Автор: Шинкарев Б.М. Суптель А.М.
Теги: каменная кладка и подобные строительные работы сварные конструкции
Год: 1978
Текст
Б. М. ШИНКАРЕВ
А. М. СУПТЕЛЬ
СВАРКА
СТРОИТЕЛЬНЫХ
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
ПОРОШКОВОЙ
ПРОВОЛОКОЙ
• БУД1ВЕЛБНИК’
Б. М. ШИНКАРЕВ,
А. М. СУПТЕЛЬ
СВАРКА
СТРОИТЕЛЬНЫХ
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
ПОРОШКОВОЙ
ПРОВОЛОКОЙ
КИЕВ «БУД1ВЕЛБНИК» 1978
6С6.5
11162
УДК 693.554.6 : 621.791
Сварка строительных металлоконструкций порошковой
проволокой. Шинкарев Б. М., Суптель А. М. Киев, «Бу-
д1вельник», 1978, 176 с.
В книге изложена сущность процесса сварки порошко-
вой проволокой по отличительным признакам, приведе-
на характеристика промышленных марок проволок и за-
щитного газа, описаны металлургические и технологи-
ческие особенности электродуговон сварки порошковой
проволокой, даны практические рекомендации по тех-
нологии сварки, описаны источники питания сварочным
током, полуавтоматы, автоматы и автоматические
установки. Приведены характерные примеры изготовле-
ния и монтажа строительных металлоконструкций с ис-
пользованием самозащитных порошковых проволок и
проволок с дополнительной защитой углекислым газом.
Дана технико-экономическая эффективность применения
электродуговой сварки порошковой проволокой.
Нормативные материалы приведены по состоянию на
1.1.1978 г.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников.
Ил. 39. Табл. 38. Библиогр. список: с. 172—173.
Рецензент Б. А. Сегал
Редакция литературы по специальным и монтажным ра-
ботам в строительстве
Заведующая редакцией 3. Н. Конеева
30201 — 087
,Л М203(04)—78
70—78
© Издательство «Буд1всльник», 1978
Одной из основных задач десятой пятилетки яв-
ляется последовательное осуществление курса Ком-
мунистической партии по ускорению научно-техни-
ческого прогресса, всемерному улучшению качества
работ, росту производительности труда, внедрению
высокопроизводительных способов ведения работ,
новых эффективных материалов.
Широкое распространение на заводах металло-
конструкций, монтажно-заготовительных заводах и
в организациях, выполняющих монтажные и специ-
альные работы в строительстве, получил способ свар-
ки порошковой проволокой. Его широкое внедрение
объясняется несомненными преимуществами по
сравнению со сваркой покрытыми электродами, в
углекислом газе, а во многих случаях и сваркой под
флюсом. Сравнение фактических трудозатрат пока-
зало, что во многих случаях применения порошко-
вой проволоки снижение трудоемкости было в пре-
делах 1,6—2,6 раза.
При общем расходе в 1976 году около 5,2 тыс. т
проволок для механизированной сварки на предпри-
ятиях Минмонтажспецстроя УССР на долю порош-
ковой пришлось 2,55 тыс. т (49,4%). Расход порош-
ковой проволоки за 10 лет возрос в 6 раз и стал та-
ким же, как и расход проволоки для сварки под
флюсом и в углекислом газе вместе взятых.
Преимущества способа — в высокой производи-
тельности процесса, высоком качестве металла шва
и сварного соединения, хорошем формировании и
внешнем виде сварных швов, позволяющим улуч-
шить товарный вид в целом свариваемых конструк-
ций, возможность визуального наблюдения за ду-
гой во время сварки.
1
3
При разработке новых марок нс требуется учас-
тия металлургических заводов. Необходимые сва-
рочно-технологические свойства достигаются в ос-
новном за счет изменения состава сердечника и
конструкции проволок. Это упрощает их разработ-
ку и организацию последующего промышленного
производства.
В настоящее время создана материальная база
для широкого внедрения способа сварки порошко-
вой проволокой на предприятиях и стройках при из-
готовлении и монтаже строительных конструкций,
технологических металлоконструкций и трубопро-
водов. Выпускаются проволоки различных марок и
назначения для сварки широкой номенклатуры ста-
лей, применяющихся в строительстве. Разработан
ряд проволок для специальных способов сварки, на-
пример, для автоматической — горизонтальных
швов на вертикальной плоскости и вертикальных
швов с принудительным формированием. Налажен
промышленный выпуск полуавтоматов для сварки
самозащитными проволоками и универсальных, при-
годных также для сварки с дополнительной защи-
той в углекислом газе. Используются источники пи-
тания дуги постоянного тока (выпрямители и пре-
образователи), которые выпускает промышленность
для других способов сварки, в том числе многопос-
товые на 6, 9, 18 и 30 постов.
Несомненные преимущества способа сварки по-
рошковой проволокой, универсальность, обеспечен-
ность материалами и оборудованием дают основа-
ние считать его одним из наиболее перспективных
способов, который позволяет механизировать сва-
рочные работы в условиях заводов и монтажных
площадок.
СТАЛИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Для изготовления металлических строительных
конструкций применяют стали, которые по химичес-
кому составу делят на углеродистые и низколеги-
рованные.
В зависимости от механических свойств при рас-
тяжении стали подразделяют на условные классы
прочности, обозначаемые по СНиП П-В. 3-72 бук-
вой С и дробью, где числитель — минимальное зна-
чение предела прочности, а знаменатель — предела
текучести в кге/мм2. Всего предусмотрено семь
классов прочности (табл. 1).
К классу С 38/23 относится сталь углеродистая
обыкновенного качества, к классам от С 44/29 до
С 52/40 включительно — сталь низколегированная
повышенной прочности, к классам С 60/45 и выше —
сталь низколегированная высокой прочности.
В углеродистых сталях сумма основных примесей
(марганец, кремний) не должна превышать 1%. До-
пускается небольшое содержание хрома, никеля и
меди — не более 0,3% каждого элемента. В сталях
для сварных конструкций верхний предел содержа-
ния углерода обычно ограничивают до 0,22, фосфо-
ра — 0,04 и серы — 0.05%.
В низколегированных сталях марганец и кремний
присутствуют как легирующие элементы. Содержа-
ние марганца достигает 1,8, а кремния допускается
до 1,1%. Кроме того, эти стали легируются хромом,
никелем, медью. Общее содержание легирующих
элементов в низколегированных сталях — 3—4%.
Таблица 1
Классы стали для строительных конструкций
Класс стали Механические свойства при растяжении
Временное со- противление <т в, кге/ам2 Предел текучес- ти* ат. кгс/см2 Относительное удлинение 05. ПРОЦ.
Не ниже
С 38/23 3800 2300 25
С 44/29 4400 2900 21
С 46/33 4600 3300 21
С 52/40 С 60/45 5200 4000 19
6000 4500 16
С 70/60 7000 6000 12
С 85/75 8500 7500 10
• При отсутствии выраженной площадки текучести за предел теку-
чести принимается напряжение, соответствующее остаточному относи-
тельному удлинению 0,2% (00,2).
Преимущественное распространение при изготов-
лении сварных строительных конструкций получила
сталь углеродистая типа СтЗ класса С 38/23.
Сталь пластична, легко обрабатывается давлением
и резанием, свойства ее незначительно зависят от
режима прокатки, она мало чувствительна к на-
греву и резкому охлаждению.
Все большее распространение находят низколеги-
рованные стали повышенной и высокой прочности.
Широкое использование этих сталей — один из пу-
тей снижения веса конструкций. Наибольший эф-
фект дает их применение в конструкциях типа обо-
лочек или там, где преобладающим в нагрузке явля-
ется собственный вес конструкций. При особенно
больших пролетах и нагрузках, а также динамичес-
ких воздействиях рекомендуется применять сталь с
более высокими прочностными характеристиками.
Сталь углеродистая. Углеродистые стали постав-
ляются по ГОСТ 380—71 * «Сталь углеродистая
обыкновенного качества». В зависимости от назна-
чения сталь подразделяют на три группы, а в зави-
симости от нормируемых показателей сталь каждой
группы — на категории.
Стали группы А поставляются по механическим
свойствам (табл. 2). Нормируемые показатели для
Таблица 2
Механические свойства углеродистых сталей
Временное сопротив- Предел текучести ат, кгс/мм!, для толщин, мм Относительное удлинение (*>, проц., для тол- щин, мм
стали ление <тв> кге/мм2 до 20 свыше 20 до 40 свыше 40 до 100 свыше 100 до 20 свыше 20 до 40 свыше 40
Не менее
СтО Не менее 23 22 20
31
Ст1кп 34—40 — — — 35 34 32
Ст1пс, 32-42 — — — — 34 33 31
Ст1сп Ст2кп 33—42 22 21 20 19 33 32 30
Ст2пс, Ст2сп 34—44 23. 22 21 20 32 31 29
СтЗ кп 37—47 24 23 22 20 27 26 24
СтЗпс, 38-39 25 24 23 21 26 25 23
СтЗсп СтЗГпс 38—50 25 24 23 21 26 25 23
Ст4кп 41—52 26 25 24 23 25 24 22
Ст4пс, Ст4сп 42—54 27 26 25 24 24 23 21
Примечание. В эту и последующие таблицы включены стали,
которые нашли преимущественное применение в строительных сварных
конструкциях.
(»
7
Таблица 3
первой категории стали этой группы — временное
сопротивление и относительное удлинение, для вто-
рой, помимо этого,— изгиб в холодном состоянии, а
для третьей также и предел текучести.
Стали группы Б поставляются по химическому
составу. Нормируемые показатели для первой кате-
гории стали этой группы — содержание углерода,
марганца, кремния, фосфора, серы, мышьяка, азота,
а для второй категории также хрома, никеля и меди.
Для стали марки БСтО нормируется только содер-
жание углерода, фосфора и серы. Химический сос-
тав стали этой группы (по плавочному анализу ков-
шевой пробы) должен соответствовать нормам,
указанным в табл. 3.
Стали группы В поставляются по механическим
свойствам, соответствующим сталям группы А, и хи-
мическому составу, отвечающему сталям группы Б.
Марки сталей — ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.
Стали этой группы подразделяются на 6 кате-
горий.
Для изготовления сварных конструкций применя-
ют преимущественно марки стали группы В.
Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 по
степени раскисления изготовляют кипящей, полуспо-
койной и спокойной, с номерами 5 и 6 — полуспо-
койной и спокойной. Полуспокойная и спокойная
сталь с номерами марок 3 и 5 производится с обыч-
ным и повышенным содержанием марганца. Стали
марок СтО и БСтО по степени раскисления не раз-
деляют.
Степень раскисления сталей всех групп указывают
в маркировке индексами, например: СтЗкп (ки-
пящая), СтЗпс (полуспокойная), СтЗсп (спо-
койная). После индекса в маркировке стали ставят
категорию нормируемых свойств. Первая категория
не указывается.
Химический состав углеродистых сталей, проц.
Марка стали Углерод Марганец Кремний
БСтО Не более 0,23 — И W
БС.т1кп 0,06—0,12 . 0,25—0,50 Не более 0,05
БСт1пс 0,06—0,12 0,25—0,50 0,05—0 17
БСт1сп 0,06—0,12 0,25—0,50 0,12—0,30
БСт2кп 0 09—0,15 0,25—0,50 Не более 0,07
БСт2пс 0 09—0,15 0,25—0,50 0,05—0,17
БСт2сп 0 09-0,15 0,25—0,50 0,12—0,30
БСтЗкп 0,14—0,22 0,30—0 60 Не более 0,07
БСтЗпс 0,14—0,22 0,40—0,65 0,05-0,17
БСтЗсп 0,14—0,22 0,40—0,65 0,12—0,30
БСтЗГпс 0,14—0,22 0,80-1,10 Не более 0,15
БСт4кп 0,18-0,27 0,40—0,70 Нс более 0,07
БСт4пс 0,18—0,27 0,40—0,70 0,05—0,17
БСт4си 0,18—0,27 0,40—0,70 0,12—0,30
Примечание. Содержание фосфора должно быть не более
0,07% для стали БСтО и 0,04 для остальных марок, соответственно
серы 0,06 н 0.05%. Содержание меди, хрома и никеля в стали БСтО не
регламентируется, в остальных марках содержание каждого из этих
элементов не должно превышать 0.3%. Сталь содержит мышьяк в ко-
личествах не более 0,08%.
Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСтЗ всех степеней рас-
кисления и ВСтЗ с повышенным содержанием мар-
ганца, а по требованию заказчика сталь марок БСт1,
БСт2, БСтЗ всех степеней раскисления и БСтЗ с по-
вышенным содержанием марганца поставляются с
гарантией свариваемости. Сталь с содержанием
углерода в готовом прокате более 0,22% приме-
няется для сварных конструкций при условиях
сварки, обеспечивающих надежность сварного сое-
динения.
Отклонения по химическому составу в готовом про-
кате (по ГОСТ 380—71 *) должны соответствовать
приведенным в табл. 4.
я
9
Таблица 4
Допускаемые отклонения по химическому составу
в готовом прокате
Элементы Сталь, проц.
кипящая полуспокойная и спокойная
Углерод ±0,03 + 0,03
—0,02
Марганец + 0,05 +0,05
—0,04 —0,03
Кремний — + 0,03
—0,02
Фосфор +0,006 +0,005
Сера +0,006 +0,005
Примечание. В сталях марки БСтЗ всех степеней раскисления
и БСтЗГпс, поставляемых по требованию заказчика с гарантией сва-
риваемости, плюсовые отклонения по углероду не допускаются.
Обозначение марок стали при заказе, клеймении,
в сертификате, на чертежах и другой документа-
ции — буквенно-цифровое. Например, обозначение
марки стали ВСтЗспб означает: В — группа стали
(группа А в обозначении не указывается), Ст —
сталь, 3 — условный номер марки стали в зависи-
мости от ее химического состава и механических
свойств, сп — спокойная, а цифра в конце — номер
категории. Первую категорию в обозначении марки
стали не указывают. Для обозначения полуспокой-
ной стали с повышенным содержанием марганца
после номера ставят букву Г, например ВСтЗГпсЗ.
Кроме сталей, предусмотренных ГОСТ 380-71*,
поставляются и другие марки класса С 38/23.
Для сварных мостовых конструкций изготавлива-
ется сталь М16С (ГОСТ 6713—75), которая содер-
жит, проц.:
10
С................................0,12—0,20
Мп ................................0,40—0,70
Si......................... 0,12—0,25
S................................Не более 0,045
Р................................Не более 0,040
Содержание в стали хрома, никеля и меди не
должно превышать 0,3% (каждого элемента). Сталь
дополнительно раскисляется присадкой в ковш алю-
миния.
Ударная вязкость определяется в стали марки
М16С при температуре — 20° С и при нормальной
температуре после искусственного старения. Для
листовой и широкополосной стали значение ударной
вязкости на продольных образцах должно быть при
температуре — 20° С^4 кгс-м/см2, а на попереч-
ных ^3,5 кгс-м/см2. Для сортовой и фасонной ста-
ли (на продольных образцах) эти значения должны
быть: при температуре —20°С^4 кгс-м/см2, после
старения ^5 кгс-м/см2.
При производстве сварных конструкций получила
распространение разработанная Институтом элект-
росварки им. Е. О. Патона АН УССР совместно с
Центральным научно-исследовательским институ-
том строительных конструкций (ЦНИИСК)
им. В. А. Кучеренко и другими организациями мало-
углеродистая полуспокойная сталь 18Гпс.
Переход к производству углеродистых по-
луспокойных сталей взамен спокойных позволяет
без дополнительных капитальных затрат на 8—10%
уменьшить расход металла на производство метал-
лопроката, сократить расход окислителей, а также
упростить ряд технологических операций при полу-
чении стали.
По химическому составу регламентируется сле-
дующее содержание элементов, проц.: углерода
0,14—0,22, марганца 0,8—1,2, кремния не более
11
Химический состав низколегированных
Марка стали Углерод Кремний Марганец Хром
09Г2 <0,12 0,17-0,37 1.4—1,8 <0,30
14Г2 0,12-0,18 0,17-0,37 1,2—1,6 <0,30
09Г2С <0,12 0,5 —0,8 1,3—1,7 .0,30
10Г2С1 <0,12 0,8 - 1,1 1,3—1,65 <0.30
15Г2СФ 0,12-0,18 0,4 —0,7 1,3—1,7 <0,30
14Г2АФ 0,12-0,18 0,3 —0,6 1,2—1,6 <0,40
16Г2АФ 0,14-0,20 0,3 0,6 1,3-1,7 <0,40
18Г2АФпс 0,14—0,22 До 0,17 1,3—1,7 <0,30
10Г2Б <0,12 0,17-0,37 1,2—1,6 <0,30
10ХСНД <0,12 0,8 —1,1 0,5—0,8 0,6-0,9
15ХСНД 0,12—0,18 0,4 —0,7 0,4—0,7 0,6—0,9
15Г2АФДпс 0,12—0,18 До 0,17 1,2—1,6 <о,зо
0,1, серы и фосфора нс более чем по 0,04, хрома,
никеля и меди не более чем по 0,3. По механичес-
ким свойствам сталь должна удовлетворять требо-
ваниям ГОСТ 380—71* для стали марки СтЗГсп.
При одинаковом содержании углерода предел те-
кучести стали 18Гпс, как правило, на 1—2 кгс/мм2, а
предел прочности на 1—4 кгс/мм2 выше, чем стали
СтЗпс. Полуспокойная сталь имеет более высокие
значения ударной вязкости и волокнистости в изломе
при всех температурах испытаний. Порог хладно-
ломкости, определенный как по ударной вязкости,
так и по наличию 50% волокна в изломе (образцы
Менаже), в соответствующих профилях проката
лежит при более низких температурах (на 10 —
20° С), чем для стали ВСтЗсп. Сталь устойчива про-
тив образования кристаллизационных трещин в
сварных швах. Ее свариваемость равноценна спо-
койной стали. Полуспокойную сталь 18Гпс, содер-
жащую в готовом прокате до 0,22% С и 1,1% Мп,
12
Таблица 5
сталей, проц. (ГОСТ 19281—73, ГОСТ 19282—73)
Никель Медь Ванадий Азот Ниобий
<0,30 <0,30
<0,30 <0.30 —— —
<0,30 <0,30 —- —
<0,3о <0,30 —. — —
<0,30 <0,30 0,05—0,10 — —
<0,30 <0,30 0,07—0,12 0,015—0,025 —
<0,30 <0,30 0,08 0,14 0,015—0,025 —
<0,30 <0,30 0,08-0,15 0,015—0,030 —
<0,30 <0,30 — — 0,02—0,05
0,5-0,8 0,4-0,6 — —
0,3-0,6 0,2-0,4 — —
<0,30 0,2—0,4 0,08—0,15 0,015—0,030 —
можно сваривать, применяя те же сварочные ма-
териалы и те же режимы, что и для стали марки
ВСтЗсп.
Для изготовления технологических сварных кон-
струкций и технологического оборудования можно
применять сталь углеродистую качественную кон-
струкционную, а также обыкновенного качества
общего назначения листовую и сортовую, хими-
ческий состав и механические свойства которой
должны соответствовать ГОСТ 1050—74.
Сталь низколегированная. Низколегированные
стали для сварных конструкций в строительстве
поставляются по ГОСТ 19281—73 (сортовой и фа-
сонный прокат) и ГОСТ 19282—73 (листовой и ши-
рокополосный прокат).
Химический состав сталей, наиболее часто при-
меняющихся в строительных сварных конструкци-
ях, приведен в табл. 5. Механические свойства ста-
ли должны соответствовать нормам табл. 6.
13
Таблица 6
Механические свойства низколегированных сталей
(ГОСТ 19282—73)
Марка стали Толщина проката, мм Временное со- противление разрыву ов, кге/мм2 Предел теку- чести о т, кге/мм2 Относительное удлинение <т5. проц. Ударная вяз- кость, кгс-м/см2. при температуре. °C
+ 20 -40 -70
Не менее
09Г2, 09Г2Д 4 5-9 10-20 21—32 45 45 45 45 31 31 31 30 21 21 21 21 — 3,5 3 4 —
14Г2 4 5—9 10—20 21-32 47 47 46 46 34 34 33 33 21 21 21 21 — 3,5 3 3 —
09Г2С, 09Г2СД 4 5-9 10—20 21-32 33-60 61—80 Свыше 80 До 160 50 50 48 47 46 45 44 35 35 33 31 29 28 27 21 21 21 21 21 21 21 6,5 6 6 6 6 6 4 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3 3 3 3 3-
10Г2С1, 10Г2С1Д 4 5-9 10-20 21-32 33-60 61-80 81—100 50 50 49 48 46 44 44 36 35 34 33 33 30 30 21 21 21 21 21 21 21 6,5 6 6 6 6 6 4 3 3 3 3 3 3 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
15Г2СФ, 15Г2СФД 5-9 10-20 21-32 56 56 56 40 40 40 18 18 18 — 4 3,5 3,5 —
_ __________________________________П родолжение табл. 6
Марка стали Толщина проката, мм Временное со- противление разрыву а . кге/мм2 Предел теку- чести от, кгс/см2 Относительное удлинение а5. проц. Ударная вяз- кость, кгсм/см*, при температуре. °C
+20 -40 -70
Не менее
14Г2ЛФ, 4 55 40 20 —
14Г2ЛФД 5-9 55 40 20 -— 4,5 3,5
10—32 55 10 20 —- 4 3
33-50 55 40 20 — 4 3
16Г2АФ. 4 60 45 20 — —.
16Г2ФД 5-9 60 45 20 — 4,5 3,5
10-32 60 45 20 — 4 3
33-50 58 42 20 — 4 3
181 2АФпс 4 60 45 19 —
5—9 60 45 19 4,5 3,5
10-20 60 45 19 — 4 3
21-32 60 45 19 — 4 3
10Г2Б, 4 52 38 21
10Г2БД 5-9 52 38 21 — 4 —
10 52 38 21 — 3 —
юхенд 4 54 40 19 —
5-9 54 40 19 — 5 3,5
10-15 54 40 19 — 4 3
16-32 54 40 19 5 3
33—40 52 40 19 — 5 3
15ХСНД 4 50 35 21
5—9 50 35 21 — 4 3
10—20 50 35 21 3 3
21-32 50 35 21 — 3 3
15Г2АФДпс 4 55 40 19
5-9 55 40 19 — 4,5 3,5
10—20 55 40 19 4 3
21-32 55 40 19 — 4 3
14
15
Значение ударной вязкости при температуре
+ 20° С после механического старения должно быть
не менее 3 кгс-м/см2. Значение ударной вязкости
при температуре —20° С должно быть не ниже норм,
установленных для температуры —40° С, а при тем-
пературах —50 и —60 — не ниже норм, установлен-
ных для температуры —70° С. Свариваемость ста-
ли обеспечивается технологией ее изготовления и
химическим составом.
В готовом прокате при условии обеспечения ме-
ханических свойств стали ГОСТ 19282—73 регла-
ментированы отклонения по химическому составу.
В зависимости от нормируемых механических
свойств стали поставляют по категориям, которые
определяют при выборе марок сталей в соответст-
вии с табл. 50 СНиП П-В. 3-72 с изменениями и до-
полнениями, утвержденными постановлением № 150
Госстроя СССР в сентябре 1975 г. Категорию ста-
ли проставляют в заказе и документе о качестве.
В обозначении марок сталей двузначные цифры
слева указывают примерное содержание углерода
в сотых долях процента. Справа от цифр стоят
буквы: Г — марганец, С — кремний, X — хром,
Н —никель, Д — медь, Ф — ванадий, А — азот,
Б — ниобий, буквы пс в конце обозначения мар-
ки свидетельствуют, что сталь полуспокойная.
Фасонные профили, сортовую и листовую сталь
поставляют без термической обработки или в тер-
мически обработанном состоянии. В качестве тер-
мической обработки применяют нормализацию, за-
калку с отпуском или улучшение. Вид термической
обработки обычно выбирает завод-изготовитель.
Однако стандартом предусмотрена поставка от-
дельных марок сталей в определенных пределах
толщин по требованию потребителя после закалки
с отпуском.
В новые стандарты включены марганцово-ниобие-
вые стали 10Г2Б и 10Г2БД. Их физико-механичес-
кие свойства и свариваемость исследовались в
Институте электросварки им. Е. О. Патона АН
УССР и в Украинском научно-исследовательском
институте металлов. Было установлено, что микро-
легирование листовой горячекатаной стали ниобием
в количестве 0,02—0,05% (содержание регламенти-
ровано ГОСТом) примерно на 25% повышает ее
прочность.
Свариваемость сталей в период освоения оцени-
вали с участием организаций Минмонтажспецстроя
УССР по результатам испытаний тавровых образ-
цов на склонность к кристаллизационным трещи-
нам, плоских образцов на растяжение, стандарт-
ных образцов на ударный изгиб, плоских образцов
с надрезом на статический изгиб и образцов для
вибрационных испытаний. Проектным институтом
Днспрнроектстальконструкция была изучена так-
же обрабатываемость этой стали.
В результате всесторонних испытаний установ-
лено, что новая низколегированная сталь 10Г2Б
отличается повышенной прочностью, хорошей сва-
риваемостью и, что особенно важно, повышенной
вибрационной прочностью сварных соединений. Ме-
талл шва, выполненного на этой стали, обладает вы-
сокой стойкостью против образования кристаллиза-
ционных трещин.
Возможное снижение массы конструкций при ис-
пользовании стали 10Г2Б или 10Г2БД с медью и
замене ими углеродистой стали СтЗсп достигает
20%.
В сталях с нитридным упрочнением азот не явля-
ется вредной примесью, так как полностью связы-
вается ванадием в мельчайшие нитриды или карбо-
нитриды с рйАморнм иястип. примерно 0,0002 мм.
16
2 7-2061
17
Дополнительное легирование небольшим коли-
чеством ванадия и наличие дисперсных карбонит-
ридных фаз, выпадающих при охлаждении стали
после термообработки, обеспечивает интенсивное
измельчение зерна. Этим определяется благоприят-
ный комплекс механических свойств. Стали харак-
теризуются повышенной прочностью, высокой плас-
тичностью и хорошей свариваемостью, что опреде-
ляет возможность их применения в больших толщи-
нах проката. Стали этих марок не содержат никеля
и поэтому перспективны для применения в сварных
строительных металлоконструкциях.
Сталь 14Г2АФ относится к классу прочности
С 52/40, обладает хорошей пластичностью и удов-
летворительной свариваемостью. К этому же классу
относится полуспокойная сталь 15Г2АФДпс. СНиП
П-В.З—72 предусмотрено применение стали в листах
толщиной до 32 мм. Прочностные характеристики ее
равноценны прочностным характеристикам стали
14Г2АФ.
Сталь обладает высокой пластичностью, сопро-
тивлением хрупкому разрушению и хорошей свари-
ваемостью.
Указаниями по применению стали для конструк-
ций зданий и сооружений (СНиП II-B.3-72, табл. 50)
предусмотрено назначение сталей 14Г2АФ и
15Г2АФДпс для сварных конструкций группы I, ра-
ботающих в особо тяжелых условиях и подвергаю-
щихся непосредственному воздействию динамичес-
ких или вибрационных нагрузок, в том числе: балок
рабочих площадок главных зданий мартеновских и
конверторных цехов, элементов конструкций бункер-
ных и разгрузочных эстакад, непосредственно вос-
принимающих нагрузку от подвижных составов,
подкрановых балок. Для расчетной температуры
—40° С стали 14Г2АФ и 15Г2АФДпс применяются
с нормируемыми механическими свойствами 12-й
категорий, а для температур от — 40 до — 60°С —
со свойствами 15-й категории.
Для сварных конструкций группы II, находящих-
ся под непосредственным воздействием динамичес-
ких и вибрационных нагрузок (кроме указанных в
группе I), в том числе: пролетных строений наклон-
ных мостов доменных печей, пролетных строений и
опор транспортерных галерей, назначается также
сталь класса С 60/45 марки 16Г2АФ 12-й или 15-й
категории для соответствующих температур. Кроме
того, для этой группы конструкций предусмотрено
применение стали 18Г2АФпс. Сталь марки 16Г2АФ
наряду с высокой прочностью и пластичностью об-
ладает хорошей сопротивляемостью хрупкому раз-
рушению. По данным ЦНИИПроектстальконструк-
ция, использование стали марки 16Г2АФ в сварных
металлоконструкциях вместо углеродистой стали
марки СтЗ позволяет снизить массу элементов кон-
струкций на 45% и дает до 23% снижения их стои-
мости. Применение этой стали вместо распростра-
ненных сталей повышенной прочности 14Г2, 10Г2С1
снижает расход металла на 24 и стоимость конст-
рукций на 9%.
Стали с нитридным упрочнением используются и
для последующих групп (с III по V включительно).
Выбор марок сталей обычной, повышенной и высо-
кой прочности в пределах каждой группы и каждо-
го диапазона расчетных температур производится на
основании данных технико-экономических обосно-
ваний и расчетов. Стали, рекомендуемые для конст-
рукций I группы, допускается применять для кон-
струкций всех последующих групп при соответству-
ющих диапазонах расчетных температур; стали ма-
рок, рекомендуемых для II группы, допускается при-
менять для конструкций последующих групп. При
этом характеристика ударной вязкости должна
18
соответствовать требованиям, предъявляемым кета-
ли для дайной группы конструкций при соответ-
ствующих расчетных температурах.
При соответствующем технико-экономическом об-
основании стали марок 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1,
15Г2СФ, 14Г2АФ, 16Г2АФ, 18Г2Фпс могут заказы-
ваться как стали повышенной коррозионной стойкос-
ти (с медью). В этом случае к названию марки, со-
гласно ГОСТ 19281—73 и ГОСТ 19282—73, добав-
ляется буква Д: 09Г2СД, 09Г2Д, 10Г2С1Д,
15Г2СФД, 14Г2АФД.
Предприятия Минмонтажспецстроя УССР нако-
пили значительный опыт изготовления конструкций
из углеродистых и низколегированных сталей. За
период 1970—1977 гг. годовой расход экономичных
сталей повышенной прочности классов С 44/29,
С 46/33, С 52/40 возрос с 25 до 150 тыс. т. Преиму-
щественное использование получили марганцовис-
тые и кремнемарганцовистые безникелевые стали
(14Г2, 09Г2С, 10Г2С1 и др.) при сокращении
относительного расхода никелесодержащих сталей
(10ХСНД, 15ХСНД).
Сталь 14Г2АФ применялась в строительных кон-
струкциях промышленных зданий. Из стали
15Г2АФДпс изготовлено более 2 тыс. т металлокон-
струкций пролетного строения Московского моста
через р. Днепр в Киеве.
Высокопрочная сталь 16Г2АФ класса С 60/45 ис-
пользовалась в коробчатых сечениях высотной
гостиницы «Киев», элементах кожуха крупнейшей
доменной печи № 9 объемом 5000 м3 Криворожского
металлургического завода им. В. И. Ленина, карка-
сов зданий Днепровского горно-обогатительно-
го комбината и других ответственных сооружениях.
Применение высокопрочных сталей в 1971 г. соста-
вило 287 т и возросло за пятилетие до 7,6 тыс. т.
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА СВАРКИ
И СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА СВАРКИ
Сварка порошковой проволокой представляет со-
бой способ дуговой сварки плавлением с применени-
ем специального электродного материала — прово-
локи с порошковым наполнителем, которая состоит
из металлической оболочки (трубчатой или специ-
альной формы в сечении) и сердечника.
Существуют различные методы электродуговой
сварки порошковой проволокой. Наиболее широкое
применение получили два из них — открытой дугой,
когда сварка выполняется без внешних средств за-
щиты, так называемой самозащитной порошковой
проволокой, и с дополнительной защитой газом, в
большинстве случаев углекислым (см. схему на стр.
22).
При сварке открытой дугой (рис. 1) порошковая
проволока подается в зону сварки автоматически.
Ток подводится через наконечник автомата или по-
луавтомата. Расплавленный металл каплями пере-
носится в сварочную ванну. При разложении газооб-
разующих материалов сердечника выделяются газы,
которые защищают расплавленный металл от воз-
духа. При плавлении шлакообразующих материалов
образуется шлаковая пленка, дополнительно защи-
щающая металл капель и сварочной ванны от воз-
духа. После кристаллизации металл сварного шва
покрывается шлаковой коркой.
При сварке в углекислом газе расплавленный
электродный металл и зона сварки дополнительно
защищаются газом (рис. 2).
Перспективно использование порошковой прово-
локи при подводной сварке и под флюсом, однако
21
эти процессы еще не получили распространения в
строительстве.
Для повышения производительности при сварке
швов в различных пространственных положениях
применяются методы автоматической сварки с при-
нудительным или полупринудительным формирова-
нием.
Рис. 1. Схема процесса
сварки порошковой самоза-
щитной проволокой:
1 — шлаковая корка; 2— металл
шва; 3 — шлак; 4 — сварочная
ванна; 5 — дуга; 6 — капля рас-
плавленного металла; 7 — сер-
дечник; 8— оболочка; 9 — основ-
ноЛ металл; 10— газовыделения.
Рис. 2. Схема процесса
сварки порошковой про-
волокой в СО2:
/—электродная порошковая
проволока: 2 — наконечник;
3 — сопло горелки; 4— струя
углекислого газа.
При автоматической сварке с принудительным
формированием (рис. 3) порошковая проволо-
ка подается в зазор, образованный кромка-
ми изделий и ограниченный ползунами. Дуга горит
между концом проволоки и ванной жидкого метал-
ла. Благодаря излучению дуги и за счет тепла ме-
таллической ванны оплавляются кромки изделий,
образуя вместе с расплавленным электродным ме-
таллом жидкую ванну. Расплавленный жидкий ме-
талл и сварочная ванна защищены от влияния ат-
мосферы шлаком и газом, которые образуются при
плавлении шлакообразующих и разложении газо-
22
23
образующих составляющих сердечника. Ванна
жидкого металла искусственно охлаждается медны-
ми ползунами. Принципиально сварка с принуди-
тельным формированием возможна во всех прост-
Рис. 3. Схема электродуго-
вого процесса сварки с при-
нудительным формировани-
ем порошковой проволокой:
а — в углекислом газе; б — са-
мозащитной проволокой; 1 — по-
рошковая проволока; 2 — свари-
ваемый металл; 3 — шлаковая
корка; 4 —ползун; 5 — свароч-
ная ванна; 6 — шов.
Рис. 4. Схема процесса сварки
горизонтального шва с полу-
принудительным формировани-
ем:
/—ползун; 2 — металл шва; 3 —
свариваемый металл; 4 — шлак; 5—
сварочная ванна; 6—порошковая
проволока.
ранственных поло-
жениях, но наиболее
широкое применение
она получила при
выполнении верти-
кальных швов.
Полупринудитель-
ное формирование
предусматривает час-
тичное удержание
жидкой сварочной
ванны скользящим
или перекатываю-
щимся гусеничным
ползуном (рис. 4).
Ползун ограничива-
ет массу и размеры
свободной части ван-
ны и дает возмож-
ность увеличивать
мощность сварочной
дуги, а следовательно, и производительность свар-
ки. Сварка выполняется как одной, так и двумя
дугами.
Широкое применение в строительстве нашли так
называемые специальные методы сварки порошко-
вой проволокой — сварка заклепками и ванная
сварка.
При сварке заклепками процесс протекает автома-
тически. После установки заклепочника на место
соединения возбуждается дуга и включается подача
проволоки с заданной скоростью. По истечении оп-
ределенного интервала времени подача проволоки
прекращается и дуга горит до естественного обры-
ва. Такое окончание сварки обеспечивает получение
благоприятной формы головки заклепки.
Ванную сварку порошковой проволокой (рис. 5)
используют при сборке и изготовлении арматуры
Рис. 5. Схема ванной
сварки:
/ - арматура; 2 — скоба;
3 — сварочная ванна; 4—
порошковая проволока.
железобетонных конструкций; выполняют в медных
или графитовых инвентарных формах, а также с ос-
тающимися подкладками в виде скоб, планок, ко-
зырьков; применяют как при горизонтальном, так и
вертикальном расположении стержней.
24
КЛАССИФИКАЦИЯ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК
Порошковые проволоки классифицируют по следу-
ющим основным признакам: назначению, способу за-
щиты расплавленного металла от воздуха, составу
сердечника и механическим свойствам металла шва.
В зависимости от диаметра, конструкции, состава
проволок, их сварочно-технологических характерис-
тик порошковые проволоки могут быть предназначе-
ны для сварки сталей, цветных металлов и их спла-
вов, чугуна и т. д. В настоящей книге рассматрива-
ются порошковые проволоки для сварки низкоуглеро-
дистых и низколегированных сталей (табл. 7).
Как уже упоминалось, порошковые проволоки
могут быть самозащитными, когда защита расплав-
ленного металла обеспечивается за счет газо- и
шлакообразующих материалов сердечника прово-
локи, и газозащитными, применяющимися с дополни-
тельной газовой защитой.
К самозащитной порошковой проволоке предъяв-
ляется ряд требований, от выполнения которых зави-
сит возможность се широкого производственного
применения. Это — обеспечение высокой производи-
тельности процесса, широкого диапазона рабочих
режимов сварки, хорошего формирования швов и
отделимости шлаковой корки, малых потерь метал-
ла на разбрызгивание, высоких механических
свойств металла шва, приемлемых санитарно-гигие-
нических характеристик, стойкости против образо-
вания дефектов — пор, трещин, шлаковых включе-
ний и т. д. К самозащитным проволокам относятся
марки ПП-1ДСК, ПП-2ДСК, ПП-АН1, ПП-АНЗ,
ПП-АН7, ПП-АН11, ПП-АН17, ПП-АН19, СП-2,
ПП-2ВДСК (табл. 8, 9).
Самозащитные порошковые проволоки рекомен-
дуется применять для сварки на открытых монтаж-
ных площадках и в полевых условиях, однако во
многих случаях их используют и в цеховых условиях,
особенно в отдаленных районах и в случаях, когда
имеются трудности в обеспечении углекислотой.
К газозащитным порошковым проволокам предъ-
являются те же требования, что и к самозащит-
ным, но дополнительная защита зоны сварки угле-
кислым газом позволяет получить более высокие
показатели сварочного процесса и качества сварных
швов. Газозащитные проволоки имеют также су-
щественные преимущества перед широко распрост-
раненными проволоками сплошного сечения марки
Св-08Г2С, процесс сварки которыми в СО2 характе-
ризуется повышенным разбрызгиванием электродно-
го металла, посредственным внешним видом швов,
а в ряде случаев недостаточной пластичностью ме-
талла шва.
Газозащитные проволоки — марки ПП-АН4,
ПП-АН8, ПП-АН9, ПП-АН10 — применяют, как
правило, в цеховых условиях (табл. 10, 11). Сварка
порошковой проволокой в СО2 используется взамен
сварки в СО2 проволокой сплошного сечения диамет-
ром 1,6—2,0 мм в тех случаях, когда требуются вы-
сокое качество сварных конструкций и высокая про-
изводительность сварочных работ. Она с большой
эффективностью заменяет также сварку покрытыми
электродами. При этом достигается многократное
повышение производительности и улучшение качест-
ва швов.
В зависимости от состава сердечника, процентного
соотношения металлических и минеральных состав-
ляющих, в функцию которых входит защита металла
от воздуха, раскисление и легирование металла,
стабилизация дугового разряда и другие показатели
процесса сварки, порошковые проволоки подразде-
ляют на пять типов: рутил-органические, карбонатно-
26
27
Таблица 7
Техническая характеристика
порошковых проволок
Марка про- волоки Нормативный документ Диаметр, мм Рекомен> жимы /Св. А 1уемые ре- сварки (/д. в Произво- дитель- ность наплавки г/мин Применяется взамен электродов Назначение
ПП-1ДСК ПП-АН1 ПП-АНЗ ПП-АН7 ПП-АН11 ПП-АН17 ПП-2ДСК ТУ 36 УССР 241 -72 ТУ 14-4-48-71 ТУ ИЭС 24-74 ТУ ИЭС 60-74 ТУ ИЭС 96-74 ВТУ ИЭС 97-74 ТУ 36 УССР 639-72 1,8; 2,2 2,8 3,0 2,0; 2,3 2,0; 2,4 3,0 1,8; 2,2; 2,35 Само 150-300 200—350 350-500 160—300 150—300 350-600 180-450 защитные 21—30 24—28 25-30 20-26 20—26 24-32 25—32 проволока 40—70 30-80 120-180 70-110 70-110 120—200 100-130 АНО-4; АНО-5; MP 3; ОЗС-6; То же УОНИ-13/55; ДСК-50; УОНИ 13/45; СМ-11 То же То же АНО 4; АНО-5; МР-3, ОЗС-6 УОНИ-13/55; ДСК-50; CM-II Сварка низкоуглеродистых сталей в нижнем и верти- кальном положениях швов Сварка низкоуглеродистых сталей в нижнем положении швов Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем и наклонном по- ложениях. Возможна сварка с принудительным формиро- ванием на вертикальной плоскости Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей в ниж- нем положении и на верти- кальной плоскости. Возмож- на сварка горизонтальных швов на вертикальной плос- кости с полупринудитель- ным формированием Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей во всех пространственных по- ложениях шва Сварка низкоуглсродистых сталей в нижнем положении швов Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей в ниж- нем, вертикальном и гори- зонтальном положениях
28
29
Продолжение табл. 7
Марка про- волоки Нормативный документ Диаметр, мм Рекомендуемые ре-, жимы сварки 1 Произво- дитель- ность наплавки, г/мин Применяется взамен электродов Назначение
^св’ А В
СП-2 ТУ 36-1830-74 ММСС СССР 2,35; 2,55 300—500 Е 26-34 !роволоки 100—180 для ceapt УОНИ-13/55; ДСК-50; СМ-И си в СО2 Сьарка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в нижнем положении и на вертикальной плоскости
ПП-АН4 ТУ 14-4-49-71 2,2; 2,5 230—550 25-33 • 60-180 УОН И-13/55; ДСК-50; СМ-11 Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей. Поло- жение швов — нижнее и на- клонное. Рекомендуется для сварки особо ответственных конструкций, работающих в сложных климатических ус- ловиях при значительных динамических и знакопере- менных нагрузках.
ПП-АН9 ТУ 14-4-198-72 То же 240—530 25-35 55-165 То же То же. Проволока обладает улучшенными гигиенически- ми характеристиками
ПП-АН8 ЧМТУ 4-353-71 2.2; 2,5; 3,0 150-550 20-38 40—200 АНО 4; АНО-5; Св-08Г2С; ОЗС-6 Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей. Поло- жение швов — нижнее, на- клонное. Рекомендуется для сварки изделий, к внешне- му виду которых предъявля- ются повышенные требова- ния
ПП-АН10 В ТУ ИЭС 84 -71 2,2 150—500 Е 23-37 Проволоки 35-180 для сварк То же и с принудительным фор То же мированием
ПП-2ВДСК ТУ 36 УССР 709-72 2,35 До 400 24-30 УОНИ-13/55; ДСК-50; СМ-11 Сварка низкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей в вер- тикальном положении с при- нудительным формировани- ем
30
31
Продолжение табл. 1
Марка проволоки Нормативный документ Диаметр, мм Рекомендуемые ре- жимы сварки Произво- дитель- ность на- плавки, г/мин Применяется взамен электродов Назначение
^СВ' Уд. в
ПП-АНЗС ТУ ИЭС 24-74 3,0 420-450 24-27 — УОНИ-13-55; ДСК-50; СМ-11 Сварка ннзкоуглеродистых и низколегированных кон- струкционных сталей в го- ризонтальном положении на вертикальной плоскости с полупринудительным фор- мированием
ПП-АН19 ТУ ИЭС 105-75 2,3; 3,0 250-450 23-28 J » Сварка низкоуглеродистых и низколегированных^ кон- струкционных сталей во всех пространственных по- ложениях с принудитель- ным формированием
флюоритные, флюоритные, рутиловые и рутил-флюо-
ритные. Проволоки рутил-органичсского, карбопат-
но-флюоритного и флюоритного типов применяются в
основном как самозащитные. Рутиловые и рутил-
флюоритные проволоки используются с дополнитель-
ной защитой углекислым газом.
Сердечник проволоки рутил-оргачического типа
состоит из рутилового концентрата и алюмосилика-
тов (полевой шпат, гранит, слюда и др.) В качестве
раскислителей употребляется ферромарганец, а га-
зообразующих материалов — крахмал или целлю-
лоза.
При расплавлении проволок рутил-органического
типа образуются кислые шлаки, содержащие в ос-
новном окислы титана и кремния. Такие шлаки мож-
но отнести в первом приближении к системам TiO2 —
SiO2 — А12О3; TiO2 — SiO2 — MgO.
Металл шва по химическому составу близок к
низкоуглеродистой полуспокойной стали и содержит
значительное количество газов (водород, азот) и
неметаллических включений.
Он не склонен к образованию пористости при ув-
лажнении сердечника или наличии ржавчины и ока-
лины на поверхности свариваемого металла.
Проволоки рутил-органического типа обладают
удовлетворительными сварочно-технологическими
свойствами. В широком диапазоне рабочих напря-
жений дуги они обеспечивают получение плотных
швов. Гигиенические характеристики, оцениваемые
по общему количеству сварочного аэрозоля и содер-
жанию в нем марганцовистых соединений, в прово-
локах данного типа более благоприятные, чем у
электродов с покрытием аналогичного типа.
32
3 7-2061
33
Таблица 8
Механические свойства металла шва, сваренной самозащитными порошковыми проволоками
Марка проволоки Марка стали Толщина металла, мм Предел текучести, кгс/мм2 Времен- ное сопро- тивление разрыву. кгс/мм2 Относи- тельное удлинение проц. i Ударная вязкость (острый над- рез), кгс-м/см2, при темпера- туре, • С Ударная вязкость (круглый над- рез). кгс-м/см2, нри температуре. *С
+20 -20 -40 + 20 —20 -40
1—
ППАН1 ВСтЗкп 12 38—42 50-54 16—20 8-12 5—7 3-5
45 12 39-44 52-57 15—18 7—11
ПП-1ДСК ВСтЗкп 12 36-38 48—52 16-20 6—10 3—6
ПП-АНЗ ВСтЗсп 16 40,5-42 51—55 26-29 16-19 12-16 10-15
09 Г2 12 45—46 57-59 26—28 17—19 11 — 14 8,5—10
14Г2 20 42—43 55-58 28-30 22-30 11—15 10—15
10ХСНД 14 42-44 54-56 27-30' .—. 17—19 13-16 9—12
15ХСНД 14 42-45 56—58 27—291 19-21 13-16
ВСтЗпс 23 44-47 54—57 22—24 16-18 8-12 7—10 16-19 14—16 11-13
ПП-АН7 ВСтЗсп 16 43-44 53-55 22-25 17-19 15-17 14—16
09Г2 12 43-46 54-57 27-30 । . — 17—19 14-16 10—12
10ХСНД 14 42—45 54—56 25—29 16-18 14-17 7,5-10
ВСтЗпс 23 44—48 54-57 24—30 17-19 8—14 6-11 17-21 16-19 13-16
ПП-АН11 ВСтЗсп 16 44-46 54-56 23-25 — 18-22 14-18 12—15
14 44-48 56-58 24—28 1 17-19 15-18 10—13
ПП-АН17 ВСтЗсп 12 44—50 58-61 21,5-28 12-16 8—10 7—9
09Г2 14 43,5-46 57-59 22—26 13-15 10-12 9-11
10ХСНД 16 49—52 59-61 21—23 11,5—17 10—13 7-11
ВСтЗсп 23 48-52 59-62 18,5-22 9,0-10,5 4,0—6,5 3,0-4,5 13-15 10-15 9-11
ПП-2ДСК ВСтЗсп 14 47—52 48-52 22—30 14—17
14Г2 — — 53—57 — 13-17
10Г2С1 — — 52—59 — 13-16
СП-2 ВСтЗсп — — 57-60 23—25 , 14—16 7-10
ПП-АНЗС 09Г2С 22 — 56-64 22-28 * 14—17,6 -
14Г2 20 — 51,9 25 10,7—16,3 — 2-9,,
09 Г2 20 — 60,5 23,8 — — — 12,7-15,8 — 3—8,,
34
3
35
Проволоки рутил-органического типа, в частности
марка ПП-АН1 трубчатой конструкции, предназна-
чены для сварки низкоуглеродистых сталей (рис.
6, а). Ее используют взамен электродов рутилового
или руднокислого типов.
При выполнении сварочных работ на открытых
площадках при монтаже строительных металлокон-
струкций применяют про-
волоку ПП-1ДСК, имею-
щую усложненную кон-
струкцию (рис. 6, б). Ком-
позиции сердечников про-
волок ПП-1ДСК и ПП-
АН1 подобны. Основной
недостаток проволок этого
типа — ограниченная про-
изводительность, связан-
ная с ухудшением каче-
ства швов и образованием
пористости при сварке то-
ками высоких плотностей.
В проволоке карбонат-
но-флюоритного типа га-
зообразующие материа-
лы— карбонаты кальция,
магния и натрия, шлако-
образующие — рутиловый
Рис. 6. Конструкции сва-
рочных порошковых про-
волок:
а — трубчатая; б — с одним
загибом кромки; в с заги-
бом двух кромок; г — двух-
слойное сечение.
концентрат, алюмосили-
каты, окислы щелочноземельных материалов, флюо-
ритовый концентрат. Раскисляется металл ферро-
марганцем и ферросилицием. Для дополнительного
раскисления металла и связывания азота в нитриды
в сердечник иногда вводят титан или алюминий.
При расплавлении образуются шлаки основного
типа СаО — CaF2 — ТЮ2; СаО — СаЕг — Л120з;
MgO — CaF2 — SiO2 и СаО — CaF2 — SiO?. Наличие
в шлаке основных окислов способствует развитию
36
37
Таблица 10
Механические свойства металла шва, сварен^ порошковой проволокой в углекислом газе
Марка проволоки Марка стали Толщина металла, мм Предел текучести, кгс/мм2 Временное сопротив- ление раз- рыву. кгс/мм2 Относи- тельное удлинение проц. Ударная вязкость (острый надрез), кгс м/см2, при темпера- туре, *С Ударная вязкость (круглый над- рез), кгс-м/см1, при температуре, °C
+ 20 -20 -40 + 20 -20 -40
ПП-АН4 ПП-АН9 ПП-АН8 ПП-АН10 ВСтЗсп 09 Г2 10Г2СД ВСтЗпс ВСтЗсп 09 Г2 09Г2С 10Г2С1 10ХСНД ВСтЗпс ВСтЗсп 09 Г2 10Г2С1 10ХСНД ВСтЗпс ВСтЗсп 10Г2С1 10ХСНД ВСтЗпс 16 14 14 23 12 14 12 16 16 23 12 14 16 16 23 12 14 16 23 42-44 38-40 37—39 44—48 41—44 38-41 41—44 42—46 36-42 42—44 40-42 41-43 42-44 39-42 44-47 42-45 43—45 45-48 42-45 53-55 51-53 50—52 55-60 52-54 53-55 52-55 56-58 54-56 52-55 50-52 52-54 55-57 58-61 55—59 51—53 54—56 56-59 51-53 25—28 27—29 28-35 24—27 28—33 28-33 26-32 ! 27-30 26-29 24—28 28-30 27-29 27—30 22-25 21—28 28—30 26-28 25-30 26-29 13—15 15-18 13-14 10-13 сю с. 00 со сл 1 1 1 1 1 1 । 1 1 1 1 1 1 1 1 < 1 I 1 — О — КЗ 45 5-8 6-10 5-7 4 5 4—5 4-6 17—22 17—20 18-22 15—17 17—19 16-18 16- 18 18-22 13—15 16—19 14—16 14—16 17-19 17-19 13-15 15-17 14-17 16-18 14-16 14—18 14—16 12—14 10-12 13-15 12—14 15—13 17—14 10-13 11—14 11 — 13 10-12 14-17 15—17 9—11 13—14 12-15 13-15 9-13 7-11 8-11 8-11 12—14 10—12 11-13 12—14 9-11 10-12 10-13 10-12 10-13 12—14 8—10 12-13 12-14 11-13 10-13
процессов десульфурации и обесфосфоривания в рас-
плавленном металле.
На предприятих Минмонтажспецстроя применя-
ются следующие марки проволок карбонатно-флюо-
ритного типа: ПП-АНЗ, ПП-АНЗС, ПП-АН7,
ПП-АН11, СП-2. Проволока СП-2 имеет простую
трубчатую конструкцию (рис. 6, а), остальные мар-|
ки — двухслойную (рис. 6, г). Применение последних:
возможно в широком диапазоне режимов сварки и
38
исключает необходимость введения в сердечник нит-
ридобразующих — титана и алюминия.
При сварке этими проволоками металл шва хоро-
шо раскисляется, содержание газов в нем незначи-
тельно. Механические свойства металла шва анало-
гичны тем, которые достигаются при сварке электро-
дами фтористокальциевого типа.
Проволоки карбонатно-флюорнтного типа высоко-
производительны и допускают применение высокой
39
Таблица 11
Химический состав металла, наплавленного порошковой
____________проволокой в углекислом газе
Марка проволоки Содержание элементов, проц. 1Н1сум- см»,Г00 г
С. не более Мп Si (N) IO)
ПП-АН8 0,12 0,9— 1,4 0,15- 0,4 0,008 — 0,015 0,06- 0,085 6,5- 8,4
ПП-АН10 0,12 0,9— 1,4 0,15- ОЛ 0,008- 0,015 0,04— 0,07 4,4- 6,6
ПП-АН4 0,10 0,8- 1,3 0,2— 0,5 0,008— 0,015 0,025 — 0,040 3,0- 6,3
ПП-АН9 | 0,12 0,9- 0,25- 0,008— 0,03— 4,0-
1,6 0,45 < 0,013 0,045 6,5
плотности тока. Ими выполняют сварку ответствен-
ных строительных металлоконструкций.
Проволока ПП-АНЗ предназначена для полуав-
томатической или автоматической сварки в нижнем
или наклонном положении швов. Швы, выполненные
этой проволокой, отличаются высокой стойкостью
против образования кристаллизационных трещин и
пор. Недостатком ее является повышенная гигроско-
пичность сердечника, что требует обязательного
применения герметичной упаковки. Проволока
ПП-АНЗС — модификация проволоки ПП-АНЗ —
используется для специальных видов сварки с полу-
принудительным и принудительным формировани-
ем швов, расположенных на вертикальной плоскос-
ти. Композиция сердечника проволоки ПП-АНЗС от-
личается от композиции сердечника проволоки
ПП-АНЗ несколько большим содержанием фтори-
дов, что обеспечивает получение плотных швов при
больших размерах сварочной ванны.
•К)
Проволока ПП-АН7 рекомендуется для сварки
швов в нижнем положении и на вертикальной плос-
кости, а проволока ПН-АН 11 — для сварки швов во
всех пространственных положениях. В проволоке
этой марки отсутствуют гигроскопичные материалы.
При плавлении образуется шлак с хорошими физи-
ческими свойствами, препятствующий стеканию ме-
талла с вертикальной плоскости. Это позволяет вы-
полнять сварку вертикальных швов способом свер-
ху — вниз.
Проволока СП-2 диаметром 2,35 и 2,55 мм реко-
мендуется для сварки в нижнем положении швов.
Сердечник содержит ферротитан и алюминий, что
придаст проволоке высокую стойкость против обра-
зования пористости в широком диапазоне режимов
сварки. Недостатком проволоки является повышен-
ная токсичность выделяющихся газов и пыли.
Шлаковую основу сердечника самозащитных про-
волок флюоритного типа составляют фториды каль-
ция или магния с небольшими добавками материа-
лов, регулирующих технологические свойства шла-
ков. Для этого используют материалы со слабо-
окислительными или основными свойствами (окись
магния, глинозем, карбонаты, фториды) ввиду опас-
ности образования на поверхности шва пленки окис-
лов типа шпинелей, резко ухудшающих отдели-
мость шлаковой корки. Низкое содержание или от-
сутствие газообразующих материалов в сердечнике
проволок этого типа компенсируется наличием ак-
тивных нитридобразующих элементов, вводимых в
сердечник в виде порошков металлов или лигатур
(алюминиевый порошок, ферротитан, алюмомагние-
вый порошок и др.). Типичный представитель про-
волок флюоритного типа — проволока ПП-2ДСК.
При повышении напряжения дуги в наплавленном
металле увеличивается содержание азота, что мо-
41
жет привести к пористости или хрупкости металла
шва, поэтому в процессе сварки этой проволокой не-
обходимо строго контролировать напряжение дуги.
Сердечник проволок рутилового типа в качестве
шлакообразующих материалов содержит рутиловый
концентрат, алюмосиликаты и руды. Раскисление
металла осуществляется ферромарганцем, ферроси-
лицием, ферротитаном, ферроалюминием. Основу
шлаков составляют окислы TiO2 — SiO2. При высо-
ких концентрациях кремнезема в шлаке кремний
восстанавливается железом или марганцем. Поэто-
му содержание кремнезема в сердечнике проволок
этого типа необходимо ограничивать.
Проволоки с рутиловым сердечником обеспечива-
ют устойчивое горение дуги в широком диапазоне
токов, отличное формирование швов, малое раз-
брызгивание электродного металла. Металл шва и
сварные соединения отвечают требованиям, предъяв-
ляемым к электродам типа Э50А.
Наиболее распространены в строительстве рути-
ловые проволоки марок ПП-АН8 и ПП-АН10.
Сердечник проволок ПП-АН10 не содержит желез-
ного порошка, что позволяет получать наплавлен-
ный металл с низким содержанием водорода и кис-
лорода.
В проволоках рутил-флюоритного типа шлакооб-
разующая часть сердечника состоит из рутилового и
флюоритового концентратов. В проволоки этого ти-
па иногда вводят окислы щелочноземельных метал-
лов и алюмосиликаты. Функцию раскислителей вы-
полняют ферромарганец и ферросилиций. Шлак, об-
разующийся при плавлении, представляет систему
TiO2 — CaF2. Сердечник обычно не содержит крем-
незема. Фтористый кальций, являясь хорошим флю-
сующим реагентом, обеспечивает минимальное со-
держание неметаллических включений в металле шва
и исключительно высокую его пластичность, превос-
ходящую пластичность швов, выполненных электро-
дами типа Э50А-Ф.
В строительстве применяются порошковые про-
волоки рутил-флюоритного типа марок ПП-АН4 и
ПП-АН9. Проволока ПП-АН9 обеспечивает более
благоприятные санитарно-гигиенические условия
труда, что обусловливается значительно меньшим по
сравнению с порошковой проволокой ПП-АН4 уров-
нем выделений фторсодержащих газов. Сварочно-
технологические характеристики порошковых прово-
лок этого типа несколько уступают аналогичным ха-
рактеристикам проволок рутилового типа, однако
механические характеристики металла шва и свар-
ного соединения выше, что позволяет использо-
вать их для сварки изделий из низкоуглеродис-
тых и низколегированных сталей, в том числе и низ-
колегированных сталей повышенной прочности, на-
пример 15Г2АФДпс. Рекомендуется их применение
для сварки конструкций ответственного назначения
с тяжелым режимом работы, эксплуатация которых
производится в сложных климатических условиях
при значительных динамических и знакопеременных
нагрузках.
По механическим свойствам металла шва и свар-
ного соединения порошковые проволоки делят на
типы, регламентированные ГОСТ 9467—75. Так, про-
волоки с рутил-органнческим сердечником относят
к типу электродов Э46Т или Э50Т, карбонатно-флю-
оритные — к типу Э50А-Ф и т. д.
Признаки, по которым классифицируются порош-
ковые проволоки, не дают полного представления о
их свойствах. При выборе типа и марки для сварки
конкретного изделия необходимо знать и другие
характеристики проволок: пределы рекомендуемых
режимов, силу тока, напряжение дуги, скорость по-
42
43
дачи проволоки, вылет проволоки, химический сос-
тав наплавленного металла и содержание в нем га-
зов, коэффициент заполнения проволоки, представ-
ляющий выраженное в процентах отношение массы
сердечника к массе всей проволоки (Кз). Величина
Кз Для сварочных проволок обычно не превышает
40%. При выборе сварочной аппаратуры (сварочно-
го аппарата и источника питания) необходимо знать
диаметр проволоки и ее конструкцию (см. рис. 6).
Важными показателями порошковой проволоки
являются также характеристики расплавления.
Эффективность расплавления электродного ме-
талла при сварке порошковой проволокой обычно
оценивается коэффициентами расплавления и на-
плавки. Их значения определяются режимом сварки
и возрастают с увеличением сварочного тока и вы-
лета проволоки. Более точно характеризует произ-
водительность процесса масса металла, наплавляе-
мого в единицу времени.
ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ
Общие сведения об углекислом газе. Для сварки
порошковой проволокой с дополнительной защитой
применяют сжиженный углекислый газ (ГОСТ
8050—76). Жидкая углекислота бесцветна, ее удель-
ный вес зависит от температуры. При температуре
0°С и давлении 760 мм рт. ст. он равен 1,98 г/л.
Плотность газа по отношению к воздуху — 1,524.
При испарении 1 кг жидкой углекислоты при нор-
мальных условиях образуется 506,8 л газа.
Сжиженный углекислый газ может храниться
только под давлением Р1Нб =4,28 кгс/см2. С за-
вода-поставщика его отправляют в баллонах или
других сосудах, отвечающих требованиям Госгортех-
надзора. В стандартный баллон емкостью 40 л за-
ливается 25 кг жидкой углекислоты, которая зани-
мает 67,5% объема баллона и образует 12,7 м3 газа.
Для сварки порошковой проволокой следует ис-
пользовать сварочный углекислый газ I и II сорта
по ГОСТ 8050—76. Допускается использование пи-
щевой углекислоты. Применять техническую угле-
кислоту не рекомендуется.
В сварочной и пищевой углекислоте не допуска-
ется наличие: минеральных масел, глицерина, серо-
водорода, соляной, сернистой и азотной кислот,
органических соединений (спиртов, эфиров, альдеги-
дов, органических кислот), аммиака и моноэтанол-
амина.
Отрицательно влияет на процесс сварки и свой-
ства швов присутствие в углекислом газе воздуха и
воды. Из-за наличия в пищевой углекислоте воз-
духа и повышенного количества влаги отбор газа
начинают только после ее отстаивания в баллоне не
менее 15 мин и выпуска первых порций газа в ат-
мосферу в течение 20—30 с. До отбора газа воду из
баллона выпускают после отстаивания его в течение
15—20 мин в положении вентилем вниз.
Способы обеспечения углекислым газом. На пред-
приятиях, изготавливающих строительные сварные
конструкции, преимущественно применяют порошко-
вые проволоки с защитой в углекислом газе. Эти
предприятия расходуют значительные количества
углекислого газа, и, следовательно, выбор способа
обеспечения им сварочных постов и предприятий в
целом должен быть экономически обоснован в зави-
симости от годового расхода и удаленности пред-
приятий-потребителей от поставщиков.
Предпочтительна централизованная система пита-
ния сварочных постов углекислым газом. Для этой
цели используются рампы углекислотных баллонов,
газопровод непосредственно от завода-поставщика,
Ы
45
собственная автономная станция, изотермические
емкости.
Рампа представляет собой ряд баллонов, газ из
которых поступает в коллектор, имеющий манометр
и предохранительный клапан, затем проходит пере-
пускной и автоматический регулирующий клапаны.
Перепускной клапан служит для понижения давле-
ния газа до 20—25 кгс/см2, а регулирующий — для
последующего снижения до 0,3—2,5 кгс/см2 н под-
держания его постоянным в рабочей магистрали. Во
избежание замерзания перепускного клапана газ
подогревается с помощью пара, горячей воды или
элсктроподогрева. Перед поступлением в магист-
раль газ пропускают через силикагелевый осуши-
тель.
Для бесперебойной подачи газа устраивают рам-
пу из двух рядов баллонов, коллекторы которых
подсоединены параллельно к сети. В то время, как
питание осуществляется от одного из коллекторов,
на втором заменяют баллоны. При питании от рам-
пы требуется большое количество баллонов и значи-
тельные производственные, а также складские пло-
щади. Рампа может быть рекомендована при относи-
тельно небольшом потреблении углекислоты (до
80 т в год) или в качестве запасной системы.
При небольшом удалении (до 3 км) предприятия
от завода-поставщика можно рекомендовать пода-
чу углекислого газа по газопроводу с определенным
избыточным давлением. Ограничение расстояния
связано со сложностью устройства и значительными
капитальными затратами на строительство газопро-
вода.
Автономные станции целесообразно строить в тех
случаях, когда нет возможности использовать спо-
собы доставки углекислоты на предприятия желез-
нодорожным или автомобильным транспортом, а
также по газопроводу. Для получения углекислоты
в автономных станциях используют дымовые газы
ТЭЦ или котельных с помощью абсорбционно-де-
сорбционного цикла. Технологическая схема произ-
водства отличается сложностью и предусматривает
возможность получения сжиженного углекислого га-
га, его накопление в сосуде-накопителе и газифика-
цию с помощью газификатора. Строительство авто-
номных станций требует больших капитальных за-
трат и эксплуатационных расходов.
Изотермические емкости бывают среднего и низ-
кого давления. Так же как транспортные цистерны
и стационарные сосуды-накопители они имеют теп-
ловую изоляцию. Сжиженный углекислый газ хра-
нится в сосудах среднего давления при рабочем дав-
лении 8—25 кгс/см2, в сосудах низкого давления —
при 8—12 кгс/см2. Из сосудов-накопителей сжижен-
ный газ на заводе-поставщике переливается в транс-
портные изотермические цистерны для доставки на
завод-потребитель, где он переливается в стационар-
ные сосуды-накопители и далее через газификатор
поступает в рабочую сеть.
Конструкция емкостей обеспечивает срок хране-
ния сжиженного углекислого газа без значительных
потерь в стационарных сосудах-накопителях средне-
го давления от 6 до 15 суток и до 50 суток в желез-
нодорожных цистернах. Вследствие больших потерь
газа в атмосферу, технологических и конструктив-
ных недостатков оборудования, изотермические ем-
кости низкого давления промышленность не выпус-
кает.
Рекомендуется безбаллонный способ обеспечения
предприятий углекислым газом (рис. 7). Для этой
цели выпускается специальное оборудование.
В углекислотном цехе завода-поставщика сжижен-
ный углекислый газ поступает в изотермический
46
47
сосуд-накопитель, из которого его переливают в
транспортную изотермическую цистерну и доставля-
ют на завод-потребитель, где сливают в стационар-
ную изотермическую емкость. Через газификатор
газ поступает по цеховому трубопроводу в систему
Рис. 7. Схема безбаллонного питания предприятия углекислым
газом:
1 — цех углекислотный; 2 — сосуд-накопнтсль изотермический; 3 — ци-
стерна транспортная изотермическая; 4 — емкость стационарная изо-
термическая; 5 — газификатор; 6 — цеховой трубопровод; 7 — рабочий
пост.
централизованного питания сварочных постов. Без-
баллонный способ обеспечения предприятий углекис-
лым газом (при большем потреблении газа) может
быть осуществлен с применением автомобильных и
железнодорожных цистерн.
Основные преимущества способа хранения и
транспортировки сжиженного углекислого газа в
изотермических сосудах и цистернах следующие:
ликвидация баллонного парка на заводе-потреби-
теле;
снижение транспортных расходов за счет умень-
шения примерно в 3 раза веса транспортируемой
тары;
сокращение ручного труда на погрузочно-разгру-
зочных операциях;
освобождение производственных площадей, необ-
ходимых для хранения и ремонта баллонов;
снижение потерь углекислого газа при наполне-
нии баллонов и подготовке их к эксплуатации;
снижение содержания влаги в углекислом газе,
благоприятно отражающееся на качестве сварных
швов;
устранение непроизводительных затрат рабочего
времени на подключение и отключение баллонов,
установку редукторов и другие операции;
обеспечение условий более безопасной эксплуата-
ции углекислотного оборудования.
Разработан типовый ряд комплексов оборудова-
ния (табл. 12), из которых может быть выбран наи-
более экономичный, в зависимости от объемов по-
требления газа и расстояния от завода-поставщика.
Изотермическая цистерна ЦЖУ-2М транспорти-
руется в кузове автомобиля ЗИЛ-130 или на авто-
прицепе. Возможна транспортировка одновременно
двух цистерн: одной на автомобиле, а второй на ав-
топрицепе. Эти цистерны используются и как ста-
ционарные расходные емкости. Поэтому при приме-
нении комплекса I оборудования их рекомендуется
применять вместо стационарных сосудов накопите-
лей НЖУ-8.
Изотермические цистерны ЦЖУ-6 и ЦЖУ-9 по-
ставляются смонтированными на полуприцепах со-
ответственно ОдАЗ-885 и МаЗ-5245, которые так же,
как и железнодорожные цистерны следует приме-
нять только в качестве транспортных емкостей.
Сосуды-накопители НЖУ-8, НЖУ-12 и НЖУ-46
предназначены для использования на заводах-потре-
бителях как стационарные хранилища и расходные
емкости сжиженного углекислого газа.
48
4 7-2061
49
Таблица 12
Комплексы оборудования для безбаллонного обеспечения предприятий углекислым газом
я £ Транспортная изотерми- ческая цистерна Стационарный сосуд- накопитель Газификатор
I Марка ЦЖУ-2М Масса углекислого газа, кг 2600 Рабочее давление, кгс/см2 8—22 Время хранения, су- ток ю Масса тары, кг . . . 2340 Габаритные размеры, мм 3570 X 1800Х Х1830
11 Марка ЦЖУ-6 Масса углекислого газа, кг 5500 Рабочее давление, кгс/см2 8—18 Время хранения, су- ток 5 Марка . . . . НЖУ-8 Масса углекисло- го газа, кг . . . 7500 Рабочее давление, кгс/см2 .... 8—25 Время хранения, суток .... 12 Масса тары, кг . 5450 Марка . . . .УГ-200М Производитель- ность, кг/ч . . . 200 Рабочее давление. кгс/см2: на входе . . . 8—25 на выходе . . . 0,3—3 Масса, кг . дяо
— Габаритные размеры, мм 6550 X Х2390 Х3000 Габаритные разме- ры, мм .... 5030 X 2172Х Х2520 Габаритные разме- ры, мм .... 680 X 680 X Х2210
III Марка ЦЖУ-9 Масса углекислого газа, кг 9000 Рабочее давление, кгс/см2 8—18 Время хранения, су- ток 5 Масса тары, кг . . . 7900 Габаритные размеры, мм 9280Х Х2638 Х3200 Марка . . - .НЖУ-12 Масса углекисло- го, газа, кг . . . 11600 Рабочее давление, кгс/см2 .... 8—25 Время хранения, суток .... 15 Масса тары, кг . 6800 Габаритные разме- ры, мм .... 7310Х 2172Х Х2520 Чарка .... УГ-300 Производитель- ность, кг/ч . . . 300 Рабочее давление, кгс/см2: на входе . . . 8—25 на выходе . . . 0,3—3 Масса, кг ... . 540 Габаритные разме- ры. мм .... 950Х 750 X . Х2215
IV Марка ЦЖУ-37 Масса углекислого газа, кг ..... 37000 Рабочее давление, кгс/см2 8—20 Время хранения су- ток 50 Масса тары, кг . . . 45600 Габаритные размеры, мм 12490Х 2900 X Х4340 Марка . . . .НЖУ-46 Масса углекисло- го, газа, кг . . . 46750 Рабочее давление, кгс/см2 .... 8—25 Время хранения, суток .... 30 Масса тары, кг . 36330 Габаритные разме- ры. мм .... 11515 X 3650 X Х4480 Комплектуется из двух газификато- ров УГ-200М . .
I азификаторы служат для газификации сжижен
ного газа, поддержания постоянного давления в за
водской (цеховой) сети и обеспечения заданноп
расхода газа.
При выборе оборудования для безбаллонноп
обеспечения предприятий сжиженным углекисльп
газом следует пользоваться методикой, представ
ленной в Р ГМ 26 78-72. В качестве исходных дан
ных приняты: объем потребления углекислого газ;
(т/год) и расстояние перевозки от поставщика д:
потребителя, км. В РТМ содержатся также указа
ния по проектированию станций газификации дли
заводов-потребителей и станций наполнения для за
водов-поставщиков.
Газ от станций газификации к цехам подается по
межцеховым трубопроводам, а в пределах цехов -
по цеховым трубопроводам. Межцеховые трубопро
воды могут быть подземные и наземные. Наземная
прокладка осуществляется с помощью эстакад, ко
лонн, кронштейнов по степам зданий. Внутри цеха
трубопроводы углекислого газа прокладываются
открыто на кронштейнах по стенам, колоннам, бал
кам, а также в каналах пола рядом с проводками
сжатого воздуха, кислорода и других газов. Про-
кладка трубопроводов совместно с электропровода-
ми и электрокабелями не допускается. Соединения
труб рекомендуется выполнять преимущественно
сварными.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ
Нагрев и плавление проволоки. В процессе свар
ки оболочка и сердечник проволоки на вылете под-
вергаются нагреву, сопровождающемуся окислением
железа и легирующих элементов, диссоциацией ор-
ганических материалов, карбонатов, образованием
расплавов и т. д. Развитие этих процессов в сердеч-
нике существенно влияет на взаимодействие рас-
плавленного металла с газами и шлаком и во мно-
гом определяет технологические показатели сварки.
Завершенность этих процессов к моменту расплав-
ления проволоки зависит от условий подвода тепла
к отдельным участкам сердечника, обусловленных
режимом сварки, диаметром, конструкцией проволо-
ки и физико-химическими свойствами смеси порош-
ков. Одной из основных реакций в твердой фазе при
нагреве сердечника является диссоциация карбона-
тов. Добавление окислов, фторидов и металлических
порошков к карбонатам приводит к смещению тем-
пературного интервала диссоциации карбонатов.
Так, добавление порошков железа, алюминия к
карбонатам магния и кальция вызывает значитель-
ное смещение температурного интервала их диссо-
циации в область низких температур. Это вызвано
прежде всего улучшением теплопроводности смеси
и развитием экзотермических реакций окисления.
Наибольший по величине температурный диапазон
выделения углекислого газа наблюдается у смесей
порошков, содержащих, кроме карбоната магния
или кальция, карбонат натрия и отшлаковывающую
примесь.
Несмотря на то что сердечник порошковой про-
волоки содержит до 60% металлических порошков,
его удельное электрическое сопротивление на 2—3
порядка выше удельного сопротивления стальной
оболочки. При такой разнице в проводимостях
сердечник практически неэлектропроводен, и сва-
рочный ток проходит по металлической оболочке.
Поэтому активное пятно дуги занимает не все сече-
ние проволоки, а находится на оболочке или капле
расплавленного металла. Сердечник плавится за
52
53
счет излучения дуги и конвективного теплообмена
с расплавленным металлом и разогретыми газами.
В связи с этим плавление оболочки несколько опере-
жает плавление сердечника. Это явление нежела-
тельное. Оно способствует снижению эффективности
газошлаковой защиты металла от воздуха. Отстава-
ние плавления сердечника затрудняет сварку корот-
кой дугой и способствует засорению металла шва
шлаковыми включениями.
Более благоприятное соотношение скоростей плав
ления оболочки и сердечника достигается повышени-
ем тепло- и электропроводности последнего, пониже-
нием температуры плавления смеси и минеральных
составляющих или введением плавней, например
фтористого кальция, изменением конструкции прово-
локи. В проволоках сложной конструкции (см. рис.
6, б, в, г) более благоприятное плавление оболочки
и сердечника достигается за счет разделения по-
следнего на части металлическими перегородками,
представляющими одно целое с оболочкой.
При создании композиций порошковых проволок
различных назначений пользуются всеми названны-
ми путями, способствующими уменьшению отста-
вания плавления сердечника от плавления обо-
лочки.
При сварке порошковой проволокой наблюдается
капельный перенос металла. Для проволок рутилово-
го и рутил-органического типов характерен мелкока-
пельный перенос электродного металла. Проволоки
с сердечниками, дающими при расплавлении основ-
ные шлаки, как правило, характеризуются крупно-
капельным переносом металла. Увеличение плот-
ности тока приводит к измельчению капель элек-
тродного металла. Устойчивость горения дуги при
этом повышается.
Методом калориметрирования установлено, что
54
температура капель металла при сварке порошковы-
ми проволоками большинства марок находится в пре-
делах 2300—2900° С и зависит от рода тока, поляр-
ности и параметров режима сварки. Существенно
влияет на температуру капель состав сердечника.
Увеличение количества железного порошка в
сердечнике приводит к снижению температуры ка-
пель.
Особенности плавления порошковой проволоки
учитываются при построении композиций сердечни-
ка. Важнейшие показатели, определяющие общие
характеристики проволоки: минимальное отстава-
ние плавления сердечника от плавления оболочки,
возможно более раннее получение шлакового рас-
плава, равномерное и полное разложение газообра-
зующих материалов, увеличение доли металла, за-
щищенного шлаком.
Взаимодействие металла с газами. При сварке
самозащитной порошковой проволокой необходимо
создание эффективной защиты металла от воздуха
и, прежде всего, от азота. Обычное следствие плохой
защиты от воздуха — пониженная пластичность ме-
талла шва и пористость. По содержанию азота в ме-
талле шва определяют эффективность защиты ме-
талла от воздуха.
В самозащитных проволоках применяется комби-
нированная газовая и шлаковая защита металла от
воздуха. Однако ведущая роль принадлежит газовой-
защите. В проволоках рутил-органического типа
для образования газовой защиты имеются органи-
ческие материалы, практически полностью разлага-
ющиеся в дуге. В проволоках карбонатно-флюорит-
ного типа газовая защита металла обеспечивается
за счет разложения карбонатов.
Несмотря на различие химического состава, фи-
зических свойств, а также состава выделяющихся
55
при разложении газов, характер влияния количест-
ва вводимых в проволоку газообразующих на со-
держание азота в металле шва очень близок для
проволок с органическими веществами и проволок
с карбонатами. На рис. 8 показана зависимость со-
Рис. 8. Зависимость содер-
жания азота в наплавлен-
ном металле от количества
газообразующих материа-
лов в проволоке QnpHB:
/ — крахмал; 2 — мрамор (шла-
ковая система CaO—CaFs—SiOJ;
3 — мрамор (шлаковая система
CaO—CaFj—АЬОэ).
Рис. 9. Содержание азота в ме-
талле шва в зависимости от
напряжен-ия на дуге:
/—2,2% карбоната в проволоке; 2—
4.5% карбоната в проволоке.
держания азота в наплавленном металле от коли-
чества газообразующих для некоторых опытных
проволок. В качестве приведенных количеств Qnpi)B
газообразующих взяты доли этих материалов в
проволоке, идущие на образование защитной атмо-
сферы. Увеличение количества газообразующих ма-
териалов выше определенного предела становится
неэффективным с точки зрения снижения содержа-
ния азота, приводит к чрезмерному разбрызгиванию
металла и нарушению стабильности процесса.
Содержание азота в металле шва зависит также
от режима сварки (рис. 9). Влияние параметров
режима сварки связано с изменениями важнейших
факторов, определяющих процессы поглощения
азота жидким металлом, прежде всего на стадии
капли. Увеличение сварочного тока при сварке са-
мозащитной проволокой рутил-органического типа
приводит к уменьшению содержания азота в ме-
талле шва. При сварке проволокой карбонатно-
флюоритного типа изменение сварочного тока су-
щественно не влияет на содержание азота в метал-
ле шва. Использование в качестве защитной среды
углекислого газа позволяет сохранить содержание
азота на низком уровне при высоких сварочных то-
ках увеличением расхода газа. С повышением на-
пряжения дуги содержание азота в металле растет.
Эта зависимость справедлива для проволок раз-
личных типов, диаметров и конструкций. При уве-
личении длины дугового промежутка, выделяю-
щегося при плавлении проволоки, газа может
оказаться недостаточно для оттеснения воздуха от
поверхности расплавленного металла, парциальное
давление азота в зоне дуги увеличивается, и содер-
жание его в металле растет.
Содержание азота в металле наплавки меняется
при изменении длины вылета проволоки. Увеличе-
ние вылета приводит к ранней диссоциации газооб-
разующих материалов, к потере части защитного
газа за счет его удаления через стык в оболочке
порошковой проволоки. Вероятность этих потерь в
проволоке рутил-органического типа выше, по-
скольку температура диссоциации органических
материалов ниже, чем карбонатов.
Конструктивное выполнение проволоки может
существенно изменить условия защиты металла от
воздуха. Сравнение графиков (рис. 10) подтвер-
ждает рациональность применения проволок слож-
ной (двухслойной) конструкции. При двуслойной
56
57
конструкции проволоки можно увеличить долю
газошлакообразующнх материалов в сердечнике
без опасности нарушения равномерности плавле-
ния сердечника и оболочки. Эффективная защита
металла от воздуха при плавлении проволоки двух-
слойной конструкции позволяет получить плотные
Рис. 10. Зависимость со-
держания азота в метал-
ле наплавки от напряже-
ния на дуге в проволоке
конструкции:
/ — трубчатой; 2— двухслой-
ной.
швы с низким содержанием азота в более широком
диапазоне напряжения дуги, чем при сварке прово-
локой трубчатой конструкции.
Шлаки, образующиеся при сварке проволоками
карбонатно-флюоритного типа, плохо защищают
расплавленный электродный металл и металл сва-
рочной ванны. Легируя проволоку нитридобразую-
щими элементами, например титаном или алюми-
нием, можно предупредить пористость, вызванную
азотом. Такой способ нейтрализации вредного влия-
ния азота использован в ряде марок проволоки
трубчатой конструкции. Легированная нитридобра-
зующими элементами проволока имеет достаточ-
ный диапазон рабочих напряжений дуги и хорошие
сварочно-технологические свойства. В этих услови-
ях марганец и кремний, обладающие меньшим срод-
ством с кислородом, могут играть роль легирую-
щих примесей и использоваться для регулирования
прочностных показателей металла шва. При высо-
ких напряжениях дуги в металле швов, легирован-
ных титаном и алюминием, фиксируются значи-
тельные количества азота в виде нитридов титана
или алюминия, что приводит к резкому снижению
пластических свойств металла (рис. 11). Недостаток
нитридобразующих приводит к пористости. Поэтому
Рис. 11. Ударная вязкость металла швов, легированного (а)
титаном (содержание титана, проц.: / — 0,01; 2 — 0,12; 3 —
0,26; 4— 0,42) и (б) алюминием (содержание алюминия, проц.:
/ — 0,05; 2 — 0,18; 3 — 0.57; 4 — 0,90).
Рис. 12. Предельное напряжение дуги при легирова-
нии металла шва:
а —титаном; б — алюминием.
содержание данных элементов в металле шва необ-
ходимо строго контролировать. На рис. 12 показано
влияние титана и алюминия на величину макси-
мально допустимого напряжения дуги при условии
получения плотных швов.
58
59
Существует два способа легирования порошковой
проволоки титаном и алюминием. Первый состоит
в применении небольших добавок титана и алюми-
ния. В этом случае обеспечиваются высокие пласти-
ческие свойства металла шва. Однако низкое содер-
жание нитридобразующих в проволоке недоста-
точно для связывания азота, когда напряжение ду-
ги превышает номинальное, вследствие чего шов по-
ражается порами. Технологические возможности
применения таких проволок для полуавтоматичес-
кой сварки ограничены. Второй путь —- введение в
проволоку нитридобразующих в количествах, пред-
отвращающих пористость в диапазоне реальных ко-
лебаний режима сварки по напряжению.
Водород — причина образования пористости и
снижения пластических характеристик металла. При
сварке порошковой проволокой водород поступает
в зону дуги из материалов сердечника, окружающе-
го воздуха и с поверхности свариваемого металла.
Поставщиком водорода в дугу являются также ос-
татки волочильной смазки на проволоке.
При плавлении проволоки рутил-органического
типа вследствие больших концентраций водорода в
зоне дуги, источником поступления которого в ос-
новном служат органические материалы и влага
сердечника, суммарное содержание диффузионного
и остаточного водорода в наплавленном металле до-
статочно высоко и находится на уровне 20—30 см3
на 100 г металла. Металлургические пути снижения
содержания водорода в металле шва при сварке
проволокой этого типа ограничены. Уменьшить со-
держание водорода можно либо значительным сни-
жением количества водородсодержащих компонен-
тов в проволоке (что не всегда допустимо), либо за
счет интенсифицирования процесса водородного ки-
пения сварочной ванны. Содержание водорода в ме-
60
ТаЛЛе шва можно регулировать также за счет измене-
ния параметров, оказывающих наибольшее влияние
на скорость кристаллизации ванны — сварочного то-
ка и скорости сварки.
Содержание водорода в металле, наплавленном
проволокой карбонатно-флюоритного или флюорит-
ного типа, значительно ниже, чем при использовании
проволоки рутил-органического типа. Главный ис-
точник водорода в проволоке этих типов — влага,
адсорбированная на поверхности частиц сердечни-
ка. При высокой влажности сердечника в металле
шва возникает пористость, предотвратить которую
позволяет прокалка при температуре 230—250°
(табл. 13).
Таблица 13
Влияние прокалки на содержание влаги в проволоке
и водорода в наплавленном металле
Тип сердечника Диа- метр, мм Содержание влаги, проц, от массы проволоки Содержание водорода. смя/100 г
до про- калки после про- калки до про- калки после про- калки
Карбонатно-флюоритный 3 0,33 0,16 8 4,5
То же 2,3 0,40 0,16 8,5 5
Рутиловый 2,5 0,21 0,14 8,7 6,6
Рутил-флюоритный 2,5 0,28 0,13 8 4,5
Действенное средство борьбы с водородом — вве-
дение в сердечник проволоки этого типа фторсодер-
жащих материалов. Порошковые проволоки карбо-
натно-флюоритного типа, содержащие в сердечнике
кремнефтористый натрий, допускают сварку при
61
небольшом увлажнении сердечника и без удаления
смазки с поверхности проволоки. Такой эффект дос-
тигается благодаря связыванию водорода в дуге
фтором в нерастворимый в стали фтористый водо-
род (табл. 14).
Таблица 14
Влияние кремнефтористого натрия на содержание
водорода в наплавленном металле
Кремнефто- ристый нат- рий, проц. Водород, см’/ЮО г Кремнефто- ристый нат- рий, проц. Водород, см*/100 г
0 18,3 1,0 12,9
0,5 15,8 1.5 9,7
Содержание водорода в наплавленном металле
уменьшается при увеличении вылета электродной
проволоки. Это достигается благодаря предвари-
тельному нагреву проволоки на вылете и частично-
му удалению влаги из сердечника и смазки с поверх-
ности проволоки.
Пористость в сварных швах. Перегретый металл
капель и ванны, взаимодействуя с активизирован-
ными дугой водородом и азотом, при определенном
парциальном давлении этих газов в атмосфере дуги
адсорбирует их в количествах, значительно превы-
шающих стандартную растворимость в металле.
Растворимость водорода и азота в жидком железе
достигает максимума при температуре 2300—2400° С
и снижается с уменьшением температуры металла.
В результате этого при охлаждении жидкого метал-
ла может быть достигнуто значительное перенасы-
щение сварочной ванны газами во всем ее объеме.
При уменьшении температуры и снижении раство-
римости газов в металле возникают пузырьки газа,
которые приводят при кристаллизации металла к по-
ристости.
Результаты расчетов свидетельствуют о том, что
во время движения фронта кристаллизации возник-
новение пузырька водорода маловероятно, посколь-
ку скорость роста кристаллов обусловливается ско-
ростью отвода тепла, которая по крайней мере на
два порядка выше скорости диффузии водорода в
жидком металле. Еще менее вероятно в этом случае
образование пузырьков азота. Более благоприятны
условия для образования пор вблизи фронта крис-
таллизации во время остановки. Локальное перена-
сыщение жидкого металла газом в узком перемеши-
вающемся слое и направление диффузионного по-
тока газа в жидкую фазу способствует образованию
пор. Однако условия для роста здесь достаточно ог-
раниченные, поскольку продолжительность останов-
ки мала и не превышает 0,1—0,2 с, что недостаточ-
но для развития микропоры. Для развития зароды-
ша в пузырек необходим интенсивный подвод газа
из жидкого металла, главным образом, путем кон-
вективного массопереноса из объема сварочной ван-
ны, перенасыщенной газами вследствие уменьшения
их растворимости при охлаждении металла. При-
ближенные термодинамические расчеты позволяют
оценить вероятность возникновения пор в металле
и выявить роль отдельных газов в возникновении
пористости по результатам химического и газового
анализов металла шва. Из газов, способствующих
возникновению пористости,— водород наиболее
диффузионно подвижный, поэтому его роль в воз-
никновении пористости при наличии условий явля-
ется ведущей. В то же время реакция окисления уг-
лерода может вызвать пористость лишь при очень
высоких концентрациях кислорода в металле, по-
скольку углерод и кислород диффундируют со зна-
62
63
читсльно меньшими скоростями, чем водород. Важ-
ную роль в возникновении и развитии газовых пу-
зырьков играют поверхностно-активные элементы, в
частности углерод и кремний. Блокируя межфазную
поверхность жидкий металл — газ, они замедляют
десорбцию газа и способствуют перенасыщению ме-
талла ванны газами, особенно в холодной ее части,
в момент, непосредственно предшествующий затвер-
деванию металла. Развитие пузырька идет в объеме
вязкого металла, в котором скорость всплывания
пузырька понижена. В этих условиях часто образу-
ются наружные свищи.
При сварке самозащитной проволокой рутил-орга-
нического типа возникновению пористости способ-
ствует повышение содержания кремния в стали, вве-
дение в проволоку активных раскислителей, увели-
чение силы тока и вылета электрода. В проволоке
этого типа насыщение металла азотом ограничивают
органические материалы. Однако большое коли-
чество органических материалов в сердечнике (до
3%) приводит к неравномерному плавлению, ухуд-
шению сварочно-технологических свойств проволоки
и возникновению пористости. Расчеты и эксперимен-
тальные данные показывают, что ответственным за
пористость при сварке проволоками рутил-органи-
ческого типа является водород. При отсутствии в
проволоке органических материалов образованию
пор могут способствовать окись углерода и азот.
С увеличением сварочного тока заметно отставание
плавления сердечника от плавления оболочки.
Попадающие в ванну нерасплавившиеся частицы
сердечника могут служить центрами зарождения
пузырьков газа. Учитывая высокое скрытое парци-
альное давление водорода по сравнению с другими
газами, его следует считать основной причиной об-
разования пор при сварке па повышенных то-
ках проволокой рутил-органического типа. Снизить
вероятность образования пористости можно, создав
условия для повышенного поглощения водорода на
стадии капли и интенсивного его выделения из ван-
ны при температурах, превышающих температуру
начала кристаллизации. Такие условия создаются
при увеличении парциального давления водорода в
атмосфере дуги. В порошковой проволоке эта зада-
ча решена путем введения в серде'чник минералов,
имеющих в своей структуре кристаллизационную
воду. Благодаря этому же не возникает пористость
при сварке по ржавому металлу. Введение дозиро-
ванного количества влаги предотвращает восстанов-
ление кремнезема сердечника и переход кремния в
металл. Повышение концентрации водорода и сни-
жение содержания кремния в ванне интенсифициру-
ют процесс выделения газов и обеспечивают удале-
ние значительных количеств водорода и азота из
сварочной ванны до начала кристаллизации.
Пористость швов при сварке проволокой карбонат-
но-флюоритного типа наблюдается при удлинении
дуги, увлажнении материалов сердечника, а также
при сварке ржавого металла. Возникновение пор
при сварке на повышенном напряжении дуги связа-
но с повышенной абсорбцией азота и недостаточно
хорошей защитой металла капель и ванны. Поэтому
для предупреждения пористости надежная защита
металла от воздуха при сварке проволокой карбо-
натно-флюоритного типа имеет важное значение.
При наличии нитридобразующих элементов даже
высокое содержание азота может не вызвать порис-
тости, если концентрация этих элементов достаточна
для связывания его в стойкие нитриды в жидком ме-
талле сварочной ванны. В проволоке карбонатно-
флюоритного и флюоритного типов трубчатой кон-
струкции применение нитридобразователей — прак-
64
5 7—2061
65
тически обязательно для получения беспористых
швов, так как защита от азота в этом случае явля-
ется нерешенной проблемой. Применение проволоки
сложной, особенно двухслойной, конструкции всегда
желательно с точки зрения снижения пористости
швов, вызванной азотом.
Основная причина пористости при наличии в про
волоке и на основном металле ржавчины, окалины
и влаги—водород. Поэтому обеспечение мини-
мального содержания водорода в зоне дуги — одна
из решающих мер предупреждения пористости. По-
скольку основной источник, поставляющий водород
в дугу,— влага, находящаяся в сердечнике прово-
локи, следует стремиться к обеспечению минималь-
ной влажности материалов сердечника проволоки.
Снизить влажность готовой порошковой проволоки
можно низкотемпературной прокалкой ее при тем
пературе 230—250° С. К этому часто прибегают при
использовании длительно хранящейся проволоки.
Менее чувствительна к увлажнению сердечника про-
волока с кремнефторидами. Этот путь борьбы с по-
ристостью, вызываемой водородом, применим в
композициях проволоки всех типов, за исключением
рутил-органического.
Причиной пористости при сварке порошковой про-
волокой в углекислом газе является увлажнение ма-
териалов сердечника проволоки, применение неосу-
шенного газа, ржавчина на поверхности металла, а
также недостаточный расход газа или сдувание
струи защитного газа. По сравнению со сваркой про-
волокой сплошного сечения в углекислом газе защи-
та от азота при сварке порошковой проволокой бо-
лее совершенна, так как есть возможность дополни-
тельно защитить расплавленный металл шлаком.
Потенциальное содержание водорода в порошко-
вой проволоке выше. Поэтому при сварке проволо-
кой с рутиловым сердечником без применения специ-
альных мер борьбы с водородом нс всегда удается
получить плотные швы. Главное средство борьбы с
водородом — введение фтористых соединений. В
проволоке рутил-флюоритного типа флюорита обыч-
но бывает достаточно для обеспечения низких содер-
жаний водорода в металле и высокой стойкости про-
тив пор. Для всех типов проволоки, применяющей-
ся при сварке в углекислом газе, прокалка при тем-
пературе 230—250° С способствует удалению влаги
из сердечника и органических материалов с поверх-
ности проволоки.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ
ПОРОШКОВОЙ проволокой
ПОЛУАВТОМАТЫ И АВТОМАТЫ
Для сварки порошковой проволокой со свобод-
ным формированием металла шва применяются по-
луавтоматы Л-765, А-1035 и А-1197. Для сварки с
принудительным формированием используются
специальные автоматы А-1150У и А-1381М, с полу-
принудительным формированием — А-1325 и «Цир-
коматик» фирмы «Аркос» (Бельгия).
Полуавтоматы (табл. 15) предназначены для про-
изводства сварочных работ в заводских и монтаж-
ных условиях. Они обеспечивают механизированную
подачу порошковой проволоки в зону сварки с регу-
лируемой скоростью, высокую маневренность и воз-
можность выполнения швов, недоступных, напри-
мер, для автоматической сварки под флюсом.
Полуавтоматы могут использоваться для сварки
открытой дугой и в защитных газах. В каждый по-
луавтомат входят следующие основные узлы: меха-
66
5*
67
Таблица
Техническая характеристика полуавтоматов для сварки
порошковой проволокой
Характеристика А-765 А-1035 А-1197П А-1197С
Диаметр электродной проволо- ки, мм: порошковой 1.6-3 1.6—3 1.6-3.5 1,6-3,5
сплошной 1.6-2 1,6-2 1.6—2 1.6-2
Максимальный сварочный ток при ПВ-60%. А 450 450 500 500
Скорость подачи проволоки, м/ч 58 — 582 58—582 88.5-885 127 — 850
Изменение скорости Ступен- Ступен- Плавное Ступен-
Число ступеней чатое 20 чатое 20 — чатое 17
Напряжение питающей трех- фазной сети. В 380 380 или 220 380 380
Габаритные размеры, мм: длина 760 900 960 960
ширина •550 660 660 660
высота 500 420 560 560
Вес комплекта (без проволоки), кг 25.5 25,5 35 35
Длина шлангового провода, м 3.5 3.5 3.5 3,5
низм подачи, шкаф управления, шланг с держате
ле.м, провода сварочные и цепей управления.
Отличительная особенность всех подающих меха
низмов — наличие двух пар ведущих роликов, что
уменьшает деформацию проволоки при сохранении
усилия ее проталкивания.
Существует две системы подачи проволоки: тяну-
щая и толкающая. В отечественных полуавтоматах
применяется толкающая система, при которой по-
дающий механизм проталкивает проволоку в шланг
и через держатель в зону горения дуги. Подача по
рошковой проволоки в зону горения дуги осущест-
вляется при большом диапазоне скоростей. В этих
условиях удобство работы, а следовательно, качест-
во сварки и производительность во многом зависят
от конструкции держателей. Каждый полуавтомат в
зависимости от диаметра применяемой проволоки и
способа сварки может комплектоваться одним из
следующих серийно выпускаемых держателей: дер-
жателем А-1231-Г2, предназначенным для сварки и
наплавки в защитной среде углекислого газа прово-
локой сплошного сечения или порошковой диамет-
ром 1,6—2 мм; держателем А-1231-ГЗ, для сварки и
наплавки в защитной среде углекислого газа порош-
ковой проволокой диаметром 2,2—3,5 мм, а также
держателем А-1231-ОФ для сварки и наплавки под
флюсом или открытой дугой проволокой сплошно-
го сечения и порошковой проволокой диаметром
1,6—2 мм, который может быть настроен для свар-
ки в углекислом газе на удлиненном вылете элек-
трода.
Заводы металлоконструкций Минмонтажспец-
строя УССР, потребляющие значительное количест-
во держателей, изготавливают их собственными
силами, используя для этой цели направляющие ка-
налы (со спиралями), поставляемые Киевским ка-
бельным заводом. Диаметр направляющих каналов
3,2 и 4,7 мм.
Ждановский завод металлоконструкций разрабо-
тал и применяет держатель для сварки самозащит-
ной проволокой ПП-АНЗ (рис. 13). Держателем
можно производить сварку на токах до 500 — 550 А,
при этом не наблюдается заметного разогрева руко-
ятки. Он прост в изготовлении и ремонте, удобен и
надежен в работе.
Конструкция держателя для сварки в углекис-
лом газе разработана на Днепропетровском заводе
металлоконструкций им. И. В. Бабушкина (рис. 14).
После сборки горелку изолируют шнуровым асбес-
том с последующей пропиткой жидким стеклом.
Полуавтомат А-765 (рис. 15) предназначен для
сварки и наплавки порошковой и легированной
69
68
сплошной проволоками открытой дугой. Возможны
три варианта компоновки полуавтомата: для ста-
ционарных условий все узлы монтируются на шка-
фу управления (радиус обслуживания 3 м); для
Рис. 13. Держатель для сварки самозащитной порошковой
проволокой:
I — наконечник; 2 — теплостойкая изоляция; 3 — изогнутая токопро-
водящая трубка; 4 — клемма для крепления сварочного кабеля; 5 —
резиновая трубка; б — рукоятка; 7 — сварочный кабель; 8 — направля-
ющий канал со спиралью; 9 — зажимный хомутик.
Рис. 14. Держатель для сварки в углекислом газе:
/ — мундштук; 2 —трубка, подводящая газ; 3 — втулка; 4 — сопло-
держатель; 5 — стопорный винт; 6— наконечник; 7 — сопло; 3—спи-
.раль.
сварки крупногабаритных конструкций подающий
механизм с держателем отделяются от шкафа управ
ления (радиус обслуживания 8 м); для сварки в труд-
70
недоступных местах подающий механизм отделяет-
ся от шкафа управления и снабжается отдельной ка-
тушкой для электродной проволоки (радиус обслу-
живания до 15 м).
Рис. 15. Шланговый полуавтомат Л-765:
/ — держатель; 2 — механизм подачи; 3 — шкаф управления; 4 — фи-
гурка для проволоки.
Полуавтомат укомплектован двумя держателями:
с шлангами для порошковой проволоки диаметром
2—3 и проволокой сплошного сечения диаметром
1,6—2 мм. Подающий механизм его приводится в
движение электродвигателем (0,27 кВт, 36 В). Ско-
рость подачи изменяется при помощи сменных шес-
терен.
На подающем механизме смонтированы кнопка
для заправки электродной проволоки в направляю-
щий канал и штепсельная розетка для подключения
пусковой кнопки держателя. На шкафу управле-
ния крепятся все узлы полуавтомата. Фигурка,
установленная на нем, применяется при ведении
сварки в стационарных условиях.
Полуавтомат А-1035 предназначен для сварки и
наплавки сплошной и порошковой проволоками от-
крытой дугой, а также в защитных газах. Подающий
71
механизм и фигурка для проволоки находятся на те-
лежке. При сварке в защитных газах полуавтомат
комплектуется отсекателем и подогревателем газа.
Тележка с механизмом подачи и фигуркой может
удаляться от шкафа управления на расстояние до
15 м. Максимальный вес бухты порошковой прово-
локи на фигурке — 25 кг.
В Институте электросварки им. Е. О. Патона в
соответствии с типажом оборудования для электро-
дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки раз-
работана единая унифицированная группа полуав-
томатов для сварки и наплавки порошковой прово-
локой или плавящимся электродом сплошного сече-
ния.
Полуавтомат А-1197 (рис. 16, группа ПС-5 по ти-
пажу) предназначен для сварки и наплавки порош-
Рис. 16. Шланговый полуавтомат А-1197:
« — стационарный; б — переносной; 1—держатель; 2—механизм
подачи; 3 — тележка; 4 — фигурка; 5 — редуктор-расходомер; 6 —
подогреватель; 7 — шкаф управления; 8—катушка с тормозом; 9 —
кронштейн.
ковой и сплошного сечения проволоками в защитной
среде углекислого газа или открытой дугой, а также
под флюсом. Сварка ведется на постоянном токе от
источника питания с жесткой характеристикой.
По способу настройки скорости подачи электрод-
ной проволоки предусмотрено два исполнения: с
плавным изменением скорости (А-1197П) и со сту-
пенчатым (А-1197С). Полуавтоматы А-1197 комп-
лектуются узлами газовой аппаратуры для сварки
в углекислом газе, включающей подогреватель и от-
секатель газа, а также соответствующими держате-
лями.
При отсутствии специального оборудования для
сварки порошковой проволокой используют полуав-
томаты ПШ-54, ПДШР-500, А-537 и т. п., предна-
значенные для сварки проволокой сплошного сечения
под флюсом или в углекислом газе.
С целью использования указанных полуавтоматов
для сварки порошковой проволокой их модернизи-
руют — снабжают приставками, имеющими две па-
ры ведущих роликов. Например, сварочной лабора-
торией треста Донбассметаллургмонтаж (г. Жда-
нов) разработан вариант приставки к полуавтома-
ту ПДШР-500 (рис. 17). Все детали смонтированы
на фланце, который крепится к корпусу полуавтома-
та двумя болтами. К фланцу приварены неподвиж-
ные корпуса подшипников, вал промежуточной
шестерни, направляющая и планка с резьбой для
прижима. Верхние подвижные корпуса подшипников
могут перемещаться по вертикали при помощи бол-
тов и траверсы. В корпус запрессовываются шарико-
подшипники. На валах закреплены шестерни,
разъемные ролики и регулировочные шайбы. Роли-
ки вращаются посредством шестерен от основного
привода. Настройка на нужный диаметр порошко-
вой проволоки производится при помощи прижим-
73
72
кого механизма и регулировочных шайб. Модерни-
зация достаточно проста, а приставка надежна в
работе.
Необходимое условие бесперебойной работы по-
луавтоматов — периодический осмотр и ремонт во
Рис. 17. Схема модернизированного механизма подачи
полуавтомата ПДШР-500:
/ — фланец; 2 —тразерса; 3 — болт крепления; / — направляю-
щая; 5—подающий ролик.
время эксплуатации. Подающий механизм подверга-
ют расконсервации и смазке. Причем в зимнее вре-
мя при эксплуатации в неотапливаемых помеще-
ниях, а также при наружных работах применяют
смазки ЦИАТИМ-201 или вводят разжижающие до-
бавки.
Наладка подающего механизма заключается, как
правило, в доводке тракта подачи проволоки (вход-
ная, промежуточная и выходная втулки, канавки
подающих роликов) до прямолинейности. Для этого
можно использовать прямолинейный стержень диа-
метром 2,5—3,0 мм из жесткой проволоки. По стерж-
ню устанавливают положение всех элементов трак-
та подачи. При необходимости смещения роликов
применяют шайбы толщиной 0,5—1 мм. Входную и
выходную втулки регулируют с помощью прокладок
из медной фольги.
Правильность регулировки тракта подачи прово-
локи проверяют подачей порошковой проволоки че-
рез этот тракт, но со снятым держателем (выходной
втулкой). При неправильной регулировке проволока
виляет, сминается, разворачивается. При правиль-
ной регулировке она выходит прямолинейно или с
небольшим изгибом и следами насечки роликов.
В этом случае сопротивление прохождению ее через
спираль держателя будет минимальным.
Спираль шлангового держателя периодически сле-
дует очищать от мыла, шихты и других загрязнений,
например, шнеком, свитым из ленты (толщиной
1 мм шириной 4,0—4,2 мм для канала 04,7 мм и
шириной 2,6—2,8 мм для канала 03,2 мм) дли-
ной 1,5—2,0 м. К концам шнека приваривают
отрезки проволоки диаметром 2 мм и длиной
2,5 м каждый. Несколько вращательно-поступа-
тельных перемещений держателя относительно шне-
ка обеспечивают полную очистку канала. После
этого канал продувают сжатым воздухом.
Рекомендуется применять наконечники мундшту-
ков из металлокерамического сплава МВ-50. Их
стойкость в 10—20 раз выше медного. Подающие
71
75
ролики с насечкой для увеличения износостойко-
сти желательно хромировать. При этом их износо-
стойкость увеличивается в 5—10 раз (при материа-
ле ролика — сталь У8-У12 после закалки).
Автоматы (табл. 16) предназначены для произ-
водства сварочных работ преимущественно в мон-
Таблица 16
Техническая характеристика автоматов для сварки
порошковой проволокой
Характеристика А-1150У А-1381М А-1325
Толщина свариваемого .металла, мм 8-20 16-30 10-40
Номинальный сварочный ток (при ПВ=-65%). А 500 450-500 1000 (при
Диапазон регулирования сварочно- го тока, А СО—500 100-500 ПВ = = 100%)
Скорость подачи электродной про- волоки. м/ч 180 -1220 150-300 140-280
Диаметр электродной проволоки, мм 2.3-3.5 3 4 3
Напряжение питающей сети. В 220 или 380 380 380
Напряжение дуги, В 26—30 32—38 24-26
Скорость сварки, м/ч 3-10 4-12 14-45
Габаритные размеры, мм: длина 280 800 850
ширина 470 445 500
высота 875 440 1200
Масса аппарата в сборе (без про- волоки), кг 31,6 58 150
тажных условиях и обеспечивают не только механи-
зированную подачу порошковой проволоки в зону
дуги, но и перемещение электрода с регулируемой
скоростью вдоль свариваемого соединения.
Безрельсовый аппарат А-1150У (рис. 18) предназ-
начен для дуговой сварки порошковой проволокой
с принудительным формированием шва водоохлаж-
даемыми ползунами вертикальных и наклонных (до
30°) швов металла относительно небольшой толщи-
ны (8—20 мм). Возможна сварка криволинейных
76
швов с радиусом 2 м и более. Сварка ведется газоза-
щитными или самозащитными проволоками. Высо-
кая автономность и компактность аппарата, неболь-
шие габаритные размеры (ширина в направлении,
Рис. 18. Безрельсовый аппарат А-1150У:
/ — ходовой механизм; 2 — пульт управления; 3 — механизм пода-
чи; 4 — мундштук; 5 — подвески ползунов.
перпендикулярном свариваемым листам,— 470 мм,
высота с катушкой — 875 мм) и малый вес позволя-
ют применять его для выполнения швов в монтаж-
ных условиях.
Ходовой механизм передвигает аппарат непосред-
ственно по кромкам свариваемой конструкции (по
разделке шва). Сцепление его с кромками достига-
77
дежныи насос «лгидель»
воды и шланги, запорная
ётся за счет мощной пружийы, стягивающей тележ-
ки, расположенные по обе стороны свариваемых
листов. На передней тележке установлены свароч-
ная головка, катушка для проволоки и передний
ползун, на задней — устройство для подвода защит-
ного газа (если он применяется) и задний ползун.
Вода и газ к задней тележке подаются по шлангам,
пропущенным через зазор между кромками. Мунд-
штуку могут быть приданы колебательные движе-
ния вдоль сварочной ванны. Размах колебания —
до 30 мм. Скорость сварки и подача электродной
проволоки имеют плавную регулировку за счет из-
менения оборотов двигателя.
Передний и задний ползуны охлаждаются с по-
мощью автономной циркуляционной системы, в ко-
торую входят водяной бак, насос «Кама-3» (мощ-
ность электродвигателя 0,35 кВт) или более иа-
(ВЦН-1), трубопро-
арматура. Схема авто-
номной системы охлаж-
дения представлена на
рис. 19.
Аппарат А-1381 пред-
назначен для сварки в
монтажных условиях
стыковых швов шаро-
вых (сферических) ре-
зервуаров большой ем-
кости с толщиной стен-
ки до 30 мм без враще-
ния резервуара. В на-
стоящее время после
соответствующей мо-
дернизации (исполне-
ние А-1381М, рис. 20)
аппарат используется
Рис. 19. Схема охлаждения
ползунов аппарата А-1150У:
/ — трубопроводы 3/4"; 2 — насос;
3 — шланги подвода воды; 4 — пол-
зуны; S - шланги отвода; б — бак;
7 — клапан.
78
Рис. 20. Аппарат А-1381М.
для сварки вертикальных швов оболочек из листо-
вой стали цилиндрической формы (кожухи воздухо-
нагревателей, резервуары и др.).
Сварка ведется в два прохода последовательно с
двух сторон стыка при Х-образной разделке кромок
с принудительным формированием сварного шва.
Для формирования шва во время первого прохода с
противоположной стороны стенки в разделку уста-
навливается медный пруток или водоохлаждаемая
медная трубка, удерживаемая прижимами, закреп-
ленными в проушинах для монтажа рельсового пу-
ти, по которому перемещается аппарат при сварке
второго прохода.
Сварка выполняется самозащитной порошковой
проволокой или в углекислом газе на постоянном
токе обратной полярности.
Аппарат состоит из сварочной головки, ходовой
тележки и пульта управления. Перемещается по
рельсовому пути, установленному вдоль разделки
на плоскости конструкции. Управление аппаратом,
регулирование напряжения сварки, скоростей пере-
мещения и подачи, контроль процесса сварки осу-
ществляются приборами на пульте управления и
кнопкой на рукоятке защитного щитка оператора.
Для облегчения установки на рельсовый путь ап-
парат делится на два монтируемых узла: ходовую
тележку и сварочную головку. Четыре ролика, охва-
тывающие рельсовый путь (из них два — ведущие)
приводятся в движение от привода. Скорость пере-
мещения тележки регулируется плавно, изменени-
ем числа оборотов двигателя постоянного тока. Бе-
говая дорожка ведущих роликов имеет насечку.
Прижимные ролики, воспринимающие усилие от
тарельчатых пружин через траверсу и рычаги, соз-
дают нормальное давление, определяющее тяговое
усилие ведущих роликов.
Узел сварочной головки включает: механизм 110-
дачи, мундштук, механизм регулировки мундштука,
прижим и подвеску к тележке. В качестве привода
подающего механизма используется редуктор в сбо-
ре с двигателем (типа Д90Л-547у) и понижающая
пара цилиндрических шестерен. Подающий меха-
низм позволяет придавать колебательные движения
электроду вдоль и поперек разделки.
Мундштук обычного типа со сменным наконечни-
ком и корректорами. Подвеска выполнена в виде
суппорта, позволяющего регулировать положение
сварочной головки в поперечном направлении отно-
сительно продольной базы тележки. Рычаги ползуна
и опорного ролика тележки, воспринимающие через
коромысло усилие от прижимного стакана, обра-
зуют систему, обеспечивающую прижим формирую-
щего ползуна без передачи па тележку и рельс
усилия реакции, которую воспринимает опорный
ролик с противоположной стороны тележки. На
рычаге ползуна смонтированы шунт, включенный
в цепь сварочного тока, и кран подачи защитного
газа.
Пульт управления и катушка для сварочной про-
волоки укреплены на одном кронштейне. Измери-
тельные приборы установлены па поворотной пане-
ли пульта управления. Электрическая схема аппа-
рата питается от сварочного преобразователя ПСГ-
500. Питающее напряжение 32—38 В. В технологи-
ческих целях (для слива избыточного шлака) в схе-
ме предусмотрено периодическое повышение ско-
рости перемещения тележки.
Во время сварки положение уровня сварочной
ванны относительно верхней кромки формирующего
ползуна контролирует оператор, регулирующий ско-
рость передвижения аппарата нажатием на кноп-
ку, расположенную на рукоятке защитного щитка.
80
6 7-2061
81
Аппарат имеет автономную циркуляционную си-
стему охлаждения ползунов, такую же как и в ап-
парате А-1150У.
Двухдуговой аппарат А-1325 предназначен для
сварки порошковой проволокой с полупринудитель-
ным формированием горизонтальных швов на верти-
кальной плоскости.
Аппарат состоит из тележки и сварочной головки,
перемещается вдоль стыка по направляющему пути,
закрепленному с помощью специальных скоб и
клиньев на верхнем листе свариваемого стыка. На-
правляющий путь имеет продольные прорези и мо-
жет легко изгибаться в зависимости от кривизны
свариваемой конструкции.
Сварочная головка снабжена механизмом пода-
чи и сдвоенным мундштуком. Формирующий пол-
зун, расположенный в нижней части аппарата,
прижимается к изделию силой своего веса. Для
удобства монтажа аппарата сварочная головка и
кронштейн с кассетами для проволоки выполнены
съемными. Скорость сварки и подачи электродной
проволоки изменяется плавно. При толщине сва-
риваемых листов 20—40 мм сварка ведется с двух
сторон стыка.
Механизировать выполнение горизонтальных
(кольцевых) швов на вертикальной плоскости мож-
но с помощью установок «Циркоматик» (фирма
«Аркос», Бельгия). Сварку выполняют с полуприну-
дительным формированием одновременно с обеих
сторон стыка порошковой проволокой в углекислом
газе двумя автоматическими головками, установлен-
ными в передвижных кабинах. Схема сварки гори-
зонтальных кольцевых швов приведена на рис. 21.
Применяют порошковые проволоки, поставляемые
фирмой. Для этой же цели разработана отечествен-
ная проволока марки ПП-АНЗС.
Рис. 21. Схема сварки
горизонтальных кольце-
вых швов автоматом
«Циркоматик» фирмы
«Аркос».
Установка «Циркоматик» позволяет сваривать в
обоих направлениях выполняемого шва. Высота
(ширина) свариваемых листов 1,5—2 м. По особому
заказу фирма поставляет удлинители (надстав-
ки), позволяющие довести высоту свариваемых лис-
тов до 3 м.
Наименьший диаметр
свариваемых резервуаров
или других цилиндрических
сосудов — 8 м, наибольший
диаметр не ограничен.
Передвижная часть уста-
новки состоит из двух кабин,
в каждой из которых на ра-
бочих платформах размеще-
ны автоматические головки,
предназначенные для сварки
методом «Лркосарк».
Сварка выполняется с
полупринудительным фор-
мированием с помощью специального поддерживаю-
щего устройства в виде гусеницы, набранной из от-
дельных секций.
Ходовая тележка обеспечивает передвижение ка-
бин и, следовательно, всей сварочной установки по
верхней (свободной) кромке свариваемого резервуа-
ра. Тележка состоит из двух колес (имеющих ребор-
ды), которые могут устанавливаться под углом в
зависимости от кривизны свариваемых листов, об-
разующих пояс резервуара. Одно из колес тележки
приводное.
82
6*
ОДНОПОСТОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
сварочной дуги
Сварка порошковой проволокой ведется с примене-
нием источников питания сварочной дуги постоян-
ного тока с жесткой характеристикой. Выбор мощ-
ности источника зависит от марки порошковой про-
волоки и допускаемого для данной марки макси-
мального тока.
Однопостовые источники питания сварочной дуги
(табл. 17) подразделяются на преобразователи
Техническая характеристика однопостовых
Характеристика Преобразователи
ПСГ-350 ПСГ-500 ПСУ-500
Режим работы ПР, проц. 60 60 65
Номинальный сва- рочный ток, А 350 500 500
Пределы регули- рования: сварочного тока, А 50-350 50-500 60—500
напряжения, В 15-35 15-40 15—40
Номинальная мощность, кВ 14 28 28
Напряжение пита- ющей сети, В 220/380 220/380 220/380
Внешняя характе- ристика Жесткая Крутопадаю-
Габаритные разме- 1085Х555Х 1055Х580Х щая и жесткая 1055X580X920
ры, мм Х980 Х920
Масса, кг 400 500 500
84
(ПСГ-350, ПСУ-500, ПСГ-500) и выпрямите-
ли (ВС-300, ВС-500, ВС-600, ВС-1000, ВДУ-504), и
применяются в цехах небольших монтажно-заго-
товительных заводов и на строительных пло-
щадках.
Преобразователи ПСГ-350 и ПСГ-500 состоят со-
ответственно из сварочных генераторов ГСГ-350
и ГСГ-500 и приводных асинхронных двига-
телей трехфазного тока в однокорпусном исполне-
нии. Генераторы преобразователей с независимым
Таблица 17
источников питания сварочной дуги
Выпрямители
ВС-300 ВС-500 ВС-600 ВС-1000 ВДУ-504
60 60 60 60 60
300 500 600 1000 500
30—300 20—40 50-500 16-41 60 - 600 15-40 50—1000 17-48 100—500 18—50
15 31 32 75 40
380 380 380 380 220/380
560Х Х720Х Х965 Жесткая 770Х 600Х XU50 840x980 Х1200 Полого- падающая 1275Х816Х Х940 Падающая и жесткая 880X700X1375
250 350 450 600 385
85
возбуждением и последовательной подмагничиваю
щей обмоткой. Генераторы этого типа отличает низ-
кое напряжение холостого хода (до 40 В). Незави-
симая обмотка возбуждения питается от сети пере-
менного тока через стабилизатор напряжения и
селеновый выпрямитель. Стабилизатор обеспечивает
постоянство режимов сварки при колебаниях сете-
вого напряжения.
Благодаря малой индуктивности якоря генерато-
ра при коротком замыкании электрода со сварива-
емым изделием происходит быстрое нарастание си-
лы сварочного тока и мгновенное оплавление элек-
трода. Это обеспечивает быстрое возбуждение дуги.
Напряжение генератора регулируется реостатом в
цепи обмотки независимого возбуждения. Стабили-
затор напряжения, селеновый выпрямитель и рео-
стат смонтированы на корпусе преобразователя.
Напряжение и ток генератора контролируют при
помощи вольтметра, подключенного к зажимам ге-
нератора. и амперметра, установленного на свароч-
ном автомате.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ро-
тором может питаться от сети 380 или 220 В. Шесто
концов обмотки при помощи перемычек могут быть
соединены в звезду (380 В) или треугольник (220 В).
Двигатель включается и выключается пакетным
выключателем, осуществляющим прямой пуск от
сети. Выключатель смонтирован на корпусе пре-
образователя в общем кожухе с регулирующим
устройством.
Аналогична электрическая схема устройства ге-
нератора ПСУ-500. В отличие от ПСГ-500 он —
универсален и имеет как жесткие, так и крутопа-
дающие внешние характеристики.
Сварочный выпрямитель ВС-500 предназначен
для питания сварочных аппаратов при автомати-
ческой и полуавтоматической сварке под флюсом
в газовых защитных средах и открытой дугой (по-
рошковой и сплошного сечения проволоками), изго-
тавливается в однокорпусном исполнении.
Выпрямитель представляет собой преобразова-
тель трехфазного переменного тока в постоянный
и состоит из трехфазного понижающего трансфор-
матора, блока селеновых выпрямителей, дросселя,
обеспечивающего необходимую скорость нарастания
тока короткого замыкания в режиме сварки, венти-
лятора охлаждения и пускорегулирующей аппара-
туры.
Схема собственно выпрямителя — трехфазная
(схема Ларионова). Минимальное магнитное рас-
сеяние трехфазного трансформатора обеспечивает
получение жестких характеристик. Сварочное на-
пряжение изменяется ступенчато с помощью пакет-
ных переключателей числа витков первичной об-
мотки трансформатора. Охлаждение — воздушное
принудительное.
Выпрямитель ВС-600 предназначен для питания
сварочных полуавтоматов и автоматов при свар-
ке и наплавке порошковой проволокой, проволокой
сплошного сечения в защитных газах и сварке под
флюсом. Принципиальная схема его аналогична
выпрямителю ВС-500. Элементы электрической
схемы размещены в металлическом корпусе, имею-
щем спереди двери, открывающие доступ к клем-
мам подсоединения кабеля питания к шинам. На-
пряжение питания подается на первичную обмотку
трансформатора, выводы которой коммутируются
переключателями. При их помощи обеспечивается
ступенчатое регулирование выпрямленного напря-
жения. Вторичная обмотка трансформатора соеди-
нена с блоком трехфазного выпрямителя, собран-
ного по схеме Ларионова.
86
87
Дроссель, включенный на выходе выпрямителя,
способствует сглаживанию пиковых токов, возни-
кающих в процессе сварки. Индуктивное сопротив-
ление дросселя может регулироваться переключе-
нием выводов.
Для параллельного включения выпрямители
ВС-600 не предназначены.
Универсальный сварочный выпрямитель на ти-
ристорах ВДУ-504 предназначен для механизиро-
ванной сварки в углекислом газе, иод флюсом и
для ручной дуговой сварки штучными электродами.
Выпрямитель имеет жесткие и падающие характе-
ристики. Регулирование сварочного тока при пада-
ющих внешних характеристиках — плавное, в од-
ном диапазоне; регулирование напряжения при
жестких внешних характеристиках — плавноступен-
чатое, с двумя диапазонами. Сварочный выпрями-
тель обеспечивает стабилизацию параметров свар-
ки при колебаниях напряжения сети. Дистанцион-
ное регулирование и включение сварочного тока и
напряжения производится с выносного пульта уп-
равления.
Установки «Циркоматик», применяющиеся для
автоматической сварки горизонтальных кольце-
вых швов, в зависимости от назначения комплекту-
ются однопостовыми выпрямителями ТО-800 или
ТО-1200, техническая характеристика которых при-
ведена в табл. 18.
МНОГОПОСТОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
Многопостовые выпрямители ВКСМ-1000, ВДМ-
1601, ВДМ-3001 обычно применяются для одновре-
менного питания постоянным током 6, 9 и 18 постов
при токе одного поста 300 А и коэффициенте одно-
Таблица 18
Техническая характеристика выпрямителей
для установок «Циркоматик»
Показатели ТО-800 ТО 120)
Сварочный ток, Л Напряжение холостого хода, В Максимальный первичный ток при напряжении питающей сети 220 В, А Напряжение питающей сети, В Частота переменного тока, Гц Габаритные размеры, мм: длина ширина высота Масса, кг 90-800 75 125 220/380 50 1320 1010 1085 660 120—1200 75 200 220/380 50 1550 1230 1275 900
Таблица 19
Техническая характеристика многопостовых выпрямителей
Показатели вксм-юоо ВДМ-1601 ВДМ-3001
Номинальный ток, А Номинальное напряжение, В Напряжение питающей сети, В Выпрямленное напряжение хо- лостого хода, В Коэффициент полезного дей- ствия, проц. Коэффициент мощности (Cos <р) Потребляемая мощность, кВА Габаритные размеры, мм: длина ширина высота Масса, кг 1000 60 380 70 88 0,89 76,5 1056 820 1500 550 1600 60 380 68 88 0,89 122,5 1035 820 1630 750 3000 60 380 68 88 0,89 230 2175 835 1640 1750
88
89
временности—0,6 (табл. 19). Выпрямитель В ДМ-3001
выполнен из двух спаренных блоков, которые
при необходимости могут быть использованы раз-
дельно как 9-постовые источники. Основные узлы
выпрямителей — силовой понижающий трансформа-
тор и выпрямительный кремниевый блок. Свароч-
ные выпрямители имеют жесткие внешние характе-
ристики. Получение падающих внешних характерис-
тик и регулирование сварочного тока осуществля-
ется балластными реостатами, поставляемыми
комплектно с выпрямителями. Выпрямители экс-
плуатируются в продолжительном режиме работы.
Форма их исполнения — защищенная, стацио-
нарная.
На крупных заводах-изготовителях строительных
металлоконструкций для полуавтоматической свар-
ки порошковой проволокой в последние годы приме-
няется централизованная система питания от много-
постовых выпрямителей ВМГ-5000М (Л-1243М),
почти полностью вытеснившая на этих заводах
однопостовые источники питания, эксплуатация
которых в крупных цехах сопряжена с загро-
мождением производственных площадей, необходи-
мостью перестановки оборудования, непроизводи-
тельным использованием для этой цели подъемных
кранов, повреждениями оборудования при транс-
портировке и укладке конструкций и другими не-
удобствами.
Универсальный многопостовой сварочный выпря-
митель ВМГ-5000М (рис. 22) разработан в Институ-
те электросварки им. Е. О. Патона АН УССР и вы-
пускается опытным заводом этого института. Вы-
прямитель предназначен для питания постов свар-
ки в углекислом газе проволокой сплошного сечения
(например, Св-08Г2С), порошковой проволокой, пос-
тов ручной электродуговой сварки и др.
Техническая характеристика выпрямителя ВМГ-5000М
Номинальный выпрямленный ток, А . . 5000
Максимальная потребляемая мощность, кВА 317
Максимальный’ первичный ток, А 480
Напряжение питающей 3-фазной сети, В . 380
Частота сети, Гц.......................50
Внешняя характеристика.................Жесткая
Внутреннее сопротивление, Ом . . . 8-10— 44-12,5%
Ток сварочного поста, А................300
Коэффициент одновременности ... 0,7
Охлаждение.............................Водяное
Расход охлаждающей воды, м3/,ч ... 2
КПД, проц........................«0,92
Габаритные размеры, мм:
длина............................' 750
ширина........................450
высота........................1685
Масса, кг ....................2150
Рис. 22. Универсальный многопостовый сварочный выпрями-
тель ВМГ-5000М.
90
91
Выпрямитель представляет собой преобразова-
тель трехфазного переменного тока в постоянный
по дважды трехфазной схеме с уравнительным
дросселем (реактором). Изменение выпрямленного
напряжения регулируется пятью установочными сту-
пенями — 30, 35, 40, 50 и 60 В — путем перестановки
перемычек на клеммной доске выпрямителя, соглас-
но таблице, закрепленной на задней стенке шкафа.
Выпрямитель выполнен на кремниевых диодах, име-
ет жесткую внешнюю характеристику и может пи-
тать одновременно до 30-ти постов. Режим нагруз-
ки выпрямителя — длительный (ПР = 100%). Полу-
чение падающих или крутопадающих характеристик
и регулирование режима сварки на отдельных пос-
тах осуществляется балластными реостатами.
Выпрямители ВМГ-5000М последних выпусков
комплектуются балластными реостатами РБГ-502,
которые обеспечивают независимую работу постов
и подбор режимов сварки. Их изготавливает кали-
нинградский завод «Электросварка» по индивиду-
альным заказам.
Выпрямитель можно устанавливать в отдельном
помещении или непосредственно в цехе на ограж-
денной площадке. Температура в цехе должна быть
не ниже 4-5°С. Для установки выпрямителя специ-
альный фундамент не требуется.
Подключение питающей сети выполняется двумя
параллельными силовыми медными трехжильными
кабелями сечением по 95 мм2 каждый. Кабели долж-
ны быть армированы наконечниками.
Сварочные посты подключают к магистральному
цеховому шинопроводу, питание которого произво-
дится от клеммника нагрузки выпрямителя медными
шинами сечением 160X12 мм. Магистральный ши-
нопровод должен иметь два плеча, к каждому из
которых подключается до 15 сварочных постов.
Длина плеча шинопровода не должна превышать
при этом 75 м. Вместо медного шинопровода
может быть применен алюминиевый с эквивалент-
ными параметрами. Питание сварочных постов осу-
ществляется через балластные реостаты одножиль-
ными кабелями марки ПРГД сечением 70 мм2. В
цехах заводов металлоконструкций реостаты уста-
навливают на колоннах каркаса здания на неболь-
шой высоте от пола. Для сварки швов в вертикаль-
ном и наклонном положениях при токах до 200 А
последовательно с балластными реостатами включа-
ют специальные индуктивности (дроссели). При
сварке в нижнем положении и на токах свыше
200 А индуктивность следует отключать, так как
обмотка ее не рассчитана на большие токи.
К реостатам подключают сварочные кабели от-
дельных постов. Между реостатами и шинами уста-
навливают однополюсные рубильники для включе-
ния и отключения сварочных постов.
Одна из важных характеристик выпрямителя —
малое внутреннее сопротивление. К особенностям
конструкции выпрямителя следует отнести также
применение специальных токовых уравнителей, поз-
воляющих включать в параллельные цепи кремние-
вые диоды с различными параметрами, в том числе
разных групп.
Выпрямитель имеет принудительное охлаждение
с замкнутой циркуляцией от водопроводной сети,
подключение к которой, а также слив отработанной
воды выполняется посредством резиновых шлангов
с внутренним диаметром 24 мм. В случае перегруз-
ки или отсутствия протока воды в охлаждающей
системе выпрямитель автоматически отключается.
Схема централизованного питания (фрагмент)
сварочных постов от выпрямителя ВМГ-5000М. пред-
ставлена на рис. 23. Схема разработана для Дне-
92
93
пропетровского завода металлоконструкций им.
И. В. Бабушкина Государственным проектным ин-
ститутом Электротяжхимпроект. Выпрямитель пи-
тается от КТП. Разводка по цеху выполнена шино-
проводом ШМАДК. От шинопровода питание пода-
Рис. 23. Схема централизованного питания сварочных пос-
тов от выпрямителя ВМГ-5000М (фрагмент):
/ — магистральный шинопровод; 2 — кабель к рубильнику АВВГ2
(3X120); 3 — рубильник Р16 (600 А); 4 — балластный реостат
РБГ-502; 5 —кабель ПРГДО 4(1X70).
ется к балластным реостатам с помощью кабелей
АВВГ. Перед балластными реостатами стоят ру-
бильники Р-16, рассчитанные на силу тока 600 А.
От балластных реостатов на полуавтоматы напря-
жение подается гибкими кабелями ПРГДО. По
аналогичной схеме выполнено питание на Жданов-
ском и других заводах металлоконструкций.
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Производительность сварочных работ во многом
зависит от способа установки полуавтоматов в це-
хах предприятий. Наиболее простой является уста-
новка полуавтоматов на полу цеха, при которой в
пределах длины питающих кабелей полуавтомат
может перемещаться иа собственном колесном ходу.
Однако такой способ имеет ряд существенных не-
достатков. Ограничена площадь, обслуживаемая
одним полуавтоматом, загромождаются производст-
венные площади цехов, часто повреждаются полу-
автоматы и питающие их кабели, наблюдается по-
вышенная утомляемость сварщиков, вынужденных
удерживать на весу довольно тяжелую горелку с
держателем.
На Днепропетровском заводе металлоконструк-
ций им. И. В. Бабушкина разработана надежная
система установки полуавтоматов на консолях
(рис. 24). Консоль треугольного очертания выполне-
на в виде решетчатой конструкции. Она крепится к
колонне цеха с помощью кронштейна и поворотной
стойки. Стойка в верхней части имеет втулку, а в
нижней — упорный шарикоподшипник. Нижний по-
яс консоли выполнен из двутаврового профиля, по
которому перемещается «кошка» с установленным
на специальной подвесной площадке полуавтома-
том. Обслуживаемая площадь при длине консоли
4 м не менее 6 м2, при длине ее 6 м — 14 м2, а
при длине 8 м — 25 м2. Применяются три типораз-
мера консолей Кь Кг и Кз-
Значительное увеличение обслуживаемой площа-
ди может быть получено при подвешивании полуав-
томата на спаренных консолях, устанавливаемых на
смежных колоннах цеха при шаге би 12 м. При
этом монорельс изготавливают из двутаврового про-
95
Шаг колонн
Рис. 24. Монорельс и консоль для подвески полуавтома-
та:
а — консоль; б — монорельс; 1 — кронштейн; 2 — поворотная
стойка; 3—консоль; 4 — шарнир; 5—<кошка»; 6 — монорельс;
7 — подвесные площадки; 8 —спаренные консоли; 9 — колонна
цеха.
96
филя №12, а необходимая жесткость придается ему
за счет крепления к составному коробчатому про-
филю из двух швеллеров № 14. Обслуживаемая
площадь — около 90 м\ Применяется два типораз-
мера монорельсов Mi и М2. Основные габаритные
размеры консолей и монорельсов приведены в
табл. 20.
Таблица 20
Габаритные размеры консолей и монорельсов, мм
Консоли и монорельсы а
Консоли: Kt 950 4000
К2 1950 6000 —
Кз 1950 8000 —
Монорельсы: м( 6420
М2 — — 12840
Для установки полуавтомата и перемещения по
монорельсу устраивается специальная подвесная
площадка размером в плане 1550x520 мм, имею-
щая собственную фигурку для мотков порошковой
проволоки. На фигурку можно помещать мотки по-
вышенной массы, что позволяет сократить количест-
во перерывов в работе, связанных со сменой мотков.
Одиночными и спаренными с монорельсами кон-
солями оснащены многие заводы металлоконструк-
ций и цехи других промышленных предприятий. Ус-
пешная эксплуатация полуавтоматов на консолях
позволяет рекомендовать этот способ подвески для
широкого внедрения.
Для установки конструкций в удобное для сварки
положение в заводских условиях пользуются раз-
личными вращателями и кантователями, серийно
выпускаемыми промышленностью. В том числе при-
меняются: вращатели Т-ЗОМ для вращения длин-
7 7-2061
97
них цилиндрических изделий диаметром от 300 до
4000 мм, грузоподъемностью до Ют; поворотная
колонна ПК-1 для сварки кольцевых швов диамет-
ром от 600 до 2000 мм и поворотная колонна
ПК-2, оснащенная самоходным сварочным ап-
паратом и позволяющая выполнять сварку гори-
зонтальных швов, расположенных радиально отно-
сительно оси вращения колонны (колонны могут
поворачиваться на 360°); велосипедные тележки
ВТ-1, ВТ-2 и ВТ-3, предназначенные для сварки
кольцевых и горизонтальных швов изделий различ-
ных габаритов; манипуляторы Т-25М для вращения
в горизонтальной и наклонной плоскостях цилинд-
рических изделий диаметром от 400 до 750 мм при
сварке со скоростью от 20 до 60 м/ч и др.
Для сварки тяжелых конструкций порошковой
проволокой на заводах используются специальные
Рис. 25. Двухветвевой цепной кантователь для сварки тяже-
лых конструкций.
двухветвевые цепные кантователи (рис. 25), в ко-
торых приваривают ребра жесткости, косынки, сбо-
рочные и другие детали (поясные швы составных
двутавровых профилей свариваются автоматами под
флюсом). Цепные кантователи оснащены подвесны-
ми площадками для полуавтоматов на монорельсах.
Разработаны и применяются специальные кондук-
торы для сборки и сварки элементов конструкций
антенно-мачтовых сооружений, трубчатые пояса ко-
торых собирают на фланцах. В первом кондукторе
фланцы устанавливают на отдельные пояса; во вто-
ром -— из сваренных поясов собирают панели сек-
ций, а распорки и раскосы выставляют по упорам;
в третьем — из отдельных панелей собирают сек-
ции.
Для приварки фланцев к поясам и сварки стыков
труб применяется специальная установка — наклон-
ный кантователь, позволяющий приваривать меха-
низированным способом фланцы к трубам 0146—
245 мм и выше. Трубы в кантователе устанавли-
ваются в удобном для сварки наклонном положении
под углом 30° к горизонту.
ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА СВАРКИ
ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКЕ
Выбор марки и диаметра порошковой проволоки
прежде всего определяется маркой свариваемой ста-
ли, зависящей от назначения и условий работы кон-
струкции. При этом учитываются требования,
предъявляемые к металлу сварного шва и соедине-
ния, толщина стали, положение шва в простран-
стве, условия выполнения сварочных работ и т. д.
При выборе рекомендуется пользоваться данными
98
1*
99
табл. 7, в которой приведены основные сведения о
промышленных марках проволок.
Проволоки марок ПП-АНЗ, 11I1-AH8, ПП-АН9,
ПП-АН10 предпочтительно применять для сварки на
оводах, марок ПП-АН1, ПП-1ДСК, ПП-2ДСК,
1Ш-2ВДСК. ПП-АНЗС, ПП-АН7, ПП-АН11 — для
сварки на строительной площадке. Однако это деле-
ние условно — все проволоки достаточно универ-
сальны для использования в тех и других условиях.
Порошковую проволоку поставляют в мотках, ук-
ладываемых в металлические банки, поливиниловые
мешки или другую герметичную тару. Внутренний
диаметр мотка определяется наружным диаметром
последнего барабана волочильного стана (обычно
250 мм). Моток должен состоять из одного куска
проволоки. Масса мотка — не менее 5 и не более
30--35 кг. Проволока должна иметь сертификат за-
вода-поставщика, подтверждающий се соответствие
ТУ.
Перед сваркой проверяют состояние поверхности
проволоки, которая должна быть чистой, без следов
ржавчины. Наличие ржавчины на наружной или
внутренней поверхности оболочки — браковочный
признак.
Сердечник проволоки в той или иной степени (в
зависимости от состава) склонен к поглощению вла-
ги. Поэтому проволоку хранят в герметичной упа-
ковке в сухом отапливаемом помещении. При надле-
жащих условиях хранения годность гарантирует-
ся (в среднем для различных марок) в течение шес-
ти месяцев. На поверхности проволоки могут быть
царапины, а также следы технологической смазки
от волочения в процессе ее изготовления, которые
не являются браковочными признаками.
При избытке смазки и наличии влаги в сердечни-
ке возможно возникновение дефектов в сварных
юо
швах. Для их предотвращения проволоку перед ис-
пользованием сушат (прокаливают) при темпера-
туре 250—300° С в течение 3—4 ч. После сушки про-
волока должна иметь цвет от желтого до коричнево-
го. Отсутствие цветов побежалости — признак не-
достаточной выдержки или низкой температуры в
печи. Появление синего цвета свидетельствует о за-
вышенной температуре. Сушкой (прокалкой) во
многих случаях удается восстановить свойства про-
волоки.
При использовании непрокаленной проволоки
смазка и влага в некоторых случаях могут быть уда-
лены в процессе сварки за счет увеличения вылета
электрода (против рекомендованного для данной
марки проволоки) и происходящего при этом подо-
грева сварочным током.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ
Сварочные работы осуществляются под руковод-
ством лица, имеющего специальную техническую
подготовку в области полуавтоматической или авто-
матической сварки порошковой проволокой.
К сварке допускаются электросварщики, прошед-
шие курс обучения, сдавшие испытания и имеющие
удостоверения, устанавливающие их квалификацию
и характер работ, к которым они могут быть допу-
щены. Испытания проводятся в соответствии с Пра-
вилами аттестации сварщиков, утвержденными Гос-
гортехнадзором СССР [17].
Сварка конструкций, оборудования и трубопрово-
дов производится по заранее разработанной техно-
логии, устанавливающей последовательность сбо-
рочно-сварочных работ, порядок наложения швов,
режимы сварки, диаметры и марки порошковых
проволок. Соблюдение технологического процесса
сварки постоянно контролируется.
101
Перед сваркой для каждой марки проволоки и
стали, типа соединения и толщины металла выби-
рают примерный режим, параметрами которого яв
ляются: напряжение дуги, сварочный ток, скорость
сварки, величина вылета и угол наклона электрода.
Параметры режима оказывают значительное влия-
ние на качество сварки, в том числе на механиче-
ские свойства, форму шва, глубину проплавления
и др.
При увеличении напряжения дуги образуются
широкие валики при относительно небольшой глу-
бине проплавления, обеспечивается плавный пере-
ход от шва к основному металлу. Излишнее увели-
чение напряжения приводит к повышенному раз-
брызгиванию электродного металла и образованию
пористости в швах, что относится прежде всего к
самозащитным проволокам карбонатно-флюоритно-
го и флюоритного типов.
Увеличение сварочного тока (при сохранении на-
пряжения постоянным) позволяет получить более
глубокий провар; валик при этом имеет выпуклую
форму. Для того чтобы обеспечить благоприятную
форму шва, необходимо увеличить не только сва-
рочный ток, но и одновременно — скорость сварки.
Изменение скорости сварки больше всего отража-
ется на глубине проплавления основного металла и
размерах сечения шва. Снижение скорости приводит
к увеличению глубины проплавления и сечения шва.
Однако при очень низких скоростях сварки возмож-
но уменьшение глубины проплавления, связанное с
подтеканием металла и шлака под дугу. Чрезмерное
увеличение скорости сварки вызывает ухудшение
формирования, образование подрезов и внутренних
дефектов.
Перед сваркой устанавливают также вылет прово-
локи в мм, который зависит от ее типа и диаметра.
Г1П-АН1, ПП-1ДСК
пп-лнз . . .
ПП-2ДСК • •
ПП-ЛН8, ПП-АН10
ПП-АН4. ПП-АН9
25—30
30—50
50—70
40—60
40—50
Возможные отклонения от указанных величин вы-
лета, зависящие от постоянства зазоров в стыке, по-
ложения шва в пространстве и других условий свар-
ки, рассмотрены при описании режимов и особен-
ностей сварки различными марками порошковой
проволоки.
Увеличение вылета против рекомендуемого при
сварке проволокой с защитой в углекислом газе мо-
жет привести к нарушению газовой защиты и, сле-
довательно, к пористости.
Увеличение вылета при постоянстве остальных
параметров режима сварки приводит к снижению
величины сварочного тока и глубины провара. Про-
изводительность наплавки при этом не изменяется.
Повышение производительности может быть достиг-
нуто за счет увеличения вылета проволоки и одно-
временного увеличения скорости ее подачи (при со-
хранении постоянным значения сварочного тока).
Определенные требования предъявляются к заго-
товительным и сборочным операциям. Вырезку де-
талей из сортового и листового проката и труб мож-
но выполнять механической и газовой резкой. Осо-
бенно высокое качество реза обеспечивает воздуш-
но-плазменная машинная резка. Конструкции обо-
рудования и труб под сварку собирают согласно
требованиям СНиП Ш-18-75. Сварка конструкций
производится только после приемки сборки масте-
ром или представителем отдела технического конт-
роля.
Подготовленные под сварку кромки и поверхности
очищают от влаги, ржавчины, окалины, масла, крас-
ки и других загрязнений. Ширина защищаемой по-
102
103
верхности принимается равной ширине валика с до-
бавлением с каждой стороны его: для стыковых
швов 5—10 мм, для тавровых — 10—20 мм.
Свариваемые изделия устанавливают в положе-
ние, обеспечивающее наиболее удобные и безопас-
ные условия для работы сварщика. Предпочтитель-
но ведение процесса сварки в нижнем положении и
в «лодочку». Объем сварочных работ в положениях,
отличных от нижнего, особенно в потолочном, дол-
жен быть минимальным.
Сварку стыковых соединений или угловых «в ло-
дочку» самозащитными порошковыми проволоками
и проволоками в углекислом газе выполняют, распо-
лагая последние перпендикулярно продольной оси
шва. Не ухудшая защиты расплавленного металла
от воздуха, можно вести процесс «углом вперед» (ис-
ключение — сварка проволоками рутил-органичес-
кого типа) и «углом назад» с отклонением электрода
в tv или другую сторону вдоль шва не более чем на
15°:
Рис. 26. Схема возвратно-по-
ступательного движения элек-
тродов при выполнении сварки
стыкового соединения.
В необходимых слу-
чаях с обеих сторон
свариваемых стыков
должны быть поставле-
ны выводпые планки с
разделкой кромок, со-
ответствующей раздел-
ке изделия. Сварку
стыковых и угловых
соединений выполняют
с манипулированием
конца электрода. При
сварке однослойных
стыковых швов горелку
перемещают поступа-
тельно, возвратно-по-
ступательно (рис. 26) или по вытянутой спирали
(рис. 27, а). При сварке многослойных швов 1-й
слой выполняют без поперечных колебаний или од-
ним из способов, указанных на рис. 27, последую-
щие— с колебательными движениями поперек шва.
Рис. 27. Схема движения электрода:
а — по вытянутой спирали; б — «змейкой».
При сварке тавровых (угловых) швов угол между
вертикальной стенкой и направлением проволоки
должен составлять 30—45°. Если сварка ведется на
повышенных режимах, особенно при наличии зазо-
ра между свариваемыми кромками, лугу следует на-
правлять не в вершину угла, а на нижнюю полку
(2—3 мм от вершины угла) (рис. 28).
При сварке многопроходных швов каждый после-
дующий слой накладывают
после тщательной зачистки
от шлака предыдущего. Не
допускается совмещение
кратеров в одном попереч-
ном сечении шва. Швы вы-
полняют, избегая перерывов
в работе, до получения про-
ектного сечения.
Перед наложением шва с
обратной стороны для тав-
ровых соединений со сплош-
ным проплавлением и для
Рис. 28. Направление
электрода при сварке
таврового соединения
101
105
стыковых соединений при двусторонней сварке
корень шва вырубают или выплавляют специальным
резаком и очищают. Допускается применение для
этой цели абразивного инструмента или электродов
АНР-2, разработанных в Институте электросварки
им. Е. О. Патона и предназначенных для вырезки
дефектных швов, разделки трещин, удаления кор-
ня шва, прихваток, монтажных скоб и других по-
добных работ.
При обрыве дуги перед возобновлением процесса
сварки кратер шва и прилегающий к нему участок
длиной 50 мм очищают от шлака, дугу зажигают,
вернувшись на ранее выполненный участок шва.
По окончании сварки дугу обрывают после заварки
кратера.
СНиП Ш-18-75 устанавливает ограничения на-
чальной температуры стали при сварке (табл. 21).
Таблица 2!
Минимально допустимая начальная температура стали
при полуавтоматической дуговой сварке без предварительного
подогрева. °C
Толщина стали, мм
До 16 (включительно)
Свыше 16 до 30
» 30 до 40
» 40
Сварные соединения
конструкций
Углеродистая сталь Низколеги- рованная сталь
решетча- тых листовых объемных и сплош- ностенча- тых решетча- тых листовых объемных и сплош- ностенча- тых
—30 -30 —10 0 1 1 1 О — Ю СО ООО 1 —20 -10 0 +5 —20 0 +5 + 10
При температурах, ниже указанных, кромки подо-
гревают в зоне выполнения сварки до 100—150е С
на ширину 100 мм с каждой стороны соединения.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОДГОТОВКЕ КРОМОК
И ФОРМЕ ШВА
Сварные швы можно выполнять без разделки и с
разделкой кромок. Разделку кромок под сварку оп-
ределяют, учитывая способ сварки, толщину свари-
ваемых элементов, положение их в пространстве и
технологию сварки. ГОСТ 14771—76 «Швы сварных
соединений. Электродуговая сварка в защитных га-
зах. Основные типы и конструктивные элементы»
регламентирует разделку кромок под автоматичес-
кую и полуавтоматическую сварку под флюсом, в
защитных газах и ручную электродуговую сварку.
Им можно пользоваться при сварке порошковой
проволокой впредь до разработки соответствующе-
го стандарта.
На рис. 29 показаны основные конструктивные
элементы для наиболее распространенных в строи-
тельных сварных конструкциях стыкового, таврово-
го и нахлесточного соединений и их числовые значе-
ния по ГОСТ 14771—76.
Стыковые швы могут быть со скосом и без скоса
кромок. Разделку под стыковые швы выполняют
симметричной V- или Х-образной (для металла тол-
щиной 30 мм и более). При одностороннем доступе
или стыковании деталей из толстолистовой стали
(15—100 мм) может применяться криволинейный
скос кромок (рюмкообразная разделка). Скос мо-
жет придаваться одной из стыкуемых деталей
(К-образная разделка), например, при сварке гори-
зонтальных швов на вертикальной плоскости (типа
С-12, С-15).
106
107
Сварка вертикальных соединений листов толщи-
ной до 22—24 мм, применяющаяся, например, при
возведении листовых конструкций резервуаров боль-
шой емкости, ведется без скоса кромок.
Тавровые соединения (рис. 29, ж, з) могут быть
одно- и двусторонними, без скоса и с одно- или дву-
сторонним скосом кромки. Тавровые соединения в
конструкциях, непосредственно воспринимающих
динамические и вибрационные воздействия, выпол-
Рис. 29. Конструктивные элементы подготовленных кромок
свариваемых деталей и шва сварного соединения (размеры в
мм):
а — стыковое без скоса кромок (С2); б — то же. двустороннее (С7);
в — стыковое со скосом двух кромок (С21); г — стыковое с двумя сим-
метричными скосами двух кромок (С25); д — стыковое со скосом од
ной кромки (012); е — то же. с двумя симметричными скосами (CI5);
к— тавровое бел скоса кромок (TJ. ТЗ); з то же, с двумя симмет-
ричными скосами одной кромки; » —нахлесточное без скоса кромок
(Н4).
108
няют со сквозным проплавлением швов (рис. 29, з).
Наружная поверхность этих швов должна быть пря-
мой или слегка вогнутой.
За толщину углового шва (СНиП II-B.3-72) при-
нимают катет вписанного равнобедренного тре-
угольника (рис. 30).
Рис. 30. Схемы сечений сварных угловых швов:
а — выпуклый с равными катетами; б — то же, с неравными ка-
тетами; в — вогнутый.
Для снижения концентрации напряжений ГОСТ
14771—76 ограничивает величину выпуклости (уси-
ления) стыкового шва в зависимости от толщины
свариваемых деталей и значения его конструктив-
ных элементов. Выпуклость (усиление) и вогнутость
катета шва таврового соединения допускаются рав-
ными 0,3 К, но не более 3 мм.
РЕЖИМЫ И ОСОБЕННОСТИ
СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ проволокой
В ЗАВОДСКИХ УСЛОВИЯХ
Одно из основных направлений повышения тех-
нического уровня специальных и монтажных работ,
в том числе сварочных,— перенесение их в завод-
ские условия.
109
Сварка в заводских условиях ведется на постоян-
ных рабочих местах, преимущественно с примене-
нием кантователей, манипуляторов, вращателей и
других устройств, позволяющих устанавливать сва-
риваемые изделия в удобное для сварки положе-
ние. В отличие от строительных площадок здесь
отсутствует влияние атмосферных осадков. В зим-
нее время сварка ведется в отапливаемых поме-
щениях.
На ряде заводов металлоконструкций (Донецкий,
Макеевский, Харьковский, Житомирский) и других
предприятиях применяется самозащитная проволока
марки ПП-АНЗ (табл. 22).
Сварка порошковой проволокой ПП-АНЗ произ-
водится в нижнем положении. Этой проволокой ус-
пешно сваривается металл толщиной 5 мм и выше.
При отсутствии проволок других марок меньшего
диаметра возможно применение проволоки ПП-АНЗ
для сварки более тонкого металла (толщиной не ме-
нее 3 мм). Выполнять сварку тавровых соединений,
особенно на верхних пределах режимов, желательно
в положении «в лодочку». Сваривать за один про-
ход швы толщиной более 12 мм нецелесообразно.
Для швов толщиной более 8 мм рекомендуются плав-
ные поперечные колебания электрода.
Вылет проволоки марки ПП-АНЗ, как указыва-
лось, рекомендуется устанавливать в пределах 30—
50 мм. Возбуждение дуги происходит надежнее при
работе на вылете, не превышающем 30 мм. При
сварке на укороченном вылете возможно приварива-
ние проволоки к мундштуку и загрязнение наконеч-
ника брызгами. Неравномерные зазоры при неудов-
летворительной сборке стыковых соединений лучше
заваривать при увеличенном вылете. Шири-
на первого слоя многопроходного углового
шва должна быть равна его проектному катету.
• Облицовочные швы выполняются на пониженных режимах. Это относится и к последующим таб
лицам режимов сварки порошковой проволокой.
*• В этой и других таблицах режимов положение швов — горизонтальное.
Нахлесточные соединения свариваются на режимах, аналогичных тавровым.
но
ill
Снижением напряжения на дуге до минимального
предупреждают дефекты, которые могут появиться
на поверхности свариваемого металла при наличии
незначительных загрязнении (см. табл. 22). Прово-
локу 1П1-АНЗ не следует применять для сварки из-
делий, имеющих загрязнения кромок и большой слой
окалины.
Если проволока подвергалась прокалке, то она
плохо транспортируется по шлангу полуавтомата. В
этом случае требуется повышенное внимание к на-
стройке подающего механизма, а спираль шланга
нуждается в смазке, например, дисульфидом молиб-
дена.
Несмотря на достоинства самозащитной проволо-
ки (упрощение процесса и снижение затрат на уг-
лекислый газ) преимущественное распространение
на промышленных предприятиях получила порош-
ковая проволока марок ПП-АН8, ПП-АН9,
11П-АН10, обеспечивающая высокие механические
свойства металла шва и сварного соединения, ста-
бильное равномерное горение дуги, хорошее форми-
рование швов, легкую отделимость шлаковой корки,
небольшое разбрызгивание металла и высокую про-
изводительность сварки.
Проволока ПП-АН8 (табл. 23) постепенно вытес-
няет проволоку ПП-АН4 при сварке ответственных
конструкций с тяжелым режимом работы и в усло-
виях низких температур. ПП-АН8 обладает высо-
кими сварочно-технологическими свойствами. Про-
цесс сварки отличается хорошей устойчивостью горе-
ния дуги, особенно на малых токах. Сварка возмож-
на не только на постоянном, но и на переменном
токе.
Проволока ПП-АН9 (табл. 24) имеет улучшенные
гигиенические характеристики. По производитель-
ности, сварочно-технологическим свойствам и ме-
ханическим характеристикам равноценна проволоке
ПП-АН4. Выделение вредных фторсодержащих га-
зов при сварке проволокой ПП-АН9 на форсирован-
ных режимах во много раз меньше, чем при сварке
проволокой ПП-АН4. ПП-АН9 используют для свар-
ки конструкций со швами небольшой и средней про-
тяженности. За один проход рекомендуется выпол-
нять шов толщиной не более 10 мм.
Проволока 1 Ш-АН 10 (табл. 25), как и другие
для сварки в углекислом газе, обладает хорошими
сварочно-технологическими свойствами и, что осо-
бенно важно, обеспечивает высокую линейную ско-
рость сварки угловых швов. После хранения в небла-
гоприятных условиях ее свойства можно восстано-
вить прокаливанием.
Сварку порошковыми проволоками указанных ма-
рок выполняют преимущественно в нижнем положе-
нии. Возможна также сварка в наклонном и гори-
зонтальном положениях. Этими проволоками свари-
ваются соединения из стали толщиной 3 мм и выше.
Проволоки используются преимущественно в за-
крытых цехах. Во всех случаях рабочие места долж-
ны быть надежно защищены от сквозняков и ветра
для предотвращения сдувания углекислого газа.
Устойчивость процесса, надежность газовой защи-
ты зоны дуги, форма шва, возможность наблюдения
за сваркой в значительной степени зависят от поло-
жения и перемещения горелки относительно свари-
ваемого изделия. Поэтому при сварке в углекислом
газе придерживаются определенных приемов.
Перед сваркой по выбранному режиму необходи-
мо отрегулировать расход газа и, пропуская газ че-
рез шланг, удалить из него воздух, затем устано-
вить вылет. Приближение горелки к изделию затруд-
няет наблюдение за ванной расплавленного металла,
а излишнее удаление ухудшает условия защиты.
112
8 7—2061
113
Таблица 23
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-АН8
Тип сварного соединения Толщина металла, мм Слой Диаметр проволо- ки, мм Скорость подачи проволо- ки, м/ч Свароч- ный ТОК. А Напряже- ние на дуге, В Расход газа, л/ми“
Без скоса кромок, одно- стороннее 3-6 Стыковые соедс 1 шения 2.5 з.о 112 88 150-200 20—24 8-10
То же, двустороннее 3-10 1 2 2,5 112 142 150- 200 250—300 20-24 22—25 8-10 10-12
1 2 3,0 88 142 150 - 200 250—300 20-24 22-25 8—10 10—12
Со скосом кромок, дву- стороннее 8-30 1 Последующие 2,5 112 337 150-200 400—450 20-24 27-32 8-10 14-16
1 Последующие з.о 88 265 150- 200 400—450 20-24 31—34 8—10 16-18
С двумя симметричными скосами двух кромок, двустороннее 12—120 1 Последующие 2.5 142 435 200-250 500—550 24—27 30-36 12—14 16—18
1 । । 1 1 ।
1 Последующие з.о 112 337 200—250 500 - 550 20—24 34-38 10—12 20—22
Со скосом одной кромки, одностороннее 8-30 1 Последующие 2.5 112 337 150- 200 400—450 20—24 27-32 8-10 14-16
1 Последующие 3,0 88 265 150—200 400-450 20—24 31-34 8-10 16-18
С двумя симметричными скосами одной кромки, двустороннее Без скоса кромок, одно- стороннее 12—100 2—40 1 Последующие 2,5 142 337 200—250 450-500 24—27 27—32 12—14 16-18
1 Последующие Тавровые соед 1 Последующие з,о инения 2,5 112 337 112 142 200—250 450-500 150—200 250-300 20—24 32—36 20-24 22-25 10-12 20-22 8—10 10-12
То же, двустороннее 1 Последующие 3,0 88 142 150—200 250-300 20—24 22—25 8—10 10-12
С двумя симметричными скосами одной кромки, двустороннее 12-60 1 Последующие 2,5 142 432 200—250 450-500 24-27 30-36 12—14 16 -18
1 Последующие з.о 112 337 200—250 450- 500 I 20-24 1 34-38 10-12 20—22
Таблица 24
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-АН9
Тип сварного соединения Толщина металла, мм Слой Диаметр проволо- ки. мм S’™ ® о^о. * о с.= ОСЕХ Свароч- ный ток. Л Напряже- ние на дуге. В Расход газа, л/мин
Без скоса кромок, одно- стороннее 3-6 Стыковые соес 1 )иненит 2.2 142 200—240 23-25 6-8
2,5 112 8-10
То же, двустороннее 3—10 1 2 2,2 142 265 200-240 250-,300 23-25 24-28 6—8 12-14
1 2 2,5 112 142 200—240 250-300 23-25 22-25 8—10 10—12
Со скосом кромок, дву- стороннее 8-30 1 Последующие 2,2 142 .500 200 - 240 400—450 23-25 32-35 6-8 16-18
1 Последующие 2,5 112 435 200—240 500-530 23-25 30-35 8—10 16—18
С двумя симметричными скосами двух кромок, двустороннее 12—120 1 Последующие 2,2 210 500 200-250 400-450 23-26 32—35 10—12- 16—18
1 1 1 ।
1 Последующие 2,5 142 435 200-250 500—530 24-27 30—35 12—14 16—18
Со скосом одной кромки, одностороннее 8-30 1 Последующие 2,2 142 500 200-240 400—450 23—25 32—35 6-8 16-18
1 Последующие 2,5 112 435 200-240 450-500 20-24 30-35 8-10 16-18
С двумя симметричными скосами одной кромки, двустороннее Без скоса кромок, одно- стороннее 12—100 3-40 1 Последующие 2,2 210 500 200-250 400—450 23—26 32—35 10—12 16—18
1 Последующие Тавровые соед 1 Последующие 2,5 инения 2,2 142 435 142 265 200-250 4:50-500 200—240 250-300 24-27 30-35 23-25 24—28 12-14 16-18 6-8 12—14
То же, двустороннее 1 Последующие 2,5 112 142 200—240 250—300 23-25 23—26 8—10 10-12
С двумя симметричными скосами одной кромки, двустороннее 12-60 1 Последующие 2,2 210 500 200-250 400—450 23-26 32-35 10—12 16—18
1 Последующие 2,5 142 435 200—250 450—500 24-27 30-35 12-14 16-18
Таблица 25
Режимы сварки порошковой проволокой П П-АН 10
Тип сварного соединения Толщина металла, мм Слой Диаметр проволо- ки, мм Скорость подачи проволо- ки. м/ч . к 52 а. «J « а 3 О х< Напряже- ние на дуге, В Расход газа, л/мин
Стыковые соединения
Без скоса кромок, односторон- нее 2-6 1 2,0 142 150-200 23-26 10-12
2.3
То же. двустороннее 3-10 1 2 2,0 142 337 150-200 250-300 23-26 27-31 10-12 12-14
1 2 2.3 142 236 150-200 250—300 23—26 25-30 10-12 12-14
Со скосом кромок, двустороннее 8-30 1 Последующие 2.0 142 582 150-200 400—450 23—26 34-37 10-12 16— 18
1 Последующие 2,3 142 435 150-200 400—450 23—26 30-34 10-12 16—18
С двумя симметричными скоса- ми двух кромок, двустороннее 12—120 1 Последующие 2,0 210 582 200-250 400—450 25-29 34-37 10-12 16—18
1 1 1 1
1 Последующие 2.3 188 582 200-250 450-500 24—28 34—38 10-12 18—20
Со скосом одной кромки, одно- стороннее 8-30 1 Последующие 2,0 142 582 150—200 400—450 23—26 34—37 10-12 16-18
1 Последующие 2,3 142 435 150—200 400-450 23-26 30-34 10-12 16—18
С двумя симметричными скоса ми одной кромки, двустороннее Без скоса кромок, односторон- нее 12—100 2-40 1 Последующие 2.0 210 582 200-250 400-450 25-29 34-37 10-12 16—18
1 Последующие Тавровые соеди 1 Последующие 2,3 нения 2,0 188 582 142 337 200—250 450-500 150-200 250—300 24—28 34—38 23-26 27-31 10-12 18-20 10-12 12-14
То же, двустороннее 1 Последующие 2.3 142 256 150—200 250-300 23—26 25—30 10-12 12-14
С двумя симметричными скоса ми одной кромки, двустороннее 12-60 1 Последующие 2,0 210 582 200—250 400-450 25—29 34—37 10-12 16—18
1 Последующие 2.3 1 138 1 » I 200—250 450—500 I 24—28 34-38 10-12 18-20
Сварку стыковых и угловых швов можно вести
«углом вперед» и «углом назад». При сварке на то-
ках свыше 450 Л с целью улучшения формирования
шва предпочтительно применение способа сварки
«углом вперед». Горелку перемещают поступатель-
но или возвратно-поступательно (рис. 31). Возмож-
но также петлеобразное перемещение (рис. 32).
Рис. 31. Схема возврат-
но-поступательного дви-
жения при сварке угло-
вого соединения:
1, 2, 3 — последовательность
движения электрода при
выполнении петли.
Рис. 32. Схема петлеоб-
разного движения горел-
ки при сварке углового
соединения.
Сварку проволоками рутилового типа (ПП-АН8 и
ПП-АН10) выполняют на повышенном вылете (до
60 мм). Это требование обязательно при использо-
вании непрокаленной проволоки. При нагреве про-
волоки на вылете влияние влаги в сердечнике и
смазки на поверхности проволоки на качество швов
уменьшается. Для сохранения надежной защиты
зоны сварки защитным газом при удлиненном выле-
те торец наконечника мундштука должен быть утоп-
лен по отношению к торцу сопла на 15—20 мм.
120
После прекращения сварки с целью предотвраще-
ния дефектов в конце шва горелку удерживают над
ванной до затвердевания наплавленного металла.
РЕЖИМЫ И ОСОБЕННОСТИ
СВАРКИ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ
В УСЛОВИЯХ МОНТАЖНЫХ ПЛОЩАДОК
В условиях монтажных площадок сварка порош-
ковой проволокой, благодаря простоте, маневренно-
сти, высокой производительности и малой чувстви-
тельности к изменению внешних условий, стала од-
ним из основных направлений механизации свароч-
ных работ, ранее выполнявшихся вручную. Приме-
няется полуавтоматическая сварка со свободным
формированием и автоматическая — с принудитель-
ным или полупринудительным формированием.
Полуавтоматическую сварку ведут проволоками
ПП-1ДСК, ПП-2ДСК, ПП-АН1, ПП-АН7.
Проволоки ПП-1ДСК (табл. 26, 27) и ПП-АГП,
которые по составу сердечника относятся к рутил-
органическому типу, обладают малой чувствитель-
ностью к образованию пор в наплавленном металле
при наличии на кромках свариваемых изделий вла-
ги, ржавчины и загрязнений. Поэтому не требуется
тщательная подготовка кромок, допускаются повы-
шенные, по сравнению'с проволоками других марок,
колебания зазоров в стыках. Эти преимущества
обусловили их широкое распространение в условиях
монтажных площадок, а во многих случаях и на мон-
тажно-заготовительных заводах.
Проволоку ПП-1ДСК используют для сварки в
нижнем положении, а также для выполнения верти-
кальных и горизонтальных швов на вертикальной
плоскости. Минимальная толщина свариваемого ме-
талла — 2 мм, однако проволокой малого диаметра
(1,8 мм) можно сваривать и более тонкий металл.
121
Таблица 26
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-1ДСК в нижнем положении
Тип сварного соединения Толщина металла, мм Слой Диаметр проволо- ки. мм hh 9- я я * 2 < о . Осс’ Свароч- ный ток, А Напряже- ние на дуге. В
Без скоса кромок, односторон- нее Сты.к.1 2-6 эвые соединения 1 1,8 i 178 150 -200 21-24
1 2,2 159
Без скоса кромок, двусторон- нее 3—10 1 и 2 1,8 178 150-200 21-24
1 2,2 159 150-200 21-24
2 235 280-320 26-30
Со скосом кромок, двусторон- нее 8-30 1 1,8 178 150-200 21-24
Последующие 235 250—300 24-28
1 2,2 159 150 -200 21—24
Последующие 235 280-320 26—30
_ । 1 1 । 1 I 1 ।
С двумя симметричными скоса- ми двух кромок, двустороннее Без скоса кромок, односторон- нее 12—120 Тавра 2-40 1 1.8 210 200—250 22—26
Последующие 235 250—300 24-28
1 2,2 1,8 178 200—250 22-26
Последующие вые соединения 1 235 178 280-320 150—200 26-30 21—24
Последующие 235 250-300 24—28
То же, двустороннее 1 Последующие 2,2 159 235 150-200 250—300 21-24 26-30
С двумя симметричными ско- сами одной кромки, двусторон- нее 12—60 1 Последующие 1,8 210 235 200—250 250-300 22—26 24-28
1 Последующие 2,2 178 235 200 - 250 250 -300 22-26 26-30
Таблица 27
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-1ДСК на вертикальной плоскости
Тип сварного соединения । Толщина металла, мм Слой Диаметр проволо- ки. мм £ 6 О у О О. ед 03 Л о Е( О . ж 5&S U u Р а: . * У О о ь сз « О 3 U х< Напряже- ние на дуге, В
Стыковые соединения
Без скоса кромок, односторон- нее 2-6 1 1,8 2,2 142 125-150 21-23
Без скоса кромок, двусторон- 3-10 1 2 1.8 178 150-180 21-24
нее 1 2 2.2 159
Со скосом кромок, двусторон- нее 8—30 1 1.8 178 150-180 21—24
С двумя симметричными скоса- ми двух кромок, двустороннее 12—120 Последующие 2,2 159
Со скосом одной кромки, одно- стороннее 8—30 1 Последующие 1.8 178 298 150-180 230 - 270 21 -24 24—28
_] _|
С двумя симметричными скоса- ми одной кромки, двустороннее 12—100 1 Последующие 2,2 159 210 150-180 230-270 21-24 26—30
Тавровые соединения
Без скоса кромок, односторон- нее 2-40 1 Последующие 1.8 178 150-180 21-24
То же, двустороннее 1 Последующие 2,2 159
С двумя симметричными скоса- ми одной кромки, двусторон- нее 12-60 1 Последующие 1,8 178 150-180 21-24
1 Последующие 2,2 159
Сварку Ведут «углом назад», а «углом вперед» Не
применяют, так как снижается глубина проплавле-
ния, увеличивается ширина шва, образуются поры,
особенно в кратерах швов.
Перед зажиганием дуги вылет устанавливают рав-
ным 15—20 мм. При больших вылетах проволока
перегревается, а в металле шва возможно образо-
вание пор, поэтому сваривают на небольших выле-
тах. Дуга при сварке возбуждается легко и горит ус-
тойчиво. Наблюдается удовлетворительное форми-
рование металла шва, равномерное покрытие его
шлаком и хорошая отделимость шлаковой корки.
Разбрызгивание электродного металла незначитель-
но (4—6%).
Указанные особенности сварки характерны так-
же и для проволоки ПП-АН1. Так как ее выпускают
диаметром 2,8 мм, режимы сварки (сила тока 200 —
350 А, напряжение 22—28 В, скорость подачи прово-
локи 110—170 м/ч) отличаются от ПП-1ДСК в сто-
рону увеличения.
Проволока ПП-2ДСК используется для сварки
швов в нижнем и наклонном положениях, а также
горизонтальных швов на вертикальной плоскости.
В отличие от сварки проволокой ПП-1ДСК возмож-
на сварка «углом вперед» и «углом назад».
При сварке проволокой ПП-2ДСК, как и при свар-
ке проволоками других марок, режим (табл. 28) на-
страивают в зависимости от толщины свариваемого
металла, положения шва в пространстве, марки ста-
ли и характера свариваемой конструкции. Вылет
электрода перед зажиганием дуги устанавливают
равным 15—20 мм и во время сварки поддержива-
ют постоянным: при выполнении первого слоя сты-
кового шва в нижнем положении 40—50, а для по-
следующих слоев увеличивают до 50—70 мм. При
сварке угловых соединений вылет проволоки реко-
&
см
в
Ж
а
чэ
3
X
О
=1
см
Ё
С
•х
о
о
Ч
о
X
о
а.
с
•X
о
X
о
я
а
о
о.
о
Е
S
X
О.
Я
а
3
г
х
И
V
о.
ИН 'ИМ
oiroaodn
diaweMV
h/И 'ИЯ
•oiroHodn
Hhevou
Ч1ЭОС1ОХЭ
126
127
Мендуется устанавливать 40—60 мм. Первый слой
горизонтального шва на вертикальной плоскости за-
варивают на вылете 60 мм, последующие — на нес-
колько уменьшенном. Первый и последний слои го-
ризонтальных швов сваривают без поперечных коле-
баний электрода. По окончании сварки кратер за-
варивают путем прекращения перемещения элек-
тродной проволоки вдоль свариваемых кромок и по-
следующего быстрого обрыва дуги.
Положительной особенностью этой проволоки яв-
ляется широкий диапазон допустимого напряжения
на дуге с увеличением сварочного тока. Плотные
швы при токе 380 А получаются при напряжениях
от 25 до 32 В.
Порошковой проволокой марки ПП-АН7 возмож-
на сварка в нижнем положении и на вертикальной
плоскости. Техника сварки в нижнем положении в
основном такая же, как и техника сварки проволо-
кой ПП-ЛНЗ. При этом за один проход выполняют
швы толщиной не более 8 мм. Начиная с толщины
более 5 мм применяют поперечные колебания элек-
трода.
При сварке на вертикальной плоскости выполняют
горизонтальные и вертикальные швы проволоками
диаметром 2,0 и 2,3 мм. Облицовочные швы свари-
вают только проволокой диаметром 2 мм, которую
предпочтительно применять также и для вертикаль-
ных швов. Вертикальные швы сваривают снизу
вверх. При этом за один проход выполняют швы
толщиной до 10 мм. Манипулирование при сварке
вертикальных швов, некоторые способы которого
приведены на рис. 33, обеспечивает благоприятную
форму валика. При манипулировании следует избе-
гать обрывов дуги, что может быть причиной де-
фектов в сварных швах.
Сварка проволокой ПП-АН7 и другими проволо-
128
ками карбонатно-флюоритного типа требует тща-
тельной настройки режима (табл. 29, 30). Для это-
го необходимо обеспечить стабильную подачу про-
волоки и постоянство сетевого напряжения.
Рис. 33. Манипулирование электродом при выполне-
нии проволокой ПП-ЛН17 швов на вертикальной
плоскости:
а — при наложении облицовочных горизонтальных швов:
б. в и г — при выполнении вертикальных швов.
Автоматическую сварку в условиях строительных
площадок в различных пространственных положени-
ях ведут с принудительным и полупринудительным
формированием (см. рис. 3, 4).
Для сварки с принудительным формированием
вертикальных швов применяются самозащитные про-
волоки ПП-2ВДСК и ПП-АН19, а в некоторых слу-
чаях — проволока ПП-АН7. Сварка с принудитель-
ным формированием в углекислом газе выполняет-
ся проволокой ПП-АН5, а также проволокой ПП-
АНЗС.
При толщине металла до 22—24 мм сварка сты-
ковых соединений проволокой ПП-2ВДСК выполня-
ется за один проход и ведется без разделки кромок
с зазором между ними при толщине 22 мм, равном
14± 1 мм, и при толщине 18 и ниже 12±2 мм.
9 7-2061 129
При токе 350-380 А, в зависимости от толщины
металла, сварка выполняется при напряжении:
Толщина свариваемого Напряже-
металла, мм иие, В
8—12 24—25
12—16 25—27
16—24 .............. 27—30
Таблица 29
Колебательные движения электроду придаются
при сварке металла толщиной 14 мм и выше.
Высокие механические свойства стыковых сварных
соединений могут быть получены при минимальных
значениях погонной энергии.
Используется аппарат А-1381М, подающий меха-
низм которого приспособлен для колебания электро-
да в зазоре стыка в любом нужном направлении
вдоль и поперек разделки.
Соединения сваривают за два прохода — по одно-
му с каждой стороны соединения. Предусмотрено
Х-образное с симметричными скосами обеих кромок
соединение с углом разделки 45° без притупления
(зазор 3—4 мм) для толщин металла до 30 мм и уг-
лом 50° для диапазона толщин 30—40 мм. В вынуж-
денных случаях используют подготовку кромок, вы-
полненную для ручной электродуговой сварки. При-
меняют ток 320—380 А (в зависимости от объема
сварочной ванны), напряжение дуги 26—30 В. Ко-
лебательные движения электрода обязательны для
всех толщин. Скорость сварки выбирается в преде-
лах 4—12 м/ч.
Техника сварки Х-образных стыков заключается
в том, что лицевая сторона свариваемого шва, как
указывалось, формируется медным охлаждаемым
ползуном, а корень шва — медной охлаждаемой
трубкой или прутом.
з
3
Я
с
с
с
5
а
з
Я
з
з
130
9‘
Напряже- ние на дуге. В 20—21 21-22 20—21 22—24 21-22 24—26 20-21 22—21 21—22 24—26
> > Сварочный ток, А 150—200 150-200 150-200 200-250 150 - 200 250-300 150-200 200 -250 150—200 250—300
J h/W *ня -otroeodu иквгои чюойояэ еч сч СМ о — см 142 236 142 210 см со 2^4
5 ИН 'ИМ -oti'OHodu dxawenn' О ео C4CN 2,0 2.3 2,0 2,3
> i 5 3 3 X Слой юные соединение 1 — СМ — СЧ 1 Последующие Последующие
E » a 3 i 3 5 X Толщина металла, мм Стые 2-6 3—10 1 8—.30
5 E C X s a > 3 E E ( U L Тип сварного соединения Без скоса кромок, односторон- нее Без скоса кромок, двусторон- нее Со скосом кромок, двусторон- нее
131
Продолжение табл. 29
Толщина ь о <и 5 g
Тип сварного соединения металла, Слой 2 ° S а ° г
мм ® О . *.c.s
Н. с ас
Сварочный
ток, А
Напряже-
ние на
дуге, В
С двумя симметричными скоса-
ми двух кромок, двустороннее
1
Последующие
12-120
142 200—250 20-21
210 200—250 22- 24
1
Последующие
142 200—250 21—22
236 250—300 24-26
Тавровые соединения
Без скоса кромок, двусторон- нее 2—40 1 Последующие 2,0 142 210 150-200 200—250 20-21 22—24
То же, двустороннее 1 Последующие 2,3 142 236 150—200 250-300 21-22 24-26
С двумя симметричными скоса- ми одной кромки, двустороннее 12-60 1 Последующие 2,0 142 210 180-230 200-250 20-21 22-24
1 Последующие 2,3 142 23G 200—230 250—300 21—22 24—26
Таблица 30
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-АН7 на вертикальной плоскости
Тип сварного соединения Толщина металла, ,мм Слой Диаметр проволо- ки, мм й 5 2^2- U в с ® Сварочный ток, А Напряже- ние на дуге, В
Без скоса кромок, односторон- нее Стык 2-6 овые соединения 1 2,0 112 125—150 19-20
Без скоса кромок, двусторон- нее 3-10 1 2 2,0 112 125-150 19-20
Со скосом кромок, двусторон- 8-30 1 Последующие 2,0 142 188 140—170 180—200 20—21 21-23
нее 1 Последующие 2,3 142 210 140—170 230- 270 20-22 22-24
С двумя симметричными ско- сами двух кромок, двусторон- нее со th - 1 Последующие 2,0 142 188 147—170 180-203 20-22 21-23
12—120 1 Последующие 2,3 142 210 140-170 230—270 20-22 22-24
Выбор подкладки зависит от подготовки кромок.
Если кромки подготовлены под ручную сварку, име-
ют небольшие зазоры в стыке и притупление для
обеспечения надлежащего провара, в качестве под-
кладки применяют медный пруток. Если кромки
подготовлены под сварку порошковой проволокой без
притупления и имеют повышенный зазор, применя-
ют охлаждаемую медную трубку. Надлежащий про-
вар в этом случае обеспечивается и при более ин-
тенсивном отводе тепла. Второй слой сваривается с
противоположной стороны.
При установившемся процессе сварки необходимо
следить за уровнем сварочной ванны относительно
формирующего ползуна. Он должен быть на 10 мм
ниже верхней кромки ползуна. Слишком быстрое
перемещение ползуна может привести к выливанию
металла под нижнюю его кромку, а медленное — к
переливанию через верхнюю. Соответствие достига-
ется изменением скорости передвижения аппарата и.
следовательно, ползуна. Техника сварки вертикаль-
ных швов с принудительным формированием прово-
локой ПП-АН19 аналогична.
Особенностью способа сварки с принудительным
формированием является возможность остановить
процесс и снова возобновить его в любом месте. Вы-
рубка и последующая заварка участка остановки в
большинстве случаев исключается. Техника продол-
жения сварки после остановки сравнительно проста и
заключается в следующем: сварочный аппарат уста-
навливают так, чтобы конец ранее наложенного шва
был выше уровня формирующего ползуна на
8—10 мм; с началом процесса сварки участок шва
над ползуном выплавляется дуговым процессом, и
металл стекает через верхнюю кромку ползуна; пос-
ле оплавления этого участка шва включают меха-
низм перемещения аппарата и возбуждают дугу.
134
135
В начале сварки и при возбуждении дуги после
остановок при неустановившемся процессе свароч-
ная дуга недостаточно защищена от окружающего
воздуха, поэтому в зону дуги необходимо временно
подавать углекислый газ.
Применение способа сварки с полупринудитель-
ным формированием особенно эффективно на кон-
струкциях с горизонтальными швами большей про-
тяженности, например, при монтаже цилиндричес-
ких резервуаров, кожухов доменных печей и т. д.
В Институте электросварки им. Е. О. Патона сов-
местно с организациями Минмонтажспецстроя УССР
разработана технология и оборудование (автомат
А-1325) для односторонней сварки горизонтальных
соединений листовых конструкций применительно к
высокопрочной стали толщиной до 50—60 мм марки
16Г2АФ класса С 60/45. Сварка ведется с полуприну-
дительным формированием металла шва самозащит-
ной порошковой проволокой, что очень важно для
монтажных условий. Сварку осуществляют одновре-
менно двумя расщепленными дугами в общую сва-
рочную ванну. Сварка горизонтальных швов'выпол-
няется преимущественно самозащитной проволокой
марки ПП-АНЗС и ведется одной дугой на токах до
500 А или двумя — до 900 А. При однодуговом про-
цессе скорость сварки составляет 10—16, при двух-
дуговой — 30 м/ч.
На рис. 34 представлена схема последовательно-
го заполнения сварного соединения с двумя сим-
метричными скосами кромки по ручной под'варке ме-
талла толщиной 45 мм. Сварка выполняется с каж-
дой стороны за пять проходов. Пятый слой завари-
вается одной дугой.
Режимы сварки проволокой ПП-АНЗС с полупри-
нудительным формированием горизонтальных’мно-
гослойных швов в углекислом газе аппаратом «Цир-
коматик» фирмы «Аркос» (Бельгия) приведены в
табл. 31. При сварке применяется К-образная под-
готовка кромок (С-15 по ГОСТ 14771 —76). Значе-
ния конструктивных элементов подготовленных кро-
мок и швов сварного соединения принимаются в со-
Рис. 34. Схема заполнения горизонтального шва на металле
толщиной 45 мм с полупринудительным формированием:
а _ первый слой по ручной подварке; б. в — промежуточные слои; г —
облицовочный шов; 1—5 — последовательность наложения слоев.
ответствии с указанным стандартом для соответству-
ющих толщин. Во избежание появления дефектов
пользуются только минусовым пределом допуска на
величину зазора между кромкой нижнего листа и
притуплением верхнего.
Угол наклона горелки к горизонтальной плоскос-
ти выдерживают в следующих пределах: 25° при на-
ложении первого слоя многослойного шва, 30 — для
промежуточного и 35 — для последнего слоя. Свар-
ка ведется одновременно двумя сварочными голов-
ками со смещением дуг автоматов, находящихся с
обеих сторон свариваемых листов на 100—150 мм
(большие значения применяются для листов мень-
ших толщин).
Металл, наплавленный проволокой ПП-АПЗС, на-
пример, на стали 09Г2С, при горизонтальном поло-
жении шва отличается высокими прочностными ха-
136
137
Таблица 31
Режимы сварки порошковой проволокой ПП-АНЗС
в углекислом газе горизонтальных швов
с полупринудительным формированием
Сваривае- мые тол- щины. мм Номер слоя СварочныП Ток, А Напряже- ние дуги, в Угол на- клона электрода град О .X * я = 2 я х си 2 Скорость сварки, м/ч
124-12 1 2 100-420 420—440 21-22 15 20 18 35 35
124-14 1 2 420-440 430—450 21-22 23-24 20 25 18 32 32
144-17 1 2 430-450 23-24 25 30 18 30 33
174-19 1-2 3-4 430-450 23-24 25 30 20 25 35
19-г 21 1—2 3-4 440-450 440-460 24-25 25 30 22 20 30
244-26 1-2 3-4-5 6 450—500 24-25 25 30 35 23 18 25 35
рактеристиками, хорошими пластическими свойства-
ми при значениях порога хладноломкости при
—40° С на уровне 12—13 кгс-м/см2.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ
Швы, выполненные самозащитными проволоками
и с дополнительной защитой, а также прилегающие
к ним зоны основного металла защищают от шлака
и брызг, после чего контролируют качество сварных
138
сновные дефекты и способы их предупреждения в сварных швах
139
'40
швов. Контроль осуществляется внешним осмотром,
рентгенографированием, металлографическими ис-
следованиями, механическими испытаниями, испы-
таниями на плотность и физическими методами, рег-
ламентированными соответствующими главами
СНиП, ведомственными инструкциями и другими
нормативными документами. Перечень основных ви-
дов дефектов (для проволок различных марок), при-
чин их возникновения и способов предупреждения
приведен в табл. 32.
Участки швов, имеющие поры, шлаковые включе-
ния и раковины (свыше допустимых), должны быть
вырублены. Подлежат вырубке и последующему ис-
правлению участки швов с трещинами (всех видов,
направлений и размеров) и непровары.
СВАРКА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ
НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
И СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ
Предприятия и строительные организации нако-
пили значительный опыт применения способа сварки
порошковой проволокой.
Сварка конструкций из труб. В отечественной и за-
рубежной практике строительства все чаще приме-
няют конструкции из труб круглой или прямоуголь-
ной формы, эффективные с точки зрения экономии
металла, снижения трудоемкости изготовления и
монтажа, повышения долговечности и улучшения
эксплуатационных качеств сооружения в условиях
ветровых нагрузок.
На Ждановском заводе металлоконструкций эле-
менты из труб сваривают на установке, обслужи-
ваемой двумя сварочными постами, укомплектован-
ными полуавтоматами А-1035 и источниками пита-
141
ния ВС-600. Режимы сварки соединений гру-
ба фланец приведены в табл. 33.
Сравнительно небольшой объем сварочной ванны
на указанных режимах обеспечивает получение вы-
сококачественных сварных швов (рис. 35) при ка-
тете 14—12 мм за один проход и катете 14—20 мм за
два прохода.
Таблица 33
Режимы приварки фланцев к трубам порошковой
проволокой ПП-АН4
Диаметр трубы, мм Наименование швов 7. 2 gg га е Н о ~ и X ОСС X Сила тока. А Напряже- ние дуги. В Скорость сварки. м/ч
219 Наружный Внутренний 16 236 210 360—380 320-330 36—38 35-36 10,5 10,0
168 Наружный Внутренний 11 236 210 350—370 310-320 35-36 33—34 10,5 10,0
146 Наружный Внутренний 10 210 188 350-370 300-320 33-34 32-33 9,8 9,3
Стыковка и сварка немерных труб 0219 и 168 мм
ведется в отдельном кантователе. Сварка стыков
производится на остающейся технологической под-
кладке в два прохода. Режимы сварки приведены в
табл. 34.
Стыковые швы труб подвергали 100%-ной про-
верке гамма-дефектоскопическим методом. Кроме
того, качество всех сварных соединений проверяли
макро- и микроисследованиями шлифов и испыта-
нием механических свойств. Результаты исследова-
ний показали, что в сварных швах отсутствуют де-
фекты — поры, шлаковые включения, несплавления
и трещины. Структура сварных швов мелкозернис-
142
тая. Глубина провара корня шва стабильная и, в за-
висимости от режима, составляет 2,5 — 4 мм. При
механических испытаниях образцов труб 0219Х
Х14 мм получены высокие значения временного со-
противления и предела текучести; среднее значение
ударной вязкости при температуре —40° С составило
Рис. 35. Шов, выполненный порошковой проволокой
ПП-АН4.
Таблица 34
Режимы сварки стыковых соединений труб порошковой
проволокой ПП-АН4
Диаметр и толщина стен- ки трубы, мм Скорость по- дачи прово- локи. м/ч Сила тока. Л Напряжение дуги. В Скорость сварки, м/ч
219x18 210 330—350 32-33 16
168X14 188 300 - 330 30-32 14,2
Примечание. Скос кромки трубы 30°, притупление фаски 2 мм.
143
17,7 кгс-м/см2. Разрушение образцов при растяже-
нии происходило по основному металлу. Угол заги-
ба образцов во всех случаях — 180°.
Производительность процесса по сравнению со
сваркой в углекислом газе проволокой сплошного
сечения марки Св-08Г2С диаметром 2 мм повыси-
лась на 15—20%.
Сварка конструкций промышленных зданий и со-
оружений. Ответственные конструкции комплексов
доменных печей, каркасов зданий конвертерных и
прокатных цехов, элементы конструкций бункерных
и разгрузочных эстакад, пролетные строения наклон-
ных мостов и транспортных галерей, многие другие
ответственные конструкции, непосредственно вос-
принимающие динамические воздействия и эксплуа-
тируемые в особо тяжелых условиях, на Днепропет-
ровском заводе металлоконструкций имени И. В. Ба-
бушкина свариваются порошковой проволокой
ПП-АН8.
В связи с большими объемами сварочных работ
на этом заводе к электродным материалам предъяв-
ляются особенно высокие требования в части токсич-
ности. Влиянию вредных выделений (пыли и аэро-
золей) подвержены в сборочно-сварочных цехах не
только сварщики, но и сборщики конструкций, кра-
новщики, работающие в верхних зонах цехов, и ра-
бочие других профессий. Низкотоксичная проволо-
ка ПП-АН8 в полной мере отвечает этим требова-
ниям.
В период освоения проволоки ПН-АН8 были
установлены оптимальные режимы сварки швов в
угол, обеспечивающие высокие механические
свойства тавровых швов и соединений на мало-
углеродистой стали типа СтЗ и низколегированных
сталях повышенной прочности 10ХСНД, 14Г2,
10Г2С1.
144
Учитывая, что конструкции из низколегированных
сталей подвергаются при эксплуатации динамичес-
кому воздействию подвижных или вибрационных
нагрузок при отрицательных температурах, ударную
вязкость швов, выполненных на сталях 10Г2С1 и
16Г2АФ, определяли при температуре до —70° С.
Результаты испытаний показали, что ударная вяз-
кость при этой температуре остается достаточно вы-
сокой — до 5 кгс-м/см2.
Производительность наплавки была установлена
на основании длительных наблюдений. За смену
сварщики сваривали до 100 м шва (приведенного к
6 мм) при Уп=265 м/ч и около 150 м при Ип =
337 м/ч. Соответствующая часовая производитель-
ность составляла 6,4 и 8 кг/ч, а при максимально ис-
пользованной подаче (1^ = 382 м/ч) — 9,2 кг/ч. Эти
показатели на 10—15% выше, чем при сварке про-
волокой Св-08Г2'С в среде углекислого газа на со-
поставимых режимах.
Сварка бункеров аглофабрики. При возведении
агломерационной фабрики завода им. Ф. Э. Дзер-
жинского (г. Днепродзержинск) проволокой ПП-
1ДСК были сварены стыковые и тавровые соедине-
ния панелей крупных бункеров из малоуглеродистой
стали толщиной до 10 мм. Сварку выполняли про-
волокой диаметром 2,5 мм. Применялся полуавтомат
А-537. Средняя выработка при сварке швов толщи-
ной 6—10 мм составляла от 65 до 85 метров в смену,
что в 1,7 раза превышало производительность руч-
ной сварки в сравнимых условиях.
Сварка настилов. На значительной высоте был
сварен кровельный настил одного из сталеплавиль-
ных цехов металлургического завода им. Ильича
(г. Жданов). Настил собирали из отдельных щитов
размером 3X12 м, которые сваривали между собой
нахлесточными соединениями. Необходимую жест-
10 7- 2061
145
кость обеспечивали приваркой ребер из гнутьдх про-
филей. В общей сложности было сварено 17600 м
швов с катетом 4 мм.
На проектных отметках порошковой проволокой
производилась приварка тормозного настила цеха
шарикоподшипниковых труб завода им. Карла Либ-
кнехта (г. Днепропетровск). Тормозные листы при-
варивали к мощным подкрановым балкам сплош-
ными швами, а к переходным площадкам — преры-
вистыми.
Сварку выполняли аппаратом ПДПГ-ЗОО от пре-
образователя ПСГ-500-1. Питание подающего ме-
ханизма осуществлялось от аппаратного ящика че-
тырехжильным кабелем длиной 70 м. Это позволило
вести сварку на значительном расстоянии от ап-
паратного ящика без его перемещения в течение
4—5 смен. Сварочная аппаратура, включая и источ-
ник питания, размещалась на подкрановых балках.
Питание поста осуществлялось от отдельного фиде-
ра. Всего было сварено 2400 м швов катетом 6 мм
при сменной выработке на одного сварщика 110—
120 м, т. е. вдвое выше нормы, предусмотренной на
ручную электродуговую сварку. Расход проволоки
на 1 кг наплавленного металла был в пределах
1,28—1,32 кг.
Сварка кессонов. При сооружении доменной печи
№ 7 металлургического завода «Криворожсталь»
им. В. И. Ленина порошковой проволокой ПП-1ДСК
сваривались днища и стенки кессонов ТЭЦ и водо-
насосной станции. Толщина стали — 6 мм. Блоки
обшивки размером 6x6,5 м собирали на двух рабо-
чих местах, на которых сборку и сварку вели попе-
ременно. Стенки кессона были собраны из 32-х мон-
тажных блоков, сваренных порошковой проволокой.
Сварка трубопроводов. Проволокой ПП-1ДСК
диаметром 1,8 мм па заводах монтажных заготовок
сваривают неповоротные стыки трубопроводов. Так,
трубопроводы диаметром 219 мм и толщиной стен-
ки 8 мм с V-образной разделкой кромок (угол рас-
крытия 60°) выполняют в два прохода. Первый про-
ход выполняется с возвратно-поступательным коле-
банием конца электрода вдоль оси шва. При втором
проходе применяют манипулирование поперек шва
«змейкой». Получают плотные швы без внутренних
дефектов. Однако на участках, сваренных в пото-
лочном и полупотолочном положениях, наблюдают-
ся подрезы и заметная чешуйчатость. Среднее для
всех положений повышение производительности по
сравнению с ручной сваркой составляет 12%.
Сварка колонн и арматуры железобетонных кон-
струкций. Стыковка колонн в кондукторах с после-
дующей обваркой в нижнем положении накладок
стыка порошковой проволокой ПП-АНЗ применена
на объектах строительства треста Промстрой Мини-
стерства строительства Молдавской ССР. Внедрен
способ полуавтоматической сварки этой же проволо-
кой в условиях монтажа накладок диаметром 25—
36 мм из стали класса А-Ш в вертикальном положе-
нии с принудительным формированием. Использо-
вался периодически охлаждаемый водой медный
ползун 30x30 мм с державкой из стального прута,
который перемещался сварщиком вручную. Увеличе-
ние производительности сварки на вертикальной
плоскости составило 50% по сравнению с ручной ду-
говой сваркой. Механические испытания образцов
показали, что качество сварки полностью соответ-
ствует требованиям «Указаний по сварке соединений
арматуры и закладных деталей железобетонных
конструкций» [27].
Сварка резервуаров большой емкости. Па объек-
тах треста Сибнефтехиммонтаж порошковой прово-
локой были сварены два резервуара емкостью
146
10!
147
20 000 м3 из стали 09Г2С. Сварка выполнялась свар'
щиками попарно, с обеих сторон стенки резервуара.
При этом сварка снаружи опережала сварку с внут-
ренней стороны на 1 м. Шов с катетом 10 мм выпол-
няли за два прохода.
При сооружении парка резервуаров емкостью
50 000 м3 на Кременчугском нефтеперерабатываю-
щем заводе была предложена технология автомати-
ческой сварки вертикальных стыков стальных резер-
вуаров порошковой проволокой марки ПП-2ВДСКс
помощью аппарата Л-1150У. Пояса стенки резервуа-
ра имели толщину: 26 мм — нижний пояс и 12 мм —
верхний пояс.
Нижние пояса изготовлены из низколегированной
стали марки 09Г2С, верхние — из малоуглеродис-
той типа ВСтЗсп. Все вертикальные соединения вы-
полнены без скоса кромок с зазором 10—12 мм для
толщин металла до 20 мм и 14 мм — для толщин
свыше 20 мм. До сварки установлены выводные
планки.
Сварка велась с принудительным формированием
со скоростью 4—6 м/ч в зависимости от толщины
листов. Во время сварки наблюдали за уровнем
ванны расплавленного металла, который во избежа-
ние переливания поддерживали на 10—15 мм ниже
верхней грани формирующих ползунов. Предложен-
ная технология обеспечила стабильный процесс свар-
ки и получение швов благоприятной формы с не-
большим усилением (2± 1 мм) и хорошим формиро-
ванием. Машинное время сварки вертикального поя-
са стыка высотой 2 м при толщине стенки 26—24 мм
составляет 40—50 мин, а при толщине 12 мм —
25 мин, что в 5 раз выше, чем при ручной электро-
дуговой сварке.
Горизонтальные швы стенки резервуара сварива-
ли в углекислом газе с полупринудительным форми-
рованием порошковой проволокой ПП-АНЗС авто-
матами «Циркоматик».
Целесообразно вести работы одновременно на
двух резервуарах. В то время как на первом монти-
руют пояса, на втором выполняют сварку. Затем
бригада монтажников переходит на второй резерву-
ар и собирает очередной пояс, а сварщики выполня-
ют сварку на первом резервуаре.
Сварка элементов конструкций доменных печей.
Автоматическая сварка порошковой проволокой бы-
ла внедрена при возведении доменной печи объемом
5000 м3 на Криворожском металлургическом ком-
бинате им. В. И. Ленина.
Сварка горизонтальных швов кожуха печи из
стали 16Г2АФ производилась с полупринудитель-
ным формированием самозащитной порошковой про-
волокой ПП-АНЗС двухдуговыми аппаратами
А-1325 (рис. 36) от сварочного преобразователя
ПСМ-1000-4. Для перемещения аппаратов был уста-
новлен направляющий путь по всему периметру
кольцевого стыка, а сварка велась одновременно
двумя аппаратами внутри кожуха печи.
Опыт сварки трех кольцевых стыков показал, что
предложенная техника и технология многослойной
двухдуговой сварки горизонтальных соединений на
вертикальной плоскости могут быть применены в
монтажных условиях. Для этого необходимо улуч-
шить конструкцию корректора регулировки подачи
сварочной проволоки и механизма перемещения ап-
парата по рельсу. Должны быть строго выдержаны
зазоры в стыках и регламентированная геометрия
кромок К-образного соединения. При значительном
увеличении зазоров равномерно заполнить автома-
том разделку невозможно, так как большая ско-
рость сварки не позволяет оператору корректиро-
вать направление электродной проволоки и дуги.
148
149
Ркс. 36. Автоматическая сварка кольцевых швов кожуха
доменной печи объемом 5000 м3 автоматом А-1325.
150
Вследствие этого возможны образования продоль-
ных трещин и другие нежелательные явления.
До 1973 г. в нашей стране кожухи воздухонагрева-
телей доменных печей изготавливали методом руло-
нирования. Применялась низколегированная сталь
толщиной 12—14 мм. В связи с увеличением давле-
ния горячего дутья толщина оболочек воздухонагре-
вателей мощных доменных печей увеличилась до
20—40 мм, что обусловило возврат к полистовой
сборке. Одновременно стали более жесткими требо-
вания к геометрической форме воздухонагревателей.
При полистовой сборке и ручной электродуговой
сварке вертикальных швов требуется значительное
число высококвалифицированных сварщиков, уве-
личиваются трудоемкость и стоимость сварочных
работ, сдерживаются темпы строительства.
При сооружении доменных печей внедрен способ
электродуговой сварки вертикальных соединений
кожухов воздухонагревателей (рис. 37) из стали
толщиной 20—40 мм с принудительным формиро-
ванием металла шва порошковой проволокой
ПП-2ВДСК диаметром 2,35 .мм. Вертикальный стык
под сварку собирали на сборочно-монтажных при-
способлениях (стяжках) с зазором 3—6 мм. Коли-
чество устанавливаемых стяжек (не меньше трех)
определяли для каждого стыка. Сварочный аппарат
(рис. 38) перемещается по направляющему пути,
укрепленному параллельно свариваемому стыку.
Крепежные устройства направляющего пути исполь-
зуются для крепления формирующей медной труб-
ки. В специальном мундштуке порошковая проволо-
ка изгибается и направляется в полость, образуемую
кромками свариваемых листов и формирующим
ползуном. Сварочная дуга горит между ванной рас-
плавленного металла и электродом. Сварку стенок
воздухонагревателей, выносных камер горения и ку-
151
полов (вертикальных и наклонных швов) вели от
генератора постоянного тока ПСГ-500 с жесткой ха-
рактеристикой. Скорость сварки составляла 5—7 м/ч,
что в шесть раз выше, чем при ручной дуговой свар-
ке металла соответствующей толщины в вертикаль-
ном положении.
Способ сварки порошковой проволокой с принуди-
Рис. 37. Воздухонагреватель
новой конструкции с вынос-
ной камерой горения:
/ — камера насадки; 2 — купол;
3 — камера горения.
тельным формированием,
впервые освоенный тре-
стом Криворожсталькон-
струкция, был успешно
применен при сооружении
воздухонагревателей до-
менной печи № 8 Дне-
провского металлургиче-
ского комбината им. Ф. Э.
Дзержинского в Днепро-
дзержинске. В последую-
щий период выполнена
сварка воздухонагревате-
лей доменной печи № 1
Коммунарского металлур-
гического завода. В от-
личие от других доменных
печей, кроме воздухона-
гревателей, автоматами
А-1381М выполнялись
также соединения пыле-
уловителя, двух электро-
фильтров и c»<r>v66ena.
Общая протяженность
швов составила 1973.9 м,
а масса наплавленного
металла—4692,3 кг (табл.
35).
Конструкции были вы-
152
полнены из низколегированной стали 09Г2С и
10Г2С (пылеуловитель). Применялась Х-образная
и V-образная подготовка кромок. Сварка велась
порошковой проволокой ПП-2ВДСК диаметром
2,35 мм.
Рис. 38. Автоматическая сварка вертикальных швов кожу-
ха воздухонагревателя доменной печи объемом 5000 м3
автоматом А-1381М.
153
Характеристика и объемы сварки порошковой проволокой конструкций доменной печи
___________________№ 1-бис Коммунарского металлургического завода
154
Представляет интерес использование автомата
А-1381М для однопроходной сварки листовых кон-
струкций из металла относительно небольшой тол-
щины (12—16 мм) с V-образной разделкой кромок
под ручную электродуговую сварку. Соединения вы-
полнялись за один проход с формированием валика
со стороны корня шва с помощью медной подклад-
ки 25x30 мм, имеющей канавку. Водяное охлажде-
ние не применялось. Описанная технология позволи-
ла исключить трудоемкую операцию удаления и за-
чистки корня шва перед выполнением второго про-
хода.
При сварке большой и малой сфер куполов возду-
хонагревателей автомат использовался также и для
сварки наклонных криволинейных швов на высоту
до 4,4 м, после чего оставшаяся часть швов довари-
валась вручную. Аналогично, но на большую высоту
были сварены сферические купола скруббера и
электрофильтров.
Использовались два преобразователя ПСГ-500,
два автомата с системой охлаждения, печь для про-
сушки порошковой проволоки. Оборудование раз-
мещалось в переносном машинном зале (контейне-
ре) площадью 2,5 X 3,0 м.
Контроль качества показал, что швы не имели
внутренних и наружных дефектов, в том числе в мес-
тах сплавления после остановок. Несмотря на то,
что новый высокопроизводительный способ сварки в
монтажных условиях был применен впервые, он ока-
зался прост, доступен, перспективен. Созданный ап-
парат после устранения некоторых недостатков ра-
ботал надежно и обеспечил бесперебойную работу
сварщиков.
Сварка мостовых конструкций. В конструкциях
Московского (Северного) моста через р. Днепр, вве-
денного в эксплуатацию в 1976 г., использована нор-
155
мализованная сталь марки 15Г2АФпс и термически
обработанная сталь 10ХСНД. Изготовление пролет-
ных строении было поручено Ждановскому заводу
металлоконструкций Минмонтажспецстроя УССР.
Сборка конструкций в условиях завода велась с при-
менением приспособлений, обеспечивающих соблюде-
ние геометрических размеров и формы в пределах
допусков. Угловые (тавровые) соединения ортотроп-
ных плит на металле толщиной 6—12 мм сваривали
полуавтоматами порошковой проволокой марки
ПП-АН9 в углекислом газе по заранее разработан-
ному технологическому процессу. Порошковую про-
волоку использовали также для приварки ребер
жесткости главных балок и диафрагм.
Конструкции заводского изготовления укрупняли
на м-нтажной площадке. Порошковой проволокой
ПП-2ВДСК диаметром 2,35 мм были сварены встав-
ки монтажных стыков вертикальной стенки главных
балок из сталей 15Г2АФДпс (эстакадной части) и
термически улучшенной стали 10ХСНД (русловой
части) (рис. 39). Толщина свариваемого металла
12, 14 и 16 мм. Стыки собирали с зазором 10±<z мм.
Применялись специальные приспособления для уст-
ранения депланации листов и технологические план-
Рис. 39. Монтажный стык балки пролетного строения:
/ — стенка балки; 2— вставка; 3— выводные планки; 4 —
верхний пояс; 5 — сборочная скоба; 6 — нижний пояс.
156
Кй для вывода кратера вертикального шва. Со сто-
роны заднего ползуна устанавливали специальные
скобы (не менее 6 штук на стык), в которых были
предусмотрены вырезы для пропуска ползуна в про-
цессе сварки.
Сварку выполняли автоматом А-1150У с принуди-
тельным формированием и охлаждением формирую-
щих ползунов. Параметры режима сварки: свароч-
ный ток 320—380 А, напряжение дуги 24—29 В, ско-
рость сварки 4—6 м/ч. Предъявлялось требование
выполнения швов на всей длине без перерыва.
В случае вынужденных остановок процесс возобнов-
лялся способом, описанным выше.
Контроль сварных швов и соединений элементов
моста внешним осмотром, неразрушающими метода-
ми и на макрошлифах показал, что качество сварки
полностью соответствовало требованиям, предъяв-
ляемым нормативными документами к конструкци-
ям мостов. Одновременно были установлены высокие
показатели производительности и эффективности
процесса заводской и монтажной сварки.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРИМЕНЕНИЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ
Сварка порошковой проволокой — это высокопро-
изводительный процес. Многолетний опыт показы-
вает, что при использовании механизированной свар-
ки порошковой проволокой вместо ручной сварки по-
крытыми электродами трудоемкость изготовления
металлоконструкций уменьшается в 1,6—2,6 раза.
Способ сварки порошковой проволокой обладает,
кроме того, значительной маневренностью, внедре-
ние его не вызывает затруднений и обычно не требу-
ет изменения технологического процесса изготовле-
157
ния конструкций. В вынужденных случаях возможна
сварка порошковой проволокой изделий, подготов-
ленных под ручную электродуговую сварку.
При использовании сварки порошковыми проволо-
ками вместо проволок сплошного сечения Св-08Г2С
диаметром 1,6—2,0 мм производительность повы-
шается на 10—20%. Однако полуавтоматическая
сварка проволоками сплошного сечения (и ручная
электродуговая сварка) сопровождаются разбрыз-
гиванием электродного металла. На зачистку брызг
расходуется 30—40% (в зависимости от назначения
конструкции) времени, затрачиваемого на сварку.
Минимальные катеты
Группа конструкций по табл. S0 СНиП П-В.3-72 и отдельные элементы конструкций Метод сварки Вид соединений
I, II, III, IV И VI Ручная Соединение с дву сторонними угло- выми швами
I, II и крепление фасо- нок к поясам ферм Автоматиче- ская и полуав- томатическая То же
III, IV и VI (кроме креп- ления фасонок к поясам ферм) То же »
Крепление ребер жест- кости и диафрагм кон- струкций III, IV и VI групп » Соединение одно- сторонними угло- выми швами
158
При сварке порошковыми проволоками, особенно в
углекислом газе, количество брызг незначительно.
Так как порошковая проволока обеспечивает глу-
бокий провар и хороший доступ к корню шва, во
многих случаях становится возможным уменьшение
сечения (катетов) угловых швов и углов разделок
кромок под сварку.
В августе 1976 г. Госстрой СССР внес в табл. 50
СНиП П-В. 3-72 изменения, в соответствии с кото-
рыми уменьшены катеты угловых швов в конструк-
циях различных групп из сталей разных классов для
отдельных элементов конструкций (табл. 36) в зави-
Таблица 36
угловых швов
Класс стали Минимальные толщины швов, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов, мм
6-10 11-16 17-22 23-32 33-40 41-60 61-80
С 38/23—С 46/33 4 6 6 8 10 10 12
С 52/40— С 60/45 6 8 8 10 12 12 —
С 38/23—С 46/33 4 6 6 8 '10 10 12
С 52/40— С 60/45 6 8 8 10 12 12 —
С 38/23—С 46/33 4 5 6 7 8 9 10
С 52/40— С 60/45 5 6 7 8 9 10 —
6 8 8 10 12 12 —
С 38/23—С 46/33 4 6 6 8 10 10 12
159
симости.от метода сварки. В конструкциях из стали
классов С 70/60 и С 85/75, а также из стали всех клас-
сов при толщине элементов более 80 мм минималь-
ные толщины угловых швов принимаются по специ-
альным техническим условиям. В конструкциях из
стали классов С 38/23—С 52/40, возводимых в райо-
нах с расчетными температурами наружного возду-
ха ниже 40° С, минимальные толщины швов прини-
маются такими же, как для стали класса С 60/45.
Технико-экономические показатели полуавтомати-
ческой сварки порошковыми проволоками ПП-1ДСК,
ПП-2ДСК, ПП-АНЗ, ПП-АН7, Г1П-АН8, ПП-АН10,
нашедшими наиболее широкое применение в строи-
тельстве, на заводах металлоконструкций и монтаж-
ных заготовок сравнивались с показателями ручной
электродуговой сварки рутиловыми электродами
общего назначения МР-3 и АНО-4, электродами с
фтористокальциевым покрытием УОНИ 13/55 и
ДСК-50, а также проволокой сплошного сечения
Св-08Г2С в углекислом газе (таблицы 37, 38).
При выполнении расчетов режимы сварки и харак-
теристики расплавления брались по данным ТУ;
стоимость электродов, проволоки и оборудования —
по действующим прейскурантам; амортизацион-
ные отчисления принимались по установленным
нормативам; накладные расходы учитывались по
сложившейся структуре монтажных работ и про-
мышленной деятельности.
Из таблиц 37 и 38 следует, что часовая про-
изводительность сварки порошковой проволокой
ПП-1ДСК в 2 раза выше, чем производительность
сварки электродами МР-3; проволоками ПП-2ДСК
и ПП-АНЗ соответственно в 3,8 и 4,5 раза выше, чем
электродами ДСК-50; проволокой ПП-АН7 диамет-
ром 2 мм в 3,3 выше, чем электродами УОНИ 13/55
диаметром 4 мм; проволоками ПП-АН8 и ПП-АН10
соответственно в 7,3 и 10 раз выше, чем электродами
УОНИ 13/55. Проволока ПП-АН10 превышает про-
изводительность проволоки Св-08Г2С на 15%.
Расчетная себестоимость 1 т металла, наплавлен-
ного порошковой проволокой, на 10—30% ниже, чем
наплавленного штучными электродами, и несколько
выше (по расчету Института электросварки) или
сопоставима (по расчету Уралмашзавода) с прово-
локой Св-08Г2С. Поэ.тому, несмотря на более высо-
кую цену порошковых проволок, потребители пред-
почитают ее другим сварочным материалам.
На Ждановском заводе металлоконструкций вы-
сокая степень механизации сварки (около 90%)
достигнута, главным образом, за счет полуавтомати-
ческой сварки порошковой проволокой ПП-АНЗ и
ПП-АН8. За пятилетие количество постов ручной
сварки снизилось в два раза, а количество постов
полуавтоматической сварки возросло в 1,6 раза. По-
рошковая проволока занимает более 60% от общего
расхода проволок для механизированной сварки.
Рост механизации сварочных работ и улучшение
их организации позволили повысить производитель-
ность труда сварщиков. Выпуск сварных металло-
конструкций, отнесенный к среднегодовой числен-
ности сварщиков (выработка), составил 415,2 т
против 284,4 т, т.е. увеличился за пять лет на 46%.
Таким образом, применение порошковой проволоки
на Ждановском заводе металлоконструкций позво-
лило в 1,5 раза увеличить выпуск сварных конструк-
ций на одного сварщика. За этот же период сэконом-
лено более 400 тыс. руб. заработной платы.
На Днепропетровском заводе металлоконструкций
им. И. В. Бабушкина расход проволоки (преиму-
щественно порошковой) увеличился за пятилетие в
5,9 раза. Выработка сварщиков, исчисленная в тон-
нах произведенных сварных металлоконструкций,
160
1 1 7-2061
161
Таблица 37
Себестоимость металла, наплавленного штучными электродами и самозащитной порошковой
проволокой
UU к Наименование показателей Единица измере- ния МР-З 0 5 мм АНО-4 0 5 мм ПП-1ДСК 0 2,5 мм ДСК 50 0 4 мм УОНИ 13/55 0 4 мм ПП-2ДСК 0 2,3 мм ПП-АН.З 0 3 мм ПП-АН7 0 2 мм
1 Сварочный ток А 180 230 280 200 1.30 400 450 200
2 Напряжение на дуге В 20 29 24 29 20 27 29 21
3 Коэффициент наплавки г/А-ч 9 8,3 11 10,5 9 17 18 16
4 Коэффициент расхода сварочного материала 1,4 1,7 1,3 1,38 1.7 1.3 1,3 1,3
5 Коэффициент, учитываю- щий время горения дуги в общем времени сварки 0,6 0,6 0,7 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7
6 Коэффициент использо- вания планового фонда времени работы оборудо- вания, учитывающий его простои 0,8 0,8 0,7 0,8 0,8 0,7 0,8 0,8
7 Стоимость 1 т сварочных материалов руб. 280 291 6.50 315 311 650 792
8 Стоимость сварочного оборудования 987 987 1254 987 987 1254 1254 1254
9 Тарифный разряд элек- тросварщика — 4 4 3 4 4 3 3 3
10 Часовая тарифная став- ка руб. 0,543 0,543 0,473 0,543 0.543 0,473 0,473 0,473
12 ной гимны металла / 1 000 000 \ \п.1Хп.ЗХп.5/ Заработная плата элек- тросварщика (п.ЮХп.11) ч руб. 1028,8 558,6 873,1 474,1 463,8 219,4 793,7 431,0 1420 770 210,1 99,4 176 83 450 212
13 Дополнительная зарпла- та, 10% от основной (п.12X0,1) » 55,8 47,4 21,9 43,1 77 9,9 8,3 21,3
14 Отчисления на социаль- ное страхование — 7,7% от основной и дополни- тельной зарплаты 47,3 40,2 18,6 36,5 65 8,4 7,1 18
15 16 Затраты на материал (п.4Хп.7) Затраты на электроэнер- гию из расчета 0,02 руб. за 1 кВт-ч /п.2Х<’,02 , \ о Х1000 392,0 74 494,7 116,5 845 72,7 434,7 92 530 74 845 52,9 53,5 1030 44
17 \ п.ЗХО.6 / Затраты на углекислый газ » —
18 Затраты на амортизаци- онные отчисления и рас- ходы на текущий ремонт при нормах 31,2 и 20% ( п-8Хп11 Х0.512) 162,5 137,9 108,1 125,3 560 49,0 35,2 176
19 \4000Xn.6 / Итого себестоимость 1 т наплавленного металла (сумма п.12—18) 1290,2 1310 1285,7 1162,6 2076 1064,6 957,7 1501,2
Таблица 38
Себестоимость металла, наплавленного проволоками
сплошного сечения и порошковой в углекислом газе
1 uu 1 Наименование показателей гз Н i S о = S К ** п X Щ х х Св-08Г2С 0 2 мм св-овггс* 01,6- 2.0 мм ПП-АН8 0 2,2 мм ПП-АН10’ 0 2.2 мм
1 Сварочный ток А 500 500 400 550
2 Напряжение на дуге В 36 36 31 34
3 Коэффициент наплавки г/А-ч 18,5 16,4 18.5 20,0
4 Коэффициент расхода сва- рочного материала — 1,06 1,85 1.3 1,25
5 Коэффициент, учитывающий время горения дуги в общем времени сварки 0,7 0,7 0.7 од.
б Коэффициент использования планового фонда времени работы оборудования, учи- тывающий его простоя 0,8 0.7 0,8 0.7
7 Стоимость 1 т сварочных проволок руб. 255 276 684 699
8 Стоимость сварочного обо- рудования » 1100 1254 1254 1254
9 Тарифный разряд электро- сварщика 5 4 3 4
10 Часовая тарифная ставка руб. 0,596 0,809 0,473 0,809
И 12 Время для наплавки одной тонны металла 7 1 000 000 ( \ п.1 хп.Зхп.5 / Заработная плата электро- сварщика (п.ЮХп.Н) ч руб. 162,5 96,9 302,4** 178,5 193 91,3 136,5*» 392
13 Дополнительная зарплата, 10% от основной (п.12Х0,1) 9,7 — 9.1 __
14 Отчисления на социальное страхование — 7,7% от ос- новной и дополнительной зарплаты 8,2 7.7
15 Затраты на электродный ма- териал (п.4Хп.7) > 270,3 510 889,2 874
16 Затраты на углекислый газ из расчета стоимости: 1 м5—28 коп. » 22,5 38 38 38
17 Затраты на электроэнергию из расчета 0.02 руб. 1 квг ч ( ||Ь“'Ю Х1И0 ) 58 148 55,9 67,3
18 \ п.2:<0,6 ) Затраты на амортизацион- ные отчисления и расходы на текущий ремонт при нор- мах 31,2 и 20% 26,3 68,6 38,7 32,2
/;п.8хп.11 х0512\ \ 4000 к П.6 ) -
164
Продолжение табл. 38
* Расчет произведен производственным объединением «Уралмаш».
*♦ Время на сварку и обработку швов.
возросла на 17% и достигла 391,1 т, несмотря на
повышение удельной нормативной трудоемкости из-
готовления сварных металлоконструкций в связи с
увеличением доли применения более трудоемких в
обработке низколегированных сталей повышенной
и высокой прочности. Количество наплавленного ме-
талла за пять лет в расчете на среднегодовое число
сварщиков возросло до 3,82 т, т. е. на 35,5%, из кото-
рых 12,1% были получены за счет повышения уров-
ня механизации сварочных работ, а 23,4% — в ре-
зультате дальнейшего улучшения технологии и орга-
низации труда на вспомогательных операциях, в том
числе применения сконструированных на заводе цеп-
ных кантователей, значительно сокративших затра-
ты рабочего времени на кантовку изделий.
Применение порошковой проволоки на заводах
металлоконструкций позволило получить экономи-
ческий эффект в среднем до 300 руб. на каждой тон-
не использованной проволоки.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Санитарно-гигиенические условия труда при свар-
ке. Процесс дуговой сварки порошковой проволокой
сопровождается световым и тепловым излучением ду-
ги. разбрызгиванием металла и шлака. Под действи-
ем дуги часть свариваемого и электродного металла
испаряется. Рассеивание, охлаждение и конденсация
паров приводят к выделению в воздушное простран-
ство аэрозоля, состоящего из твердых частиц и га-
зов. Анализ показывает, что в нем содержатся эле-
менты и соединения со значительным токсическим
действием, например, соединения марганца, фтора,
кремния и другие вещества, которые могут ока-
зывать вредное воздействие на организм работа-
ющих.
Исследования гигиенических характеристик поро-
шковых проволок, проведенные Институтом гигиены
труда и профзаболеваний Министерства здравоох-
ранения УССР совместно с Институтом электросвар-
ки им. Е. О. Патона, показали, что при сварке про-
волокой ПП-ЛН1 (в расчете на 1 кг наплавленного
металла) выделяется значительно меньше пыли и
окислов марганца, чем при сварке электродами
ЦМ-7 и ОММ-5. Выделение твердой фазы аэрозоля
(пыли) при сварке порошковой проволокой ПП-ЛНЗ
па форсированном режиме не превышает, а при
сварке проволокой ПП-АН4 и ПП-АН9 ниже, чем
при сварке электродами УОНИ-13/55.
Для удаления сварочного аэрозоля и газов, выде-
ляющихся при сварке порошковой проволокой, ис-
пользуют системы местной и общеобменной венти-
ляции. Воздухообмен зависит от условий производ-
ства и составляет 2000—6000 м3 воздуха на I кг
использованной проволоки. На ряде заводов для за-
щиты органов дыхания сварщика от аэрозол я и га-
зов применяются сварочные щитки с отдувом вред-
ных выделений сжатым воздухом.
Устройство вентиляции обязательно также при
сварке внутри резервуаров и закрытых полостей
конструкций. Лицо и глаза сварщиков защищаются
от действия светового и теплового излучения маскон
или щитками со светофильтрами. При сварке про-
волокой диаметром 2—2,3 мм на токах до 400 А ис-
пользуют защитные светофильтры Э-2, Э-3 (ГОСТ
9497—76). При сварке проволокой большего диа-
метра, учитывая, что максимальный ток при полуав-
томатической сварке не превышает 500 А, применя-
ют защитные светофильтры Э-4.
Предупреждение травматизма и несчастных слу-
чаев. Причинами травматизма при сварке порошко-
вой проволокой могут быть поражения электричес-
ким током, падения различных предметов при веде-
нии работ на разных ярусах и др.
Для предупреждения несчастных случаев при свар-
ке и обслуживании электросварочной аппаратуры
следует строго выполнять требования правил техники
безопасности и охраны труда, предусмотренные
СНиП III-A. 11-70 «Техника безопасности в строи-
тельстве» [26], ведомственными инструкциями и
ГОСТ 12.3.003—75.
Кроме того, обязательно выполнение «Правил
котлонадзора» [18], «Санитарных правил при свар-
ке, наплавке и резке металлов» [21], «Санитарных
правил работы с радиоактивными веществами и ис-
точниками ионизирующих излучений» [22], «Правил
по безопасной эксплуатации подъемных сооруже-
ний», а также требований противопожарной без-
опасности и др.
Особое внимание должно быть обращено на вы-
полнение «Правил технической эксплуатации элект-
роустановок потребителей» и «Правил техники без-
166
167
опасности при эксплуатации электроустановок по-
требителей» [19].
Сварку небольших изделий следует выполнять в
закрытых кабинах, при сварке крупногабаритных
конструкций в условиях заводов места работы свар-
щиков должны ограждаться светонепроницаемыми
щитами или занавесями из несгораемого материала
высотой не менее 1,8 м.
Металлические части электросварочных установок
должны быть заземлены. Заземление выполняют до
включения установок в сеть. Запрещается работать
с источниками питания при отсутствии заземления,
производить какие-либо переключения в выпрямите-
ле при открытых дверях или снятых стенке и крыш-
ке, не отключив его от сети и нагрузки. Перед пус-
ком выпрямителей и в период эксплуатации необхо-
димо проверять сопротивление изоляции токоведу-
щих частей в холодном состоянии относительно кор-
пуса.
В передвижных установках обратный провод дол-
жен быть изолированным. Запрещается использовать
в качестве обратного провода трубы санитарно-тех-
нических сетей, металлические конструкции зданий
и технологического оборудования.
Электросварочные установки разрешается вклю-
чать в электросеть только при помощи пусковых уст-
ройств. В передвижных установках должно быть
предусмотрено блокирование рубильников, исклю-
чающее возможность присоединения и отсоединения
провода от зажимов, когда последние находятся
под напряжением.
Схема соединения нескольких источников питания
дуги на параллельную работу должна исключать
возможность получения между изделием и электро-
дом напряжения холостого хода, превышающего
напряжение холостого хода одного из источников.
168
Электросварочные установки, применяемые в осо-
бо опасных условиях (внутри металлических емкос-
тей, в трубопроводах и котлах, на наружных рабо-
тах), а также установки, предназначенные для ра-
боты в помещениях с повышенной опасностью и
имеющие ток холостого хода выше 36 В, должны
быть оснащены устройствами автоматического от-
ключения напряжения холостого хода или ограни-
чения его до напряжения 12 В с выдержкой времени
не более 0,5 с.
Не допускается производить электросварку на со-
судах, находящихся под давлением, а также внутри
'и снаружи трубопроводов, резервуаров и емкостей,
в которых были легковоспламеняющиеся, горючие,
взрывоопасные или токсичные вещества, без тща-
тельной их очистки (промывки, продувки) и провер-
ки содержания опасных и вредных веществ, под-
тверждающей безопасную концентрацию этих ве-
ществ.
Выполнять сварочные работы с лесов, подмостей и
люлек разрешается только после проверки их устой-
чивости руководителем работ. При одновременной
работе нескольких сварщиков на разных уровнях
по одной вертикали, наряду с обязательной защи-
той головы каской, должны быть предусмотре-
ны ограждающие устройства (тенты, глухие насти-
лы и др.) для защиты работающих от падающих
брызг, металла, кусков электродной проволоки
и т. п.
Держатели (горелки), применяющиеся для свар-
ки самозащитной порошковой проволокой и в угле-
кислом газе, не должны иметь открытых токоведу-
щих частей, их рукоятки должны быть покрыты ди-
электрическими и теплоизоляционными материала-
ми и снабжены щитком для защиты рук сварщика
от ожогов.
169-
Углекислотные баллоны следует хранить в спе-
циально оборудованном помещении в вертикальном
положении в гнездах специальных стоек. Пустые и
заполненные газом баллоны необходимо хранить раз-
дельно. Вентили газовых баллонов должны быть
закрыты предохранительными колпаками. Баллоны
для углекислоты окрашивают в черный цвет, надпи-
си па них делают желтой краской.
Монтаж и эксплуатацию всех видов оборудования,
входящих в систему безбаллонного обеспечения уг-
лекислым газом предприятий и работающих под
давлением, кроме Правил котлонадзора, следует
осуществлять в соответствии с требованиями соот-
ветствующих инструкций по эксплуатации, прила-
гаемых к оборудованию.
Транспортные изотермические цистерны и сосу-
ды-накопители должны быть зарегистрированы
в органах Госгортехнадзора СССР и иметь паспор-
та, оформленные заводом-изготовителем этого обо-
рудования.
За эксплуатацию станции газификации (напол-
нения) приказом по заводу должно быть назначе-
но ответственное лицо. Проходы в помещениях
станции должны быть свободными. На каждой
станции необходимо иметь: руководство по эксплуа-
тации; технологическую схему станции; перечень
мероприятий по оказанию первой медицинской по-
мощи при возникновении травм и отравлений.
Перечень документов, которые должны быть уч-
тены при разработке руководства по эксплуатации,
установлен РТМ 26 78—72 [12].
К эксплуатации углекислотного оборудования до-
пускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие ме-
дицинское освидетельствование, обучение и имею-
щие удостоверение квалификационной комиссии
предприятия или организации, проводившей обуче-
170
нис, о сдаче испытаний по программе, утвержден-
ной в установленном порядке. Повторная провер-
ка знаний этих лиц должна проводиться админист-
рацией предприятия не реже одного раза в год.
Более чем десятилетняя практика применения
порошковой проволоки на предприятиях и монтаж-
ных площадках показывает, что соблюдение правил
техники безопасности и промышленной санитарии
обеспечивает безопасные условия труда сварщиков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Барышев В. Л1. и др. Пути снижения массы наплавлен-
ного .металла. — «Промышленное строительство», 1976, № 11.
2. Горожанинов п. Е. Полуавтоматическая ванная сварка,
порошковой проволокой арматурных стержней большого диа-
метра.— «Автоматическая сварка», 1973, № 3.
3. Гофнер А. М., Чернушенко Е. Т. Порошковая проволока
для полуавтоматической сварки в монтажных условиях. —
«Сварочное производство», 1962, №8.
4. Гутникова Б. П. и др. Применение порошковой проволо-
ки ПП-АН8 для сварки ответственных строительных конструк-
ций. — «Сварочное производство», 1972, №2.
5. Елагин А. В., Векслер М. Ф. Электродуговая сварка по-
рошковой проволокой. М.» Стройиздат, 1973.
6. Елагин А. В., Хвецкович Б. М. Применение порошковой
проволоки ПП-АН7 для сварки ответственных швов цилинд-
рических резервуаров емкостью 20 000 м3. — «Сварочное про-
изводство», 1972, № 10.
7. Иоффе И. С., Зеленова В. И. Сварка накладок в стыках
колонн. — «Монтажные и специальные работы в строительст-
ве», 1976, № 8.
8. Иоффе И. С., Зеленова В. И. Применение порошковой
проволоки СП-2. — «Монтажные и специальные работы и
строительстве», 1976, №8.
9. Коваленко О. И., Львовский Я. Л. Влияние организаци-
онно-технических мероприятий на производительность труда
при изготовлении сварных металлоконструкций. — «Автома-
тическая сварка», 1973, № И.
10. Лялин К- В. Ванная сварка порошковой проволокой в
инвентарных формах. — В кн.: Вторая конференция по сварке
в строительстве. М., Стройиздат, 1966.
11. Лялин К. В., Шнейдеров Р. Г. Сварка электрозаклеп-
ками порошковой проволокой. — «Сварочное производство»,
1966, № 12.
12. Оборудование для обеспечения предприятий углекислым
газом. Выбор и применение. РТМ 26 78—72. М., Минхимнеф-
темаш, 1972.
13. Походня И. К- Газы в сварных швах. М., «Машинострое-
ние», 1972.
14. Походня И. К., Головко В. И. Высокопроизводительная
порошковая проволока для сварки в углекислом газе. — «Авто-
матическая сварка», 1974, №7.
172
15. Походня И. К-, Супрун С. А., Шлепаков В. Н. Порош-
ковая проволока ПП-АН9 с улучшенными гигиеническими харак-
теристиками. — «Сварочное производство», 1973, № 1.
16. Походня И. К., Суптель А. М., Шлепаков В. И. Сварка
порошковой проволокой. Киев, «Наукова думка», 1972.
17. Правила аттестации сварщиков. М., «Металлургия»,
1971.
18. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением. — В кн.: Сборник правил и руко-
водящих материалов по котлонадзору. М„ «Недра», 1971.
19. Правила технической эксплуатации электроустановок
потребителей и правила техники безопасности при эксплуата-
ции .электроустановок потребителей. Днепропетровск, «Про-
м1нь», 1975.
20. Рудь С. В., Зайцев А. Л. Полуавтоматическая сварка
стали 10ХСНД порошковыми проволоками в углекислом
газе. — «Сварочное производство», 1972, №8.
21. Санитарные правила при сварке, наплавке и резке ме-
таллов. М., Минздрав СССР, 1974.
22. Основные санитарные правила работы с радиоактивны-
ми веществами и другими источниками ионизирующих излуче-
ний, ОСП-72. М„ Атомиздат, 1973.
23. Сварка на специальных и монтажных работах. Сб. ста-
тей. М„ ЦБНТИ, 1964.
24. Строительные нормы и правила. Стальные конструкции.
Нормы проектирования. СНиП Н-В.3-72. М., Стройиздат,
1974.
25. Строительные нормы и правила. Металлические конст-
рукции. Правила производства и приемки работ. СНиП
Н-18-75. М., Стройиздат. 1976.
26. Строительные нормы и правила. Техника безопас-
ности в строительстве. СНиП HI—А.11-70. М., Стройиздат, 1970.
27. Указания по сварке соединений арматуры и закладных
деталей железобетонных конструкций. СН 393—69. М., Строй-
издат, 1969.
28. Шинкарев Б. М., Зайцев А. Л., Рудь С. В. Изготовление
сварных радиомачт из трубчатых профилей. — «Сварочное
производство», 1970, №3.
29. Штундель А. Р., Гуревич Э. И. и др. На монтаже уни-
кальной доменной печи. Сварка кожуха. — «Монтажные и спе-
циальные работы в строительстве», 1974, № 12.
30. Яковлев Г. М. и др. Повышение производительности
труда на основе механизации сварочных работ на ЖЗМК.—
«Автоматическая сварка», 1972, № 2.
СОДЕРЖАНИЕ
Стали для строительных сварных конструкций ... 5
Характеристика процесса сварки и сварочных материалов 21
Сущность процесса сварки.........................21
Классификация порошковых проволок................26
Защитный газ.....................................44
Металлургические особенности сварки ................. 52
Оборудование для сварки порошковой проволокой . . 67
Полуавтоматы и автоматы..........................67
Однопостовые источники питания сварочной дуги . . 84
Многопостовые выпрямители........................88
Вспомогательное оборудование.....................95
Технология и техника сварки ......................... 99
Требования, предъявляемые к порошковой проволоке . 99
Общие указания по выполнению работ..............101
Требования к подготовке кромок и форме шва . . . 107
Режимы и особенности сварки порошковой проволокой
в заводских условиях ............................... 109
Режимы и особенности сварки порошковой проволокой
в условиях монтажных площадок........................121
Контроль качества сварных швов.......................138
Сварка порошковой проволокой на промышленных
предприятиях и строительных площадках................141
Технико-экономические показатели применения порошко-
вой проволоки........................................157
Техника безопасности................................ 166
Списокл и тературы...................................172
Борис Моисеевич Шинкарев,
Александр Михайлович Суптель-
сварка
СТРОИТЕЛЬНЫХ
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ
ПОРОШКОВОЙ
ПРОВОЛОКОЙ
Редактор В. А. Шевчук
Оформление художника Н. С. Величко
Художественный редактор Н. С. Величко
Технический редактор О. Г. Шульженко
Корректор Н. А. Сухаренко
ИБ № 554
Сдано в набор 29.08.77. Поди, в печ. 20.04.78. БФ 10744-
Формат 70Х100'/э». Бумага типогр. № ). Лит. гари.
Выс. печ. Усл. печ. л. 7.1. Уч.-изд. л. 6.75. Тираж 9000 экз.
Заказ 7—2061. Цена 45 к.
Издательство «Буднвельник», 252601, Киев-3, ГСП
Владимирская, 24.
Киевская фабрика печатной рекламы РПО «Полиграф-
книга» Госкомиздата УССР, 252067, Кнев-67, Выборг-
ская. 84.