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

плавления, теплоемкость и теплопроводность. В началь­ ный момент угол наклона устанавливают равным 80—

S — толщина свариваемого металла.

Состав флюса зависит от характера образующихся при сварке окислов. Флюс должен растворять окислы и переводить их в легкоплавкий и жидкотекучий шлак, чтобы облегчить их удаление из наплавленного металла.

Способ сварки (левый или правый) зависит от тол­ щины свариваемого металла и положения шва в про­ странстве. При толщине металла 1— 3 мм лучше при­ менять левый способ сварки, а при большей толщине — правый, как более высокопроизводительный. Нижние, горизонтальные и потолочные швьг сваривают правым способом, а вертикальные и полувертикальные — левым.

Угол разделки кромок при газовой сварке чаще все­ го выбирают равным 90°. При правом способе его мож­ но уменьшить до 60—70°, так как в этом случае тепло пламени используется более эффективно.

Термообработка применяется при сварке закаливаю­ щихся сталей для снятия внутренних напряжений в свар­ ном соединении и снижения твердости околошовной зо­ ны, где наблюдаются закалочные явления. В зависимо­ сти от размеров изделия термообработка может быть общей (для всего изделия) и местной (только в районе сварного шва). Чаще всего сварные соединения, вы­ полненные газовой сваркой, подвергаются нормализации

81

для исправления (измельчения) структуры металла и снятия напряжений, реже — высокому отпуску для сня­ тия напряжений.

Проковка применяется для уплотнения швов и из­ мельчения структуры. Ее делают при температуре 900— 950° молотком весом 200—500 г.

СВАРКА МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Малоуглеродистая сталь сваривается хорошо как ле­ вым, так и правым способом во всех пространственных положениях. Сварка ведется восстановительной зоной нормального пламени. Флюсы не требуются. Применяет­ ся присадочная проволока марок Св-08А, Св-08ГА,

Св-10Г2 по ГОСТу 2246—60.

Мощность сварочного пламени регулируется подбо­ ром наконечников согласно табл. 5. Диаметр проволоки

Листовые конструкции из металла толщиной 1—2 мм сваривают с отбортовкой без присадочной проволоки ле­ вым способом. У сварщика в левой руке должна быть присадочная проволока диаметром 1,5—2 мм на случай, если в кромке имеется зазор, тогда подачей присадоч­ ного материала это место заплавляется.

Более толстые листы свариваются без скоса кромок с зазором или со скосом кромок и с применением при­

82

садочной проволоки. Перед сваркой свариваемые части изделия прихватываются. Прихватки ставят сначала по краям, затем от середины к краям. При сварке кольце­ вых швов резервуаров прихватки располагают в шах­ матном порядке. Чтобы в процессе прихватки зазор между изделиями не изменялся, в него можно вставлять прокладки, которые удаляют после окончания сборки и прихватки.

Газовая сварка малоуглеродистой стали применяется при заварке дефектов, постановке заплат, ремонте тары из-под горючего, прокладке трубопроводов и во многих других случаях.

Перед заваркой трещину нужно расширить, де­ лая У-образную разделку. На концах трещины просвер­ ливают отверстия диаметром 6—8 мм, чтобы при нагре­ ве она не распространялась дальше. Обычно разделку делают пневмозубилом до тех пор, пока стружка, сни­ маемая зубилом вдоль трещины, не перестанет раздваи­ ваться. Длинную 'трещину заваривают от середины к краям, чтобы уменьшить внутренние напряжения в ме­ талле шва и изделия.

Иногда дефекты изделия имеют большую площадь. В таких местах вваривают заплаты. Отверстие обраба­ тывают под сварку, углы округляют. До сварки заплате придают выпуклую форму, а потом вставляют в отвер­ стие и прихватывают. Весь шов разбивают на участки, которые заваривают в шахматном порядке. В результате усадки наплавленного металла заплата растягивается и выравнивается, благодаря чему напряжения в сварном шве уменьшаются.

Ремонт тары из-под горючего представляет большую опасность, так как остатки горючего в процессе сварки испаряются, образуют смеси с воздухом, которые от тепла сварочной горелки могут взрываться, разрушать ремонтируемую емкость и наносить травмы сварщику.

83

Поэтому до сварки тару из-под горючего нужно пропа­ рить или промыть щелочью, а потом горячей водой. Пос­ ле этого сосуд можно заполнить инертным газом (азо­ том, углекислым газом, аргоном) или отработанными газами от двигателя внутреннего сгорания (автомашины, трактора) для вытеснения кислорода из сосуда. Пода­ вать инертный газ при сварке нужно непрерывно. Мож­ но заполнять сосуд водой, но при этом место сварки должно сообщаться с атмосферой и не соприкасаться с водой. Необходимо помнить, что при заварке дефектов в сосуде может скопиться горючая смесь, выходящая из горелки, поэтому зажигать горелку и регулировать пла­ мя нужно в стороне от подлежащего заварке сосуда.

При прокладке водопровода и газопровода, при изго­ товлении, монтаже и ремонте паровых котлов и других объектов широко применяется газовая сварка труб встык. При толщине стенки до 5 мм скос кромок делают под углом 45°, а при большей толщине — 35—40°. На кромках оставляют притупление 1,0 1,5 мм, чтобы при сварке они не проплавлялись и расплавленный металл не протекал внутрь трубы. Торпы труб должны иметь ровную поверхность без заусенцев и лежать в плоско­ сти перпендикулярной к оси трубы. Кромки и прилегаю­ щие к ним поверхности зачищают до металлического блеска на ширину не менее 10 мм. Собирать трубы же­ лательно в приспособлении, обеспечивающем правиль­ ное взаимное расположение. После установки требуемо­ го зазора свариваемые элементы прихватывают в трех местах. При сварке нужно обеспечить полный провар корня шва и устранить возможность натеков металла с внутренней стороны трубы, для чего в процессе сварки кромки на расстоянии 2—3 мм впереди ванны система­ тически «пролуживаются» сварочным пламенем без при­ садочной проволоки. Лучше сваривать трубы до гибки в прямом виде в приспособлении, обеспечивающем вра­

84

щение трубы вокруг оси. Сваривать можно левым или правым способом. Мощность пламени устанавливается сменными наконечниками из расчета расхода ацетилена 100 л в час на 1 мм толщины стенки трубы.

Кислород в горелку подается под давлением не выше 3,5 атм, а ацетилен—в зависимости от конструкции ге­ нератора — в пределах 0,015—0,7 атм. Сварку нужно вести с минимальным числом остановок. В случае вы­ нужденной остановки и в конце сварки пламя от рас­ плавленной ванны нужно отводить медленно, в против­

предохранения от окисления конец присадочной прово­ локи все время держат в сварочной ванне. Заканчивают сварку шва следующим образом: трубу поворачивают так, чтобы начало шва находилось на полувертикальной плоскости; края жидкой ванны подводят к началу шва на расстояние 3—4 мм, прекращают подачу при­ садочной проволоки, а пламенем горелки проплавляют корень шва на полное сечение валика и соединяют на­ чало и конец шва общей ванной. Заполнять ванну при­ садочным металлом и перекрывать начало шва необходимо на длину не менее 10 мм.

Чтобы не допустить прожогов кромок и обеспечить полный про­ вар корня шва, внутрь труб иногда вставляют подкладные металли­ ческие кольца (рис. 22).

Вэтом случае угол

35

раются с зазором 2—3 мм, кольцо приваривается к трубам в процессе заварки шва и остается внутри. Применение подкладных колец нежелательно, так как они уменьшают внутренний диаметр труб. Кроме того, при остывании кольцо сжимается и стремится оторваться от сварного шва, что часто приводит к трещинам в ме­ сте приварки кольца к трубам (в корне шва). Если сва­ ривают прямые трубы, то внутрь их можно вводить стальной или медный дорн на длинном прутке. Дорн предупреждает прожоги труб, сварщик работает более уверенно, полностью проваривая корень шва. После сварки дорн удаляют.

Для сварки неповоротных стыков в случае горизон­ тального расположения оси трубы стык разбивается на два участка, каждый из которых заваривают снизу вверх. При заварке второго участка начало и конец первого перекрывают на расстоянии 10 мм. Такие швы называются потолочно-вертикальными.

В случае вертикального расположения оси трубы шов делают горизонтальный и заваривают правым спо­ собом.

СВАРКА УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Сталь с содержанием углерода свыше 0,3% при быст­ ром охлаждении после сварки закаливается, в шве и околошовной зоне образуются трещины. Вследствие вы­ горания углерода расплавленный металл в сварочной ванне кипит, после охлаждения в шве остаются поры. При перегреве углеродистой стали увеличивается ее хрупкость, поэтому мощность пламени горелки выби­ рается из расчета 75 л ацетилена в час на 1 мм толщи­ ны свариваемого металла.

Для сварки среднеуглеродистых сталей необходимо

86

применять присадочную проволоку с небольшим содер­ жанием углерода, потому что при большом содержании углерода в проволоке расплавленный металл в шве ки­ пит, а после остывания в нем имеются поры. Это проис­ ходит от выгорания углерода, а следовательно, образо­ вания углекислого и угарного газов, которые не успева­ ют выйти из расплавленного металла к моменту его за­ твердевания. Хорошие результаты дает применение в качестве присадок проволоки марокСв-10Г2 иСв-08Г2С. Для получения наплавленного металла шва, равнопроч­ ного с основным металлом, при сварке среднеуглероди­ стых сталей необходимо применять присадочные прово­ локи марок Св-08ХНМ, Св-18ХМА, Св-18ХГСА.

Пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком ацетилена. Для предупреждения закалки сва­ риваемого металла в околошовной зоне изделие перед сваркой необходимо подогревать до температуры 200— 250°. Подогрев снижает скорость охлаждения и уменьша­ ет склонность сварного соединения к образованию тре­ щин. После сварки рекомендуется делать высокий отпуск при температуре 650—700° с охлаждением на воздухе.

Вмашиностроении часто встречаются хромокремнемарганцовистые стали марок 20ХГС и ЗОХГС. Они со­ держат 0,17—0,40% углерода, по 0,8—1,1% кремния, марганца и хрома.

Вкотлостроении сваривают стали марок 15М, 12ХМ, 15ХМ, 12ХМФ и др. В них содержатся молибден—0,3—

0,6%, хром—0,8—1,1%, ванадий — 0,3%. Из этих сталей изготавливают трубы для котлов.

При сварке низколегированных сталей пламя долж­ но быть нормальным. Мощность его регулируется из расчета расхода ацетилена 75—100 л/час на 1 мм тол­ щины металла. Присутствие хрома, образующего туго­ плавкие окислы, затрудняет сварку, поэтому металл сва­ рочной ванны необходимо поддерживать в более густом

87

состоянии, чтобы уменьшить перегрев его и выгорание хрома. Конец присадочной проволоки должен быть все время погружен в сварочную ванну.

Если при сварке низколегированной стали к прочно­ сти металла шва не предъявляется высоких требований, то в качестве присадочного материала лучше брать про­ волоку марок С'в-08ГА или Св-10Г2.

Обычно сварные соединения изделий из низколегиро­ ванных сталей должны иметь одинаковую прочность с ос­ новным металлом. Поэтому при их сварке чаще всего применяется присадочная проволока такого же состава, что и свариваемый металл. Так при сварке низколегиро­ ванных сталей 12ХМ, 12ХМФ и 20ХГСА в качестве при­ садок применяют проволоки соответственно Св-ЮХМ, Св-08ХМФ и Св-18ХГСА.

Когда температура окружающего воздуха ниже нуля, то место сварки предварительно нагревают до 250— 300°. В случае перерыва в работе пламя от сварочной ванны необходимо отводить медленно, чтобы избежать образования пор и трещин в кратере шва. Возобновляя сварку, сварное соединение необходимо вновь подогреть. При быстром охлаждении после сварки низколегирован­ ные стали закаливаются, в результате чего увеличивают­ ся твердость металла в околошовной зоне и внутренние напряжения в сварном соединении, что часто приводит к трещинам в шве и в зоне термического влияния.

Для снижения внутренних напряжений и уменьшения твердости металла сварные соединения из среднеуглеро­ дистых и низколегированных сталей подвергаются отпу­ ску от температуры 650—750° с выдержкой при этой тем­ пературе 20—30 мин и замедленным охлаждением или нормализации путем нагрева их до температуры 900— 950° с выдержкой 4—5 мин и замедленным охлаждением. Для изделий небольших размеров и с малой толщиной

88

стенки замедленное охлаждение достигается закрывани­ ем их асбестом или сухим песком.

Сталь 20ХГС после сварки подвергается двойной термообработке — закалке и отпуску. Закалка произво­ дится с нагревом до 860° и охлаждением в масле, а от­ пуск с нагревом до 550° и охлаждением на спокойном воздухе. После такой термообработки сварное соеди­ нение имеет высокую прочность и пластичность. Флюсы при газовой сварке низколегированных сталей не при­ меняются.

СВАРКА ЧУГУНА

Газовая сварка чугуна применяется при ремонте чу­ гунных деталей машин, наплавке изношенных поверхно­ стей и заварке дефектов литья.

При сварке чугуна встречаются следующие труд­ ности:

1. В результате быстрого охлаждения металла шва и околошовной зоны углерод в чугуне образует химиче­ ское соединение с железом—карбид железа (цементит). Это явление называется отбеливанием чугуна. Отбелен­ ный чугун имеет очень высокую твердость и хрупкость

ине поддается механической обработке.

2.Чугун не имеет пластических свойств. При охлаж­ дении металла шва возникают значительные напряже­ ния, приводящие к образованию трещин в шве и основ­ ном металле.

3.При сварке выгорают кремний и марганец и обра­

зуют тугоплавкие окислы, затрудняющие ведение про­

цесса.

В зависимости от структуры чугуны бывают серый, белый, ковкий, модифицированный и др. Белый чугун сваривается плохо; легко обрабатывается и с большим успехом сваривается серый. Углерод в нем находится в виде свободного графита, образованию которого спо­

89

собствуют углерод и кремний. Частичное выгорание этих элементов при сварке, а также присутствие мар­ ганца, серы и хрома способствуют отбеливанию чугуна. Образование белого чугуна может произойти от пере­ грева металла и при наличии в нем окислов железа.

Перед сваркой дефект вырубают или выплавляют та­ ким образом, чтобы угол разделки кромок был равен 90°. Поверхность изделия вокруг дефекта очищают от шлаков и земли, затем изделие подогревают в печи или горелкой до температуры 500—600°. Делать это нужно медленно и равномерно. Особенно осторожно следует подогревать детали сложной формы, так как неравно­ мерный нагрев отдельных элементов изделия приводит к образованию трещин. Сварочное пламя должно быть нормальным или с небольшим избытком ацетилена, мощ­ ность его выбирается из расчета расхода ацетилена 100 л/час на 1 мм толщины изделия. В качестве приса­ дочного материала применяют чугунные прутки с содер­ жанием 3,0 — 3,5% углерода, 3,5—4,5% кремния, 0,5 — 0,8% марганца, 0,3—0,5% фосфора и не более 0,08% серы.

Для растворения тугоплавких окислов кремния и марганца и уменьшения выгорания примесей при сварке

90