Сварка конструкций с дополнительной порошкообразной присадкой - Ханапетов М.В.

Автор: Ханапетов М.В.
Теги: каменная кладка и подобные строительные работы технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления технология строительного производства сварка промышленность сварные конструкции
ISBN: 5-274-00784-8
Год: 1992
Похожие
Сварка и резка в промышленном строительстве т.2
Сварка и резка в промышленном строительстве т.1
Сварка строительных металлоконструкций порошковой проволокой
Сварка и резка в промышленном строительстве. В двух томах. Том I
Текст
                    М.В.Ханапетов
Сварка конструкций
с дополнительной
порошкообразной
присадкой

ню
ПОВЫШЕНИЕ МАСТЕРСТВА
РАБОЧИХ
СТРОИТЕ ПЬС’ВА
И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Серия основана в 1973 году
М.В. Ханапетов
Сварка конструкций
с дополнительной
порошкообразной
присадкой
Москва
Стройиздат
1992
ББК 38.634
X 19
УДК 693.814.25:621.791.046
ВВЕДЕНИЕ
Печатается по решению секции литературы по технологии
строительных работ редакционного совета Стройиздата
Редактор — Л. П. Рагозина
Ханапетов М. В.
X 19 Сварка конструкций с дополнительной по-
рошкообразной присадкой.— М.: Стройиздат,
1992.— 192 с.: ил.— (Повышение мастерства
рабочих стр-ва и пром-сти строит, материалов).
ISBN 5-274-00784-8
Приведены основные данные о преимуществах сварки
с дополнительным порошкообразным присадочным металлом,
характеристики оборудования и сварочных материалов,
описана технология такой сварки. Рассмотрены вопросы де-
фектов и контроля сварных соединений, охраны труда
и противопожарных мероприятий при выполнении сварочных
работ.
Для рабочих и бригадиров строительных организаций.
х 3307000000-419 42_9|	ББК 38.634
047(01)—92
Производсгвенпо-практическое издание
Ханапетов Михаил Васильевич
СВАРКА КОНСТРУКЦИЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ
ПОРОШКООБРАЗНОЙ ПРИСАДКОЙ
Редактор Л. П. Рагозина
Художественный редактор Л. Ф Егоренко
Технический редактор О. С. Александрова
Корректор Е. А. С т е н а н о в а
ИБ М 5224
Сдано в набор 14.01.91. Подписано в печать 08.01.92. Формат 84ХЮ8'/м. Бумага
офсет № 2. Гарнитура «Литературная». Печать офсетная. Усл. печ. л. 10,08. Усл.
кр.-отт. 10.39. Уч.-изд. л. 10.05. Тираж 3200 экз Изд. Nt AVI1—3098. Заказ I Оф
С-5	___________________________________
Основной задачей сварочного производства является повы-
шение производительности и качества труда. Среди путей решения
этой задачи следует выделить два — интенсификация процесса
сварки за счет увеличения скорости образования сварного
соединения и автоматизация всех onepai^fi изготовления, в том
числе и вспомогательных, н включение их в поточную ли-
нию. Решение вопроса автоматизации сварки при поточном
изготовлении строительных конструкций значительно сложнее
интенсификации какого-либо процесса, так как автоматизация тре-
бует, с одной стороны, типизации конструкций и специализации'
производства, а с другой стороны,— создания сложных техно-
логических агрегатов. Поэтому в книге рассматриваются вопросы
интенсификации сварочных процессов.
Эффективность того или иного способа сварки во многом
определяется его производительностью. При изготовлении строи-
тельных металлических конструкций и других изделий значи-
тельное место занимает автоматизированная сварка под флюсом
и в углекислом газе. Многоголовочные автоматы все шире
используются для повышения производительности труда при
сварке в углекислом газе. Однако повышение производитель-
ности труда в этом случае за счет интенсификации процесса
в настоящее время встречает значительные технологические
трудности, так как увеличение тока, диаметра электрода и ско-
рости сварки выше определенного предела приводит к ухудшению
качества сварного соединения. Производительность наплавки
при сварке под флюсом ограничена диаметром электродной про-
волоки и допустимой токовой нагрузкой на сварочный флюс.
Последняя, в свою очередь, зависит от напряжения дуги,
диаметра электрода, скорости сварки, состава и грануляции флю-
са и составляет не более 2000 А. Тем не менее производительность
наплавки при автоматизированной сварке под флюсом благодаря
большим значениям максимально допустимого сварочного тока
достаточно велика и при обычной однодуговой сварке достигает
14—16 кг/ч. Однако учитывая, что на отечественных заводах
металлоконструкций объем применения сварки под флюсом
составляет 20—25% общего объема сварочных работ, т. е. практи-
чески весь объем работ, выполненных автоматизированной свар-
фй, приходится на сварку под флюсом, необходимо решать
задачи интенсификации этого высокопроизводительного способа
Сфарки.
Стройиздат. 101442 Москва, Каляевская, 23а
ПО «Полиграфнст»ч 509281, Калуга, пл. Старый торг. 5
ISBN 5-274-00784-8
@ м. В. Ханапетов, 1992
ГЛАВА I. СУЩНОСТЬ СПОСОБА СВАРКИ
С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПОРОШКООБРАЗНЫМ
ПРИСАДОЧНЫМ МЕТАЛЛОМ
Высокопроизводительные способы сварки
и их недостатки
Автоматизированная сварка под флюсом на уве-
личенном вылете электродной проволоки. Эффектив-
ность любого способа сварки во многом определяется
его производительностью. Производительность на-
плавки при автоматизированной сварке под флюсом
ограничена диаметром электродной проволоки и до-
пустимой токовой нагрузкой на сварочный флюс.
Токовая нагрузка, в свою очередь, зависит от напря-
жения на дуге, диаметра электродной проволоки,
скорости сварки, состава и грануляции флюса и
составляет не более 2000 А. Тем не менее производи-
тельность наплавки при автоматизированной сварке
под флюсом благодаря большому максимально до-
пустимому сварочному току достаточно высока и до-
стигает при обычной однодуговой сварке 14—16 кг/ч.
Одним из способов повышения производительности
наплавки является увеличение вылета электродной
проволоки, при котором электрод подогревается
джоулевым теплом. На повышение производитель-
ности в этом случае влияет величина вылета электро-
да, сила тока и диаметр электродной проволоки.
С увеличением вылета и диаметра электродной про-
волоки увеличивается количество джоулева тепла, а
следовательно, и производительность наплавки. С
уменьшением диаметра электродной проволоки произ-
водительность плавления растет интенсивнее благодаря
повышению сопротивления электродной проволоки на
вылете. Однако при сварке тонкой проволокой огра-
ничение токовой нагрузки не позволяет полностью
использовать этот эффект. Поэтому применение про-
волоки большого диаметра более эффективно (рис. 1).
Из приведенных кривых видно, что увеличение вылета
электродной проволоки диаметром 2 мм до 100 мм
может повысить производительность наплавки более
чем в 2 раза. Однако оптимальный диаметр электродной
проволоки, обеспечивающий при сварочном токе 920 А
максимальную производительность 14 кг/ч, равен
4 мм. Такая же производительность при сварке про-
Рис. 1. Зависимость максимальной производительности плавления
(сплошная линия) и коэффициента плавления (пунктирная линия)
от диаметра проволоки, силы тока и вылета электрода при
сварке на обратной полярности
I — при вылете электрода 30—50 мм; 2 — то же при 100 мм
волокой диаметром 5 мм достигается за счет большего
расхода энергии. Увеличение -вылета электродной
проволоки диаметром 4 мм позволяет повысить про-
изводительность наплавки примерно на 30%.
Автоматизированная сварка под флюсом на боль-
шом вылете электродной проволоки является эффек-
тивным средством повышения производительности
наплавки, но находит она ограниченное применение
из-за ухудшения формирования шва и необходимости
очень точного направления по шву электродной про-
волоки, нагретой до высокой температуры и теряющей
эластичность. Частично этот недостаток можно устра-
нить, применив специальный мундштук, поддерживаю-
щий нагретую электродную проволоку.' С помощью
такого мундштука можно производить сварку при вы-
лете электродной проволоки до 100 мм. На рис. 2
приведены такие мундштуки двух конструкций. Мунд-
штук первой конструкции (а) позволяет поддерживать
электродную проволоку по всей длине мундштука,
а второй конструкции (б) —только по концам.
Многоэлектродная и многодуговая сварка. Повы-
5
4
СКОРОСТЬ СВАРКИ. М/МИН
Рис. 2. Мундштуки (а, 6) для сварки с повышенным вылетом
электрода
1 — подающие ролики; 2 — токолодвод; 3 — изолятор. 1— трубка из нрржми'ющей
стали; 5 — покрытие из окиси алюминия. 6 — оправка. 7 — электроду — дуга;
9 — изделие
КАТЕТ ШВА ММ
ТОЛЩИНА ЛИСТОВ. ММ
Рис. 3. Влияние на скорость сварки величины катета шва (а)
и толщины свариваемых листов (б)
I — сварка одиночным электродом; 2 — сварка расщепленной дугой; 3 — двухдуго-
вая сварка способом тандем
в
сить производительность автоматизированной сварки
под флюсом позволяет одновременное применение
двух и более электродных проволок, что обеспечивает
увеличение суммарно допустимой токовой нагрузки,
а это, в свою очередь, приводит к пбвышению
производительности наплавки. При сварке расщеп-
ленным электродом повышение производительности
наплавки по сравнению с обычной одноэлектродной
сваркой достигается за счет пропорционального уве-
личения сварочного тока. Аналогично производитель-
ность повышается при двухдуговой сварке .методом
тандем. Максимальная производительность наплавки
при сварке указанным способом может достигать
30 кг/ч. Однако возможность повышения скорости
сварки, которая наряду с наплавкой характеризует
производительность сварки за счет увеличения тока,
ограничена тем, что в определенный момент нару-
шается нормальное формирование сварного шва, и
в нем образуются дефекты. Из трех способов авто-
матизированной сварки под флюсом одним электро-
дом, расщепленной дугой и двухдуговой методом
тандем наибольшей производительностью обладает по-
следний. Однако при сварке стыковых соединений
элементов толщиной более 20 мм сварка расщепленной
дугой уступает одноэлектродной сварке (рис. 3).
При двух- и трехдуговой сварке методом тандем
каждая дуга выполняет определенную функцию. В пер-
вом случае ведущая дуга, расположенная обычно
перпендикулярно или с наклоном около 15° к по-
верхности свариваемых листов углом назад, производит
проплавление металла, задняя же дуга формирует
поверхность шва. Поэтому проплавляющее действие
задней дуги должно быть не больше, а ширина валика
не меньше, чем у ведущей дуги. Соответственно
сварочный ток задней дуги должен быть равен или
меньше тока ведущей дуги, а напряжение — равно
или больше. При этом максимальная разность ука-
занных параметров должна составлять соответственно
200 А и 6 В. Нормальному формированию сварного
шва способствуют небольшой наклон заднего электрода
углом вперед и электрофизические условия, при ко-
торых задняя дуга отклонялась бы в сторону ведущей.
Такие условия создают путем выбора рода тока,
питающего дуги, фазировки при использовании для
7
Рис. 4. Схема подключения
сварочных трансформаторов
к трехфазной сети при трех-
дуговой сварке
/, 2. 3 — порядковые номера сва-
рочных дуг, начиная с ведущей
Рис. 6. Диаграмма сравнения
производительности наплавки
при сварке методом SW (I)
и двухдуговой сварке (2)
Рис. 5. Схема расположения
электродов при сварке мето-
дом SW
I — передний электрод; 2 — задний элек-
трод; 3 — дополнительная присадочная
проволока
обеих дуг переменного тока и места токоподвода
к изделию при использовании постоянного тока. При
питании обеих дуг переменным током шов хорошо
формируется, когда источники подключены звездой со
сдвигом фаз не более чем на 90°. Такие же результаты
можно получить при питании ведущей дуги перемен-
ным током, задней — постоянным или при питании
обеих дуг постоянным током (в этом случае токо-
подвод к изделию следует выполнять в начале шва).
8
Так же, как и при сварке одиночным электродом,
при двухдуговой сварке большая скорость приводит
к нарушению нормальной формы шва. Скорость сварки
позволяет увеличить трехдуговой способ, при котором
ведущая дуга проплавляет металл, средняя — форми-
рует шов и несколько увеличивает это проплавление,
задняя — выполняет окончательное формирование
внешней поверхности шва и предупреждает об-
разование подрезов. Сварочный ток на каждой
последующей дуге меньше по сравнению с предыду-
щей. При сварке на переменном токе хорошее форми-
рование шва можно получить только при правильной
фазировке источников питания сварочным током. На
рис. 4 приведена рекомендуемая схема подключения
сварочных трансформаторов к трехфазной сети при
трехдуговой сварке. При таком подключении ведущая
дуга в процессе сварки отклоняется в сторону,
противоположную направлению сварки, средняя — в
том же направлении, но на меньшую величину, а
задняя — вперед в направлении сварки. Такое взаим-
ное отклонение сварочных дуг способствует хорошему
формированию шва. Применение многодуговой сварки
позволяет не только увеличить производительность
наплавки и скорость сварки, но и уменьшить погонную
ф1ергию по сравнению со сваркой одиночным элек-
тродом (табл. I).
Японская фирма «Сумитомо» усовершенствовала
двухдуговую сварку, разработав «метод SW», сущность
которого заключается в дополнительном введении
к двум электродам присадочной проволоки (рис. 5).
Тепло сварочных дуг частично используется для
расплавления присадочной проволоки, что исключает
чрезмерное плавление и перегрев основного металла,
обеспечивая тем самым увеличение производитель-
ности наплавки и более эффективное использование
тепла сварочной дуги. Дополнительная присадочная
проволока, расположенная между двумя электродами,
подвергается тепловому воздействию сварочных дуг
с обеих сторон. Причем наклонное расположение
электродов обеспечивает более концентрированный
нагрев дополнительной присадочной проволоки. Про-
изводительность наплавки «методом SW» почти в два
раза выше, чем при двухдуговой сварке (рис. 6). Изме-
нение соотношения сварочного тока на переднем и
9
. Сравнительные данные при стыковой сварке одно-, двух- и трехдуговым способом
Погонная	энергия сварки. кДж/см	3	27,5	25,6
Производи- тельность иаплаикн, кг/ч		СП о	20,9	34,7
Скорость сварки» см/мин		— СО -г со	00 г~	00	1Л г-
Напряжение на дуге. в'		33 35	сч сч ю « сс со	h- Ь- 4&Г- ОС СО СО СО СО СО СО
Сварочный ток. А		850 1150	sssg	— 00 <£> — 00 (О
Положение дуги		1 1	Ведущая Задняя То же	я к 2 S К Э х к J >. ч х ¥ =< <j> «п О' С. я о ЕС О СОН
	Номер прохода	— а	"" =	— а
Способ сварки		Однодуговая	Двухдуговая	Трехдуговая
2. Влияние сварочного тока на формирование шва
Сила сварочного тока на электроде. А		Размеры шва. мм			Другие параметры режима сварки
		глубина проплав ления	ширина	высота усиления	
переднем	заднем				
800	1200	21	36	4	Напряжение на дуге 42 В.
КМЮ	1000	24	32	7	Скорость сварки —
1200	«00	28	22	12	30 см/мин. Диаметр до- полнительной присадочной проволоки — 6,4 мм. Ско- рость подачи дополнитель- ной присадочной прово- локи — 170 см/мин
заднем электродах при его постоянной суммарной
величине практически не влияет на производитель-
ность наплавки. Форма шва (его ширина и глубина
проплавления) при сварке «методом SW» мало отли-
чается от формы шва при обычной двухдуговой
сварке. Однако форму шва можно изменять увели-
чивая или уменьшая сварочный ток на переднем
и заднем электро^х (табл. 2).
Однако какрг|Нхдуговая сварка, так и сварка
«методом SW» РК^может найти широкого применения
из-за сложности сварочного оборудования.
Сварка ленточным электродом. Высокая произво-
дительность этого способа сварки обусловлена элек-
трофизическими особенностями горения дуги «ри лен-
точном электроде, по торцу которого пятно дуги пере-
мещается. Большая площадь контактной поверхности
ленточного электрода с жидким шлаком, создавая
небольшое переходное сопротивление, обеспечивает бо-
лее высокую способность флюса выдерживать токовые
нагрузки по сравнению со сваркой электродной про-
волокой. Наряду с этим улучшаются механические
свойства сварного соединения, повышается стойкость
против образования трещин и пор при большей ско-
рости сварки, чем при сварке электродной проволокой.
Производительность наплавки достигает наибольшего
значения при оптимальном соотношении силы свароч-
ного тока и ширины ленты, когда скорость переме-
щения пятна дуги по торцу ленты достигает
максимального значения. Кроме того, производитель-
ность повышается с увеличением вылета ленты до
и
10
ШИРИНА ЛЕНТОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА, ММ
Рис. 7. Влияние ширины электрода, величины сварочного тока
и вылета электрода на производительность наплавки при
сварке под флюсом ленточным электродом толщиной 0,5 мм
1~5 — кривые, соответствующие вылету электрода 35 мм и силе гоКа-^лк
соответственно 1770; 1620; 1420; 1200; 1000; 6—8 — кривые, соответству
силе тока 1200 А и вылету электрода, мм: 120; 90; 60 (напряжение ня
30 В, скорость сварки 60 м/ч)
определенных значений. Так, при вылете 120 мм и силе
сварочного тока 1200 А можно достичь производи-
тельности наплавки около 50 кг/ч (рис. 7). Однако
при этом процесс сварки становится нестабильным,
поэтому оптимальным вылетом считается 100 мм. Уве-
личение ширины ленточного электрода приводит к сни-
жению производительности наплавки и глубины про-
плавления. Ленточный электрод небольшой ширины,
создавая концентрированный ввод тепла и высокое
давление дуги, увеличивает проплавление, но оно оста-
ется меньшим, чем при сварке электродной прово-
локой. В табл. 3 приведены данные по сварке
электродной проволокой и ленточным электродом.
Из таблицы видно, что при сварке ленточным
электродом резко увеличивается производительность
наплавки. Это позволяет также увеличить скорость
сварки. Однако погонная энергия при использо-
вании ленточного электрода на 30—100% превышает
энергию при сварке электродной проволокой, что
3. Сравнительные данные по сварке под флюсом стыковых
соединений электродной проволокой и ленточным электродом
(в числителе данные по сварке проволокой,
в знаменателе — лентой)
Толщина свари* веемого металла, мм	Наличие разделки кромок	Сварочный ток. А	Напря- жение на дуге. В	Скорость сварки, см/мин	Погонная энергия. кДж/см	Производи- тельность наплавки, кг/ч
6	Нет	680	23	75	12.4	9
		тш	25	78	9h	Ж5
8	>	780	28	68	19,3	11
		1480	ЗТ	7Т	37.2	24Т
10	Есть	850	30	54	28,4	12,1
		1455	27	60	18~	
12	>	950	31	45	39,1	13
		1555	25	55	47,4	25
препятствует применению ленточного электрода для
сварки сталей, чувствительных к термическому воз-
действию сварочного цикла.
* Ленточный электрод наиболее эффективен для
сварки угловых швов. Скорость сварки в этом случае
повышается в 1,5—2 раза по сравнению со сваркой
электродной проволокой. Для сварки угловых швов
с катетом более 6 .мм рекомендуется применять
ленту сечением 15X1 мм, при этом швы с катетом
до 14 мм выполняют за один проход. Для швов
с катетом менее 6 мм такая длина непригодна,
так как производительность наплавки, которая опре-
деляется силой тока, при этом превышает величину,
необходимую для формирования швов указанного
размера при соответствующей скорости сварки. Для
сварки швов с катетом менее 6 мм целесообразно
применять более узкие и толстые ленты. Необходи-
мую глубину проплавления, размеры и формы шва
достигают выбором соответствующих значений сва-
рочного тока и скорости сварки. При сварке в поло-
жении «в угол» следует особенно тщательно выдер-
живать параметры режима сварки — оптимальный
сварочный ток в пределах 700—1000 А и напряжение
на дуге^ 27—30 В. При сварке «в лодочку»
сварочный ток и напряжение на дуге можно увеличить.
• енточный электрод, предварительно профилирован-
ный в U-образную форму с помощью специальной
12
13
Рис. 8. Схема сварки стыкового соединения профилированным
ленточным электродом
а — траектория перемещения дуги; б — подготовка свариваемых кромок и распо-
ложение электрода
приставки, можно применять для сварки корневого
шва. Электрод открытой стороной профиля распола-
гают в разделке в сторону направления сварки.
Так как дуга в процессе сварки перемешается по
торцу ленточного электрода от одной кромки к другой,
то при поступательном движении сварочной головки
дуга движется по сложной траектории (рис. 8). Коле-
бательное движение дуги ограничивает ее непосред-
ственное влияние на флюсомедную подкладку, и на-
плавляемый жидкий металл направляется от одной
кромки стыка к другой, поэтому зазор между свари-
ваемыми кромками хорошо перекрывается. По срав-
нению с плоским электродом при его поперечном
расположении профилирование ленточного электрода
позволяет достичь более глубокого введения электрода
в разделку, что обеспечивает хорошее проплавление
кромок. Кроме того, благодаря небольшой глубине
провара при соответствующей подготовке кромок ме-
талл шва не вытекает из разделки. Окончательная
заварка стыка выполняется второй сварочной головкой,
следующей за первой по схеме тандем. Вторая
головка производит сварку расщепленным электро-
дом — электродной проволокой диаметром 2.5 мм или
одним ленточным электродом сечением 15X1 мм.
Оптимальный режим сварки корневого шва: сва-
рочный ток 500 А, напряжение на дуге 25 В, скорость
сварки 50 см/мин, сечение ленты 15X0$ мм. Повыше-
ние сварочного тока при зазоре 4 мм может при-
вести к повреждению медной подкладки из-за увели-
Рис. 9. Схема процесса сварки под флюсом с горячей присадочной
проволокой
а__схема процесса сварки; б — схема сварочной ванны; /— электродная проволока;
2—горячая проволока; 3 — источник питания дуги переменным или постоянным
током; 4 — источник переменного тока для подогрева горячей проволоки; 5 — сва-
рочный флюс; 6 — шлак; 7 — сварной шов; 8 — свариваемое изделие
чения глубины проплавления, а уменьшение зазора —
к ухудшению формирования шва. При увеличении
напряжения на дуге глубина провара становится
неравномерной, а при напряжении менее 25 В процесс
сварки становится нестабильным. Для автоматизиро-
ванной сварки под флюсом ленточным электродом
можно применять то же оборудование, что и для
обычной сварки под флюсом, изменив конструкцию
устройства, подающего электрод, и токоподвода.
Ленточный электрод наиболее целесообразно при-
менять при сварке протяженных угловых швов. Этот
способ характеризуется возможностью использования
больших сварочных токов (1500—2000 А). При этом
производительность наплавки может достигать 40 кг/ч
и более. Скорость сварки угловых швов по сравнению
со сваркой электродной проволокой увеличивается
в 1-,5—2,5 раза. Однако недостатки сварки ленточным
электродом не позволяют применить его в большом
объеме. Это прежде всего меньшая глубина проплав-
ления и более высокие тепловложения. Первый из ука-
занных недостатков имеет большое значение при
сварке конструкций, где требуется полный провар
свариваемых элементов, а второй — при сварке кон-
струкций из высокопрочных сталей, где особенно
необходимо ограничить тепловложение в процессе
сварки.
Сварка с горячей присадочной проволокой. Этот
способ сварки позволяет повышать производитель-
ность наплавки без существенного тепловложения.
Сварка с горячей присадочной проволокой выполня-
ется на Двух самостоятельных устройствах (рис. 9),
14
15
каждое из которых имеет свой источник питания,
механизм подачи проволоки, пульт управления и на-
правляющую трубку. Одно из указанных устройств
предназначено для сварки под флюсом по обычной
схеме, а второе подает в ту же сварочную ванну
подогретую джоулевым теплом электродную прово-
локу. Параметры режима работы каждого устройства
регулируются независимо друг от друга. Для подогрева
проволоки целесообразно применять источник питания
с пологопадающей вольт-амперной характеристикой
с регулируемым напряжением. Такой источник позво-
ляет устанавливать оптимальный режим подогрева
проволоки в зависимости от скорости ее подачи,
диаметра и вылета. Рассматриваемый способ сварки
позволяет получить за один проход швы с большими
катетами, т. е. сварные соединения, которые невозможно
получить за один проход без прожога подкладки,
применяя обычную технологию. Особенно большие
преимущества имеет этот способ при сварке изделий
из термообработанных сталей, требующих контроля за
величиной погонной энергии. Однако существенным не-
достатком этого способа, препятствующим широкому
внедрению его в производство, является сложность
и высокая стоимость сварочной установки по сравне-
нию с обычной автоматизированной сваркой под
флюсом. По существу вместо одной сварочной уста-
новки при обычной сварке при сварке с горячей
присадочной проволокой требуется две.
Нерациональные затраты тепла сварочной дуги
Рассмотренные выше высокопроизводительные спо-
собы дуговой сварки, как было отмечено, не могут
найти на производстве в силу тех или иных причин
широкого применения. Поэтому следует искать новый,
более доступный высокопроизводительный способ
сварки, обеспечивающий, кроме того, высокое ка-
чество самых различных сварных конструкций.
При сварке плавящимся электродом с увеличе-
нием тока и скорости сварки происходит значительное
преобладание проплавляющей способности над про-
изводительностью расплавления электродного металла,
тогда как при рациональном режиме сварки должно
обеспечиваться правильное соотношение в шве между
массами расплавляемого основного и присадочного
металлов. По существу процесс сварки должен про-
текать таким образом, чтобы нагревать и расплавлять
минимально необходимое для образования сварного
соединения количество металла. Увеличение тепло-
вложения, т. е. увеличение количества нагретого
и наплавленного металлов, ухудшает качество свар-
ного соединения (увеличивается зона структурных
превращений, степень деформации изделия) и вызы-
вает бесполезный расход энергии, снижает произво-
дительность. При сварке под флюсом в среднем
41% тепла дуги идет на плавление металла шва,
из них 14% — на плавление присадочного металла.
В этом случае доля тепла дуги, идущая на расплавле-
ние основного металла, составляет в среднем 27%,
т. е. доля основного металла в шве составляет
65% и присадочного металла — 35%. С увеличением
силы сварочного тока доля основного металла в шве
возрастает и достигает 70%. Это показывает, что
при сварке под флюсом соединений, образуемых преи-
мущественно наплавленным металлом, расплавляется
излишнее количество основного металла. К нерацио-
нальным затратам тепла относится также тепло на
расплавление избыточного количества флюса и нагрев
изделия в процессе сварки за счет теплопроводности.
Нерациональные затраты тепла при сварке под флю-
сом составляют 74—83%, из них 19—25% на расплав-
ление флюса, 14—21% на расплавление основного
металла, 26—32% на нагрев изделия в процессе сварки
за счет теплопроводности, 6% на излучение, нагрев
расплавляемой части флюса. На расплавление элек-
тродного метала расходуется только 12—16% свароч-
ного тепла.
Избыток тепла в зоне сварки появляется вследствие
того, что сварочной дугой выделяется значительно
больше тепловой энергии, чем может быть воспринято
поверхностью электродного металла. Поэтому для
уменьшения нерациональных затрат тепла необходимо
ограничивать поступление тепла в изделие в процессе
сварки и создавать условия для стока избыточного
тепла. При обычной сварке под флюсом избы-
точное, бесполезно теряемое тепло можно использо-
вать на расплавление дополнительной присадки в ко-
личестве до 200% массы электродной проволоки.
2 Зак. Юф	и
16
Принцип сварки с дополнительным порошкообразным
присадочным металлом
Па основании приведенного выше материала можно
сделать вывод, что увеличение объема наплавляемого
металла можно достигнуть, используя нерациональные
затраты тепла сварочной дуги. Возникло много спосо-
бов перераспределить затраты тепла дуги, идущие на
расплавление основного и присадочного металлов.
Сделать это можно, в частности, используя до-
полнительную присадку, которая является не несущим
электрический заряд присадочным металлом, подавае-
мым в зону сварки плавлением. В качестве допол-
нительной присадки применяли монолитную проволоку,
окатыши, железный порошок, крупку, изготовленную
из сварочной проволоки, и другие материалы. Такое
разнообразие присадок объясняется тем, что не был
четко определен резерв тепла при обычной сварке
и вид наиболее целесообразной дополнительной при-
садки. Для выбора вида дополнительного приса-
дочного металла необходимо сравнить монолитную
проволоку и порошкообразный металл сферической
формы.
Установлено, что по скорости нагрева на первом
месте находится шар (сферическая гранула), а затем
(по мере уменьшения скорости нагрева) крупка из
проволоки, частица порошка кубической формы, моно-
литная проволока, брус квадратного сечения с не-
ограниченной длиной и металлическая лента. Это
объясняется тем, что скорость нагрева центра сфе-
рической гранулы до температуры плавления в 1,5 раза
выше скорости нагрева оси проволоки при одинаковом
диаметре, так как условия подвода и распространения
тепла в сферической грануле более благоприятны
и одинаковы во всех направлениях. Более того,
время нахождения порошкообразного металла в зоне
сварки не зависит от его количества и поэтому
порошкообразный металл подается в зону сварки в
требуемом количестве в соответствии с резервным
теплом. Количество дополнительной присадки в виде
проволоки определяется скоростью ее подачи, а с уве-
личением скорости подачи уменьшается время нахож-
дения проволоки в зоне сварки. При большой ско-
рости подачи металл по оси проволоки не успевает
нагреться до температуры плавления. Таким образом,
с тепловой точки зрения для полной реализации
имеющегося резерва тепла при обычной сварке под
флюсом наиболее целесообразно вводить в зону сварки
дополнительный порошкообразный металл.
Рассмотрим теперь технологическую возможность
реализации првцесса сварки с дополнительным
присадочным металлом в виде монолитной проволоки.
Опыты показывают, что введение в зону сварки прово-
локи диаметром 3—5 мм с предельной скоростью
нарушает формирование сварного шва и стабильность
процесса горения дуги. Это происходит, вероятно,
из-за охлаждения части сварочной ванны, вызванного
большим количеством холодного дополнительного при-
садочного металла, не рассредоточенного по всему
объему зоны тепла. Следовательно, дополнительная
присадка в виде монолитной проволоки должна
подаваться в сварочную ванну не с предельной,
а с требуемой скоростью, соответствующей коли-
честву дополнительной присадки, расплавляемой за
счет резервного тепла. Но требуемая и предельная
скорости совпадают только у проволоки диаметром
5 мм. При меньших диаметрах следует подавать
одновременно несколько проволок с целью исполь-
зования резервного тепла. Так. проволоку диаметром
1—2 мм требуется вводить одновременно в коли-
честве 3—6 штук с предельной скоростью. Скорость
подачи проволоки будет меньше предельной, а следо-
вательно, число вводимых проволок увеличится. Однако
технологически осуществить подачу в сварочную ванну
такого числа проволок практически невозможно.
Таким образом, и с технологической точки зрения
для использования резерва тепла сварочной дуги
наиболее целесообразно вводить в зону сварки до-
полнительный присадочный порошкообразный металл.
В принципе сварка с дополнительным приса-
дочным порошкообразным металлом не отличается
от обычной автоматизированной сварки под флюсом
и электрошлаковой сварки. Только дополнительно
в сварочную ванну или в зону сварки подается
с помощью специальных приспособлений или вручную
Дополнительный присадочный порошкообразный ме-
талл. При сварке под флюсом на практически
применяемых режимах только за счет резервного тепла
18
2*
19
можно повысить производительность расплавления
присадочного металла в 2—2,5 раза. На суще-
ствующем оборудовании с использованием обычных
сварочных материалов применение дополнительного
порошкообразного присадочного металла позволит по-
высить производительность сварки более чем в два раза.
Кроме того, существует еще один из путей интенси-
фикации процесса сварки — это введение дополни-
тельной присадки в зону сварки с предварительным
ее подогревом. При подогреве присадки до 800 °C
ее расплавляется вдвое больше, чем при комнатной
температуре.
Влияние дополнительного порошкообразного
присадочного металла на качество сварных соединений
Метод сварки с дополнительным порошкообразным
присадочным металлом характеризуется меньшим
удельным тепловложением по сравнению с обычными
методами сварки, что приводит к улучшению тер-
мического цикла сварки. В результате улучшаются
структура металла сварного соединения, условия кри-
сталлизации, и в итоге улучшаются механические
свойства. Механические свойства зависят от хими-
ческого состава и структуры металла. Химический
состав металла шва можно регулировать путем из-
менения химического состава порошкообразного при-
садочного металла и изменения доли основного
металла. Во ВНИИмонтажспецстрое изучали механи-
ческие свойства металла шва на сталях 16Г2АФ
и 14Х2ГМР с различными сочетаниями электродной
проволоки и порошкообразного металла при сварке
стыковых соединений. При использовании электродной
проволоки Св-ЮНМА с увеличением количества по-
рошкообразного металла из проволоки этой же марки
повышается предел прочности, а относительное удли-
нение уменьшается, что объясняется уменьшением
доли основного металла в металле шва. С увеличе-
нием количества порошкообразного металла из
проволоки Св-08Г2С и Св-08ГА предел прочности
уменьшается. Необходимый предел прочности можно
получить, сочетая рациональное количество порошко-
образного металла определенного химического состава
с электродными проволоками, применение которых
при обычной сварке не обеспечивает нормативного
значения предела прочности. Применение порошко-
образного металла позволяет получать необходимый
предел прочности при максимальной пластичности
металла шва (табл. 4), что способствует также повы-
шению сопротивляемости металла шва, образованию
трещин. С увеличением количества порошкообразного
присадочного металла повышается сопротивляемость
образованию горячих трещин, что является резуль-
татом благоприятных тепловых процессов, условий
кристаллизации и деформаций кристаллизующегося
металла. Тепловой баланс дуги изменяется за счет
уменьшения доли тепла на плавление основного
металла и увеличение доли тепла на плавление при-
садочного металла. В свою очередь, это снижает
скорость охлаждения металла шва, затормаживает
деформации, улучшает схему кристаллизации, умень-
шает количество вредных примесей за счет уменьшения
доли основного металла в металле шва. В конечном
итоге повышается пластичность металла шва.
Сопротивляемость образованию холодных трещин
при сварке с дополнительным порошкообразным при-
садочным металлом можно рассмотреть на примерах
сварки сталей 16Г2АФ и 4Х2ГМР. Оказывается, что
изменение фазовых составляющих в связи с уменьше-
нием скорости охлаждения при температуре наимень-
шей устойчивости аустенита, а также уменьшение
деформаций позволяют обеспечить показатель сопро-
тивляемости трещинам в 1,4—1,6 раза выше, чем
при обычной сварке. При обычной сварке стали
толщиной свыше 25 мм с целью предупреждения
появления трещин сваривают с подогревом. Однако
при сварке с порошкообразным присадочным металлом
без предварительного подогрева сопротивляемость
образованию холодных трещин выше, чем при обычной
сварке с предварительным подогревом. Следовательно,
применение порошкообразного присадочного металла
создает большой запас технологической прочности
конструкций.
Следует отметить очень важную особенность
сварки с порошкообразным присадочным металлом —
порошкообразный металл, выполняя функцию подкла-
дочного материала, способствует хорошему формиро-
ванию корня шва без образования шлаковых вклю-
21
20
4. Механические свойства металла шва, выполненного обычной сваркой под флюсом
и с применением порошкообразного присадочного металла
Марка стали (толщина листа.	Исследуемый металл	Вид порошкообразного присадочного металла	Марка сварочной проволоки и флюса	Предел текучести <ir, МПа	Предел прочности оа, МПа	Относк- тельиое у длине- н’ие б. %	Ударная вязкость ак, Дж/см2, при температуре, 4С			Примечание
							+ 20	-20	-40	
10Г2С1 (40)	Металл шва	—	Св-08ГЛ АН-348А	350	480	28	117	77	39	Обычная сварка, Х-образная раз- делка, шесть про- ходов-
		Крупка из про- волоки Св-08Г2С диаметром 1.6 мм	То же	350	550	24,5	144	117	69	Сварка с порошко- образным приса- дочным металлом в 2 прохода без разделки кромок
		То же, из про- волоки Св-08 диаметррм 1,6 мм	»	340	480	26	156	120	91	
		Железный по- рошок ПЖ-2К	Св-08Г2С АН-348	400	580	26	149	96	81	
	Основной металл			340	500	25	340	281	116	
Продолжение табл. 4
09Г2С (24)	Металл шв^1		Св-08ГА АН-8	348	472	28,3	118	—	60	о Обычная сварка, V-образная раз- делка в 4 про- хода
		Крупка из про- волоки Св-08Г2С	Св-08ГА АН-8	340	470	30	151	—	76	Сварка с порошко- образным метал- лом в 2 прохода без разделки кро- мок
	Основной металл			330	468	32	214		121	
чений и других характерных дефектов. Это дает
возможность пересмотреть требования к’разделке кро-
мок стыковых соединений и значительно уменьшить
угол разделки или совсем отказаться от разделки
кромок. Наиболее эффективно применение порошко-
образного присадочного металла при сварке стыковых
соединений элементов толщиной 20—50 мм, где про-
изводительность возрастает в 2—3 раза по сравнению
с обычной сваркой.
Кроме того, при сварке с порошкообразным
присадочным металлом увеличивается объем сварочной
ванны. Это уменьшает скорость охлаждения расплав-
ленного металла и снижает скорость деформаций.
Уменьшение удельного тепловложения. доли тепла на
плавление основного металла и увеличение массы при-
садочного металла благоприятно сказываются на сва-
рочных деформациях. При сварке толстолистовых
конструкций уменьшение суммарного тепловложения
в 2 раза и уменьшение относительной глубины про-
плавления приводят к снижению угловой деформации
в плоскости, перпендикулярной шву, в 2,3 раза и к
снижению суммарной поперечной деформации в 2,7 раза
по сравнению с обычной сваркой.
Повышенная чувствительность обычной сварки к
прожогам является сдерживающим фактором интен-
сификации процесса сварки за счет форсирова-
ния ее режима. При сварке с порошкообразным
присадочным металлом удается избежать этого явле-
ния там, где прожоги неизбежны при обычной
сварке. Недопущение прожогов стало возможным
благодаря более низкой температуре металла свароч-
ной ванны в различных ее точках, уменьшению глубины
проплавления и увеличению количества наплавлен-
ного металла. Применение порошкообразного приса-
дочного металла открывает широкие возможности по-
вышения качества сварных изделий и производитель-
ности приварке под флюсом.
Очень^ажным преимуществом сварки с дополни-
тельным порошкообразным присадочным металлом яв-
ляется меньшая чувствительность к зазорам по
сравнению с обычной сваркой. При сварке стыковых
соединений на флюсовой подушке с порошкообразным
присадочным металлом допустимые зазоры в 2—2,5 ра-
за превышают этот показатель по сравнению с обычной
Рис. 10. Допустимый зазор
при сварке металла различ-
ной толщины из низкоугле-
родистой стали без прожогов
I — сварка с присадочным метал-
лом; 2 — то же без присадочного
металла
сваркой. На рис. 10 приведены кривые, характери-
зующие допустимый зазор при сварке без прожогов.
Таким образом, можно сказать, что сварка с порошко-
образным присадочным металлом малочувствительна
к изменениям режима сварки, зазоров, толщины руч-
ной подварки (прожоги, как правило, образуются при
сварке первого прохода под флюсом по ручной
подварке вследствие колебания толщины слоя под-
варки), что обусловливает значительное расширение
технологических возможностей традиционной сварки
под флюсом.
Процесс кристаллизации металла сварочной ванны
оказывает большое влияние на прочность сварного
соединения, структуру и свойства металла шва. На
прочность сварного соединения наибольшее влияние
оказывают размеры первичных кристаллитов. Горя-
чие трещины в основном располагаются в зоне сты-
ковки кристаллитов, т. е. по их границам или по оси
шва. Образование горячих трещин зачастую удается
предотвратить посредством изменения схемы кристал-
лизации металла сварочной ванны. При сварке с по-
рошкообразным присадочным металлом уменьшение
Доли тепла на плавление основного металла и увели-
чение доли тепла на плавление присадочного ме-
талла приводят к изменению формы фронта кристал-
лизации и пространственной микроструктуры металла
шва, ориентировки кристаллитов, создавая более бла-
топриятную схему кристаллизации по сравнению
с обычной сваркой, и уменьшая возможность обра-
24
25
зования горячих трещин. Наибольшее влияние на
изменение схемы кристаллизации оказывает зазор
между свариваемыми кромками. При обычной сварке
при увеличении зазора происходит постепенное из-
менение схемы кристаллизации, что неизбежно при-
водит к образованию горячей трещины в той части
поперечного сечения шва, где кристаллиты стыку-
ются под углом 90° к оси шва. При традиционной
сварке под флюсом трещина появляется уже при зазоре
в 3 мм, а при сварке с порошкообразным приса-
дочным металлом — в 12 мм. На практике не всегда
удается обеспечить постоянство предусмотренного
технологией зазора, поэтому при обычной сварке
изделий даже из низкоуглеродистой стали при изме-
нениях зазора появляется большая вероятность обра-
зования горячих трещин, а сварка с порошкообразным
присадочным металлом позволяет предупредить появ-
ление этого дефекта.
На первый взгляд кажется, что при сварке
с дополнительным порошкообразным присадочным ме-
таллом вероятность образования пор больше, чем при
обычной сварке, так как порошкообразный металл
является дополнительным носителем окислов и влаги.
Однако в этом случае начинают действовать поло-
жительные факторы, нейтрализующие дополнительные
окислы и влагу: увеличение объема и времени пре-
бывания металла сварочной ванны в жидком со-
стоянии, улучшение схемы кристаллизации, снижение
скорости охлаждения металла сварочной ванны,
уменьшение глубины сварочной ванны. Поэтому при
сварке с порошкообразным металлом металлургические
процессы не претерпевают сколько-нибудь заметных
изменений и при использовании присадочного металла
в виде крупки из сварочной проволоки диаметром
0,8—2 мм поры в металле шва практически не по-
являются. Однако с уменьшением размера частиц
присадки ниже 0,5 мм и особенно при сварке
низкоуглеродистых сталей склонность к порообразо-
ванию в металле шва возрастает.
Сварка с порошкообразным присадочным металлом
оказывает благоприятное влияние на формирование
шва и особенно при его подаче на вылет электрода.
Увеличение количества порошкообразного металла
приводит при наплавке на листовой металл к увеличе-
26
27
нию ширины и высоты шва при уменьшении глубины
проплавления, а поступление порошкообразной при-
садки в сварочную ванну, минуя дугу, захолаживает
ее. В итоге указанные факторы приводят к улучшению
формирования сварного шва.
Улучшение свойств сварных соединений наблюда-
ется также при электрошлаковой сварке с порошко-
образным присадочным металлом. Это, как и при авто-
матизированной сварке под флюсом, происходит из-за
более благоприятных условий кристаллизации и луч-
шего термического цикла. В этом случае резко сокра-
щаются скорость и длительность нагрева металла
до температуры плавления, время пребывания металла
при повышенных температурах и скорость-юхлаждения.
Например, для сварного соединения толщиной 40 мм
длительность нагрева сокращается в 3,5 раза, ско-
рость нагрева в интервале температур 700—1000 °C
повышается в 2,5 раза, время пребывания металла
околошовной зоны при высоких температурах в период
нагрева уменьшается в 11,5 раза, а в период охлаж-
дения— 1,5 раза. Длительность пребывания металла
при температурах выше температуры усиленного роста
зерна сокращается в 4 раза, а скорость охлаждения
увеличивается вдвое. Все это приводит к улучшению
механических свойств сварных соединений, выполнен-
ных с порошкообразным присадочным металлом
(табл. 5) электродной проволокой Св-ЮНМА и флю-
сом АН-8.
Таким образом, метод сварки с дополнительным
порошкообразным присадочным металлом позволяет
не только повысить производительность труда за счет
увеличения коэффициента наплавки на существующих
режимах и возможности сварки на повышенных зна-
чениях сварочного тока без нарушения формирования
шва, но и существенно улучшить качество сварного
соединения.
Эффективность сварки с дополнительным
порошкообразным присадочным металлом
Эффективность того или иного метода сварки можно
оценить, сравнивая производительность расплавления
присадочного металла, эффективность использования
сварочного тепла на его плавление и удельное тепло-
6. Эффективность сварки Х-образного соединения толщиной 30 мм
Показатель	Обычная автоматизированная сварка под флюсом	Автоматизированная сварка под флюсом с дополнительным порошкообразным присадочным металлом
Производительность расплав- ленного присадочного метал- ла, кг/ч	14,6	33
Эффективность использования сварочного тепла на плавление присадочного металла (КПД процесса наплавки)	0,14	0,31
Удельное тепловложение. кДж/см2	97	40
вложение. Во ВНИИмонтажспецстрое провели срав-
нение указанных показателей при обычной автомати-
зированной сварке под флюсом и автоматизированной
сварке под флюсом с дополнительным порошкообраз-
ным присадочным металлом. В обоих случаях были
взяты одинаковые исходные данные: диаметр электрода
5 мм, сварочный ток — постоянный обратной поляр-
ности силой 100 А, напряжение на дуге 40 В.
В табл. 6 приведены полученные данные.
Сравнение данных таблицы показывает, что наибо-
лее эффективным является метод сварки с дополни-
тельным порошкообразным присадочным металлом,
обеспечивая высокую производительность и наимень-
шее удельное тепловложение, т. е. в конечном итоге
увеличивает производительность труда, снижает трудо-
затраты при существенном повышении качества свар-
ных соединений.
Сварной шов образуется из основного, электрод-
ного и порошкообразного металла. Удельный вес
каждого из них определяется отношением массы
металла к массе металла шва. Поэтому увеличение
массы порошкообразного присадочного металла ведет
к уменьшению массы основного металла (масса элек-
тродного металла остается постоянной), а это обеспе-
чивает повышение производительности наплавки. Про-
изводительность наплавки и количество расплавляемо-
го дополнительного присадочного металла опреде-
ляются скоростью нагрева присадки до температуры
плавления и зависят от ее физических свойств,
28
29
Рис. 11. Сечения сварных тавровых соединений, выполненных
обычной сваркой (а) и с применением порошкообразного приса-
дочного металла (б)
а — катет сварного шва; S — площадь поперечного сечения шва
7. Экономический эффект от внедрения сварки труб
с порошкообразным присадочным металлом
Показатель	Обычная автоматизированная сварка под флюсом	Автоматизированная сварка под флюсом с порошкообразным присадочным металлом
Общий объем сварочных работ, тыс. м сварного шва	11	11
Себестоимость 1 м шва, руб.	19,3	6
Удельные капитальные вложе- ния. руб.	2,4	0,16
Трудоемкость, чел.-дни	3117	267
Условное высвобождение- ра- бочих, чел.	—	II
Приведенные затраты на 1 м шва, руб.	19,6	6
Снижение приведенных затрат, руб.	-—	19,6
Годовой экономический эффект, руб.	—	150,1
формы и размеров. В зависимости от типа сварного
соединения и толщины свариваемых элементов соот-
ношение масс порошкообразного присадочного и
электродного металлов, .участвующих в формировании
шва, составляет 0,5—1,1. В соответствии с этим в
1,5—2 раза увеличивается производительность на-
плавки. На рис. 11 представлены сечения угловых
швов тавровых соединений, выполненных обычной
сваркой под флюсом и сваркой с применением
порошкообразного присадочного металла (соотношение
масс присадочного и электродного металлов 1:1)
на одинаковом режиме: сварочный ток — 750 А,
напряжение на дуге — 34 В, скорость сварки —
35 см/м. Как видно из рисунка, объем наплавленного
металла при сварке с присадочным металлом увели-
чился в 2 раза, однако глубина проплавления умень-
шилась. Это обстоятельство следует учитывать при
сварке таких тавровых соединений, где требуется
полное проплавление вертикального элемента. Однако
экономический эффект для сварки с дополнительным
порошкообразным присадочным металлом можно кон-
кретно подсчитать для каждого отдельного случая
внедрения этого прогрессивного способа сварки.
Экономическую эффективность в данном случае опре-
деляют по методу сравнительной эффективности, ко-
торая оценивается по величинам приведенных затрат
каждого из сравниваемых вариантов. Годовые при-
веденные затраты по сравниваемым вариантам
определяют по формуле
3, = С, + EJQ,
где Ct — себестоимость единицы строительно-монтажных работ
(продукции) по конкретному варианту, руб.; £м — нормативный
коэффициент эффективности капитальных вложений (0,15); К. —
удельные капитальные вложения в производственные фонды на
единицу строительно-монтажных работ (продукции) по конкрет-
ному варианту, руб.
Приведенные затраты могут определяться в виде
удельных затрат (на I автомат, 1 т наплавленного
металла или 1 т сварных конструкций), на объем
внедрения (число свариваемых изделий, число сва-
рочных автоматов, масса сварочных материалов,
масса наплавленного металла, длина швов в метрах).
Годовой экономический эффект подсчитывают как раз-
ность приведенных затрат по формуле
Э = (3, -32)Л2,
гДе 3| и 32 — приведенные затраты на единицу объема работ
(продукции) соответственно по заменяемому и новому вариантам;
41 — годовой объем работ, выполняемых в расчетном году
с применением новой техники, в данном случае сварки с порошко-
°бразным присадочным металлом.
Расчет выполняют в такой последовательности.
зо
31
Вначале определяют исходные данные для расчета
экономической эффективности от применения сварки
с дополнительным порошкообразным присадочным ме-
таллом. Затем определяют себестоимость I м сварного
шва, затраты на сварочные материалы и электроэнер-
гию на 1 м шва, производят расчет затрат труда
и заработной платы на 1 м сварного шва, расчет
затрат на эксплуатацию оборудования на 1 м шва.
В конце определяют результаты экономического
эффекта от внедрения сварки с порошкообразным
присадочным металлом (табл. 7). В качестве примера
расчета сравнительной эффективности можно рас-
смотреть сварку с порошкообразным присадочным
металлом труб диаметром 1420 мм и толщиной стенки
16,5 мм из дисперсионно-твердеющей стали. Приме-
нение порошкообразного присадочного металла позво-
ляет повысить эксплуатационную надежность труб
за счет улучшения структуры и механических свойств
металла и повышения сопротивляемости образованию
трещин в среднем в два раза, а также в два раза
увеличить производительность труда.
ГЛАВА II. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Пост для автоматизированной сварки под флюсом
Устройство поста для автоматизированной сварки
под флюсом с дополнительным порошкообразным
присадочным металлом в отличие от обычного
поста для сварки под флюсом дополнительно осна-
щается устройством для дозировки и подачи порошко-
образного металла. Однако устройство может отсут-
ствовать, если подача порошкообразного металла
производится в разделку шва вручную.
Автоматизированная сварка под флюсом с дополни-
тельным порошкообразным присадочным металлом
производится на стандартном сварочном оборудо-
вании— сварочных тракторах (ТС-17МУ, ДТС-39.
ТС-35, АДС-1000), сварочных самоходных автоматах
подвесного типа (АБСК, А-639К) или других авто-
матах, применяемых для сварки под флюсом. В ка-
честве источников питания рекомендуются выпрямители
ВКСМ-1000, ВДМ-1601, ВДМ-3001, ВСЖ-1600 и пре-
образователи типа ПСМ.
Рис. 12. Сварочный трактор с устройством для подачи порошко-
образного присадочного металла
I — бункер для порошкообразного присадочного металла; 2 — дозатор; 3 — направ-
ляющее устройство; 4 — бункер для флюса; 5 — корпус сварочного трактора
На рис. 12 приведена схема сварочного трактора,
снабженного устройством для засыпки и дозировки
порошкообразного присадочного металла. Устройство
для подачи присадочного металла на вылет электрода,
разработанное ВНИИмонтажспецстроем (рис. 13),
состоит из дозатора, токоподвода и трубки для на-
правления подаваемого из дозатора на вылет электрода
порошкообразного металла. В корпусе дозатора 1
(рис. 14) на приводной оси 2 закреплен черпающий
диск 3, находящийся между ограничительными шай-
бами 4. Дозатор имеет бункер 5 для порошко-
образного присадочного металла и регулятор расхо-
да 6. Черпающий дйск 3 состоит из отдельных
зубчатых элементов. Зубья 8 последовательно смещены
относительно друг друга в одном направлении, что
обеспечивает равномерность подачи порошкообразного
присадочного металла, который в процессе вращения
Диска 3 заполняет впадины между зубьями. Привод
Дозатора выполнен из роликов 9 и 10, поджимаемых
32
3 Зак. Юф
33
Рис. 13. Устройство для подачи порошкообразного металла на-
вылет электрода
I — дозатор. 2 — электродная проволока; 3 — токоподвод; 4 — трубка
Рис. 14. Дозатор для подачи порошкообразного присадочного металла
I — корпус дозатора; 2 — приводная ось. 3 — черпающий диск; 4 — ограничитель-
ные шайбы; 5 — бункер для порошкообразного присадочного металла; 6 — регулятор
Подачи порошкообразного присадочного металла; 7 — зубчатые элементы; 8 — зубья;
9, 10 — ролики; //—электродная проволока; /2 — обгонная муфта; 13 — сегментная
заслонка; 14 — лоток для подачи порошкообразного присадочного металла; 15 —
стопорный винт
к электродной проволоке 11. Первый ролик является
поджимным, а второй приводит во вращательное
движение диск 3. Для предотвращения заклинива-
ния черпающего диска в массе порошкообразного
присадочного металла ролик 10 посажен на обычную
муфту 12, которая предотвращает его движение в
обратном направлении. Регулятором подачи порошко-
образного металла служит поворотный сектор, уста-
новленный на оси диска 2. На одном конце сектора
расположен стопорный винт 15, фиксирующий поло-
34
з»
35
Рис. 15. Схема дозатора для
подачи порошкообразного ме-
талла в процессе сварки
I — дозатор порошкообразного при
садочного металла; 2 — электродная
проволока; 3 — слой флюса; 4 — сва-
рочная дуга
Рис. 16. Дозирующее устрой-
ство
/ — бункер; 2 — течка с заслонкой
жение регулятора расхода порошкообразного металла,
а на другом — сегментная заслонка 12, ограничива-
ющая высоту насыпания порошкообразного металла,
направляемого из бункера лотком 14 в полость
расположения черпающего зубчатого диска. Для
сварки под флюсом черпающее зубчатое колесо изго-
товляют диаметром 90 мм из немагнитного материала
толщиной 3 мм с 5—6 зубчатыми дисками. Регу-
лировка подаваемого количества порошкообразного
металла производится изменением числа зубчатых
дисков, перемещением сегментной заслонки 13 регуля-
тора расхода и частотой вращения колеса.
Для работы в бункер 5 засыпают порошкообразный
присадочный металл, который самотеком ссыпается
в полость черпающего диска (количество регулируется
заслонкой 14). При подаче электродной проволоки //
приводятся во вращение ролики 9 и 10. Последний
через ось 2 начинает вращать черпающий диск 3,
который забирает порошкообразный металл и подает
его в направляющий лоток, а затем на вылет электрода.
При помощи регулятора устанавливается требуемое
соотношение между массой порошкообразного металла
и электродной проволокой для одной скорости подачи
проволоки определенного диаметра. Любое изменение
скорости подачи проволоки данного диаметра авто-
матически приводит к соответствующему изменению
подаваемого количества порошкообразного металла.
На рис. 15 показана схема дозатора для подачи
порошкообразного присадочного металла в разделку
шва в процессе сварки.
Наряду с рассмотренными созданы и менее сложные
дозирующие устройства. На рис. 16 представлено одно
из таких устройств, которое состоит из цилиндрического
бункера и течки с заслонкой. Объем бункера
составляет 1,5 кг порошкообразного присадочного
металла. Количество подаваемой присадки регулиру-
ется периодическим открыванием заслонки в течке.
Устройство крепится к сварочному трактору со стороны
мундштуковой части.
Пост для электрошлаковой сварки
Для электрошлаковой сварки с порошкообразным
присадочным металлом применяют сайтоматы А-820М
или другие, оборудованные устройством для подачи
и дозирования порошкообразного присадочного метал-
ла (рис. 17), которое состоит из бункера для порошко-
образного металла, дозирующего устройства и трубки
для подачи металла в зону сварки. Устройство кре-
пится на «ноже» автомата со стороны заднего ползуна.
Автомат А-820М перемещается с помощью фрикцион-
ных приводных роликов по направляющему уголку,
который устанавливают параллельно стыку. В качестве
источников питания используют сварочные преобразо-
ватели постоянного тока ПС-1000 без балластных
реостатов. Сварку выполняют на ток^обратной по-
лярности. Сварочная цепь должна быть соединена
таким образом, чтобы избежать значительных несим-
метричных магнитных полей в зоне сварки. Для поста
электрошлаковой сварки на монтаже необходимо обо-
рудовать помещение для установки источника питания,
сварочного автомата, аппаратных ящиков, сушильного
Шкафа для флюса, металлического шкафа для по-
рошкообразного металла, стеллажа для хранения сва-
36
37
Рис. 18. Скобы, применяемые
при электрошлаковой сварке с
порошкообразным присадочным
металлом
Рис. 17. Принципиальная схема
поста для электрошлаковой свар-
ки с порошкообразным приса-
дочным металлом
У — приставка-дозатор; 2 — трубка для
подачи порошкообразного металла к
электроду; 3 — место подключения то-
коп роводов
рочных материалов, инвентаря и инструмента. При
электрошлаковой сварке с порошкообразным приса-
дочным металлом используют те же сборочно-
Сварочные приспособления, что и при обычной электро-
шлаковой сварке. Размеры скоб (рис. 18) назначают
с учетом того, что внутри монтажной скобы должно
проходить устройство для подачи и дозировки по-
рошкообразного металла. Первые скобы устанавливают
на расстоянии 400—500 мм от нижнего края листов,
все остальные — на расстоянии 800—1000 мм друг
от друга.
Когда автомат установлен на направляющий уго-
лок, следует произвести поджатие переднего и заднего
ползунов, присоединить к ним рукава охлаждающей
воды, установить мундштук в зазор между кромками
и отрегулировать выход и положение электродной
проволоки по центру зазора. Затем на ноже уста-
навливается дозирующее устройство. Подающую
трубку закрепляют таким образом, чтобы порошко-
образный металл попадал на электрод в центре
зазора. Устройство устанавливают так, чтобы оно не
касалось монтажной скобы, а подающая трубка —
кромок свариваемого металла. Установку скорости по-
дачи электродной проволоки, засыпку флюса между
ползунами, включение системы охлаждения ползунов,
регулировку напряжения холостого хода выполняют
аналогично обычной электрошлаковой сварке. Для
удержания ванны расплавленного металла и шлака
с обеих сторон свариваемого шва используют шар-
нирные медные формирующие ползуны, охлаждаемые
водой. Система охлаждения ползунов может быть
замкнутой или открытой. При сварке на^ монтаже
целесообразно применять простейшую замкнутую
систему охлаждения, состоящую из бака с жидкостью,
насоса, магистрали с предохранительным клапаном и
напорного и сливного рукавов. Охлаждающая жид-
кость не должна нагреваться выше 60—70 °C,
так как при перегреве образуются паровые пробки
и циркуляция жидкости нарушается.
Непосредственно перед сваркой изделий необходи-
мо проверить систему водяного охлаждения, надеж-
ность подачи электродной проволоки и порошко-
образного присадочного металла, работу источника
питания и шкафа управления, зачистить брызги
и неровности на пути движения формирующих пол-
зунов на расстояние 100 мм от свариваемых кромок,
а затем проверить точность движения автомата. Перед
сваркой в зазор кармана технологической планки
для лучшего возбуждения дуги рекомендуется засыпать
порошкообразный присадочный металл, затем флюс,
после этого включается источник питания и нажи-
мается кнопка «пуск». После установления шлакового
процесса включается подача порошкообразного ме-
талла, и напряжение поднимается до рабочего. В про-
цессе сварки необходимо следить за: уровнем шлако-
вой ванны и в зависимости от заполнения зазора
расплавленным металлом регулировать скорость пере-
мещения автомата, работой системы охлаждения, по-
казаниями приборов, поджатием ползунов, положе-
нием электродной проволоки, периодическим добав-
лением флюса в шлаковую ванну, стабильным
поступлением порошкообразного металла на вылет
электрода, некасанием устройством монтажных скоб,
За Нахождением трубки, по которой подается порошко-
образный металл, в центре зазора (расстояние
38
39
между трубкой и электродной проволокой должно
быть не менее 10 мм).
Посты для наплавки неподвижным лежачим электродом
На протяжении длительного времени ведутся
работы по внедрению в производство способа сварки
и наплавки неподвижным лежачим плавящимся
электродом. Предложен способ наплавки и сварки под
флюсом. Голый электрод соответствует по длине и
конфигурации свариваемому или наплавляемому
участку. Поверхность электрода, прилегающая к изде-
лию, предварительно смачивается жидким стеклом и
покрывается слоем гранулированного флюса. Электрод
укладывается на место наплавки или сварки, при-
жимается токоведущим контактом и засыпается флю-
сом. При включении тока и возбуждении дуги другим
электродом происходит самопроизвольное плавление
электрода без применения специальных мер или меха-
низмов по управлению процессом. Процесс наплавки
или сварки выполняется круглыми или пластинча-
тыми электродами (рис. 19). Более технологичной ока-
залась сварка неподвижным плавящимся электродом
с обмазкой. Электрод укладывается в разделку шва
и подключается к источнику сварочного тока. С по-
мощью другого электрода возбуждается дуга межд\
свариваемым металлом' и свободным концом лежачего
электрода. Горение дуги поддерживается за счет про-
цессов саморегулирования, происходящих в свароч-
ной дуге. Йо мере плавления дуга перемещается
вдоль изделия. Сечение шва равно сечению стержня
электрода. На электродный стержень круглого или дру-
гого сечения диаметром 6—8 мм предварительно
наносится слой покрытия толщиной 1,5—3 мм
в зависимости от сечения. Лучшие результаты
достигаются в том случае, когда обмазка наносится
на электродный стержень эксцентрично или частично
удаляется |С одной стороны. Длина электрода во
избежание -сильного перегрева ограничивается 1250
мм и должна быть равна или кратна длине шва.
При сварке длинных швов необходимо подключать
электроды с использованием шунтовых контактов.
При больших сечениях сварного шва (например,
многослойная сварка) одновременно закладывается
Рис. 19. Схема наплавки и
сварки лежачим плавящимся
электродом под флюсом
I — лежачий электрод. 2 — свароч-
ный флюс; 3 — токоподвод к свароч-
ному электроду; 4 — сварочный элек-
трод; 5 — ограничивающей уголок;
С — свариваемое изделие
Рис. 20. Схема наплавки неподвижным лежачим электродом
с дополнительным порошкообразным присадочным металл'ом
/ — свариваемое изделие; 2—изолирующий слой флюса; 3—пластинчатый элек-
трод; 4—дополнительный порошкообразный присадочный металл; 5 — сварочный
флюс
несколько электродов, питаемых от отдельных источни-
коВ'Тока.
Наплавка неподвижным плавящимся электродом,
как один из способов широкослойной наплавки,
часто применяется для восстановления и упрочнения
рабочих поверхностей деталей и узлов сложной формы,
гАе использование механизированной наплавки не-
возможно, а ручная наплавка менее качественна
и производительна. Во ВНИИмонтажспецстрое
40
41
И. М. Ивочкиным разработан способ наплавки лежа-
чим плавящимся электродом с дополнительным по-
рошкообразным присадочным металлом. На наплав-
ляемый участок изделия (рис. 20) насыпается изоли-
рующий слой сварочного флюса толщиной 3—4 мм,
на который укладывается пластинчатый голый
электрод. На поверхность электрода равномерным
слоем насыпается гранулированный присадочный
металл так, чтобы он вместе с электродом был
изолирован от изделия ранее насыпанным слоем
флюса. Сверху на дополнительную присадку насыпа-
ется флюс. В результате электрод и гранулированный
металл оказываются размещенными среди сварочного
флюса. Один конец электрода крепится к токоподводу,
другой замыкается на изделие порошкообразным ме-
таллом. Этим обеспечивается автоматическое надеж-
ное возбуждение дуги при включении источника пи-
тания. Возникшая дуга самопроизвольно перемеща-
ется по торцу электрода, расплавляет его и допол-
нительную присадку. Этот способ может быть исполь-
зован и при сварке. Особенностью предложенного
способа является то, что с целью повышения произ-
водительности и качества наплавки масса гранули-
рованного присадочного металла берется в коли-
честве, большем i 00%-й массы электродов.
В принципе пост для сварки и наплавки неподвиж-
ным плавящимся электродом включает источник
питания сварочной дуги, сваронное устройство со
специальным электрододержателем, контрольные при-
боры, соединительные кабели, емкости для хранения
флюса и порошкообразного присадочного металла.
Сварочное устройство представляет собой стол для
размещения наплавляемых или свариваемых изделий
и изолированного от него специального электродо-
держателя, подвижно закрепленного на трубчатой
стойке и снабженного винтовым механизмом для
регулирования его положения по высоте и в плане.
В качестве источника сварочного тока можно исполь-
зовать многопостовой выпрямитель ВДМ-3001 с жест-
кой характеристикой. Указанное оборудование обеспе-
чивает работу в широком диапазоне энергетических
и технологических параметров сварочных процессов.
На рис. 21 представлена электрическая схема поста.
Однако, в зависимости от конструкций изделий,
Рис. 21. Электрическая схема поста для наплавки неподвижным
лежачим электродом с порошкообразным присадочным металлом
/ — мектрод; 2 — изделие; 3 — злектрододержатель
Для которых предназначен пост, его устройство
меняется.
В целях экономии металла и уменьшения токарной
обработки фланцы предложено изготавливать из ме-
талла небольшой толщины, наплавляя на поверхность
Уплотнительный валик неподвижным плавящимся
электродом с дополнительным порошкообразным при-
садочным металлом. Установка для наплавки валиков
Неподвижным плавящимся электродом под флюсом
с Дополнительной присадкой разработана Гипромон-
тажиндустрией (рис. 22). Она состоит из стола, к ко-
43
42
Рис. 22. Установка для наплавки неподвижным плавящимся
электродом с порошкообразным присадочным металлом валиков
на заготовки плоских приварных фланцев
1 — стал; 2 — направляющие, 3 — алектрододержатели; 4 — токоподвод
Рис. 23. Установка для наплавки неподвижным плавящимся
электродом с порошкообразным присадочным металлом цилиндри-
ческих поверхностей
/ — рама; 2 — манипулятор; 3 — флюсоудерживающее устройство; 4 — токоподвод;
5 — наплавочная головка. 6 — планшайба
торому прикреплены направляющие для перемещения
стоек электрододержателей с токоподводами. Наплавка
на полосы металла, из которых изготовлены фланцы,
может осуществляться «на-проход» по длине поло-
сы (электрод закреплен в одном электрододержателе)
или от середины к концам полосы (электроды закреп-
ляются в двух электрододержателях). Электроды мож-
но применять круглые и пластинчатые.
Создана установка для наплавки под флюсом
неподвижным плавящимся электродом с порошкооб-
разным присадочным металлом цилиндрических по-
верхностей. Установка (рис. 23) состоит из рамы,
на которой закреплены манипулятор и стойка с на-
плавочной головкой. Манипулятор предназначен для
вращения и придания горизонтального положения по
образующим наплавляемых поверхностей деталей,
закрепленных на планшайбе. Па планшайбе крепится
также флюсоудерживающее устройство. Грузоподъ-
емность манипулятора 250 кг. Наплавочная головка
предназначена для закрепления пластинчатых электро-
дов и снабжена токоподводом для присоединения
одного или двух кабелей.
Для наплавки неподвижным плавящимся электро-
дом под флюсом с порошкообразным присадочным
металлом грунтозацепа башмака гусениц беговой до-
рожки трактора Т-100М и Т-130 применяют специаль-
ную установку (рис. 24). Установка состоит из рамы,
на которой устанавливается башмак, водоохлажда-
емой формирующей медной подкладки и электродо-
Держателя для пластинчатых электродов с токо-
подводом. Водоохлаждаемая подкладка установлена
под углом 10—15° к поверхности рамы, что создает
наиболее благоприятные условия для формирования
наплавляемого валика на грунтозацеп. В качестве
источников питания сварочной дуги рекомендуются
выпрямители ВКСМ-1000, ВДМ-1001 или другие анало-
гичные источники с набором балластных реостатов.
Для восстановления изношенных поверхностей
45
44
Рис. 24. Установка для наплавки неподвижным лежачим электро
дом с порошкообразным присадочным металлом грунтозацепе
башмака трактора
/ — рама; 2- роликовый конвейер; 3 — стол с формирующей подкладкой; 4 -
электрододержатель с токоподводом
рис. 25. Установка для
наплавки с порошкообраз-
ным присадочным метал-
лом беговой дорожки
звеньев гусениц тракторов
/—станина; 2 — пост со сва-
рочной камерой; 3 — электроде-
держатели; 4 — пульты управле-
ния; 5 — флюсоалпарат; 6— ре-
шетка для транспортировки
звеньев, 7 бункер с ситом
для отработанного флюса; 8~
пневматические устройства
эл ект р од од ер ж а тел я х.
беговой дорожки звеньев гусениц тракторов Т-130
и Т-100М наплавкой неподвижным плавящимс*
электродом с дополнительной присадкой изготовлена
специальная установка (рис. 25). Установка состою
из пространственной четырехстоечной станины, короб
чатого сварочного узла, в котором располагается
наплавляемое изделие, пультов управления процессов
сварки и пневмооборудованием, двух электрододер
жателей с токоподводами, флюсоаппарата для за
сыпки флюса в сварочную камеру и обратной подач1
его в бункер после использования и просеивания ^ктроды и закрепляют
выдвижного ящика с ситом для просеивания и сбор* г помощью специального устройства электоододепж
отработанного флюса с целью повторного нспользова тели> поднимают на заданную высоту обеспе ^Жа
ния, пневмоусгройства. Подвергающееся наплавке зве *ем самым нужный зазор между электродом'чивая
но устанавливают на штыри откидной стенки сва ^Ием- Сверху на пластины насыпают в необходимом
рочной камеры и поворотом ее располагают в необхо «личестве слой порошкообразного присадочного ме
димом положении. Затем камеру засыпают флюса* *лла с легирующими добавками и досыпают необ
до уровня поверхности беговой дорожки. На напла₽ Ал*”МоеДля ведения процесса наплавки количество
ляемую поверхность устанавливают пластинчаты1 т ,R)ca. После включения сварочного тока кнопкой на
в
46
47
пульте управления возбуждается сварочная дуга. По
окончании процесса наплавки открывается днище
сварочной камеры, ссыпается в ящик через сито
использованный флюс, а наплавленное звено при откры-
том ящике и боковой крышке отбрасывается на
решетку и транспортируется в накопитель. При-
годный для повторного использования флюс подается
пневмотранспортом из ящика обратно в бункер
флюсоаппарата. Все операции по подаче звеньев в
сварочную камеру, закреплению их в камере, сбросу
наплавленных звеньев, открыванию и закрыванию
стенки и днища камеры осуществляются с пульта
управления пневматикой. Засыпку порошкообразной
дополнительной присадки и легирующих добавок
производят вручную с использованием мерных черпа-
ков. Для питания сварочной дуги рекомендуются
выпрямители ВДМ-1001, ВКСМ-1000 или другие ана-
логичные источники с набором балластных реостатов.
Рис. 26. Схема питания пневмоприжимов воздухом
/ — обратный клапан; 2 — вентиль; 3 — влагоотделитель; 4—масленка; 5 — клапан;
6 — пневмоцилиндр; 7 — выключатель
Эксплуатация сварочного оборудования
Определение потребности в сварочном оборудо-
вании. Количество сварочного оборудования рекомен-
дуется определять по следующей формуле
Н = Гс.ДФкО),
где 7с» — трудоемкость сварочных работ по конкретному способу
сварки, нормо-ч; Фн*— номинальный фонд времени работы единицы
оборудования при односменной работе, ч; К, — коэффициент
загрузки сварочного оборудования; п — сменность работы обо
рудования.
Резерв оборудования на ремонт рекомендуется
устанавливать в размере 10% расчетного количества
оборудования на сварку. Потребное количество
сварочного оборудования для выполнения прихваток
определяют в зависимости от числа сборочных
(монтажных) бригад и звеньев, а на строительной
площадке также от числа и концентрации объектов
монтажа. Количество оборудования для производств^
не учтенных в нормативах работ (сварка контрольных
стыков, испытание сварочных материалов, исправлю
ние дефектен) устанавливают в зависимости
сложности работ (от числа аттестуемых сварщиков'
и количества дефектов.
4
Монтаж сварочного поста. Большинство сварочных
установок и оборудования передвижные и монти-
руются без фундаментов. Однако в любом случае
требуется рациональное размещение элементов уста-
новок. Целесообразно, например, источник питания и
аппаратуру управления располагать под сварочным
оборудованием (к примеру на специальном балконе
между колоннами цеха), так как удаление источника
тока от сварочного автомата требует дистанционного
пуска, включения и регулирования режима из кабины
сварщика. Близость расположения источника питания
исключает также потери электроэнергии в проводах.
Монтаж внешних соединений сварочного поста выпол-
няется по схеме и указаниям инструкции и пре-
дусматривает выбор рода тока, его полярности и за-
данных режимов сварки. Электрический монтаж внеш-
них соединений ’ выполняется в соответствии с
«Правилами устройства электротехнических устано-
вок». Подключение различных силовых пневмати-
ческих устройств к пневмосети должно выполняться
в соответствии со схемой, представленной на рис. 26.
воздух через обратный клапан, вентиль, влагоотдели-
масленку и клапан поступает в цилиндр.
° автоматизированных установках применяют электро-
магнитные клапаны. Могут применяться также и руч-
з««.
10ф.
48
49
Рис. 27. Флюсоприемник установки для сварки или наплавки
под флюсом
/ — пшик для шлаковой корки: 2 — лоток; 3 - электрод; /--ссыпка флюса,
5 — флюсоотсос; 6 — сетка; 7 — флюсоприемник
ные краны. Гидравлические прижимы применяют в
сборочно-сварочных приспособлениях довольно редко,
главным образом в тех приспособлениях, где требу-
ются значительные усилия. Для охлаждения форми-
рующих ползунов, подкладок, гоковедущих шин к сва-
рочному посту подводится вода давлением 0,15 МПа.
В передвижных установках при сварке на монтаже
чаще применяются замкнутые системы водяного ох-
лаждения. Контроль за охлаждением в водяной систе-
ме производится струйными или другими реле или
с помощью сливных пробок, устанавливаемых в удоб-
ных для наблюдения местах.
Сварочное оборудование должно монтироваться
таким образом, чтобы имелся доступ к местам, свя-
занным с частым обслуживанием и пополнением
сварочными материалами. Ширина проходов между
стационарными многопостовыми источниками питания
должна составлять не менее 1,5 м, однопостовыми
источниками питания — 0,8 м, от стены до источника
или шкафа управления —0.3 м, от частей, требующих
обслуживания, и поверхностей с контактными клем-
мами до стены цеха — 0,6 м. Расстояние между уста-
новками для автоматизированной сварки должно
составлять не менее 2 м, а проходы устанавлива-
ются не менее 1,2 м.
При работе на открытом воздухе следует исключить
попадание атмосферных осадков внутрь механизмов.
Даже при временных работах оборудование должно
находиться под навесом. При этом должны быть при-
няты меры пожарной безопасности. Необходимо сле-
дить, чтобы не нарушалось охлаждение источников
питания и сварочной аппаратуры.
Большие бухты сварочной проволоки рекоменду-
ется размещать на полу. Если это невозможно,
необходимо предусматривать подъемные средства —
тельфер, таль. Установки для сварки под флюсом
имеют флюсоприемники. Одна из конструкций таких
флюсоприемников показана на рис. 27. Флюсоприемник
представляет собой ящик с двумя наклонными плос-
костями: лотком и сеткой. После сварки неисполь-
зованный флюс и шлаковая корка попадают на на-
клонные плоскости: флюс проникает через сетку,
в приемник, а корка сползает в ящик. Из приемника
флюс может удаляться флюсоотсосом или периоди-
чески пересыпаться в бункер. При автоматизиро-
ванной сварке под флюсом тракторами часто приме-
няются передвижные флюсоаппараты всасывающего
типа, смонтированные на колесах (рис. 28).
После окончания монтажа следует проверить
и отрегулировать оборудование. После транспортировки
или длительного хранения необходимо проверить и за-
тянуть, особенно контактные, резьбовые соединения.
Проверяется правильность схемы включения, изоля-
ция, оборудование осматривается и очищается.
Проверяется плотность соединений водяного охлажде-
ния, система смазки. После выполнения указанных
работ можно провести пробный на холостом ходу,
а затем под нагрузкой пуск оборудования.
Управление сварочным оборудованием. Для пере-
движения автоматов, включения в работу их электро-
оборудования, источников питания сварочной дуги
применяют • пускорегулирующую аппаратуру — про-
межуточные реле, магнитные пускатели, силовые кон-
50

51
Рис. 28. Передвижной флюсоаппарат
такторы, переключатели, пакетные выключатели, пре-
дохранители, пусковые кнопки. Промежуточные реле
предназначены для включения катушек силовых кон-
такторов, магнитных пускателей, маломощных электро-
двигателей и других устройств, работающих на токах
до Ю—15 А (рис. 29). После включения выключателя
В по катушке РП пройдет электрический ток.
образуя магнитный поток, и якорь реле втягивается
в катушку. Реле срабатывает и два нормально ра-
зомкнутых контакта РП замкнутся, а один нормально
замкнутый контакт разомкнется. Два элемента цепей
управления будут включены, а один — выключен.
При размыкании выключателя В магнитный поток
в катушке исчезнет, возвратная пружина оттянет
якорь вниз и контакты РП возвратятся в первона-
ВОЗВРАТНАЯ ПРУЖИНА
Рис. 29. Схема устройства про- Рис. 30. Схема устройства элек-
межуточного реле	тромагнитного контактора
< — пружина: 2 — ось; 3 — якорь; 4 —
провод; 5 — подвижный контакт; 6 —
контакт; 7 — провод; 8 — панель; 9 —
катушка; 10 — железный сердечник
чальное положение. В зависимости от назначения
реле имеют различное число нормально разомкнутых
и нормально замкнутых контактов. Силовой контактор
(рис. 30) принципиально устроен так же, как и
реле, но он предназначен для работы на больших
токах, измеряемых сотнями ампер. Конструктивно
он состоит из неподвижной и подвижной частей.
В ряде контакторов кроме главных контактов име-
ются вспомогательные нормально открытые или нор-
мально закрытые блок-контакты, используемые для
работы цепей управления. С помощью реле, контактора,
магнитного пускателя и других вспомогательных
устройств осуществляют автоматическое, дистанцион-
ное управление электрооборудованием и аппаратурой
сварочных установок.
В принципиальных схемах сварочных аппаратов
оборудование и аппаратура условно обозначаются
буквами. Катушки и контакты одного реле, контактора,
магнитного пускателя обозначаются одинаковыми
буквами, независимо от того, на каком участке
схемы они расположены. Кнопки, находящиеся на
разных участках схемы, но имеющие взаимосвязан-
ные между собой контакты, обозначают одинаковыми
буквами и соединяют пунктирной линией. Сварочную
52
53
цепь вычерчивают более толстыми линиями, чем
цепи управления. Места соединения проводов отме-
чаются на схеме жирной точкой.
Подключение электросварочного оборудования.
Сварочные посты подключаются к энергосистеме
цеха или строительно-монтажной площадке через
распределительные щиты, имеющие рубильник и пре-
дохранители. К щитам подключаются источники
питания и шкафы управления сварочных установок.
При отсутствии электроэнергии на строительно-
монтажной площадке сварочные посты могут питаться
от сварочных агрегатов. Получение тока от сварочных
агрегатов обходится дороже, чем от трансформато-
ров, преобразователей и выпрямителей, поэтому при-
менять сварочные агрегаты целесообразно только при
отсутствии электрической сети. Сварочный агрегат со-
стоит из сварочного генератора и дизельного
двигателя, установленных на общей раме и соеди-
ненных эластичной муфтой. У рднопостовых сварочных
генераторов при коротком замыкании резко возрастает
нагрузка, а при холостом ходе сильно падает, поэтому
для поддержания постоянной частоты вращения
двигатели внутреннего сгорания имеют автоматические
регуляторы частоты вращения, обеспечивающие бы-
строе ее восстановление при переходе от короткого
замыкания к холостому ходу. При возбуждении сва-
рочной дуги в связи с увеличением нагрузки
частота вращения ротора падает. Однако срабатывает
автоматический клапан и частота вращения двигателя
восстанавливается. При холостом ходе нагрузка
уменьшается и клапан снижает частоту вращения,
а затем поддерживает ее уменьшенной.
Источники питания сварочной дуги и сварочные
автоматы соединяются с распределительным щитом
гибкими проводами. Электрические потери в про-
воднике равны тепловым потерям проводника в окру-
жающую среду. С увеличением длины провода воз-
растает падение напряжения в сварочной цепи, поэтому
необходимо ограничить его длину. Сечение проводов
выбирают таким образом, чтобы падение напряжения
в них не превышало 5% напряжения в сети. Ниже
приведены допустимые значения тока в сварочных
проводах.
Сечение провода, мм2	25—35	35—50	50-70
Допускаемый сварочный ток, А	До 200	200— 300	300 .400
Если требуется длинный привод, его сечение должно
быть увеличено, что приводит к уменьшению допусти-
мой плотности тока, т. е. величины тока, приходя-
щейся на I мм2 сечения провода. Для наращивания
отрезков провода рекомендуется применять быстро-
разъемные муфты или специальные соединители.
Муфта состоит из двух половинок. К одному концу
каждой половинки наглухо крепится конец отрезка
уварочного провода. Два других конца половинок
присоединяются друг к другу с .помощью быстро-
разъемного устройства. Если разъединение отрезков
провода не требуется, используют специальные сое-
динители. В установках для сварки длинных швов
сварочные провода и провода управления образуют
гирлянду проводов, которая укладывается вдоль рель-
сового пути или подвешивается к специальному мо-
норельсу на отдельных тележках. Провода в гирлянде
через каждые 0,5—0,7 м связывают лентой. Провод,
соединяющий свариваемое изделие или приспособле-
ние с источником тока, на котором оно находится,
делают менее гибким. При работе в стационарных
условиях обратный провод часто заменяют медной,
алюминиевой или стальной шиной. Сечение стального
шинопровода по сравнению с медным должно быть
увеличено, так как удельное сопротивление стали
значительно больше.
Организация эксплуатации сварочного оборудова-
ния. Порядок эксплуатации сварочного оборудования
устанавливается ведомственными инструкциями, раз-
работанными для каждого типа оборудования. За со-
стояние сварочного оборудования в цехе или строи-
тельно-монтажном управлении отвечает работник, на-
значенный приказом по указанным подразделениям.
Он проверяет техническое состояние и правильность
эксплуатации оборудования, проводит инструктаж об-
служивающего персонала и организует ремонтные
работы. Производственный мастер контролирует пра-
вильность эксплуатации оборудования в области за-
данных режимов сварки, сохранности оборудования
54
55
и выполнения требований безопасности труда. Он
инструктирует сварщика по правилам эксплуатации,
ухода и безопасности обслуживания оборудования.
Наладчик обеспечивает бесперебойную работу за-
крепленного за ним оборудования. Он должен
производить наладку оборудования для обеспечения
заданных режимов сварки и производительности
труда, выполняя при этом мелкий ремонт. Кроме
того, он контролирует условия, в которых сварщики
эксплуатируют оборудование. Рекомендуются сле-
дующие нормы обслуживания одним наладчиком ав-
томатов для дуговой сварки под флюсом, электрошла-
ковой сварки и сварки в защитных газах: в це-
хах металлоконструкций — 10, на строительно-мон-
тажных площадках — 8 автоматов. При обслуживании
тем же наладчиком разнотипного оборудования общая
норма устанавливается на 10—20% ниже принятой
для однотипного оборудования. Для других цехов
или условий нормы обслуживания устанавливаются
с учетом приведенных.
Обслуживание и ремонт сварочного оборудования
необходимо проводить по единой системе планово-
предупредительного ремонта, которая включает меж-
ремонтное обслуживание, планово-профилактические
осмотры, плановые малый, средний и капитальный
ремонты.
Межремонтное обслуживание проводит дежурный работник
ремонтной службы во время перерывов в работе оборудования.
В это время он контролирует выполнение правил эксплуатации
оборудования и проверяет состояние ухода за ним, устраняет
мелкие неисправности и заменяет быстроизнашивающиеся смен-
ные детали, заменяет и пополняет масло, проверяет приборы
и запорную арматуру.
Планово-профилактический осмотр производится для про-
верки технического состояния оборудования, устранения мелких
неисправностей, выявления дефектов для последующего их
устранения при очередном плановом ремонте. В случае обнаруже-
ния неисправностей, которые могут привести к аварийному выходу
из строя оборудования или несчастному случаю, проводящий
осмотр обязан запретить дальнейшую эксплуатацию оборудования
до проведения необходимого ремонта.
При плановом малом ремонте, выполняемом на месте эксплу-
атации оборудования, заменяют и ремонтируют изношенные де-
тали, проверяют крепежные соединения и устраняют в них
неисправности, проверяют электросхемы и устраняют в них не-
исправности, контролируют количество и качество смазки, а при
необходимости добавляют и заменяют смазку.
При плановом среднем ремонте выполняют работы малого
ремонта, а также восстанавливают неисправные узлы и детали,
проводят чистку, промывку электродвигателей, генераторов,
трансформаторов, проверяют и исправляют изоляцию, производят
полную замену смазки редукторов и шарикоподшипников, соби-
рают агрегат после ремонта, регулируют и испытывают под
нагрузкой.
Плановый малый и средний ремонт выполняет ремонтная
служба строительно-монтажного управления или цеха, а капи-
тальный ремонт выполняют на специализированных ремонтных
предприятиях.
Обслуживание сварочного оборудования. При
обслуживании сварочных автоматов следует еже-
дневно производить осмотр и проверку контактов
силового контактора, контактных соединений проводов
и контактов внешних соединений; токогюдводов,
мундштуков и ' наконечников сварочных головок;
уровня смазки в масляных ваннах редукторов меха-
нической части автоматов; изоляции проводов, поджа-
тия пружины подающих роликов. Наряду с этим перед
включением автомата необходимо проверить заземле-
ние шкафа управления и источника питания, а перед
пуском в работу протереть чистой ветошью всю
сварочную установку и пульт управления с электро-
аппаратурой, проверить работу аппаратуры управления
и надежность работы кнопок управления, надежность
прилегания проволоки к токоподводу и плотность
контактных соединений сварочной цепи, надежность
работы флюсовой аппаратуры, герметичность газового
тракта и системы охлаждения (не допускать утечки
газа и просачивания воды), работу электромагнит-
ного клапана для пуска защитного газа. Один раз
в неделю следует прочищать и продувать рукава,
газовую и водяную магистрали. Один раз в ме-
сяц смазывать трущиеся части автомата; проверять,
не появились ли люфты в корректировочных меха-
низмах и устранять их с помощью компенсаторов;
проверить и при необходимости подтянуть крепление
всех узлов автомата; осмотреть рабочие поверхности
подающих и прижимных роликов механизма подачи
электродной проволоки и при значительном износе,
нарушающем бесперебойную подачу электродной
проволоки, заменить ролики новыми. Один раз
в три месяца замеряется якорный ток электро-
двигателей ходовой тележки и подающего механизма
56
57
(он не должен превышать номинальной величины для
данного типа электродвигателя), проводится профи-
лактический осмотр электрической схемы автомата
с удалением пыли с элементов схемы и монтажных
проводов. Один раз в шесть месяцев
проводится ревизия редукторов ходовой тележки и
подающего механизма с заполнением их свежей
смазкой. При работе на автоматах для сварки под
флюсом необходимо постоянно следить за исправ-
ностью флюсовой аппаратуры.
Обслуживание трансформаторов осуществляется
следующим образом. Ежедневно проверяется
надежность крепления наружных болтовых и винтовых
соединений, надежность присоединения к трансфор-
матору сварочных проводов. Перед пуском в работу
проверяется надежность заземления трансформатора.
Один раз в месяц трансформатор следует
продуть сухим сжатым воздухом и проверить со-
противление изоляции (минимальное сопротивление
изоляции обмоток должно быть не менее 0,5 МОм).
Два раза в месяц смазывают ходовые винты
трансформатора. Один раз в шесть меся-
цев необходимо смазывать ходовой винт механизма
перемещения подвижной части трансформатора, прово-
дить текущий ремонт. Один раз в год менять
смазку трущихся частей в коробке перемещения винта
и в других частях механизмов.
При обслуживании сварочных выпрямителей уход
сводится в основном к тому же, что и за сварочными
трансформаторами. Однако учитывая, что выпрямители
чувствительны к перегреву, необходимо ежедневное
тщательное наблюдение за правильной нагрузкой
и надежной работой системы охлаждения. Выпрями-
тели с селеновыми вентилями, хранившиеся более
6 мес в нерабочем состоянии или не бывшие
в эксплуатации вообще, необходимо перед началом
работы включить на 20 мин на напряжение, равное
половине номинального, а затем на 4 ч — на номи-
нальное без нагрузки.
Более сложным является обслуживание сварочных
преобразователей. В щеточном аппарате и коллекторе
следует устранять неполадки сразу же после их
обнаружения. Щеткодержатель должен быть закреплен
на колодке таким образом, чтобы зазор между щеткой.
обоймой и коллектором составлял 2—3 мм. Щетки
должны свободно передвигаться (без зазоров) в щет-
кодержателях. Разница в величине нажима отдельных
щеток на коллекторе должна быть не более 15%.
Щетки должны быть указанной в инструкции марки —
применение щеток разных марок в одной машине
не допускается; щетки на вспомогательном пальце
(если они есть) должны иметь свою марку и размеры;
щеточная траверса должна быть зажата в указанном
заводской отметкой положении. Нагар на коллекторе
не допускается, при его появлении следует выяснить,
руководствуясь заводской инструкцией, причину на-
гара и устранить ее; затем прошлифовать коллектор
стеклянной бумагой, после чего продуть коллектор
и щеточный аппарат сухим сжатым воздухом. Щетки
должны быть пришлифованы к коллектору по всей
поверхности и расположены так, чтобы все щетки
в ряду одновременно сходили с коллекторной пластины
и одновременно вступали на новую пластину. Еже-
дневно следует следить за состоянием пускового
устройства, разъемные контакты очищать от нагара,
брызг, пыли; перед началом работы проверять надеж-
ность заземления и надежность присоединения сва-
рочных проводов. Один раз в месяц следует проверить
сопротивление изоляции обмоток (минимально до-
пустимое сопротивление не менее 0,5 Ом) и продуть
оборудование сухим сжатым воздухом/ Один раз
в 6 мес, а также при обнаружении повышенного
нагрева промыть подшипники керосином и поменять
смазку.
• Неисправности в сварочном оборудовании. Сва-
рочные автоматы. Из-за отсутствия тока в сварочной
Цепи или короткого замыкания между электродом
и изделием не возбуждается дуга при нажатии пуско-
вой кнопки, несмотря на то, что срабатывает силовой
контактор. При обрыве проводов в цепях управления,
неисправной катушке контактора, отсутствии контакта
в кнопках пульта управления и неисправных предо-
хранителях силовой контактор не срабатывает при на-
жатой пусковой кнопке. Резкое падение напряжения
8 сварочной цепи и слишком короткая дуга являются
причиной частых коротких замыканий в процессе
сварки. Нарушение изоляции между флюсовой ворон-
кой и сварочной головкой приводит к появлению тока
58
59
в сварочной цепи при включении сварочного тока
и незакороченном электроде. Обрывы или нарушения
контактов в цепи питания электродвигателя являются
причиной того, что при нажатии кнопок подъема
или опускания электрода электродвигатель головки
не работает. Когда конец электродной проволоки
приварился к мундштуку или образовалась петля
между подающим роликом и входным отверстием
мундштука, электродная проволока сминается в
подающих роликах и не подается в мундштук.
При расстройстве системы правки проволоки последняя
выходит из мундштука не полностью выпрямленной.
Если при открытой заслонке флюс не высыпается
из бункера, то засорилась система пневматической
подачи флюса или корками флюса засорился ссыпной
патрубок. Слабый зажим проволоки в подающем
механизме, появление канавки в подающем или при-
жимном ролике, заедание электродной проволоки в
контактах мундштука или в правильном механизме
могут служить причиной неравномерной подачи
электродной проволоки и обрывов дуги при нормально
работающем электродвигателе головки. В процессе
сварки произвольно меняется положение головки или
мундштука в поперечном направлении из-за люфтов
в корректировочном механизме или копирном устрой-
стве. При пробуксовывании фрикционного сцепления
ходового механизма или ходовых колес из-за за-
цепления сварочного провода или образования слишком
длинной и запутанной петли проводов будут наблю-
даться в процессе сварки перерывы в движении
автомат^. Если мундштук смещен на одну кромку
и дуга горит между электродом и кромкой или электрод
имеет большой вылет (блуждает дуга), то шов будет
наплавляться на одну кромку сварного соединения.
Сварочные трансформаторы. Причинами сильного
гудения трансформатора может быть перекос сердеч-
ника регулятора; ослабление болтов, стягивающих
сердечник; ослабление вин+ов, крепящих сердечник;
повреждение изоляции между обмотками и корпусом
(обнаруживается проверкой с помощью мегомметра);
расстройство крепления сердечника и механизма
перемещения катушек. Трансформатор сильно нагре-
вается при замыкании между витками, неправильном
включении в сеть и выше допустимой силе сварочного
тока. Если подвижные вторичные катушки не доходят
до упоров (например, попал посторонний предмет
между катушкой и‘ стержнем, заедание в ходовом
винте), то трансформатор не обеспечивает нижний
или верхний пределы регулирования. Зажимы транс-
форматора будут сильно нагреваться при недоста-
точном сечении провода в месте контакта или слабой
затяжке контактных болтов. Чрезмерный нагрев сер-
дечника и стягивающих его шпилек произойдет
при порче изоляции и замыкании между собой сталь-
ных листов, из которых набраны сердечники трансфор-
матора и регулятора, в местах прохождения шпилек.
Сварочные преобразователи. При работе сварочных
преобразователей могут возникнуть следующие не-
исправности. Искрение щеток появляется при слабом
усилии нажатия пружин на щетки, перегрузке генера-
тора, неровном или бьющем коллекторе, плохой при-
шлифовке щеток или выкрошивании, загрязнении кол-
лектора, расположении щеток не по нейтрали. Раз-
магничивание генератора (в машинах с самовозбужде-
нием), загрязнение коллектора, разрыв в цепи воз-
буждения или в реостате обмотки возбуждения
служат причиной невозбуждения генератора (не появ-
ляется напряжение). В подшипниках может повы-
ситься температура или будет разбрызгиваться и течь
масло. В первом случае появилось осевое давление
на подшипник со стороны вращаемого электродви-
гателя, или перекосилась ось агрегата, произошло
загрязнение смазочных колец и подшипников. Пере-
грев коллектора и щеток произойдет при недоста-
точном сечении щеток, их плохом контакте или сильном
нажиме, загрязненном коллекторе. Генератор сильно
нагреется при появлении замыкания между коллектор-
ными пластинами, короткого замыкания между витками
якоря или выше допустимой силе сварочного тока.
Перегрузка машины в случае ухудшения ее вентиля-
ции из-за уменьшения частоты вращения, короткие
замыкания в обмотке якоря или в обмотке возбужде-
ния приводят к перегреву обмотки якоря. У асинхрон-
ных двигателей сварочных преобразователей также
встречается ряд неисправностей. Так, после включения
электродвигатель не вращается, гудит или вращается
°чень медленно из-за плохого контакта в щетках, обры-
-в пусковом сопротивлении, разрыва в обмотках
61
60
статора или ротора электродвигателя или перегорания.
Короткое замыкание между фазами статора внутри
машины (замыкание между витками обмотки и заде-
вание ротора о статор) или разрыв в обмотке ротора
электродвигателя или обмотке пускового реостата
приводят к гудению двигателя, неравномерному нагре-
ву обмотки статора, появлению дыма из машины.
Электродвигатель трудно пускается и дает малое число
оборотов из-за плохого контакта щеток с кольцами.
Если обмотки электродвигателя включены неправильно
по отношению к фазам сети, то электродвигатель
преобразователя вращается в обратную сторону.
Сварочные выпрямители. Обрыв в цепи одной из
фаз двигателя или выход из строя одного из пре-
дохранителей в цепи двигателя приведут к тому, что при
пуске двигатель вентилятора не работает, а гудит.
Выпрямительная установка может не давать напряже-
ния по следующим причинам: вышел из строя один
из вентилей выпрямительного блока, не работает
вентилятор или воздух засасывается не со стороны
жалюзи, неисправно реле вентилятора. Нарушение
изоляции листов и шпилек приведет к чрезмерному
нагреву сердечника и стягивающих его шпилек. При
витковом замыкании в первичной обмотке трансфор-
матора наблюдаются повышенное гудение трансформа-
тора и большая сила тока холостого хода. Сильное
нагревание или даже расплавление частей обмотки
трансформатора появляется при витковом замыкании
в обмотках.
ГЛАВА III СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Требования к дополнительному
порошкообразному присадочному металлу
Применение дополнительного порошкообразного
присадочного металла возможно при любом способе
дуговой сварки — под флюсом, электрошлаковой, по-
рошковой проволокой, в углекислом газе, штучными
электродами. Дополнительной присадкой в данном
случае является не несущий электрического заряда
присадочный металл, подаваемый в зону сварочной
дуги дополнительно к основному присадочному ме-
таллу — плавящейся электродной проволоке. Основное
применение дополнительный присадочный металл по-
лучил при автоматизированной сварке под флюсом,
электрошлаковой сварке и наплавке. Сварочными
материалами при сварке с порошкообразным при-
садочным металлом являются материалы, применяемые
при традиционных способах сварки, и порошкообраз-
ный присадочный металл. Более высокую эффектив-
ность порошкообразного присадочного металла по
сравнению с прутковым присадочным металлом
обеспечивают такие факторы, как более быстрое тепло-
насыщение благодаря его высокой удельной поверх-
ности, т. е. малой массе и объему каждой частицы
(отношение площади поверхности частицы к ее объему)
и высокому запасу поверхностной энергии — избытку-
энергии частиц в поверхностном слое по сравнению
с их энергией внутри остального объема; более
высокая концентрация тепла дуги за счет меньшей
теплопроводности порошкообразного металла, обеспе-
чивающей также меньшие потери на теплоотвод; воз-
можность регулировать химический состав металла
шва в широких пределах за счет возможности регули-
рования состава порошкообразного присадочного ме-
талла и изменения доли основного металла в составе
металла сварного шва; автономность порошкообраз-
ного присадочного металла, позволяющая рассредото-
чить частицы порошка в сварочной ванне и обеспе-
чить меньшие потери на теплоотвод; возможность по-
давать его в любую зону дуги и сварочной ванны,
заполнять любые зазоры и разделку, расширяя тем
самым технологические возможности сварочного про-
цесса; улучшение свойств сварного соединения благо-
даря повышению сопротивляемости образованию горя-
чих и холодных трещин, улучшению механических
свойств, уменьшению сварочных деформаций; повы-
шение производительности сварки с порошкообразным
Металлом в 1,5—2 раза. С этих точек зрения и будет
рассматриваться дополнительный порошкообразный
присадочный металл.
При сварке плавящимся электродом с увеличением
тока и скорости сварки проплавляющая способность
Дуги значительно преобладает над производитель-
ностью расплавления электродного металла (рис. 31),
т°гда как нормальный режим сварки должен обеспе-
чивать правильное соотношение в шве массы расплав-
63
62
Рис. 31. Диаграмма производительности плавления основного
и электродного металла
а —в зависимости от силы сварочного тока (обратная полярность); б —в зави-
симости от скорости сварки
ляемого основного и присадочного металлов. Расши-
рить режим сварки и перераспределить затраты тепла
дуги, идущие на расплавление основного и приса-
дочного металлов, оказалось возможным, используя
дополнительный порошкообразный присадочный ме-
талл. К нему предъявляются следующие основные
требования: его масса должна состоять из частиц
правильной формы и одинаковых размеров, что
обеспечивает наилучшее по плотности расположение
частиц и равномерность удельной насыпной плотности
в любой части объема, занимаемого частицами; обеспе-
чивать стабильность химического состава наплавлен-
ного металла; обеспечивать равномерность дозировки
по объему ванны. Выпускаемые промышленностью
различные порошкообразные металлы не обеспечивают
стабильность насыпной плотности, показатели которой
разнятся в три с лишним раза (1,5—5,5 г/см3), так
как масса таких порошков состоит из частиц
самых различных размеров и форм, а это приводит
к нестабильности дозировки присадки и химического
состава наплавленного металла. Оптимальным по-
рошкообразным металлом являются частицы сфери-
ческой формы одинакового диаметра и минимального
64
размера, насыпная плотность которого составляет
около 4 г/см3, так как при такой плотности возра-
стает количество расплавляемого порошкообразного
присадочного металла. Это объясняется тем, что ско-
рость нагрева центра сферической гранулы в 1,5 раза
выше скорости нагрева оси проволоки такого же диа-
метра, так как условия подвода тепла и его распростра-
нения более благоприятны и одинаковы в сфери-
ческой грануле, чем в электродной проволоке. Однако
порошкообразный металл минимальной грануляции
практически применить нельзя из-за большого процента
его выгорания и трудности изготовления и дозирова-
ния. Поэтому в данном вопросе очень серьезное
значение приобретает оптимальный размер гранул,
который можно определить двумя путями. В первом
случае максимальный размер гранул определяется,
исходя из требуемой их поверхности, обеспечивающей
использование резервного тепла. Размер гранул при та-
ком подходе равен 7,8 мм. Во втором случае за базу
определения максимального размера гранул берется
сравнение времени нахождения гранул под воздей-
ствием сварочной дуги, перемещающейся с предельной
скоростью подачи гранулы, со временем нагрева гранул
до температуры плавления. В данном случае размер
гранул составляет 7,9 мм.
Полученные данные показывают, что максимальный
диаметр гранул порошкообразного присадочного ме-
талла находится в диапазоне диаметров сварочной
проволоки, выпускаемой промышленностью. Примене-
ние крупки, изготовленной из сварочной проволоки,
обеспечивает стабильность химического состава и боль-
шое ее разнообразие в соответствии с номенклатурой
выпускаемой промышленностью сварочной проволоки,
а теплопроводность, удельная поверхность, удельная
насыпная плотность у крупки такие же, как у частиц
сферической формы. Учитывая, что чем меньше диа-
метр гранул, тем больше тепловой эффект, целесо-
образно применять крупку из сварочной проволоки
Диаметром 0,8—2 мм. При этом длина частицы
крупки должна быть равна ее диаметру. Минимальный
размер гранул крупки, как это установлен^ практи-
чески должен быть не менее 0,2—0,5 мм. Прй исполь-
зовании крупки меньшего размера сильно повышается
Угар, возникают трудности при изготовлении и дози-
5 3«к. |0ф	65
ровании. По скорости нагрева крупка занимает второе
место после гранул сферической формы, а, как уже
отмечалось, удельная насыпная плотность и удельная
поверхность такие же, как у гранул сферической
формы равного диаметра. Сварочная проволока, при-
меняемая для изготовления крупки, должна быть очи-
щена от технологических противокоррозионных смазок,
масел, грязи, ржавчины. Ее необходимо хранить в
закрытых сосудах в сухом помещении с температурой
воздуха не ниже 17 °C и влажностью не более 50%.
Определение потребности в дополнительном
порошкообразном присадочном металле
Количество дополнительного присадочного металла
зависит, главным образом, от теплофизических свойств
и начальной температуры порошкообразного металла
и количества резервного тепла. Резерв тепла можно
получить за счет уменьшения объема расплавления
основного металла и уменьшения нерациональных
потерь тепла. При сварке под флюсом в настоящее
время на производстве расходуется 14% тепла на рас-
плавление электродного металла и 27% — на плавле-
ние основного металла. В этом случае в металле
шва 65% составляет основной металл и 35% электрод-
ный металл. При электрошлаковой сварке на плавление
основного и электродного металла расходуется 25—
30% тепла. Остальное тепло уходит на нагрев основ-
ного металла, перегрев расплавленного металла, на
нагрев воды в охлаждаемых ползунах и на другие
непроизводительные потери. Поэтому определение оп-
тимального количества дополнительного порошко-
образного металла приобретает исключительно важное
значение при разработке технологии сварки. Су-
ществует несколько способов определения необходи-
мого количества порошкообразного металла как
упрощенных, так и более детальных. Основным
показателем, по которому косвенно можно судить
о доле порошкообразного присадочного металла в ме-
талле шва и которым, можно задаться до выполне-
ния сварки, является соотношение между массой
подаваемого порошкообразного металла gn и электрод-
ной проволоки g3 на единицу длины шва IV' = gn/g,.
откуда gn = Wgt. Экспериментально установлено,
что при сварке электродной проволокой сплошного
сечения F = 0,5—1,1 при оптимальной грануляции
крупки 0,5—2 мм.
Количество дополнительного порошкообразного
присадочного металла можно определить, исходя из
количества резервной теплоты и количества теплоты,
расходуемой на плавление электродной проволоки.
Если соотнести эти величины, то определим коли-
чество дополнительного порошкообразного металла,
которое можно расплавить с помощью резервной
теплоты
3 = рЛь.
где р — доля резервной теплоты; т], —доля теплоты, расходуемой
на плавление электродной проволоки.
Количество дополнительного порошкообразного
присадочного металла можно определить, исходя из
потребности в общем количестве присадочного ме-
талла. Рассмотрим это на примере автоматизирован-
ной сварки под флюсом стыковых соединений с предва-
рительной засыпкой порошкообразного присадочного
металла. Общее количество присадочного металла
Р (г/см) определяется из расчета заполнения зазора
р3 и образования необходимого усиления на единице
длины сварочного шва
3 = 3,4-3); 3., = ру = 0,7&йу,
где а — зазор, см; 6 — толщина металла, см; b — ширина шва, см;
Т— плотность металла, г/см3; ft — высота усиления шва, см;
К=///б— коэффициент проплавления первого шва (/( = 0,7 при
Двухсторонней сварке, К = 1 при односторонней сварке за один
проход); Н — глубина проплавления, см.
Общий присадочный металл состоит из порошко-
образного присадочного металла и металла электрод-
ной проволоки
g — g« 4- g*
рдг gn— масса порошкообразного присадочного металла, засы-
паемого в зазор, на единицу длины шва, г/см; g, — масса
расплавляемой электродной проволоки, приходящейся на единицу
Длины шва, г/см.
Масса расплавляемой электродной проволоки опре-
деляется
g» = G,/uc„
рДе рсв — скорость сварки, см/с; (?-, — масса расплавляемой
электродной проволоки в единицу времени (г/с), которая равна:
66
5*
67
r nd'l
G3 =----y,y,
4
где d3 — диаметр электродной проволоки, см; у,— скорость пода-
чи электродной проволоки, см/с.
Тогда масса расплавляемой электродной проволоки
будет равна:
nd2	и,
Яэ = —’ • у--------
4	ис.
Наряду с рассмотренными методами максимальное
количество дополнительного порошкообразного приса-
дочного металла можно определить по следующей
формуле
Gn — ЛрР/(СпЛТпл + ц — спТп),
где сы — теплоемкость дополнительного порошкообразного при-
садочного металла при температуре плавления Т„л, Дж/(г • °C);
сп — то же, при начальной температуре Гп; g — скрытая теплота
плавления, Дж/г; Ар— доля резервного тепла (при сварке под
флюсом на режимах сварки, непосредственно применяемых на
практике Др = 0,14—0,2); Qтепловая мощность сварочной
дуги, Дж/с.
Температура состояния дополнительного порошке
образного присадочного металла, т. е. температура его
подогрева, является еще одним из факторов повышения
интенсификации процесса сварки, так как с ее повыше-
нием увеличивается количество расплавляемого по-
рошкообразного металла (при температуре 100 °C
порошкообразного металла его расплавляется в два
раза больше, чем при комнатной температуре).
Это является еще одним резервом повышения про-
изводительности сварки уже с использованием по-
рошкообразного присадочного металла.
Выбор дополнительного порошкообразного
присадочного металла
Применение специальных порошкообразных агло-
мерационных присадочных материалов дает возмож-
ность в широких пределах регулировать состав и
свойства металла шва. Ряд фирм за рубежом,
специализирующихся на производстве сварочных
материалов, выпускает агломерационные порошко-
образные присадочные металлы для сварки под флю-
сом сталей различных классов прочности. Так,
фирма «Аркос» (Бельгия) выпускает порошки марок
АМ42, АМ50, АМ58, предназначенные для сварки
сталей с различным пределом прочности. В оте-
чественном сварочном производстве наряду с крупкой
из электродной проволоки используют также спе-
циальные присадки, получаемые агломерацией. Их
химический состав колеблется в таких пределах, %:
углерод ^0,08; марганец 0,5—5,5; кремний 0,2—1,2;
молибден 0—6; хром 0—5; сера 0,015; фосфор
0,015. Кроме того, в агломерационных присадках
могут присутствовать сильные раскислители (алюми-
ний, кальций, магний, титан, цирконий и др.). Реко-
мендации по выбору состава порошкообразного при-
садочного металла для сварки под флюсом некоторых
отечественных сталей приведены в табл. 8.
Электродная проволока применяется диаметром
4—5 мм определенного химического состава (табл. 9)
с флюсом АН-348А, АН-60, АН-22 или смесью флюсов
АН-348А и АН-60, кроме стали 14Х2ГМР, при сварке
которой используется флюс АН-17М. В табл. 10
приведен химический состав флюсов.
Флюс перед сваркой следует прокалить при тем-
пературе 200—250 °C в течение 1 —1,5 ч, если его
влажность превышает 0,1%. Время между прокали-
ванием флюса и его применением в летний период
не должно превышать 6 ч, а в зимний — 3—4 ч.
При хранении более указанного времени флюс сле-
дует подвергать повторной прокалке. Очистку, про-
калку, маркировку, упаковку и выдачу сварочной
крупки и флюса следует организовать таким образом,
чтобы исключить перепутывание различных марок
сварочных материалов при использовании для сварки.
Применяемые сварочные материалы должны соответ-
ствовать ГОСТам, ТУ и иметь сертификаты заводов-
изготовителей.
Рекомендации по выбору дополнительного порошко-
образного присадочного металла при электрошлаковой
сварке приведены в табл. 11.
Сварка производится с применением флюса марки
АН-8. При электрошлаковой сварке рекомендуется
применять электродную проволоку диаметром 4 мм и
более, что по сравнению с проволокой диаметром
68
69
8. Рекомендации по выбору состава порошкообразного
присадочного металла
Основной металл	Электродная проволока	Порошкообразный присадочный металл в виде крупки
Н изкоуглеродистые	Св-08А	Св-08Л или Св-08Г2С
стали	Св-08ГА	Св 08
Низколегированные		
стали:		
09Г2С	Св-08ГА	Св-08ГА или Св-О8Г2С
	Св-10Г2	Св-10Г2 или Св-08Г2С
10Г2С1	Св-08ГА	Св-10Г2 или Св-08Г2С
	Св-10Г2	Св-10Г2 или Св-08Г2С
14Г2	Св-08ГА	С.В-08Г2С или Св-08Г2
	Св-10Г2	Св-10Г2 или Св-08Г2С
16Г2АФ	Св-08НМН или	Св-08Г2С
	Св-08ХМ	
10ХСНД.	Св-08ХМ	Св-08Г2С или Св-08ГА
15ХСНД		
14Х2ГМР	Св-08ХН2ГМЮ	Св-О8Г2С
9. Химический состав электродном проволоки, применяемой
для сварки с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом
Марка электродной проволоки	Химический состав. %						
	угле- род	марганец	нс более				
			кремнии	хром	никель	сера	фосфор
Св-08А	0.1	0,35—0,6	0,03	0.1	0,25	0,03	0,03
Св-08ГА	0,1	0,8—1,1	0,03	0,1	0,25	0,03	0,03
Св-10Г2	0,12	1.5-1.9	0,03	0,2	0,3	0,04	0,04
Св-08Г2С	0,11	1,8—2	0,7— 0,95	0,2	0,3	0,03	0,03
3 мм дает ряд преимуществ. Прежде всего с увеличе-
нием диаметра электродной проволоки увеличивается
количество расплавленного порошкообразного приса-
дочного металла, улучшаются условия его подачи
на электродную проволоку, уменьшается скорость
подачи электродной проволоки и увеличивается сухой
ее вылет, упрощается конструкция мундштука и
увеличивается его служба, токоподвод можно вы-
нести на значительное расстояние от зазора.
71
70
11. Электродная проволока и порошкообразный присадочный
металл для электрошлаковой сварки
Основной	Электродная	Крупка из электродной
металл	проволока	проволоки марки
ВСтЗ	Св-08ГА	Св-08Г2АС, Св-ЮГ2, Св-08ГА
16Г2АФ	Св-ЮНМА	Св 08Г2С, Св-ЮНМА
10Г2С1	Св-ЮГ2, Св-ЮНМА	Св-О8Г2С
О9Г2С	Св-ЮНМА	Св-08Г2С, Св-ЮНМА
10ХСНД	Св-ЮНМА	Св-08Г2С
При сварке низкоуглеродистых и низколегированных
сталей на подушке из порошкообразного металла
в качестве последнего используется крупка из сва-
рочной проволоки марок Св-08, Св-08Г2С, Св-08ГА,
Св-10НМА, Св-10Г2, Св-ЮХМ диаметром 0,8—2 мм.
Оборудование для изготовления
порошкообразного присадочного металла
Изготовлять порошкообразный присадочный ме-
талл (крупку) можно на любом стандартном и нестан-
дартном оборудовании, обеспечивающем требуемые
размеры металлической крупки.
Рассмотрим конструкцию станка для рубки свароч-
ной проволоки на крупку, который можно изготовить
собственными силами. Станок состоит из электродви-
гателя переменного тока с частотой вращения
2480 мин'1 и мощностью 1,7 кВт, приспособления
для рубки проволоки, механизма подачи проволоки
и шкафа управления полуавтомата ПДПГ-500. Основ-
ным узлом станка является приспособление для рубки
проволоки (рис. 32), состоящее из стойки (рис. 33),
к которой крепится плита для фильер (рис. 34)
с помощью винтов; болта с переменным центральным
отверстием, служащим для направления проволоки
к фильере посредством гибкого рукава и сухаря,
фрезы (рис. 35), которая крепится на валу электро-
двигателя с помощью стопорных винтов, на фрезе
крепятся четыре ножа. Плоскости фрезы и плиты
фильер должны устанавливаться параллельно друг
другу на расстоянии не менее 3—4 мм. Лезвия ножей
(рис. 36) устанавливаются на расстоянии примерно
0,1 мм от плоскости фильеры. Производительность
Рис. 32. Приспособление для рубки электродной проволоки
на крупку
/— вал электродвигателя; 2 — фрезы; Я — плита для фильер; 4 — стойка; 5 — винты;
болт с переменным центральным отверстием; 7 — гибкий рукав; 8 ~ электрод-
ная проволока; 9 — сухарь; Ю — фильера; // — ножи
станка при рубке проволоки диаметром 1,6 мм состав-
ляет 14 кг/ч. Производительность можно повысить
за счет увеличения оборотов двигателя и числа ножей.
Станок конструкции ВНИИмонтажспецстроя
(рис. 37) состоит из монтажного стола, на котором
Устанавливают: асинхронный двигатель мощностью
кВт с частотой вращения 1500—2500 мин-1;
Узел рубки проволоки (рис. 38), механизм подачи
Проволоки, катушку с проволокой и ящик для сбора
крупки. Узел рубки проволоки состоит из маховика
(Рис. 39), который крепится на валу электродвигателя
ц служит для установки резцов (рис. 40)\ стойки
(Рис. 41) для крепления фильеры (рис. 42) с помощью
72
73
М12- 7Н
Рис. 35. Корпус фрезы
Рис. 37. Принципиальная схема станка конструкции ВНИИмон-
тажспецстроя для рубки электродной проволоки на крупку
1 асинхронный электродвигатель; 2 — узел рубкн электродной проволоки; 3 — меха-
низм подачи проволоки; 4 — катушка с электродной проволокой; 5 — монтажный
стол; 6 — ящик для сбора крупки
стопорного винта. Сама стойка крепится к монтажному
столу станка. Узел рубки закрывают кожухом, чтобы
крупинки не разлетались в разные стороны. Стойку
необходимо установить таким образом, чтобы плоскости
резцов и фильеры были параллельными. Проволока,
выходящая из отверстия фильеры, рубится в результа-
те вращения маховика острыми кромками резцов
и отверстиями фильеры. При затуплении этих кромок
резцы и фильеру следует повернуть вокруг своей оси
на 10—20°. Механизм подачи должен подавать прово-
локу со скоростью, при которой длина каждой
крупинки должна быть равна диаметру проволоки.
Это особенно легко достигается механизмом с плавной
регулировкой скорости подачи. Диаметр отверстия
фильеры должен быть на 0,2 мм больше диаметра
76
zm> pt*
Рис. 39. Маховик для крепления резцов
77
5010.5
Рис. 40. Резец из стили
Р-18 (требуется закалка
и шлифовка торцов и по-
верхности )
Рис. 41. Стойка для крепления фильер
Рис. 42. Фильера из стали
Р-18 (требуется закалка и
шлифовка торцов и по-
верхности )
сварочной проволоки. Мятая и неровная крупка полу-
чается по следующим причинам: слишком большое
расстояние между торцами резцов и фильеры; не-
соответствие скорости подачи проволоки и частоты
вращения маховика с резцами; затупление кромок
резцов и отверстий фильеры. Для того, чтобы крупка
попадала в ящик для ее сбора, в монтажном столе
необходимо вырезать отверстие между стойкой и
электродвигателем напротив фильеры. Производитель-
ность, как и станка рассмотренной выше конструкции,
зависит от частоты вращения двигателя и числа
резцов в маховике.
ГЛАВА IV. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ
Засыпка дополнительного порошкообразного
присадочного металла
Для подачи порошкообразного присадочного ме-
талла в зону сварки существует несколько способов:
предварительная засыпка порошкообразного металла,
подача порошкообразного металла на вылет электрода,
комбинированная подача — часть металла предвари-
тельно засыпается в зазор или разделку шва, а часть
подается на вылет электрода. Рассмотрим способ за-
сыпки.
Засыпка порошкообразного металла может осу-
ществляться двумя способами: предварительно (до на-
чала сварки) в зазор или разделку кромок; в зазор
или разделку кромок в процессе сварки перед засыпкой
флюса. В первом случае засыпку чаще всего производят
вручную с помощью совков или ручных бункеров
(рис. 43). Эту операцию можно осуществить также
с помощью прогона вхолостую сварочного автомата,
на котором укреплен дозатор. При сварке «в лодочку»
дозировка порошкообразного металла осуществляется
с помощью специального шаблона (рис. 44). Для вы-
полнения сварки «в лодочку» необходимо заменить
направляющее колесо сварочного трактора другим,
более широким, имеющим выточку по окружности
такой глубины, чтобы колесо не касалось порошко-
образного металла, предварительно засыпанного в раз-
делку. Толщина слоя при этом должна быть на 2 мм
больше величины катета шва. Для засыпки порошко-
образного металла в процессе сварки можно применять
различные приспособления и дозаторы. На рис. 45
Доказано приспособление Н. М. Медведева, представ-
ляющее колесо с ребордами, над которым укреплен
бункер с порошкообразным металлом. Колесо и бункер
соединены штангой со сварочным трактором. Зазор
79
78
Рис. 43. Засыпка порошко-
образного присадочного
металла с помощью руч-
ного бункера
Рис. 44. Принципиальная схема дозирования порошкообразного
присадочного металла с помощью шаблона при сварке «в лодочку»
между выходом из бункера и колесом регулируется
подвижной вставкой. В процессе сварки приспособле-
ние перемещается по стыку и порошкообразный
металл из бункера засыпается в зазор или разделку
в необходимом количестве. Бункер снабжен подвижной
заслонкой, перекрывающей подачу порошкообразного
металла. После засыпки металла в зазор выполняется
сварка под флюсом, как и при обычном способе.
При сварке стыковых соединений с толщиной элемен-
тов до 36 мм зазор заполняется порошкообразным
металлом заподлицо, для толщин 36—60 мм — на
2/з толщины.
Рис. 45. Приспособление Н. М. Медведева для засыпки порошко-
образного присадочного металла
1 — колесо; 2 — бункер; 3—штанга; -/ — подвижная вставка; 5 — подвижная
заслонка
Способ сварки с предварительной засыпкой по-
рошкообразного металла целесообразно применять при
сварке стыковых соединений без разделки кромок
при изготовлении листовых конструкций из низко-
углеродистой и низколегированной стали толщиной
20—50 мм, при сварке за один проход соединений
с V-образной разделкой и без разделки кромок
в соединениях толщиной до 20 мм, двухсторонней
сварке стыковых соединений без разделки кромок по
одному проходу с каждой стороны на изделиях толщи-
ной более 20 мм, двухсторонней сварке соединений
с Х-образной симметричной разделкой кромок толщи-
ной до 40 мм, сварке за один проход соединений
Толщиной свыше 20 мм.
Способ засыпки в отличие от других способов по-
дачи порошкообразного присадочного металла можно
применять, если последний не обладает даже ферро-
магнитными свойствами. В случае применения порош-
кообразного металла с ферромагнитными свойствами*,
его засыпают в зазор только перед началом сварки,
б противном случае в ходе сварки он зависает
Над зазором из-за магнитного поля, образующегося
°т прохождения тока по изделию, и процесс сварки
нарушается.
81
80
10ф
Подача дополнительного порошкообразного
присадочного металла на вылет электрода
В отличие от первого способа подачи присадочного
порошкообразного металла в зону сварки способ подачи
на вылет электрода можно применять только для
металла, обладающего ферромагнитными свойствами.
Дело в том, что для подачи порошкообразного ме-
талла в зону сварки используется магнитное поле,
возникающее вокруг сварочной проволоки под дей-
ствием сварочного тока. Порошкообразный металл
притягивается и удерживается на вылете сварочной
проволоки, попадая в зону сварки со скоростью ее
подачи. Подходя к сварочной ванне, порошкообразный
металл нагревается, теряет свои магнитные свойства,
и силы его притяжения к электроду ослабевают. Под
воздействием шлаковой и металлической части сва-
рочной ванны он отстает от электрода и, минуя сва-
рочную дугу, попадает в хвостовую часть сварочной
ванны. Однако порошкообразный металл можно пода-
вать и в головную часть сварочной ванны. Дело в том,
что порошкообразный металл притягивается на вылете
электрода только с той стороны, с которой он пода-
ется. Но порошкообразный металл должен прочно
удерживаться на сварочной проволоке таким образом,
чтобы он свободно мог пройти слой флюса и не остаться
в нем. Для этого следует знать толщину слоя
порошкообразного металла на сварочной проволоке,
который соответствует оптимальному количеству ме-
талла, необходимого для использования резервного
тепла.
Толщину слоя порошкообразного металла на вылете
сварочной проволоки можно определить по следующей
формуле
6 = (п£>ТмР0ПТ)/4уп,
где [) — диаметр сварочной проволоки, мм; уи— плотность металла
сварочной проволоки, кг/м3; — плотность массы порошкообраз-
ного металла, кг/м3 (для крупки из малоуглеродистой стали,
когда длина частицы равна ее диаметру уп=4- 10 кг/м );
0опт — оптимальное количество порошкообразного присадочного ме-
талла. необходимое для использования резервного тепла.
Однако подаваемую порошкообразную присадку
слоем установленной толщины необходимо прочно
удержать на вылете сварочной проволоки. Для этого
следует определить силу сварочного тока, при ко-
торой порошкообразный металл будет прочно удержи-
ваться. Это можно сделать по формуле
/> ю4
g(^ + 2d)
Ц«/
где g — масса частицы порошкообразного металла, кг; L) — диаметр
сварочной проволоки, мм; б — толщина слоя порошкообразного ме-
талла. м; и,, — магнитная проницаемость порошкообразного ме-
талла (для малоуглеродистой стали 4—6); /—размер частиц
порошкообразного металла, м.
Энергетическое состояние сварочного процесса с ис-
пользованием порошкообразного присадочного металла
отличается от состояния при обычной сварке. На
рис. 46 представлена зависимость сварочного тока
от количества присадочного металла в зоне сварочной
дуги. При увеличении количества расплавляемого при-
садочного металла за счет порошкообразного металла
в два раза при неизменной подаче электродной про-
волоки сварочный ток повышается с 700 до 800 А, а при
таком же увеличении присадочного металла за счет
электродной проволоки сварочный ток повышается
до 1150 А. Таким образом, дополнительный порошко-
образный присадочный металл снижает энергоемкость
сварочной ванны. Увеличение его количества про-
изводит захолаживание сварочной ванны и средняя
ее температура снижается.
Способ сварки с подачей порошкообразного метал-
ла на вылет электрода может применяться как
в заводских условиях, так и на строительно-мон-
тажной площадке — при монтаже шаровых резервуа-
ров, цементных и обжиговых печей, при изготовлении
узлов трубопроводов, обечаек, элементов строительных
металлоконструкций, двутавровых балок. Широкое
применение этот способ находит при сварке на
флюсовой подушке и по ручной подварке стыковых
соединений с разделкой кромок большой толщины.
Однако в таком виде, как применяется способ
подачи порошкообразного металла на вылет электрода
при автоматизированной сварке под флюсом при
*яектро1#раковой сварке использовать его нельзя. Про-
цесс элейтрошлаковой сварки нарушается из-за зави-
сания порошкообразного металла в каналах, по кото-
ром он направляется в сварочную ванну, или нали-
82
83
Рис. 46. Диаграмма зависимости сварочного тока от количества
присадочного металла в зоне дуги
I — при увеличении скорости подачи электродной проволоки без порошкообразного
присадочного металла, 2 при увеличении количества порошкообразного при
садочного металла, подаваемого на вылет электрода без увеличения скорости
подачи электродной проволоки
ЛМ
Рис. 47. Схема электрошлаковой
сварки с подачей порошкообраз-
ного присадочного металла на
вылет электрода вне зазора
I — электродная проволока; 2 — токо-
подвод; 3 приводной ролик; 4 — шесте-
ренчатая передача; 5 — черпающее ко-
лесо; 6 — бункер; 7 — направляющий ло-
ток
пания на свариваемые кромки изделия. Поэтому
при электрошлаковой сварке применяется способ по-
дачи порошкообразного металла на вылет электрода
за пределами зазора сварного соединения при сим-
метричном подключении токоподвода. Схема такого
способа сварки приведена на рис. 47. Барабан
дозирующего устройства приводится во вращение дви-
жущейся электродной проволокой, к которой прижи-
мается пара роликов. От них через систему шесте-
ренчатых передач приводится во вращение колесо,
с помощью которого порошкообразный присадочный
металл из бункера подается через лоток на вылет
электрода, где налипает на электрод и вместе с ним
поступает в шлаковую ванну. Нагретый до темпера-
туры, при которой теряются магнитные свойства,
порошкообразный металл отстает от электрода и
распределяется по всему объему шлаковой ванны.
Расплавившийся в шлаковой ванне порошкообразный
металл каплями падает в металлическую ванну.
Комбинированная подача дополнительного
порошкообразного присадочного металла
Этот способ подачи дополнительного порошко-
образного металла в зону сварки объединяет
два предыдущих и носит название комбинированного.
В этом случае сварка выполняется по слою порошко-
образного металла, предварительно засыпанного в раз-
делку, электродом с порошкообразным металлом на
вылете. Применение этого способа объясняется тем,
что он обеспечивает ввод в зону сварки относительное
количество присадочного металла в 1,3—2 раза боль-
шее чем в предыдущих способах в отдельности.
Необходимость в таком большом количестве порошко-
образного металла появилась при решении вопроса
сварки мощной дугой (сварочный ток до 2000 А)
стыковых соединений повышенной толщины за один
проход. Например, при сварке крупногабаритных листов
и изготовлении плоскостных узлов и секций на
механизированных поточных линиях.
Сварка на флюсовой подушке
из дополнительного присадочного металла
Большое распространение при автоматизированной
Двухсторонней сварке под флюсом получила сварка
на флюсовой подушке. Применение флюсовой подушки
ведет к появлению в металле сварного шва трещин
и шлаковых включений, а также требует дополни-
84
85
12. Основные типы сварных соединений, выполняемых на подушке из порошкообразного металла
тельных трудозатрат для зачистки корня шва перед
наложением шва с другой стороны. Появление де-
фектов обусловлено ограниченным теплоотводом снизу
сварочной ванны, т. е. со стороны флюсовой подушки.
В этом случае кристаллизация металла шва сварочной
ванны происходит таким образом, что образуется
зона металла с пониженной пластичностью и возраста-
ет концентрация деформаций в зоне стыка кристал-
литов на оси сварного шва. Это,-в свою очередь,
является причиной появления горячих трещин в центре
сварного шва, вероятность образования которых воз-
растает с увеличением скорости сварки, сварочного
тока и зазора и уменьшением напряжения на дуге.
Устранить этот недостаток позволяет применение
подушки из порошкообразного металла, которая,
увеличивая теплоотвод снизу сварочной ванны,
с одной стороны уменьшает перегрев сварного сое-
динения и увеличивает скорость охлаждения, а с дру-
гой стороны изменяет условия кристаллизации, благо-
даря чему не возникают горячие трещины. В табл. 12
приведены основные типы сварных соединений, при
сварке которых эффективно применение подушки
из порошкообразного металла.
Сварку рекомендуется начинать и заканчивать на
слое порошкообразного металла, который насыпается
на 5—10 мм выше плоскости свариваемых изделий.
Значительные колебания зазора в сварном соединении
не приводят к прожога-м, протекам и нарушению
формирования шва.
Выбор режима для автоматизированной сварки
под флюсом
Во ВНИИмонтажспецстрое для автоматизирован-
ной сварки под флюсом при различных способах
подачи порошкообразного присадочного металла раз-
работаны оптимальные режимы. Для сварки при по-
даче порошкообразного металла на вылет электрода
стыковых соединений с разделкой кромок без подварки
и с ручной подваркой, а также тавровых соедине-
ний в лодочку созданы специальные номограммы
(рис. 48), по которым определяют оптимальный режим
сварки, обеспечивающий хорошее формирование свар-
ного шва и исключающий непровары и прожоги.
87
86
Рис. 48. Номограмма № 1 для определения необходимого
количества порошкообразного присадочного металла, скорости
подачи электродной проволоки, площади поперечного сечения
наплавленного металла и скорости сварки
88
Номограммой № 1 пользуются следующим образом.
В левой верхней части номограммы приведена зави-
симость количества порошкообразного металла р
от силы сварочного тока, при котором не образуются
непровары при наложении первого слоя при отсутствии
зазора между притуплениями кромок и ручной под-
варки /, прожоги 2, непровары при выполнении по-
следующих слоев 3 и непровары при наложении
первого слоя по ручной подварке 4. В левой нижней
части номограммы дана зависимость скорости-подачи
электродной проволоки диаметром 4 и 5 мм и» от силы
сварочного тока при различном количестве порошко-
образного металла (3. В правой нижней части номо-
граммы приведена зависимость производительности на-
плавки GH от скорости подачи электродной проволоки
и количества порошкообразного присадочного металла.
В верхней правой части номограммы дана зависи-
мость площади наплавки от ее производительности
и скорости подачи электродной проволоки. Номограмма
№ I может быть использована для определения ре-
жима однопроходной сварки стыковых соединений
с V- и Х-образной разделкой кромок и тавровых
соединений, при многопроходной сварке. По номограм-
ме № 1 при заданном значении сварочного тока
можно определить необходимое количество порошко-
образного присадочного металла, скорость сварки,
сечение наплавленного металла и скорость подачи
электродной проволоки.
Полученные составляющие режима сварки необхо-
димо проверить, основываясь на значениях необхо-
димой погонной энергии. По номограмме № 2
(рис. 49) определяют область допустимых значений
сварочного тока и скорости сварки при различных
значениях погонной энергии, которую рассчитывают
по формуле
qn =
rAe / — сварочный ток, A; U — напряжение на дуге, В (U =
1,35 В); г)и —эффективный КПД тепловой мощности дуги
0,82); v — скорость сварки, м/с.
Хорошее формирование сварного шва обеспечива-
йся при скоростях сварки и данной силе тока,
Заключенных в пределах очерченных на номограмме
областей. По номограмме .№ 2 можно определить
89
Рис. 49. Номбграмма № 2 допустимых значений скорости сварки
и силы тока при сварке с порошкообразным присадочным металлом
(штриховые линии — для угловых швов, сплошные — для стыковых
швов, цифры на наклонных прямых — погонная энергия в
ккал /см)
сварочный ток и скорость сварки при заданном
значении погонной энергии q„ при сварке с порошко-
образным присадочным металлом низколегированных
сталей повышенной прочности; определить скорость
сварки по заданному сварочному току при определе-
нии параметров режима многослойной сварки по номо-
грамме № 1, пользуясь ключом 1 (скорость сварки
по номограмме № 2 берется по нижней границе);
проверить значение скорости сварки, полученной по
номограмме № 1, пользуясь ключом 2 при определении
режима сварки сварного соединения заданного се-
чения за один проход (если скорость сварки в со-
ответствии с номограммой № 2 больше критической
скорости сварки, то сварочный ток и скорость сварки
необходимо уменьшить при сохранении той же погонной
энергии).
Рассмотрим пример применения указанных номо-
грамм. Следует выбрать режим автоматизированной
сварки под флюсом с порошкообразным присадочным
металлом стыкового соединения толщиной 30 мм из
низкоуглеродистой стали. Сварка должна выполняться
Рис. 50. Номограмма для определения режимов автоматизиро-
ванной сварки под флюсом с порошкообразным присадочным
металлом
а—толщина углового шва. мм; б — толщина свариваемых листов встык, мм;
F — площадь поперечного сечения шва. мм!; I св — сварочный ток. А; осв — скорость
сварки, см/мин
в два прохода (по одному с каждой стороны). Площадь
наплавки одного прохода 1 см2. Сварочный ток
ориентировочно принимается силою в 1200 А. Расчет
выполняется в такой последовательности. По номо-
грамме № 1, пользуясь ключом 2, определяем
0 = 1 при d»=5 мм; при FH = 2 см2 скорость подачи
электрода равна 0,03 м/с, а скорость сварки —
0,005 м/с. По номограмме № 2 проверяем: v =
= 0,005 м/с при сварочном токе 1200 А находится
в допустимом интервале оптимальных режимов сварки.
На основании полученных данных режим сварки с по-
рошкообразным присадочным металлом будет следую-
щий: сварочный ток 1200 А, напряжение на дуге
U = 1,35 /1200 = 46 В, диаметр электродной про-
волоки — 5 мм, скорость подачи электродной прово-
локи— 0,03 м/с, скорость сварки — 0,005 м/с, 3 =
= 1; флюс АН-348А, проволока электродная и для
крупки порошкообразного металла — Св-08А.
90
91
В зарубежной практике для определения режима
автоматизированной сварки под флюсом также при-
меняют специальные номограммы. Номограмма на
рис. 50 разработана для порошкообразной присадки
фирмы «Аркос» при ее соотношении к электродному
металлу 1:1. Параметры режима сварки по этой
номограмме выбирают, исходя из требуемого объема
наплавленного металла. По номограмме можно
выбрать режим сварки стыковых и тавровых сое-
динений.
В настоящее время разработаны режимы авто-
матизированной сварки под флюсом с порошкообраз-
ным присадочным металлом низкоуглеродистых и низ-
колегированных сталей относительно небольшой и
средней толщины стыковых и тавровых сварных сое-
динений «в лодочку». При сварке стыковых соеди-
нений толщиной 20—30 мм и тавровых соединений
«в лодочку» из низколегированных сталей следует
применять режимы, приведенные в табл. 13, 14.
Режимы сварки необходимо проверить по методике
выбора режима сварки высокопрочных сталей.
При сварке с ручной подваркой применяют
электродную проволоку диаметром 4 мм при вылете
50—70 мм, без ручной подварки соответственно
5 мм и 60—80 мм. Сварку соединений без ручной
подварки с Х-образной разделкой выполняют на флю-
совой подушке или подушке из порошкообразного
металла с зазором 3—6 мм, а соединения с V-образной
разделкой выполняют без зазора. При сварке стыко-
вых соединений на флюсовой подушке шов с другой
стороны выполняют обычной сваркой.
Сварку с предварительной засыпкой порошкообраз-
ного присадочного металла применяют при изготовле-
нии конструкций без разделки и с разделкой кромок.
Этот способ сварки эффективен с тепловой и техно-
логической точек зрения, если сварное соединение
или его часть (сварка с одной стороны) выполняют
за один проход. Большое значение при сварке без
разделки кромок имеет зазор, который должен обеспе-
чивать проплавление не менее 60% толщины сварного
соединения, что гарантирует получение качественного
сварного шва. В табл. 15 приведены режимы двух-
сторонней автоматизированной сварки под флюсом
стыковых соединений без скоса кромок из низкоугле-
92
93
Продолжение табл. 13
Примечание. Зазоры «а» для сварных соединений, мм: 0—2 (для толщины 5 мм);
5 (10); 4—5 (12); 4—6 (16).
14. Режимы сварки тавровых соединений «в лодочкуэ
Катет шва. мм	Сварочный' ток. А	Налря. жен не на дуге. Е	"' 1 Скорост ь подачи электродной проволоки, диаметром 5 мм, м/с	Относительное количество порошко- образного металла	Скорость сварки, м/с
8	750—800	34-36	0,018	0,8	0,011
10	800- 850	38-40	0,02	0,8	0,0105
12	850—900	40-42	0,021	0,8	0,01
14	900-950	40-42	0,023	1	0,007
20	1000-1100	44-46	0,026	1	0,005
родистой стали толщиной 20—50 мм с предваритель-
ной засыпкой порошкообразного присадочного металла.
Сварку с предварительной засыпкой порошко-
образного металла заподлицо стыковых соединений
с разделкой кромок целесообразно применять при из-
готовлении конструкций за один проход с каждой
стороны на формирующих подкладках. В табл. 16 при-
ведены режимы сварки стыковых соединений с раз-
делкой кромок из низкоуглеродистой стали.
При автоматизированной сварке под флюсом тав-
ровых соединений «в лодочку» (табл. 17) дозирова-
ние порошкообразного присадочного металла выпол-
няют с помощью специального шаблона, который,
прилегая к порошкообразному металлу, определенной
стороной обеспечивает необходимое количество при-
садки и требуемый катет шва.
При определении режимов сварки с комбинирован-
ной подачей порошкообразного металла имеются свои
особенности, заключающиеся в том, что при этом
способе подачи порошкообразного металла должен
применяться специальный тип сварного соединения,
отличный от стандартного. Это объясняется тем,
что сварка с комбинированной подачей порошкообраз-
ного металла стыковых соединений за один проход
Выполняется на более мощных режимах и при такой
Толщине металла, которая не поддается сварке с ис-
пользованием обычной технологии. Поэтому при расче-
те режимов сварки нужно обязательно определить
геометрические размеры сварного соединения, без зна-
ния которых невозможно разработать режим сварки.
95
«О
15. Режимы сварки соединений из низкоуглеродистой стали без скоса кромок
Толщина металла сварного соединения, мм	Оптимальным зазор, мм	Сварочный ток, А	Напрнжение на дуге, В	Скорость сварки, м/с	Диаметр электродной проволоки. мм	Скорость подачи электродной проволоки, м/с
20	6	900—950	42—45	0,0075		0,043
30	7	950—1000	42—46	0,005		0,045
40	8	950—1000	43-48	0,004	4	0,045
50	9	1100—1200	44—49	0,004		0,06
60	11	1300—1400	45-50	0,003		0,07
20	6	1000—1100	40—44	0,0075		0,03
30	7	1000—1100	42—45	0,006		0,03
40	8	1200-1300	43-48	0,004	5	0,035
50	9	1300—1400	44-48	0,003		0,04
60	11	1350—1450	45—50	0,003		0,045
Зак. 10ф
10. Режимы сварки соединений со скосом кромок из низкоуглеродистой стали
Эскиз сварного соединения		Толщина свариваемого металла, мм	Номер шва	Сварочный ток, А	Напряжение и а дуге, В	Скорость сварки, м/с	Диаметр электродной проволоки, мм	Скорость подачи электродной проволоки, м/с
55' 1	 ।	\\Л			 й	16 20	I I	750- 800 850—900	40—43 40—43	0,007 0,005	5	0,02 0,024
55°^ ।—г\т7 1		}—1 : ।	30 40	I. II I. II	1150-1200 1150—1200	43—46 43—46	0,005 0,004	5	0,033 0,0033
В сварных соединениях, выполняемых с комбини-
рованной подачей, угол скоса кромок уменьшается
с увеличением толщины металла. Для толщин 20—
50 мм он соответственно изменяется в пределах
от 17 до 10°. В табл. 18 приведены режимы
однопроходной сварки с комбинированной подачей
порошкообразного металла стыковых соединений.
Сварка металлических конструкций
Вопросы автоматизированной сварки под флюсом
с порошкообразным присадочным металлом будут рас-
смотрены применительно к металлическим конструк-
циям, изготовляемым из низкоуглеродистых сталей
марок ВСтЗкп, ВСтЗпс, ВСтЗсп и низколегированных
сталей марок 09Г2С, 14Г2, 10Г2С1, 10ХСНД, 15ХСНД,
16Г2АФ и 14Х2ГЛАР толщиной .до 60 мм. В качестве
порошкообразного присадочного металла используется
крупка, приготовленная из сварочной проволоки диа-
метром 0,8—2 мм. При этом длина частицы крупки
должна быть равна диаметру проволоки. Автоматизи-
рованная сварка стыковых и тавровых соединений
выполняется в никнем положении.
Типы “сварных соединений и конструктивные эле-
менты подготовки свариваемых кромок (углы разделки,
притупления, зазоры и т. п.) должны соответствовать
данным табл. 19 и 20.
Подготовка кромок и сборка изделий под автома-
тизированную сварку под флюсом с порошкообразным
присадочным металлом должна производиться по ра-
бочим чертежам и в соответствии с технологией,
разработанной заводом-изготовителем. Обработка сва-
риваемых кромок может производиться механическим
способом, машинной кислородной или плазменной
резкой. Плоскость обреза заготовок должна быть
перпендикулярной поверхности проката. Допускается
неперпенднкулярность торцов поверхности изделия
на величину h (рис. 51), которая не должна превышать
значений, определяемых по формуле
h = (/fflln - 3Z>)/2,
/щ<п — минимальная ширина шва, мм; b — зазор, мм.
Зазор берется исходя из толщины свариваемого
Металла и диаметра электродной проволоки. При
98
99
19. Эскизы и параметры двухсторонних швов стыковых
соединений, выполненных на стальной подкладке
или флюсовой подушке
S = Si
Ь
l=h
4 = <h
Параметры, мм:
10	20	30	40	50
4	6	7	8	9
20 ± 4	22 ± 4	35 ± 5	35 ± 5	35 ± 5
+ 1.0		+ 1.0	+ 1.0	+ 1.0
2 - 1,5	2,5 ±2,0	2.5-2,0	2,5-2,0	2,5-2.0
20. Эскизы и параметры односторонних и двухсторонних швов
тавровых соединений
Параметры, мм:
6—10
+ 1.5
0
12—16	18—40
4-1.5	+1,5
0	0
Рис. 51. Сборке! стыков с непер-
пендикулярно обработанными
кромками
сварке электродной проволокой диаметром 4 и 5 мм в
зависимости от толщины металла зазор будет состав-
лять:
Толщина металла, мм	20	30	40	50	60
Зазор, мм	6	7	8	9	11
При сборке соединения листы с неперпендикулярно
обработанными кромками должны размещаться так,
чтобы зазор в корне шва соответствовал приведенным
выше значениям.
Перед сборкой кромки, подлежащие сварке, должны
быть высушены и очищены от окалины, ржавчины,
масла, краски и других загрязнений металлическими
щетками или шлифовальными машинками. До метал-
лического блеска должна быть зачищена также и по-
верхность кромок на ширину 30—50 мм от торцов.
Кроме того, поверхность металла, расположенную по
обе стороны от стыка на расстоянии 400—500 мм,
необходимо очищать от любых загрязнений для пре-
дотвращения смешивания их с флюсом. В противном
случае повторное применение флюса при сварке
не допускается. Сборку свариваемых элементов
следует производить на стеллажах и сборочных
стендах с помощью приспособлений, применение кото-
рых обеспечивает требуемое взаимное расположение
деталей и элементов и исключает принудительную
подгонку, вызывающую дополнительные напряжения
и снижающую эксплуатационную прочность соеди-
нений. Свариваемые элементы соединяются между
собой прихватками. Прихватки выполняют ручной
электродуговой сваркой электродами Э42А с фто-
ристо-кальциевым покрытием (марок УОНИ-13/45,
УП-2/45 и др.), Э46Т с рутилово-карбонатным покры-
тием (марок МР-3, ОЗС-4, АНО-3 и другие анало-
гичные) или механизированной сваркой в углекислом
газе или смеси газов. Размеры сечения прихваток
выбирают с учетом применяемых при сварке режимов,
исходя из необходимости их полного переплавления.
Обычно длина прихватки составляет 30—100 мм. Обя-
зательно применение технологических пластин для
обеспечения необходимого качества в начале и конце
сварных швов, если они начинаются от свободных
кромок элементов. Технологические пластины должны
101
иметь толщину, равную толщине свариваемого металла.
Их приварка должна производиться сплошными шва-
ми (рис. 52). Более целесообразно применять техно-
логические пластины П-образного типа с зазором,
предусмотренным для данного сварного шва, хотя
можно использовать и разрезные пластины. В тех
местах, где зазоры в стыках деталей, собранных под
сварку, превышают допустимые величины, в виде
исключения разрешается производить подварку стыков
или наплавку кромок ручной дуговой или механи-
зированной сваркой в углекислом газе. При Т-образном
сочетании швов сварку следует начинать на чистом
Металле на расстоянии 50—60 мм от пересечения.
После выполнения поперечного шва восстанавливают
разделку продольного шва в том месте, где его пересек
поперечный, удаляя наплавленный металл в этом месте
с помощью шлифовальной машинки (рис. 53). До-
пускается применение воздушно-дуговой строжки с
обязательной последующей зачисткой поверхности
реза на глубину не менее 1 мм. Для надежного
возбуждения дуги в место замыкания электродной
проволоки с изделием следует подсыпать небольшое
количество порошкообразного металла. Затем открыть
заслонку бункера с флюсом и возбудить дугу. При
перемещении автомата вдоль стыка сварочная дуга
расплавляет порошкообразный присадочный металл,
кромки основного металла и электродную проволоку.
Все вместе образует металл сварного шва. Для
обеспечения качественных сварных швов сварка
должна выполняться в соответствии с % разработан-
ной технологией. Приемы сварки и последователь-
ность технологических операций в основном такие же,
как и при обычной автоматизированной сварке под
флюсом. Отличие состоит лишь в необходимости
дозированной подачи порошкообразного присадочного
металла. Перед сваркой изделия должны быть зава-
рены контрольные образцы. Пластины для контроль-
ных образцов изготовляют из того же металла, что
и основное изделие. Образцы заваривает каждый свар-
щик, участвующий в сварке изделия, с применением
тех же режимов, материалов и оборудования, что
и при сварке основного изделия. Контрольные образцы
подвергают стандартным испытаниям по ГОСТу и
техническим условиям для данных изделий.
102
Рис. 52. Схемы сборки стыков с помощью технологических
пластин: П-образных (а); разрезных (б)
Рис. 53. Схема восстановления разделки при Т-образном пересечении
продольного и поперечного швов
I. 2 — свариваемые детали; 3. < —подкладные пластины;-------— обозначе
ние линии усиления и глубины провара после выполнения сварного шва
103
Способ сварки с предварительной засыпкой по-
рошкообразного присадочного металла при изготовле-
нии металлических конструкций применяется при
двухсторонней сварке стыковых соединений без раз-
делки кромок, а также для выполнения соединений
с разделкой кромок и тавровых «в лодочку».
Для предотвращения высыпания порошкообразного
присадочного металла сварку первого прохода сты-
ковых соединений следует производить на металли-
ческом листе. Можно для этой цели применить
также флюсовую подушку или подушку из порошко-
образного металла. При сварке листов толщиной до
36 мм зазор в стыке заполняется порошкообразным
металлом заподлицо с поверхностью листов; для листов
толщиной 36—60 мм зазор следует заполнить на
2/з толщины свариваемого металла. Толщина слоя по-
рошкообразного металла при сварке тавровых соеди-
нений «в лодочку» должна быть на 2 мм больше
величины катета шва. Режим автоматизированной
сварки под флюсом с предварительной засыпкой по-
рошкообразного металла стыковых соединений без
разделки кромок и «в лодочку» приведен в табл. 16
и 18. При сварке изделий из металла других толщин,
не указанных в табл. 16, скорость сварки необходимо
скорректировать. На режимах, указанных в табл. 18,
сваривают соединения «в лодочку» из низкоуглеро-
дистых сталей. Сварку за один проход тавровых
соединений «в лодочку» с катетом шва более 14 мм
осуществляют, применяя более мощные источники пи-
тания сварочной дуги. При использовании источников
сварочного» тока ВДМ-1601, ВДМ-3001 и ВСЖ-1600
сварку швов тавровых соединений «в лодочку» до
катетов размером 18—20 мм можно производить за
один проход. На режимах, указанных в табл. 16.
сваривают стыковые соединения из низкоуглеродистых
и низколегированных сталей без предварительного
подогрева, кроме сталей 16Г2АФ и 14Х2ГМР толщи-
ной свыше 40 мм.
Режим сварки сталей 16Г2АФ и 14Х2ГМР необ-
ходимо выбирать по следующей методике, разработан-
ной во ВНИИмонтажспецстрое.
Исходя из оптимального диапазона охлаждения
(ДИ/ОПТ) для данной стали (16Г2АФ, 14Х2ГМР—
3-30 °С/с; 10ХСНД, 15ХСНД, 10Г2С1 - 1—40 °С/с)
104
Рис. 54. Номограмма № 3 для определения погонной энергии
в зависимости от скорости охлаждения и толщины свариваемого
металла
-по номограмме № 3 (рис. 54) следует определить
величину погонной энергии q/v\ для стыковых соедине-
ний по нижней границе, для угловых — по верхней
границе AIV'onT.
Затем определяют расчетное значение q/vv — kq/v.
Для стыковых соединений /г=1, для угловых
k = (6СТ -|- 26п)/(26пл), где л =1,1—коэффициент,
учитывающий уменьшение скорости охлаждения при
сварке с порошкообразным присадочным металлом
на данной погонной энергии; бст и 6П — соответственно
толщина стенки и полки. По номограмме № 2 (см.
рис. 49) для определенной величины q/vp (наклонные,
прямые) определяют сварочный ток /св и скорость
сварки усв. Скорость сварки выбирают по верхней
105
границе оптимального интервала скоростей сварки
для определенного типа соединения.
Затем находят напряжение на дуге U л — 1,35 у/св.
После этого по номограмме № 1 (см. рис. 48), пользуясь
ключом 1, определяют количество порошкообразного
присадочного металла f}max, скорость подачи электрод-
ной проволоки и площадь наплавки FK.
Если F„ > F„i = Fp + Fy, Fp— площадь раз-
делки, Fy—площадь усиления), для угловых соеди-
нений |Зтах уменьшается, для стыковых соединений
следует уменьшить q/vp или ртах с таким расчетом,
чтобы соблюдалось условие FH=FH|.
Если FH<FHi, для угловых соединений следует
увеличить q/Vp, соблюдая равенство FH= Ful, для сты-
ковых соединений перейти к сварке в два прохода.
Для многослойных стыковых швов определяется число
проходов С = [(FH| —	4- I, где Fh2— площадь
наплавки последующих проходов.
Рассмотрим на конкретном примере определение
режима сварки с порошкообразным присадочным
металлом стыкового соединения из стали 14Г2АФ тол-
щиной 30 мм (FH1 = 2 см2). Сварку выполняем в два
прохода по одному с каждой стороны. По номограмме
№ 3, исходя из критической скорости охлаждения
wo = 3 °С/с, выбираем q/vp 84 кДж/см. По номо-
грамме № 2 (см. рис.. 49): сварочный ток /св = 1200 А,
скорость сварки исв = 20 м/ч. По номограмме № 1
(см. рис. 48), пользуясь ключом 1, определяем
Pmax= 1. о,= 108 м/ч; Fн = 2 см2. Таким образом.
принимается_£Д£дующий режим сварки: /с, = 1200 А;
Uа = 1,85 /1200 = 46 В; v,= 108 м/ч; d3=5 мм;
цсв = 20 м/ч; Р = 1.
Сварку стыковых соединений толщиной до 60 мм
следует производить с двух сторон, по одному проходу
с каждой стороны. Сварку второго прохода осу-
ществляют на режиме первого (табл. 16), при этом
засыпки порошкообразного металла не требуется.
Сварка выполняется на постоянном токе обратной
полярности. Сварку тавровых соединений с полным
проваром стенки при толщине металла 12—20 мм
для одностенчатых балочных конструкций необходимо
выполнять «в лодочку» при условии наклона стенки
под углом 30° к горизонтали с обязательным обеспе-
чением соответствующих зазоров. Режимы сварки с
106
разделкой кромок с предварительной засыпкой по-
рошкообразного присадочного металла приведены в
табл. 17.
Автоматизированную сварку под флюсом с подачей
порошкообразного присадочного металла на вылет
электрода при изготовлении металлических конструкций
применяют при выполнении стыковых и тавровых сое-
динений «в лодочку» на повышенных режимах сварки.
В табл. 14 приведены режимы автоматизированной
сварки стыковых соединений с X- и V-образной
разделкой кромок по ручной подварке. Такие режимы
рекомендуют, например, для конструкций типа шаровые
резервуаров, цилиндрических обечаек и других анало-
гичных изделий. На этих режимах конструкции из
низколегированных сталей выполняют без предвари-
тельного подогрева за два прохода — по одному
с каждой стороны. Перед наложением первого шва
поверхность подварочного шва должна быть зачищена
до металлического блеска. Перед началом сварки
второго шва следует произвести выборку корня шва
до чистого металла и зачистку кромок, сглаживая
углы в местах перехода к притуплению. В этой же
таблице даны режимы автоматизированной дуговой
сварки под флюсом стыковых соединений со стандарт-
ной разделкой без подварочных швов. В этом случае
соединения с Х-образной разделкой собирают с зазором
3-6 мм и укладывают на подушку из порошко-
образного металла. При необходимости зазор перед
сваркой дополнительно заполняют порошкообразным
присадочным металлом до верхней кромки притупления.
После наложения первого шва изделие кантуют для
выполнения второго шва. Перед его наложением не-
расплавивтиийся порошкообразный присадочный ме-
талл, находящийся в разделке, следует удалить.
Сварку второго шва выполняют без зачистки корня
Первого шва. В данном случае подготовка кромок
Может быть выполнена без притупления. Соединения
е V-образной разделкой кромок собирают на прихватках
без зазора, а затем выполняют автоматизированную
сварку первого слоя на весу с подачей порошко-
образного металла на вылет электрода, если выполне-
на точная сборка без зазора, или на подкладке из
Порошкообразного металла, если сборка выполнена с
Зазором. Второй шов с обратной стороны выполняют
107
обычной автоматизированной сваркой под флюсом
без порошкообразного присадочного металла и без
зачистки корня шва. На указанных режимах выпол-
няют сварку низкоуглеродистых и низколегированных
сталей без предварительного подогрева. При сварке
изделий из металла другой толщины, не указанной
в таблице, режимы следует определить по рассмотрен-
ной выше методике.
В табл. 13 приведены режимы двухсторонней
автоматизированной сварки под флюсом с порошко-
образным присадочным металлом стыковых соединений
листовых конструкций толщиной 5—16 мм. Сварку
первого прохода выполняют на подушке из порошко-
образного металла с подачей порошкообразного
металла и на вылет электрода. Шов с другой стороны
выполняют на тех же режимах, но чбез порошко-
образного металла.
В табл. 21 приведены режимы односторонней
автоматизированной сварки под флюсом с порошко-
образным присадочным металлом стыковых соединений
толщиной 20—40 мм из низкоуглеродистой стали.
Сварку выполняют на флюсомедной или остаю-
щейся стальной подкладке. Медная подкладка, охлаж-
даемая водой, состоит из секций, выполненных без
канавки. Перед укладкой свариваемых листов на мед-
ную подкладку засыпают слой флюса толщиной
3—4 мм. Размер гранул флюса не должен превышать
1,5 мм. Затем на стенд укладывают свариваемые
листы и жестко их закрепляют. Поджатие флюсо-
медной подкладки к изделию осуществляется пневма-
тическим рукавом с усилием 30 МПа. Разделка
кромок V-образная, без притупления. Угол скоса
кромок 20°. Листы собирают с зазором в стыке
5—6 мм. Сварку выполняют в несколько проходов:
первый проход — с предварительной засыпкой по-
рошкообразного металла в разделку для образования
обратного валика без подачи порошкообразного ме-
талла на вылет электрода. При выборе режима
сварки низколегированных сталей применяют рассмот-
ренную выше методику.
Тавровые соединения «в лодочку* сваривают авто-
матизированной сваркой под флюсом с подачей по-
рошкообразного металла на вылет электрода на режи-
мах, указанных в табл. 15. Сварку выполняют на
108
109
постоянном токе обратной полярности электродной
проволокой диаметром 5 мм. Приведенные в таблице
режимы предназначены для сварки низкоуглеродистых
сталей. При сварке низколегированных сталей указан-
ные режимы следует проверить и определить новые по
допустимой скорости охлаждения в соответствии
с рассмотренной выше ‘методикой для этих сталей.
По этой же методике определяют параметры режима
сварки при использовании электродной проволоки
диаметром 4 мм.
Рассмотрим несколько примеров применения авто-
матизированной сварки под флюсом с порошкообраз-
ным присадочным металлом при изготовлении ме-
таллических конструкций в заводских условиях и на
строительно-монтажной площадке.
Односторонняя сварка стыковых соединений на
флюсомедной подкладке (рис. 55). Сварку первого
слоя, формируемого на медной подкладке, выполняют
порошковой проволокой в углекислом газе; при этом
может быть использован металлический порошок.
Режим сварки первого слоя: сварочный ток — 700 А
(постоянный обратной полярности), напряжение на ду-
ге— 29 В, скорость сварки — 35 см/мин. В табл. 22
приведены режимы сварки второго прохода в зави-
симости от толщины листов.
Сварка тавровых соединений конструкций 56-этаж-
ного небоскреба в Торонто (рис. 56). Характерная
особенность соединений — большой зазор между эле-
ментами, достигавший 12,7 мм. Введение в зазор
металлического порошка и применение многопроход-
ной сварки позволили получить качественные сварные
соединения. Корневой проход выполняли порошковой
проволокой на токе 600 А и напряжении на дуге
30 В со скоростью 30 см/мин. Второй и третий
проходы выполняли автоматизированной сваркой под
флюсом электродной проволокой диаметром 4,0 и 4.8 мм
на постоянном токе прямой полярности силою 650
и 900 А при напряжении на дуге 29 и 27 В соответ-
ственно.
Сварка тавровых соединений конструкций установки
для морского бурения (рис. 57). Сварку листов из
мелкозернистой стали с пределом прочности 580—
700 МПа выполнили автоматизированной сваркой под
флюсом с введением порошкообразного присадочного
но
SO'
Рис. 55. Односторонняя сварка
на флюсомедной подкладке с ис-
пользованием порошкообразного
присадочного металла
Рис. 56. Схема сварки крупных
колонн при плохой сборке
I — первый слой шва; 2 — последующие
слои шва; 3 — порошкообразный приса-
дочный металл; 4 — асбестовое уплот-
нение
Рис. 57. Схема сварки листовой
стали с пределом прочности
580— 700 МПа с порошкообраз-
ным присадочным металлом
Л — толщина одного слоя, мм
22. Режимы сварки второго прохода при односторонней сварке
на флюсомедной подкладке
Толщина свариваемых листов	Параметры		
	Сварочный ток, А	Напряжение на дуге, В	Скорость сварки, см/мин
20	700—730	37-38	
25	770-800	38—40	35
38	920—950	40-42	
металла. Использовали электродную проволоку, со-
держащую 1,5% марганца, специально разработанный
Металлический порошок, содержащий легирующие эле-
менты, и флюс, создающий легкоотделяемый шлак.
Параметры режима были выбраны на основе тща-
тельных изысканий. Например, третий слой толщиной
8 мм накладывали проволокой диаметром 4 мм при
ill
сварочном токе 750 А и напряжении на дуге 32 В
со скоростью 24 см/мин. При этом получили не
только экономию времени в связи с уменьшением
числа проходов, но и необходимые механические
свойства, в том числе и ударную вязкость.
Сварка оболочки шарового резервуара произво-
дится на трех этапах ее изготовления. На первом
этапе выполняют сварку в заводских условиях листов
в заготовки соответствующих габаритов перед их окон-
чательным раскроем и формообразованием (штамповка
или вальцовка). На втором этапе (на строительно-
монтажной площадке) выполняют сварку блоков из
двух-трех заготовок. Для этого на строительно-
монтажной площадке устанавливают приспособления,
позволяющие собирать свариваемые элементы в блок
с необходимым зазором и поворачивать блок таким
образом, чтобы сварочный трактор, перемещающийся
по стыку, всегда находился в нижней (или верхней)
точке. Сварку блоков с порошкообразным присадочным
металлом можно производить без разделки кромок.
В приспособлении шов сваривают с одной стороны.
Затем из блоков собирают оболочку, выполняют
ручную сварку подварочного шва между блоками,
после чего на заключительном (третьем) этапе свари-
вают монтажные швы за два прохода (по одному
с каждой стороны). Для оболочек с толщиной
стенки более 16 мм следует применять V-образную
или Х-образную (для толщин более 30 мм) разделку
кромок, так как сварка подварочного шва при зазоре
более 5 мм невозможна, а для качественного выполне-
ния сварных швов с порошкообразным присадочным
металлом без разделки кромок требуются строго
регламентированные зазоры. Для сварки оболочек
шаровых резервуаров из стали 09Г2С рекомендуется
сварочная проволока диаметром 4—5 мм марки
Св-08ГА в сочетании с порошкообразным присадочным
металлом-крупкой из проволоки диаметром 1 —1,2 мм
той же марки и флюсом АН-8 (АН-348). Сварку
оболочек шаровых резервуаров на строительно-мон-
тажной площадке выполняют в технологической после-
довательности и на режимах, приведенных в табл. 23.
При сварке вращающихся печей для производства
цемента также с успехом применяют порошкообразный
присадочный металл. Корпусы печей изготавливают
112
8 Зак. 10ф
113
Рис. 58. Схема стыка с подкладной
лентой для удержания порошко-
образного присадочного металла
при сварке на весу
I — первый слой автоматизированной «.варки
с порошкообразным присадочным металлом
с наружной стороны, 2 — подушка из порош
кообразного присадочного металла; 3
стальная лсцга
из листовой стали марки МСтЗсп толщиной 22—
70 мм путем вальцовки листов, сварки их в отдельные
обечайки, которые укрепляются в блоки на строительно-
монтажной площадке. При сборке блоков или корпуса
печи продольные стыки должны быть смещены отно-
сительно друг друга не менее чем на 250 мм. Перед
этим внешним осмотром проверяют кромки сварного
соединения. При значительных отклонениях формы раз-
делки от проектной неооходимо на кромки наплавить
слой необходимой толщины ручной электродуговой
сваркой электродом Э42А или Э46 с последующей
зачисткой шлифовальной машинкой. Для обеспечения
равномерного зазора по всему стыку в зазоре по
периметру стыка устанавливают 8—10 специальных
шайб, которые прихватывают ручной дуговой сваркой.
Перед началом автоматизированной сварки кромки
стыков очищают от грязи, ржавчины, краски, масла
и других загрязнений до металлического блеска с внут-
ренней и наружной стороны на расстоянии не менее
50 мм от оси разделки. Автоматизированную сварку
под флюсом корпуса печи начинают с наружной сто-
роны. Первый проход выполняют на подушке из
порошкообразного присадочного металла, которую
создают до начала сварки, а затем поддерживают
ее в процессе сварки. Для удержания порошкообраз-
ного присадочного металла подушки с внутренней
стороны печи до начала сварки по всему периметру
стыка укладывают и прихватывают стальную полос\
толщиной 0,5—1,5 мм (рис. 58). При выполнении
сварки с наружной стороны электродная проволока
должна быть смещена от зенита на 200—300 мм в сто-
рону, противоположную вращению печи. Автоматизи-
рованную сварку под флюсом с порошкообразным
присадочным металлом с наружной стороны производят
на режимах, приведенных в табл. 24. Вылет электрод-
ной проволоки 60—70 мм.
114
24. Режимы автоматизированной сварки под флюсом
корпуса печи с наружной стороны
Слой сварного шва	Сварочный ток, А	Напря- жение на луге, В	Ско- рость сварки, м/с	Диаметр элект- родной приво* ЛОКИ, мм	Скорость подачи элект- родной проволоки, м/с	Коли честно порошко- образного металла. г/мии
Первый Последую- щие	700-750 950-1000	38-40 40—42	0,005 0,005	5	0,02 0,026	150 250
С внутренней стороны печи автоматизированная
сварка производится без порошкообразного присадоч-
ного металла электродной проволокой диаметром 5 мм
на следующем режиме: сварочный ток 900—950 А,
напряжение на дуге 38—40 В, скорость сварки
0,005 м/с, скорость подачи электродной проволоки
0,026 м/с. Автоматизированную сварку выполняют
с применением обычных сварочных тракторов, на кото-
рых установлены дозаторы подачи порошкообразного
металла на вылет электрода. Сварочный ток постоян-
ный, обратной полярности. В качестве источников
сварочного тока используют выпрямители и преобра-
зователи.
Сварку с порошкообразным присадочным металлом
можно применять также при изготовлении элементов
металлических конструкций. Сварка в углекислом
газе стыков вальцованных заготовок фланцев из полос
прямоугольного сечения выполнялась на специальной
установке с применением модернизированного сва-
рочного трактора ТС-17М, которому вручную прида-
валось возвратно-поступательное движение по ширине
свариваемых заготовок. Для повышения производи-
тельности в зону сварки подавалась дополнительная
присадка — прутки из сварочной проволоки марок
Св-08 и Св-08А диаметром 5—6 мм. Такая технология
не только требует повышенного внимания сварщика
к ведению процесса сварки и приводит к большой
утомляемости сварщика, но и к большому браку
сварных стыков — непроварам, порам и другим де-
фектам. Одной из причин брака было то, что допол-
нительная присадка вводилась другого химического
Состава по сравнению со сварочной проволокой
Н5
Св-08Г2С. При больших зазорах образовывалось
значительное количество расплавленного металла при-
садки, не содержащей необходимого количества
кремния и марганца. Поэтому окислительный процесс
в сварочной ванне, защищенной углекислым газом,
не мог протекать нормально, и, как следствие этого,
образовывались дефекты. Избежать указанных недо-
статков можно, если вместо присадочных прутков
применить дополнительный порошкообразный приса-
дочный металл в виде крупки из сварочной проволоки
Св-08Г2С. Сварку выполняют с приданием возвратно-
поступательных движений трактору, а сварщик,
периодически открывая заслонку дозатора, установлен-
ного на тракторе, подает порошкообразный металл
в зазор стыка. Кроме того, порошкообразный металл
в небольшом количестве перед началом сварки засы-
пают в зазор стыка. Это способствует лучшему
расплавлению металла сварочной ванны и лучшему
формированию обратной стороны сварного шва. Сварку
стыков фланцев выполняют на водоохлаждаемой мед-
ной подкладке с применением формирующих пластин,
расположенных с торцов свариваемого шва. Сварное
соединение — стыковое, без скоса кромок, шов односто-
ронний, зазор 10—15 мм. Режим автоматизированной
сварки в углекислом газе с порошкообразным при-
садочным металлом заготовок фланцев с условным
проходом 200—300 мм: сварочный ток 350—380 А,
напряжение на дуге 28—30 В, скорость подачи сва-
рочной проволоки 403 м/ч, расход углекислого газа
1100 л/ч, расход порошкообразного присадочного ме-
талла 3 = 0,6, коэффициент наплавки 28 г/(А^ ч). Од-
нако описанную технологию можно существенно
улучшить, если подачу порошкообразного присадоч-
ного металла производить не в сварочную ванну, а на
вылет электродной проволоки диаметром 2 мм; вместо
сварки в углекислом газе тонкой электродной прово-
локой применить автоматизированную сварку под флю-
сом проволокой диаметром 4—5 мм, как более произ-
водительную и обеспечивающую более стабильное ка-
чество сварных соединений.
При изготовлении металлических конструкций при-
меняют также электрошлаковую сварку с порошко-
образным присадочным металлом. До начала работ сле-
дует сварить контрольные образцы. Схема сборки
116
Рис. 59. Схема сборки сварного
соединения при электр о шлаковой
сварке с порошкообразным при-
садочным металлом
5и — величина зазора в начале стыка;
$к—величина зазора в конце стыка
(Sh=Sk); / — начальная планка; 2 —
направляющий уголок
стыкового соединения с размерами выводных планок
и местом установки направляющего уголка приведена
на рис. 59. Зазоры в сварных соединениях должны
соответствовать данным табл. 25, 26. При сборке
сварных соединений прихватки вводных и выводных
планок и скоб следует выполнять ручной электродуговой
сваркой электродами Э-42А с фтористо-кальциевым
покрытием (марки УОН И-13/45) или Э46 с рутилово-
карбонатным покрытием (марки МР-3).
Непосредственно перед сваркой изделий необходимо
зачистить брызги и неровности на пути движения
формирующих ползунов на расстоянии 100 мм от
свариваемых кромок; проверить систему водяного
охлаждения; проверить надежность подачи электрод-
ной проволоки и крупки; проверить точность движения
сварочного автомата; проверить работу источника
сварочного тока и шкафа управления. Перед сваркой
в зазор кармана технологической планки рекоменду-
ется засыпать порошкообразный присадочный металл
для лучшего возбуждения дуги, затем флюс, включить
источник питания сварочного тока и нажать кнопку
«пуск». Как только установится шлаковый процесс,
следует включить подачу порошкообразного присадоч-
ного металла и поднять напряжение до величины,
предусмотренной режимом сварки. В процессе сварки
сварщик обязан следить: за показаниями приборов;
уровнем шлаковой ванны и в зависимости от за-
полнения зазора расплавленным металлом регулиро-
вать скорость перемещения автомата; периодическим
добавлением флюса в шлаковую ванну; положением
электродной проволоки относительно кромок и ползу-
нов, чтобы трубка, по которой подается порошко-
образный присадочный металл, находилась в центре
117
25. Режимы электрошлаковой сварки конструкций, работающих при положительной температуре
зазора (расстояние между трубкой и электродом
должно быть нс менее 10 мм); за поджатием ползунов
и работой системы водяного охлаждения, чтобы по-
рошкообразный присадочный металл стабильно посту-
пал на вылет электрода и приставка не касалась
монтажных скоб. При электрошлаковой сварке с по-
рошкообразным присадочным металлом цилиндри-
ческих обечаек (например, при монтаже кожухов
доменных печей) разрешается совмещать стыки нижних
и верхних поясов и выполнять сварку напроход.
Режимы электрошлаковой сварки с порошкообраз-
ным присадочным металлом приведены в табл. 25, 26.
Режимы сварки, приведенные в табл. 25, следует
применять при изготовлении соединений конструкций
из низкоуглеродистых и низколегированных сталей,
работающих при положительных температурах, а ре-
жимы сварки табл. 26 — для низколегированных ста-
лей с обеспечением ударной вязкости сварного сое-
динения (по Менаже) не ниже 30 Дж/см“ при тем-
пературе испытания — 40 °C. Для таких соединений
отпадает необходимость в применении последующей
высокотемпературной термической обработки — нор-
мализации. Вертикальные стыки толщиной более
100 мм можно сваривать двумя автоматами одновре-
менно. Автоматы располагают по обе стороны изделия.
Сварку выполняют на постоянном токе обратной
полярности. Однако при этом следует избегать в зоне
сварки больших несимметричных магнитных полей,
затрудняющих процесс сварки. Обеспечить стабиль-
ный процесс сварки можно, симметрично подключая
токоподвод со стороны вводной планки к обеим
кромкам свариваемого изделия.
Сварка высокопрочных сталей
с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом
Применение высокопрочных сталей (600—900 МПа)
при изготовлении сварных конструкций позволяет по-
лучить значительную экономию металла благодаря
облегчению веса конструкций, увеличить их несущую
способность и долговечность, изготавливать конструк-
ции для эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
Упрочнение стали достигается за счет легирования ее
П8
119
27. Механические свойства высокопрочных сталей
Марка стали	Толщина стали, мм	Предел прочности. МПа	Предел текучести, МПа	Относи- тельное удлинение. %	Ударная вязкость при t- —40 *С. ' Дж/см*
15Г2СФ	4—32	600	450	19	50
16Г2АФ	4—50	600	450	20	40
18Г2АФпс	4-50	600	450	16	30
10Г2ФР	10—46	600	450	20	40
14Х2ГМР,	10—50	700	600	14	40
14ХМНДФР					
15ХГ2СМФР	8—32	850	750	12	40
12Г2СМФ	10-32	700	600	13	35
12ХГ2СМФ	 	850	750	12	30
14ГСМФР	8—40	700	600	12	30
специальными добавками, термической обработки и
создания субмикроскопических включений нитридов
циркония, алюминия, титана и ванадия. В нашей стране
высокопрочные строительные стали разделяются на
три класса: С 60/45, С70/60 и С 85/75 (числитель
показывает предел прочности, знаменатель — предел
текучести). В табл. 27 приведены данные, характери-
зующие механические свойства высокопрочных строи-
тельных сталей.
Имея указанные выше преимущества, высокопроч-
ные стали обладают одним существенным недостат-
ком — особенностью сварки, требующей применения
трудоемкой специальной технологии, снижающей про-
изводительность труда по сравнению со сваркой
обычных сталей. Прежде всего это относится к зна-
чительному изменению структуры и механических
свойств под воздействием термического цикла сварки.
На параметры термического цикла оказывает влияние
погонная энергия сварки, теплофизические свойства
металла и характер теплоотвода. Для получения
однородного по структуре и механическим свойствам
сварного соединения из высокопрочной стали необхо-
димо регулировать скорость охлаждения за счет выбора
оптимального значения погонной энергии или приме-
нения сопутствующего охлаждения. На производстве
иногда для получения оптимальной скорости охлаж-
дения применяют предварительный подогрев сваривае-
мых кромок. Серьезным недостатком высокопрочных
сталей является низкая сопротивляемость сварных
120
соединений из этих сталей образованию горячих
и холодных трещин. С появлением горячих трещин
можно бороться, применяя предварительный подогрев
свариваемых кромок, обеспечивая благоприятную
форму сварочной ванны, а также путем создания
рациональных сварных конструкций и выбора металла
оптимального химического состава. По способам
борьбы с холоднымрктрещинами высокопрочные стали
условно делят на две группы. В первой группе,
куда входят стали класса С 60/45, образование
холодных трещин можно предотвратить путем измене-
ния погонной энергии, что обеспечивает положитель-
ные структурные изменения, препятствующие образо-
ванию холодных трещин. Во второй группе (стали
класса С 70/60) предотвращение образования холод-
ных трещин обеспечивается предварительным подогре-
вом зоны сварки до 150—200 °C. Спедовательно,
при сварке высокопрочных сталей для получения
качественных сварных соединений необходимо приме-
нять режимы сварки, обеспечивающие погонную энер-
гию в сочетании с предварительным подогревом. Та-
кая технология по сравнению со сваркой обычных
сталей увеличивает трудоемкость сварочных работ при
низкой производительности. Например, при изготовле-
нии ферм, колонн сплошных и решетчатых, балок
подкрановых, резервуаров доля трудоемкости свароч-
ных работ составляет 33—43% всей трудоемкости из-
делий. Применение сварки с дополнительным порошко-
образным присадочным металлом позволяет повысить
производительность сварочных работ и качество свар-
ных соединений при упрощении технологии сварки.
Для обеспечения оптимальной скорости охлаждения
стыковые соединения при обычной сварке высоко-
прочных сталей должны выполняться в два и более
проходов, т. е. с более низкой производительностью.
При сварке с порошкообразным присадочным метал-
лом можно в широких пределах регулировать терми-
ческий цикл за счет изменения погонной энергии,
повышая при этом механические свойства сварных сое-
динений. Изменение погонной энергии сварки в необхо-
димом направлении позволяет также отказаться от
предварительного подогрева свариваемых кромок,
который применяется для регулирования термического
цикла при обычной сварке высокопрочных сталей.
121
Значительно повышается технологическая прочность
сварных соединений из высокопрочных сталей при
сварке с порошкообразным присадочным металлом.
Данные, полученные во ВНИИмонтажспецстрое по
количественной методике МГТУ им. Н. Э. Баумана,
свидетельствуют, что сопротивляемость металла шва
образованию горячих трещин при сварке с порошко-
образным присадочным металлом высокопрочных ста-
лей значительно выше, чем при традиционной сварке,
а возможность регулирования погонной энергии в ши-
роких пределах и улучшение структуры металла около-
шовной зоны приводят к повышению сопротивляемости
образованию холодных трещин. Повышение технологи-
ческой прочности конструкций из высокопрочных сталей
при сварке с порошкообразным присадочным металлом
позволило отказаться от предварительного подогрева.
Во ВНИИмонтажспецстрое разработана методика вы-
бора режимов сварки с порошкообразным присадоч-
ным металлом высокопрочных сталей.
Применение порошкообразного присадочного ме-
талла при сварке высокопрочных сталей позволяет
регулировать химический состав и механические свой-
ства металла сварного шва. Показательно, что не-
обходимый предел прочности может быть получен
при использовании порошкообразного металла из
электродных проволок, применение которых при обыч-
ной сварке не обеспечивает нормативного значения
предела прочности. Применение порошкообразного
присадочного металла позволяет получить металл свар-
ного шва с необходимым пределом прочности при
максимальной пластичности и повышением сопротив-
ляемости образованию трещин. При этом ударная
вязкость также повышается.
Технология сварки высокопрочных сталей без
предварительного подогрева была использована при
сварке оболочки шарового резервуара из стали
16Г2АФ со следующими механическими свойствами:
предел прочности 600 МПа, предел текучести 450 МПа;
относительное удлинение 20%; ударная вязкость
40 Дж/см2 при — 40 °C и 30 Дж/см2 при — 70 °C.
Технология сварки предусматривает двухстороннюю
ручную сварку корневых швов с последующей ав-
томатизированной сваркой под флюсом с порошко-
образным присадочным металлом. Для ручной сварки
122
28. Режим автоматизированной сварки оболочки шарового
резервуара из стали 16Г2АФ
Эскиз сварного соединения	Сварочный ток, А	Напря жен ис на дуге, В	Ско- рость сварки, м/с	рость подачи элект- родной проволоки. м/с	Коли чество порошке образного металла, Р
LXJ	750 - 850	42—44	0,006	0,021	0,7
использовали электроды УОН И-13/45 диаметром 3 и
4 мм, а для автоматизированной — электродную про-
волоку Св-08НМА диаметром 5 мм, крупку из сва-
рочной проволоки Св-08Г2С диаметром 1,2 мм и флюс
АН-348А. Лепестки оболочки укрупняли в двухлепест-
ковые блоки, которые затем собирались в четырех-
лепестковые блоки. После этого на специальной пло-
щадке производили сборку двух полусфер, каждая
из которых состоит из двух четырехлепестковых
блоков. На специальном манипуляторе из двух полу-
сфер собиралась оболочка резервуара, которая для
начала автоматизированной сварки поворачивалась
таким образом, чтобы плоскость свариваемого стыка
была перпендикулярна оси вращения. С наружной и
внутренней стороны сварка оболочки резервуара вы-
полнялась без предварительного подогрева на одном
и jjom же режиме (табл. 28). Сварочная ванна всегда
находилась в нижнем положении, что обеспечивалось
расположением сварочного автомата в верхней точке
шара благодаря его перемещению по оболочке со
скоростью, равной скорости вращения манипуля-
тора.
Автоматизированная сварка под флюсом с по-
рошкообразным присадочным металлом без предвари-
тельного подогрева была применена на монтаже ша-
гающего экскаватора, где были сварены ковши и
башмаки экскаватора из высокопрочной стали
14Х2ГМР, имевшие односторонние сварные соединения
толщиной 36 мм у ковшов и 50 мм у башмаков
с V-образной разделкой. Автоматизированная сварка
123
29. Режимы сварки и параметры разделки кромок изделий
из хромоникельмолибденомеднистой стали
Толщина свари веемого металла, мм	Режим сварки			Параметры разделки кромок		
	сварочный ток. А	напряжение на дуге. В	скорость сварки, м/с	величина зазора, мм	величина притупле НИЯ. мм	угол разделки кромок, мм
20	525—575	34—36	0,008	3	2*'	60
25	600 —650	35-37	0,007	3	3*'	60
30	650-700	36-38	0,006	3	4±|	70
40	750—800	41—43	0,005	3	4*'	60
выполнялась проволокой Св-08ХГН2МЮ под флюсом
АН-17М с порошкообразным присадочным металлом
из проволоки Св-08Г2С за несколько проходов с пода-
чей между слоями порошкообразного присадочного
металла из проволоки Св-08А. Сварные соединения
толщиной 36 мм были выполнены за три прохода,
толщиной 50 мм — за 12 проходов (при сварке без
порошкообразного присадочного металла соответ-
ственно за 8 и 32 прохода). Режим сварки: сварочный
ток 800—850 А, напряжение на дуге 44—45 В.
скорость сварки 0,0054 м/с, количество порошкообраз-
ного присадочного металла 0 = 0,8.
При обычной сварке хромоникельмолибденомед-
нистой стали ОХ23Н28МЗДЗТ возникают большие
трудности из-за повышенной склонности металла свар-
ного соединения к образованию горячих трещин.
Применение порошкообразного присадочного металла
позволяет изменять коэффициент формы шва, повышая
стойкость металла шва к образованию трещин;
уменьшать напряжения и деформации; характер
кристаллизации металла сварочной ванны, регулируя
долю содержания основного металла в металле шва.
Быда разработана технология сварки изделий из ука-
занной стали с Х-образной разделкой кромок с по-
рошкообразным присадочным металлом из проволоки
ЭП-516 диаметром 2 мм (расход 0= 1 — 1,3) электрод-
ной проволокой диаметром 4 мм и вылетом 35 мм.
Применение этой технологии позволяет получать изде-
лия из хромоникельмолибденомеднистой стали толщи-
ной 20—40 мм с качественными сварными соеди-
нениями. В табл. 29 приведены режимы сварки и па-
раметры разделки кромок.
124
Применение порошкообразного присадочного ме-
талла позволяет упростить технологию, повысить про-
изводительность сварки, обеспечивая при этом необхо-
димое качество при изготовлении изделий из двух-
слойной стали (биметалла). Двухслойная сталь состоит
из основного металла, как правило это углеродистая
сталь, обеспечивающего прочность конструкции, и пла-
кирующего слоя, создающего коррозионную стойкость.
При сварке изделий из этой стали возникают до-
полнительные трудности, отсутствующие при сварке
однослойных сталей. Процесс смешения в сварочной
ванне основного и плакирующего металлов приводит
к механической, структурной и химической неоднород-
ности, что препятствует получению металла шва,
равноценного свариваемому металлу. Кроме того,
различие свойств основного и плакирующего металлов
вызывает трудности при разработке технологии сварки
из-за различия сварочных материалов, технологических
приемов и часто методов сварки, применяемых для
основного и облицовочных слоев. Для сварки двух-
слойной стали была разработана специальная техно-
логия, предусматривающая применение порошкообраз-
ного присадочного металла. Так, для сварки основного
металла двухслойной стали ВСтЗсп + 12Х18Н10Т ре-
комендуется сварочная проволока марки Св-08ГА и
флюс АН-348 в сочетании с порошкообразным
присадочным металлом из проволоки Св-08ГА или
Св-08Г2С диаметром 2 мм и высотой гранулы
1,5—2 мм. Для сварки плакирующего слоя применяют
Проволоку ЭП-389 с флюсом АН-26 и порошкообразным
присадочным металлом из проволоки ЭП-87 такой же
грануляции, как и при сварке основного металла.
При сварке стыковых соединений с толщиной металла
8 — 16 мм скос кромок не производится, а при толщи-
нах 18—32 мм применяется V- или Х-образная
разделка кромок. В первом случае порошкообразная
присадка вводится только при сварке плакирующего
металла, а во втором — и при сварке основного.
Порошкообразный металл засыпается в разделку
перед сваркой. Химический анализ металла шва пла-
кирующего слоя показывает, что сварка с дополни-
тельным порошкообразным присадочным металлом
позволяет сохранить постоянный химический состав
металла шва до поверхности основного слоя, а макро-
125
Рис. 60. Схема сварного соеди-
нения, полученного с примене-
нием порошковой проволоки с
высоколегированным наполните-
лем
I основной металл; 2 плакирующий
слой; 3 — порошковая проволока; 4 —
сварочный флюс; F* — площадь наплав-
ленного металла; Fnp I — площадь про-
плавления основного металла; ?Пр2 —
площадь проплавления плакирующего
слоя
30. Коэффициент наплавки при сварке порошковой проволокой
с высоколегированным наполнителем
Полярность сварочного тока	Коэффициент наплавки, г/(А • ч) при сварочном токе, А		
	300	400	500 550
Прямая	19,2	23,3	24,4
Обратная	18,8	22,2	23,8
структура металла шва показывает хорошее качество
шва — плотный, с плавным переходом к основному
металлу.
Заслуживает внимания другой способ использова-
ния порошкообразного присадочного металла при
сварке плакирующего слоя двухслойного металла —
это дуговая сварка под флюсом порошковой проволокой
с легирующим наполнителем. Этот способ сварки можно
с успехом применять на строительно-монтажной пло-
щадке вместо ручной сварки, повышая в 3—5 раз
производительность труда. Оболочка порошковой про-
волоки изготавливается из низкоуглеродистой ленты,
внутрь которой вводится высоколегированный порош-
кообразный присадочный металл. Состав высоколеги-
рованного наполнителя зависит от химического состава
свариваемого плакирующего слоя биметалла. На рис. 60
представлена С'°ма сварного соединения, полученного
при сварке порошковой проволокой с высоколегиро-
ванным порошкообразным присадочным металлом. При
высокой производительности (по сравнению с обычной
электродной проволокой коэффициент наплавки воз-
растает до 70%) этот способ сварки позволяет полу-
чить наплавленный металл стабильный по химическому
составу и структуре за счет постоянства соотношения
масс низкоуглеродистой оболочки и высоколегирован-
ного порошкообразного присадочного металла и незна-
чительной глубины провара. В табл. 30 приведены
значения коэффициента наплавки порошковой прово-
локи с высоколегированным порошкообразным приса-
дочным металлом в зависимости от силы сварочного
тока.
Описанный способ был применен при сварке в мон-
тажных условиях варочных котлов в целлюлозно-бу-
мажной промышленности и регенерационных цистерн в
нефтехимической промышленности, изготовленных из
двухслойного металла 22 К 4- 08Х17Н15МЗТ и
16ГС + 10X17H13M3T с толщиной плакирующего слоя
4—5 мм. Порошковая проволока диаметром 3—3,2 мм
использовалась с наполнителем Х59Н29М8Т4 и флю-
сом АН-26. Сварка плакирующего слоя выполнена
за один проход на режиме: сварочный ток 300 —500 А,
напряжение на дуге 38—48 Е, скорость подачи про-
волоки 0,03—0,06 м/с, вылет проволоки 35—40 мм.
Наплавка лежачим электродом
с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом
Преимущества процесса сварки с порошкообразным
присадочным металлом позволяют и при наплавочных
работах существенно повысить производительность
Процесса, улучшить качество-наплавленного металла
И соединения в целом, а также снизить расход
сварочных материалов и электроэнергии. Перспектив-
ным способом наплавки является процесс наплавки
Неподвижным плавящимся (лежачим) электродом. Он
отличается от других способов своей чрезвычайной
простотой, а поэтому сварщики разных стран и в раз-
ное время возвращались к его усовершенствованию
с целью более широкого применения на производстве.
К, основным преимуществам наплавки лежачим
Электродом относится простота и возможность автома-
тизации процесса без применения сварочных автома-
Тоь, стабильность качества наплавки независимо от
Квалификации сварщика, возможность наплавки изде-
лий самой различной и сложной конфигурации. На-
127
126
плавку неподвижным плавящимся электродом можно
производить как покрытыми, так и голыми электрода-
ми под флюсом. За рубежом большое распростране-
ние получила наплавка покрытыми электродами.
В нашей стране применяют наплавку под флюсом
голыми пластинчатыми электродами, как один из спо-
собов широкослойной наплавки. Процесс характеризу-
ется низким коэффициентом расплавления, 14—
18 г/(А • ч), что значительно ниже производитель-
ности механизированных способов наплавки. Толщина
наплавляемого за один проход слоя ограничена
тем, что качественную наплавку можно выполнять
только электродами толщиной 2—3 мм. Другие пока-
затели производительности и эффективности процесса
ниже показателей современных механизированных спо-
собов наплавки, например автоматизированной под
флюсом. Поэтому этот способ наплавки находит при-
менение в тех случаях, где использование автоматов
невозможно, а ручная наплавка менее производительна
и ниже по качеству, в частности, при наплавке
деталей сложной конфигурации и при наплавке
поверхностей небольшой протяженности. Однако эф-
фективность и возможности рассмотренного способа
наплавки значительно возрастают, если в зону дей-
ствия сварочной дуги вводить дополнительный по-
рошкообразный присадочный металл.
Способ наплавки неподвижным плавящимся (ле-
жачим) электродом под флюсом с дополнительным
порошкообразным присадочным металлом, разработан-
ный во ВНИИмонтажспецстрое, заключается в сле-
дующем. На наплавляемый участок изделия насыпают
изолирующий слой сварочного флюса толщиной 3—
4 мм, на который укладывают пластинчатый голый
электрод. На поверхность электрода равномерным сло-
ем насыпают порошкообразный присадочный металл
таким образом, чтобы он вместе с электродом был
изолирован от изделия ранее насыпанным слоем
флюса. Сверху на порошкообразный металл насыпают
уже второй слой флюса. В результате этого электрод
и порошкообразный металл оказывается среди свароч-
ного флюса. Один конец электрода крепят к токо-
подводу, другой замыкают на изделие порошкообраз-
ным присадочным металлом. Этим обеспечивается ав-
томатическое и надежное возбуждение дуги при вклю-
128
чении источника питания сварочным током. Возникшая
сварочная дуга самопроизвольно перемещается по тор-
цу электрода, расплавляя его и порошкообразный
присадочный металл. Особенностью рассмотренного
способа наплавки является то, что с целью повышения
производительности и качества наплавки масса по-
рошкообразного присадочного металла берется более
100% массы электрода. Использование присадки
в меньшем количестве не дает существенного повыше-
ния эффективности процесса. При значительно боль-
шем, чем 100%, количестве порошкообразного при-
садочного металла, размещенного под электродом,
создается достаточно толстый слой присадки, что уда-
ляет электрод от наплавляемой поверхности, ведет
к увеличению длины дуги и снижению величины тока
наплавки. В результате могут образовываться не-
сплавления, снижается производительность и эффек-
тивность процесса в целом. Сложно также насыпать
порошкообразный присадочный металл равномерным
слоем на слой изолирующего флюса и исключить
возможность просыпания порошкообразного металла
через изолирующий слой, а это может привести к
замыканию электрода на изделие. Поэтому порошко-
образный присадочный металл располагают на верх-
ней поверхности электрода. Пластинчатые электроды
можно укладывать на наплавляемую поверхность ши-
рокой стороной или на ребро. В зависимости от формы
сечения электрода и характера его расположения на
наплавляемой поверхности можно получать различные
по форме наплавленные валики. Пластинчатыми
электродами, лежащими на широкой поверхности, на-
плавляются широкие валики, а электродами, уста-
новленными на ребро, и круглыми электродами оди-
накового диаметра — более узкие валики большой вы-
соты.
В табл. 31 приведены данные, характеризующие
влияние величины массы дополнительного порошко-
образного присадочного металла на различные факторы
процесса наплавки.
Пользуясь данными таблицы, следует иметь в виду,
что суммарная масса электрода и порошкообразной
присадки должна оставаться постоянной; наплавка
производится пластинчатыми электродами длиной
400 мм и шириной 15 мм. Из таблицы видно, что
129
31. Влияние количества дополнительной присадки на параметры процесса наплавки
Расход флюса (отношение массы флюса к массе электроде) 	.		Г1 z'\ S>‘l 8*1		1.9 1.7 1,7 1.4		
Количество порошкообразной присадки, и	ю о — —' ео		Ю О — — СО		
Ширина валика, мм	Ф X N Ш сч сч сч		30 28 27 24		
Коэффициент расплавления, г/А-ч	СО	ем Ф <N ч- с — сч сч со		N Ю ® ОС ш* —о — СЧ СЧ СО		
Напряжение на дуге. В	оо о о еч СО СО СО -Г		to о еч тг		
		1 1	1 1 1		
	x s S Ф СС П СС -г		-Г ОС © СЧ СО СО тг Tf		
Ток наплавки, А	875-925 650—700	625—675 575—625	850—870 680—820 625—675 !КЛ_ЙПЛ		1
Толщина электрода, мм	00 •'Г со сч		00 тг со сч		
Схема расположения электрода	о в ' ° о**	—	О?	С Оу	'ч	
			г	1		
			°	о		
с увеличением количества порошкообразного приса-
дочного металла величина сварочного тока снижается.
Однако, несмотря на это, с увеличением количества
дополнительной присадки коэффициент расплавления
возрастает примерно в два раза. Снижается расход
электроэнергии и сварочного флюса на единицу массы
наплавленного металла. Следовательно, с увеличением
доли порошкообразного присадочного металла по
отношению к расплавляемой массе электрода эффек-
тивность процесса выше, а глубина проплавления
основного металла сокращается, что ведет к уменьше-
нию ширины и увеличению высоты наплавленного
валика. При ширине электродов 15 мм расположение
их по отношению к наплавляемой поверхности (ши-
рокой частью или на ребро) на характеристики
процесса наплавки существенного влияния не имеет.
Несмотря на уменьшение сварочного тока при увели-
чении относительного количества дополнительного по-
рошкообразного присадочного металла р, плотность
тока в электроде увеличивается. Это связано с умень-
шением- площади сечения электрода и непрямопро-
порциональным снижением тока с увеличением допол-
нительной присадки. С учетом длины электрода, вре-
мени прохождения тока, величины удельной поверх-
ности плотность тока для пластинчатых электродов
составляет 13—18 А/мм2, что обеспечивает расплавле-
ние порошкообразного присадочного металла до
300% расплавляемой массы электрода.
Изменение ширины и толщины пластинчатого
электрода по-разному влияет на производительность
процесса. Применение дополнительного порошкообраз-
ного присадочного металла существенно увеличивает
коэффициент расплавления. Зависимость эта носит
линейный характер. При одном и том же количестве
порошкообразной присадки коэффициент расплавления
выше в случае применения электродов большей тол-
щины. Однако при наплавке с одинаковой массой
порошкообразного металла, приходящейся на единицу
длины электрода, коэффициент расплавления выше,
чем тоньше электрод. Максимальная ширина пластин-
чатых электродов определяется характером их распо-
ложения относительно наплавляемой поверхности и
мощностью источника питания током. При наплавке
электродом на ребро высота оплавления его ограни-
9-	131
130
чена и не превышает 10—20 мм. При большей ширине
пластинчатых электродов происходит неполное рас-
плавление, дуга горит неустойчиво, увеличивается
количество расплавленного флюса, наряду с дуговым
процессом протекает электрошлаковый. При наплавке
пластинчатым электродом, уложенным широкой сторо-
ной на наплавляемую поверхность, ширина его
ограничивается мощностью источника питания током.
С увеличением ширины (15—30 мм) коэффициент
расплавления и производительность процесса сначала
возрастают, достигают максимума, а затем снижа-
ются. Максимум соответствует оптимальной ширине
электрода. В точке максимума скорость перемещения
дуги по торцу электрода достигает наибольшего зна-
чения, что соответствует ее повышенной тепловой
эффективности. При дальнейшем увеличении ширины
электрода образуется несколько дуг и тепловая эф-
фективность снижается. Таким образом, с увеличением
ширины электрода глубина проплавления основного
металла уменьшается. При небольшой ширине электро-
да осуществляется концентрированный ввод тепла и
происходит концентрация давления дугк В результате
обеспечивается более глубокое проплавление основного
металла.
Изменение величины зазора между наплавляемой
поверхностью и электродом отражается на параметрах
режима наплавки. С увеличением зазора уменьшается
ток наплавки, увеличивается напряжение на дуге,
что приводит к некоторому снижению коэффициента
расплавления и производительности процесса в целом.
Величина зазора является важным параметром режи-
ма наплавки, и небольшое его изменение приводит
к значительным изменениям режима. Поэтому следует
обеспечивать очень точную установку электродов над
изделием. При наплавке круглыми электродами (не
пластинчатыми на ребро) не требуется предвари-
тельная засыпка флюса, изолирующего электрод от
изделия. Электрод крепят в электрододержателе с не-
обходимым зазором и засыпают флюсом, который
удерживает порошкообразный присадочный металл
и изолирует электрод от изделия. По такой технологии
можно производить наплавку и пластинчатым электро-
дом шириной до 15 мм. Применение электродов
большей ширины требует перед их установкой под-
сыпки слоя изолирующего флюса толщиной, равной
величине зазора между наплавляемой поверхностью
и электродом. Слой флюса должен быть сплошным и
одинаковой высоты по длине электрода. 11есплошность
приводит к нестабильности процесса наплавки и иногда
к коротким замыканиям. Оптимальная величина зазора
зависит от положения электрода относительно наплав-
ляемой поверхности, его ширины и толщины, коли-
чества дополнительного порошкообразного присадоч-
ного металла. Оптимальные значения зазора при
расположении электрода на изделии широкой поверх-
ностью составляют 3—5 мм, на ребро— 1,5—3 мм.
Влияние напряжения на дуге при наплавке не-
подвижным плавящимся электродом под флюсом с по-
рошкообразным присадочным металлом аналогично
влиянию при автоматизированной сварке под флюсом.
Повышение напряжения на дуге при прочих равных
условиях увеличивает полную сварочную мощность и,
следовательно, ведет к увеличению энергозатрат и
снижению эффективности процесса в целом. Повы-
шение напряжения сопровождается увеличением коли-
чества расплавляемого флюса. Увеличение расплавляе-
мой массы флюса приводит к большой площади кон-
такта электрода и порошкообразного присадочного
металла. В связи с этим возрастает шунтирование
тока, усиливается пробивание дуги через слой флюса
и разбрызгивание, снижается устойчивость процесса
наплавки.
Наплавка неподвижным плавящимся электродом с
дополнительным порошкообразным присадочным ме-
таллом на прямой полярности не обеспечивает ста-
бильного формирования и качества наплавленного
металла. Введение порошкообразной присадки при
наплавке на прямой полярности создает большую
вероятность несплавления по краям наплавляемого
валика. Поэтому рекомендуется выполнять наплавку
на токе обратной полярности. Так же, как и при
сварке с порошкообразным присадочным металлом
количество дополнительной присадки влияет на струк-
туру’ наплавленного металла. С увеличением коли-
чества дополнительного порошкообразного присадоч-
ного металла структура наплавленного металла улуч-
шается за счет измельчения зерна, что свидетель-
ствует, как и при сварке с дополнительной присадкой,
133
132
о снижении тепловложений в наплавляемое изделие.
Рассмотрим теперь вопросы технологии наплавки
с порошкообразным присадочным металлом некото-
рых изделий, широко применяющихся в строительстве.
Наиболее экономичным способом изготовления
плоских приварных фланцев на давление 0.1—2,5 МПа
является гибка их из полосовой стали прямоуголь-
ного сечения. Длинные полосы разрезаются на мерные
прямолинейные заготовки, вальцуются на нужный
диаметр, свариваются и затем' обрабатываются на
токарных станках. В зависимости от назначения
(давления, температуры эксплуатации и характера
транспортируемого продукта) фланцы изготовляют из
стали ВСтЗсп, 09Г2С или других сталей, включая
аустенитные. Толщина фланцев после обработки со-
ставляет 8—48 мм с утолщением 2—6 мм для уплотни-
тельной поверхности. Ширина уплотнительной по-
верхности 20—55 мм. При существующей техноло-
гии изготовления фланцев большой объем металла	|
при токарной обработке идет в стружку. Основная	J
доля этих отходов образуется при обработке рабочей а
поверхности фланца. Для получения требуемой формы >
и размеров поверхности фланца берется, полоса	;
большей толщины В целях экономии металла и умень-
шения объемов токарной обработки целесообразно	ё
брать полосу меньшей толщины, чем раньше, и на- i
плавлять уплотнительный валик неподвижным пла-
вящимся электродом с дополнительным порошко-
образным присадочным металлом. В этом случае
механическая обработка производится только на по-
верхности наплавляемого валика. Для создания
уплотнительных поверхностей на кромку широкой
стороны заготовки следует наплавлять валики пластин-
чатыми электродами сечением 2X30 мм и длиной
900 мм или круглыми диаметром 5—6 мм. Ширина
валика 40 мм и высота 5—6 м.м. Электроды необхо-
димо укладывать на изолирующий слой флюса
АН-348А. Дополнительный порошкообразный металл ’
насыпается на электрод сверху в количестве 0 = 2.	;
В табл. 32 приведены рекомендуемые схемы разме-
щения электродов и режимы наплавки фланцев.
Наплавка под флюсом неподвижным плавящимся
электродом с порошкообразный присадочным метал-
лом беговой дорожки гусениц тракторов Т-100М и
пежнмы наплавки фланцев
134
3Z. схемы размещении псиид.пж
135
33. Режимы наплавки беговой дорожки звеньев
гусениц трактора Т-100М
Толщина	Толщина	Ток	Напряжение	Масса дополнительного
электрода, мм	наплавленного слоя, мм	наплавки. А	на дуге, В	порошкообразного присадочного металла, г
2	3 3,5	750 - 800	38-40	75 100
	4,5	800—900	40--42	150
	3,5	800—850	38—40	75
2,5	4 5	850—900	40—42	100 150
Рис. 61. Пластинчатый электрод
для наплавки беговой дорожки
звеньев гусениц трактора
Т-130 производится на специальной установке. В ка-
честве источников питания дуги рекомендуются сва-
рочные выпрямители ВКСМ-1000 и ВДМ-1001 с набо-
ром балластных реостатов или другие аналогичные
источники питания. Поставляемые для наплавки сва-
рочные материалы должны иметь сертификаты заво-
дов-изготовителей. Для наплавки рекомендуются пла-
стинчатые электроды толщиной 2—3 мм из мало-
углеродистой стали марок ВСтЗсп или ВСтЗпс. В ка-
честве дополнительного порошкообразного присадоч-
ного металла целесообразно использовать крупку из
сварочной проволоки марок Св-08А, Св-08ГА или же-
лезный порошок марки ПЖ-2К. Наплавка произво-
дится под флюсом АН-348А, АНК-18, АНК-19. До-
пускается применение смеси этих флюсов, позволяю-
щей получить необходимую твердость наплавленного
слоя. Наплавку производят на постоянном токе
обратной полярности.
В табл. 33 приведены режимы наплавки беговой
дорожки звеньев гусениц трактора Т-100М.
Наплавку производят двумя пластинчатыми
электродами (рис. 61), расположенными на на-
136
Рис. 62. Расположение электродов на наплавляемой поверхности
беговой,дорожки звеньев гусениц трактора
плавляемых поверхностях (рис. 62). Требуемая твер-
дость -наплавленного слоя обеспечивается наплавкой
под смесью флюсов АНК-18 и АН-348А в соотноше-
нии 3:1 или наплавкой под флюсом АН-348А с добавкой
алюминиевых прутков или пластин в количестве
6—10% массы наплавленного металла с последующей
закалкой в воде. Показатели твердости наплавлен-
ного слоя, HRO в зависимости от способа его
получения приведены ниже:
Т вердость
наплавленного
слоя, HRc
Наплавка с применением смеси флюсов АНК-18 и
АН-348А......................................... 40—50
Наплавка с применением алюминия................. 50—55
Наплавку беговой дорожки звеньев гусениц трак-
тора Т-130 выполняют в той же последовательности,
что и для трактора Т-100М. Размеры электрода
и режим наплавки приведены в табл. 34.
Подготовку изделий и выполнение наплавочных
работ необходимо выполнять в определенной после-
довательности. Беговую дорожку звена и опорную по-
верхность очищают от грязи и ржавчины. Звено
устанавливают на опорные штыри откидывающейся
137
34. Режимы наплавки беговой дорожки звеньев гусениц
трактора Т-130
Размеры электрода, мм	Ток наплавки, А	Напряжена на дуге, В	Зазор, мм	Тол тина наплав ленного слоя, мм	Масса порошко- образного присадочного металла, г
				1 1,5	30-40
3X15X160	1100—1200	40—42	3	2	60
				3	120
				4	180
стенки. С помощью пневматического устройства звено
зажимается в рабочем положении. На поверхность
беговой дорожки устанавливают электроды и закрепля-
ют их в электрододержателях. Затем с помощью
подъемного устройства их приподнимают на 3—4 мм
над наплавляемой поверхностью. Камеру заполняют
флюсом до уровня поверхности электродов. На поверх-
ность электродов насыпают порошкообразный приса-
дочный металл и укладывают алюминиевые прутки.
Возбуждается дуга путем замыкания конца электрода
на звено с помощью небольшого количества порошко-
образного присадочного металла. Сверху засыпают
слой флюса толщиной 40—50 мм и включают сва-
рочный ток. По окончании процесса наплавки ток
выключается, а пневматическое устройство переключа-
ется на сброс. При этом открывается днище камеры
и флюс просыпается через сито в приемный бункер,
а звено по рольгангу сбрасывается в накопитель.
При наплавке грунтозацепов башмаков гусениц
тракторов Т-100М и Т-130 с порошкообразным
присадочным металлом применяют те же сварочные
материалы, источники питания сварочной дуги и спе-
циализированную установку. В табл. 35 приведены
режимы наплавки. Наплавку выполняют на постоянном
токе обратной полярности пластинчатым электродом,
установленным на ребро.
Водоохлаждаемую подкладку устанавливают под
углом 10—15° к поверхности рамы, что создает
наиболее благоприятные условия для формирования
наплавляемого валика. Схема расположения грунто-
зацепа, электрода и формирующей подкладки приве-
138
35. Режимы наплавки грунтозацепов башмаков гусениц тракторов
Размеры электрода, мм	Ток наплавки, Л	Напряжение на дуге, В	Площадь сечения наплавлен- ного слоя. мм2	Высота наплавки зуба грунто- зацепа, мм	Масса порошко- образного присадочного металла, г
3X15	700—800	38-40	100 160	10 15	180 350
4X15	800—900	40—42	240	20	550
Рис. 63. Расположение грунто-
зацепа. электрода и формиру-
ющей подкладки при напливке
I — грунтозацеп; 2 — сварочный флюс;
3 — дополнительный порошкообразный
присадочный металл. 4 — пластинчатый
электрод; 5 — подкладка
дена на рис. 63. Необходимая твердость наплавлен-
ного слоя достигается такими же способами, как и при
наплавке беговой дорожки звеньев гусениц. При на-
плавке необходимо придерживаться такой последова-
тельности. Очистить поверхность грунтозацепа от грязи
и ржавчиньь, и установить его в рабочее положение.
Концы электрода закрепить в электрододержателе
таким образом, чтобы зазор между электродом и
зубом грунтозацепа был равен 2—3 мм, а зазор
между электродом и формирующей подкладкой —
4—5 мм. С помощью небольшого количества порошко-
образного присадочного металла конец электрода за-
мыкают на зуб грунтозацепа. Затем электрод засыпают
слоем флюса толщиной 15—20 мм и после этого вокруг
Него насыпают необходимое количество порошко-
образного присадочного металла. Затем все это засы-
пают флюсом, толщина слоя которого должна быть
не менее 30—40 мм. Включают сварочный ток
и производят наплавку. После окончания наплавки
сварочный ток выключают, грунтозацеп по рольгангу
сбрасывают в накопитель, а медную подкладку
очищают щеткой от остатков флюса.
139
36. Сравнительные данные эффективности наплавки
неподвижным плавящимся электродом
Способ наплавки	Толщина наплав- ляемого слоя, ММ	Производи- тельность наплавки, кг/ч	Скорость наплавки, м/ч	Коэффи- циент наплавки, г/А-ч
Автоматизированная на-	4	27	10	35
плавка керамической лентой Автоматизированная	на-	4	22,5	17	27
плавка лентой монолитного сечения Наплавка неподвижным пла- вящимся электродом с до- полнительным	порошко- образным присадочным ме- таллом	5,2	42,5	17	38
37. Эффективность наплавки звеньев и грунтозацепов гусениц
и тракторов
Показатель	Звенья гусениц	Грунтозацепы гусениц
Количество изделий, восстанавли- ваемых на одной установке, шт.	48184	20880
Экономический эффект на одно	0.956	2,924
изделие, руб. Годовой экономический эффект от применения одной установки по	34550	45790
наплавке, руб. Снижение ’ трудоемкости на одно	0,06	0,015
изделие, чел.-дней Годовое снижение трудозатрат, чел.-дней	2891	313
О целесообразности применения способа наплавки
неподвижным плавящимся электродом под флюсом
с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом можно судить по данным табл. 36.
При наплавке неподвижным плавящимся электро-
дом с порошкообразным присадочным металлом коэф-
фициент наплавки выше на 8—40% по сравнению
с автоматизированной наплавкой, а производитель-
ность— на 60—90%. Эффективность нового способа
наплавки можно рассмотреть применительно к конкрет-
ным изделиям, а именно звеньям и грунтозацепам
гусениц тракторов. В строительных организациях
140
эти детали, как правило, после их износа нс восста-
навливают, а выбраковывают по истечении срока
службы. В табл. 37 приводятся данные об экономи-
ческом эффекте при ремонте наплавкой неподвижным
плавящимся электродом с дополнительным порошко-
образным присадочным металлом звеньев и грунто-
зацепов тракторов Т-100М и Т-130 при использовании
одного наплавного поста.
ГЛАВА V. ДЕФЕКТЫ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Дефекты сварных соединений, выполненных
с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом
Наличие в сварных соединениях дефектов, т. е.
несоответствия соединений требованиям нормативной
документации, может привести к их разрушению,
разрушению всей конструкции, аварии на производстве.
Поэтому увеличение затрат на вспомогательные
и основные технологические операции с целью сниже-
ния вероятности образования дефектов экономически
оправдывается. В зависимости от характера, располо-
жения дефектов, способа их воздействия на сварное
соединение они подразделяются на группы. По месту
расположения дефекты бывают наружные (прожоги,
подрезы, наплывы, неравномерность шва, усиленные и
ослабленные швы, крупная чешуйчатость, кратеры,
непровары по кромке, наружные поры и трещины)
и внутренние (шлаковые включения, непровар в корне
шва, внутренние трещины и поры, пережог металла).
Сварке с порошкообразным присадочным металлом
присущи дефекты, встречающиеся как при обычных
способах сварки, так и некоторые специфические.
Несплавление в вершине шва (рис. 64, а) обра-
зуется из-за недостаточного напряжения на дуге.
Отсутствие проплавления (рис. 64,6) появляется
из-за недостаточной силы сварочного тока. Смещение
шва с одной из кромок (рис. 64, в) происходит
в результате неправильного направления электрода,
при этом противоположная кромка оплавляется чрез-
мерно. В тавровых соединениях с большой раз-
141
Рис. 64 Дефекты сварных соединений, характерные для сварки
с порошкообразным присадочным металлом
а — несплавленне в вершине шва; б — отсутствие проплавления; в — смешение
шва с одной из кромок; г — несплавленне в середине шва
носТью толщин элементов увеличивается опасность
перегрева вертикальной стенки. Несплавленне в сере-
дине шва (рис. 64, г)—дефект наиболее серьезный,
так как его можно выявить только с помощью
физических методов контроля. Этот дефект указывает
на недостаточную мощность сварочной дуги (свароч-
ного тока) или на слишком большое количество
порошкообразного присадочного металла. При электро-
шлаковой сварке смещение электрода от оси зазора
может вызвать несплавленне по одной из кромок.
142
Этот же дефект образуется при подаче большего ко-
личества, чем это требуется, порошкообразного при-
садочного металла. Непровар у поверхности свари-
ваемых элементов наблюдается при смещении электро-
да от оси сварного соединения к одному из медных
ползунов.
По степени влияния на сварное изделие дефекты
бывают критические, значительные и малозначитель-
ные. Наличие критического дефекта исключает приме-
нение сварной конструкции. Значительный дефект
существенно влияет на качество сварной конструкции,
но не является критическим. Малозначительный дефект
не оказывает заметного влияния на качество конструк-
ции. Рассмотрим основные дефекты сварных соеди-
нений и причины их образования.
Непровар — местное несплавленне между
основным и наплавленным металлами или отдельными
слоями при многослойной сварке резко снижает
механические показатели сварного соединения, отри-
цательно влияет на его пластичность и может,
являясь концентратором напряжений, привести к об-
разованию трещин. Причиной непровара может быть
отсутствие зазора, большое притупление, небольшой
угол разделки кромок, неправильный режим сварки
или его нарушение, неточное направление конца
электродной проволоки, отсутствие в конце и начале
сварки технологических пластин, неправильное во-
зобновление процесса сварки после перерыва. При
электрошлаковой сварке встречается непровар трех
видов: у поверхности свариваемого металла, по се-
редине шва, по одной или обеим кромкам, В первом
случае непровар образуется при недостаточном вре-
мени остановки у ползунов или снижении напряжения
на одном из электродов, увеличении расстояния между
крайним положением электрода и ползуном. Непро-
вар по середине шва при сварке 2—3 электродами
появляется при чрезмерном расстоянии между сосед-
ними электродами. Непровар по одной из кромок
образуется при смещении электрода от оси зазора,
по двум — из-за малой ширины шва, большой скорости
подачи электродной проволоки, резкого увеличения
глубины шлаковой ванны и большой толщины
электродного металла.
Поры — заполненные газом полости круглой, вы-
143
тянутой или другой формы в металле сварного шва,
располагающиеся цепочкой по оси шва или отдельными
группками, образуются по ряду причин, которые
можно разделить на две группы. К первой относятся
причины, непосредственно зависящие от сварщика,—
окалина, ржавчина, масло, краска на свариваемых
кромках, влажный флюс или электрод с влажным
покрытием, большая скорость сварки, при которой
нарушается газовая защита металла сварочной ванны.
Ко второй относятся причины, заложенные в технологии
сварки,— азот, водород и окись углерода, образую-
щиеся в результате отклонения химического состава
металла шва от заданного из-за снижения в нем
кремния и марганца по причине применения несо-
ответствующей электродной проволоки или уменьшения
глубины проплавления. При электрошлаковой сварке
металл шва более стоек против порообразования по
сравнению с электродуговой сваркой. Поры в этом
случае не выходят на поверхность и располагаются
по сечению шва без определенного порядка или скапли-
ваются в отдельные группы. В случае применения
порошкообразного присадочного металла при автома-
тизированной сварке под флюсом существенно умень-
шается порообразование и появление несплошностей.
Поры не допустимы в сварных швах аппаратуры,
работающей под давлением и вакуумом, или пред-
назначенной для транспортировки и хранения жидких
и газообразных продуктов.
Трещины — наиболее опасные и недопустимые
дефекты в сварных соединениях. Трещины бывают
горячие и холодные. Горячие трещины зарождаются
в процессе первичной кристаллизации и развиваются
при остывании металла. На их появление влияет
химический состав металла шва, величина и скорость
действующих в процессе кристаллизации металла
шва растягивающих напряжений, форма сварочной
ванны, величина первичных кристаллитов. Элементы,
входящие в металл шва, по-разному влияют на
стойкость против горячих трещин. Сера и фосфор
являются вредными примесями. Сера переходит в ме-
талл шва из основного металла и сварочных
материалов. Поэтому практический интерес представля-
ет применение флюсов, способствующих переходу
серы из сварочной ванны в шлак. Фосфор является
144
причиной образования горячих трещин в сварных
швах некоторых среднелегированных сталей, а наибо-
лее опасен — для швов с чисто аустенитной структу-
рой. В большой степени способствует образованию
горячих трещин углерод, попадая в металл шва из
основного металла и сварочных материалов. Поэтому
уменьшение доли основного металла и применение
электродной проволоки с низким содержанием углерода
позволяет снизить его содержание в металле шва.
Кремний способствует образованию трещин в сварных
швах из углеродистой стали и особенно опасен в швах
из аустенитной хромоникелевой стали. При сварке
углеродистых и низколегированных сталей никель не
оказывает отрицательного влияния, а у других сталей,
усиливая вредное влияние серы при его содержании
более 1—2%, способствует образованию горячих тре-
щин. Кислород повышает стойкость металла шва про-
тив образования горячих трещин, вызываемых серой,
и снижает ударную вязкость металла шва при сварке
углеродистых и низколегированных сталей. Повышение
скорости сварки, снижение сварочного тока, увеличе-
ние числа слоев в шве, колебание электрода и металла
сварочной ванны приводят к увеличению скорости
кристаллизации и образованию мелкозернистой струк-
туры, что увеличивает стойкость металла шва против
образования горячих трещин. Этому же способствует
применяемый технологический прием — изменение фор-
мы провара (отношение ширины шва к глубине его
проплавления). При автоматизированной сварке под
флюсом коэффициент формы провара должен быть
равен 1—2, электрошлаковой — 2,5—5. Для предотвра-
щения образования горячих трещин рекомендуется
использовать способы и режимы сварки, обеспе-
чивающие минимальное тепловложение. С этой точки
зрения большими возможностями обладает сварка
с дополнительным порошкообразным присадочным
металлом, позволяющая уменьшить удельное тепло-
вложение, что приводит к улучшению термического
цикла сварки. Это, в свою очередь, улучшает
структуру металла сварного соединения, условия кри-
сталлизации и механические свойства. Уменьшение
тепловложения способствует также снижению сва-
рочных деформаций. В итоге повышается сопротивляе-
мость образованию горячих и холодных трещин.
*0 Зак
10ф
145
Кроме того, уменьшение доли основного металла в ме-
талле сварного шва позволяет снизить в нем содер-
жание углерода, что, в свою очередь, повышает
стойкость металла шва против образования горячих
трещин. Применение порошкообразного, присадочного
металла при электрошлаковой сварке, создавая благо-
приятный тепловой режим, уменьшает склонность швов
к горячим и усадочным трещинам.» К образованию
усадочных дефектов могут привести вынужденные
остановки сварочного автомата. В таких случаях до
возобновления сварки конец ранее выполненного шва
на длину 100 мм необходимо обязательно удалить.
Холодные трещины образуются при остывании
металла сварных соединений ниже 200 °C. Основным
видом холодных трещин являются околошовные тре-
щины. Появлению холодных трещин способствует по-
вышенное содержание углерода и водорода в металле
шва, а причиной их образования являются сварочные
напряжения, внешние нагрузки и закалочные явления.
Шлаковые включения - заполнение шла-
ком несплошности в металле шва,— являясь кон-
центраторами напряжений и ослабляя сечение шва.
уменьшают его прочность. Они образуются из-за
наличия грязи, окалины и ржавчины на свариваемых
кромках, из-за неполного удаления шлака при много-
слойной сварке, некачественных электродов, когда
кусочки электродного покрытия попадают в сварочную
ванну. При электрошлаковой сварке шлаковые вклю-
чения образуются по кромке соединений в местах
резкого изменения ширины провара или в виде
прослойки между основным металлом и металлом
шва. При несплавлении шлаковые включения образу-
ются из-за большой глубины шлаковой ванны, повы-
шенной теплопроводности основного металла или при-
менения тугоплавкого флюса.
Рассмотрим теперь дефекты формирования сварных
швов.
Прожоги — сквозные отверстия в сварном шве
из-за вытекания металла сварочной ванны — являются
недопустимыми дефектами. Они образуются при нали-
чии большого зазора, отсутствия притупления, пло-
хого поджатия флюсовой подушки, заниженной ско-
рости сварки или завышенного сварочного тока.
Кратеры — углубления в металле сварочной
146
ванны, образующиеся после резкого обрыва дуги,—
уменьшают сечение шва и могут явиться очагами
образования трещин. Для предупреждения появления
кратеров необходимо применять технологические
пластины, а при их отсутствии при ручной сварке
кратер следует тщательно заварить, обрывая дугу на
уже заваренном участке сварного шва.
Подрез — углубление в основном металле вдоль
сварного шва.с одной или двух сторон — существенно
снижает прочность сварного соединения у конструкций
с вибрационными нагрузками. Суммарное влияние
подреза и увеличение растягивающих остаточных
напряжений может привести к снижению предела
выносливости сварной конструкции вдвое. Глубина
подреза может достичь нескольких миллиметров. Устра-
нить подрезы можно, уменьшив скорость кристаллиза-
ции или увеличив скорость заполнения углубления
металлом. Обычно снижают скорость кристаллизации
за счет уменьшения скорости сварки, предваритель-
ного подогрева деталей или применения многоэлектрод-
ной сварки. Причиной подрезов может быть большая
сила сварочного тока, повышенное напряжение на дуге,
смещение электрода относительно оси шва, неудобное
пространственное положение при сварке, небрежность
или недостаточная квалификация сварщика. Устране-
ние этих недостатков предотвратит появление подрезов.
При электрошлаковой сварке подрезы образуются
из-за плохого охлаждения ползунов, увеличения про-
должительности их остановки в конечном положении.
Неравномерность ширины шва при
автоматизированной сварке появляется из-за наруше-
ния скорости подачи электродной проволоки или ско-
рости сварки. Значительные изменения ширины свар-
ного шва могут привести к непровару, так как они
сопровождаются изменением глубины провара.
Наплывы — натекания жидкого металла на
кромки нерасплавленного основного металла — об-
разуются при неправильном режиме сварки или
большом слое окалины на свариваемых кромках.
Наплывы могут сопровождаться скрытыми непрова-
рами кромок, поэтому их следует срубать, а места
эти подваривать.
Деформация сварной конструкци и—
это один из видов дефектов. Расширение и сжатие
147
ю*
металла при сварке затруднено, так как нагреваемый
участок со всех сторон окружен холодным металлом,
размеры которого не изменяются. Это вызывает воз-
никновение в конструкции остаточных напряжений.
Когда значения сварочных напряжений достигнут
предела текучести, они вызовут пластическую де-
формацию, что приведет к изменению размеров и
формы сварной конструкции, т. е. произойдет
коробление — деформация конструкции. Если оста-
точные деформации достигнут заметной величины, то
они могут привести к неисправимому браку. Когда
деформация конструкции выходит за допускаемые пре-
делы, применяют ее правку.
Наличие дефектов в сварных соединениях еще
не определяет потерю их работоспособности. Однако
дефекты могут существенно снижать ее, и даже при
определенных условиях приводят к разрушению
сварных конструкций. В конструкциях, эксплуатируе-
мых при статических и динамических нагрузках,
одни и те же дефекты по-разному влияют на
сварное соединение. При статической нагрузке основное
влияние на прочность конструкции оказывает отно-
сительная величина дефекта, если материал сварного
соединения имеет большой запас пластичности. При
температурах ниже —60 °C прочность определяется
уже интенсивностью напряжений в зоне дефекта.
При динамических нагрузках прочность сварных соеди-
нений определяется их сопротивлением усталостным
напряжениям. Различные дефекты по-разному влияют
па прочность сварных конструкций. Как правило,
наличие трещин любой величины, являющихся кон-
центраторами внутренних напряжений, легко распро-
страняющихся в глубь металла и ослабляющих сече-
ние швов, и тем самым уменьшающих статическую
прочность соединений, не допускается в сварных кон-
струкциях. Трещины опасны еще и тем, что, являясь
дефектами плоского типа, трудно обнаруживаются
рентгенографическими методами контроля. Непровары,
поры, шлаковые включения, подрезы, создавая кон-
центрацию напряжений, снижают срок эксплуатации
конструкций. Виды, количество и размеры допускаемых
дефектов зависят от назначения конструкции.
Наряду с трещинами наиболее опасными де-
фектами являются непровары. Исследованиями уста-
148
новлено, что при статической нагрузке для пластичных
материалов влияние величины непровара на уменьше-
ние прочности прямо пропорционально относительной
глубине непровара или его площади. По данным
института электросварки им. Е. О. Патона, непровар
в 10% толщины свариваемого металла может снизить
усталостную прочность наполовину, а непровар в
40—50% снижает предел выносливости стали в 2,5 раза.
В сварных соединениях стальных конструкций про-
мышленных и гражданских зданий и сооружений
допускаются непровары по сечению шва в соеди-
нениях: доступных сварке с двух сторон глубиной до
5% толщины металла, но не более 2 мм при длине
непровара не более 50 мм и общей длине участков
непровара не более 200 мм на 1 м шва; доступных
сварке с одной стороны (без подкладок) глубиной
до 15% толщины металла, если она не превышает
20 мм, и не свыше 3 мм при толщине более
20 мм.
Поры, снижая статическую прочность сварного
соединения, являются концентраторами напряжений и
могут вызвать снижение предела выносливости свар-
ного соединения. Поры становятся очагами усталост-
ных разрушений в первую очередь в угловых, стыко-
вых и поперечных швах с высокими растягивающими
остаточными напряжениями. Однако многие иссле-
дователи считают, что до некоторого предела наличие
пор в металле сварного шва практически не снижает
его статическую прочность. Для низкоуглеродистых
сталей этот предел составляет около 10% площади
поперечного сечения шва, для перлитных сталей
6—8%, для алюминиевых сплавов 3,6%. Заметное
влияние на механические свойства сварного соедине-
ния оказывают шлаковые включения, степень влияния
которых зависит от формы, величины и места распо-
ложения включений и обусловливается тем, что вклю-
чения становятся концентраторами напряжений. Счи-
тается, что шлаковые включения площадью до 10%
площади поперечного сечения шва почти не изменяют
предел прочности металла шва. Однако шлаковые
включения могут способствовать появлению трещин
и увеличивать склонность металла шва к старению,
а также снижают долговечность конструкций при ра-
боте в агрессивных средах. В сварных соединениях
149
стальных конструкций промышленных и гражданских
сооружений допускается суммарная величина нецрова-
ра, пор и шлаковых включений, расположенных отдель-
но или цепочкой, не превышающая в рассматриваемом
сечении 10% толщины свариваемого металла, но не бо-
лее 2 мм, и при односторонней сварке без подкладок —
15%, но не более 3 мм.
Существенное влияние на работоспособность свар-
ных конструкций оказывают также наружные де-
фекты. Подрезы небольшой протяженности, ослабляю-
щие сечение конструкции, работающей под действием
статических нагрузок .не’более 5%, заметного влияния
на прочность конструкций не оказывают. Однако они
являются опасным дефектом и не допускаются в кон-
струкциях, работающих на выносливость. Суммарное
влияние подреза и увеличение растягивающих оста-
точных напряжений может привести к снижению
предела выносливости вдвое. Наплывы также снижают
выносливость конструкций, являясь концентраторами
напряжений. Наплывы большой протяженности нередко
сопровождаются непроварами.
В основном, как показывает эксплуатация сварных
конструкций, сварочные напряжения и деформации
не снижают несущей способности конструкций. Однако
в некоторых случаях изменение размеров и формы
конструкций снижает их работоспособность и портит
внешний вид. Искривление продольной оси элементов
конструкций, работающих на сжатие, местное выпучи-
вание, грибовидность полок колонн и балок могут
привести к потере устойчивости и разрушению всей
конструкции.
Наряду с размерами дефектов и местом их распо-
ложения на работоспособность сварной конструкции
влияет способ устранения дефектов и число исправле-
ний одного и того же участка. Поэтому устранение
дефектов производится в строгом соответствии с казна
чением конструкции. Чем ответственнее конструкция,
тем более жесткие требования к удалению дефектных
участков сварных швов.
В сварных швах конструкций промышленных и
гражданских сооружений при устранении дефектов сле-
дует придерживаться следующих правил:
перерывы швов и кратеры завариваются;
швы с трещинами, а также с непроварами и
150
другими дефектами, превышающими допустимые нор-
мы, удаляются на длину дефектного места с припуском
в [0 мм е каждой стороны и завариваются вновь;
при удалении трещин .концы их засверливаются;
подрезы основного металла, превышающие до-
пустимые размеры, зачищаются и завариваются с по-
следующей зачисткой, обеспечивающей плавный пере-
ход от наплавленного металла к основному.
Для устранения деформаций, величины которых
выходят за пределы допустимых, применяют терми-
ческий, механический или термомеханический способы.
При термическом способе производят нагрев газовыми
горелками деформированных участков, при механи-
ческом — прикладывают усилия к дефектным участкам
с помощью домкратов, винтовых прессов или других
механизмов, создающих статическую или ударную на-
грузки. Термомеханический способ сочетает в себе
местный нагрев с приложением статической нагрузки.
Внутренние напряжения в сварных соединениях умень-
шают при помощи предварительного, сопутствующего
нагрева места сварки, последующей термической обра-
ботки, проковки или обкатки сварных швов.
Выбор методов контроля
Изучение ряда аварий сварных конструкций, выз-
ванных некачественной сваркой, показывает, что одной
из причин является слабый технический контроль
или его -отсутствие . на некоторых стадиях работ.
Поэтому важным условием повышения качества
сварочных работ является не только применение
прогрессивной технологии, но и постоянное совершен-
ствование системы контроля сварочных работ. При су-
ществующей в настоящее время системе контроля
сварных соединений в-строительно-монтажных органи-
зациях основное внимание уделяется выявлению де-
фектов в готовых сварных швах. Положение усугубля-
ется еще тем, что' контроль качества сварных швов
часто осуществляют спустя продолжительное время
после окончания сварочных рДбот, что не позволяет
своевременно принять мер'ы';для устранения причин
появления дефектов. Контроль не даст ожидаемых
результатов, если он будет 'направлен только на
выявление дефектов в уже * готовых сварных швах.
151
38. Чувствительность методов неразрушающего контроля
Метод	Минимальные размеры обнаруживаемых трещин, мм		
	длина	ширина	глубина
Ультразвуковой (им- пульсный эхо-метод)	—	0,001—0,Оз	0,1-0,3
Цветная дефектоско- пия	0,1—0.3	0,001—0,002	0,01—0,03
Рентгенографический	—	—	1,5—3% толщины металла
Гаммаграфический	—	—	4—6% толщины металла
Т^кой вид контроля можно назвать пассивным, так
как он только фиксирует наличие дефектов, не пре-
дупреждая их появление. Современное развитие произ-
водства требует коренного изменения форм и методов
контроля. Поэтому важнейшее значение в системе
контроля приобретают мероприятия по предупрежде-
нию брака, оперативному установлению и устранению
вызвавших его причин. Исходя из этого, контроль
сварочных работ с применением порошкообразного
присадочного металла можно разделить на три стадии:
предупредительный контроль, пооперационный контроль
и контроль готовых сварных соединений. Безусловно,
что контроль на первых двух стадиях должен произ-
водиться постоянно и тщательно без изменения его
методов. А на третьей стадии контроля, т. е. готовых
сварных соединений, где применяются физические ме-
тоды контроля, необходимо делать выбор наиболее
оптимального метода, исходя из важности и назначе-
ния сварной конструкции.
При выборе в данном случае метода ‘контроля
большое значение имеет оценка его возможностей.
В табл. 38 приведены данные чувствительности
и разрешающей способности некоторых методов
контроля.
Кроме того, при выборе метода следует учитывать
и ряд других факторов: характер дефектов, и их
расположение на изделии, физические свойства кон-
тролируемого материала, условия работы изделий, на-
личие подходов к контролируемому изделию, условия
контроля (цеховые, лабораторные, строительно-мон-
152
тажная площадка), технические условия на отбраковку,
размеры контролируемых изделий. Основными кри-
териями, которые характеризуют тот или иной метод
контроля, являются возможность выявления наиболее
опасных для данного изделия дефектов, производитель-
ность и стоимость контроля. Характер выявляемых
дефектов непосредственно предопределяет применение
того или иного метода контроля. Для обнаружения,
например, поверхностных трещин в сварном шве
изделия из немагнитных материалов наиболее эф-
фективной является цветная дефектоскопия. Место
расположения дефекта рассматривается с точки зре-
ния возможности определять внутренние или наружные
дефекты. Физические свойства материала, в свою оче-
редь, влияют на выбор метода контроля. Так, для
ультразвуковой дефектоскопии при выявлении трещин
металл сварного шва должен быть мелкозернистым
и однородным по структуре, для цветной дефекто-
скопии — материал должен быть непористым и стойким
к воздействию органических растворителей. Исходя
из возможностей методов контроля, можно рекомендо-
вать следующее. Гамма- и рентгеновский контроль
рекомендуется для обнаружения внутренних скрытых
дефектов и дефектов закрытых деталей. Однако
такой контроль обладает относительно низкой чувстви-
тельностью к трещинам, имеет меньшую производи-
тельность и более высокую стоимость по сравнению
с ультразвуковым методом. Ультразвуковой контроль
целесообразно применять для выявления внутренних
скрытых дефектов, а также поверхностных трещин.
Он может использоваться Д{1я контроля изделий
из магнитных и немагнитных материалов, обладающих
свойствами упругости. Цветная дефектоскопия приме-
няется для обнаружения поверхностных открытых тре-
щин, пор и коррозионных поражений при контроле
изделий из магнитных и немагнитных материалов.
Магнитографический метод контроля оправдывает себя
при выявлении внутренних, поверхностных и подпо-
верхностных дефектов типа трещин, волосовин, неме-
таллических включений; керосиновую пробу, вакуум-
ный контроль и контроль течеискателями используют
для проверки плотности сварных швов. Однако на со-
временном этапе развития техники не всегда удается
достигнуть необходимых результатов, применив только
153
один метод контроля. В этом случае целесообразно
применить комбинированный контроль, который вклю-
чает в себя сочетание нескольких методов. Наиболее
оптимальным будет такое сочетание, которое обеспе-
чивает достаточно высокое качество сварных соеди-
нений при высокой производительности и минималь-
ных затратах на выполнение контроля. В зависи-
мости от требований, обусловивших применение комби-
нированного контроля, выбирается сочетание методов.
Так, при необходимости повысить производительность
контроля, не ухудшая качества контроля сварных
соединений, можно применить ультразвуковой метод
в сочетании с гамма- или рентгеновским методами.
Ультразвуковому контролю подвергаются сварные швы
на всей протяженности, а один из двух других
методов — для контроля участков швов, где наиболее
всего вероятно появление дефектов или участков,
сомнительных для ультразвукового контроля. Для изде-
лий из сталей, склонных к образованию трещин,
наиболее оптимальным методом будет цветная или
ультразвуковая дефектоскопия в сочетании с радио-
графическим контролем, так как с помощью гамма-
и рентгеновского методов трещины обнаружить очень
трудно.
Предупредительный и операционный контроль
Для надежного обеспечения получения качествен-
ных сварных соединений основное внимание в су-
ществующей системе контроля должно быть уделено
предупредительному контролю, который позволяет
проверять на различных стадиях сварочных работ
основные и сварочные материалы, квалификацию
сварщиков, качество сварочного и механического
оборудования, подготовку изделий под сварку, предла-
гаемую технологию сборки и сварки.
Основным материалом для сварных конструкций
является металл. Перед сваркой на поступивший
металл проверяют наличие сертификата и заводскую
маркировку на материале, а у специальных сталей
дополнительно — наличие и количество легирующих
элементов. В сертификате указывается марка и хими-
ческий состав металла, номер плавки, масса и номер
партии, результаты всех испытаний, выполненных в со-
154
ответствии с действующими стандартами, номер стан-
дарта на металл, профиль и размер материала.
После этого поступивший металл подвергают внешне-
му осмотру с целью выявления расслоений, трещин,
недопустимых вмятин, закатов. При отсутствии серти-
фиката металл до определения химического состава,
механических свойств, испытания на свариваемость
нельзя запускать в производство. Проведение такого
контроля позволит избежать получения некачественных
сварных конструкций, сэкономить трудозатраты, а
иногда даже и металл» так как не исключена
возможность применения его не по назначению.
Большое влияние на качество сварки оказывает
качество сварочных материалов. Основными видами
материалов при автоматизированной сварке с по-
рошкообразным присадочным металлом являются:
электродная проволока и сварочный флюс. Электрод-
ная проволока поставляется в бухтах, снабженных
металлическими бирками, на которых указано обозна-
чение проволоки по стандарту, номер плавки и завод-
изготовитель. На бирке ОТК завода ставит свое клеймо.
Каждая партия проволоки должна иметь сертификат,
в котором указывается ее марка, диаметр, хими-
ческий состав, номер плавки, стандарт, масса партии
и название завода-изготовителя. После контроля нали-
чия сертификата и бирок проверяют поверхность про-
волоки, которая не должна иметь окислов, грязи,
окалины, краски, масла. На проволоке из высоколе-
гированной стали не должно быть следов графито-
вой смазки. Для удаления указанных дефектов
можно применять механические и химические способы.
Ржавчину, окалину, грязь удаляют с помощью спе-
циальных станков различных конструкций. Такие
станки выполняют две функции: очистку проволоки
и намотку ее на кассеты автоматов. В качестве
материала для очистки применяют войлок, сварочный
флюс, наждачные круги, напильники. При отсутствии
сертификата проволоку тщательно проверяют. Прежде
всего производят химический анализ. Для этого из
партии одной плавки отбирают 3% бухт от общего их
количества, но не менее двух. Стружку для анализа
берут на двух концах каждой бухты. После
определения таким путем марки проволоки заварива-
ют несколько образцов с целью определения техно-
155
логических свойств. Целесообразно также определить
механические свойства металла, наплавленного прово-
локой. Только после определения назначения проволоки
и получения положительных результатов проверки., ее
можно запускать в производство. При предупреди-
тельном контроле порошковой проволоки следует
иметь в виду, что при хранении более 6 мес проволоку
обязательно нужно прокалить и проверить ее техно-
логические свойства, сварив тавровый образец. При
наличии ржавчины на металлической оболочке необхо-
димо провести проверку технологических свойств про-
волоки. В случае отсутствия сертификата в первую
очередь производится химический анализ наплавлен-
ного металла, а затем проверяются механические
и технологические свойства. Порошковая проволока
хорошо поглощает влагу, поэтому хранить ее нужно
в сухом и отапливаемом помещении. Так же как
и качество электродной проволоки, качество сварочного
флюса оказывает серьезное влияние на качество свар-
ного соединения. Как и другие сварочные материалы,
поступивший флюс должен иметь сертификат. Так как
флюс хорошо поглощает влагу, его прежде всего сле-
дует проверить на содержание влаги. Наиболее простым
способом контроля является сварка образцрв. Ка-
чество флюса считается удовлетворительным, если дуга
в процессе сварки горит устойчиво, шов не имеет пор.
трещин, свищей, шлак легко отделяется. При получе-
нии неудовлетворительных результатов следует тща-
тельно проверить гранулометрический состав, влаж-
ность, плотность и загрязненность. Более точным
и сложным способом определения влажности флюса
является сушка его пробы массой 100 г при температуре
300 °C. Флюс считается качественным, если его влаж-
ность не превышает 0,1%. Гранулометрический состав
проверяют, просеивая флюс через сито с ячейками
размером, равным верхним и нижним размерам зерен
флюса. После такой проверки сваривают тавровый
образец и проверяют наплавленный металл на содер-
жание углерода и серы — проба берется из верхнего
слоя шва. В случае неудовлетворительного результа-
та проверяемая партия флюса бракуется или подвер-
гается повторной прокалке с последующей перепровер-
кой всех показателей. Храниться флюс и порошковая
проволока должны на складах, исключающих насы-
156
щение их влагой и оборудованных печами для их
сушки. Проверка условий хранения сварочных мате-
риалов является важнейшей задачей предупреди-
тельного контроля.
Квалификация сварщика оказывает очень большое
влияние на качество сварных соединений. Контроль
квалификации сварщиков необходимо поставить таким
образом, чтобы иметь четкое представление об инди-
видуальных способностях и возможностях каждого
сварщика. На каждого сварщика, допущенного к са-
мостоятельной работе, должен быть заведен формуляр,
содержащий все необходимые данные, по которым
можно было бы судить о его квалификации. Причем,
формуляр целесообразно иметь двух видов — на обыч-
ного сварщика и сварщика высокой квалификации.
Второй формуляр кроме обычных сведений о рабочем
(фамилия, имя, отчество, год рождения, домашний
адрес, наименование монтажно-строительной органи-
зации или предприятия и министерства, разряд,
номер клейма, общий стаж работы по сварке)
должен содержать и такие данные, как способы и про-
странственное положение сварки, свариваемые мате-
риалы (наименование, толщина, пространственное
положение и способ сварки применительно к мате-
риалу), основные свариваемые изделия (металло-
конструкции, трубопроводы из легированной, углеро-
дистой стали, цветных металлов, технологическое
оборудование с указанием материалов, из которых
оно изготовлено), на изготовлении которых специали-
зируется сварщик, стаж работы на конкретном из-
делии, наименования объектов, на которых сварщик
работал, данные о качестве сварки — количество
просвеченных снимков и испытанных образцов, в том
числе забракованных, аналогичные данные за год
в целом по изделиям. Периодически по мере надоб-
ности формуляр должен дополняться. При этом ука-
зывают должность и фамилию сотрудника, сделавшего
дополнения. Особо проверяют квалификацию сварщи-
ков, занятых на объектах, подведомственных Госпром-
атомнадзору. К аттестации на право выполнения работ
на указанных объектах допускаются сварщики в
возрасте не моложе 18 лет, имеющие свидетельство
об окончании специализированного профессионально-
технического училища или курсов по сварке, прора-
157
ботавшие по этой специальности не менее 6 мес,
а при работе на автоматах и контактных машинах —
не менее 3 мес. Перед аттестацией сварщики должны
пройти специальную теоретическую и практическую
подготовку, учитывающую специфику выполнения ра-
бот, к которой они готовятся. Аттестация сварщиков
производится постоянно действующими в 'организа-
циях или на предприятиях комиссиями. Повторная
проверка проводится периодически не реже одного
раза в 12 мес, при перерыве в работе по своей
специальности свыше 6 мес или перед допуском к работе
после временного отстранения сварщика за нарушение
технологии или низкое качество. Дополнительная
проверка должна производиться при переходе сварщика
на новые для него способы сварки или виды работ,
на сварку изделий из новых сварочных материалов
или при существенном изменении технологии сварки.
К выполнению сварки с порошкообразным присадоч-
ным металлом допускаются сварщики, прошедшие
специальное обучение и сдавшие теоретические экза-
мены в соответствии с «Инструкцией по автоматизи-
рованной дуговой под флюсом и электрошлаковой
сварке с порошкообразным присадочным металлом»
и практические контрольные испытания. Для сдачи
практических испытаний сварщик должен выполнить
не менее трех контрольных образцов из металла
того же химического состава, что’ и свариваемое
изделие. Подготовка стыков под сварку, режимы и
техника сварки должны соответствовать указанной
выше инструкции. Сварщик допускается к сварке
изделия только в том случае, если результаты испы-
тания трех контрольных образцов соответствую!
требованиям технических условий для данных изделий.
Результаты испытаний и решение квалификационной
комиссии должны быть оформлены протоколом за
подписью председателя и члена комиссии.
Немаловажное значение для качества сварных
соединений имеет качество подготовки изделий под
сварку. Осноьиыми этапами контроля является про-
верка чистоты поверхности, геометрических размеров
элементов разделки шва и качества прихваток.
При проверке элементов разделки шва под сварку
основными контролируемыми размерами являются:
зазор между кромками, притупление и угол раскрытия
158
разделки (для стыковых швов); ширина нахлестки
и зазор между листами (для нахлесточных соеди-
нений); угол и зазор между свариваемыми элемента-
ми, притупление и угол скоса кромок (для тавровых
соединений); зазор между свариваемыми элементами
и угол между ними (для угловых соединений).
От качества подготовки и геометрических размеров
разделки шва зависит не только качество сварного
соединения, но и производительность сварки. Проверка
качества подготовки изделий под сварку является
массовой операцией предупредительного контроля,
поэтому проводить ее в первую очередь должны ли-
нейные инженерно-технические работники, бригадиры-
сборщики и сварщики.
Проверка качества сварочного и механического
сварочного оборудования является одним из элементов
предупредительного контроля, влияющим на качество
сварного соединения. Этот вид контроля следует
осуществлять в два этапа: на первом контролируют
выбор необходимого оборудования, а на втором
состояние применяемого оборудования. При выборе
оборудования следует руководствоваться прежде всего
требованиями получения качественного сварного соеди-
нения. Для источников питания сварочной дуги необ-
ходимо рассмотреть технические данные оборудования
(род тока, пределы его регулирования, напряжение
и т. п.) с точки зрения получения качественных
сварных соединений, а для автоматов — возможность
применения вообще, и, в частности, обеспечение на-
дежной защиты сварочной ванны в конкретных про-
изводственных условиях. Для термической обработки
предпочтение следует отдать аппаратуре, обеспечиваю-
щей автоматический контроль режима обработки. На
втором этапе контролируют уже техническое состоя-
ние сварочного оборудования. Прежде всего источники
питания сварочной дуги должны быть оборудованы
приборами для контроля величины сварочного тока и
напряжения на дуге, обеспечивать параметры режима
сварки, предусмотренные технологией.
В процессе предупредительного контроля прове-
ряют также рекомендуемую технологию сварки. Про-
верку начинают со сварки контрольных образцов.
При этом проверяют правильность рекомендуемых
режимов и сварочных материалов, механические свой-
159
ства сварного соединения. В случае необходимости
проверяют показатели наплавленного металла, а также
проводят коррозионные и металлографические иссле-
дования металла сварного соединения.
При операционном контроле проверяют элементы
технологии сварки, применяемое сварочное и механи-
ческое сварочное оборудование, сварочные материалы
и квалификацию сварщика. При проверке техно-
логии сварки в зависимости от выбранного метода
контролируют ряд показателей: марку и диаметр
электродной проволоки (электрода), скорость сварки,
марку флюса, род сварочного тока и его величину
и полярность, напряжение на дуге, величину вылета
электродной проволоки, число валиков в сварном
шве и порядок их наложения, режимы термической
обработки. Контроль сварочных материалов заключа-
ется в проверке правильного их использования и хра-
нения на рабочих местах. Для хранения электродов
рекомендуются специальные термоизоляционные пе-
налы, защищающие электроды от насыщения их влагой.
Что касается контроля сварочного оборудования, то
следует поддерживать в необходимых пределах его
состояние, технический уровень и надежность. Необхо-
димо иметь график технического обслуживания обору-
дования и выполнять его.
Следует помнить, что при автоматизированной свар-
ке часто появляются дефекты из-за износа роликов,
подающих электродную проволоку в сварочную ванну
(создается неравномерная подача проволоки), износа
токоподводящих мундштуков, образования люфтов в
кинематической цепи механизмов перемещения авто-
матов, механизмов, манипуляторов, вращателей (соз-
дается неравномерная скорость сварки), неисправ-
ностей дозаторов порошкообразного присадочного ме-
талла. Контроль квалификации сварщиков заключается
в проверке их соответствия выполняемой работе, на-
личия качественных образцов, заваренных сварщиком
в процессе выполнения производственного задания.
Контроль качества сварных конструкций
Проверка качества сварных соединений в готовых
сварных конструкциях выполняется с помощью раз-
личных неразрушающих физических методов контроля.
160
Сюда относится радиационная, ультразвуковая и
цветная дефектоскопия, магнитные методы контроля
и контроль на непроницаемость.
Радиационная дефектоскопия. В ее основе лежит
использование определенных электромагнитных — ио-
низирующих излучений. Проходя через изделие,
излучения ослабевают и рассеиваются. Степень ослаб-
ления зависит от толщины и плотности материала
и интенсивности энергии излучения. По интенсивности
прошедшего через изделие излучения определяют
наличие или отсутствие дефекта в контролируемом
изделии. Ионизирующие излучения способны проникать
через слои вещества различной толщины и оказывать
влияние на эмульсию рентгеновской пленки, вызывая ее
почернение после химической обработки. Это свойство
ионизирующих излучений нашло применение при
радиационной дефектоскопии.
Наибольшей проникающей способностью обладают
рентгеновские и гамма-лучи, нейтроны. Наибольшее
распространение для контроля сварных соединений
получила гамма- и рентгенодефектоскопия. При гам-
ма-дефектоскопии используют гамма-лучи, возникаю-
щие в процессе самопроизвольного распада естествен-
ных радиоактивных химических элементов или искус-
ственных радиоактивных изотопов. Самопроизвольный
распад — радиоактивность не поддается регулирова-
нию извне и является постоянной на протяжении
определенного периода времени для каждого радио-
активного вещества. Поэтому при гамма-дефектоско-
пии с течением времени следует вносить необходимые
поправки из-за уменьшения радиоактивного вещества.
Гамма-лучи делятся на жесткие и мягкие. Чем короче
длина волны, тем жестче лучи. Изотопы с большой
энергией излучения дают жесткие лучи, которые приме-
няют для контроля изделий большой толщины
(50—200 мм). Изделия толщиной до 10 мм контроли-
руют мягкими лучами, получаемыми от изотопов
с небольшой энергией. Для изделий толщиной
20—50 мм применяют лучи средней жесткости. Чем
мягче лучи, тем более мелкие дефекты они могут
выявить, обеспечивая при этом хорошее изображение
на снимке.
Источником рентгеновских лучей является рентге-
новская трубка, представляющая собой стеклянный
11 Зак. Юф
161
сосуд, в котором создан вакуум и впаяны два
электрода — анод и катод. Катод имеет вольфрамовую
спираль, а анод — вольфрамовую пластину. Под дей-
ствием высокого напряжения из раскаленного катода
с большой скоростью вылетают электроны и, ударяясь
об анод, образуют электромагнитное излучение —
рентгеновские лучи. Чем выше напряжение, приложен-
ное к рентгеновской трубке, тем меньше длина волны
рентгеновских лучей, т. е. жестче рентгеновские лучи.
Так же, как и при гамма-дефектоскопии, жесткие
лучи применяют для контроля изделий большой тол-
щины, мягкие — изделий небольшой толщины.
Контроль сварных соединений гамма-лучами выпол-
няют специальными аппаратами-дефектоскопами. В
принципе дефектоскоп состоит из радиационной го-
ловки с источником излучения гамма-лучей, встроенных
или сменных коллиматоров, пульта управления вы-
пуском или перекрытием гамма-лучей, штатива для
крепления радиационной головки, транспортно-переза-
рядного контейнера. В комплект переносного де-
фектоскопа входит также тележка или ящик для
транспортировки всех узлов дефектоскопа. Препараты
радиоактивных изотопов находятся в специальных гер-
метично заваренных ампулах. Ампула помещается в
радиационной головке, которая обеспечивает снижение
дозы излучения до предельно допустимой нормы.
Головки имеют специальную защиту. Перемещение
источника гамма-лучей из радиационной головки к
месту контроля производится ручным, пневматическим
или электрическим проводами. Радиационные головки
гамма-дефектоскопов хранятся в специальных ампуло-
хранилищах.
Контроль рентгеновскими лучами выполняют с по-
мощью рентгеновских аппаратов. Рентгеновский аппа-
рат состоит из рентгеновской трубки, высоковольтного
генератора, пульта управления, высоковольтных кабе-
лей и системы охлаждения Для защиты обслужи-
вающего персонала от неиспользованного рентге-
новского излучения и высокого напряжения рентге-
новские трубки помещают в специальные защитные
кожухи. Током высокого напряжения рентгеновскую
трубку питает трансформатор.
С помощью высоковольтных кабелей рентгеновская
трубка подключается к высоковольтному генератор}.
162
Пульт управления имеет на крышке ручки регули-
ровки накала трубки, высокого напряжения, размера
фокуса, измерительные приборы, реле времени и выклю-
чатели. Пульт с помощью кабеля соединяется с
высоковольтным генератором. Система охлаждения со-
стоит из масляного насоса и трубопроводов, по ко-
торым масло прокачивается в полость анода и кожух.
В баке насоса установлен змеевик, по которому
циркулирует проточная вода, охлаждающая масло.
При отсутствии или недостаточном напоре.воды сра-
батывает блокировка, отключающая аппарат от
электрической сети.
При радиационной дефектоскопии используют ряд
вспомогательных принадлежностей. Радиографическая
пленка и усиливающий экран помещаются в спе-
циальные гибкие кассеты. На внешнем чехле кассеты
расположены два кармана. Один — для эталонов чув-
ствительности, второй—для маркировочных знаков.
Для сокращения времени контроля и повышения
качества снимков применяют специальные экраны.
Металлические экраны изготовляют из листовой свин-
цовой фольги с наклеенной на нее гибкой поливинил-
бутиральной пленкой и применяют в основном для
улучшения чувствительности. Рассеянное излучение
поглощается экраном сильнее, чем первичное, что повы-
шает четкость и контрастность снимка.
Для сокращения времени контроля используют
флюоресцирующие экраны, изготовляемые из картона,
на одну сторону которого нанесено флюоресцирующее
вещество. Усиливающее действие этих экранов обеспе-
чивается добавочным воздействием света флюоресци-
рующего вещества, возбужденного излучением, на
эмульсию пленки. Оценку качества радиографических
снимков и определение чувствительности контроля
производят с помощью проволочных, канавочных и
пластинчатых эталонов чувствительности. Для нумера-
ции и разметки радиографических снимков применя-
ют маркировочные знаки — буквы, цифры, тире. Набор
соответствующих знаков укладывают в пенал, который
помещают в карман кассеты, устанавливаемой непо-
средственно на контролируемом изделии. Для крепле-
ния гибких кассет на изделиях из ферромагнитных
материалов рекомендуется применять магнитные дер-
жатели, значительно сокращающие время установки
163
и*
кассет по сравнению с другими способами. В качестве
регистраторов гамма- и рентгеновского излучений при
радиационной дефектоскопии применяют рентгеновские
пленки. Эмульсия пленки реагирует на прошедшее
через контролируемое изделие излучение, изменяя
параметры серебряного слоя пленки и тем самым
регистрируя величину проходящего потока излучения.
Рентгеновские пленки бывают двух видов — для при-
менения с металлическими экранами и для исполь-
зования с флюоресцирующими экранами.
Для получения изображения на рентгеновской плен-
ке широко применяют фотохимический метод — прояв-
ление, промывку, закрепление, вторичную промывку
и сушку рентгеновской пленки, который требует
нескольких реактивов, рентгеновской пленки и наличия
фотолаборатории. Поэтому в последние годы ведутся
большие работы по созданию такого метода получе-
ния изображения, который, сохраняя основные досто-
инства фотографического — наглядность, объектив-
ность, высокую чувствительность, наличие документа
контроля, был бы лишен его недостатков. С этой
точки зрения большой интерес представляет электро-
радиографический метод получения изображения, в
основе которого лежат фотоэлектрические процессы.
Изображение в этом случае получают на электро-
радиографической пластинке, состоящей из алюми-
ниевой подложки и нанесенного на нее слоя фото-
проводникового материала — аморфного селена, по-
верхности которого сообщают электрический заряд.
После этого пластину, как и рентгеновскую пленку,
помещают в светонепроницаемую кассету.
При действии на пластину рентгеновского или
гамма-излучения заряд селенового слоя уменьшается
в зависимости от интенсивности излучения, образуя
скрытое электростатическое изображений, представ-
ляющее собой картину распределения зарядов. Скрытое
изображение проявляют, опыляя селеновый слой по-
рошкообразным красителем, частицы которого име^от
электрический заряд противоположного знака по отно-
шению к пластине и поэтому прилипают к поверх-
ности селенового слоя. Проявление изображения
можно рассматривать непосредственно на пластине,
а для получения контрольного документа — перенести
на обычную бумагу и закрепить. Для зарядки пластин,
164
проявления изображения, переноса его на бумагу
и закрепления, очистки пластин применяют спе-
циальные электрорадиографические аппараты.
Ультразвуковая дефектоскопия. Распространяю-
щиеся в упругом теле механические деформации
называются упругими волнами. В их числе находятся
и ультразвуковые волны (частота колебания 20Х
ХЮ4 до 109 Гц). Для возбуждения ультразвуковых
колебаний используется пьезоэлектрический эффект,
сущность которого заключается в том, что при растя-
жении и сжатии некоторых кристаллов в определенном
направлении на их поверхности возникают электри-
ческие заряды. Электрические колебания от генератора
высокой частоты при помощи природных или искус-
ственных пьезокристаллитов превращаются в механи-
ческие колебания. Для ввода ультразвуковых колеба-
ний и приема отраженных от дефектов, а также
предохранения пьезопластины от механических повреж-
дений и износа ее помещают в специальные устрой-
ства *— искательные головки (искатели, щупы). Ультра-
звуковые волны, падающие на поверхность под углом
к ней, отражаются под тем же утлом. Способность
ультразвуковых волн отражаться от границ раздела
двух сред с различными акустическими свойствами
используется для обнаружения дефектов в сварных
соединениях. Введенные в металл и достигнув
дефектов, волны не преодолевают их, а почти пол-
ностью отражаются от них. Для создания акусти-
ческого контакта между излучателем и изделием
применяют масла или другие жидкости, мало погло-
щающие ультразвуковые колебания.
Существует несколько методов выявления дефектов
в сварных соединениях. Наибольшее распространение
получил эхо-импульсный метод, при котором ультра-
звуковые импульсы вводят в изделие через опреде-
ленные промежутки времени. Отраженный импульс
принимается тем же или другим, расположенным
рядом, искателем. Наличие дефектов устанавливается
по ослаблению энергии прошедших через изделие
ультразвуковых колебаний.
По своей физической сущности ультразвуковая
дефектоскопия по сравнению с другими неразрушаю-
щими методами контроля имеет ряд преимуществ.
Этот метод широко применяют для контроля сварных
165
соединений из низкоуглеродистых и низколегирован-
ных сталей, алюминия, меди и их сплавов. При тол-
щине сварных конструкций свыше 80 мм ультра-
звуковая дефектоскопия в ряде случаев является
наиболее надежной, а в конструкциях из алюми-
ниевых сплавов с ее помощью выявляются наиболее
опасные дефекты.
Преимуществами ультразвуковой дефектоскопии
является возможность контроля при одностороннем
доступе к сварному соединению, простота и высокая
производительность метода, большая проникающая
способность метода, позволяющая обнаруживать
внутренние дефекты в крупногабаритных изделиях,
возможность автоматизировать процесс контроля, пол-
ная безопасность, высокая чувствительность, обеспе-
чивающая выявление мелких дефектов.
Однако этот метод контроля имеет и ряд недостат-
ков. Прежде всего это зависимость достоверности
результатов контроля от квалификации, добросо-
вестности и сосредоточенности в процессе работы
оператора, необходимость в подготовке контроли-
руемой поверхности сравнительно высокой чистоты,
наличие мертвых зон для контроля, невозможность
контроля изделий из аустенитных сталей из-за крупно-
зернистой структуры, отсутствие документа с изобра-
жением дефекта, необходимость разработки специаль-
ных методик для контроля изделий различных типов.
Для ультразвуковой дефектоскопии сварных соеди-
нений применяют специальные дефектоскопы, которые
обеспечивают излучение ультразвуковых колебаний,
прием и регистрацию отраженных от дефектов сигна-
лов и определения координат расположения дефектов.
В принципе дефектоскоп состоит из ’ электронного
блока (собственно дефектоскоп), набора искателей и
различных вспомогательных устройств. В комплект
аппаратуры для контроля сварных соединений входят
тест-образцы, эталоны и координатные линейки.
Тест-образцы являются образцами сварных соединений
с искусственными отражателями. Для эталонирования
и стандартизации основных параметров ультразвуко-
вого контроля применяется комплект эталонных об-
разцов.
Качество ультразвукового контроля во многом за-
висит от надежной работы искателя. В зависимости
16Я
от угла ввода ультразвуковых волн в изделие
искатели бывают прямые и наклонные (призмати-
ческие). В первом случае волны вводят в изделие
перпендикулярно его поверхности, а во втором —
под углом. Для закрепления искателей применяют
специальные держатели, конструкция которых зави-
сит от вида контролируемого шва — для стыковых
швов, угловых и тавровых соединений.
Признаком обнаружения дефекта является сра-
батывание индикатора дефектоскопа и возникновение
на экране импульса, перемещающегося в процессе
движения искателя и при своем максимальном зна-
чении располагающегося в пределах рабочего участка
развертки. Определение характера обнаруженных де-
фектов при контроле сварных соединений является
сложной и важной задачей. При ультразвуковой
дефектоскопии невозможно, например, отличить шла-
ковое включение от поры и очень сложно отличить
трещину от непровара. Однако путем прозвучивания
обнаруженного дефекта под разными углами можно
ориентировочно установить, является ли данный дефект
объемным (поры или шлаковые включения) или отно-
сительно плоским (трещины, непровар).
Контроль сварных швов стыковых соединений тол-
щиной 6—60 мм производится эхо-методом призма-
тическими искателями по совмещенной схеме. Нижняя
часть проверяется прямым лучом, а верхняя —
однократно отраженным. При контроле угловых швов
тавровых и крестовых соединений ультразвуковой луч
вводят в шов через основной металл стенки, что
позволяет выявить все имеющиеся дефекты. При отсут-
ствии доступа к стенке или при небольших ее размерах,
не обеспечивающих необходимые пределы перемещения
искателей, можно проводить контроль с наружной
поверхности полки для выявления непровара в корне
шва. Швы сварных соединений внахлестку проверяют
со стороны основного листа однократно отраженным
лучом и искателем, включенным по совмещенной
схеме. При этом обеспечивается выявление трещин,
непроваров вертикальной кромки и корня шва, а также
одиночных явлений и их скоплений.
Цветная дефектоскопия является одним из методов
капиллярной дефектоскопии, основанной на капил-
лярном проникновении, сорбции и диффузии, световом
167
и цветовом контрастах, и применяется для обнаруже-
ния поверхностных дефектов. Микроскопическое сече-
ние и микроскопическая протяженность дефектов де-
лают их подобными капиллярным сосудам, обладающим
своеобразной особенностью всасывать смачивающие
их жидкости под действием капиллярных сил. Явление
капиллярности используют для внедрения в мелкие
поверхностные дефекты различных индикаторных жид-
костей (пенетрантов), которые затем облегчают
выявление самих дефектов.
Дефекты обнаруживают с помощью жидкости,
оставшейся в дефектах, которую поглощает проявитель,
нанесенный на контролируемую поверхность после уда-
ления с нее индикаторной жидкости. Проявитель,
поглощая жидкость, создает индикаторный рисунок,
а также фон, улучшающий видимость рисунка.
Скорость проникания индикаторных жидкостей в де-
фекты зависит от ряда факторов. Прежде всего сле-
дует знать, что в несквозных дефектах создаются
воздушные пробки, замедляющие проникание жид-
кости. Отрицательное влияние оказывает загрязнение
дефектов маслами, адсорбция воды на внутренней
их поверхности. В случае совместного контроля с по-
мощью ультразвуковой и цветной дефектоскопии
цветной метод следует применять первым, так как
контактная жидкость, используемая при ультразвуко-
вом контроле, заполняет полости дефектов, затрудняя
тем самым их выявление. Для контроля сварных
соединений крупногабаритных изделий индикаторные,
смывающие и проявляющие жидкости наносят кисточ-
ками, распылителями и аэрозольным способом. Боль-
шое распространение в последние годы находит
аэрозольный способ, обладающий высокой производи-
тельностью и не требующий дополнительных распы-
лителей, так как все необходимые для контроля
жидкости поставляются потребителям в аэрозольных
баллончиках.
Цветная дефектоскопия сочетает в себе ценные для
контроля качества — наглядность результатов с очень
простой технологией проверки изделий из различных
материалов (ферромагнитные и неферромагнитные
металлы, цветные металлы и их сплавы, пластмассы)
и различной формы. Кроме того, большими преиму-
ществами этого способа контроля являются такие
168
очень важные факторы, как отсутствие какой-либо
аппаратуры, ненадобность в электроэнергии, возмож-
ность точно устанавливать место, направление, протя-
женность, а иногда и характер дефекта, относительно
высокая достоверность контроля, возможность быстрой
подготовки контролеров.
Однако этот метод контроля имеет и свои недостатки.
К ним относится возможность обнаружения только
поверхностных дефектов, сложность механизации и ав-
томатизации процесса контроля, снижение достовер-
ности контроля при отрицательных температурах,
низкая вероятность обнаружения дефектов, сжатых
значительными остаточными или рабочими напряже-
ниями в изделии, перекрытых окисными пленками
или слоем деформированного материала, необходимость
удаления лакокрасочных покрытий и тщательная очист-
ка контролируемых поверхностей.
Контроль сварных соединений методом цветной де-
фектоскопии с использованием набора материалов в
аэрозольной упаковке допускается при температуре
не ниже О °C. При этом выполняют следующие
операции: промывают предварительно очищенный
участок шва и околошовной зоны (баллон № 1);
наносят индикаторную жидкость (баллон №2) и вы-
держивают на контролируемой поверхности не менее
5 мин; удаляют индикаторную жидкость путем распы-
ления очистителя из баллона № 3 и полного
испарения жидкости; из баллона № 4 на контролируе-
мый участок наносят тонкий слой проявителя и выдер-
живают до полного его высыхания, но не менее 5 мин.
После этого следует осмотреть контролируемый участок.
Контроль на непроницаемость. В зависимости от
условий эксплуатации, рабочей среды потеря сварной
конструкцией работоспособности может наступить не
из-за разрушения, а вследствие течи в сварных
соединениях. Поэтому у изделий, предназначенных
для работы под действием жидкостей и газов,
сварные соединения подвергают контролю на непрони-
цаемость. Для этой цели используют несколько мето-
дов.
Благодаря простоте и сравнительно высокой чув-
ствительности метод испытания керосином получил ши-
рокое распространение для контроля герметичности
сварных соединений. Из жидких углеводородов,
169
применяемых для обнаружения сквозных и поверх-
ностных нарушений сплошности, наиболее широко
применяется керосин. Это объясняется его неполяр-
ностью, высокой смачивающей способностью, сравни-
тельно малой вязкостью, обеспечивающими достаточно
высокую чувствительность контроля. В качестве инди-
катора керосина применяют меловую обмазку.
Контроль керосином выполняется по следующей
технологии. Со стороны сварного соединения, которая
наиболее удобна для удаления дефектов, сварной шов,
предварительно тщательно очищенный, покрывают вод-
ным раствором мела или каолина. В зимнее время
вместо воды рекомендуется применять незамерзающий
растворитель. После высыхания мела шов с противо-
положной стороны смачивают керосином и на него
укладывают ленту из ткани, пропитанной керосином.
После определенной выдержки осматривают контроли-
руемое соединение. При наличии в шве дефектов
керосин выступает на окрашенной мелом поверхности
в виде жирных точек или полос, которые с течением
времени расплываются в пятна. Если дефекты сразу
не зафиксировать, то точное определение места их
нахождения становится затруднительным. Испытание
керосином можно производить также при доступе
к сварному шву с одной стороны.
Вакуумный контроль. Для контроля на непрони-
цаемость сварных соединений незамкнутой формы
с односторонним доступом к ним успешно применя-
ется вакуумный метод. По сравнению с пневмати-
ческим контролем он более экономичен при достаточно
высокой производительности и надежности. С его по-
мощью можно обнаружить неплотности с минимальным
диаметром 0,0042 мм и шириной 0,002 мм. Вакуумный
метод контроля основан на разрежении воздуха в
специальной камере, устанавливаемой на сварное сое-
динение и в регистрации проникания в это простран-
ство воздуха с другой стороны шва.
Установка для контроля состоит из вакуум-насоса,
пневматического рукава, вакуум-ресивера, осуществля-
ющего также очистку воздуха, поступающего из ва-
куум-камеры, и комплекта вакуум-камер для проверки
сварных соединений различной конфигурации. Ва-
куум-камера состоит из металлической рамки, верхняя
часть камеры закрыта плексиглазом. что позволяет
170
в процессе контроля наблюдать за сварным швом.
Вакуумный контроль выполняют следующим образом.
Одну сторону контролируемого участка сварного соеди-
нения обильно смачивают раствором пенного индика-
тора. Из установленной на это место вакуумной
камеры откачивают воздух. Контролируемый участок
осматривают через верхнюю прозрачную поверхность
камеры. В местах неплотностей появляются пузырьки,
места расположения которых отличаются на изделии
рядом с камерой. Камеру снимают с проверенного
участка и устанавливают на следующий.
Пневматический и гидравлический контроль. Пне-
вматический контроль (проверка сжатым воздухом)
проводят для определения общей герметичности свар-
ных соединений различных сосудов и емкостей, а также
трубопроводов, работающих • под давлением. Приме-
няют два метода контроля. В первом случае контро-
лируемое изделие заполняют сжатым воздухом,
а сварные швы с обратной стороны покрывают раство-
ром пенных индикаторов, по составу аналогичных при-
меняемым при вакуумном контроле. Места нарушения
герметичности определяют по появлению пузырьков
пенного индикатора. Другой метод испытания на гер-
метичность заключается в обдувании струей сжатого
воздуха давлением 0,04—0,05 МПа сварного соедине-
ния, обратная сторона которого покрыта пенным
индикатором.
Гидравлический контроль можно проводить для оп-
ределения плотности и прочности сварных соединений.
В зависимости от вида сварной конструкции различают
три вида гидравлических испытаний — метод гидрав-
лического давления, наливом воды, поливом струи
воды на контролируемые изделия с одной стороны.
При контроле гидравлическим давлением проверяемое
изделие герметизируется и заполняется водой или рабо-
чей жидкостью под давлением. При контроле наливом
изделие заполняется водой до заданного уровня, ко-
торый определяется техническими условиями на изде-
лие. В среднем время выдержки должно составлять
0,5—24 ч при температуре воздуха и воды соответ-
ственно не ниже 0 и 5 °C. При испытании поливом
сварные соединения поливают водой под давлением
0,1 — 1 МПа. Вертикальные соединения поливают снизу
вверх. Операцию производят с расстояния нс более 3 м.
171
ГЛАВА VI. ОХРАНА ТРУДА
Производственный травматизм при сварочных работах
За последние годы электросварка, наплавка и
тепловая резка металлов стали ведущими технологи-
ческими процессами в строительстве и промышлен-
ности. Однако в ближайшие годы в связи с общим
увеличением масштабов сварочных работ еще больше
возрастет количество рабочих, занятых сваркой.
Одной из важнейших задач при организации
сварочных работ является обеспечение полной безо-
пасности в процессе их выполнения. Устранение при-
чин травматизма и заболеваемости рабочих рассмат-
ривается как государственная задача. Кодекс законов
о труде обязывает администрацию принимать необхо-
димые меры по устранению вредных условий труда,
предупреждению несчастных случаев и обеспечению
соответствующего санитарно-гигиенического состояния
рабочего места.
Охрана труда включает в себя систему, техни-
ческих, санитарно-гигиенических и правовых мероприя-
тий, обеспечивающих безопасные для жизни и здоровья
человека условия труда.
Наряду с государственными органами большими
правами по контролю .за соблюдением безопасных
условий труда на производстве наделены также проф-
союзы. Рабочие обучаются технике безопасности во
всех организациях и на предприятиях независимо от
степени опасности производства, а также квалифика-
ции рабочего и стажа работы по данной профессии.
Чтобы создать безопасные условия труда в сварочном
производстве, необходимо знать основные виды произ-
водственного травматизма и заболеваний при сварке
и резке металлов (табл. 39).
Защита от вредных выделений сварочной дуги
Сварочный процесс отличается интенсивным пыле-
и газовыделением, действующим отрицательно на орга-
низм работающих. Высокая температура сварочной
172
173
174
дуги способствует интенсивному окислению и испаре-
нию металла, флюса, защитного газа и легирующих
элементов. Окисляясь кислородом воздуха, эти пары
образуют мелкодисперсную пыль, скорость перемеще-
ния которой не более 0,08 м/с обеспечивает ее равно-
мерное распределение по высоте, что затрудняет
борьбу с ней.
Основными компонентами пыли при сварке и резке
сталей являются окислы железа (41%), марганца
(18%) и кремния (6%). Токсичные включения и вред-
ные газы аэрозоля, попадая в организм через дыха-
тельные пути, могут вызывать ряд профессиональных
заболеваний. К наиболее вредным пылевым выделениям
относятся окислы марганца, вызывающие органические
заболевания нервной системы, легких, печени и крови;
соединения кремния, служащие причиной появления
силикоза; соединения хрома, вызывающие головные
боли, заболевания пищеварительных органов, малокро-
вие; окись титана, вызывающая заболевание легких.
Вредные газообразные вещества — окислы азота, окись
углерода, озон, фтористый водород, попадая в организм
через дыхательные пути и пищеварительный тракт,
вызывают иногда тяжелые поражения всего организма.
Изучение санитарно-гигиенических условий труда
в действующих сварочных производствах, замеры соста-
ва воздуха в цехах позволяют сделать вывод, что
даже при действующей вентиляции концентрация
вредных веществ в атмосфере сварочных цехов
намного превышает предельно допустимые концентра-
ции. Борьба с газовыделениями и пылью ведется как
путем локализации вредных выделений в местах их
образования, так и с помощью систем общеобменной
приточно-вытяжной вентиляции.
Причинами недостаточной эффективности вентиля-
ционных устройств является то, что не удается осу-
ществить в полной мере отсос вредных выделений
непосредственно из зоны дыхания или места их
образования. В значительной части вредные выде-
ления распространяются по помещению, загрязняя
весь окружающий воздух, а общеобменная вентиля-
ция не только связана с большими затратами, но
и не может обеспечить •’ребуемую чистоту воздуха
непосредственно на рабочих местах сварщиков. Только
вентиляция рабочих помещений совместно с комплек-
175
сом мероприятий технологического и организационного
характера позволяет снизить концентрацию вредных
веществ до предельно допустимых (табл. 40) и спо-
собствует значительному оздоровлению условий труда
работающих в сварочных цехах.
Определение концентраций отдельных компонентов
сварочного аэрозоля и вредных газов в составе воз-
душной среды цеха на рабочем месте производится
с помощью специальных приборов и установок,
созданных в институтах охраны труда. Для быстрого
определения концентраций паров и газов применяют
универсальные газоанализаторы УГ-2, длительность
анализа которыми составляет 2—10 мин.
При использовании дополнительного порошкообраз-
ного присадочного металла в настоящее время в ос-
новном применяют сварку и наплавку, под флюсом,
электрошлаковую сварку и сварку порошковой про-
волокой. При сварке и наплавке под флюсом дуга
защищена слоем флюса и расплавленного шлака,
флюс предотвращает разбрызгивание металла, при
этом устраняется влияние лучистых выделений дуги на
глаза рабочего и предотвращается опасность ожогов
брызгами металла. При сварке и наплавке флюс
препятствует интенсивному выгоранию легирующих
элементов. Однако в воздух попадают токсичные сое-
динения марганца, хрома, титана, вольфрама, ко-
бальта (табл. 41).
Из выделяющихся вредных газов наиболее опасны
окись углерода и фтористые соединения, поэтому сле-
дует отказаться от применения флюсов, содержащих
фтористые соединения, заменив их менее вредными.
Выделение пыли при самой сварке небольшое. Наиболь-
шие концентрации ее наблюдаются на расстоянии
200 мм от дуги (до 8 мг/м3). Запыленность в зоне
дыхания при нормальном ведении процесса и доста-
точной квалификации сварщика не превышает допусти-
мой нормы. Однако отсос и сбор флюса, пересыпка
его для повторного использования является дополни-
тельным источником пылевыделения. При повторном
использовании флюса запыленность воздушной среды
в два раза выше, чем при сварке с использованием
свежего флюса.
Для борьбы с пылевыделением при сборе флюса
следует применять пневматический эжекторный флю-
176
40.	Предельно допустимые концентрации вредных газов н аэрозолей
в воздухе сварочных цехов
Наименование вредных примесей	Предельно- допустимая величина, мг/мл	Наименование вредных примесей	Предельно допустимая величина. мг/м3
Газы			
Озон	0,1	или марганцевых	
Окнслы азота (в пе-	5	соединений 3—6%	0,05
ресчете на NO?)		Марганец (в пере-	
Окись углерода	20	счете на МпОг) в	
Фтористый водород	0.5	виде аэрозоля кон-	
Соли фтор истово-	1	денсации	0,3
дородной кислоты		То же в виде аэро-	
(в пересчете на HF)		золя дезинтеграции Молибден, раство-	2
Аэрозоли металлов и их соединения		римые соединения в виде аэрозоля кон- денсации	
Алюминий, его окись	2	Никель, окись ни-	0,5
и сплавы		кед я	
Бериллий и его сое-	0,001	Свинец и его не-	0,01
динения	0.15	органические сое-	
Пыль трех- или пя-		динения	
тиокиси ванадия и		Окислы титана	10
его соединений		Торий	0,05
Вольфрам	6	Хромовый ангидрид.	0,01
Окись железа с	6	хроматы, бихрома-	
примесью окислов		ты (в пересчете на	
марганца (до 3%)		Оз)	
Окись железа с	4	Окись хрома	1
примесью фтористых		Окись цин1$а	6
сосборник ФСП, снабженный фильтром. Бункер для
флюса должен плотно закрываться крышкой. При
засыпке флюса в бункер и при его уборке надо
стараться не поднимать пыли.
При электрошлаковой сварке шлаковая ванна за-
щищает расплавленный металл от окисления и поэтому
с гигиенической точки зрения этот способ аналогичен
сварке под флюсом. Кроме того, при этом способе
сварки сварщик не находится постоянно в зоне
вредных выделений. Следует лишь остерегаться силь-
ных тепловых излучений. Пылевыделение значительно
увеличивается, если свариваемые детали сильно за-
грязнены или покрыты ржавчиной. Обычно удаление
пыли и газов может осуществляться с помощью
обменной вентиляции. В случае применения флюса
12 Зак. 10ф
177
41.	Валовые выделения вредных веществ при сварке и наплавке
стали под флюсом и нормы воздухообмена
Сварочные материалы	Валовые выделения вредных веществ на 1 кг сварочных материалов, г		Расчетный воздухообмен на 1 кг сварочных материалов, и
	наименование	количество	
1. Электродная проволока 2. Флюсы: плавленые:	—	—	—
ФЦ-2А, ФЦ-6, ФЦ-7, ФЦ 12, АН-26, АН 64. 48-ОФ-6м; ОСЦ-45	Фтористый водород	0,017—0,2	40—400
АН-30, АН 60, АН-348А. 48-ОФ-11 керамические:	Марганец	0,012—0,07	240—1500
К-8, ЖС-450, КС-12ГА2	Окись уг- лерода	17,8-22,4	900—1100
К-11	Чарганец	0,089	1800
АНК-18, К-1	Фтористый водород	0,042-0,15	80—300
с фтористыми соединениями выделение фтористого
водорода или кремния следует локализовать у места
их образования.
Валовое количество выделяющихся вредных ве-
ществ на 1 кг сжигаемой порошковой проволоки ряда
марок составляет, г:
пыль...................................8—12
окислы	марганца......................0,2—0,7
окислы	титана........................0,1—0,7
окислы	железа........................3,8—10
фтористые соединения....................0,2—1
окислы	азота.........................0,8
Концентрация пыли в зоне дыхания сварщика
составляет 10—30 мг/м3, а окислов марганца —
до I мг/м3. Установлено взаимное влияние фтора
и марганца на токсичность сварочных аэрозолей,
выделяющихся при сварке порошковой проволокой;
фтор и марганец в сочетании друг с другом
оказывают разное токсическое действие. Так, повы-
178
шенное содержание фтора всегда ведет к увеличению
токсичности пыли, а увеличение содержания марганца
сначала понижает токсическое действие фторсодержа-
щей пыли, а затем токсичность пыли увеличивается.
Практика работы сварочных цехов показывает,
что один воздухообмен не определяет эффективности
вентиляции. Необходимо применение местных отсосов
соответствующих конструкций с расположением их
в местах больших концентраций вредных выделений.
В зависимости от условий сварки или резки, обслу-
живаемого сварочного или технологического оборудо-
вания и других факторов все конструкции отсосов
можно условно разделить на пять основных групп:
малогабаритные отсосы, встроенные в сварочные
автоматы и полуавтоматы; местные отсосы, встроен-
ные в столы сварщика; местные отсосы, встроенные
в сборочно-сварочные стенды, установки и механи-
ческое сварочное оборудование; местные отсосы для
стационарных мест сварки изделий средних размеров
и портативные переносные для нестационарных мест
сварки.
Местные отсосы первой группы наиболее эконо-
мичны, перспективны и более целесообразны при
сварке с порошкообразным присадочным металлом.
К ним относятся малогабаритные отсосы, встраивае-
мые в сварочные автоматы аналогично дозаторам
порошкообразного присадочного металла. При сварке
под флюсом отсос вредных веществ рекомендуется
осуществлять в зоне 0,2—0,3 м за дугой. Для того,
чтобы отсос не захватывал флюс, его устанавливают
на высоте 40 — 50 мм от поверхности свариваемого
изделия. Сбор оставшегося флюса осуществляется спе-
циальными устройствами, входящими в конструкцию
сварочного оборудования и предусматривающими
очистку воздуха перед выбросом его в атмосферу.
На рис. 65 представлены два местных отсоса для
сварочных тракторов АДС-1000. При одинаковом рас-
ходе воздуха (примерно 140 м5/ч) удлиненный ще-
левидный отсос более, эффективен, однако он более
громоздкий и широкого применения на производстве
не получил.
К местным отсосам второй группы относятся
разнообразные столы сварщика со встроенными верх-
ним, нижним или комбинированными отсосами, с ин-
179
12*
дивидуальными вентиляционными агрегатами или при-
соединяемые к общецеховой системе. Они находят
широкое применение при сварке небольших деталей
на фиксированных рабочих местах, в поточных линиях,
при ремонте и других видах сварочных работ.
Местные отсосы третьей группы — это отсосы,
встраиваемые в большие сборочно-сварочные кондук-
торы, установки, стенды или непосредственно в меха-
ническое сварочное оборудование (манипуляторы, кан-
тователи, позиционеры). Они применяются при сварке
крупных узлов наряду с отсосами первой группы
и являются весьма перспективными в крупных меха-
низированных сварочных производствах.
К четвертой группе относятся все переносные
воздухоприемники различных конструкций. Например,
переносной воздухоприемник, перемещаемый рабочим
при сварке крупных изделий на стационарных
местах;' переносной малогабаритный пылегазоприем-
пик, чаще всего с присосом и длинным шлангом,
который сварщику все время приходится перемещать
вслед за дугой. Таким образом, отсосы этой группы
объединяет общий недостаток — их необходимо пере-
мещать вслед за сварщиком.
В пятой группе объединяются местные отсосы
специфической конструкции, предназначенные для
всех видов механизированной тепловой резки.
Организация местной вентиляции при сварке круп-
ногабаритных изделий сопряжена с рядом трудностей,
вызванных как сложностью технологических опера-
ций, так и большой протяженностью рабочей зоны.
Для эффективного удаления вредных веществ реко-
мендуется применение местных отсосов, встроенных в
механическое сварочное оборудование и стенды, а
также комбинированных систем отсосов со сдувом
этих веществ приточными струями. Местный отсос
для манипуляторов и позиционеров выполняют в виде
подвижного газопылесборника, укрепленного на шар-
нирно соединенных воздуховодах. Отсос воздуха осу-
ществляется подключением к цеховой вытяжной систе-
ме или индивидуальному вентилятору, установленному
внутри станины.
Когда большие изделия сваривают на позиционе-
рах, не оборудованных местными отсосами, можно
использовать передвижные площадки сварщиков
180
Рис. 65. Местные отсосы для сварочного трактора АДС-1000-2
а — щелевой отсос: 1 — хомутик; 2 — планка; 3 — переход; 4 — патрубок; 5 — корпус
отсоса. 6 кольцо; 7 — дно приемника с фигурным вырезом; б — воронкообразный
отсос: / — патрубок; 2 — воронка, 3 — планка; 4 — хомутик; 5 — кольцо
со встроенным отсосом. Например, местный отсос
в виде наклонной панели присоединен воздуховодом
к подвижной каретке, перемещающейся вдоль вытяж-
ного короба длиной до 6 м. Нижняя стенка короба
представляет собой набор подвижных пластин, уста-
новленных одна над другой и перемещающихся вдоль
короба по направляющим пазам. Внутри короба смон-
тирован привод, соединенный при помощи роликов
и троса с кареткой, на которой закреплен отсос.
Когда сварщик нажимает на педаль, замыкаются
контакты, дающие команду на перемещение каретки
с отсосом к требуемой точке.
Существуют конструкции вытяжных устройств, где
автоматическое перемещение осуществляется с исполь-
зованием световых лучей сварочной дуги. Вытяжная
панель местного отсоса, установленная на подвижной
каретке, снабжена следящим устройством, электри-
чески связанным с механизмом перемещения.
Перспективным является использование местных
отсосов в сочетании с приточными струями. Правильно
организованный приток способствует поддуванию вред-
ных веществ к местным отсосам, создавая опти-
мальные гигиенические условия для рабочих. При свар-
ке крупногабаритных изделий целесообразно применять
высоковакуумные системы с переносными пылегазо-
181
Рис. 66. Схема вытяжной системы с отсосами на гибких рукавах
и высоковакуумным побудит елем
I—коллектор из стальных труб; 2— переносные гибкие рукава; 3 — местный
отсос; 4 — штуцер с заглушкой; 5 — циклон; 6 — вакуум-насос
приемниками (рис. 66). Такие системы используют
в сварочных цехах заводов металлоконструкций.
Защита от поражения электрическим током
В зависимости от опасности поражения электри-
ческим током производственные помещения делят на
несколько категорий (табл. 42).
Для предупреждения поражения электрическим то-
ком работающих сварочные цехи или участки необ-
ходимо организовывать в помещениях без повышенной
опасности.
Источники питания и шкафы управления свароч-
ных установок подключаются к электрической сети
напряжением 220 и 380 В. В случае нарушения
изоляции под высоким напряжением может оказаться
корпус сварочного автомата, полуавтомата, каркас
182
42.	Категории помещений в зависимости от опасности поражения
электрическим током
Категория помещений	Характеристика помещений
Помещения особо	Наличие особой сырости (влажность воздуха
опасные	близка к 1(Х)%, т. е. когда потолок, стены, пат и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой). Наличие химически актив- ной среды, где постоянно или длительное время содержатся пары или отложения, могущие влиять разрушительно на электри- ческие устройства; одновременное наличие двух или более признаков повышенной опасности
Помещения с повы-	Наличие сырости или токопроводящей пыли;
шейной опасностью	наличие токопроводящих патов (металли- ческих, земляных, железобетонных и т. п.); наличие высокой температуры (свыше 30 °C); наличие возможности одновременного при- косновения человека к металлическим кор- пусам электрооборудования, с одной сто- роны, и к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технатоги- ческим аппаратам, механизмам и т. п., с другой
Помещения без повы-	В помещениях отсутствуют признаки, при-
шенной опасности	сущие помещениям с повышенной опасностью или особо опасным в отношении поражения людей электрическим током
источника питания или шкафа управления и другие
части сварочной установки. Для того, чтобы избежать
поражения электрическим током, все части сварочных
аппаратов, шкафов управления и сварочных устано-
вок, которые могут оказаться под напряжением,
должны быть надежно заземлены. Нужно также за*
землять тот зажим обмотки трансформатора, который
присоединен к изделию.
Заземлению подлежат не только стационарные
сварочные установки, но и передвижные, а также
штепсельные соединения передвижных пультов управ-
ления. Должна быть заземлена также и свариваемая
конструкция. Заземление сварочных установок на кон-
тур производят присоединением медного провода се-
чением не менее б мм2 или железного сечением
не менее 12 мм2 к какой-либо точке корпуса или к трубе
диаметром 37—50 мм длиной 1—2 м. Трубу закапывают
188
в землю. Вместо трубы можно использовать полосовую
сталь толщиной не менее 4 мм и сечением 48—50 мм2.
Категорически запрещается использовать контур за-
земления в качестве обратного провода сварочной
цепи. При появлении напряжения на частях аппара-
туры и оборудования, не являющихся токоведущими,
необходимо прекратить сварку и вызвать мастера
или дежурного электрика. Номинальная сила тока
плавких предохранителей не должна превышать
указанного в схеме значения.
Гибкие провода управления автосварочной уста-
новкой следует помещать в резиновые шланги
и защищать от механических повреждений, а при
необходимости предусматривать дополнительную за-
щитную изоляцию сварочного провода. Так,’при авто-
матизированной сварке под флюсом питание подвесных
автоматов и сварочных тракторов осуществляется
перемещающимися проводами. Кроме того, напряжение
в цепях автоматической аппаратуры выше, чем при
ручной дуговой сварке. Поэтому все неподвижные
провода должны быть заключены в металлические
трубки, а подвижные — в резиновые рукава, обшитые
брезентом или обмотанные в два слоя прорезинен-
ной лентой.
Большое значение для предотвращения пораже-
ния электрическим током имеет электрический монтаж
сварочных установок. Включение и выключение сило-
вой сети необходимо производить рубильником или
контактором, расположенным в защитном кожухе.
Со стороны питающей сети сварочное оборудование
должно быть защищено предохранителями. Все органы
управления, которыми часто пользуются операторы,
должны быть вынесены на пульт или панель управле-
ния. Открывать дверцы шкафа управления и произво-
дить переключения, присоединения или отключения в
электрических цепях сварочной установки можно
только после выключения общего рубильника. Ремонт
сварочных агрегатов и шкафов управления может вы-
полнять только наладчик или дежурный монтер дан-
ного участка.
Стационарные источники сварочного тока необхо-
димо устанавливать таким образом, чтобы ширина сво-
бодного прохода между токоведущими частями была
не менее 1,5 м. Все сварочные установки должны
184
иметь измерительные приборы, обеспечивающие непре-
рывный контроль за их работой. Устройства для пере-
ключения должны быть защищены кожухами и иметь
свободный подход. Устройства, дозирующие порошко-
образный присадочный металл в разделку шва, должны
быть тщательно изолированы от токопроводящих
частей применяемого сварочного оборудования.
Состояние изоляции проводов следует проверять
не реже одного раза в месяц, а осмотр подвижных кон-
тактов. переключателей, рубильников и клемм — не ре-
же одного раза в три дня. Перед началом работы
необходимо проверить надежность всех контактных
соединений вторичной цепи. Необходимо периодически
проверять исправность изоляции первичной и вторич-
ной обмоток сварочных трансформаторов. Изоляция
первичной обмотки и других частей, нормально нахо-
дящихся под высоким напряжением, должна выдержи-
вать испытательное напряжение не ниже 1500 В,
а изоляция вторичной обмотки — не ниже 220 В.
Сварщик должен работать только в исправной
и сухой спецодежде и в обуви, не имеющей
металлических гвоздей. При выполнении сварочных
работ внутри замкнутых пространств (резервуаров,
котлов, емкостей, цистерн, колодцев) следует приме-
нять деревянные щиты, резиновые коврики, галоши,
перчатки. Сварка выполняется с подручным, который
должен находиться вне сосуда. Следует помнить, что
для осветительных целей внутри сосуда, а также
в сырых помещениях применяют электрический ток
напряжением не выше 12 В. В сухих помещениях
можно применять ток напряжением не выше 36 В.
В сосудах без вентиляции сварщик должен работать
не более 30 мин с последующим перерывом для
отдыха на свежем воздухе.
В случае поражения электрическим током необ-
ходимо до прибытия врача оказать пострадавшему
помощь. Не касаясь пострадавшего, следует освобо-
дить его от действия электрического тока, выключив
рубильник или удалив пробки на щите. Если этого
нельзя сделать, то следует перерезать или перерубить
провода инструментом на деревянной рукоятке.
При этом каждый провод перерубается отдельно от
других.
Следует следить, чтобы сам спасающий не попал
185
под действие электрического тока. Поэтому рукоятку
у применяемого инструмента необходимо обернуть
сухой шерстяной, шелковой или прорезиненной тканью.
Когда нельзя быстро отключить электрический ток,
пострадавшего нужно оттащить от провода, а при по-
ражении — от оборвавшегося конца провода, отбросив
провод (например, сухой палкой). Оттаскивать постра-
давшего следует только за концы одежды, не при-
касаясь к его телу незащищенными руками. Если
пострадавший судорожно обхватил провод, нужно раз-
жать его руки, отгибая палец за пальцем от провода.
Однако это можно делать только в резиновых пер-
чатках и на изолирующей подставке. После осво-
бождения пострадавшего от действия электрического
тока дальнейшие меры зависят от состояния его
организма. Прежде всего необходимо вызвать врача.
Если у пострадавшего есть дыхание и пульс, его сле-
дует осторожно отнести от места поражения, удобно
уложить, расстегнуть одежду, снять пояс и предложить
соблюдать покой. Если же пострадавший не подает
признаков жизни, необходимо немедленно приступить
к искусственному дыханию. Даже в тех случаях,
когда естественное дыхание не появляется, нужно
не оставлять попыток оживить пострадавшего. Искус-
ственное дыхание можно делать в течение 2 ч. После то-
го, как пострадавший придет в сознание, он должен
продолжать лежать под присмотром.
Защита от излучений сварочной дуги
Сварочная дуга излучает видимые — световые и
невидимые — ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.
Действие лучей сварочной дуги сказывается на рас-
стоянии до 10 м, и чем меньше расстояние, тем
больше опасность поражения. При непосредственной
близости к сварочной луге достаточным для пораже-
ния глаз временем является 10—15 с. Яркий свет
сварочной дуги — световые лучи в 10 тысяч раз сильнее
света, который безопасно переносит человеческий
глаз.
При длительном действии эти лучи вызывают
ослабление зрения. Ультрафиолетовые лучи вредно
действуют на сетчатую и роговую оболочку глаз.
Спустя 1—2 ч после действия сварочной дуги в глазах
186
появляется сильная боль, спазмы век, светобоязнь,
жжение, воспаление глаз, слезотечение. Человека не по-
кидает ощущение, которое он испытывает при попа-
дании в глаза песка.
Успокаивающее действие на обожженные глаза ока-
зывают цинковые капли, холодные примочки и затем-
нение помещения. Длительное действие инфакрасных
лучей способствует общей потере зрения. Кроме того,
после действия в течение 1—3 ч они вызывают ожог
кожи.
Существуют индивидуальные и общие средства
защиты от действия излучений дуги. Для защиты
глаз, кожи лица и головы применяют щитки со
специальными светофильтрами. Светофильтры защи-
щают глаза, а корпус щитка — кожу лица и головы
от ожога. Светофильтры поглощают все ультрафиоле-
товые лучи и значительную часть световых и инфра-
красных лучей. Для защиты светофильтров от загряз-
нения и налипания н<Г них капель расплавленного
металла используют обычное прозрачное (оконное)
стекло, которое устанавливается в щитке перед све-
тофильтром.
К общим средствам защиты относятся переносные
щиты и ширмы, устанавливаемые при непостоянном
рабочем месте или при изготовлении крупногабарит-
ных конструкций, стационарные кабины, применяемые
при выполнении сварочных работ в стационарных
условиях и сравнительно небольших размерах свари-
ваемых изделий. Кроме того, отражаясь от блестящей
или яркой поверхности, свет сварочной дуги может
попадать в глаза рабочим. Поэтому стены сварочных
цехов, кабин, щиты, ширмы, сварочные щитки следует
окрашивать в матовые тона с добавлением в краску
цинковых или титановых белил, желтого крона, умень-
шающих отражение ультрафиолетовых лучей, падаю-
щих на стены и защитные устройства.
Защита от ожогов нагретым металлом,
ушибов и ранений
Сварка открытой дугой сопровождается разбрызги-
ванием расплавленного металла и шлака. Брызги
могут вызвать ожоги тела, прожигание одежды
и воспламенение горючих материалов. Поэтому при
187
сварке следует предусматривать защиту от брызг
расплавленного металла. В зоне действия брызг на
сварочной установке нельзя держать обтирочный
материал и другие различные горючие материалы.
Для предохранения от ожогов каплями расплавленного
металла или шлака сварщик должен иметь исправную
спецодежду из трудновоспламеняющегося материала,
рукавицы, берет и плотно зашнурованную обувь.
Брюки нельзя заправлять в обувь, их следует носить
навыпуск. Брюки должны закрывать ботинки, а карма-
ны на спецодежде — закрываться клапанами.
Ожоги могут быть также получены при неосто-
рожном сбивании шлака и обращении с огарками
электродов. При сбивании шлака глаза должны быть
защищены очками или щитком с простыми стеклами.
Особенно важны меры защиты от ожогов в уста-
новках для электрошлаковой сварки. Ожоги возможны
при выплесках шлаковой ванны после попадания в нее
даже небольшого количества влаги. Поэтому попада-
ние воды в шлаковую ванну должно быть исключено —
ползуны должны применяться только исправные, без
прожогов или других дефектов, водяные коммуникации
без течи. В процессе сварки сварщик-оператор и его
подручный должны располагаться так, чтобы жидкий
металл или шлак при вытекании из ванны не попадал
на тело или одежду. При этом нельзя допускать
неплотного прилегания к изделию ползунов, прокладок,
форм и других приспособлений. Это достигается кон-
струкцией самих приспособлений (например, следует
применять гибкие шарнирные ползуны) и заделкой
зазоров массой из асбеста, песка и глины.
Во время электрошлаковой сварки с порошкообраз-
ным присадочным металлом категорически запреща-
ется находиться под формирующими ползунами, так как
при случайном вытекании жидкого металла и шлака
можно получить ожоги. Ожоги можно также получить
от корок горячего шлака, отскакивающих от шва в
процессе остывания. Поэтому сварщик должен работать
в очках. Очки защищают также глаза от излучений шла-
ковой ванны, прорывов электрической дуги, а также
от выплесков шлака в начале процесса сварки.
При сварке с дополнительным подогревом или терми-
ческой обработке сварных соединений изделие необхо-
димо закрывать асбестом или другим тер.моизоляцион-
188
ным материалом, оставляя открытыми только места,
необходимые для работы. Во избежание ожогов не
следует допускать перегрева узлов и деталей сварочных
установок, находящихся под током.
Для предупреждения ушибов и ранений в процессе
сборочно-сварочных работ необходимо использовать
исправный инструмент (молотки, зубила, кувалды,
гаечные ключи) и такелаж (цепи, тросы, канаты,
захваты и другие аналогичные приспособления);
специальные пояса и лестницы при работе наверху;
соблюдать осторожность при кантовке тяжелых кон-
струкций, применяя для этого кантователи, манипу-
ляторы, роликоопоры и механизированные транспортно-
подъемные устройства; прибивать гвоздями и ограж-
дать перилами настил на подмостках, козлах и
подвесных площадках. Станки для намотки и рубки
электродной проволоки при изготовлении порошко-
образного присадочного металла (крупки) должны
быть оборудованы защитными устройствами на случай
обрыва проволоки, вылета крупки или поломки
резцов, а рабочие снабжены инструкциями по эксплу-
атации станков и охране труда.
Для предупреждения ранений от взрывов при сварке
сосудов, находящихся под давлением, тары из-под
нефтепродуктов вблизи взрывоопасных веществ нельзя
производить сварку аппаратуры, находящейся под
давлением; запрещается ремонт аппаратуры и емкостей
из-под нефтепродуктов без тщательного удаления пу-
тем промывки горячей водой всех остатков бензина,
керосина и других продуктов нефтехимического про-
изводства; не производить сварку вблизи взрыво-
опасных веществ.
Предупреждение пожаров
Пожары могут нанести урон не только мате-
риальным ценностям, но вред жизни рабочих. Боль-
шинство методов сварки и резки сопровождается
образованием искр и брызг расплавленного металла,
которые разлетаются на значительные расстояния,
вызывая пожарную опасность. Поэтому сварочные
цехи должны сооружаться из негорючих материалов.
Используемые для этой цели деревянные постройки
189
должны быть оштукатурены или окрашены огнестойкой
краской.
В местах сварки недопустимо скопление легко-
воспламеняющихся материалов. Рабочие места свар-
щиков необходимо ограждать металлическими или
брезентовыми ширмами, смоченными водой. Сварку
можно выполнять только на расстоянии не бли-
же 30 м от легковоспламеняющихся жидкостей
и других горючих материалов. При газовой
сварке и резке возможность пожаров обуслов-
лена также применением кислорода, ацетилена,
метана, паров бензина и керосина, которые в смеси
с воздухом могут взрываться при повышении давления
или температуры. С медью, серебром и ртутью ацети-
лен образует соединения, которые могут взорваться
при температуре выше 120 °C от ударов и толчков.
При воспламенении барабана с карбидом кальция
или ацетиленового генератора для тушения огня не-
обходимо пользоваться сжатым азотом или угле-
кислотными огнетушителями. При соприкосновении
сварочных кабелей с баллонами со сжатыми, сжи-
женными или растворенными газами и газовыми
шлангами может возникнуть пожар. Поэтому нельзя
допускать, чтобы сварочные провода и газовые
шланги прокладывали вместе. Запрещается произво-
дить сварку на расстоянии ближе 10 м от баллонов
с горючими газами, газопроводов, ацетиленовых гене-
раторов, иловых ям.
Рабочие и служащие, вновь поступающие на ра-
боту, должны быть проинструктированы пожарной
охраной или администрацией о мерах противопожар-
ной безопасности и противопожарном режиме. В цехах
промышленного предприятия или на строительно-
монтажной площадке должна быть установлена теле-
фонная связь для вызова пожарных команд. Доступ
к указанным телефонным аппаратам должен быть
свободным в любое время суток. Кроме того, для
подачи сигнала тревоги в случае возникновения по-
жара необходимо иметь устройства для подачи звуко-
вых сигналов (колокола" куски рельсов) с подписью
«Пожарный сигнал».
Строительно-монтажная площадка или цех должны
быть обеспечены первичными средствами тушения по-
жара — огнетушители, ящики с песком, емкости с во-
190
дой, шанцевый инструмент и противопожарным
оборудованием — мотопомпы, автонасосы, ручные на-
сосы’ Тип противопожарного оборудования и первич-
ных средств тушения пожара, их количество и распо-
ложение, а также расположение постов пожарной
охраны устанавливает руководитель организации или
начальник цеха по согласованию с Государственным
пожарным надзором. Ликвидация пожара наиболее
эффективна в момент его возникновения при помощи
простейших средств тушения пожара — песка, ведер
с водой, огнетушителей и гидропультов. Поэтому
сразу же после возникновения пожара находящиеся
поблизости ’рабочие должны принять меры для его
ликвидации.
Одним из важнейших мероприятий пожарной про-
филактики является правильная, заранее продуманная
организация движения людей при возникновении по-
жара. При разработке этого мероприятия необходимо
помнить о том, чтобы было установлено кратчайшее
расстояние от мест нахождения людей до выхода из
помещения без встречного движения или пересечения
потоков людей и обеспечена необходимая ширина
дверей или маршей местных клеток и необходимое
число выходов из здания наружу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ивочкин И. И., Малышев Б. Д. Сварка под
флюсом с дополнительной присадкой:— М.: Строй-
издат, 1981.— 173 с.
Писаренко В. Л., Рогинский М. Л. Вентиляция
рабочих мест в сварочном производстве:— М.: Маши-
ностроение, 1981.— 119 с.
Стеклов О. И. Порошковые присадочные материалы
в сварке плавлением:— М.: Высшая школа, 1984.—
44 с.
191
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ................................................ <
Глава I. Сущность способа сварки с дополнительным по-
рошкообразным присадочным металлом....................... ‘
Высокопроизводительные способы сварки и	их недостатки	.	4
Нерациональные затраты тепла сварочной	дуги	...	И
Принцип сварки с дополнительным порошкообразным
присадочным металлом.................................. 11
Влияние дополнительного порошкообразного присадочного
металла на качество сварных соединений................ 2(
Эффективность сварки с дополнительным порошкообразным
присадочным металлом.................................. 21
Глава II. Сварочное оборудование...................  .	31
Пост для автоматизированной сварки под флюсом ...	31
Пост для электрошлаковой сварки....................... 31
Посты для наплавки неподвижным лежачим электродом .	4(
Эксплуатация сварочного оборудования .	.......... 41
Глава III. Сварочные материалы.......................... 6!
Требования к дополнительному порошкообразному приса-
дочному металлу......................................  6!
Определение потребности в дополнительном порошкообраз-
ном присадочном металле .............................. б<
Выбор дополнительного порошкообразного присадочного
металла.............................................   61
Оборудование для изготовления порошкообразного при-
садочного металла..................................... 7!
Глава IV. Технология	сварки и наплавки.................. 7!
Засыпка дополнительного порошкообразного присадочного
металла .............................................. 7!
Подача дополнительного порошкообразного присадочного
металла на вылет электрода ............................ 8
Комбинированная подача дополнительного порошкообраз-
ного присадочного металла ............................. 8
Сварка на флюсовой подушке из дополнительного приса-
дочного металла ....................................... 8
Выбор режима для автоматизированной сварки под флюсом .	8
Сварка металлических конструкций ...................... 9
Сварка высокопрочных сталей с дополнительным порошко-
образным присадочным металлом..........................11
192
Наплавка лежачим электродом с дополнительным порошко-
образным присадочным металлом............................. 127
Глава V. Дефекты и контроль качества сварных соединении 141
Дефекты сварных соединений, выполненных с дополнитель-
ным порошкообразным присадочным металлом . . .	141
j	Выбор методов контроля...................................  151
Предупредительный и операционный контроль .....	154
।	Контроль качества сварных соединений...................... 160
I	Глава VI. Охрана труда.................................... 172
j	Производственный травматизм при сварочных	работах . .	172
Зашйта от вредных выделений сварочной дуги ....	172
j	Зашита	от поражения электрическим током................ 182
Зашита от излучений сварочной дури........................ 186
j	Зашита	от ожогов нагретым .металлом, ушибов	и ранений .	187
Предупр’ кдение пож'аров.................................. 189
э	Список	литературы...................................... 191
I
г
1
)
8
2
2
5
8
2
9
9
2
5
5
7
9
9