Файл: Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка.pdf

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
95
Предохранительные устройства
При работе с газовым оборудованием серьезную опасность представляет возможность попадания в него взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака. Обратным ударом называется воспламенение смеси газов в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси. Дело в том, что горючая смесь сгорает с определенной скоростью. Из отверстия мундштука горелки или резака она вытекает также с определенной скоростью, которая должна быть больше скорости сгорания.
В противном случае пламя проникнет в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, что вызовет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти также от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора – в источник горючего газа, что может привести к его взрыву и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Безопасность работ при газовой сварке обеспечивает группа предохранительных устройств, устанавливаемых между баллоном и горелкой (рис. 31, г, поз. 12). К ним отно- сятся обратный клапан, пламегаситель, предохранительный и отсечный клапаны.
Обратный клапан – предохранительное устройство, предотвращающее обратный ток газа. Его устанавливают на редуктор. Клапан открывается под действием газовой струи, а закрывается под действием пружины, когда давление газа на выходе из клапана превышает давление при нормальном потоке газа.
Обратный клапан, срабатывающий при определенном давлении, присоединяют к горелке для предотвращения обратного тока газа и снижения вероятности обратного удара пламени, когда давление газа на выходе превышает нормальное.
Пламегаситель подключают к горелке. Это предохранительное устройство, предот- вращающее прохождение в защищаемое оборудование, аппаратуру и коммуникации пла- мени при его обратном ударе. Пламегасители подразделяют на два класса: класс I (тяжелый тип) и класс II (легкий тип). В зависимости от конструкции различают пламегасители одно–
и двустороннего действия.
Предохранительный клапан – устройство, автоматически сбрасывающее газ в атмо- сферу при превышении заданного уровня давления и прекращающее истечение газа при снижении давления до этого уровня.
Предохранительные затворы бывают водяные и сухие. Первые предназначены для защиты ацетиленовых генераторов и трубопроводов для горючих газов от проникновения в них пламени при обратном ударе, а также кислорода из горелки или резака и воздуха из атмо- сферы. Для работы с баллонными редукторами применяют сухие затворы. Это комбиниро- ванные предохранительные устройства на основе пористой вставки из металлокерамики в сборе с обратными клапанами.
Отсечный клапан – предохранительное устройство, прекращающее подачу газа при критическом значении температуры, наличии противодавления на выходе из клапана либо превышении заданного значения расхода газа.
Техника выполнения сварных швов
Подготовка кромок
Вид подготовки кромок зависит от толщины свариваемых деталей. При толщине листового металла 0,5–2 мм подготовка сводится к торцеванию или отбортовке кромок.
Сварку осуществляют встык без присадочного материала – только за счет расплавления кро- мок.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
96
При толщине 1–5 мм отторцованные без скоса кромки собирают с зазором 0,5–2 мм и сварку проводят с использованием присадки. При толщине металла 4–8 мм можно прово- дить сварку без скоса кромок, но при этом зазор увеличивается до 1–2 мм и шов должен быть двусторонним.
При толщине металла 5—10 мм выполняют V-образную разделку кромок (70–90°).
Зазор под заполнение присадочным материалом составляет от 2 до 4 мм, притупление кро- мок 1,5–3 мм.
Для металла толщиной свыше 10 мм применяют двустороннюю (Х-образную) раз- делку со скосом кромок под углом 35–45°. Зазор может быть в пределах 2–4 мм, таким же по величине делают и притупление.
Перед сборкой область шириной 20–30 мм, расположенная вблизи свариваемых кро- мок, должна быть очищена от ржавчины, грязи, краски и окалины.
При выполнении угловых швов зазор между кромками свариваемых деталей устанав- ливается 1–2 мм. При толщине свариваемого металла более 5–6 мм производится одно– или двусторонний скос кромок под углом 50–60°.
Способы и техника сварки
Основными параметрами газовой сварки являются вид и мощность пламени, диаметр присадочной проволоки и скорость сварки.
Вид пламени зависит от свариваемого материала: нормальным пламенем сваривают углеродистые и легированные стали, науглероживающим – чугун, окислительным – латуни.
Выбор нужного вида пламени осуществляется по характеру его свечения.
Для выполнения сварочных работ необходимо, чтобы сварочное пламя обладало доста- точной мощностью, которая определяется количеством ацетилена, проходящего за 1 ч через горелку, и регулируется наконечниками горелки. Мощность пламени горелки, выбираемая в соответствии с толщиной свариваемого металла и его теплофизическими свойствами, опре- деляется расходом ацетилена, необходимым для его расплавления. Чем толще свариваемый металл и выше его теплопроводность (как, например, у меди и ее сплавов), тем выше должна быть мощность пламени. Ее регулируют ступенчато – подбором наконечника горелки и плавно – вентилями на горелке.
Для сварки низкоуглеродистой стали на 1 мм толщины свариваемого металла требуется 100–130 дм
3
ацетилена в час. При сварке низкоуглеродистой стали толщиной 3 мм минимальная мощность сварочной горелки составит 100 ∙ 3 = 300 дм
3
/ч, максимальная – 130 ∙ 3 = 390 дм
3
/ч.
Диаметр присадочной проволоки (d п
) выбирают в зависимости от толщины сваривае- мого металла (S) и способа сварки. При сварке низко– и среднеуглеродистых сталей левым способом
(мм). При сварке правым способом
(мм).
Скорость сварки сварщик устанавливает в соответствии со скоростью плавления кро- мок детали. Этот параметр непосредственно зависит от мастерства сварщика.
При газовой сварке составными элементами техники сварки являются:

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
97
– угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемых кромок;
– способ сварки;
– манипуляции мундштуком горелки и присадочной проволокой при движении пла- мени вдоль шва.
Скорость плавления (и, соответственно, скорость сварки) регулируют путем измене- ния угла наклона мундштука к поверхности свариваемого металла (рис. 32). Угол выбирают в зависимости от толщины и рода свариваемого металла. Чем толще металл и выше его теп- лопроводность, тем больше угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла. Так, при сварке меди угол должен быть большим, чем для углеродистых сталей. В
начале сварки для лучшего прогрева металла угол наклона устанавливают около 90°, затем по мере прогрева свариваемого металла снижают до величины, соответствующей толщине металла, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить кратер и предот- вратить пережог металла.
Рис. 32. Угол наклона мундштука горелки в зависимости от толщины металла
Способы сварки проиллюстрированы на рис. 33, а – б. Сварочную горелку держат в правой руке, а в левой – присадочную проволоку. Пламя горелки направляют на металл так,
чтобы свариваемые кромки находились в восстановительной зоне на расстоянии 2–6 мм от конца ядра. Сварочную проволоку располагают под углом около 45° в сторону, противопо- ложную наклону мундштука горелки. Конец присадочной проволоки должен находиться в восстановительной зоне или в сварочной ванне.
Рукоятка горелки может располагаться вдоль оси шва или перпендикулярно к ней. То или иное положение выбирается в зависимости от условий и удобства работы газосварщика:
его руку не должен обжигать нагретый металл.
Горелка в руке сварщика может перемещаться в двух направлениях:
– справа налево, когда пламя направлено на холодные, еще не сваренные кромки металла, а присадочная проволока подается впереди пламени. Такой способ получил назва- ние левого и применяется при сварке тонкостенных (толщиной до 3 мм) конструкций и лег- коплавких металлов и сплавов;

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
98
– слева направо, когда пламя направлено на сваренный участок шва, а присадочная проволока подается вслед за пламенем. Такой способ называется правым и используется для сварки конструкций с толщиной стенки свыше 3 мм и металлов с большой теплопроводно- стью. Качество шва при правом способе сварки выше, чем при левом, так как металл лучше защищен пламенем горелки от воздействия воздуха.
В процессе сварки конец мундштука горелки совершает одновременно два движения:
поперечное – перпендикулярно к оси шва и продольное – вдоль оси шва. Основным является продольное движение, поперечное служит для равномерного прогрева кромок основного и присадочного металла и получения шва необходимой ширины.
Присадочной проволокой можно совершать такие же колебательные движения, но в направлениях, противоположных движениям конца мундштука горелки. Конец присадочной проволоки не рекомендуется извлекать из сварочной ванны и особенно из восстановитель- ной зоны пламени.
Вид движений, совершаемых мундштуком и проволокой, зависит от положения шва в пространстве, толщины свариваемого металла, рода металла и требуемых размеров свароч- ного шва (рис. 33, в). Так, для сварки швов в нижнем положении наиболее распространено движение полумесяцем; при сварке металла средней толщины – по спирали; при толщине металла более 8 мм – зизгагообразное. При сварке угловых швов пламя и конец присадоч- ной проволоки перемещают с большей задержкой по краям шва. Тонкий металл сваривают прямолинейным движением без поперечных колебаний горелки.
Рис. 33. Техника сварки:
а – левый способ; б – правый способ (сплошной линией показано движение горелки;
пунктирной – движение присадочной проволоки; стрелками указано направление сварки);
в – манипуляции мундштуком горелки при сварке: I – восьмеркой; II – по спирали; III –
полумесяцем; IV – прямолинейно

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
99
Сварка в различных пространственных положениях
Сварка в нижнем положении. Нижние швы выполнять наиболее легко, так как рас- плавленный присадочный металл не вытекает из сварочной ванны. Кроме того, за сваркой такого шва удобно наблюдать.
В расплавленную ванну вводят конец проволоки и расплавляют небольшое ее количе- ство, после чего перемещают в восстановительную зону пламени. Мундштуком совершают круговые движения и перемещают его для образования новой ванночки, которая должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. После расплавления новой ванны в нее погру- жают конец проволоки и повторяют процедуру.
Нижние швы выполняют как левым, так и правым способом в зависимости от толщины свариваемого металла. Тонкие пластины с отбортовкой кромок сваривают левым спосо- бом. Шов формируют без присадочного материала, за счет расплавления основного металла
(рис. 34, а).
Сварка нахлесточных швов. Шов накладывают левым способом с присадочным материалом (рис. 34, б). При вынужденных перерывах в работе перед возобновлением про- цесса сварки нужно переплавить закристаллизовавшийся в кратере металл. Вообще, для получения нахлесточных швов рациональнее использовать дуговую сварку, а газовая при- меняется только при крайней необходимости (за исключением сварки свинца) из-за короб- ления соединяемых листов.
Сварка в вертикальном положении. Вертикальные швы при малой толщине металла сваривают сверху вниз правым способом (рис. 34, в) и снизу вверх правым или левым спо- собом (рис. 34, г – д). Сварка тонколистового металла толщиной не более 4–5 мм произво- дится снизу вверх левым способом. Горелку перемещают таким способом, чтобы не дать стечь расплавленному металлу, и давлением газов пламени поддерживают в зазоре ванночку металла. Сварка сверху вниз правым способом требует большой сноровки – металл удержи- вают от стекания концом присадочной проволоки, погруженной в ванну.
При сварке металла толщиной от 2 до 20 мм вертикальные швы целесообразно выпол- нять способом двойного валика (рис. 34, е). В этом случае скоса кромок не делают и свари- ваемые детали устанавливают с зазором, равным половине толщины свариваемого металла.
Процесс ведется снизу вверх.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
100
Рис. 34. Выполнение сварочных швов в разных пространственных положениях:
а – нижнем для тонкого металла с отбортовкой кромок; б – нахлесточных; в – верти- кальных сверху вниз правым способом; г, д – вертикальных снизу вверх левым и правым способами; е – вертикальных двойным валиком; ж – горизонтальных; з, и – потолочных левым и правым способами
При толщине металла более 6 мм сварку таким способом выполняют два сварщика одновременно с противоположных сторон. В нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие. Пламя, постепенно поднимаясь снизу вверх, оплавляет верхнюю часть отверстия.
Шов формируется на всю толщину, а усиление получается с обеих сторон стыка. Затем пере-

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
101
мещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия. Процесс продолжают до полного получения шва.
Горизонтальные швы на вертикальной плоскости, при сварке которых металл может стекать на нижнюю кромку, выполняют правым способом, держа конец проволоки сверху,
а мундштук горелки снизу ванны (рис. 34, ж). Сварочная ванна располагается под неболь- шим углом к оси шва, что облегчает формирование шва и предотвращает стекание жидкого металла.
Сварка в потолочном положении. Наибольшие трудности возникают при сварке потолочных швов. Кромки нагревают до начала оплавления и в этот момент в сварочную ванну вводят присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляется (рис. 34, з, и).
Металл сварочной ванны удерживается от стекания вниз давлением газов пламени. Сварку лучше вести правым способом и выполнять в несколько слоев с минимальной толщиной каждого слоя. Присадочный пруток следует держать полого во избежание стекания по нему жидкого металла.
Особенности газосварки различных металлов
Сварка углеродистых сталей
Низкоуглеродистые стали обладают хорошей свариваемостью в широком диапазоне значений тепловой мощности пламени. Вид пламени – нормальное. Его тепловую мощность при левом способе сварки выбирают исходя из расхода ацетилена 100–130 дм
3
/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, а при правом способе – 120–150 дм
3
/ч.
Сварку проводят как левым, так и правым способами без флюса с использованием в качестве присадочного материала сварочной проволоки следующих марок:
– Св-08 и -08А – для неответственных конструкций;
– Св-08Г, – 08ГА, – 10ГА и -14ГС для ответственных конструкций.
Для уплотнения и повышения пластичности наплавленного металла после сварки при- меняют проковку и последующую термообработку шва. Проковку рекомендуется осуществ- лять при температуре светло-красного каления (800–850 °C) и заканчивать при температуре темно-красного каления. Термической обработке после сварки подлежат ответственные и толстостенные конструкции.
Свариваемость ухудшается по мере увеличения содержания углерода в стали. В свар- ном шве и околошовной зоне среднеуглеродистых сталей могут образовываться как горя- чие, так и холодные трещины. Для сварки нужно нормальное или слегка науглероживаю- щее пламя. Его тепловая мощность должна быть меньше, чем при сварке низкоуглеродистых сталей (расход ацетилена 75—100 дм
3
/ч на 1 мм толщины металла).
Сварку сталей при содержании углерода до 0,45 % проводят без флюса, а при 0,45—
0,6 % – с флюсами следующих составов, %:
– прокаленная бура – 100;
– карбонат калия – 50, гидроортофосфат натрия – 50;
– борная кислота – 70, карбонат натрия – 30.
В качестве присадочного материала используют проволоку марок Св-08ГА, – 10ГА и
-12ГС.
При толщине металла свыше 3 мм осуществляют общий подогрев изделия до темпе- ратуры 250–350 °C или местный подогрев горелками до температуры 600–650 °C.
Сварку выполняют только левым способом, чтобы уменьшить перегрев основного металла. Для улучшения механических свойств сварного соединения шов проковывают при