Сварочные работы
Технологический процесс ручной дуговой сварки труб из средне-углеродистой стали
К среднеуглеродистым относят стали, содержащие 0,20—0,45%С. Средне-углеродистые стали отличаются от низкоуглеродистых различным содержанием углерода. Качественные углеродистые стали могут быть с повышенным содержанием марганца (0,7—1,0%). Среднеуглеродистые стали используют в нормализованном состоянии. Для сварно-литых и сварно-кованых конструкций применяют преимущественно стали 35 и 40. К высокоуглеродистым относятся стали, содержащие 0,46—0,75%С. Они отличаются плохой свариваемостью и их не применяют для изготовления сварных конструкций. Необходимость сварки подобных сталей возникает при ремонтных работах.
Именно сварка труб - то, что чаще всего требуется от сварщика. Основной способ - ручная сварка электродами.
Сварочные трубы изготавливаются из низкоуглеродистой мартеновской стали, легированной жаропрочной стали, нержавеющей стали, алюминия и имеют разный диаметр - от нескольких миллиметров до полутора и более метров.
Для поворотов трубопровода, участков ответвления используют специальные фасонные части: переходы, тройники, двойники , угольники и др.
Подготовка труб к свариванию включает правку концов, очистку кромок от грязи, смазочного материала и сборку элементов. На труболитейных заводах кромки труб изготавливают под углом порядка 30°. Если скоса нет, то необходимо снять фаску с помощью режущего инструмента. Сборка элементов трубопровода под сварку заключается в том, что их кромки совмещают; поверхности труб должны совпадать, ось трубопровода не должна нарушаться. После сборки стыки прихватывают сварочными швами длиной порядка 80 мм и расстоянием между прихватами порядка 300 мм (при диаметре трубопровода до 300 мм). Прихватывать элементы рекомендуется тем электродом, с помощью которого затем будет производиться сваривание стыков.
Основные типы сварочных соединений труб - чашеобразное стыковое и V-образное.
Ручную дуговую сварку выполняют в 2-3 слоя, благодаря чему плотность сварочного шва возрастает, а провар корня шва оказывается более глубоким.
На рис. 1 видна схема сварки поворотного стыка.
Рис. 1. Последовательность сварки поворотных стыков
Первый слой заваривают на всех стыках участка от точки 1 до точки 2 и от точки 4 до точки 3. Затем секцию разворачивают на 90° и заваривают участки от точки 4 до точки 1 и от точки 3 до точки 2. Первый слой сваривают с помощью электрода диаметром 4 мм при силе сварочного тока порядка 130 А. Постепенно разворачивая секцию, слои наваривают в одном направлении.
На рис. 2 видна схема сварки неповоротного стыка.
Рис. 2. Наложение первого и последующего сварных швов
Сварку производят в таком порядке: вначале снизу вверх заваривают швы 1, 2, 3 (внутренняя окружность), затем сверху вниз - швы 1*, 2*, 3* (наружная окружность).
На рис. 3 показана последовательность наложения сварных швов на трубах диаметром более 700 мм.
Рис. 3. Наложение сварных швов при сварке труб больших диаметров
На рис. 4 показан комбинированный способ сварки труб. Он используется в том случае, если невозможно выполнить сварку неповоротных стыков. В этом случае стык сваривают со вставкой; нижняя часть шва заваривается с внутренней стороны, а верхняя часть - с наружной.
Рис. 4. Комбинированный способ сварки 1 - нижняя часть шва; 2 - вставка; 3 - верхняя часть шва;
Замыкающие участки в смежных слоях шва должны располагаться друг от друга на расстоянии порядка 100 мм.
В сталях с содержанием углерода 0,30% и выше при быстром охлаждении металла в зоне термического влияния образуется твердая мартенситная или трооститная структура, значительно более хрупкая, чем основной металл, что создает опасность хрупкого разрушения как в процессе изготовления изделий (холодные трещины), так и при эксплуатации. С повышением углерода повышается также опасность образования пористости в сварных швах.
Для предупреждения трещин при сварке следует применять предварительный подогрев, а после сварки — высокотемпературный отпуск для восстановления пластичности сварного соединения и снятия внутренних напряжений. Для предупреждения пористости следует использовать специальные электроды. Среднеуглеродистые стали применяют для изготовления малонагруженных изделий. Для повышения прочности изделия из этих сталей после сварки иногда подвергают упрочняющей термической обработке.
Инструменты и оборудование, применяемое для сварки
Источники питания сварочной дуги классифицируются по следующим основным признакам:
1. По роду сварочного тока – бывают переменного и постоянного тока.
К источникам переменного тока относятся сварочные трансформаторы и генераторы повышенной частоты.
Источниками постоянного тока являются сварочные преобразователи и сварочные выпрямители.
2. По виду внешних вольтамперных характеристик (ВАХ) источники питания сварочной дуги бывают с пологопадающей ВАХ (для автоматной сварки).
С жестокой и возрастающей ВАХ применяемых при сварки в защитных газах и электрошлаковой сварке, с крутопадающей ВАХ – для ручной дуговой сварки.
3. По количеству используемых сварочных дуг бывают однопостовые или многопостовые.
4. По способу установки источники бывают стационарными, или передвижными – переносными.
Сварочные трансформаторы
Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием. Комплект источников питания состоит из понижающего трансформатора и регулятора реактивной катушки. Понижающий трансформатор, основой которого является могнитопровод, изготовлен из большого количества тонких пластин, трансформаторной стали, стянутых между собой шпильками. На магнитопроводе имеется первичная и вторичная (понижающая) обмотки из медного или алюминиевого провода. Дроссель состоит из магнитопровода набранного из листовой трансформаторной стали, на котором расположены витки медного или алюминиевого провода рассчитанного на прохождение сварочного тока максимальной величины. На магнитопроводе имеется подвижная часть, которую можно перемещать с помощью винта.
Устройство и обслуживание сварочных преобразователей
Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные стационарные сварочные преобразователи.
Однопостовой сварочный преобразователь ПСО-500 состоит из двух машин: из приводного электродвигателя и сварочного генератора ГСО-500 постоянного тока расположенных в общем корпусе. Якорь генератора и ротор двигателя расположены на общем валу.
Генератор работает по принципу электромагнитной индукции. При вращении якоря его обмотка пересекает магнитные силовые линии магнитов, в результате чего в обмотках якоря наводится переменный электрический ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный ток. Величина тока возбуждается, и режим работы сварочного генератора плавно регулируется реостатом в цепи независимого возбуждения.
Сварочные выпрямители
Сварочные выпрямители – это устройства, преобразующие переменный ток в постоянный с помощью полупроводниковых диодов - вентилей. Сварочный выпрямитель состоит из трансформатора с устройством для регулирования сварочного тока и выпрямительного блока.
Сварочные выпрямители имеют следующие преимущества: отсутствие вращающихся частей и большую долговечность, высокий КПД и меньшие потери холостого хода, меньшую массу и большую маневренность, бесшумность в работе.
Инструмент, принадлежности и спецодежда электросварщика
К инструментам и принадлежностям электросварщика относятся электрододержатель, щиток или маска, специальный молоток с зубилом, стальная щетка, металлические клейма для маркировки сварных швов и ящик или сумка для хранения и переноски электродов и инструмента. Сварочные провода марки КРПТ нужны для подвода тока от силовой сети к сварочным аппаратам. От сварочных аппаратов к рабочим местам сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АРП или ПРГД с резиновой изоляцией длиной не менее 3м сечением от 16 до 70мм2 Длина кабеля не более 30-40м.
Человеку, который решил самостоятельно провести водопровод, необходимо правильно организовать свое рабочее место.
С этой целью можно переоборудовать гараж, подвал, а если позволяют условия, соорудить мастерскую, где гораздо удобнее выполнять самые сложные слесарные работы и хранить различные инструменты, например сварочный аппарат или слесарный станок.
Как ни странно, многие не обращают внимания на такие мелочи, как хранение инструмента или организация рабочего пространства. Между тем большая часть бытовых травм связана с работой неисправным инструментом.
Приступая к прокладыванию водопроводных труб, следует помнить, что инструменты становятся непригодными к работе при неправильном их хранении и неаккуратном обращении.
Работа на неправильно организованном рабочем месте продвигается дольше и бывает неудобной.
В условиях городской квартиры верстак, конечно же, поставить проблематично. Да это и не требуется — не так часто возникает необходимость в нем.
Если нужно вырубить прокладку, нарезать резьбу или разобрать водопроводный кран, то можно работать на любом столе.
При этом не следует забывать лишь о том, что на его крышку нужно положить широкую ровную доску и для надежности прижать ее струбцинами.
Устанавливая тиски, с нижней стороны крышки стола под прижимы можно подложить кусок толстой фанеры, дощечку или другую опорную плоскость.
Для того чтобы в процессе работы не тратить время на поиски необходимого инструмента, нужно оборудовать домашнюю мастерскую, в которой каждому инструменту будет отведено свое место.
Нужно придерживаться правила, что все необходимое, например, для ремонта, должно лежать в определенном месте, аккуратно уложенное и готовое к применению.
В городской квартире лучше всего оборудовать мастерскую во встроенном шкафу. Откидной столик может послужить верстаком.
Кроме того, на задней стенке шкафа можно разместить щит с инструментами. В таком случае все необходимое для работы постоянно будет под рукой. Часть инструментов, детали запорной арматуры, материал для прокладок и прочие мелочи можно хранить на полках, на внутренних сторонах дверок или в выдвижных ящиках.
Главный принцип в размещении инструментов: все, что берется левой рукой, должно храниться слева, а все, что берется правой, соответственно, справа.
Если щит для хранения инструментов переносной, что особенно важно при ремонте сантехники, нужно предусмотреть надежные крепления, — такие, как пружинные зажимы, полоски кожи или резины, прибитые обойными гвоздями.
Сам щит лучше выполнить из листа фанеры толщиной 7-10 мм, предусмотреть вырез в верхней его части, который послужит ручкой для переноски и петлей для
крепления к стене. В нижней части можно закрепить неглубокий пенал для болтов, гаек и различных запчастей к водопроводным кранам.
Завершающим штрихом при оборудовании рабочего места является изготовление специальной наковальни, предназначенной для вырубания прокладок. Чтобы не тупить о деревянную колоду просечку ? нужно сделать из свинца небольшой плоский брусочек. Следы от просечки на нем можно выровнять несколькими ударами молотка, инструменту же мягкий свинец не повредит.
Существует несколько основных правил, которых следует придерживаться при прокладывании водопровода: — до начала работы нужно приготовить все необходимые инструменты и материалы, чтобы потом не тратить времени на их поиски; — все используемые инструменты затем нужно складывать в том же порядке, в котором они располагались в начале работы; — по окончании работы инструменты следует разложить на специально отведенных для них местах; — все виды работ при прокладывании водопровода рекомендуется выполнять только теми инструментами, которые для этого предназначены; — не следует удлинять рукоятки ключей обрезками труб и тому подобными усилителями рычага; — не следует работать тупыми или неисправными инструментами, содержать их необходимо в чистоте и в рабочем состоянии; — стершиеся зубцы инструментов можно восстановить, пропилив их ножовкой по металлу; — ножовку по металлу следует хранить, надев на полотно разрезанный вдоль отрезок ПВХ-трубки; — для того чтобы не тупить сверла при хранении и переноске, держать их следует в специальном футляре, изготовленном из пластмассы. Можно навернуть на их жала пробки соответствующих размеров.
При прокладывании водопровода, его обслуживании и проведении ремонтных работ понадобятся не только инструменты, но и многочисленные материалы (уплотнители, прокладки, утеплители, различные виды труб, краны, вентили, смесители, фасонные части и др.).