книги из ГПНТБ / Громадский, Б. В. Водолаз - сварщик - резчик учебное пособие

Рис. 56. Положение и движе­ ние электрода при потолочной

стыковой сварке

Потолочные швы (рис. 56) стыковых соединений выполняются аналогично наплавке валиков в этом же положении. Первый шов делается без колебательных движений в «ниточку». За-

тем накладываются иесколько слоев валиков. Электрод наклоняется в сторону сварки на 85—90

Сварка соединений валиковым швом

Кроме стыкового шва, дуговой сваркой выполняются также валиковые (угловые) швы. Этими швами свари­ вают соединения внахлестку, а также тавровые и угло­ вые соединения, которые являются основными при вы­ полнении работ под водой. Объем шва, подлежащий за­ полнению наплавленным металлом, .представляет собой двугранный угол, величина которого в большинстве слу­ чаев равна 90°. В связи с этим наибольшую трудность представляет выполнение полного провара, т. е. рас­ плавления вершины угла шва. При этом также проис­ ходит стенание металла, поэтому .необходимо соблюде­ ние таких условий, как правильное перемещение электро­ да и равномерное распределение тепла дуги между сва­ риваемыми частями соединения при помощи колебатель­ ных движений. В момент сварки электрод нужно направ­ лять в вершину угла «корень» (рис. 57) свариваемого соединения и наклонить под углом 45°. Этим углом на­ клона электрода выполняют сварку в нижнем и верти­ кальном положениях, при потолочной сварке электрод наклоняют к горизонтали под углом 65° (рис. 57,а), а также в сторону сварки (т. е. по оси шва) на угол 75— 80° от поверхности шва.

110

Сварку соединений внахлест целесообразно произво­ дить в несколько слоев. Для обеспечения провара вер­ шины угла первый слой надо выполнять на более повы­ шенных режимах тока. Желательно у накладываемого листа делать скос кромок под углом 30° для удаления

Рис. 57. Положение электрода при сварке внахлестку валиковым швом в различных пространственных по­

ложениях:

а — потолочное; б — нижнее; в — горизонтальное

выделяющихся газов. Следует также обращать внима­ ние во время сварки на разную толщину свариваемых листов. Чтобы произвести одинаковый нагрев сторон, необходимо электрод больше задерживать там, где мас­ са металла больше. Колебательные движения при свар­ ке внахлест выполняются поперек шва в виде тре­ угольника или спирали

(рис. 58).

Для сварки нахлестных соединений в верти­ кальном положении ко­ нец электрода, как уже

было сказано выше, нужно направлять в вершину утла под углом 45° (см.

рис. 57,6). Движение электрода следует делать .по треугольнику. Листы тол­

щиной свыше 8—10 мм сваривают в два и более слоев. Первый слой накладывают в вершину угла без колеба­ тельных движений в «ниточку», электродом меньшего диаметра, по направлению сверху вниз, а второй и по­ следующие слои — с колебательными движениями по

направлению снизу вверх.

При сварке внахлест в горизонтальном положении на

11!

вертикальной плоскости электрод также направляется в вершину угла под углом 45° (см. рис. 57,в). Колебатель­ ные движения электродом следует вести по треугольни­ ку.. Направление сварки выбирается в зависимости от конкретных условий.

В потолочном положении сварку нахлестных соеди­ нений выполняют так же, как и стыковых соединений. Сваривают их однослойными или многослойными шва­ ми. Электрод наклоняют к оси шва на угол 65° и одно­ временно в сторону ведения сварки на 75—80° (см. рис. 57,а). Колебательные движения концом электрода дела­ ют по спирали поперек шва.

Сварка угловых и тавровых соединений не отличает­ ся от сварки внахлестку. Сварка их бывает однослой­ ной и многослойной (однослойная в основном применя-

ется для швов с катетом до 10 мм). При сварке таких соединений возможно образование непровара одной из

•сторон и вершины угла, а также подрезов верхних и нижних кромок. Прилодводных работах (если это поз­ воляют условия) желательно расположить место сварки так, чтобы средняя плоскость шва заняла вертикальное положение, а обе кромки шва были наклонены к гори­ зонтальной плоскости под углом 45°. Сварку в таком положении называют сваркой «в лодочку» (рис. 59,а). При сварке «в угол» (см. рис. 59,6) процесс сварки це­ лесообразнее вести наклонным электродом.

112

Сварка опирающимся электродом

Способ сварки опирающимся электродом сходен со способом сварки наклонным электродом. Он сравнитель­ но прост, не требует от водолаза-сварщика высокой ква­ лификации и может быть осуществлен в условиях пло­ хой видимости, что важно в подводных условиях.

Электрод с толстым прочным слоем обмазки, уста­ новленный под углом (рис. 60) к свариваемой поверх­ ности изделия, опирается краем слоя обмазки на поверх­ ность изделия, как и при сварке наклонным электродом. Отличие заключается лишь в том, что здесь при движе­ нии электрода автоматиче­ ски поддерживается посто­ янная длина дуги и автома­ тически происходит подача электрода в зону дуги по мере его плавления. Посто­ янство длины дуги обеспе­ чивается постоянной величи­ ной козырька, который в процессе сварки почти не изменяется. Каких-либо ко­ лебательных движений конрис цом электрода поперек шва при этом не требуется. Ра­

бота водолаза-сварщика в основном сводится к переме­ щению дуги по шву с сохранением постоянного угла наклона электрода. Обмазка электрода должна быть тугоплавкой и прочной, чтобы выдерживать нажим во время сварки при движении электрода. По отношению к другим видам дуговой сварки этот способ имеет ряд преимуществ. Дуга горит в пространстве, почти полно­ стью закрытом козырьком конца электрода и толстым слоем расплавленного шлака. Толстый слой обмазки электрода дает большое количество шлака, который хорошо защищает сварочную ванну, уменьшает разбрыз­ гивание металла. Сварной шов почти полностью уходит внутрь металла, тем самым делая повышенную глубину провара. Горение дуги обладает большой стабильностью и незначительными колебаниями сварочного тока и на­ пряжения. Наличие козырька предотвращает возмож­ ность короткого замыкания электрода с изделием. Изме-

няя наклон электрода, можно получать швы различного сечения. Чем больше наклон, тем меньше ширина валика.

При меньшем наклоне валик образуется шире и полнее. Сварка под водой опирающимся электродом имеет свои особенности. Так, при сварке стыковых соедине­ ний сравнительно толстых листов угол раскрытия дела­ ют равным 120°,' а притупление — 6—7 мм. При толщи­ не листов 8 мм разделка кромок не делается, а сварка производится за один проход. При этом необходимо со­ блюдать минимальный стыковой зазор (не более 1,2— 1,5 мм) во избежание образования пор. Ток для сварки опирающимся электродом устанавливается несколько выше, чем при сварке обычным дуговым способом: для электродов диаметром 4 мм — 200—-240 А, а диамет­

ром 5 мм — 250—300 А.

Способом опирающегося электрода можно сваривать швы во всех положениях в пространстве. Сварка произ­ водится электродами марки ЭПО-55 на постоянном то­ ке обратной полярности и на переменном токе.

Выполнение сварочных швов в вертикальном поло­ жении производят сверху вниз, электрод наклоняют в сторону ведения сварки и сварку ведут без колебатель­ ных движений.

При сварке стыковых и тавровых соединений или при сварке внахлестку в нижнем положении угол на­ клона электрода по оси шва к поверхности металла ра­ вен 60—70°, а в сторону от оси при сварке в стык — 90° п при сварке валиковых швов — 45°. В вертикальном положении угол наклона электрода вдоль оси шва ра­ вен 40—45°, а в сторону от оси шва остается таким же, как и в нижнем положении.

Основным правилом сварки опирающимся электродом является сохранение постоянного положения электрода.

Дефекты сварных швов

При нарушениях нормальных процессов сварки воз­ можны возникновения различных дефектов в строении шва, которые снижают механические свойства шва и co­

r n

единения, особенно их прочность, сплошность и пластич­

высоте и ширине), незаплавленные кратеры, пропуски в шве, подрезы, неп.ровары, поры, прожоги, наплывы, увод шва в сторону и трещины, выходящие на поверх­ ность. Появление внешних дефектов молено отнести за счет недостаточной квалификации исполнителя (водола- за-сварщика).

повышенном токе и напряжении, неправильный угол на­ клона электрода к свариваемому изделию, несоответст­ вие диаметра электрода и увеличенная скорость сварки. Подрезы устраняются наплавкой тонких (ниточных) швов электродами малых диаметров.

Непроварами (рис. 61,6) называются несплавлечпе между отдельными валиками, основным и наплавленным металлом и незаполнение металлом расчетного сечения шва. Причинами непроваров могут быть: малый угол скоса, завышенное притупление (или его отсутствие), за-

Урязнение кромок, недостаточная величина сварочного тока, чрезмерная скорость сварки.

Прожоги (рис. 61,в) образуются в результате боль­ шой величины сварочного тока, большого зазора между свариваемыми кромками, а также при малом притупле­ нии кромок и снижении скорости сварки. Место прожо­ га нужно хорошо зачистить от натеков металла и зава­ рить, но предварительно необходимо устранить причи­ ны, вызвавшие прожог.

Наплывом (или натеком) (рис. 61,г) называют из­ лишне наплавленный металл около кромок, наплывший в процессе сварки на основной металл. Наплывы скры­ вают непровары верхней части кромок, трещины и дру­ гие дефекты, поэтому их следует удалять.

Трещины (рис. 61,д). Возникновение трещин связано с химическим составом основного и наплавленного ме­ талла, а также со скоростью охлаждения сварного сое­ динения. На образование трещин влияет температура окружающей среды (чем ниже температура, тем больше вероятность образования трещин). При сварке низкоуг­ леродистых сталей трещины встречаются сравнительно редко.

Поры образуются в шве вследствие перенасыщения расплавленного металла сварочной ванны газами. Обра­ зованию пор способствуют: наличие ржавчины на кром­ ках деталей и присадочном материале, попадание влаги в зону сварки (отсыревшее покрытие электродов и др.).

Все обнаруженные дефекты необходимо устранять, делая вырубку дефектного участка с последующей их заваркой. При уводе шва в сторону от основной линии сварки этот дефект можно устранить путем наложения нескольких параллельных валиков, чтобы один перек­ рывал другой на */з сечения. Начало и конец наложе­ ния нового валика следует располагать до дефектного участка (чтобы не ослабить сечение сварного шва), а кратер после окончания сварки вывести в сторону и заплавить его.

жог металла, внутренние трещины, газовые поры и шла­ ковые включения, не выходящие на поверхность. Причи­ нами образования этих дефектов могут быть: нарушение технологического процесса сварки, смещение сварнвае-

П 6

мых кромок, несоответствие зазоров, плохая очистка свариваемой поверхности, недоброкачественность (несо­ ответствие химического состава) как основного, так и присадочного металлов, отсыревшие электроды и др.

Понятие о режиме'и производительности сварки вручную под водой

Под режимом сварки понимают совокупность усло­ вий протекания процесса сварки, который зависит от толщины металла, формы сварных швов, величины, ро­ да и полярности тока, а также пространственного поло­ жения сварки и пр. Режим сварки преимущественно оп­ ределяется типом и диаметром электрода и величиной сварочного тока.

Для определения необходимой силы тока пользуются формулой

/ сп = k- d,

где / — сила тока в А;

d — диаметр электрода в мм;

k — постоянный коэффициент, выбираемый в пре­ делах 40—50 A/мм (т. е. 40—50 А на 1 мм диаметра стержня электрода).

При сварке методом опирания коэффициент берут равным 50—60 А/мм. Увеличение сварочного тока мо­ жет вызвать подрезы, провары, нарушения правильного формирования шва, разбрызгивание металла и другие дефекты. Помимо этого, на формирование шва влияют также род и полярность тока. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40— 50% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности, что вызвано различным выделением количе­ ства тепла. При сварке переменным током глубина про­ вара на 15—20% меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

В подводных условиях сварочные работы целесооб­ разно вести при силе тока 180—240 А. Эти режимы тока являются наиболее оптимальными при сварке малоугле­ родистых и низколегированных сталей.

Рекомендуемые режимы сварочного тока для различ­ ных марок электродов приведены в приложении 9. Be­

rn

личина тока при сварке вертикальных швов должна быть меньше на 10—15%, а ори сварке потолочного шва на

15—20%, чем при сварке шва, расположенного в ниж­ нем положении.

Производительность процесса сварки оценивают по количеству проплавленного в единицу времени основно­ го металла и количеству наплавленного металла. Произ­ водительность наплавки зависит от скорости плавления электрода и определяется по формуле

Q = а- 1-t,

где Q —■вес наплавленного металла в г;

/—• сварочный ток в А;

/— время горения дуги в ч;

а— коэффициент наплавки в г/А-ч или в кг/А-с (по системе СИ), который показывает, сколько металла

сэлектрода под действием сварочного тока в 1 А перей­ дет в шов за единицу времени.

По этой формуле можно определить время, необхо­ димое для сварки, а именно:

Коэффициент наплавки для подводной сварки вручную не очень большой и в среднем равен 7-—9 г/А-ч (с.м. приложение 8). При правильном выборе сварочного то­ ка, с учетом всех условий сварки, коэффициент наплав­ ки практически остается постоянным. Считается, что из 1 кг электродов в среднем получается 0,5—0,6 кг на­ плавленного металла.

Понятие о структуре металла сварного шва

Сварным соединением называется неразъемное сое­ динение двух металлических частей, выполненное свар­ кой. Сварное соединение состоит из основного (свари­ ваемого) металла, металла околошовной зоны и метал­ ла сварного шва. Разделение сварного соединения на отдельные зоны связано с тем, что структура его отли­ чается от свариваемого металла в исходном состоянии. Рассмотрим в общем виде структуру и свойства метал­ ла в околошовной зоне сварного соединения.

118