книги / Основы сварочных работ при сооружении магистральных трубопроводов

−величина скоса (при разных толщинах) L;

−смещение свариваемых кромок δ;

−величина нахлестки В.

б

Рис. 6. Элементы геометрической формы: а – кромок; б – сварного шва

Элементы геометрической формы сварного шва (рис. 6, б) для стыковых соединений:

−ширина шва l;

−высота усиления g;

−глубина проплавления Н;

−катет шва k (для угловых, тавровых и нахлесточных швов).

Условные изображения и обозначения швов сварных соединений

Основные обозначения регламентируются по ГОСТ 2312–68 [1]. Сварной шов указывают наклонной выносной линией с односторонней стрелкой и горизонтальным участком, на котором отме-

чают (рис. 7):

12

−вспомогательные знаки;

−характеристики шва;

−знак катета и катет (размер);

−условное обозначение способа сварки;

−буквенно-цифровое обозначение швов;

−ГОСТ на типы и конструктивные элементы швов.

Рис. 7. Структура условного обозначения швов сварных соединений

Чаще обозначения сокращают и указывают: способ сварки, вид соединения, форму разделки кромок и размеры швов.

Приняты следующие обозначения способов сварки:

Буква Р перед обозначением вида сварки означает ручную, А − автоматическую, П − полуавтоматическую сварку.

Виды соединений и швов обозначают либо соответствующим знаком, либо буквами: С − стыковые, У − угловые, Т − тавровые, Н − внахлестку.

13

Цифры возле буквы указывают порядковый номер, вид соединения и шва, а также форму разделки кромок. Видимые на чертеже швы обозначают соответствующими знаками, расположенными над горизонтальным участком выносной линии, невидимые − под ним.

Приняты следующие обозначения основных способов автоматической и полуавтоматической сварки:

А − автоматическая под флюсом без применения подкладок, подушек и подварочного шва;

Аф − автоматическая под флюсом на флюсовой подушке; Ам − автоматическая под флюсом на флюсомедной подкладке; Ас − автоматическая под флюсом на стальной подкладке;

П − полуавтоматическая под флюсом без применения подкладок, подушек и подварочного валика и т.д.

Примеры обозначения сварных швов приведены на рис. 8.

Рис. 8. Примеры обозначения сварных швов

3. РЕЖИМ ДУГОВОЙ СВАРКИ

3.1. Общие положения

Режимом сварки называется совокупность характеристик, определяющих условия протекания процесса сварки и размеры, форму и качество сварных соединений. Сами характеристики называют элементами (параметрами) режима сварки.

14

При дуговых способах сварки основными параметрами режима являются величина, род и полярность тока, диаметр (или сечение) электрода, напряжение на дуге, скорость сварки. Некоторые параметры, например, величина колебаний электрода поперек шва, скорость подачи электродной или присадочной проволоки, величина вылета электрода и т.д., могут относиться лишь к определенным методам сварки.

С точки зрения конечных результатов сварки режим оказывает влияние:

− на форму, размеры, химический состав и структуру металла

шва;

−на величину и структуру металла зоны термического влияния;

−на наличие дефектов в сварных соединениях.

Например, от размеров и формы шва в значительной степени зависит его стойкость против образования кристаллизационных трещин, плавность перехода от основного металла к металлу шва и вероятность образования дефектов формирования шва (подрезы, непровары, наплывы и др.).

3.2. Влияние режима сварки на размеры и форму шва

Основными размерами стыкового шва (рис. 9) являются ширина b, глубина проплавления H и высота усиления q. Форму шва характеризуют:

15

−при изменении одного рассматриваемого параметра все остальные принимаются постоянными;

−во всех случаях глубина провара не превышает 0,7–0,8 толщины основного металла.

При H > (0,7...0,8) δ резко изменяются условия теплоотвода от нижней части сварочной ванны и, соответственно, меняются закономерности формирования шва.

3.2.1. Сварочный ток

Влияние сварочного тока Iсв объясняется изменением давления дуги на поверхность сварочной ванны и тепловой мощности дуги. С увеличением сварочного тока давление дуги возрастает, вследствие чего жидкий металл более интенсивно вытесняется из-под электрода. При плавящемся электроде дуга погружается вглубь металла и укорачивается. При этом глубина проплавления увеличивается примерно пропорционально току:

H = k Iсв,

где k − коэффициент пропорциональности, зависящий от рода и полярности тока, диаметра электрода, состава флюса или покрытия и удельного веса основного металла.

С увеличением удельного веса металла значение k падает, следовательно, для обеспечения той же глубины проплавления необходимо увеличить ток. Этим явлением, в частности, обусловливается общеизвестный факт увеличения глубины провара при сварке алюминия по сравнению со сваркой стали при неизменном сварочном токе.

Увеличение H приводит к повышению доли основного металла в металле шва.

Ширина шва практически не зависит от сварочного тока, так как одновременно с увеличением объема сварочной ванны дуга укорачивается и становится менее подвижной.

16

На практике увеличение сварочного тока используют для увеличения провара и повышения количества наплавленного металла.

3.2.2. Род и полярность тока

Влияние этих факторов связано с различным количеством тепла, выделяющегося на аноде и катоде. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15–20 % меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

На ширину шва изменение рода и полярности тока влияет следующим образом: при сварке постоянным током при прямой полярности ширина шва уменьшается по сравнению со сваркой постоянным током обратной полярности и, следовательно, по сравнению со сваркой переменным током. Наиболее четко снижение ширины шва в зависимости от полярности тока проявляется при повышении напряжения дуги при сварке под флюсом.

3.2.3.Напряжение дуги

Сповышением напряжения дуги (Uд) увеличиваются ее длина

иподвижность, в результате чего значительно возрастает ширина шва и снижается высота усиления шва (рис. 11). При этом глубина проплавления изменяется незначительно и ее можно считать неизменной. Очевидно, что с ростом напряжения коэффициенты формы проплавления и усиления увеличиваются. Uд является основным

17

параметром, за счет которого регулируют ширину шва при механизированных способах сварки.

Таким образом, Iсв и Uд оказывают противоположное действие на форму шва. Поэтому для сохранения шва оптимальной формы увеличение

сварочного тока должно сопровождаться соответствующим повышением напряжения.

3.2.4.Диаметр электрода

Сувеличением диаметра электрода усиливается блуждание активных пятен по торцу электрода и по поверхности сварочной ванны, вследствие чего ширина шва увеличивается, а глубина провара и вы-

пуклость шва уменьшаются. При этом коэффициенты ϕпр и ψв растут. Уменьшение диаметра электрода приводит к обратному. Следовательно, применение электродных проволок меньшего диаметра позволяет проваривать то же сечение при меньших значениях сва-

рочного тока.

3.2.5. Скорость сварки

Влияние скорости сварки Vcв связано с изменением толщины

шается погонная энергия, что приводит к сокращению площади сечения шва (рис. 12).

Ширина шва связана со скоростью сварки обратной зависимостью: чем больше Vcв, тем меньше ширина шва. Это обусловлено

18

снижением погонной энергии и уменьшением подвижности отклоненного столба дуги.

Влияние скорости сварки на глубину провара носит сложный характер. Величина H зависит от слоя жидкого металла под дугой, который препятствует проплавлению основания ванны. При малых скоростях сварки (до 10–12 м/ч) под дугой находится много жидкого металла и Н относительно небольшая. С увеличением Vcв глубина провара несколько возрастает, хотя погонная энергия и уменьшается.

При увеличении скорости сварки свыше 40–50 м/ч влияние уменьшения погонной энергии становится преобладающим, в результате Н и b уменьшаются. При сварке со скоростью 70–80 м/ч ширина проплавления основного металла становится больше, чем b затвердевшего валика, и по обеим сторонам шва образуются канавки, не заполненные металлом. Зона несплавления шва с основным металлом (подрезы) образуется в связи с быстрым охлаждением металла шва и слабого прогрева кромок.

Высота усиления шва меняется незначительно. Коэффициенты ϕпр и ψв с ростом скорости сварки уменьшаются.

Наибольшее влияние скорость сварки оказывает на ширину

шва.

3.2.6. Наклон электрода

По наклону электрода вдоль шва различают: наклон электрода углом вперед и углом назад (рис. 13). Вместе с электродом наклоняется и столб дуги.

аб

Рис. 13. Сварка с наклоном электрода: а − углом вперед; б − углом назад

19

При сварке углом назад жидкий металл более интенсивно вытесняется из-под дуги, вследствие чего увеличивается Н. Кромки металла при этом прогреваются дугой слабее, и ширина провара уменьшается.

При наклоне электрода углом вперед большая часть дуги располагается над поверхностью основного металла и лучше прогревает свариваемые кромки. Давление столба дуги на поверхность ванны уменьшается, и жидкий металл не отбрасывается назад. Эти факторы приводят к увеличению ширины шва и снижению глубины провара.

Сварка углом назад применяется редко. Наклон электрода вперед применяется на больших скоростях, так как уширение шва предотвращает образование подрезов.

3.2.7. Наклон изделия

Наклон изделия к горизонтальной плоскости оказывает влияние на формирование шва при дуговой сварке. При этом сварка может выполняться либо на подъем, либо на спуск (рис. 14).

аб

Рис. 14. Сварка с наклоном изделия: а − сварка на подъем; б − сварка на спуск

При сварке на подъем жидкий металл под действием собственного веса вытекает из-под дуги в заднюю часть ванны, вследствие чего глубина провара увеличивается. Дуга погружается вглубь, ее подвижность уменьшается, что приводит к снижению ширины шва. Создаются условия для образования подрезов.

20