книги из ГПНТБ / Корсунов В.М. В помощь молодому газосварщику

СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРКИ

Качество сварных соединений проверяют следующими способами: наружным осмотром, механическими испы­ таниями, металлографическими исследованиями, просве­ чиванием гамма-лучами или рентгеновыми лучами, ис­ пытанием на плотность.

Наружным осмотром выявляют смещение кромок, пе­ рекосы свариваемых частей, подрезы, непровары в кор­ не Щва (если он доступен для осмотра), наружные тре­ щины, поры, неравномерность высоты и ширины шва.

Сварные соединения подвергаются испытаниям на разрыв, загиб, удар. Для труб с толщиной стенки до 12 мм испытания на удар не делают, а испытание на за­ гиб заменяют испытанием на сплющивание. При массо­ вом производстве мелких изделий образцы для испыта­ ний вырезают непосредственно из изделий. В случае небольшого количества деталей, а также при изготовле­ нии крупных изделий одновременно со сваркой изделия заваривают контрольную планку или стык трубы из того же материала, что и изделие, и в тех же условиях. Из контрольной планки или стыка изготавливают 2 образца на разрыв, 2 — на загиб, 3 — на удар (при S = 12 мм) и 1—для микрошлифа.

При металлографических исследованиях обнаружи­ вают трещины, непровары, шлаковые включения, поры, а также изучают структуру металла шва и околошовной зоны.

Просвечивание рентгеновыми или гамма-лучами по­ зволяет обнаружить дефекты внутри шва без разруше­ ния сварного соединения. Этим способом выявляют не­ провары, шлаковые включения, трещины, поры.

Рентгеновые и гамма-лучи проникают через металл, но частично в нем поглощаются. Чем больше толщина металла, тем меньше лучей проходит через него. Если с

101

обратной стороны шва поместить фотопленки в специ­ альной кассете и пропустить лучи, то, проходя через ме­ талл, они будут рассеиваться. В месте дефекта (трещи­ на, непровар) лучи поглощаются меньше и фотопленка засветится сильнее. При проявлении пленки дефектные места будут в виде темных пятен. Гамма-лучи излуча­ ются радиоактивными веществами: кобальтом, мезоторием, радием и др. Ампула с радиоактивным веще­ ством хранится в свинцовом футляре, защищающем окружающих людей от облучения.

Испытание на плотность осуществляется водой и ке­ росином. Закрытые сосуды, баки, трубы чаще всего испытывают водой. Для этого сосуд или трубу заполня­ ют водой до полного вытеснения воздуха. С помощью гидравлического насоса создают давление, в 1,5—2 раза превышающее рабочее, выдерживают около 5 минут и осматривают шов. В местах сквозных дефектов обна­ руживается течь или потение. Гидравлическим испыта­ нием проверяют не только плотность, но и прочность изделий.

При испытании керосином сварной шов с одной сто­ роны обмазывается мелом, а с другой смачивается керо­ сином; в местах дефектов через некоторое время на меловой обмазке появляются пятна. Этим способом контролируется плотность крупных тонкостенных резер­ вуаров, не работающих под давлением.

КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА И УСЛОВИЯ РЕЗКИ

Процесс кислородной резки основан на способности предварительно нагретых до определенной температуры металлов сгорать в струе чистого кислорода с выделе­

102

страняется на всю его толщину с образованием проре­ зи 7. Появившиеся при горении расплавленные окислы (шлак) 8 выдуваются струей режущего кислорода.

В процесе окисления металла выделяется в несколько раз больше тепла, чем его вводится подогревающим пла­ менем. Однако исключить подогрев места реза нельзя, так как тепло реакции горения металла выделяется ни­ же поверхности разрезаемого металла, наружные же слои нагреваются до температуры воспламенения подогрева­ ющим пламенем. При его отсутствии струя режущего кислорода встречает холодную поверхность металла и не воспламеняет ее, в результате чего резка прекращается.

Газовой резке подвергаются не все металлы, а толь­ ко те из них, которые удовлетворяют следующим усло­ виям:

1.Температура воспламенения металла должна быть ниже температуры его плавления, чтобы он загорался в нерасплавленном состоянии. Если температура воспла­ менения ниже температуры плавления, то металл будет расплавляться и вытекать из прорези, но не сгорать. В этом случае кромки вырезаемого изделия получаются неровными и перегреваются.

2.Температура плавления окислов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления разрезаемого металла. В противном случае окислы не будут удаляться из прорези, что послужит препятстви­ ем доступу кислорода к металлу для его горения, и резка прекратится.

3.Окислы должны быть жидкотекучими и легко уда­ ляться из прорези. Тугоплавкие окислы плохо выдувают­ ся кислородной струей и тем самым препятствуют окис­ лению нижележащих слоев металла, что тормозит про­ цесс резки.

4.Количества теплоты, выделяющейся при сгорании

104

металла в кислородной струе, должно быть достаточно Для нагрева очередных слоев металла до температуры воспламенения, иначе процесс резки прекратится.

5. Теплопроводность металла не должна быть слиш­ ком высокой, так как в противном случае теплота, вво­ димая подогревающим пламенем и выделяемая при окислении металла, будет настолько интенсивно отво­ диться от места резки, что невозможно будет нагреть металл до температуры воспламенения.

6. В металле должно быть ограниченное количество примесей, ухудшающих процесс резки.

Полностью удовлетворяют перечисленным условиям только малоуглеродистые и низколегированные стали.

Чистое железо воспламеняется при температуре 1050°. Углерод повышает температуру воспламенения стали. У малоуглеродистой стали она равна 1300—1350°. С увеличением содержания углерода до 2% температура воспламенения становится равной температуре плавле­ ния, а у чугуна температура воспламенения выше тем­ пературы плавления. Сталь, содержащая углерод до 0,4%, хорошо поддается резке. При наличии углерода в пределах 0,5—4,0% процесс резки ухудшается, а даль­ нейшее увеличение количества его в стали делает невоз­ можной резку. Влияние углерода на процесс резки мож­ но проследить по содержанию чистого железа в шлаке, выдуваемом из прорези. При резке малоуглеродистой стали в шлаке содержится 15—20% чистого железа, а при резке чугуна шлак состоит из несгоревшего железа с небольшим количеством окислов его и входящих в со­ став чугуна примесей. Кромки изделий из среднеуглеро­ дистых сталей после резки закаливаются, что может привести к образованию трещин и затруднит механиче­ скую обработку вырезанных деталей. В этом случае применяется предварительный и последующий нагрев изделий для снижения твердости металла.

105

Марганец, сера, фосфор, никель, молибден, ванадий, медь в количествах, в которых они обычно содержатся в углеродистых и низколегированных сталях, не оказыва­ ют существенного влияния на процесс резки.

Кремний, хром и алюминий затрудняют резку стали вследствие образования тугоплавких окислов.

Резка высоколегированных хромистых, хромоникеле­ вых, марганцовистых и других сталей обычным спосо­ бом невозможна. При резке этих сталей вместе со стру­ ей режущего кислорода в прорезь подают флюс (желез­ ный порошок, песок), который растворяет тугоплавкие окислы и повышает их температуру, что способствует легкому удалению шлаков из прорези и непрерывности процесса. Такой процесс называется кислородо-флюсо­ вой резкой.

Резка меди и ее сплавов, а также чугуна возможна только с применением соответствующих флюсов.

РЕЗАКИ

Резак служит для образования подогревающего пла­ мени и подачи струи режущего кислорода.

Резаки классифицируются следующим образом:

1)по методу резки — для кислородной и кислородо­ флюсовой;

2)по характеру реза — для разделительной или по­ верхностной резки, для срезывания заклепок;

3)по роду горючего—для ацетилена, газов-замени­ телей ацетилена (природный, паролизный, городской газы), для жидких горючих (керосин, бензин);

4)по способу передвижения — для ручной или ма­ шинной резки.

Газосварщику обычно приходится иметь дело с руч­ ными ацетилено-кислородными резаками.

Ниже дано описание устройства и работы ручного

106

ацетилено-кислородного резака типа УР-49. Выпускае­ мые в настоящее время резаки типа «Пламя» имеют аналогичное устройство.

Резак (рис. 24) состоит из рукоятки 8, ниппелей для ацетиленового 6 и кислородного 5 шлангов, ацетилено­ вой 7 и кислородной 4 трубок, корпуса 9 с ацетилено­ вым 10 и кислородным 3 вентилями для регулирования подогревающего пламени, инжектора 11, смесительной камеры 12, трубки смеси 13, головки 14 с внутренним 16 и наружным 15 мундштуками, трубки режущего кисло­ рода 1 и вентиля 2 для регулирования подачи режущего кислорода.

Рис. 24. Схема резака типа УР:

/—трубка режущего кислорода; 2—вентиль режущего кислорода; 3— кислород­

Кислород для подогревающего пламени поступает через ниппель 5, трубку 4, вентиль 3, инжектор 11 в смесительную камеру. Выходя из инжектора с боль­ шой скоростью, кислород создает разрежение в ацетиле­ новых каналах, благодаря чему в смесительную камеру

107

засасывается ацетилен, подаваемый через ниппель 6, трубку 7 и вентиль 10. Из смесительной камеры по труб­ ке 13 смесь поступает в головку 14, а из нее по кольце­ вому каналу между наружным 15 и внутренним 16 мунд­ штуками выходит в атмосферу. Здесь она сгорает и об­ разует подогревающее пламя.

При открывании вентиля 2 режущий кислород по трубке 1 поступает во внутренний мундштук 16 и выхо­ дит из него в виде режущей струи.

Резак снабжается комплектом сменных внутренних и наружных мундштуков для резки металла различной толщины. Он имеет тележку с двумя роликами, передви­ гающимися по поверхности разрезаемого металла. Те­ лежка облегчает труд рабочего и обеспечивает постоян­ ное расстояние между концом мундштука и поверх­ ностью изделия. Конструкция тележки позволяет резать как по вертикали, так и под углом, что необходимо при скосе кромок под сварку. Для вырезки кругов и флан­ цев резак имеет циркульное устройство, укрепляемое на тележке.

Промышленность выпускает также вставные резаки типа РГС-53, присоединяемые к корпусу сварочной го­ релки ГС-53 вместо наконечника для сварки.

РЕЖИМ РЕЗКИ

Режим резки определяется характером и мощностью подогревающего пламени, расстоянием от конца мунд­ штука до поверхности разрезаемого металла, давлением режущего кислорода, диаметром отверстия внутреннего мундштука, чистотой кислорода, скоростью резки.

Подогревающее пламя должно быть нейтральным или слегка окислительным,. Пламя с избытком горючего на­ углероживает поверхность реза, что способствует закал­ ке металла и образованию трещин.

108

Мощность пламени выбирается в зависимости от тол­ щины разрезаемого металла, его химсостава и регули­ руется сменными' мундштуками. При чрезмерной мощно­ сти пламени кромки изделия подплавляются, увеличи­ вается ширина реза, при недостаточной же — процесс резки неустойчив. От мощности подогревающего пла­ мени зависит время начального подогрева металла до воспламенения, а тепловая мощность пламени — от ко­ личества расходуемого горючего газа и от его калорий­ ности. Сменные мундштуки для резки стали различной толщины выбирают по табл. 7, если в качестве горю­ чего употребляется ацетилен. При использовании газовзаменителей, имеющих меньшую калорийность, для получения требуемой тепловой мощности пламени необ­ ходимо применять мундштуки с большими отверстиями.

Расстояние от конца мундштука до поверхности ме­ талла выбирают в зависимости от толщины металла по табл. 7. Светящееся ядро пламени должно почти ка­ саться поверхности или находиться от нее не более чем на 1,0—1,5 мм. При слишком большом расстоянии от мундштука до металла кромки реза сильно оплавляют­

ся и закругляются.

Давление кислорода и диаметр отверстия внутренне­ го мундштука выбирают по табл. 7 в зависимости от толщины металла. Чрезмерное повышение давления кис­ лорода приводит к образованию неплоской поверхности реза, наплывам металла на поверхность листа, а также несколько снижает скорость резки. При малом давлении кислорода шлаки не выдуваются из прорези и резка про­ исходит не на всю толщину металла.

Большое значение при резке имеет чистота кислоро­ да. Обычно применяется кислород с чистотой не менее 99%. Снижение чистоты на 1% уменьшает скорость рез­ ки на 10—15% и повышает расход кислорода на 25— 35%.

109

Устойчивый процесс резки может быть достигнут только в том случае, когда скорость перемещения реза­ ка соответствует фактической скорости окисления метал­ ла при данной его толщине. Слишком малая скорость резки приводит к оплавлению верхних кромок реза и к образованию глубоких бороздок на поверхности реза, а очень большая—к выплавлению поверхности реза под верхней кромкой, появлению непрорезаемых участков и прекращению процесса резки. Правильность выбора скорости резки можно определить по основному снопу искр, вылетающих из прорези с нижней стороны листа. При нормальной скорости поток искр вылетает под пря­ мым углом к разрезаемой поверхности. Если скорость резки слишком велика, то сноп искр сильно отклоняется от вертикали в сторону, обратную направлению резки.

Т а б л и ц а 9

Режимы резки резаком типа УР

ТЕХНИКА РЕЗКИ

Разрезаемое изделие необходимо предварительно очистить от ржавчины, окалины, масла и грязи. Ржав­ чина легко удаляется металлической щеткой. Поверх­

110