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

Показатели механических свойств сварных соединений при сварке на ветру без дополнительной защиты

* Указаны округленные средние значения для пяти образцов; в скобках — минимальное значение в данной серин.

* Указаны округленные средние значения для пяти образцов; в скобках — минимальное значение в данной серии.

Аналогичная картина наблюдается при сварке этой стали под флюсом (табл. 20).

При сварке в условиях повышенной влажности также изме­ няются механические свойства сварных соединений. Повышенное количество водорода в металле шва приводит к водородной хруп­ кости, возникновению флокенов, резко снижающих пластичность металла [25].

Определенное влияние на механические свойства сварных сое­ динений оказывает ветер.

В табл. 21 и 22 приведены результаты исследований, проведен­ ных с целью определения допустимой скорости ветра для некоторых способов сварки открытой дугой: для ручной сварки электродами УОНИ-13/45А, ОММ-5 и АНО-4, полуавтоматической в среде угле­ кислого газа проволоками Св-08Г2С, ПВС-1Л и ПП-Ю8с, а также проволокой ЭП-439 без дополнительной защиты. Данные получены при сварке стали марки Ст 4с толщиной 12 мм.

Сварку электродами ОММ-5 и АНО-4 производили на перемен­ ном токе, легированной проволокой ЭП-439 — на постоянном токе прямой полярности (ВС-300 с импульсной приставкой), электродами УОНИ-13/45А— на постоянном токе обратной полярности (ПСО-500), остальными — на постоянном токе обратной полярности при жесткой вольт-амперной характеристике источника питания (ПСГ-500). Скорость истечения углекислого газа из сопла была максимально возможной (9— 10 м/с), а расстояние от торца сопла до изделия не превышало диаметра сопла.

Как видно из табл. 21 и 22, с возрастанием скорости ветра повы­ шается прочность и снижается пластичность металла сварного сое­ динения. Наиболее чувствительной к ветру является ударная вяз­ кость при отрицательной температуре.

Дополнительная защита расплавленного металла углекислым газом при сварке порошковой проволокой позволяет работать при ветре примерно на 1—2 балла выше, чем при сварке проволокой сплошного сечения.

Установлено, что при возрастании скорости ветра не происхо­ дит существенного снижения показателей механических свойств до появления в швах пор. Исключение составляет проволока ЭП-439, для которой контроль сплошности шва не является исчерпывающим, так как пластичность и ударная вязкость снижаются и при отсут­ ствии пор.

72

Глава

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРОЧНЫХ РАБОТ НА ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДКАХ

§10. Выбор сварочных материалов

испособов сварки

Для сварки корпусных конструкций, механизмов, устройств и трубопроводов на открытых площадках применяют только одоб­ ренные специально для судостроения сварочные материалы и спо­ собы сварки.

Сварочные материалы делят на четыре категории. Различают требования общие для всех категорий и специфические для каждой.

Общими требованиями являются:

а) ударная вязкость при +20° С для образцов с круглым над­ резом по центру шва или в зоне термического влияния должна со­ ставлять не менее 80 Дж/см2;

б) временное сопротивление при растяжении плоского образца с поперечным швом должно быть не менее, чем для основного металла; в) относительное удлинение при растяжении круглых образ­ цов из металла шва должны быть не менее 18, а относительное су­

жение— не менее 45%.

г) угол загиба образцов с поперечным швом должен быть равен не менее 120°;

д) волокнистой структуры в изломе при +20° С должно быть не менее 30%;

е) сварные соединения должны быть стойкими к образованию трещин, к коррозии в морской воде.

К сварочным материалам, предназначенным для судостроитель­ ной и судоремонтной отрасли, предъявляются еще и дополнитель­ ные требования, не оговоренные в общесоюзных стандартах,

аименно:

—содержание серы, фосфора, углерода, кремния и марганца

должно быть ограничено;

— нижний предел пластичности и ударной вязкости металла шва повышены;

— верхний предел содержания влаги в покрытии электродов и во флюсах ограничены.

Кроме того, сварочные материалы всех категорий должны быть как можно менее чувствительными к влиянию неблагоприятных погодных условий.

Категория сварочного материала должна соответствовать кате­ гории свариваемой стали. При отнесении стали к той или иной ка­ тегории учитывают состояние стали при поставке: раскисление-,

•73

химический состав, механические свойства, а также величину зерна аустенита (табл. 23).

Специфические требования к отдельным категориям сварочных материалов указаны в табл. 24. Для сварочных материалов I и II категорий введены ограничения по химическому составу металла

Таблица 24

Требования, предъявляемые к сварочным материалам

П р и м е ч а н и е . Для сварки под флюсом, в углекислом газе и для электрошлаковой сварки величина ударной вязкости должна быть не менее 0,7 указанного значения.

Сварочные материалы выбирают в соответствии с табл. 25. При соединении сталей разных категорий сварочные материалы

назначают по высшей категории.

По содержанию в металле шва водорода сварочные материалы делят на две группы:

74

щадках в безморозный период эти материалы обладают преимущест­ вом— они не чувствительны к повышенной влажности. При отри­ цательных температурах, наоборот, имеют большой недостаток, так как дают швы с повышенным содержанием водорода, которые склонны к охрупчиванию и образованию трещин. Область приме­ нения водородистых сварочных материалов ограничена; независимо

ледового пояса и стыки балок продольного набора на судах длиной свыше 40 м;

б) стыковые соединения судового корпуса толщиной свыше 20 мм, в том числе массивные изделия, например ахтер- и форштевень на судах всех типов.

в) стыковые соединения в условиях жесткости контура, где отно­ шение наименьшего размера к толщине листа менее 60, на судах

преимущественно 1-го класса; Каждый класс разделяют на типы или категории, причем одной

категории могут соответствовать электроды различных промышлен­ ных марок. Определяющими признаками являются состав покрытия и марка материала электродного стержня.

75

От правильного выбора марки электрода во многом зависит качество сварной конструкции, изготовляемой вне цеха. Основными видами покрытий являются: рудно-кислое, рутиловое, органиче­ ское и фтористо-кальциевое.

Электроды рудно-кислого типа (ОММ-5) больше других подхо­ дят для условий повышенной влажности, однако вследствие высокой токсичности их приходится заменять рутиловыми (АНО-4, ОЗС-12). Электроды органического типа применяют довольно редко.

Наибольшее распространение получили электроды фтористо-каль­ циевого типа (УОНИ-13/45А, Э-138/50Н и др.). Электроды этого типа обеспечивают повышенные пластические свойства и ударную вяз­ кость, что имеет решающее значение для предотвращения трещин, осо­ бенно при сварке в зимний период. Электроды Э-138/50Н, кроме того, позволяют увеличить коррозионную стойкость сварных швов в мор­ ской воде, улучшить санитарно-гигиенические условия труда электродчиков и сварщиков, так как не содержат в покрытии мар­ ганца.

Электроды УОНИ-13/45А и Э-138/50Н по качеству сварных сое­ динений не уступают лучшим электродам зарубежных фирм. На­ значение основных марок электродов приведено в табл. 26.

Таблица 26

Назначение основных марок электродов и их характеристика

П р и м е ч а и и я: О — основное назначение электрода; Д — допускается применять. Категория сталей у к а за н а в к руглы х скобках.

Несмотря на то, что в настоящее время имеются электроды, позволяющие изготовлять корпусные конструкции на открытых площадках, задачу разработки и совершенствования электродов для открытых площадок нельзя считать решенной до конца. В на­ стоящее время необходимы электроды, более стойкие к влиянию ветра и повышенной влажности, более технологичные и менее ток­ сичные.

Материалы для механизированной сварки. Механизированные спо­ собы сварки на открытых площадках применяют реже и в меньшем объеме, чем ручную сварку, но заводские технологические службы должны постоянно следить за условиями ее проведения и принимать защитные меры от влияния неблагоприятных погодных условий.

В отечественном сварочном производстве имеется достаточно обширная номенклатура проволок, флюсов и защитных газов, обе­ спечивающих высокое качество сварных соединений на открытых площадках.

Краткая характеристика основных материалов, применяемых при механизированных способах сварки в судостроении и судоре­ монте, приведена в табл. 27.

Проволока марки Св-08А в сочетании с плавлеными флюсами ОСЦ-45 и АН-348А, а также проволока Св-08Г2С в сочетании с угле­ кислым газом позволяют добиться при низких температурах высоких показателей ударной вязкости, удовлетворительной стойкости про­ тив образования трещин. Порошковая проволока ПП-Ю8с обеспе­ чивает удовлетворительные показатели механических свойств при скорости ветра до 7—8 м/с, а ПВС-1Л — при повышенной влаж­ ности. Легированная проволока ЭП-439, как и ПВС-1Л, не требует дополнительной защиты, более проста в обращении и успешно ис­ пользуется при сварке конструкций.

В то же время перечисленные материалы имеют определенные недостатки. Так, проволока Св-08А уступает проволоке, легирован­ ной алюминием (0,5— 1,0% А1), по устойчивости горения дуги, нечувствительности металла шва к ржавчине, по величине ударной вязкости при сварке в условиях низкой температуры и по порогу хладноломкости [62]. Проволоку, легированную алюминием, целе­ сообразно применять при сварке под флюсом на открытых пло­ щадках.

Основным недостатком плавленых флюсов является повышен­ ная чувствительность к ржавчине и влаге. Для обеспечения беспорнстых швов эти флюсы необходимо тщательно прокаливать непо­ средственно перед сваркой.

Керамические флюсы, позволяющие варить без очистки кромок от ржавчины, в настоящее время используют сравнительно редко вследствие несовершенства технологии их изготовления.

Порошковые проволоки трудно изготовлять и, кроме того, по­ давать в гибкие кабель-шланги при полуавтоматической сварке, так как сминаются роликами подающих механизмов. При применении проволоки ЭП-439 исправлять дефекты и производить другие сва­ рочные работы нужно только с помощью этого же электродного ма-

77

При содержании Р, S < 0,03%. Для судов внутреннего плавания

териала. При исправлении дефектов с помощью других электрод­ ных материалов образуются поры.

В настоящее время из всех механизированных способов сварки наиболее устойчивым к влиянию всех неблагоприятных погодных факторов является электрошлаковый.

§ 11. Особенности сварочных постов

На судостроительных и судоремонтных заводах не только на от­ крытых площадках, но и в цехах применяют преимущественно уста­ новки переносного типа. Для удобства переноса и защиты от влия­ ния неблагоприятных метеорологических факторов сварочные уста­ новки монтируют в специальных контейнерах.

В настоящее время в контейнерах установлены только источники питания. Для создания безопасных условий в соответствии с пра­ вилами техники безопасности целесообразно силовые контакторы размещать вне контейнера непосредственно у раздаточных электро­ щитов, с тем чтобы высокое напряжение подавалось в контейнер только при сварке.

Источники питания следует устанавливать в специальном по­ мещении, расположенном рядом с участком сварки; в этом случае вместо трехжильного кабеля высокого напряжения к контейнеру подключают силовой сварочный кабель низкого напряжения.

Контейнер представляет собой каркас из уголков 50x50 мм, обшитый листовой сталью толщиной 2—3 мм. Ориентировочные размеры контейнера 2 x 2 x 2 м. Контейнер должен одновременно быть местом отдыха сварщика, работающего на открытой площадке, а также местом текущего ремонта и ежедневного обслуживания обо­ рудования поста. В нем следует разместить стул, столик, кроме того,

автомата или полуавтомата, должен служить источник питания сварочной дуги.

Рекомендуется оборудование для открытых площадок судострои­ тельных и судоремонтных заводов поставлять комплектно в контей­ нерах. Так снабжен, например, пост «Нева».

Пост для ручной электродуговой сварки. В комплект оборудова­ ния поста для ручной электродуговой сварки покрытыми электро­ дами на открытых площадках входят:

—источник питания сварочной дуги (сварочный электромашинный преобразователь, сварочный выпрямитель или сварочный транс­ форматор);

—соединительные провода;

—электрододержатель;

79