Файл: Евгений Максимович Костенко Сварочные работы Практическое пособие для.pdf

Рис. 97. Углы наклона мундштука горелки в зависимости от толщины свариваемого металла
Рис. 98. Способы перемещения мундштука горелки при газовой сварке: 1 – незначительными колебаниями при сварке малых толщин;
2—полумесяцем; 3 — петлеобразно; 4 – полумесяцем с задержкой вдоль шва
Способ 1 применяют для сварки тонких листов, способ 2 для сварки листов средней толщины.
Необходимо стремиться к такому перемещению горелки, чтобы металл ванны всегда был защищен от действия окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени (способ 3). Способ 4, при котором пламя периодически отводится в сторону, применяется редко, так как это вызывает излишнее окисление металла кислородом воздуха.
По способу перемещения горелки вдоль шва различают сварку левую и правую. Наиболее распространенным является способ левой сварки, который применяется при сварке тонких деталей, а также деталей из легкоплавких металлов и сплавов (рис. 99). Горелку перемещают справа налево присадочная проволока находится перед пламенем, которые, подогревают несваренный участок и присадочную проволоку. При левой сварке мощность пламени принимают 100—130 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла.

Рис. 99. Левая сварка: а – схема движений мундштука и горелки; б
– углы наклона мундштука и проволоки
Рис. 100. Правая сварка: а – схема движения мундштука и горелки; б – углы наклона мундштука и проволоки
При правой сварке (рис. 100) горелку ведут слева направо, а присадочная проволока перемещается вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Мундштуком производят незначительные поперечные колебания. При сварке толщин менее 8 мм мундштук перемещают вдоль оси шва без колебаний. Конец присадочной проволоки держат погруженным в сварочную ванну и спиралеобразными движениями перемешивают им жидкий металл для облегчения удаления окислов и шлаков. Тепло пламени при правой сварке рассеивается в меньшей степени, чем при левой сварке. В этом случае угол раскрытия кромок деталей можно уменьшить, особенно при больших толщинах. При меньшем угле разделки кромок снижается количество наплавленного металла и расход присадочной проволоки, а также уменьшается коробление изделия от усадки металла шва. Правую сварку применяют при толщине металла свыше 5 мм с разделкой кромок.
Качество шва при правой сварке выше, так как металл лучше защищен факелом пламени. Пламя одновременно сжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Естественно, что правая сварка больших толщин оказывается более производительной, чем левая. Скорость

правой сварки в среднем на 10—20 % выше скорости левой сварки.
Экономия газов составляет 10—15 %. Мощность пламени при правой сварке сталей принимают 120—150 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла. Диаметр присадочной проволоки для сварки низкоуглеродистых сталей принимают в зависимости от способа сварки: для левого способа d = S + 1 (мм); для правого способа d = S (мм), где d – диаметр присадочной проволоки, мм; S – толщина свариваемой детали, мм. В практике газовой сварки существует множество различных способов и приемов, особенно при ремонтных и монтажных работах.
Рис. 101. Сварка ванночками
Одним из способов, который позволяет получить высокое качество сварного шва, является сварка ванночками (рис. 101). Она применяется при сварке тонких листов и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами, при сварке стыковых и угловых соединений при толщине деталей до 3 мм. Расплавив ванночку, диаметром 4—5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в восстановительную зону пламени. В это время мундштуком делаются круговые движения с небольшим перемещением для образования соседней ванночки. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки необходимо держать в восстановительной зоне пламени, чтобы избежать окисления проволоки.
Ядро не должно погружаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Для сварки низкоуглеродистых сталей можно применять и окислительное пламя с небольшим избытком кислорода, в результате чего несколько увеличивается температура пламени. В этом случае для раскисления металла рекомендуется применять сварочную проволоку
Св12ГС, Св08Г или Св08Г2С. При этом способе повышается производительность сварки на 10—15 %. Некоторый избыток кислорода допускается также и при сварке пропан-бутан-кислородным пламенем. В

этом случае повышается температура пламени и увеличивается глубина провара. Соотношение газов принимается следующим:
Для раскисления металла шва при сварке тройной смесью применяют проволоку Св12ГС, Св08ГС, Св08Г2С, а также проволоку
Св10ГА или используют проволоку Св08, но с раскисляющим покрытием.
Сварка городским газом (СН4) производится горелкой ГЗУ-2 с использованием проволоки Св12ГС. Производительность сварки такая же, как и при сварке пропан¬бутаном. Этот способ применяется для сварки неответственных конструкций.
Рис. 102. Сварка вертикальными швами: а – сверху вниз; б, в – снизу вверх
Необходимо отметить некоторые особенности формирования сварного шва при его вертикальном расположении (рис. 102).
Вертикальные и наклонные швы сваривают сверху вниз только правым способом, а снизу вверх – и левым, и правым способами. Эти способы сварки применяются при толщине металла до 5 мм. Объем сварочной ванны мал и металл можно удерживать от отекания давлением газов пламени. Сварка тонкого металла (до 3 мм) по отбортовке кромок без присадочной проволоки производится зигзагообразными движениями мундштука вверх-вниз в вертикальной плоскости.
Контрольные вопросы:
1. Какие способы перемещения пламени по шву вы знаете?
2. В чем сущность левой сварки и когда она применяется?
3. В чем достоинства правой сварки и ее особенности?

4. Как выбрать необходимый диаметр присадочной проволоки при сварке низкоуглеродистых сталей?
5. Расскажите о сварке ванночками.
6. Каковы особенности сварки окислительным пламенем?
Расскажите об особенностях сварки пропан-бутаном.
7. В чем особенности сварки вертикальных швов?
3. Термическая обработка и правка изделий после сварки
Термическую обработку применяют для устранения напряжений, остающихся в изделии после сварки, а также для улучшения структуры металла сварного шва. После сварки или в процессе сварки применяют такие виды термической обработки, как отжиг, нормализация, отпуск.
Нагрев при отжиге изделия в предварительной печи ведут постепенно.
Для низко– и среднеуглеродистых сталей температура достигает 600—
680 °С. При этой температуре сталь становится пластичной и напряжения снижаются. После нагрева следует выдержка при достигнутой температуре из расчета 2,5 мин на 1 мм толщины свариваемой детали, но не менее 30 мин. Затем изделие охлаждается вместе с печью. Существуют и другие виды отжига: местный и полный отжиг. Режимы отжигов выбирают по справочной литературе. Для разных сталей применяют свои технологические параметры отжига.
Нормализация отличается от отжига тем, что после отжига сваренную конструкцию охлаждают на спокойном воздухе. После нормализации сохраняется мелкозернистая структура металла, что позволяет обеспечить его относительно высокую прочность и твердость, но без напряженного состояния. Стали с высоким содержанием углерода в процессе сварки закаливаются, возрастает их твердость и хрупкость.
Такие изделия из углеродистых сталей подвергают нормализации с последующим отпуском. В этом случае нагревание производят до 400—
700 °С и после этого сваренные детали медленно охлаждают. При газовой сварке сталей термическая обработка служит средством повышения пластичности металла шва. В некоторых случаях, участки шва нагревают до светло-красного цвета каления и в этом состоянии

проковывают. Зерна металла измельчаются, пластичность и вязкость повышаются. Во избежание появления наклепа (новое напряженное состояние) проковку следует прекратить при остывании металла до темно-красного цвета. После проковки необходимо провести повторную нормализацию. Для правки изделий часто используют местный нагрев пламенем горелки. Нагревают выпуклую часть изделия, которое надо выправить (рис. 103). При нагревании металл стремится расшириться, но так как этому препятствуют холодные участки, возникают напряжения сжатия, вызывающие пластическую деформацию сжатия.
При охлаждении в этом участке возникают напряжения растяжения, которые и выправляют изделие.
Рис. 103. Правка изделий местным нагревом
При необходимости повторной операции правки нагревают следующий участок, не затрагивая соседнего, который уже подвергался нагреву. В табл. 64 приведены ориентировочные режимы правки листов углеродистой стали ацетилено-кислородным пламенем.
Таблица 64
Режимы правки листов углеродистой стали ацетилено-кислородным пламенем
Толстолистовой металл после резки его на заготовительных ножницах всегда имеет ярко выраженную выпуклость. Правка осуществляется нагревом по схеме, показанной на рис. 104.

Рис. 104. Схеа правки стального листа толщиной 15 мм
Контрольные вопросы:
1. В чем заключаются отжиг и нормализация?
2. Какие виды отжига применяются при правке?
3. При каких условиях можно заниматься проковкой швов?
4. Что необходимо предпринять при сварке закаливающихся сталей?
5. В чем достоинства местного нагрева?
6. Каким образом осуществляют правку изделий из толстолистового металла?
4. Особенности сварки труб
Газовая сварка достаточно широко применяется при монтаже труб небольшого диаметра до 100—150 мм, при изготовлении угольников, тройников, отводов и других конструктивных элементов трубопроводов.
Трубы сваривают стыковыми швами с допустимой выпуклостью шва до
1—3 мм в зависимости от толщины стенки. Перед сваркой трубы выравнивают, чтобы их оси совпадали, затем прихватывают в нескольких местах по окружности и приступают к сварке. Для центровки труб во время сварки используют различные приспособления, одно из которых показано на рис. 105. Если трубу можно поворачивать, то сварку лучше вести в нижнем положении (рис. 106). Неповоротный стык сваривают последовательно нижним, вертикальным и потолочным швами. Этот случай является наиболее трудным для сварщиков, так как

требует умения выполнять разные швы по ориентации их в пространстве. В неповоротных стыках труб диаметром до 150 мм сначала сваривают нижнюю половину, затем в обратном направлении – верхнюю.
Начало и конец верхнего шва сваривают перекрытием на участках А и Б
(рис. 107). При сварке труб диаметром до 300 мм и более сварку начинают с какой-либо точки окружности и выполняют четырьмя участками (рис. 108).
Рис. 105. Струбцинный центратор для труб диаметром 60—100 мм
Рис. 106. Порядок сварки стыков труб с поворотом: а – места размещения прихваток (1) и участков шва (А, Б, В, Г); б – выполнение первого слоя на участках А—Б и Г—В; в – поворот стыка и выполнение первого слоя на участках Г—А и В—Б; г – выполнение второго слоя шва, д – выполнение третьего слоя шва

Рис. 107. Последовательность сварки неповоротного стыка труб диаметром до 150 мм
Рис. 108. Последовательность сварки труб большого диаметра: а –
(200—300) мм; б – (500—600) мм; в – сварка без поворота трубы
При сварке промышленных и бытовых газопроводов с давлением газа до 1,2 МПа (12 кгс/см2), трубы предварительно сваривают в производственных условиях в секции, длина которых выбирается исходя из возможности транспортировки. Секции труб очищают и грунтуют противокоррозионной изоляцией, после чего производят подготовительные работы. На сварочную проволоку должен быть сертификат. При отсутствии сертификата сваривают специальные образцы с последующим испытанием по определенной методике (3 образца для испытания на разрыв и 3 – на угол загиба). После окончания подготовительных работ поверхность кромок и прилегающие к ним наружную и внутреннюю поверхности труб зачищают до металлического блеска на ширину не менее 10 мм по окружности.
Сборка и сварка торцов труб с продольным изготовительным швом должна производиться со смещением продольных швов на 50 мм по окружности по отношению к шву предыдущей трубы. К сварке труб допускаются сварщики, сдавшие экзамен по специальности в соответствии с Правилами Госгортехнадзора и имеющие удостоверение на право сварки газопроводов. Каждому сварщику присваивается номер или шифр, который он обязан наплавлять на расстоянии 30—50 мм от стыка. Ручная газовая сварка труб выполняется только в один слой. При выполнении работ в зимних условиях необходимо обеспечить надежную защиту сварщика и места сварки в соответствии с требованиями работы в полевых условиях. После сварки стыка проводится внешний осмотр для выявления дефектов: шлаковых выключений, подрезов, пор, трещин и пр. Внешнему осмотру подлежат все сваренные стыки после их очистки

от шлака, брызг металла и окалины. Поверхность наплавленного металла по всей окружности должна быть слегка выпуклой с плавным переходом к основному металлу без подрезов и незаваренных мест.
Высота выпуклости шва допускается 1—3 мм, но не более 40 % от толщины стенки трубы. Ширина шва не должна превышать толщину стенки трубы более чем в 2,5 раза. Не допускаются наплывы и грубая чешуйчатость. Стыки, не удовлетворяющие по внешнему виду перечисленные требования, бракуются или подлежат исправлению. Не допускается исправление стыков методом повторного наложения шва.
Существует способ газовой сварки в условиях, когда невозможно приблизиться с горелкой к объекту. Например, трубы для горячей или холодной воды в помещениях располагают вблизи стен, что создает сложные условия для сварки. В этих случаях применяется способ сварки с козырьком. Подготовка стыка под сварку требует определенных профессиональных навыков. Сваренный стык обладает высокой надежностью (рис. 109).
Рис. 109. Порядок сварки стыков труб с козырьком
Контрольные вопросы:
1. В чем заключаются трудности сварки труб?
2. В каких случаях требуется подготовка стыка труб и в чем она выражается?
3. Чем различаются приемы газовой сварки поворотных и неповоротных стыков?
4. Каковы особенности сварки промышленных и бытовых газопроводов?
5. Где и при каких обстоятельствах применяется сварка с козырьком?