книги из ГПНТБ / Елагин А.В. Электродуговая сварка порошковой проволокой

В монтажных организациях нашли применение такие марки проволок, как ПП-АН4 и ПП-АН8, которые в ди­ апазоне рекомендуемых режимов сварки гарантируют механические свойства сварных_швов на уровне свойств швов, выполненных электродами со фтористо-кальцие­ вым покрытием типа Э-50АФ по ГОСТ 9467—60 (табл. 31).

Т а б л и ц а 31

Механические свойства сварных швов, выполненных порошковыми проволоками ПП-АН4 и ПП-АН8

Отличные свойства сварных соединений в сочетании с высокой производительностью сварки явились причиной применения этого способа для изготовления конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, к сварным соединениям которых предъявляют высокие требования по качеству. Ниже приводится технология сварки ука­ занных сталей порошковой проволокой с дополнитель­ ной защитой СОг-

Порошковой проволокой ПП-АН4 свариваются кон­ струкции из углеродистых и низколегированных сталей в нижнем, наклонном и горизонтальном положениях. Кон­ струкция проволоки трубчатая. Основным компонентом шихты сердечника проволоки является железный поро­ шок. Он вводится в шихту для увеличения коэффициен­

и водорода в металле шва.

70

Такая обработка способствует удалению из свароч­ ной ванны продуктов раскисления и обеспечивает полу­ чение высоких .пластических свойств металла шва и сварного соединения при отрицательных и положитель­ ных температурам (см. табл. 34). Наряду с этим швы, вы­ полненные проволокой ПП-АН4, не имеют склонности к горячим кристаллизационным трещинам.

Сварка проволокой ПП-АН4 осуществляется при вы­ лете электрода в пределах 20—30 мм, на режимах, при­ веденных в табл. 32.

Т а б л и ц а 32 Режимы сварки порошковой проволокой ПП-АН4

пазоне наиболее употребительных токов разбрызгива­ ние электродного металла незначительное.

Порошковая проволока ПП-АН8 предназначена для автоматической и полуавтоматической сварки углеро­ дистых и низколегированных сталей (Ст.З, Ст.20, 09Г2С, 10Г2С1, 10ХСНД, 15ХСНД и др.) в нижнем, наклонном й~

лонном положениях. Проволока диаметром 2 мм исполь­ зуется также для сварки горизонтальных швов на вер­ тикальной плоскости. Минимальная толщина сваривае-

71

железный порошок, за счет которого увеличивается ко­

личается высокой пластичностью при положительных и отрицательных температурах (см. табл. 34), низким со­ держанием газов и большой стойкостью против образо­ вания пор и горячих трещин. Вылет электрода при свар­ ке устанавливается в пределах 30—40 мм. В отличие от других марок порошковых проволок, проволока ПП-АН8 допускает сварку и на переменном токе. Перед приме­

.каленной проволокой вылет электрода необходимо уве­

72

Сварка проволокой ПП-АН8 требует тщательного выполнения операций по перемещению горелки относи­ тельно свариваемого изделияНекоторые приемы техни­ ки выполнения сварных швов рассматривались ранее и ими следует руководствоваться, выполняя сварку ука­ занной проволокой. При сварке на переменном токе ис­ пользуют трансформаторы ТСД-500, СТШ-500и др. При использовании проволок диаметром 2,5—3 мм полуав­ томаты должны быть укомплектованы держателями ти­ па А-1231 с внутренним направляющим каналом диа­ метром 4,7 мм. Эффективность применения порошковых

но выше, хорошее качество сварных соединений. Эти же особенности порошковой проволоки определяют техно­ логию сборки и сварки металлоконструкций. Благодаря достаточно глубокому проплавлению и более высокой производительности стало возможным применять такие конструкции стыковых и угловых швов, при которых требуется меньше присадочного материала. Так, напри­ мер, листовые конструкции и стыки трубопроводов боль­ шого диаметра (от 600 до 1400 мм) с толщиной стенки до 12 мм свариваются встык без скоса кромок на остаю­ щейся подкладке или с ручной подваркой. Элементы большей толщины требуют незначительной разделки кромок, .много меньше, чем при ручной электродуговой сварке или сварке в СОг (см. табл. 16). Угловые швы, сваренные порошковой проволокой в защитной среде углекислого газа, по своим размерам меньше, чем швы, выполненные штучными электродами, а прочность их выше за счет увеличения глубины проплавления. Для лучшей защиты сварочной ванны применяются специ­ альные распылители, которые создают ламинарное ис­ течение газа из сопла. При сварке порошковыми прово­ локами используется углекислота по ГОСТ 8О50—64 или ГОСТ 8050—65. Прокалка самозащитной проволоки осуществляется в специальных печах. Конструкция од­ ной из них приведена на рис. 21.

Вкомплект полуавтоматов входят держатели типа А-921М, А-792 и А-1231. В случае отсутствия указанных

73

держателей допускается применение нестандартных держателей с определенными диаметрами направляю­ щих каналов. В табл. 34 приведены диаметры внутрен­ них каналов, которые могут быть использованы при сварке проволоками всех типов.

Рис. 21. Схема сушильной печи конструкции института Оргмонтажспецстрой

электродов н порошковой проволо­ ки; 4 — асбестовая теплоизоляция;

5 — камеры для сушкн флюса; 6 — стальные листы

Учитывая специфику ведения сварочных работ по­ рошковой проволокой в СС>2, целесообразнее применять автоматическую схему включения подачи проволоки.

Для этой цели в свароч-

честве дополнительной защиты при сварке порошковыми проволоками не исчерпываются все возможности этого метода. Разрабатываются и проходят промышленное оп­

74

два варианта исполнения: диаметром 1,8 мм— для свар­ ки швов в нижнем и вертикальном положении и 2,6 мм — для сварки в нижнем положении. Оболочка проволоки формируется 'из низкоуглеродистой стальной ленты 08кп (ГОСТ 1051—159) сечением 0 , 3 X9 мм. Основным компо­ нентом, вводимым в шихту сердечника проволоки, яв­ ляется однофазный нихром, представляющий собой фи­ зическую смесь никеля и хрома в определенном, заранее заданном соотношении. Шлакообразующая часть шихты состоит из рутила, плавикового шпата, мрамора и рас- •кислителей, которые вводятся в шихту в виде ферро­ сплавов. Металл шва, наплавленный проволокой НЖ - 1, по своему, химическому составу и механическим свой­ ствам близок к основному металлу и соответствует металлу, наплавленному электродами типа ЭА1 по ГОСТ 10052—62 (см. табл. 35, 36).

дами ОЗЛ-8

Наименьшая толщина свариваемого металла 3 мм- Металл с толщиной 3—8 мм сваривается без разделки кромок. При больших толщинах разделка кромок сва­ риваемых изделий производится в соответствии с табл. 15. Перед сваркой кромки подвергаются зачистке с це­ лью удаления следов грязи и жира. При сборке при- - хватки, выполняются электродами типа ЭА-1. Сварка швов в вертикальном положении осуществляется в на-

75

Т а б л и ц а 36 Механические свойства основного и наплавленного металла

правлении «снизу-вверх» с легкими поперечными коле­

брызг. Вылет электрода для проволок обоих диаметров выдерживается в пределах 20—30 мм. Режимы сварки проволокой НЖ-1 приведены в табл. 37.

Разделка кромок под сварку самозащитными порош­ ковыми проволоками и выдержка зазоров при сборке производятся в соответствии с табл. 15. Сварка самозащитными проволоками ведется на постоянном токе об­ ратной полярности от источников питания с жесткой

76

монтажных организаций явно недостаточно иметь одну марку проволоки, которой сваривается одна или две марки сталей аустенитного класса из довольно большого и разнообразного их количества. Поскольку конструкции из этих сталей все в большем объеме поступают на мон­ таж, то назрела острая необходимость в разработке порошковых проволок для сварки высоколегированных сталей с самыми пазнообразными свойствами.

7. Д Е Ф Е К Т Ы С В А Р Н Ы Х С О Е Д И Н Е Н И Й И К О Н Т Р О Л Ь К А Ч Е С Т В А

Качественно исполненные сварные соединения опре­ деляют долговечность и работоспособность сварных конструкций. Поэтому знание дефектов, возникающих при сварке порошковыми проволоками, причин их появ­ ления и мер по их предупреждению обязательно для работников, занимающихся сваркой порошковой прово­ локой. Наиболее часто встречаются следующие дефекты сварных швов и соединений: поры, подрезы основного металла, рытвины на поверхности шва, шлаковые вклю­ чения, непровары, кристаллизационные трещины, про­ жоги основного металла.

Поры могут быть внешними и внутренними. Уменьшая полезное сечение шва, они снижают прочность сварного соединения. Главными причинами образования пор при сварке порошковыми проволоками являются: высокое напряжение на дуге, ржавчина, окалина и ор­ ганические загрязнения, которые становятся источни­ ками водорода; повышенное содержание азота; неста­ бильная подача проволоки и перегрев сварочной ванны при сварке тонкого металла на повышенных режимах. Причиной образования пор может также стать исполь­ зование непрокаленной и неочищенной проволоки. Для устранения этих причин следует привести режимы свар­

77

мерно заполненная шихтой проволока также может слу­ жить причиной порообразования. В этом случае обяза­ тельна замена проволоки. Перед сваркой проволоку сле­ дует прокалить. При сварке проволокой с дополнитель­ ной защитой С 0 2 причинами образования пор кроме вышеперечисленных могут стать избыток влаги и азота

вуглекислоте и подача избыточного количества газа, в результате чего происходят завихрение и подсос воздуха

взону дуги. Для устранения этих явлений необходимо перед сваркой слить из баллонов воду и установить осу­ шитель газа. Негодная, с повышенным содержанием азота углекислота заменяется. Устанавливается нор­ мальный расход газа.

Подрезы образуются при выплавлении участков ос­ новного металла вдоль края шва во время процесса сварки. Они уменьшают сечение свариваемых деталей и являются местами концентрации напряжений. Причиной образования подрезов становится завышение напряже­ ния на дуге и неправильная техника сварки. Последнее особенно сказывается при выполнении угловых тавро­ вых соединений. Возникновение подрезов предотвраща­ ется правильной настройкой режимов и выполнением указаний по технике сварки.- Исправляются подрезы до­ полнительной подваркой.

смазки на поверхности проволоки также может служить причиной образования рытвин. Они устраняются путем прокалки проволоки и наладки аппаратуры (смена или прочистка распылителя газа, проверка соединений шлангов). Образовавшиеся ранее рытвины заварива­ ются и зачищаются.

Шлаковые включения при сварке порошковой прово­ локой образуются при заниженном напряжении дуги, а также вследствие затеканий за дугу шлака или в случае недостаточного удаления шлака с предыдущих-слоев при многослойной сварке. Они снижают прочность и пластичность наплавленного металла и уменьшают стойкость сварного шва к трещинообразованию. Для устранения этого явления следует строго придерживать-

78

ся установленных режимов, не допускать затекания шла­ ка за дугу во время сварки и тщательно очищать свар­ ные швы перед наложением последующих слоев.

Непровар является серьезным дефектом, так как в месте непровара уменьшается сечение шва и вследствие этого понижается его прочность. Основные причины не­ провара: недостаточная сила тока, слишком быстрое перемещение конца электродной проволоки вдоль свари­ ваемых кромок, неудовлетворительная подготовка изде-

• лий под сварку. Часто непровар является следствием низкой квалификации сварщика. Непровар относится к числу дефектов, которые трудно поддаются обнаруже­ нию внешним осмотром, поэтому следует строго соблю­ дать установленные режимы сварки и контролировать точность подготовки кромок. Непроверенные участки, обнаруженные с помощью физических методов контро­ ля, подлежат удалению и повторной заварке.

Кристаллизационные трещины являются наиболее опасным дефектом сварных швов, так как они часто слу­ жат причиной разрушения сварной конструкции. При сварке порошковой проволокой кристаллизационные трещины образуются при содержании в металле шва повышенного количества углерода, серы и других вред­ ных примесей. Высокое напряжение на дуге также мо­ жет привести к образованию кристаллизационных тре­ щин. В случае появления трещин принимаются следую­ щие меры:

проверяют химический состав основного металла;

' проверяют химический состав порошковой проволоки; снижают напряжение холостого хода источника пи­

тания.

Особое внимание на химический состав и соблюдение режимов обращается при сварке низколегированных сталей. В случае необходимости сварку ведут с предва­ рительным и сопутствующим подогревом. Обнаруженные при контроле трещины подлежат обязательному удале­ нию. Участки швов с трещинами вырубаются или выре­ заются до здорового металла, после чего производят повторную заварку и контроль.

Прожоги основного металла получаются из-за боль­ шой силы сварочного тока, малой скорости сварки, уве- - личенных зазоров между свариваемыми деталями и ма-

79