварить пол­ ностью.

При отрицательной температуре выступающую на кромках влагу удаляют ветошыо или газовым пламенем.

Сварку первого прохода необходимо производить таким обра­ зом, чтобы прогревались обе кромки, с этой целью дугу попере­ менно переносят с кромки на кромку (рис. 74). При вертикальном и наклонном положениях оси шва сварку ведут снизу вверх.

Автоматическая сварка под флюсом. Автоматическую сварку под флюсом на открытых площадках следут применять, если длина шва— 1,5 м и более; угол наклона оси шва не более 0,25 рад, а на­ клон изделия поперек шва — 0,35 рад.

Рис. 74. Схема движения торца электрода при сварке пер­ вого (о) и последующих (б) проходов.

При отрицательной температуре металлоконструкций сваривае­ мое соединение необходимо подогреть до температуры не менее 20° С, тщательно просушив полосу шириной 75н-200 мм по обе стороны от стыка.

Наибольшее распространение получила двусторонняя сварка на весу. Кроме того, часто осуществляют сварку по ручной подварке, на флюсовой подушке, медной подкладке и некоторыми другими способами.

Часто применяют стыковые швы без скоса кромок, хотя из-за попадания влаги в зазор и интенсивной коррозии такое соединение труднее выполнить на открытых площадках.

Затраты на устранение последствий коррозии, как правило, превышают затраты на скос кромок, производимый механизирован­ ным способом. Поэтому при сварке конструкций на открытых пло­ щадках в нижнем или потолочно-нижнем положениях следует пре­ дусматривать особые соединения, которые обеспечивают наиболее высокое качество швов (табл. 36). Первый проход в зависимости от величины зазора и других местных условий делают автоматической, полуавтоматической (кроме ЭП-439) или ручной сваркой. Обратную

112

сторону шва для достижения провара необходимо варить только автоматической сваркой.

Технологическая последовательность сварки следующая: листы полотен собирают разделкой вверх, заваривают первый проход швов, устанавливают и приваривают набор, а затем секцию кантуют и с помощью автоматов заваривают швы полотен окончательно. Если соединения подверглись коррозии, то перед сваркой второго прохода необходимо произвести разделку корня шва.

Режимы сварки следует назначать в соответствии с проведен­ ными расчетами (см. § 13). В зимний период скорость сварки должна быть несколько ниже обычной.

Электрошлаковая сварка. Электрошлаковую сварку вне цеха при­ меняют на вертикальных участках (наклон не более 0,44 рад) сты­ ков наружной обшивки или набора при толщине основного металла 18—-70 мм и длине стыка не менее 3 м. В тех же условиях электродуговую вертикальную сварку под флюсом осуществляют при тол­ щине стали 14—35 мм.

Электрошлаковую сварку выполняют постоянным током обрат­ ной полярности. Режимы сварки приведены в табл. 37.

При указанных в табл. 37 режимах глубина шлаковой ванны и сухой вылет проволоки составляют 30— 40 мм. С увеличением тока растет глубина металлической ванны, вследствие чего могут воз­ никнуть в швах трещины. От сварочного напряжения зависит устой­ чивость процесса и провар кромок.

Автоматическая вертикальная сварка в углекислом газе. Автома­ тической вертикальной сваркой в углекислом газе с принудитель­ ным формированием сваривают монтажные стыки как на плоских, так и на криволинейных обводах, если радиус кривизны не менее 2 м, а угол наклона от вертикали не более 0,6 рад. Толщина свари­ ваемых материалов — 8—24 мм.

При ветре свыше четырех баллов следует применять специаль­ ную ветрозащитную насадку, которая входит в комплект автомата «Ингул», кроме того, расход газа нужно увеличить в 1,5 раза. Сварку допускается производить при ветре до семи баллов.

Если толщина основного металла менее 20 мм, то температуру

меняют 25%-ный водный раствор хлористого кальция или другие жидкости — антифризы.

При подготовке стыка под сварку снимают усиление горизонталь­ ных пазов на прилегающих к стыку участках, а в бортовых стрин­ герах и палубах для прохода ползуна вырезают полукруглые от­ верстия радиусом 80 мм.

После выполнения сварки в эти отверстия вставляют заглушки с Х-образпым скосом кромок и заваривают. Положение свариваемых кромок фиксируют скобами, привариваемыми с обратной стороны

114

*При петре такой силы нужно применять прстнпопстропуго насадку.

Спомощью автоматической вертикальной сварки в углекислом газе и электрошлаковой можно сваривать вертикальные участки

монтажных стыков практически любых толщин. Полуавтоматическая сварка в углекислом газе. Полуавтоматиче­

ской сваркой в углекислом газе выполняют швы в пространствен­ ных положениях, отличных от нижнего, и в нижнем положении при затруднительном доступе сварочных автоматов. При скорости ветра до 7,4 м/с необходимо повышать расход газа до 2,5 мя/ч. При скорости ветра от 7,4 до 11,4 м/с применяют специальные на­ садки и переносные приспособления, препятствующие сдуванию струи защитного газа.

Наиболее высокого качества можно достичь при сварке прово­ локой диаметром 1,2 мм. При сварке первого прохода проволокой диаметром 1,4— 1,6 мм кратеры следует выводить на кромку основ­ ного металла, иначе неизбежны трещины.

Свободный вылет проволоки не должен превышать ее диаметра более чем в 10 раз, а длина дуги — не более чем на 3—4 мм. Если имеется опасность сдувания защитной струи ветром, то расстояние от торца сопла до изделия не должно превышать половины диаметра сопла, а при безветрии — примерно 15—25 мм. Для уменьшения турбулентности газовой струи следует тщательно очищать сопла от брызг металла. При ветре очистка сопла должна производиться 2—3 раза на 1 м шва, а при отсутствии ветра— 1—2 раза. Ось сопла необходимо располагать перпендикулярно к поверхности листов при сварке стыковых соединений и к оси шва при сварке тавровых соединений.

Манипулировать торцом электродной проволоки нужно так же, как показано на рис. 74 для ручной сварки.

Кроме средств защиты от ветра, описанных в § 12, следует ориен­ тировать секции так, чтобы направление ветра было перпендикуляр­ ным к оси шва, устанавливать переносные уголки (рис. 75, а, б), приварку набора производить с подветренной стороны (рис. 75, в).

Практика показала, что при соблюдении соответствующих тре­ бований, полуавтоматическая сварка в углекислом газе может быть с успехом применена на открытых площадках.

Полуавтоматическая сварка порошковой проволокой ПП-Ю8с, Порошковая проволока ПП-Ю8с представляет собой трубку из малоуглеродистой стали толщиной 0,5 мм, заполненную шихтой соответствующего состава.

Для защиты расплавленного металла от атмосферных газов нужно применять струю защитного газа. Полуавтоматической сваркой проволокой ПП-Ю8с в среде углекислого газа выполняют соедине­ ния стыковые и тавровые в нижнем положении при изготовлении судокорпусных конструкций ответственного назначения, включая наружную обшивку, из сталей марок ВМ Ст Зсп и 09Г2 толщиной 3— 20 мм на открытых площадках и стапелях при воздействии ветра

Рис. 75. Технологические приемы защиты от ветра.

скоростью не выше 7,4 м/с (если не применяют дополнительные средства защиты). Диаметр проволоки ПП-Ю8с составляет от 2 до 3 мм.

Проволоку необходимо хранить в герметических сосудах. До­ пускается хранение проволоки в кассетах полуавтоматов в тече­ ние восьми суток при нормальной влажности и не более суток при повышенной влажности в условиях, исключающих непосредствен­ ное попадание воды и загрязнений на проволоку.

Подготовку кромок и сборку под сварку следует проводить в соответствии с требованиями действующих стандартов для ручной и газоэлектрической сварки (ГОСТ 5264—69 и отраслевых стан­ дартов).

Направление электродной проволоки п оси сопла рекомендуется выдерживать перпендикулярно к оси шва. Режимы сварки приве­ дены в табл. 39.

Вылет проволоки следует выдерживать в пределах 15—20 мм, при воздействии ветра расстояния от торца сопла до изделия не должно превышать половину диаметра сопла, а при спокойном воздухе — диаметра сопла.

Колебания конца электрода должны быть плавными, со ско­ ростью, не превышающей 60 мм/с.

Расход углекислого газа необходимо устанавливать в зависи­ мости от диаметра сопла и скорости ветра с таким расчетом, чтобы скорость истечения газа была в 1— 1,2 раза больше скорости ветра, но не менее 0,8 и не более 8 м/с.

116

Таблица ЗУ

Режимы сварки проволокой ПП-Ю8с

Толщина свариваемой стали или катет шва, мм

* Постоянный ток обратной полярности.

Сварку разрешается производить по прихваткам, тщательно очи­ щенным от шлака, металлических брызг и не имеющим дефектов (пор, трещин и т. п.).

При многопроходной сварке наложение каждого последующего валика следует производить после тщательной зачистки от шлака предыдущего валика. Удалять шлаковую корку с поверхности каж­ дого валика нужно после охлаждения шва до температуры 60° С и

Сварочную горелку перед началом эксплуатации следует про­ верить: сварить пробный таврнк при максимально допустимой ско­ рости воздушного потока.

Полуавтоматическая сварка легированной проволокой ЭП-439 без защиты. В судостроении и судоремонте проволокой ЭП-439 допу­ скается сваривать металлоконструкции, рассчитанные на воздей­ ствие статических нагрузок: корпуса речных и озерных судов, внут­ ренние корпусные конструкции морских судов, в том числе:

а) набор с наружной обшивкой, настилом второго дна, палубой, за исключением участков с повышенной вибрацией в районе 0,25 длины судна от форштевня;

б) тавровые соединения платформ, главных поперечных и про­ дольных переборок;

в) внутрисекционные стыковые соединения наружной обшивки

воконечностях корпуса, переборок и выгородок; г) детали доизоляционного насыщения.

Проволоку ЭП-439 можно применять для сварки корпусных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Сварка возможна в любом пространственном положении, при этом соеди­ нения тавровые сваривают сверху вниз.

При сварке в нижнем положении сварочный ток и напряжение дуги выбирают ближе к верхнему, а в других пространственных по­ ложениях — ближе к нижнему пределу в зависимости от квалифи­ кации сварщика. Применяют пульсирующий ток прямой поляр-

117

иости. С этой целью в состав поста входит источник питания ВС-300 с импульсной приставкой ИИП-1.

При сварке пульсирующим током несколько увеличивается ско­ рость перемещения капель электродного металла в дуговом про­ межутке и сокращается время пребывания расплавленного металла на стадии капли. Другим важным эффектом пульсирующего тока является повышение стабильности процесса горения дуги, благо­ даря чему уменьшается подсос воздуха в периоды коротких замы­ каний.

Добиться высокого качества шва можно только при сварке про­ волокой диаметром не более 1,2 мм.

С целью нейтрализации вредного действия кислорода и азота воздуха в проволоку введены марганец, кремний, титан, алюминий и церий. Наиболее высокие пластические свойства получаются при содержании в проволоке алюминия от 0,3 до 0,45 и титана от 0,12

до 0,20%.

Для защиты от неблагоприятных погодных условий следует использовать те же средства и технологические приемы, что и при ручной сварке.

Глава

КОНТРОЛЬ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДКАХ

Дефекты сварных соединений. Причины возникновения дефектов сварных швов весьма многообразны, поэтому технологические службы заводов должны тщательно выявлять их и разрабатывать способы предупреждения.

На открытых площадках практически возникают те же дефекты, что и в условиях цеха. Дефекты бывают наружные и внутренние. Такие дефекты, как несимметричные очертания шва, возникают лишь на открытых площадках при боковом (относительно оси шва) ветре.

Кроме того, дефекты, возникающие при сварке на открытых площадках, группируют в зависимости от причин их возникновения: влияния ветра; повышенной влажности; пониженной температуры.

Под влиянием ветра возникают такие дефекты, как поры, не­ правильная форма и размеры шва, подрезы, наплывы, непровары, шлаковые включения, трещины, происходит несоответствие хими­ ческого состава, структуры, завышение содержания газов, понижа­ ются показатели механических, коррозионных и других свойств.

118

При повышенной влажности могут появиться поры, трещины, увеличиваться содержание растворенных газов в металле шва и сварном соединении, особенно водорода, ухудшится пластичность и другие свойства.

При пониженной температуре в сварных соединениях могут об­ разоваться поры, трещины, непровары, шлаковые включения. Кроме того, в таких условиях движения сварщика ограниченны, он быстро утомляется, поэтому возможны наплывы, прожоги, не­ правильные форма и размеры шва и т. п.

Вне цеха на сварочные материалы, металлоконструкции и сам процесс сварки обычно влияет не один, а сразу несколько факторов. Конкретную причину образования дефектов обычно не устанавли­ вают, а идут по пути одновременного устранения всех перечислен­ ных выше причин.

Одним из наиболее распространенных дефектов при сварке на открытых площадках являются поры. На корпусных конструкциях дефектами являются наружные или внутренние поры размером более 10% толщины листа для стыковых или 10% катета для тав­ ровых швов, а также размером более 2 мм при толщине листов и катета шва свыше 20 мм.

Избежать появления дефектов можно либо устранив их причины, если это возможно, либо переждав плохую погоду.

Объекты технического контроля. Контролю подлежат техниче­ ская документация, состояние сварочного оборудования и оснастки, качество материалов, применяемых при сварке, подготовка изделий под сварку, технология сварки, соответствие квалификации свар­ щиков, условия выполнения сварки и качество сварных соединений.

Контроль технической документации. Техническая документация (инструкции по эксплуатации оборудования и оснастки, техниче­ ские условия на сварочные материалы, сертификаты, технологиче­ ские процессы при подготовке изделий под сварку и сварке, чер­ тежи изделий и т. п.) в необходимых случаях должна содержать сведения о возможности применения материалов, оборудования, порядке проведения технологического процесса на открытых пло­ щадках.

Контроль технической документации осуществляется в про­ цессе ее разработки и в период использования. Особый вид контроля технической документации выполняют специальные комиссии.

Контроль состояния сварочного оборудования и оснастки. Перво­ начальные параметры сварочного оборудования и оснастки, приме­ няемых на открытых площадках, вследствие воздействия неблаго­ приятных погодных условий изменяются быстрее, чем в цехе. Поэ­ тому в два-три раза чаще, чем обычно, их следует проверять.

Общее состояние оборудования и оснастки проверяют при сварке пробных планок, а отдельные характеристики — с помощью приборов.

При ручной сварке покрытыми электродами и при автоматиче­ ской сварке под флюсом контроль оборудования и оснастки на от­ крытых площадках осуществляется так же, как в цеховых условиях.

119