TIG сварка: что это такое, технологии аргонодуговой сварки, таблица

5-3-2  Автоматы сварки неповоротных труб

При сварке неповоротных труб сварщикам требуется высокий уровень квалификации по причине, что положение сварки меняется, рабочее пространство тесно, сварщики часто вынуждаются принимать неустойчивую позу. Использование сварочного автомата дает даже не квалифицированным работникам возможность пользоваться высоким качеством и высокой надежностью сварки.

Как показано на рис. 5.15, автомат сварки неповоротных труб состоит из сварочной головки, сварочного источника питания, блока управления, устройства циркуляции охлаждающей воды и пр. В зависимости от формы трубы сварочная головка подразделяется в основном на 3 вида, как показано на рис. 5.16.

На рис. 5.17 показана сварочная головка для труб миниатюрного диаметра, которая применяется для труб с наружным диаметром 34 мм и менее, снятие и установки которой осуществляется открытием и закрытием съемного рычага крайне просто. Для труб в этом диапазоне, обладающих тонкой стенкой, не понадобится присадочный металл, следовательно, не имеется механизм подачи присадочной проволоки.

На рис. 5.18 показана сварочная головка для труб малого диаметра, которая применяется для груб с наружным диаметром 27 — 130 мм. Сварочная головка включает в себя механизм подачи присадочной проволоки и механизм управления напряжением дуги, весит примерно 10 кг. имеет конструкцию, позволяющую упростить операцию снятия и установки на трубу.

На рис 5.19 показана сварочная головка для труб среднего и большого диаметра, которая применяется для труб с наружным диаметром 130 мм и более. Сварочная головка включает в себя не только механизм подачи проволоки, механизм управления напряжением дуги, но и механизм колебательного движения, и передвигается на направляющем кольце, установленном на трубу. Сварочная головка состоит из трех основных узлов, а именно блока колебательного движения, блока подачи проволоки и ходового блока.

Как примеры сварки с использованием автомата сварки неповоротных труб, на рис. 5.20 представлен шов стыкового соединения сварочной головкой для труб миниатюрного диаметра, на рис. 5.21 — шов сварки углевым швом, на рис. 5.22 представлено поперечное сечение стыкового соединения сварочной головкой для труб малого диаметра.

В последнее время в результате тенденции, связанной с развитием технологии электронного управления, к превращению сварочного источника питания в инвертер и к комплексированию блока управления появляется автомат сварки неповоротных труб, такой как представленный на рис. 5.23. По сравнению с традиционными автоматами оба из сварочного источника питания   и   блока   управления   этого   автомата  обеспечены   чрезвычайной компактностью и легкостью.

5-4      СВАРКА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Нержавеющая сталь по химическому составу подразделяется в основном на нержавеющую сталь на основе хрома и на основе хрома-никеля, по металлическому составу на аустенитную, ферритную. мартенситную, аустенитно-ферритную и дисперсионно-твердсющую нержавеющую сталь. Нержавеющая сталь, состав которой регламентирует стандарт JISG43O3, в любом случае содержит хром в доле не менее 12% и превосходит остальные стали не только по коррозионной стойкости и термостойкости, но и по прочностным свойствам и перерабатываемости. Пользуясь этими превосходными свойствами, нержавеющая сталь находит широкое применение в посуде, кухонном инвентаре, химической промышленности, синтетическом химическом волокне, фармацевтической промышленности, нефтехимической промышленности, бумажной промышленности, судостроении, транспортных средствах, атомном оборудовании и пр.

Сварка нержавеющей стали, хотя производится почти любым методом, часто производится методом Аргонодуговой сварки в силу того, что не появляются брызги и шлак, форма сварного шва красива и качество сварного шва отличное.

5-4-1  Метод выбора материала присадочного металла

Хотя материалы присадочного металла регламентирует стандарт JISZ3321 — 1985 (табл. 5.2), желательно использовать в принципе присадочный металл с таким же химическим составом, что и свариваемый основной металл, чтобы обеспечить сварочный шов коррозийной стойкостью и прочностным свойством. При сварке применяют постоянный ток и подключают к отрицательной полярности электрода. При сварке относительно тонкостенных листов или сварном соединении труб с формированием обратного валика, как защитный газ с обратной стороны обычно применяют аргон. Однако в последнее время при Аргонодуговой сварке без защиты обратной стороны в качестве сварочного материала для первого слоя, часто применяется присадочный металл, поверхность которого покрыта тонким слоем флюса, или присадочный металл, содержащий в себе флюс. В случае сварки толстостенных листов привлекает к себе внимание вышеизложенная Аргонодуговая сварка нагретой проволокой. Применяемая для этого метода сварки проволока такая же, что и в табл. 5.2. Пример сочетания аустенитной нержавеющей стали с каждым присадочным металлом приведен в табл. 5.3.

5-4-2 Подогрев,  температура  перед  наложением  последующего  слоя  и последующий нагрев

В случае аустенитной нержавеющей стали не нужен подогрев. Вернее, чтобы защитить сварной шов от горячей трещины, нужно поддерживать температуру перед наложением последующего слоя на уровне не более 150°С. Обычно также после сварки не производят последующий нагрев. В случае ферритной нержавеющей стали, чтобы предотвратить понижение пластичности и вязкости или холодную трещину при низкой температуре вследствие укрупнения кристаллического зерна, необходимы подогрев до 100 — 200°С, поддерживание температуры перед наложением последующего слоя и последующий нагрев после сварки до 700 — 800°С. В случае мартенситной нержавеющей стали сварочный жар приносит большой эффект закалки, так что для предотвращения трещины в сварном шве и восстановления вязкости сварного   шва   необходимы   подогрев   до   200   —   300°С,   поддерживание температуры перед наложением последующего слоя и последующий нагрев после сварки примерно до 700°С.

В последнее время как метод для дальнейшего повышения пластичности и вязкости сварного шва из мартенситной нержавеющей стали рекомендуется понизить температуру перед началом термообработки после сварки, то есть начальную температуру последующего нагрева, до минимальной температуры, не позволяющей образование холодных трещин. Кроме того, в некоторых случаях практикуется метод понижения температуры подогрева и последующего нагрева, используя присадочный металл из аустенитной нержавеющей стали, например, Y309, 309L, 399Мо, 310, 310Sили прочие присадочные металлы с высокой пластичностью.

5-4-3 Инструкция по исполнению сварки

В случае Аргонодуговой сварки нержавеющей стали требуется обращать максимальное внимание на проварку корня шва, то есть наложение первого слоя, так что не будет преувеличением сказать, что от качества проварки корня шва зависят общие эксплуатационные качества сварного соединения. В табл. 5.4 — 5.6 приведены примеры стандартных режимов Аргонодуговой сварки стыковых соединений и тавровых соединений, а также пример режимов проварки корня шва горизонтальных неповоротных труб.

В частности, при сварке горизонтальных неповоротных труб требуется наиболее высокий уровень квалификации. Как правило, желательно начать сварку с положения 6 часов по часам, подняться слева и справа, при этом выполнять сварку по возможности симметрично, чтобы уменьшить деформацию при сварке.

5-4-4 Сварка с инородным металлом

В случае сварки нержавеющей стали с инородным металлом, в большинстве случаях другим металлом является мягкая сталь или низколегированная сталь. При этом, чтобы металл шва обладал достаточной пластичностью, доже когда разбавлен мягкой сталью или низколегированной сталью, используют присадочный металл с большим содержанием хрома и никеля, а именно Y309, Y309L,Y309Mo, Y310 и Y310S. Среди этих марок присадочные металлы па основе 309 по сравнению с тем на основе 310 содержат в аустенитной структуре феррит в доле несколько десятков процентов, так что не склонны образовывать горячие трещины.

На рис. 5.24 представлена зависимость структуры сваренного металла от коэффициента разбавления основного металла при наплавке углеродистой стали с используем 2 марок присадочного материала, а именно а и Ь. В случае присадочного материала а при коэффициенте разбавления 10% получается 5% феррита в сваренном металле. А в случае присадочного металла bпри коэффициенте разбавления 25% получается также 5% феррита.

В табл.5.7 и 5.8 представлены пример разделок кромок для стыкового соединения стали с нержавеющим покрытием и пример сочетания присадочного материала для сварки ее переходного слоя. При сварке стали с нержавеющим покрытием должно обращать внимание на нижеприведенныепункты.

Примечание: Среди присадочных металлов для переходного слоя те, которые содержит в себе Mo, Nb. желательно применять к плакирующему материалу, содержащему в себе Mo, Nb, соответственно. Желательно использовать Y309L, когда в связи с тонкого плакирующего слоя требуется избежать рассеяния углерода из основного металла.

В случае наружной разделки кромок, сначала сварят первый слой со стороны основного металла с тем. чтобы наплавленный металл не был проплавлен до плакирующего слоя. Затем после завершения сварки со стороны основного металла вырубают плакирующий материал как можно меньше, пока не выставлен металл шва стороны основного металла. К сварке стороны плакирующего материала применяют присадочный металл, представленный в табл. 5.8. и по возможности понижают силу тока с тем, чтобы можно было сдержать разбавление основного металла. В случае внутренней разделки кромок, варят основной металл с внутренней стороны до того, как оставлено 3 — 5 мм до переходного слоя. Затем в зависимости от ограничителей сварного соединения, деформации, толщины плакирующего материала определят, или продолжить варить сторону плакирующего материала с использованием перечисленного в табл. 5.8 присадочного материала, или после вырубки корня шва сварят основной металл с обратной стороны и в конечном этапе сварят сторону плакирующего материала.

5-4-5 Управление тепловложением

В случае сварки аустенитной нержавеющей стали при температуре диапазона 550 — 800°С. в частности. 650 — 700°С. происходит выделение хромовых карбидов на границах аустенитного зерна, что ухудшает коррозийную стойкость. Однако в случае Аргонодуговой сварки в качестве защитного газа часто применяется аргон, так что гепловложение. выражаемые формулой (ток х напряжение)/скорость. не велико и. следовательно, ухудшение коррозийной стойкости не велико. Кроме того, с целью дальнейшего уменьшения сварочного тепловложения практикуется разные методы ускорения охлаждения, такие как импульсно-дуговая сварка на слабом токе, принудительное охлаждение с использованием медного блока водяного охлаждение как подкладки и непосредственное водяное охлаждение околошовной зоны.

Межкристаллитную коррозию можно предотвратить полностью, если, охладив резко с температуры примерно 1100°С, дают карбидам раствориться в твердом состоянии в аустенитной структуре полностью. Однако во многих случаях крупных свариваемых конструкций эта обработка невозможна, так что требуется учитывать использование особо низкоуглеродистой нержавеющей стали, в которой содержание углерода крайне ограничено, нержавеющей стали, в которой содержание титана или ниобия стабилизирует карбиды, и пр. В табл. 5.9 представлены примеры режима Аргонодуговой сварки листов толщиной стенки 3 мм с описанием о напряжении дуги.

3-2-1  Формы кромок

Формы сварочных соединений определяются на основе назначения изделия, материала основного металла или толщины стенки листов. Соединения. подлежащие Аргонодуговой сварке, подразделяются на стыковое соединение, тавровое соединение, соединение внахлестку, угловое соединение, соединение с отбортовкой двух кромок и пр. Типичные примеры представлены в табл. 3.3. В случае среднестенных и толстостенных листов для обеспечения эффективности и качества сварки применяются разные формы кромок в зависимости от назначения и толщины стенок.

Сварка TIGприменяется для среднестенных и толстостенных листов. когда требуется высокое качество сварных швов, листы поддаются сварке с трудом, необходим обратный валик первого слоя и т.д. Обработка кромок, как правило, подлежит машинной обработке. U-образная разделка кромок. двусторонняя симметричная «рюмкообразная» разделка кромок и т.д. получаются только машинной обработкой.

Каждый конструктивный элемент именуется, как представлено на рис. 3.4. и. прежде чем приступать к сварке, необходимо проверить точность значений этих элементов. Если значения угла скоса кромок, притупления кромки или зазора в вершине разделки становятся или больше, чем следует, или меньше, то может произойти не только сварочный дефект, но и брак всего сварного шва. Так что неточные размеры подлежат по необходимости поправке.

В случае тонкостенных листов стыковое соединение осуществляется без разделки кромок, тавровое соединение — без разделки кромок с двусторонним угловым сварным швом. Форма самой кромки проста, но припуски на зазор в вершине разделки и смещения значительно меньше, чем в случае среднестишых и толстостенных листов.

3-2-2 Очистка кромки

Если выполняют сварку, оставляя на поверхностях кромок и на близких к кромкам поверхностях основного металла прилипшее на них масло, ржавчину, окалину и краску, то может произойти возникновение сварочных дефектов, таких как раковины и трещины. Следовательно, перед сваркой необходимо удалить масло, ржавчину, окалину и краску полностью.

Масло и т.п. не удаляется полностью путем вытирания ветошью, так что рекомендуется промывать ацетоном или т.п.

Ржавчина, окалина и т.п. удаляется с помощью ручной шлифовальной машины или проволочной щетки. Когда в качестве основного металла используется нержавеющая сталь, использование стальной проволочной щетки будет вызывать рассеивание стальной пыли с проволоки . что может привести к коррозии, так что нужно использовать проволочную щетку из нержавеющей стали.

При сварке с обратным валиком, обращать внимание на очистку стороны, подлежащей сварке и на очистку обратной стороны.

Грязь на поверхности присадочного металла так же. как грязь на поверхностях кромок, может быть причиной сварочного дефекта, поэтому нельзя забывать очищать их. Следует избегать прикосновений к присадочному металлу голыми руками или грязными перчатками.

В частности, в случае сварки алюминия или алюминиевого сплава влага, на поверхности присадочного металла, может привести к образованию раковин, так что следует присадочный металл не только держать сухим в процессе сварки, но и после использования укладывать в сосуд и хранить в сухом месте.

3-2-3 Сварка прихватками

В случае простого соединения тонкостенных листов могут пропускать сварку прихватками, непосредственно выполняя основную сварку с помощью приспособления и т.п.. однако, как правило, выполняют сварку прихватками внутри кромок, па обратной стороне или в зоне углового сварочного шва.

Ток, применяемый для сварки прихватками, составляет порядка 80% тока основной сварки, к тому же сварка прихватками относится к прерывистой сварке, в которой длина одного валика равна примерно несколько десятков миллиметра. Так что. если сварка прихватками недостаточна, в процессе основной сварке могут произойти трещины, смещение, изменение зазора в вершине разделки, и прочие сварочные дефекты, что окажет большое влияние на размеры, форму, точность и работоспособность изделий. Следовательно, производить сварку прихватками внимательно так же, что и основную сварку.

В случае кромки, имеющей зазор в вершине разделки, желательно при сварке прихватками добавлять присадочный металл.

При сварке прихватками стыковых соединений тонкостенных листов и т.н., если, наклоняя горелку в значительной степени, как представлено на рис. 3.5. приводят сопло в прикосновение к основному металлу и после зажигания дуги поднимают горелку, то сдвиг от прицеленного местоположения не так часто происходит и работа может быть произведена эффективно.

После  окончания  сварки  прихватками  немаловажное  значение  имеет контроль   качества   для   того   чтобы   убедиться   в   отсутствии   трещин, несплавления или прочих сварочных дефектов, чрезмерного смещения, и в правильности зазора в вершине разделки.

Если имеется трещины или другие сварочные дефекты, то эти дефекты так и будут оставаться и после основной сварки. Следовательно, необходимо удалить дефекты с помощью ручной шлифовальной машины и т.п. полностью, и повторно выполнить сварку прихватками

Если смещение или зазор в вершине разделки выходит из допустимых пределов, также нужно поправить их до получения правильных значений и выполнить повторную сварку.

3-3    ЗАЩИТНЫЙ ГАЗ И ВЛИЯНИЕ ВЕТРА

3-3-1 Защитный эффект

В случае Аргонодуговой сварки, если дуга и ванна расплавленного металла не защищены защитным газом, не получится качественного результата сварки.

Если удлинить вылет электрода из сопла, расстояние между соплом и основным металлом будет увеличено, и защитный газ будет склонен захватывать воздух. Так что следует уменьшить вылет электрода и установить сопло как можно ближе к основному металлу.

Однако, наоборот, если сопло установлено слишком близко к основному металлу, то сопло будет подвергаться перегреву и повреждению, и зона сварки будет видна плохо. Судя по обоим факторам, то есть по защитному эффекту и обрабатываемости, рекомендуется устанавливать вылет электрода из сопла на 1,5-2 раза больше диаметра электрода.

Диаметр сопла также является фактором, оказывающим большое влияние на защитный эффект. Сопло с слишком малым диаметром не справляется с достаточной защитой целой зоны сварки, а, наоборот сопло с слишком большим диаметром влечет за собой увеличение расхода газа для получения надлежащего защитного эффекта, что не экономично. Обычно рекомендуегся установить диаметр сопла на 2 — 3 раза больше ширины валика. Однако в случае алюминиевого справа, титанового сплава и т.п., которые при высокой температуре подвергаются окислению или азотированию, рекомендуегся использовать сопло с большим диаметром.

При правильном расстоянии между соплом и основным металлом и правильном значении диаметра сопла, недостач очная затяжка сопла допускает всасывание воздуха через место с ослабленной затяжкой, так что необходимо убедиться в том, что сопло затянуто достаточно.

3-3-2 Расход защитного газа

Слишком малый расход защитного газа, естественно, понижает способность к защите. Однако слишком большой расход будет приводить к беспорядочному потоку защитного газа. В результате этого защитный газ будет склонным захватывать воздух, что также будет понижать способность к защите.  Это означает, что существует подходящий расход газа, который зависит от диаметра каждого сопла. Кроме того, диаметр сопла должен быть увеличен по мере увеличения сварочного тока. Все это диктует определенное отношение между сварочным током, диаметром сопла и расходом газа, пример которого приведен в табл. 3.4. В случае сварки на переменном токе используется сопло, диаметр которого больше, чем в случае сварки на постоянном токе, следовательно, и расход газа также нужно увеличивать.

Кроме того, при одинаковом диаметре сопла и расходе газа, если формы сварочного соединения отличаются друг от друга, также отличается и способность к защите. Как представлено на рис. 3.6, если за критерий примем расход газа при стыковом соединении без разделки кромок, при сварке в разделку кромок и сварке угловых швов толстостенных листов защитный газ склонен накапливается в зоне сварки, так что можно уменьшить расход газа. Однако в случае угловых соединений, наоборот, защитный газ улетучивается легко, так что нужно увеличивать расход защитною газа.

3-3-3 Влияние ветра

Если в зону сварки дует ветер, защитный газ. подающийся из сопла, будет    выбрасываться    и    захватывать   воздух.    что   может    привести   к образованию раковин и прочих сварочных дефектов. Даже слабый ветер оказывает вредное влияние на способность к защите.

На рис 3.7 представлено отношение скорости ветра с расходом газа, необходимым для получения хорошей способности к защите в случае, когда в зону сварки дуст боковой ветер. Видно, что по мере увеличения скорости ветра нужно увеличивать расход газа. Однако увеличивать расход газа — это не экономично, к тому же, если ветер еще сильнее, настает момент когда увеличивать расход газа бесполезно, так что обычно пределом скорости ветра считается 2 м/сек.

Следовательно, даже когда летом жарко, не желательно выполнять сварку в непосредственной близости от вентилятора. Опыт диктует, что тихий ветер, который может гнуть только табачный дым. не оказывает вредного влияния на сварку.

При сварочных работах на открытом воздухе, когда дует сильный ветер, необходимо ставить ограждение, окружать место палаткой или применять другие меры для защиты от ветра.

3-4    СВЕТОМАСКИРОВКА И ПРОВЕТРИВАНИЕ

3-4-1   Выбор фильтровальных щитков

Дуга в Аргонодуговой сварке представляет собой открытую дугу, в которой плотность тока высока, сила света больше, чем в сварке покрытым электродом, в частности, количество ультрафиолетовых лучей велико. Когда глаза воспринимают большое количество ультрафиолетовых лучей, даже если непосредственно после этого не появляется субъективный симптом, через несколько часов может появиться симптом и боль в глазах. Кроме того, луга излучает инфракрасные лучи, которые, воздействуя длительное время на глаза, также могут причинить травму.

Следовательно. необходимо смотреть в зону сварки через фильтровальный щиток, который не пропускает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, тем самым защищая глаза, и пропуская только подходящие видимые лучи. При производстве сварочных работ необходимо использовать средства светомаскировки для индивидуальной защиты. Эти средства светомаскировки для индивидуальной защиты регламентируют стандарты JIS 18141 (средства светомаскировки для индивидуальной защиты) и JIST8142 (маски сварщика).

Если степень светомаскировки фильтровального щитка слишком велика, то затруднительно наблюдать зону сварки, так что следует выбрать щиток с подходящей степенью светомаскировки в зависимости от сварочного тока, как приведено в табл. 3.5.

Табл. 3.5 Выбор степени светомаскировки (JISTH141 — 1980)

Сварочный ток, А           Номер степени светомаскировки

не более 100                                       9 или 10

от 100 до 300                                   11 или 12

от 300 до 500                                  13 или 14

не менее 500                                  15 или 16

Вредные лучи от дуги оказывают влияние не только на самого сварщика, но и на окружающих работников, так что следует уделять внимание, тому чтобы лучи от дуги не проникали наружу, и по необходимости ставить вокруг ограждение, завесу светомаскировки или т.п.

Кроме того, нужно обращать внимание на то, что если вокруг рабочего места имеется белая стена или блестящий предмет, например, из алюминиевого сплава, могут произойти нерегулярные отражения лучей от дуги, лучи могут попасть в глаза и привести к .

3-4-2 Защита кожи

Сварка представляет собой процесс, сопровождающийся высокой теплотой, так что. необходимо защищаться от тепла дуги, одеваясь в огнестойкую спецодежду, кожаные перчатки, передник и прочие средства индивидуальной защиты. Открытые участки кожи также необходимо защищать от лучей дуги.

Глаза и кожа могут пострадать от световых лучей дуги. Чем больше сварочный ток и чем дольше его непрерывное действие, тем серьезнее проявляется травматизм.

Чтобы защитить кожу от световых лучей и тепла дуги работник должен застегнуть пуговицы спецодежды правильно, использовать маску сварщика-передник, перчатки, бахилы и прочие средства индивидуальной защиты. В частности   чтобы   защитить   шею   от   лучей   сварки   нужно   обмотать   ее  полотенцем  .шарфом  и т.д.  Кожаные  перчатки сварщика регламентирует стандарт JIST8113 (кожаные защитные перчатки для сварщика)

Кроме того, непосредственно после сварки электрод и основной металл обладают высокой температурой. Поэтому следует соблюдать правила техники безопасности во избежание ожога.

3-4-3  Проветривание

Хотя сам аргон, используемый при Аргонодутовой сварке, безвреден и безопасен, если производят сварку определенное время в месте с плохим проветриванием, в баке или ограниченном пространстве, аргон, который тяжелее чем воздух, может накопиться и, вытеснить кислород и тем самым удушающе воздействовать на работника.

Кроме того при сварке образуются окиси азота, озон, твердые металлические частицы, пыль. Может произойти испарение краски и растворителя, оставшихся на изделии. Все эти вещества относятся к вредным веществам которые по возможности не следует вдыхать.

Следовательно, следует не только постоянно стараться проветривать с использованием вытяжного устройства или вентилятора, но и стараться использовать противопылевой респиратор и прочие средства для индивидуальной защиты. Противопылевые респираторы регламентируют стандарты JIS18151 (противопылевые респираторы) и JIS 18I53 (респираторы с питанием воздуха).

Однако слишком сильная вентиляция или проветривание может привести к нарушению защитных свойств защитного газа и тем самым помешать получить качественный результат сварки, так что следует обращать внимание и на защиту зоны сварки от ветра.

Сообщение отредактировал Sakhalin_Cat: 06 Декабрь 2021 14:20