Сварка трубопроводов
..pdf3 |
|
ГЛАВА |
ВИДЫ СВАРКИ |
3.1. РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА
3.1.1. Технология ручной дуговой сварки
Ручную электродуговую сварку применяют для труб всех диаметров. Но при сварке труб больших диаметров про изводительность ручной электродуговой сварки резко снижается.
Для повышения производительности и качества сварных сты ков труб больших диаметров на практике часто используют ком бинированные варианты сварки. Например, корневой слой шва выполняют ручной электродуговой сваркой, а последующие — либо полуавтоматической сваркой порошковой проволокой, либо автоматической сваркой под флюсом на трубосварочных базах, либо автоматической сваркой в среде защитных газов.
При сварке стыков труб используют следующие технологи ческие варианты ручной дуговой сварки:
корневой слой шва и "горячий" проход выполняют электрода ми с целлюлозным видом покрытия, последующие слои — элект родами с основным видом покрытия;
все слои шва ■— электродами с целлюлозным видом покрытия; все слои шва — электродами с основным видом покрытия. Применение электродов с целлюлозным видом покрытия для
сварки корневого шва позволяет увеличить темпы сварки, произ водительность и качество работ.
Требования к разделке кромок. Трубы малых диаметров с тол щиной стенки до 4 мм включительно можно сваривать без раздел ки кромок. Трубы с толщиной стенки свыше 4 мм и менее 14,8 —
не возбудить в точке повторного касания "паразитную" дугу. На практике используют оба способа, однако для электродов с целлюлозным видом покрытия чаще прибегают к зажиганию "впритык" [7].
Сварка традиционными электродами с основным видом по крытия наиболее сложна (по сравнению с другими электродами), поскольку траектория движения торца электрода является резуль тирующей различных сочетаний продольно-поперечных переме щений. Для сварки корневого слоя шва обычно используют элект роды диаметром от 2,5 (тонкостенные трубы) до 3,25 мм (сравни тельно толстостенные трубы). Для сварки заполняющих слоёв шва обычно используют электроды диаметром 3 и 3,25 мм (тонко стенные трубы) и 4 мм (толстостенные трубы). В нижних положе ниях (10 —1 2 ч и 2 —12 ч) можно использовать электроды диамет ром 5 мм.
Оптимальную силу сварочного тока можно выбрать по формуле
/Св = Ас*эл, |
(1) |
где 1СВ—сварочный ток, А; <2ЭЛ—диаметр электродного стержня, мм; А — эмпирический коэффициент, А/мм:
d3A, мм |
2,5—2,6 |
2—3,25 |
4 |
5 |
А, А/мм |
25-30 |
30-35 |
40-45 |
50-55 |
Исходное положение электрода — перпендикулярно к каса тельной окружности в точке возбуждения дуги. При этом положе нии, универсальном для всех пространственных положений, обеспечивается максимально возможное проплавление корня шва. При необходимости уменьшить степень проплавления (ве лик зазор, отсутствует притупление кромок) электрод наклоняют:
ввертикальном И потолочном положениях — примерно до 70 °,
внижнем положении — до 50 —60 °. Сварку корневого слоя шва (рис. 3.2) обычно осуществляют без поперечных колебаний спосо бом снизу вверх Путем резких продольных колебаний с амплиту дой 20 —40 мм в Зависимости от пространственного положения сварки (максимальная амплитуда соответствует вертикальному
положению). По Мере заполнения разделки возрастает амплитуда поперечных колебаний, а продольных, наоборот, уменьшается.
Петлеобразные колебательные движения конца электрода (см. рис. 3.4) используют для усиленного прогревания кромок шва, особенно при сварке высоколегированных сталей. Электрод за держивают на краях, чтобы не было прожога в центре шва или вы текания металла при сварке вертикальных швов [2, 24].
Рис. 3.3. Траектория сварки на подъем корневого и первых за полняющих слоев
Рис. 3.4. Траектория сварки на подъем второго (и после дующих) и заполняющего слоев шва
Следует особо подчеркнуть, что длина дуги при сварке любы ми электродами с основным видом покрытия не должна превы шать 0,5 d3A, другими словами, максимально допустимая длина дуги в зависимости от диаметра электрода составляет:
d3A, мм |
2,5 —2,6 |
3,0 —3,25 |
4 |
5 |
/шах, мм |
1,2-1,4 |
1,5 - 1,6 |
1,8-2,2 |
2 ,5 -2 ,б |
Сварка электродами с целлюлозным видом покрытия. Ис ходное положение сварки электродом с целлюлозным видом по крытия зависит от пространственного положения сварки и после довательности наложения слоев (рис. 3.6, 3.7). Для обеспечения нормального формирования шва в наибольшей степени приходит ся изменять угол наклона электрода в вертикальном положении.
Независимо от диаметра электрода с целлюлозным видом
Рис. 3.6. Типичный угол наклона электрода с целлюлозным видом по крытия в зависимости от пространственного положения сварки и по следовательности выполнения слоев шва:
а —корневой слой (0 4мм); б —"горячий" проход (0 4,5); в —заполняю щие слои (0 4,5; 5,5 м); г —облицовочный слой (0 4,5 мм)
ляться на одну сторону, сварщик должен резко изменить угол на клона электрода или же энергично раскачать электрод поперек оси шва: при качественном изготовлении электрода (разнотолщинность покрытия на одну сторону 0,12 мм) козырек исчезает и восстанавливается равномерное плавление покрытия.
Скорость сварки должна быть в пределах от 16 до 22 м/ч. Под держание достаточно высокой скорости сварки обусловлено фор мированием под дугой жидкой ванны. При скорости сварки менее 10 м/ч, как правило, нарушается нормальное формирование свар ного шва и возможно порообразование. При скорости сварки выше указанных пределов возрастает опасность несплавления.
Рис. 3.7. Непрерывное регулирование угла наклона электрода:
а — корневой слой; б — "горячий" проход; в — заполняющие слои; г —облицовочный слой
По-видимому, наиболее сложной является техника сварки второго слоя или, как его обычно называют, "горячего" прохода. При сварке этот слой рекомендуется выполнять так называемыми "хлыстообразными" движениями, т. е. движение руки сварщика напоминает удар хлыста при перемещении его рукоятки в верти кальной плоскости. При этом рабочий торец электрода совершает колебательные движения вдоль оси шва с амплитудой колебаний до 15—20 мм и частотой до двух движений в секунду. Эти колеба ния выполняются неравномерно, со сравнительно длительными остановками в нижней точке колебаний. Обычно около 3/4 с дута горит в "точке остановки", а затем следует резкое движение руки сварщика вверх и вниз, в следующую "точку остановки" На это резкое движение, которое во французской технической литературе называют "выметанием", затрачивается всего около 1/4 с. Что же достигается при этой довольно сложной технике вы полнения второго прохода? При рывке торца электрода "вверх" шлак и часть расплава из сварочной ванны давлением дуги и кон центрированного газового потока, образующегося при сгорании целлюлозного покрытия, отбрасываются вверх и обнажают на мгновение дно сварочной ванны. При этом достигается эффектив ное проплавление неровностей и зашлакованных "карманов" в корневом слое при одновременной хорошей видимости для свар щика наличия этих дефектов. Сварку вторым проходом осуществ ляют электродами диаметром 4 или 5 мм на форсированных токах 180 —200 А и 210 —230 А (соответственно) при сравнительно высо
кой линейной скорости сварки (до 25 м/ч).
Таким образом, в задачу сварщика при "горячем" проходе вхо дят не столько наплавление второго слоя, сколько удаление любых наружных дефектов с корневого слоя, получение ровной "подлож ки" для последующих слоев и в определенной степени модифици рование микроструктуры металла корневого слоя. Толщина этого слоя весьма незначительна; второй проход лишь компенсирует тот металл корневого слоя, который снимается шлифовальным кру гом. Этот слой обычно лишен каких-либо подрезов, поскольку уд линение дуги в верхней точке (конец рывка) до 4—5 мм расплавля ет любые неровности на свариваемых кромках. Переход от основ ного к наплавленному металлу второго слоя получается плавным. Шов — крупночешуйчатый, с острым рельефом, вершина которо го направлена к зениту трубы.
Подобное "выметание" дефектов с корневого слоя — наибо лее оптимальный вариант техники выполнения "горячего" прохо да с электродами с целлюлозным видом покрытия. Некоторые сварщики осуществляют сварку второго слоя даже без колебаний электродом, а тем более без "хлыстообразных" движений. В ряде случаев сварку ведут даже методом опирания электрода на свари ваемые кромки. При этом сварщик иногда пытается наплавить довольно толстый слой, сдерживает скорость сварки, и тогда он лишен возможности наблюдать за выплавлением дефектов, вслед ствие чего образуются дефекты даже после тщательной шлифовки корня шва абразивными кругами.
Третий слой варят практически без колебаний, только покачи вая торец электрода вдоль шва. Если данное место стыка собрано с максимальным зазором и разделка широкая, то осуществляются легкие колебательные движения поперек шва.
Четвертый и последующие слои (вплоть до слоя, предшеству ющего облицовочному) сваривают традиционными зигзагообраз ными колебательными движениями.
Сварка слоя, предшествующего облицовочному,— это факти чески не наплавка металла, а исправление (выравнивание высоты шва) шва перед облицовкой. Разделка перед выполнением облицо вочного слоя должна быть заполнена полностью, иногда даже с не большим усилением. Однако чаще всего она имеет или слабовог нутую форму, или одностороннее либо двустороннее ослабление. Эти недостатки заполнения разделки исправляют перед выполне
нием облицовочного слоя.
Облицовочный слой выполняют колебательными движениями поперек оси шва со сравнительно высокой частотой. Облицовоч ный слой обычно резко "обрывается" к основному металлу. Такой резкий переход не должен "смущать" контролеров. Он является следствием технологических особенностей электродов с целлю лозным видом покрытия и вполне допустим при подземной про кладке трубопроводов на линейной части строительства. Сварка "горячего" прохода обычно осуществляется электродами диамет ром 4,5 или 5 мм, сварка заполняющих слоев — диаметром 5 или 5,5 мм, сварка облицовочного слоя — диаметром 4 или 4,5 мм (иногда 5 мм).
Для поддержания необходимого уровня относительной влаж ности покрытия ( > 1,5 %) сварку электродом с целлюлозным видом покрытия нельзя доводить до конца: необходимо оставлять специ ально огарок длиной не менее 60 —80 мм. Это обстоятельство учи тывают при планировании расхода электродов.
Сварку электродами с целлюлозным видом покрытия следует производить от современных источников сварочного тока со специ альными характеристиками — выпрямителей с тиристорным управ лением, источников инверторного типа или генераторов постоянного тока, имеющих дистанционные регуляторы сварочного тока.
Сварка сверху вниз специальными электродами с основным видом покрытия. Исходное положение электрода относительно трубы при всех пространственных положениях сварки должно быть перпендикулярно к касательной окружности в точке воз буждения дуги (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Исходный угол наклона электрода сосновным видом по крытия, предназначенного для сварки сверху вниз