Сварка трубопроводов

ШШ Ш

11 12

Рис. 4.4. Условное изображение электродов:

1 —тип; 2 — марка; 3 —диаметр, мм; 4 —обозначение назначения элек­ тродов; 5 —обозначение толщины покрытия; 6 —группа электродов; 7 — группа индексов, указывающих характеристики наплавленного металла и металла шва по действующим стандартам, 8 — обозначение вида по­ крытия; 9 — обозначение допустимых пространственных положений сварки и наплавки; 10 —обозначение рода тока, полярности постоянного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания пе­ ременного тока частотой 50 Гц; 11 —ГОСТ...; 12 —обозначение стандар­ та на типы электродов

для сварки высоколегированных сталей с особыми свойства­ ми — В;

для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами — Н. По толщине покрытия в зависимости от отношения диаметра

электрода к диаметру стержня D/d электроды делят: с тонким покрытием — М, D/d < 1,2;

со средним покрытием — С, D/d = 1 ,2 —1,45; с толстым покрытием — Д, D/d = 1,45—1680; с особо толстым — Г, D/d > 1,8.

По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки:

для всех положений — 1 ; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз — 2;

для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — 3;

для нижнего и нижнего "в лодочку" — 4.

По роду тока, полярности постоянного тока и номинального напряжения холостого хода источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц — в соответствии с табл. 4.6.

Условное обозначение должно быть указано на этикетках или в маркировке коробок, пачек и ящиков с электродами.

Например:

Э46А-УОНИ 13/45 4—3,0 —УД2 ГОСТ 9466-75 У 432(5) —БЮ

Э46А — тип электрода, 46 — минимальный гарантируемый предел прочности металла, шва, кгс/мм2 (460 МПа); А — наплав­ ленный металл имеет повышенные пластические свойства;

УОНИ 13/45 — марка электрода; 3,0 — диаметр электрода, мм; У — электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей;

Д2 — с толстым покрытием второй группы; Е 432(5) — группа индексов, указывающих характеристики

наплавленного металла и металла шва; 43 — временное сопротив­ ление разрыву не менее 460 МПа; 2 — относительное удлинение не менее 22 %; 5 — ударная вязкость не менее 34,3 дм/см2 при тем­ пературе минус 40 °С;

Б — основное покрытие; 1 — для сварки во всех простран­ ственных положениях; О — на постоянном токе обратной поляр­ ности.

Широкое распространение получили следующие электроды, назначение которых приводится в табл. 4.6.

Электроды УОНИ-13 дают высокое качество металла шва и применяются для сварки ответственных швов из конструкцион­ ных сталей. Такие электроды выпускаются нескольких марок: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65 и УОНИ-13/85. Цифры после черты означают получаемый предел прочности металла шва (кгс/мм2). Сварку можно производить при любом положении шва, но только на постоянном токе обратной полярности. Эти электро­ ды применяют в заводских и монтажных условиях. Коэффициент наплавки электродов типа УОНИ-13 достигает 9,5 г/(А • ч).

Электрод СМ-11 (тип Э42А) получил широкое распростране­ ние в строительстве. Применяется при сварке ответственных кон­ струкций во всех пространственных положениях. Наплавленный металл имеет высокие механические свойства. Коэффициент наплавки электрода СМ-11 достигает 10 г/(А • ч). Важным положи­ тельным качеством электрода СМ-11 является устойчивость свар­ ки в условиях монтажа, когда необходимо поддерживать постоян­ ство длины сварочной дуги. Таким же качеством обладают элект­ роды марки МР-3, имеющие коэффициент наплавки 9 г/(А ч). Они предназначены для сварки постоянным и переменным током.

Широкое применение получили электрод марки ОЗС-4 (тип Э46) (коэффициент наплавки 8,5 г/(А • ч)) для сварки ответ­ ственных металлоконструкций из низкоуглеродистой стали и электрод ОЗС-5 (коэффициент наплавки 11 г/(А ч)), содержа­ щий в покрытии железный порошок. Сварка выполняется пере­ менным и постоянным токами любой полярности во всех про­ странственных положениях.

Для сварки ответственных конструкций из низкоуглероди­ стых сталей переменным или постоянным током во всех простран­ ственных положениях хорошие результаты дают электроды марки АНО-5 (тип Э42), имеющие коэффициент наплавки 11 г/(А ч), и марки АНО-6 (с коэффициентом наплавки 8,5 г/(А • ч)). При сварке деталей из низкоуглеродистой стали, работающих при динамиче­ ских нагрузках, применяют электроды марок АНО-3 и АНО-4 (тип Э46) (с коэффициентом наплавки 8 г/(А • ч). Электроды типа АНО характеризуются устойчивым горением дуги, незначительным разбрызгиванием металла, стойкостью против образования кристал­ лизационных трещин и легкостью отделения шлаковой корки.

Для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низколеги­ рованных сталей с учетом их химического состава рекомендуются марки электродов, приведенные в табл. 4.7.

В качестве примера в табл. 4.8 и 4.9 приведены комбинации сварочных электродов, использованных для ручной-дуговой свар­ ки неповоротных стыков труб из стали класса Х65 и Х670 при строительстве КТК.

Таблица 4.8

Сварочные материалы для ручной дуговой сварки стыков труб согласно комбинированному варианту сварки — электроды с целлюлозным видом покрытия + электроды с основным видом покрытия

Таблица 4.9

Сварочные материалы для ручной дуговой сварки стыков труб — с электродами с основным видом покрытия для сварки всех слоев шва

В приложении 1, табл. П1.3, П1.4, П1.5, П1.6, П1.7, П 1.8 даются марки некоторых зарубежных электродов и их соответствие ГОСТ 9467-75.

Хранят электроды в специально оборудованных помещениях при температуре не ниже 15 °С и относительной влажности не бо­ лее 50 %. Электроды следует хранить на стеллажах раздельно по маркам и партиям. Помещения должны иметь печь для прокалки электродов при температуре до 450 °С и сушильный шкаф с темпе­ ратурой до 150 °С и обеспечивать потребность в электродах.

Для каждой марки электродов устанавливают свою темпера­ туру прокалки, значения которой приведены в приложении 1, табл. П1.9.

Прокалку электродов можно производить не более 3 раз. Если электроды после трех прокалок показали неудовлетворитель­ ные сварочно-технологические свойства, то применение их для сварочных работ не допускается.

Импортные электроды прокаливают по тому же режиму, что и отечественные с аналогичным типом покрытия.

Электроды с основным видом покрытия, предназначенные для сварки перлитных сталей, следует использовать в течение 5 су­ ток после прокалки, остальные электроды — в течение 15 суток, если их хранят на складе с соблюдением требований. По истече­ нии указанного срока электроды перед применением необходимо

вновь прокалить. В случае хранения электродов в сушильном шка­ фу при температуре 60—100 °С срок их годности не ограничивается.

4.3.ФЛЮСЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ

ИЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

С целью обеспечения надежной защиты зоны сварки от атмосферных газов, создания условий устойчивого горения дуги, формирования качественного шва при сварке плав­ лением применяют флюсы. Получают плотные и несклонные к кристаллизационным трещинам швы. После остывания шва шлаковую корку легко удалить. При использовании флюсов со­ кращается выделение пыли и газов, вредных для здоровья сварщи­ ка [10, 11].

Флюсы классифицируют по назначению, химическому соста­ ву, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению флюсы делят на три группы:

1)для сварки углеродистых и легированных сталей;

2)для сварки высоколегированных сталей;

3)для сварки цветных металлов и сплавов.

По химическому составу различают флюсы оксидные, соле­ вые и солеоксидные (смешанные). Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10 % фтористых соеди­ нений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегирован­ ных сталей. Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других, не содержащих кислород химических со­ единений. Они используются для сварки активных металлов элеКтрошлакового переплава. Солеоксидные флюсы состоят из фтори­ дов и оксидов металлов, применяются для сварки легированных сталей.

По химическим свойствам оксидные флюсы подразделяют на кислые и основные, а также нейтральные. К кислым относят SiC>2 и ТЮ2; к основным — СаО, МдО, к химически нейтральным соединениям — фториды и хлориды.

В зависимости от содержания Si02 различают высококремнистые, низкокремнистые и бескремнистые флюсы, а в зависимости

от содержания МпО — марганцевые и безмарганцевые флюсы. По степени легирования металла шва различают флюсы пас­

сивные, т. е. не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, активные — слабо легирующие металл шва и сильно ле­ гирующие, к которым относят большинство керамических флюсов.

По способу изготовления флюсы делят на плавленые и неплав­ леные (керамические).

По строению крупинок — стекловидные, пемзовидные и це­ ментированные.

По характеру зависимости вязкости шлаков от температуры различают флюсы, образующие шлаки с различными физически­ ми свойствами. Флюсы, у которых вязкость шлаков с понижением температуры возрастает медленно, называют длинными, а флюсы, у которых вязкость шлаков при аналогичных условиях возрастает быстро — короткими. Зависимость вязкости флюсов от темпера­ туры существенно влияет на качество формирования шва. Пре­ имущественно находят применение флюсы с короткими шлаками (основные флюсы) (табл. 4.10.).

При сварке под флюсом состав флюса полностью определяет состав шлака и атмосферу дуги. Взаимодействие жидкого шлака с расплавленным металлом оказывает существенное влияние на химический состав, структуру и свойства наплавленного металла.

Применительно к углеродистым сталям качественный шов можно получить при следующем сочетании флюсов и сварочной проволоки:

1)плавленый марганцевый, высококремнистый флюс и низ­ коуглеродистая или марганцовистая сварочная проволока;

2)плавленый безмарганцевый, высококремнистый флюс

инизкоуглеродистая марганцовистая сварочная проволока;

3)керамический флюс и низкоуглеродистая сварочная прово­

лока.

Для сварки углеродистых и низколегированных конструкци­

онных сталей чаще всего используют углеродистую проволоку марок Св-08 и Св-08Ав сочетании с высококремнистым марганце­ вым флюсом марок ОСЦ-45, АН-348А, ОСЦ-45М, АН-348АМ (мел­ кий). Требования к этим флюсам регламентируются ГОСТ 9087 —81.

Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А с зерном 0,35-3,0 мм применяют для автоматической сварки сварочной проволокой диаметром

1)однородность состава флюса, при этом не допускается заг­ рязнение флюса посторонними сыпучими и жидкими материалами;

2)гранулометрический состав флюса;

3)плотность флюса.

Для сварки низкоуглеродистых сталей проволокой Св-08 и Св-08А применяют и керамические флюсы КВС-19 и К-11. В тех случаях, когда в металле шва необходимо сохранить элементы, имеющие большое сродство к кислороду, следует применять бес­ кислородные флюсы, химически инертные к металлу сварочной ванны.

4.4. ГАЗЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

Для защиты дуги при электрической сварке плав­ лением применяют такие газы, как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси [10, И].

Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназ­ наченный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157 —79 и постав­ ляется двух сортов в зависимости от процентного содержания ар­ гона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон перво­ го сорта предназначен для сварки сталей. Смеси аргона с другими газами в определенных отношениях поставляют по особым ТУ (техническим условиям).

Гелий значительно легче воздуха. ГОСТ 20461 —75 предусмат­ ривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический.

Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, пред­ назначенный для сварки, должен соответствовать ГОСТ 8050 —85, в зависимости от содержания он выпускается трех марок: свароч­ ный, пищевой и технический. Летом в стандартные баллоны емко­ стью 40 дм3 (литров) заливают 25 дм3 (литров) углекислоты, при ис­ парении которой образуется 12600 дм3 газа. Зимой заливают

30 дм3 (литров) углекислоты, при испарении которой образуетСя

15120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается зал**ваТь в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты.

Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеет запаха и цвета. ГОСТ 3022 —80 предусматр^вает три марки технического водорода. Водород применяется тоЛЬКо в смесях.

Кислород применяется как добавка к аргону или углекисЛОМу газу. ГОСТ 5583 —78 предусматривает три сорта кислорода 2-й

и3-й.

Впоследние годы все большее применение находят смеси та­

ких газов, как С 02 (углекислый газ), Аг (аргон), 0 2 (кислород). При сварке в газовых смесях для точной дозировки газов применяют смесители. В настоящее время применяют смесители: УКП-1-71 для смеси (С02 4- 0 2); АКУТЫ для смеси (Аг 4- С 02 4- 0 2); УКрЦ-72 для смеси (С02 4- 0 2). Перед смесителем устанавливают осугците. ли для отделения паров или конденсата влаги.

4.5. УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ

ИТРАНСПОРТИРОВКИ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сварочные материалы, к которым относят элект­ роды, флюсы, сварочную проволоку могут быть первопричиной брака при сварке, если их хранение организовано неправильно. Поэтому к хранению сварочных материалов предъявляются опре­ деленные требования. Электроды, флюсы, сварочную проволоку следует хранить в специальных сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже 18 °С и относительной влажности не бо­ лее 50 %.

Сварочные электроды и флюсы, как правило, на месте подвер­ гают прокалке или просушке по режимам, приведенным в паспор­ тах или ТУ, разработанных заводом-изготовителем. Например, электроды марки МР-3 прокаливают при температуре 170 —200 °С в течение 1,5 ч; электроды марки УОНИ 13/45 — при температуре 350 - 400 °С в течение 1,5 ч. Флюсы ОСЦ-45 и АН-348 прокаливают при температуре 300 —400 °С в течение 5 ч. После прокалки или