Р НОСТРОЙ 2.10.12-2014Сварочные работы. Технологические инструкции по сварке и технологические карты сварки. Разработка и подготовка к аттестации

Единой формы технологической карты сварки, которой обязаны придерживаться все без исключения организации, не существует.
Поэтому, если предприятие столкнулось с потребностью в таком документе, а какие-либо отраслевые нормы вышестоящих организаций в этой части отсутствуют, технологическую карту сварки можно разработать и утвердить самостоятельно.

Поскольку документ такого рода подлежит обязательному утверждению, карта должна содержать шапку, в которой указываются наименования предприятия и объекта, где планируются сварочные работы.

В разделе изложения технологии все однотипные сварочные швы для удобства следует объединить, снабдив их общим описанием, содержащим исчерпывающую технологическую информацию.

Также в карте могут быть указаны трудозатраты общего объема работ с разбивкой их на отдельные этапы и обозначением контрольных сроков их выполнения.

Кроме трудозатрат на сварку объекта, может быть приведен общий расчет затрачиваемых ресурсов. К ним относится стоимость электрической и тепловой энергии, расходных материалов, затраты на заработную плату.

Отдельный раздел технологической карты может содержать сведения о мерах безопасности при выполнении сварки, мероприятиях по подготовке рабочих мест.

Общие положения

Общими положениями, которые предусматривают обязанности работника согласно данному документу, можно считать следующие пункты, что содержит технологическая производственная инструкция:

• Все работы по свариванию лежат на работнике, при этом он должен быть обеспечен необходимыми материалами, чтобы обеспечить наиболее качественную конструкцию изделий;
• Руководитель осуществляет управление подразделениями, порученными ему, а также должен внедрять новые процессы сварки, больше отвечающие поставленным требованиям;
• Должна вестись разработка перспективных технологий, которые будут задействованы в дальнейшем, а также необходимо грамотное составление графиков проводимых работ, капитальных ремонтов техники и определения сроков производства;
• Необходимо изучать и анализировать имеющеюся ситуацию при выполнении работ и рассчитывать затраты на выполнение сварки и обеспечения условий труда;
• Разработка документов технического характера ложится на руководства, так что в итоге выбранные для работы режимы должны строго соблюдаться, как и правила безопасности и правильной эксплуатации техники;
• Должна проводиться разработка проектов, благодаря которым можно будет вводить новые технологии, прогрессивная техника и прочие вещи, которые повышают качество сварных соединений и безопасность работы;
• Проводить работы, которые способствуют повышению уровня мастерства и квалификации, что в итоге должно привести к увеличению производительности труда.

Качественный контроль осуществляемых работ по сварке

Контроль производства работ по сварке, их процесс и результаты закрепляются в специализированных формах или глянцах сварочного производства. В журналы заносятся итоги выполнения каждого процесса, полученного шва с их нумерацией, изометрические чертежи свариваемых объектов, данные по материалам, требования к сборке.

Контроль за качеством швов выполняют рядом методов, к примеру:

• проверка плотности шва;
• проверки на крепость механическими методами;
• металлографический анализ;
• рентгеновское зондирование и гамма-лучами;
• при помощи ультразвука и магнитных методов.

Нарушение токовых режимов приводит к подрезкам. Работа со сталями с большим содержанием легирующих присадок, углерода часто даёт трещины в швах. По этому производство работ по сварке обязано строго держаться технологичной карты для любого этапа.

Собственно карта тех. процесса сварки гарантирует повторяемость каждой процедуры — возможность воспроизведения тестового соединения для любого шва.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Данные о сварных соединениях

По каждой группе сварных соединений, выполняемых в процессе сборки объекта, должны указываться следующие технологические данные:

• информация о материале, из которого изготовлены соединяемые части объекта, включающая марки сталей, их физические и химические особенности;
• данные о необходимости предварительной подготовки деталей к сварке. Если должен быть применен скос кромок, необходимо привести точное описание геометрических характеристик, форму скоса и необходимые значения углов;
• описание применяемой технологии электродуговой сварки и конкретных аппаратов, посредством которых должна быть выполнена сварка. Указывается режим выполнения сварного соединения, перечень применяемых расходных материалов. Например, при применении ручной дуговой сварки указывается марка и диаметр применяемых электродов, ток при котором осуществляется сваривание, если предусмотрена аргонодуговая сварка, приводится форма применяемого электрода, род и полярность тока, расход газа.

Технологическую карту составляют по результатам исследовательской работы, в которую входят расчеты, эксперименты, подбор оптимальных материалов и многое другое.

Существует огромное количество шаблонов, позволяющих упростить составление карты. Разработанная технология не должна противоречить всем существующим нормам и правилам.

Основные пункты инструкции

Когда работник вступает в должность, то ему проводят инструктаж сварщика на рабочем месте, который объясняет все требуемые правила. Более подробный список этих вещей содержит в себе производственная инструкция сварщика.

1. Область распространения. Здесь содержится информация о том, для чего именно нужна данная инструкция и в каких областях она применяется. Документ может быть применим не для всех случаев.
2. Материалов. Здесь имеется перечень материалов, которые используются для сварки, а именно, их размеры, сортамент, вид и прочие характеристики. Информация о правильном хранении и транспортировке всех этих вещей. Как происходит подготовка материалов.
3. Сварочное оборудование. Здесь указаны характеристики используемого оборудования, их внутреннее устройство, компоновка и особенности размещения. Подключение узлов, которое проводится согласно ПУЭ, руководство по эксплуатации и прочее.
4. Персонал, задействованный в сварочном производстве. Какие специалисты производят подготовку в техническом плане, разрабатывают технологию работ, проводят непосредственное сваривание и так далее. Здесь же указаны требования к специалистам каждой категории. Чем должны заниматься руководители и как они должны проводить технологический контроль. Допускные испытания и условия получения допуска для специалистов. Перечень соединений, которые должны быть на конкретной конструкции и методы контроля их качества.
5. Сварка. При каких условиях проводятся сварочные работы, как проводится подготовка свариваемых материалов (обработка, резка, создание нужных геометрических параметров). Предварительный подогрев заготовок. Как собирать свариваемые детали перед сваркой и что для этого используется. Какая технология проводится для сваривания корневого слоя в толстых заготовках. Выбор режимов и параметров при определенных видах сваривания. Как следует сваривать облицовочный слой и какими методами можно снизить напряжение на швах. Приемы сварки и получение маркировки сварных изделий.
6. Контроль. Как проводится проверка свойств материалов согласно технологическим параметрам, а также прохождение входного контроля. Требования к месту проведения анализов, а именно, лаборатории, какие используются для этого методы и инструменты. Что следует из сопроводительной документации, поставляемой с материалами для проверки. Нормы качества и как проводится оценка. Маркировка материалов на основе результатов проведенного контроля. Требования к персоналу, которые проводит контроль. Различные методы проведения анализа материалов и как их использовать в конкретных случаях.
7. Приложения. Примеры и формы, как следует заполнять документы по контролю, проверки свойств расходных материалов, заполнения журнала сварки и прокалки электродов, заключения по испытанию. Карты производственных соединений.

Для чего нужна технологическая карта сварочных работ

Реализация проектов в различных сферах производства (строительстве, машиностроении или любой другой сфере) сопряжена с необходимостью последовательного выполнения ряда технологических процедур.

Все условия и порядок выполнения каждой такой процедуры должны быть исчерпывающе описаны в рабочем проекте. Рабочий проект часто представляет собой многотомный документ, содержащий большой объем текстовой и графической информации. Поэтому составляют технологическую карту, которая помогает представить информацию более компактно, сжато и доходчиво.

Она, по сути, является заранее разработанной и утвержденной инструкцией по сварке конкретного изделия.

• 1 Назначение
• 2
• 3 Данные о сварных соединениях

Назначение

Работа исполнителей с проектной документацией оказывается затруднительной ввиду обилия информации и разрозненности сведений.

По этой причине возникает необходимость создания компактного и ёмкого документа, определяющего порядок выполнения той или иной технологической операции в конкретных условиях.

Применительно к сварочным процедурам составляется карта технологического процесса сварки.

Выполнение сварочных работ на производстве осуществляют рабочие бригады сварщиков под руководством мастеров.

При выдаче производственного задания на сварку, как правило, чётко документируется объём работ, подробно расписываются условия их выполнения, применяемое оборудование и материалы.

Это помогает рабочему персоналу соблюсти технологию операции сварки, а руководителю среднего звена легко контролировать процесс её выполнения.

Необходимые для этого данные содержит технологическая карта сварки, которая подготавливается технологами предприятия. В этом документе сконцентрирована вся необходимая информация, содержащаяся в рабочем проекте.

То есть, в карте может не указываться номер ГОСТа, требования которого необходимо выполнить, но подробно расписываются сами требования, касающиеся порядка выполнения сварки.

Единой формы технологической карты сварки, которой обязаны придерживаться все без исключения организации, не существует.

Поэтому, если предприятие столкнулось с потребностью в таком документе, а какие-либо отраслевые нормы вышестоящих организаций в этой части отсутствуют, технологическую карту сварки можно разработать и утвердить самостоятельно.

Поскольку документ такого рода подлежит обязательному утверждению, карта должна содержать шапку, в которой указываются наименования предприятия и объекта, где планируются сварочные работы.

В разделе изложения технологии все однотипные сварочные швы для удобства следует объединить, снабдив их общим описанием, содержащим исчерпывающую технологическую информацию.

Кроме информации чисто технологического характера, карта может содержать некоторые нормативно-технические данные. К ним относятся количественный и качественный состав бригады, выполняющей работу, а также время выполнения операционного задания.

Также в карте могут быть указаны трудозатраты общего объема работ с разбивкой их на отдельные этапы и обозначением контрольных сроков их выполнения.

Отдельный раздел технологической карты может содержать сведения о мерах безопасности при выполнении сварки, мероприятиях по подготовке рабочих мест.

Данные о сварных соединениях

По каждой группе сварных соединений, выполняемых в процессе сборки объекта, должны указываться следующие технологические данные:

• информация о материале, из которого изготовлены соединяемые части объекта, включающая марки сталей, их физические и химические особенности;
• данные о необходимости предварительной подготовки деталей к сварке. Если должен быть применен скос кромок, необходимо привести точное описание геометрических характеристик, форму скоса и необходимые значения углов;
• описание применяемой технологии электродуговой сварки и конкретных аппаратов, посредством которых должна быть выполнена сварка. Указывается режим выполнения сварного соединения, перечень применяемых расходных материалов. Например, при применении ручной дуговой сварки указывается марка и диаметр применяемых электродов, ток при котором осуществляется сваривание, если предусмотрена аргонодуговая сварка, приводится форма применяемого электрода, род и полярность тока, расход газа.

Технологическую карту составляют по результатам исследовательской работы, в которую входят расчеты, эксперименты, подбор оптимальных материалов и многое другое.

Существует огромное количество шаблонов, позволяющих упростить составление карты. Разработанная технология не должна противоречить всем существующим нормам и правилам.

Технологическая карта сварки — трубопроводов, металлоконструкций

Технологическая карта сварки – документ определяющий технологию и процесс сварки для конкретных материалов. В ней описаны важные технические параметры и последовательность выполнения работ, требуемые при создании сварочного шва. Сварочный шов является самым слабым местом в конструкции, поэтому технологическая карта разрабатывается в соответствии с действующими ГОСТами и контролируется специальными инспектирующими службами.

Создание карты начинается с изучения материала и выбора способа сварки. Проводится анализ условий, в которых будет работать полученная конструкция. На основании справочной литературы и расчетов определяют режимы сварки, количество проходов, геометрию сварочного шва и остальные параметры.

Карта технологического процесса сварки состоит из таких данных:

• информация и характеристики свариваемых деталей;
• сведения о подготовке соединения перед сваркой (форма кромок, угол и размер фасок);
• данные о количестве, расположении и размере прихваток;
• информация о том, как фиксируется деталь и как избежать деформации или сдвига деталей во время сварки;
• температура окружающей среды, при которой разрешается проводить сварку или данные о подогреве деталей (если требуется) перед сваркой;
• данные об оборудовании, которое может быть использовано, и применяемых расходных материалах (электродах, сварочной проволоки, защитном газе);
• информация о режимах сварки (какой ток и напряжение должны быть выставлены, для автоматов указывается скорость сварки, расчетный расход газа и скорость подачи сварочной проволоки);
• сведения о методах проверки и контроля полученного сварочного шва.

Проект производства сварочных работ ППСР

Разработка проекта производства сварочных работ ППСР необходима при строительстве объектов с применением сварки. На участке строительства обычно входит в состав общего ППР на объект, выделяется отдельный раздел. Приводятся общие данные об объекте проведения работ, организации сварочного-монтажного участка, сведения о применяемом оборудовании, их количестве.

Основными решениями в ППСР являются организация сварочного поста. Учитываются сроки выполнения работ по календарному графику и, отталкиваясь от них, определяется количество постов для сварки, их комплектность. В графики поставки материалов включаются требуемые сварочные материалы в зависимости от принятой технологии сварки (полуавтоматическая, ручная, автоматическая).

От качества разработанного ППР на сварочные работы зависит весь технологический процесс производства работ. Доверьтесь нам и будьте спокойны в правильности и полноты составления проекта.

Ппр и технологические карты сварки

Сварочное производство в строительстве (прокладка магистральных, внутриквартальных трубопроводов, монтаж зданий и др.) и на производстве (заводы по производству металлоконструкций, сварка каркасов машин и др.) требует организационной подготовки. В зависимости от требований Заказчика и условий производства работ требуется разработка организационно-технологической документации. К ней относятся:

• проекты производства сварочных работ ППСР;
• технологические карты на сварочно-монтажные работы;
• операционно-технологические карты сборки и сварки стыковых соединений;
• технологические инструкции по сварке.

Проект производства сварочных работ ППСР

Разработка проекта производства сварочных работ ППСР необходима при строительстве объектов с применением сварки. На участке строительства обычно входит в состав общего ППР на объект, выделяется отдельный раздел. Приводятся общие данные об объекте проведения работ, организации сварочного-монтажного участка, сведения о применяемом оборудовании, их количестве.

Основными решениями в ППСР являются организация сварочного поста. Учитываются сроки выполнения работ по календарному графику и, отталкиваясь от них, определяется количество постов для сварки, их комплектность. В графики поставки материалов включаются требуемые сварочные материалы в зависимости от принятой технологии сварки (полуавтоматическая, ручная, автоматическая).

От качества разработанного ППР на сварочные работы зависит весь технологический процесс производства работ. Доверьтесь нам и будьте спокойны в правильности и полноты составления проекта.

Технологические карты ТК сварки

Технологическая карта ТК сварки — документ в составе проекта производства сварочных работ ППСР, по которому выполняются все технологические операции сборки и сварки сварных соединений при монтаже трубопроводов, металлоконструкций. В нем отражается вся последовательность выполнения сварочно-монтажных работ: степень подготовки и подготовка сварных соединений, сборка, сварка, подготовка стыков к проведению неразрушающего контроля. На месте проведения работ сварщик в обязательном порядке должен руководствоваться техкартой и соблюдать все ее требования.

Технологическая карта сварки описывает подготовительные операции, выбор сварочного оборудования и методы сварки, а так же заключительные операции по объему проведения неразрушающего контроля. Приложением к ней являются ОТК по типам сварных стыков. Состав и содержание такие же как и у обычной технологической карты в строительстве.

Операционно-технологические карты сборки и сварки

Операционно-технологические карты ОТК сборки и сварки предназначены для настройки сварочного оборудования, выбора режимов работы применяемого оборудования, отражаются операции сборки и процесса выполнения сварочных соединений.

Состав операционно-технологической карты:

• параметры сварного соединения с указанием способа сварки, типа сварного соединения и шва, толщины стенки элементов
• применяемые сварочные материалы
• раздел предварительного подогрева стыковых соединений перед и во время выполнения работ
• геометрические размеры разделки кромок
• параметры сварного соединения
• конструктивные элементы, размеры и отклонения соединений
• параметры сварки
• последовательность наложения валиков при многоваликовой проходке
• очистка элементов конструкций
• подготовка элементов свариваемых кромок и поверхности под сварку
• подгорев кромок и прилегающей поверхности
• сборка элементов конструкций
• сварка свариваемых элементов
• маркировка сварных соединений
• объемы контроля качества

При допуске сварщиков на объект проводится допуск с выполнением допускных контрольных сварных соедниений КСС по ОТК на их сварку, включаемых в состав ТК. Количество и размерность элементов определяется на основании действующей нормативной документации.

Для каждой операции приводятся требуемые для ее проведения материалы, оборудование и инструмент. По такой ОТК сварка любого типа свариваемых элементов (трубы, двутавра, уголков, листов и др.) проходит у сварщика без лишних вопросов к техническому персоналу. Все этапы расписываются в полном объеме в плоть мелочей.

Сборка соединений по ОТК в зависимости от диаметра свариваемых труб может выполняться с применением наружных и внутренних центраторов, а металлоконструкций при помощи струбцин и других сборочных приспособлений. В разделе «Параметры сварного соединения» содержит все данные о соединяемых элементах: тип с указанием ГОСТа или другого нормативного документа.

Разработка технологических карт ТК и ОТК сварки

Разработкой технологических карт и ОТК сборки и сварки должен заниматься главный сварщик или инженерный персонал, имеющий удостоверение и протокол НАКС не ниже 3 уровня. Сложность разработки операционно-технологических карт сборки и сварки обуславливается специфичностью выполняемых работ и наличием соответствующих знаний у разработчика.

Обратившись к нам Вы можете быть уверены в правильности составления ТК и ОТК. Опыт работы в сварочном производстве на трубопроводах, сварке металлоконструкций, полипропиленовых труб наших специалистов составляет более 10 лет.

ОТК составляются на все технологии: ручная дуговая покрытыми электродами РД; ручная аргонодуговая РАД; механизированная в защитных газах проволокой сплошного сечения МП, самозащитной порошковой проволокой МПС; автоматическая проволокой сплошного сечения в защитных газах ААДП (двухсторонняя сварка), АПГ, порошковой проволокой АПИ, автоматическая под флюсом АФИ и др.

Операционно-технологические карты составляются так же на ремонт учитывая различные его методы (с его полной вырезки или вышлифовкой отбракованного участка и др. в зависимости от требований нормативных документов).

Сварка металлических конструкций и карты технических процессов

Металлические конструкции – металлической конструкции — это общепризнанное обозначение металлических изделий и сплавов. К примеру, детали из профилированного металла в автомобилестроении, несущие каркасы из стали строений – в строительстве.

Если сначала прошлого столетия в большинстве случаев применялись детали, литые из чугуна, то современные делаются из стали или легких сплавов, к примеру, алюминия. Их преимущество:

• легкость;
• устойчивость к процессам коррозии (цинковые или металлических сплавы);
• удобство производства;
• объемная крепость, жесткость;
• декоративность;
• скорость монтажа.

Сварка служит самым из довольно важных и широко используемых методов соединения металлических конструкций. Данный процесс намного дешевле винтов и заклепок и более надежный если сравнивать с пайкой или склеиванием.

Сварные детали приобретают свойства долговечности, считаются надежными, легко ремонтируются и удобные в изготовлении.

В одной конструкции нельзя одновременно соединять процедуры сварки и клепки из-за различного отношения к нагрузкам. Сварные конструкции лучше клепанных или склеенных из-за намного низкой цене производства, экономии материала, хорошей надежности при разработке герметичности швов и др.

Минусы вызваны образованием недостатков в швах из-за появления внутренних стрессов при температурном перепаде, плохой сварке.

Исходя из характера требований к сварному изделию, выбираются материалы, геометрия элементов, вид шва сварки, техника.

Сваривание металлов регламентируется по ряду физических, технических и технологических показателей. В физический показатель включены три ключевых класса – механический, термомеханический, сварка дуговым разрядом.

К примеру, электродуговая ручная сварка – это часто применяемый в работе вид электрической сварки, самой лучшей при сваривании мягких и легированных сталей, нержавеющей стали, чугуна, ряда цветных металлов. Понятно, что любой вид дуговой сварки просит собственную карту тех. процесса.

Образец технологической карты по видам сварки

Для каждого способа сварки существует ряд своеобразных деталей, которые вносятся в документ, чтобы максимально полно отразить нюансы будущей работы.

Ручная дуговая сварка с неплавкими и плавящимися электродами

РД с плавящимся электродом (код 141) — это сварка, при которой электрическая дуга является источником энергии. Сварщик может работать с комфортом даже в труднодоступных местах. При использовании неплавящихся (покрытых) расходных материалов (код 111) на выходе получаются более качественные сварные соединения. Достоинство этого метода в том, что появляется возможность сплавки черного металла с заготовками, отличающимися по структуре.

Название организации и объекта изготовления
Способ сварки	РД 111
Шифр НТД, ГОСТ	ПБ 03-585-03 , РД 38.13.004-86, СНиП 3.05.05-84, 16037-80
Основной материал (марка)	(М01) сталь 20
Типоразмер	Диаметр — 70 мм, толщина — 5 мм
Тип шва	СШ (стыковой шов)
Тип соединения по НТД	Т (труба)
Положение шва	В1 (вертикальный)
Вид соединения	ОС (сварное с одной стороны)
Требование к прихваткам	3 прихватки протяженностью 10-15 мм
Материалы	Электрод SE 46 ГОСТ 9467-75
Оборудование	Трехфазный инвертор «ФОРСАЖ-301»
Эскизы соединения
Конструкция	Конструктивные элементы подготовленных кромок деталей и шва	Порядок сварки
Технологические параметры
Номер валика (шва)	I
Диаметр электрода или проволоки	3 мм
Род и полярность тока	Постоянный, обратная
Сила тока	80-140 А
Напряжение	—
Время сварки	8 минут
Расход электродов	6 штук
Требования к контролю качества
Метод контроля	Шифр НТД	Объем контроля (%, количество образцов)
Визуальный и измерительный	РД 03-606-03	100% (1 образец)
Радиографический	ГОСТ 23055-78	100% (1 образец)
Дата и подпись главного инженера

Дуговая сварка в газовой среде

Дуговая сварка в защитном газе — это метод, при котором в точку плавления подается газ, позволяющий снять напряжение в зоне расплава. Мастер должен иметь квалификацию сварщика не ниже 5-го разряда.

Технологическая карта на сварочные работы заполняется с указанием специфических классификационных признаков для кода 311.

Название организации и объекта изготовления
Способ	Г — газовая сварка
НТД по сварке, ГОСТ	ПБ 12-529-05, СНиП 42-01-2002, СП 42-101-2003, СП 42-102-2004, 16037-80
Основной материал	Группы — I, II, III, марка — Ст2сп
Способ создания газовой защиты	Струйный
Тип газа	Инертный
Тип электрода	Неплавящийся
Род тока	Постоянный
Типоразмер	Диаметр — 15-100 мм, толщина — 2-3 мм
Вид соединения	Стыковое
Вид разделки	Без разделки
Тип соединения	С2 по ГОСТ 16037-80
Форма подготовки кромок	Со скосом >15°
Эскизы конструкционных швов и соединений
Значения проверки качества
Число утверждения и подпись специалиста

Автоматика и полуавтоматика с использованием присадок или газа

Степень участия работника в сварочном процессе — это основное отличие автоматического оборудования от полуавтоматического. К функциям человека при работе с автоматикой относятся настройка и слежение за правильностью выполнения задач.

Автоматическое соединение материалов можно выполнять на флюсовых подушках. Более высокий результат дает использование газовых. Они способствуют формированию корня шва, при работе с активными металлами защищают нагретый твердый материал от воздействия воздуха. Состав газов, подаваемых в подушку, может быть похож на применяемый для защиты сварочной зоны. Расход газа зависит от состава и толщины рабочей поверхности, конструкции соединения, скорости сварки. Насколько удачно удалось оттеснить воздух от сварочной зоны, настолько выше уровень качества шва.

Название организации и объекта изготовления
Способ	Корень шва: ААД — автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Заполнение и облицовка: ААДП — автоматическая сварка плавящимся электродом в среде инертных газов и смесях
НТД по сварке, ГОСТ	ПБ 03-585-03, СНиП 3.05.05-84, 16037-80
Основной металл	Индекс группы — углеродистые стали, марка — 20
Типоразмер	Диаметр — 140 мм, толщина — 20 мм (стенки трубы), 23 мм (патрубка), 16,5 мм (в зоне сварки)
Вид соединения	Стыковое
Вид разделки	Односторонняя, угол разделки — свыше 15°
Тип соединения	С10 по ГОСТ 16037-80
Эскизы
Инспекция по контролю качества
Дата составления ТК, подпись ответственного лица

Касательно прочих видов сварных работ

Маршрутная карта разрабатывается специалистами для всех видов сварочных работ. При этом указываются дополнительные данные для каждого отдельного типа согласно специфике работы с ним и вносится неизменный перечень, который присутствует в любом документе:

Выпускная письменная экзаменационная работа по специальности 150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и расплавлении или пластическом деформировании. При дуговой сварке для нагрева и расплавления используют электрическую дугу, которую открыл в 1802 г. профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии В. В. Петров и указал на возможность ее применения для освещения и плавления металлов. В 1881 г. русский изобретатель Н. Н. Бенардос применил электрическую дугу для плавления и сварки металла неплавящимся, угольным электродом с дополнительной присадочной проволокой. Неплавящимся электродом называют стержень из электропроводного материала, включаемый в цепь сварочного тока для подвода его к сварочной дуге, и не расплавляющийся при сварке. Н. Н. Бенардос применил для этой цели угольный электрод, а присадочную проволоку употребил для заполнения зазора между свариваемыми деталями в качестве присадочного металла. В 1888 г. инженер-изобретатель Н. Г. Славянов разработал и применил способ дуговой сварки металлическим электродом при котором не требовалось дополнительного прутка, так как плавящийся электрод, включенный в сварочную цепь, подводил ток к дуге и, расплавляясь, заполнял зазор между соединяемыми частями как присадочный металл. Расплавленный дугой жидкий металл детали, электрода или присадочного прутка легко смешивается, образуя общую ванночку. При ее охлаждении металл затвердевает и укрепляются его межатомные связи. Сварным соединением называют неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварной шов — это участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластического деформирования при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации. На, в показана схема сварки деталей пластическим деформированием путем их сжатия на прессе (кромки деталей предварительно нагреты в печи). Некоторые пластические металлы (медь, алюминий и др.) сваривают пластическим деформированием без предварительного нагрева. Дуговая сварка обладает значительным преимуществом по сравнению с ранее применявшимся в строительстве соединением частей конструкций при помощи клепки: уменьшается расход металла, повышается производительность труда, сокращаются сроки строительства и его стоимость. Развитию процесса сварки уделяется большое внимание. Научно-исследовательские институты и лаборатории высших учебных заведений и заводов работают над усовершенствованием сварки.

Эту работу возглавляет Институт электросварки им. Е. О. Патона, добившийся значительных успехов в создании новых типов сварочного оборудования и видов сварки. Ежегодно пополняются кадры инженеров, техников и рабочих-сварщиков, заканчивающих обучение в институтах, техникумах и производственно-технических училищах.

В строительно-монтажных организациях большим почетом и уважением пользуются рабочие-электросварщики, большая часть которых занята ручной дуговой сваркой. Механизация процесса сварки в строительстве затруднена вследствие необходимости выполнения большого количества сварных швов в разных местах строительной конструкции, в неудобных и различных пространственных положениях, поэтому ручная сварка еще надолго останется одним из важных и ответственных технологических процессов при сооружении объектов строительства и реконструкции народного хозяйства страны.

2.Назначение и описание технологии сварки трубных конструкций и трубопроводов.

Разные металлоконструкции требуют различного подхода при сваривании деталей. Свои особенности имеют сборка и сварка трубопровода. Выделяют несколько способов сваривания этих конструкций, которые зависят от металла, из которого изготовлены трубы, размеров конструкции, используемого оборудования и прочего.

Сборка и сварка трубопровода – это ответственная работа, которая требует высокой квалификации, соблюдения технологии сваривания. О том, каким образом обычно производится сварка труб, мы расскажем дальше.

Виды трубопроводов .

От вида трубопровода зависит выбор способа сварки этих металлоизделий. Классификация трубопроводов основывается на ряде показателей – это назначение, материал и пр.

Так, по назначению выделяют следующие виды трубопроводов:

для горячей воды и пара;

распределительные (для газоснабжения);

В зависимости от используемых в производстве труб металлов можно выделить трубопроводы из низколегированных, низкоуглеродистых и прочих сталей.

Виды стыков труб и требования к трубопроводам.

При соединении трубопроводов используют несколько видов стыков труб. Так выделяют:

Кроме того, перед началом подготовки труб к свариванию обязательно нужно проверить перпендикулярность плоскости реза относительно оси трубы, величину притупления (2-2,5 миллиметра) и угол раскрытия кромок трубы (должен быть 60-70 градусов).На сегодняшний день известно немало способов сварки, которые в той или иной мере применяются при сборке различных трубопроводов.

Для сваривания трубопроводов могут применяться любые из способов сварки. Выбор их зависит от назначения, конечного результат и материала, из которого сделаны трубы. При сваривании магистральных трубопроводов обычно применяются дуговые способы сварки. Большая часть при этом приходится на автоматическую дуговую сварку под флюсом. В условиях, когда произвести сварку механизированным (автоматическим) способом, невозможно, соединение трубопровода проводят ручной дуговой сваркой также под флюсом. Это обуславливается тем, что такой способ позволяет сваривать изделия в разных положениях – потолочном, нижнем или вертикальном. Отметим, что в таком случае сварщик должен передвигать электрод со скоростью не ниже 8 метров в час и не больше 20 м/ч.Кроме сварки под флюсом распространено и соединение металлоизделий в среде защитных газов. Особенность этого метода заключается в возможности производить работы в различных положениях в пространстве. Применяют сварку вольфрамовыми и плавящимися электродами. Для трубопроводов используют и инертные, и активные газы, а также их смеси.Многие виды трубопроводов свариваются и посредством порошковой проволоки. Это позволяет принудительно формировать сварочный шов. При таком способе сварочная головка должна перемещаться по периметру, а скорость ее движения должна быть в пределах 10-20 м/с. Трубопроводы, в которых применяются трубы с малым диаметром, используется сварка магнитоуправляемой дугой, которую также называют дугоконтактной сваркой. Ее особенность в том, что соединение кромок труб происходит за счет их нагрева дугой, которая вращается под действием магнитного поля с довольно большой скоростью. Максимальный диаметр труб, который можно соединить таким способом, составляет не более 114 миллиметров. В процессе сбора трубопроводов специалисты подбирают наиболее оптимальный способ сварки, который отвечает конкретным конструкционным условиям. Перед началом сварки металлоизделия обязательно подготавливаются: очищаются от масляных, оксидных и других пленок, грязи, ржавчины и прочего.

Способы сварки трубопроводов . Способы сварки трубопроводов классифицируют как термические, термомеханические и механические. Термические способы включают все виды сварки плавлением (дуговая, газовая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная и др. виды сварки. К термомеханическому классу относятся стыковая контактная сварка, сварка магнитоуправляемой дугой. К механическим способам относятся сварка трением и взрывом.
Различают методы сварки трубопроводов:

-по типу носителей энергии (дуговая, газовая, плазменная, лазерная и др.);

— по условиям формирования соединения (свободное или принудительное формирование сварного шва);

-по способу защиты зоны сварки (под флюсом, в защитных газах, с использованием самозащитной электродной проволоки т.д.);

-по степени механизации и автоматизации процесса (ручная, механизированная, автоматизированная и роботизированная).
Для сварки магистральных трубопроводов наибольшее распространение получили дуговые методы сварки. Более 60% всех стыков на магистралях свариваются автоматической дуговой сваркой под флюсом. Дуговая сварка под флюсом используется только в тех случаях, когда существует возможность вращения стыка. Сварку трубопроводов под флюсом в основном автоматизированным способом применяют при изготовлении двух- и трехтрубных секций диаметром 219. 1420 мм. Когда применение механизированных методов невозможно, используется ручная дуговая сварка.
Ручную дуговую сварку выполняют при различных пространственных положениях стыка — нижнем, вертикальном и потолочном. В процессе сварки вручную перемещают электрод по периметру стыка со скоростью 8 . 20 м/ч.
Сварка в защитном газе имеет разновидности: по типу защитного газа — сварка в инертных газах (аргон, гелий, их смесь), в активных газах (СО2, азот, водород), сварка в смеси инертного и активного газов (Аг + СО2; Аг + СО2 + О2); по типу электрода — плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродом; по степени механизации ручная, механизированная и автоматизированная сварка. Дуговую сварку в защитных газах применяют для сварки трубопроводом в различных пространственных положениях. Скорость ручной сварки 8. 30 м/ч, механизированной и автоматизированной 20. 60 м/ч. Для сварки трубопроводом применяют метод механизированной сварки порошковой проволокой с принудительным формированием шва, при котором функции защиты выполняют порошкообразные компоненты, заполняющие металлическую оболочку проволоки. По мере кристаллизации сварочной ванны наружное формирующее устройство и сварочная головка перемещаются по периметру стыка снизу вверх со скоростью 10. 20 м/ч. Перспективна лазерная сварка трубопроводом, при которой носителем энергии служит лазерный луч. Скорость лазерной сварки — до 300 м/ч.
При стыковой контактной сварке непрерывным оплавлением процесс происходит автоматически по заданной программе. Продолжительность сварки одного стыка труб диаметром 1420 мм составляет 3. 4 мин, цикл сварки одного стыка при строительстве трубопроводов -10. 15 мин.
Автоматическая сварка магнитоуправляемой дугой (или дугоконтактная сварка) отличается от стыковой контактной сварки способом нагрева кромок. При дугоконтактной сварке нагрев выполняется дугой, вращаемой магнитным полем по кромкам свариваемых труб с большой скоростью. Этот способ сварки применяют для сооружения трубопроводов малого (пока до 114 мм) диаметра. Почти 60% объема сварочных работ при строительстве трубопроводов приходится на ручную дуговую сварку. Это соединение секций или отдельных труб в непрерывную нитку, сварка переходов через естественные и искусственные преграды, сварка захлестов, вварка катушек, крановых узлов, отводов и др.
Технология ручной дуговой сварки определяется прежде всего материалом труб, подлежащих сварке. В зависимости от марки стали трубы и условий эксплуатации выбирают сварочные материалы. После этого устанавливают технологию и технику сварки, а также схему организации работ, при этом руководствуются заданным темпом строительства трубопровода. При заданных сварочных материалах технология сварки зависит от диаметра и толщины стенки трубы.
Беспрекословным правилом при строительстве магистральных и распределительных трубопроводов есть требование к минимальному количеству слоев в шве.

Для труб с толщиной стенки 6 мм и менее — 2 слоя, с толщиной стенки более 6 мм — 3 слоя.
Наиболее ответственным является корневой слой шва. Он должен надежно проплавлять кромки свариваемых труб и образовывать на внутренней поверхности шва равномерный обратный валик с усилением 1-3 мм. Допускается на отдельных участках стыка длиной не более 50 мм (на каждые 350 мм шва) ослабление корня шва (мениск) величиной до 10-15% от толщины стенки трубы. Наружная поверхность корневого слоя должна быть гладкой, мелкочешуйчатой и иметь плавное сопряжение с боковыми поверхностями разделки. Оптимальной формой наружной поверхности шва можно выполнять как шлифовальной машинкой, так и пневмомолотком в соответствии с требованиями инструкции.
При сварке труб диаметром 1020 мм и более после сварки корня шва рекомендуется выполнить подварку корневого слоя изнутри трубы в тех местах, где имеется не провар корня, и обязательно в нижней четверти периметра стыка (изнутри), т.е. на том участке, который при сварке корня шва снаружи выполнялся в потолочном положении. При ручной сварке корня шва поворотных стыков труб большого диаметраподварку выполняют по всему периметру стыка. Подеарочный шов обеспечивает провар корня, он должен иметь мелкочешуйчатую поверхность, плавно сопрягающуюся с внутренней поверхностью трубы без подрезов и других дефектов. Усиление подварочного шва должно составлять не менее 1 и не более 3 мм. Подварку выполняют электродами основного типа диаметром 3-4 мм.
Заполняющие слои шва надежно сплавляются между собой и проплавляют кромки свариваемых труб. После каждого слоя шва необходимо обязательно очищать поверхности шва от шлака.
Облицовочный шов имеет плавное очертание и сопряжение с поверхностью трубы, без подрезов и других видимых дефектов. Усиление шва должно быть не менее 1 и не более 3 мм. Ширина шва перекрывает ширину разделки на 2-3 мм в каждую сторону.
В конце смены сварной стык должен быть заварен полностью. Это требование вызвано тем, что трубопровод в течение суток претерпевает действие изменения температуры окружающего воздуха, которое особенно существенно при смене для ночью и ночи — днем. Изменение температуры вызывает возникновение в трубах и сварных стыках напряжений, которые могут быть весьма высокими.
Если стык заварен не полностью, то в ослабленном сечении шва напряжения могут превысить предел текучести и даже временное сопротивление разрушению металла шва и стык разрушится.

Особенно опасна эта ситуация при отрицательных температурах воздуха, когда снижается пластичность металла.
В зависимости от типа рекомендуемых электродов существует 3 наиболее распространенных схемы сварки: сварка стыка электродами с основным покрытием, сварка стыка электродами газозащитного типа, сварка корня шва и горячего прохода электродами газозащитного типа, а заполняющих и облицовочного слоев — электродами с основным покрытием.
Сварку электродами с основным покрытием выполняют снизу вверх с поперечными колебаниями, амплитуда которых зависит от ширины разделки стыка. При поточно-расчлененном методе сварки каждый сварщик выполняет определенный участок шва, положение которого зависит от числа сварщиков, работающих одновременно на одном стыке. На трубах большого диаметра их число может достигать четырех. Как правило, если сварщиков двое, то они выполняют сварку снизу, от надира, и идут вверх по периметру в направлении (по циферблату часов) 6-3-12 и 6-9-12. При этом в потолочной части стыка замок следует смещать на 50-60 мм от нижней точки окружности трубы. В двух смежных слоях замки должны отстоять друг от друга не менее чем на 50-100 мм. Если сварщиков четверо, то первая пара варит участок стыка (по циферблату) 6-3 и 6-9, а вторая пара — 3-12 и 9-12.
Схема последовательности наложения двух слоев при сварке снизу вверх электродами с основным покрытием приведена на рис. , а. Все последующие нечетные слои выполняют по схеме первого слоя, все четные — по схеме второго слоя. Римские цифры показывают последовательность сварки отдельных участков шва. В зависимости от пространственного положения сварки рекомендуются значения тока, приведенные в табл.1.
При использовании электродов с покрытием основного вида следует применять только аттестованные для трубопроводного строительства марки электродов.

Рис. 4

Таб.1

При использовании электродов газозащитного типа сварку корня шва выполняют сверху вниз без колебательных движений, опираясь концом электрода на кромки свариваемых труб. Сварку выполняют постоянным током обратной или прямой полярности при напряжении холостого хода источника питания не менее 75В. Значения сварочного тока при сварке электродами диаметром 3,25 мм не должны превышать 100-110А; при сварке электродами диаметром 4 мм в нижнем и полувертикальном положении 120-160А, в остальных положениях 100-140А. Скорость сварки следует поддерживать в диапазоне 16-22 м/ч. Изменяя в процессе сварки угол наклона электрода от 40 до 90°, сварщик сохраняет образующееся при сквозном проплавлении кромок технологическое окно, через которое он наблюдает за оплавлением кромок.
Для снижения уровня остаточных сварочных напряжений в сварном соединении периметр неповоротного стыка разбивается на симметричные, диаметрально противоположные участки и многослойная сварка выполняется в последовательности, приведенной на рис.5. Больший эффект снижения сварочных напряжений и деформации дает применение обратноступенчатого метода сварки и одновременное заполнение разделки двумя или четырьмя сварщиками.

Рис.5 . Рекомендуемый порядок выполнения многослойного шва при сварке электродами с основным покрытием: а — Ду< 200 мм, б — Ду 300 мм.
При сварке трубопроводов небольшого диаметра (до 530 мм) с целью уменьшения объема монтажных работ в траншее часто практикуется укрупнение в секции труб сваркой с поворотом стыков на 90 или 180°.

Трубу делят по окружности на четыре примерно одинаковых по длине участка.

Заварив участки 1 и 2 стык поворачивают на 90° для сварки участков 3 и 4 (рис.3). Затем, выполняя очередной поворот на 90°, производят последовательносварку участков 5 и 6, 7 и 8.

При сооружении трубопроводов сварные стыки труб могут быть поворотными, неповоротными и горизонтальными (рис6).

Рис. 6. Сварные стыки труб:
а — поворотный, б — неповоротный, в — горизонтальный

В другом случае, после сварки участков 1 и 2 (рис8) выполняют поворот стыкуемых труб на 180° для сварки участков 3 и 4. Затем поворот на 90° и 180° для сварки участков 5 и 6, 7 и 8 соответственно.

Рис.7 . Сварка с поворотом труб на 90°: а — первого слоя, б — второго, 1. 8 — последовательность выполнения участков слоя.
Рис.8 . Сварка с поворотом труб на 180°: а — первого слоя, б — второго, 1. 8 — последовательность выполнения участков слоя.

Перед сборкой и сваркой трубы проверяют на соответствие требованиям проекта, по которому сооружается трубопровод, и техническим условиям. Основные требования: наличие сертификата на трубы, отсутствие эллипсности труб, отсутствие разностенности труб, соответствие химического состава и механических свойств металла трубы требованиям, указанным в технических условиях или ГОСТах.
Сварка поворотных стыков. Первый слой высотой 3-4 мм сваривают электродами диаметром 2, 3 и 4 мм, второй слой наплавляется электродами большего диаметра и при повышенном токе. Первые два слоя можно выполнить одним из следующих способов.
1. Стык делят на четыре участка. Вначале сваривают участки 1-2, после чего трубу поворачивают на 180° и заваривают участки 3 и 4 (рис.9). Затем трубу поворачивают еще на 90° и сваривают участки 5 и 6, затем поворачивают трубу на 180º и сваривают участки 7 и 8.

Рис.9. Схема сварки стыка трубы:
а — первого слоя, б — второго слоя

2. Стык делят на четыре участка. Вначале сваривают 1 и 2, затем поворачивают трубу на 90° и сваривают участки 3 и 4 (рис. 10). После сварки первого слоя трубу поворачивают на 90° и сваривают участки 5 и 6, затем поворачивают трубу на 90° и сваривают участки 7 и 8.

Рис. 10. Схема сварки стыка трубы по второму методу

3. Стык делят на несколько участков (при сварке труб диаметром более 500 мм), сварку ведут обратно-ступенчатым способом отдельными участками (рис.11). Длина каждого участка шва (1-8) составляет 150300 мм и зависит от диаметра трубы.

Рис. 11. Схема сварки стыка труб большого диаметра:
а — первого слоя, б — второго слоя

Третий слой во всех рассмотренных выше способах накладывают в одном направлении при вращении трубы. На трубах диаметром до 200 мм можно не делить стык на участки и сваривать его сплошным швом с поворотом трубы в процессе сварки (рис. 12). Второй и третий слои выполняются аналогично первому, но в противоположных направлениях. Во всех случаях необходимо каждый последующий перекрывать предыдущим на 10-15 мм.

Рис. 12. Схема сварки стыка труб малого диаметра

Сварка неповоротных стыков. Неповоротные стыки труб при толщине стенок до 12 мм сваривают в три слоя, высота каждого слоя не должна превышать 4 мм, а ширина валика должна быть равной двум-трем диаметрам электрода.

Стыки труб диаметром более 300 мм сваривают обратно-ступенчатым способом, длина каждого участка должна быть 150-300 мм, порядок их наложения показан на рис.

Рис. 13 Схема наложения слоев при сварке неповоротных стыков труб диаметров до 400 мм (цифрами показана последовательность сварки участков по слоям, а стрелками – направление сварки)

Первый слой образуется при возвратно-поступательном движении электрода с задержкой дуги на сварочной ванне. Величина тока устанавливается 140-170 А, что позволяет проплавлять кромки стыка с образованием узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм на его внутренней стороне. При этом на свариваемые кромки не должны попадать крупные брызги расплавленного металла и сварка должна быть выполнена без прожогов.

Для этого дуга должна быть короткой. Отрывая дугу от ванны, нельзя удалять ее более чем на 1-2 мм. Перекрытие начала и конца смежного слоя должно составлять 20-25 мм. Режим для сварки второго слоя тот же, что и для сварки первого слоя. Электрод при сварке второго слоя должен иметь поперечные колебания от края одной кромки к краю другой кромки.
При сварке поверхность каждого слоя может быть вогнутой (рис. 14, а) или слегка выпуклой (рис. 14, б), чрезмерная выпуклость шва, особенно при потолочной сварке (рис. 14, в), может быть причиной непровара.

Рис. 14. Поверхность корневого шва:
а — вогнутая, 6 — слегка выпуклая, в — сильно выпуклая (стрелками указаны возможные места непровара)
Для облегчения наблюдения за зоной сварки в направлении ведения последнего слоя предпоследний слой накладывают в области кромок так, чтобы его поверхность была на 1-1,5 мм ниже свариваемых кромок (рис. 15). Последний слой выполняют высотой 2-3 мм и шириной на 2-3 мм большей, чем ширина разделки кромок; он должен иметь плавный переход от наплавленного металла к основному.

Рис. 15. Схема заполнения разделки кромок

Сварка горизонтальных стыков. При сборке горизонтальных стыков труб нет необходимости полностью снимать кромки нижней трубы, достаточно лишь раскрыть ее на угол 10-15°, что улучшает процесс сварки без изменения ее качества (рис. 16, а). При сборке неответственных трубопроводов на нижней трубе фаска совсем не снимается (рис. 16, б).
Рис. 16. Схема разделки кромок горизонтальных стыков ответственных (а) и неответственных (б) трубопроводов и их сварки (в), цифрами указан порядок наложения слоев.

Лучшим методом сварки горизонтальных стыков является сварка отдельными валиками небольшого сечения. Первый валик накладывают в вершине шва (рис. 16, в) электродами диаметром 4 мм (при токе 160-190 А) при возвратно-поступательном движении электрода с обязательным образованием на внутренней стороне стыка узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм. После первого валика (слоя) зачищают его поверхность, второй валик накладывают так, чтобы он перекрывал первый при возвратно-поступательном движении электрода и его небольшом колебании от края нижней кромки до края верхней кромки. Сварку выполняют в том же направлении, что и сварку первого слоя (валика), затем ток увеличивают до 250-300 А и сваривают третий валик электродами диаметром 5 мм, что

повышает производительность сварки. Третий валик накладывают в направлении, противоположном первому, он должен перекрывать 70% ширины второго валика. Четвертый валик укладывают в том же направлении, но располагают в углублении между третьим валиком и верхней кромкой.
При сварке стыка трубы более чем в три слоя, начиная с третьего слоя каждый последующий выполняется в противоположном направлении, чем предыдущий. Трубы диаметром до 200 мм сваривают сплошными швами, а диаметром более 200 мм — обратно-ступенчатым методом.

3.Характеристика свариваемых материалов.

Сталь – основной материал, широко применяемый в машиностроении, приборостроении, строительстве, а также для изготовления различных инструментов. Она сравнительно недорога и производится в больших количествах. Сталь обладает ценным комплексом механизмов, физикохимических и технологических свойств. Стали классифицируют по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления и структуре.

Классификация по химическому составу.

По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные. Сталь, свойства которой в основном зависят от содержания углерода, называют углеродистой. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые(до 0,25% С),среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (более 0,6% С).

Легированной называют сталь, в состав которой входят специально введеные элементы для придания ей требуемых свойств. По количеству введеных легирующих элементов легировочную сталь делят на 3 группы: низколегированную( с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (от 2,5 до 10%) и высоколегированную (свыше 10%). В зависимости от вредных элементов различают стали, например, хромистые, марганцовистые, хромоникельные и т.п.

Классификация по назначению.

Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.

Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления деталей машин, приборов и элементов строительных конструкций. Из конструкционных сталей можно выделить цементуемые, улучшаемые, автоматные, высокопрочные и рессорно-пружинные стали.

Инструментальные стали подразделяются на стали для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования.

Стали специального назначения — это нержавеющие (коррозионостойкие), жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и т.д.

Классификация по качеству.

Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Стали обыкновенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р, качественные- до 0,035% S и 0,035% Р, высококачественные — не более 0,025% S и 0,025% Р, а особовысококачественные- не более 0,015% Sb 0.025% Р.

Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали.

Спокойные стали хорошо раскислены марганцем, алюминием и кремнием в печи и ковше.

Латунями называют двойные или многокомпонентные сплавы на основе меди, в которых основным легирующим элементом является цинк. При введение других элементов (кроме цинка)латуни называют специальными по наименованию элементов, например железофосфорномарганцевая латунь и т.п.

Сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием называют бронзами . В зависимости от введенного элемента бронзы называют оловянными, алюминиевами и т.д.

Алюминий – легкий металл серебристо –белого цвета с высокой электро- и теплопроводностью; плотность его 2700кг/м3,температура плавления в зависимости от частоты колеблется в пределах 660-667С.

Титан — серебристо-белый металл с высокой механической прочностью и высокой коррозионной и химической стойкостью. Для производства титана используют рутил, ильменит, титанит и другие руды, содержащие 10-40% двуокиси титана TiO 2.

Прочность технически чистого титана зависит от степени его чистоты и соответствует прочности обычных конструкционных сталей. По коррозионной стойкости титан превосходит даже высоколегированные нержавеющие стали.

Олово – блестящий белый металл, обладающий низкой температурой плавления (231С) и высокой пластичностью. Применяется в составе припоев, медных сплавов (бронза) и антифрикционных сплавов (баббит).

Цинк – серовато-белый металл с высокими литейными и антикоррозионными свойствами, температура плавления 419С. Входит в состав медных сплавов (латунь) и твердых припоев.

4. Выбор и характеристика применяемых сварочных материалов .

В качестве сварочных материалов для электродуговой сварки применяются штучные электроды, сварочная и порошковая проволока.

Штучные электроды

Электроды для дуговой сварки бывают двух основных типов: плавящиеся и неплавящиеся.

Плавящиеся электроды . Штучные плавящиеся электроды с покрытием используются очень широко, для сварочных работ в домашних условия — это основной материал.

Рис.17. Плавящийся электрод для сварки: 1 — стержень, 2 — участок перехода, 3 — марка электрода, 4 — покрытие.

Стержни электродов для сварки стали изготавливаются из низкоуглеродистой, легированной или высоколегированной сварочной проволоки. Стандартом предусматривается 77 марок стальной проволоки, идущей на изготовление штучных электродов диаметром от 1,6 до 6 мм.

Покрытие сварочных электродов оказывает множественное действие: образует атмосферу защищающую металл от кислорода и азота, находящихся в воздухе, стабилизирует горение дуги, удаляет вредные примеси из расплавленного металла, легирует его с целью улучшения свойств. Для выполнения всех этих функций покрытие включает в себя множество компонентов:

Шлакообразующие вещества, защищающие металл от азота и кислорода. В их состав входит марганцевая руда, каолин, титановый концентрат, мел, мрамор, полевой шпат, доломит, кварцевый песок.

Раскисляющие вещества, удаляющие из расплавленного металла кислород. В качестве них используются марганец, кремний, алюминий, титан в виде ферросплавов.

Газообразующие компоненты, создающие при сгорании покрытия газовую среду, защищающую расплавленный металл от кислорода и азота воздуха. В основном это декстрин и древесная мука.

Легирующие вещества, придающие металлу шва особые свойства — прочность, жаростойкость, износостойкость, повышение сопротивляемости коррозии. Для этого используются хром, марганец, титан, молибден, никель, ванадий и некоторые другие вещества.

Стабилизирующие элементы, способствующие ионизации сварочной дуги — натрий, калий, кальций.

Связующие вещества, служащие для связывания компонентов покрытия друг с другом и всего покрытия со стержнем электрода. Основным связующим веществом является калиевое или натриевое жидкое стекло (силикатный клей).

Для сварки цветных металлов и их сплавов наряду с неплавящимися применяют плавящиеся электроды из соответствующих металлов и сплавов — алюминия, меди, никеля, бронзы, латуни и т.п.

Рис.18. Сварочные электроды

Классификация и обозначение электродов . Электроды, применяемые для сварки и наплавки, классифицируются по широкому ряду признаков:

по назначению (для сварки стали, чугуна, цветных металлов, для наплавочных работ и пр.);

по технологическим особенностям (для швов различного пространственного положения, для сварки с глубоким проплавлением и т.п.);

по виду покрытия (кислое, рутиловое, основное и пр.) и его толщине (толстое, тонкое, среднее, особо толстое);

по химическому составу покрытия и стержня;

по механическим свойствам металла шва;

по роду и полярности тока, величине номинального напряжения холостого хода источника питания.

по качеству изготовления, состоянию поверхности покрытия, содержанию вредных примесей фосфора и серы.

Электрод — стержень длиной 45 см и менее из специального металла с нанесенным на него покрытием определенного состава. Один его конец свободен от покрытия на длине около 3 см для захвата электрододержателем и контакта с цепью сварочного тока , другой конец слегка освобождается от покрытия для контакта с изделием при зажигании дуги. При расплавлении электрода в сварочной дуге происходят сложные металлургические процессы. В результате окислительно-восстановительных реакций в газовой среде дуги и на границе ее раздела с металлом, а также между металлом и шлаком происходит легирование, окисление и раскисление металла, образующего сварной шов . Свойства электродов в значительной степени определяются свойствами шлака, получаемого из шлакообразующей основы покрытия электродов.

Электрод должен обеспечивать:

легкое зажигание и устойчивое горение сварочной дуги ;

равномерное расплавление покрытия электрода ;

равномерное покрытие шва шлаком и легкое его удаление после сварки ;

отсутствие в металле шва трещин, пор, непроваров.

Электроды также подразделяются на группы в зависимости от свариваемых сталей:

У — углеродистых и низколегированных конструкционных сталей;

Л — легированных конструкционных сталей;

Т — легированных теплоустойчивых сталей;

В — высоколегированных сталей с особыми свойствами.

Согласно ГОСТ 9467—75 электроды классифицируются по минимальному временному сопротивлению разрыву металла шва или сварного соединения на типы:

Э38, Э42, Э46, Э50 — для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву до 490 МПа;

Э42А, 346А, Э50А — для сварки тех же сталей, когда к металлу шва предъявляются повышенные требования по относительному удлинению и ударной вязкости;

Э55 и Э60 — для сварки сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 490 МПа до 590 МПа.

Данным стандартом также регламентируются величины содержания серы и фосфора в наплавленном металле.

Назначение электродных покрытий — обеспечение стабильности горения сварочной дуги и получение металла шва с заданными свойствами.

Стабильность горения сварочной дуги достигается снижением потенциала ионизации воздушного промежутка между концом электрода и металлом изделия, которое сваривается. Шлак, образующийся при расплавлении покрытия электрода , служит для защиты расплавленного металла шва от воздействия кислорода и азота воздуха путем образования шлаковых оболочек на поверхности капель металла электрода, переходящих через дуговой промежуток на место сварки , и для образования шлака на поверхности расплавленного металла. Шлак замедляет охлаждение и затвердевание металла шва, что дает возможность выхода из него газовых и неметаллических включений. Легирование сварного соединения производится для придания ему специальных свойств обычно введением легирующих компонентов в состав покрытия электрода . В покрытия электродов иногда вводят железный порошок для повышения производительности сварки .

По видам покрытий электроды подразделяются и обозначаются:

А — с кислым покрытием, содержащим окиси железа, марганца, кремния, титана;

Б — с основным покрытием (по названию химического соединения — основания), содержащим фтористый кальций и карбонат кальция. ( Сварку электродами с основным покрытием производят постоянным током обратной полярности: возможна сварка больших сечений в связи с малой вероятностью образования трещин);

Р — с рутиловым покрытием, с рутилом в качестве основного компонента. При сварке происходит незначительное разбрызгивание металла, горение дуги устойчиво, хорошее формирование швов во всех пространственных положениях;

Ц — с целлюлозным покрытием; основные компоненты — целлюлоза, мука и другие органические вещества, создающие газовую защиту при плавлении и тонкий шлак (электроды применяют в основном для сварки стали малой толщины);

П — прочие виды покрытий.

Материал для стержней электродов. На производство электродов идет сварочная проволока, которая изготовляется по ГОСТ 2246-70, в котором предусмотрены марки и химический состав металла, размеры, технические требования, маркировка, упаковка, хранение и транспортирование.По ГОСТ для сварки и наплавки изготовляют стальную холоднотянутую проволоку диаметрами 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10 и 12 мм.На изготовление стержней электродов идет проволока диаметром от 1,6 до 12 мм.

Марки сварочной проволоки подразделяются на три основные группы:

углеродистые с содержанием углерода не более 0,12%, предназначенные для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей; проволока протягивается из углеродистой кипящей стали, содержащей кремния не более 0,03%;

легированные для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей; проволока изготавливается из соответствующих марок легированной стали;

высоколегированные для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других легированных сталей.

Неплавящиеся электроды . Неплавящиеся электроды бывают угольными, графитовыми и вольфрамовыми. Температура плавления всех этих материалов превышает ту, до которой они нагреваются при сварке. Эта особенность и обусловила их название.

Графитовые электроды изготавливают из синтетического прессованного графита, угольные — из электротехнического угля. Электроды из графита обладают определенными преимуществами перед угольными. У них выше электропроводимость, позволяющая в 2,5-3 раза повысить плотность тока, и более высокая устойчивость против окисления при высоких температурах. Последнее качество позволяет снизить их расход по сравнению с угольными.

Рис.19. Графитовые электроды

Рис.20. Угольные омедненные электроды

Вольфрамовые неплавящиеся электроды изготавливаются из чистого или с наличием присадок вольфрама. В качестве присадок используются окислы тория, иттрия, лантана и других веществ. О наличии той или иной присадки говорит марка и цвет электрода. Обозначение ЭВ (WP) означает чистый вольфрам (конец окрашен в зеленый цвет), ЭВТ (WT) — вольфрам с торием (красный), ЭВИ (WY) — с иттрием (темно-синий), (WL) — с лантаном (синий или золотистый, в зависимости от содержания лантана), WC — с церием (серый), WZ — с цирконием (белый).

Рис.21. Вольфрамовые электроды

С помощью неплавящихся электродов варят сталь, чугун, медь, латунь, бронзу, алюминий и прочие металлы. Сварка проводится чаще всего в среде защитного газа (аргона, гелия, азота и их смеси). Её можно осуществлять как с присадочным материалом, так и без. В качестве последнего используется проволока, металлические прутки или полосы.

Защитные газы. В качестве защитных газов при сварке плавлением применяют инертные газы, активные газы и их смеси.

Инертные газы. Инертными называют газы, не способные к химическим реакциям и практически не растворимые в металлах. Это одноатомные газы, атомы которых имеют заполненные электронами наружные электронные оболочки, чем и обусловлена их химическая инертность. Из инертных газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон — негорючий и невзрывоопасный газ. Он не образует взрывчатых смесей с воздухом. Будучи тяжелее воздуха, аргон обеспечивает хорошую газовую защиту сварочной ванны.

Аргон марки А рекомендуется применять для сварки и плавки активных и редких металлов (титана, циркония и ниобия) и сплавов на их основе, а также для сварки особо ответственных изделий из других материалов на заключительных этапах изготовления. Аргон марки Б предназначен для сварки и плавки плавящимся и неплавящимся вольфрамовым электродом сплавов на основе алюминия и магния, а также других сплавов, чувствительных к примесям растворимых в металле газов. Аргон марки В рекомендуется для сварки и плавки хромоникелевых коррозионностойких и жаропрочных сплавов, легированных сталей различных марок и чистого алюминия.

Гелий подобно аргону химически инертен, но в отличие от него значительно более легок. Гелий легче воздуха, что усложняет защиту сварочной ванны и требует большего расхода защитного газа. По сравнению с аргоном гелий обеспечивает более интенсивный нагрев зоны сварки, что обусловливается большим градиентом падения напряжения в дуге.

Гелий поставляют по МРТУ 51—77—66 двух сортов — гелий высокой чистоты и гелий технический. Хранят и транспортируют гелий в стальных цельнотянутых баллонах при давлении до 150 ат. Баллоны с гелием окрашены в коричневый цвет с надписью белыми буквами «Гелий». Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ. Гелий добывают из природных углеводородных газов путем их охлаждения в специальных установках.

ТАБ. 2. СОСТАВ ГАЗООБРАЗНОГО АРГОНА (ГОСТ 10157—62), ОБ. %

Рис. 22. Форма провара при сварке в защитных газах:
а — в аргоне;
б — в углекислом газе

Для сварки аустенитных сталей плавящимся электродом рекомендуется применять аргон с добавкой 1 об. % кислорода. Такая газовая смесь обеспечивает устойчивый процесс сварки и вместе с тем слабо окисляет металл сварочной ванны.

В этом отношении значительно лучшими являются смеси, содержащие углекислый газ. При сварке в смесях Аr +20% СО ₂ и Аr + (15-=-30%) СО ₂ + 5% О ₂ интенсивность излучения столба дуги относительно невелика, а форма проплавления основного металла такая же, как и у углекислого газа (рис. 19). Вместе с тем эти смеси по химическому воздействию на металл сварочной ванны приближаются к углекислому газу.

Швы, сваренные в газовых смесях, содержащих углекислый газ, занимают в этом отношении промежуточное положение. Вместе с тем окисление металла сварочной ванны входящими в состав газовых смесей активными газами имеет и положительное значение.

Аргоно-водородную смесь (до 20 об. % Н ₂ ) применяют при микроплазменной сварке.

При транспортировке баллонов с газом и работе с ними необходимо соблюдать правила обращения с баллонами высокого давления. Вследствие высокого внутреннего давления стенки баллонов находятся в напряженном состоянии и всякое местное возрастание напряжений может служить причиной разрушения недостаточно высококачественного баллона. Поэтому баллоны со сжатыми газами нельзя бросать и подвергать ударам и нагреву. Особую осторожность следует соблюдать зимой. У рабочего места баллон должен быть размещен вертикально и обязательно закреплен.

Активные газы. Активными защитными газами называют газы, способные защищать зону сварки от доступа воздуха и вместе с тем химически реагирующие со свариваемым металлом или физически растворяющиеся в нем. При дуговой сварке стали в качестве защитной среды применяют углекислый газ. Применение углекислого газа обеспечивает надежную защиту зоны сварки от соприкосновения с воздухом и предупреждает азотирование металла шва. Углекислый газ оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие. Из легирующих элементов ванны наиболее сильно окисляются алюминий, титан и цирконий, менее интенсивно — кремний, марганец, хром, ванадий и др.

Углекислый газ (двуокись углерода) бесцветен, не ядовит, тяжелее воздуха. При давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0° С плотность углекислого газа равна 1,97686 г/л, что в 1,5 раза больше плотности воздуха. Углекислый газ хорошо растворяется в воде. Жидкая углекислота — бесцветная жидкость, плотность которой сильно изменяется с изменением температуры. Углекислоту транспортируют в жидком состоянии в стальных баллонах или изотермических емкостях. В стальных баллонах углекислота находится под давлением до 50 ат, откуда отбирается в газообразном состоянии. Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 949—57, быть окрашенными в черный цвет с надписью «СО ₂ сварочный», нанесенной желтой масляной краской. В обычный стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг углекислоты, при испарении которой образуется 12 600 л газа.

Кислород входит в состав газовых смесей СО ₂ + О ₂ и Аr + О ₂ . Это бесцветный газ без запаха, поддерживает горение.

Газообразный кислород получают из атмосферного воздуха путем глубокого охлаждения или в результате электролиза воды. Кислород газообразный технический и медицинский поставляют по ГОСТ 5583—68. В зависимости от содержания кислорода и примесей технический газообразный кислород изготовляют трех сортов. Содержание кислорода в первом сорте должно быть не менее 99,7 об. %, во втором — не менее 99,5 об. % и в третьем — не менее 99,2 об.%. Газообразный кислород поставляют в стальных баллонах под давлением 150 или 200 кгс/см 2 . Баллоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 949—57, быть окрашенными в синий цвет с надписью «Кислород», нанесенной черной краской. На баллонах с кислородом, полученным электролизом воды, должна быть надпись «Кислород электролизный».

Водород применяется при атомно-водородной сварке. Водород не имеет цвета, запаха и является горючим газом. Ввиду того, что смеси водорода с воздухом или кислородом взрывоопасны, при работе с ним необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и специальные правила техники безопасности. Технический водород поставляют в стальных баллонах при давлении до 150 ат, резино-тканевых газгольдерах и по трубопроводам. Баллоны с водородом окрашены в темно-зеленый цвет с тремя красными полосами по окружности.

Азот — бесцветный газ, без запаха, не горит и не поддерживает горение. Азот не растворяется в расплавленной меди и не взаимодействует с ней, а поэтому может быть использован при сварке меди в качестве защитного газа.

Азот получают из атмосферного воздуха путем его сжижения и ректификации. Газообразный азот транспортируют в стальных баллонах под давлением до 150 ат. Баллоны окрашены в серый цвет с коричневой полосой и надписью желтыми буквами «Азот» на верхней цилиндрической части.

Основные виды сварочной проволоки – сплошного сечения, порошковая, активированная.

Сварочная проволока сплошного сечения. Сварочная проволока сплошного сечения применяется для полуавтоматической и автоматической сварки, а также для изготовления электродов и присадочных прутков.

Химический состав и диаметр проволоки для сварки сталей регламентирует ГОСТ 2246-70. Проволока для наплавки выпускается по ГОСТ 10543-75, проволока из меди и сплавов – по ГОСТ 16130-72, проволока из алюминия и сплавов – по ГОСТ 7871-75. Наиболее распространенной является стальная проволока. Она выпускается следующих диаметров (мм): 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0.Проволока может поставляться в мотках, на катушках или в специальной упаковке.

Порошковая сварочная проволока. Порошковая сварочная проволока представляет собой трубчатую проволоку, заполненную порошкообразным наполнителем. Отношение массы порошка к массе металлической оболочки составляет от 15 до 40%. Конструкция порошковой проволоки может быть разной – простой трубчатой, с различными загибами оболочки, двухслойной (рис23).

Рис.23. Конструкции порошковой сварочной проволоки

Загибы используются для придания проволоке жесткости и предотвращения высыпания порошка при ее сдавливании подающими роликами сварочного полуавтомата. Порошкообразный наполнитель представляет собой смесь руд, минералов, ферросплавов, химикатов. Он выполняет функции, аналогичные функциям электродных покрытий, – защиту металла от воздуха, стабилизацию дугового разряда, раскисление и легирование шва, формирование шва, регулирование процесса переноса электродного металла и др.

По составу порошкообразного наполнителя порошковые сварочные проволоки подразделяются на:

По назначению порошковые проволоки бывают самозащитные , предназначенные для сварки без дополнительной газовой защиты, и проволоки для сварки в углекислом газе . Каждая из этих групп, в свою очередь, подразделяется на проволоки общего назначения и специальные. Применение самозащитных проволок позволяет упростить процесс сварки, поскольку отпадает необходимость в использовании баллонов с углекислым газом. Это расширяет возможности использования полуавтоматической сварки, в частности в монтажных условиях. Для самозащитных проволок используются порошки рутил-органического, карбонатно-флюоритного и флюоритного типов.

Сварочные проволоки специального назначения используются при сварке с принудительным формированием, под водой, для сварки чугуна и т.д.

Активированная сварочная проволока

Активированная сварочная проволока, как и порошковая, имеет в своем составе порошкообразные добавки. Однако их количество значительно меньше и составляет 5–7% от общей массы проволоки. Небольшое количество порошкообразных активирующих добавок позволяет запрессовать их в проволоку сплошного сечения в виде тонких фитилей, используя специальную технологию. Наибольшее распространение получили проволоки с введением активирующих добавок в центральный канал. Активированные проволоки предназначены в основном для сварки в углекислом газе и его смесях, поэтому металлическую основу составляет, как правило, проволока Св08Г2С.В качестве активирующих добавок используются легко ионизирующиеся соли щелочных и щелочноземельных металлов: Cs ₂ CO ₃ , К ₂ СО ₃ , Na ₂ C0 ₃ , ВаСО ₃ , а также шлакообразующие компоненты: ТiO ₂ , SiO ₂ , MgO, CaF ₂ .

Наличие шлакообразующих компонентов снижает силу поверхностного натяжения расплавленного металла и также способствует мелкокапельному переносу, снижает разбрызгивание, улучшает формирование шва. Существенным преимуществом активированной сварочной проволоки по сравнению с порошковой является возможность использования того же оборудования, что и при сварке проволокой сплошного сечения. По своим механическим свойствам активированная проволока близка к проволоке сплошного сечения, допускает многократные перегибы в процессе работы, надежно подается по шлангам полуавтоматов, не сплющивается и не сминается в подающих роликах. Техника сварки не отличается от обычной сварки в углекислом газе.

5.Организация труда и рабочего места.

Производительность труда электросварщика и повышение качества сварки зависят от условий, в которых производятся сварочные работы, т. е. от правильности организации рабочего места сварщика (сварочного поста).

Электросварщик обязан выполнять Работы на специально отведенном постоянном сварочном участке. Сварочный пост –это рабочее место сварщика, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ.

Рис.24

В цехах, где имеется небольшое количество сварочных постов по сварке малых и средних изделий, работы электросварщик обязан производить в кабинах с открытым верхом с высотой стенок кабины не менее 2 м, зазором между полом и стенками кабины не менее 50 мм, при сварке с использованием защитных газов – не менее 300 мм. Этот зазор должен быть огражден сеткой из негорючего материала с размером ячеек не более 1х1мм.
Электросварщик обязан учитывать, что в процессе работы на него могут действовать вредные и опасные производственные факторы.
Электросварщики обеспечиваются специальной защитной одеждой, специальной обувью и средствами индивидуальной защиты в зависимости от характера работ, согласно действующих отраслевых норм. Электросварщики обязаны использовать средства индивидуальной защиты, а именно:
электросварщики ручной дуговой сварки – костюм брезентовый, перчатки диэлектрические (дежурные), щиток защитный (маску), ботинки кожаные, рукавицы брезентовые;
электросварщики полуавтоматической и автоматической сварки – костюм хлопчатобумажный (далее «х/б»), галоши диэлектрические, очки защитные, рукавицы брезентовые, перчатки.
Для удаления сварочной пыли и газов должна устанавливаться вытяжная вентиляция, удаляющая вредные газы и пыль непосредственно у места их образования.
При временном или аварийном отключении от общей вентиляции или местных отсосов при сварке, наплавке в помещениях и на открытых площадках, где концентрация газов не превышает предельно допустимые нормативные нормы, а запыленность воздуха высокая, для защиты органов дыхания применять противопылевые респираторы ШБ-1 «Лепесток» или «Астра-2».
Рабочее место сварщика может быть расположено непосредственно у свариваемого изделия (больших размеров) или в специальной кабине. Непосредственно у свариваемого изделия организуют, как правило, передвижное рабочее место (сварочный пост), огражденное переносными рабочими щитами. Специальные кабины оборудуют на постоянных местах при сварке изделий небольших габаритов. Переносные рабочие щиты и кабины служат защитой всех работающих от излучения электрической дуги.

Кабина для одного сварщика имеет размеры 2 х 2 или 2 х 2,5 м и высоту не менее 2 м. Для улучшения вентиляции в кабине стены ее не доводят до пола на 200. 250 мм. Каркас кабины металлический, а стены изготовляют из огнестойкого материала, а иногда из фанеры. Дверной проем кабины закрывают брезентовым занавесом, подвешенным на кольцах. Пол в кабине выполняют из огнеупорного материала: кирпича, бетона и др. Окрашивают кабины в светлые тона.

В кабине устанавливают следующее оборудование: источник питания (при отсутствии централизованной разводки тока); металлический рабочий стол сварщика; стул для сварщика с подъемным винтовым сиденьем; ящик для электродов; ящик для инструмента; стеллажи для деталей и готовых изделий;

электропечь для прокалки электродов (при отсутствии электродного цеха); сетевой закрытый рубильник. При источниках питания от генератора постоянного тока, а также при питании постов от многопостовой машины или нескольких параллельно соединенных генераторов источники питания желательно устанавливать за пределами кабин, в специальном помещении.

Эффективность местного отсоса вредных примесей, которые выделяются в процессе сварки, из зоны дыхания сварщика в большой мере зависит от максимального приближения вытяжных заборников к месту горения дуги. С этой точки зрения лучшими рабочими столами сварщика являются столы с вытяжкой газов и пыли в сторону или вниз. Можно рекомендовать столы сварщика моделей С10020 и С10040. На столы устанавливают свариваемые изделия при ручной и механизированной сварке. Применение столов значительно улучшает условия труда сварщика. В конструкции стола сварщика мод. С10020 предусмотрено приточно-вытяжное устройство, обеспечивающее одновременно эффективное удаление вредных веществ и подачу чистого воздуха в зону дыхания сварщика.

Электрододержатель .

Основным инструментом сварщика-ручника является электрододержатель, конструктивное исполнение которого в значительной мере определяет удобство работы и производительность труда. Электрододержатели должны надежно закреплять электрод при любом положении во время сварки, иметь минимальную массу, быть удобными в эксплуатации и др. Основные параметры и технические требования, предъявляемые к электрододержателям, маркировка, методы испытания их установлены ГОСТ 14651 — 78 Е. Конструкция электрододержателя должна обеспечивать замену электрода в течение не более 4 с и закрепление электрода в одной плоскости не менее чем в двух положениях (перпендикулярно и под углом), а также надежное присоединение кабелей.

Изолирующие детали электрододержателей, расположенные в области крепления электрода, должны быть изготовлены из материала, стойкого к термическому воздействию сварочной дуги.

Электрододержатели серии ЭД позволяют закреплять электрод нажатием рычага в положениях, удобных для сварщика. Аналогично удаляется огарок. Сварочный кабель присоединяется через кабельный наконечник, изоляционные детали изготовлены из термостойких полимерных материалов.

Электрододержатели серии ЭП (рис.25) пассатижного типа используют при силе сварочного тока 250 и 500 А. Усилием цилиндрической пружины 2 электрод зажимается между нижней губкой 5, по которой к нему подводится электрический ток, и рычагом 3. Канавки в зажиме, расположенные под различными углами, позволяют закреплять электрод под двумя углами к продольной оси электрододержателя. Огарок освобождается нажатием на рычаг. Сварочный кабель подсоединяется к электрододержателю путем механического зажатия кабеля с расклиниванием конца его между корпусом нижней губки и конусом втулки 6. Электрод одержатель изолируется теплостойкими полимерными деталями.

Электрододержатели применяют для закрепления электрода и подвода к нему тока при ручной электродуговой сварке.
Основные параметры электрододержателей должны соответствовать указанным в табл.3.

Табл.3

Шлемы (маски) применяют для защиты лица сварщика от вредного действия лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла. Их изготовляют по ГОСТ 1361 из фибры черного матового цвета или специально обработанной фанеры. Щитки и шлемы должны иметь массу не более 0,6 кг. В щиток или шлем вставляют специальный светофильтр, удерживаемый рамкой размером 120 x 60 мм.
Нельзя пользоваться случайными цветными стеклами, так как они не могут надежно защищать глаза от невидимых лучей сварочной дуги, вызывающих хроническое заболевание глаз.
Защитные светофильтры имеют различную плотность. Наиболее темное стекло имеет марку ЭС-500 и применяется при сварке током до 500 А, среднее ЭС-300 — для сварки током до 300 А, более светлое стекло ЭС-100 — для сварки током 100 А и менее. Снаружи светофильтр защищают от брызг расплавленного металла обычным прозрачным стеклом, которое нужно 2—3 раза в месяц заменять новым. Щитки служат для индивидуальной защиты лица и глаз электросварщика от брызг расплавленного металла, искр и прямых излучений сварочной дуги. В соответствии с ГОСТ 12.4.035—78 «Щитки защитные лицевые для электросварщиков» выпускается несколько моделей защитных щитков из специальной пластмассы — поликарбонатной смолы «дифлов». Этот материал устойчив к высокой температуре и повышенной влажности, практически не деформируется, не портится от брызг расплавленного металла. В конструкции щитков отсутствуют металлические выступающие части, что исключает поражение сварщика электрическим током. Новые модели защитных щитков имеют литой бесшовный корпус, который долговечен и эстетичен, сохраняет механическую прочность при температуре внешней среды +50. -100°С.

Новые наголовные и ручные щитки с увеличенными светофильтрами (90 х 102 мм), наголовные щитки, монтируемые на защитной каске (рис. 1.4), и щитки с подвижными откидывающимися светофильтрами обеспечивают надежную защиту сварщика.

Дополнительный инструмент сварщика.

Для присоединения провода к изделию применяют винтовые зажимы типа струбцин, в которые конец провода впаивают твердым припоем. Зажимы должны обеспечивать плотный контакт со свариваемым изделием.
Для зачистки швов и удаления шлака применяют проволочные шетки — ручные и с электроприводом.

Для клеймения швов, вырубки дефектных мест, удаления брызг и шлака

служат клейма, зубила* молотки.

Для хранения электродов при сварке на монтаже применяют брезентовые сумки длиной 300 мм, подвешиваемые к поясу сварщика. В цеховых условиях для этой цели используют стаканы, изготовленные из отрезка трубы диаметром 50—75 мм, длиной 300 мм, с приваренным донышком-подставкой.
Электросварщик должен быть снабжен комплектом вспо¬могательных инструментов, в который входят:

— молоток с заостренным концом для отбивания шлака;

— стальные щетки ( широкая и узкая) для очистки свариваемых кромок и поверхностей швов (ТУ 406-297);
— слесарный молоток по ГОСТ 2310-77 и зубило длинной не менее 150 мм по ГОСТ 7211 для вырубки мелких дефектов;
— набор шаблонов для промера размеров швов;

— персональное клеймо для клеймения швов.

Сварочные провода служат для подвода тока от сварочной машины или трансформатора к электрододержателюи свариваемому изделию. Электрододержатели снабжают гибким изолированным проводом ПРГ (провод резиновый гибкий) или ПРГН (провод резиновый гибкий нейритовый), сплетенным из большого количества медных, отожженных и пролуженных проволочек диаметром 0,18—0,2 мм.
Рекомендуемые сечения сварочного провода приведены в табл. 4.
Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи.

6.Подготовка металла под сварку.

Подготовка кромок труб под сварку . Перед началом сварочно-монтажных работ необходимо убедиться в том, что используемые трубы и детали трубопроводов имеют сертификаты качества и соответствуют проекту, техническим условиям на их поставку. Трубы и детали должны пройти входной контроль в соответствии с требованиями соответствующих стандартов и технических условий на трубы.
Концы труб и соединительных деталей должны иметь форму и размеры скоса кромок, соответствующие применяемым процессам сварки. При их несоответствии допускается механическая обработка кромок в трассовых условиях. Для труб небольшого диаметра (до 520 мм) возможно применение торцевателей, фаскоснимателей, труборезов и шлифмашинок. Для больших диаметров применяются орбитальные фрезерные машины, гидроабразивная резка и шлифмашинки.

В отдельных случаях, при врезке катушек или выполнении захлестов, допускается применение термических способов подготовки кромок, таких как:
а) газокислородная резка с последующей механической зачисткой кромок абразивным кругом на глубину 0,1.. .0,2 мм;
б) воздушно-плазменная резка с последующей механической обработкой на глубину до 1 мм — вследствие насыщения кромки азотом (при использовании аргона в качестве плазмообразующего газа механическая обработка не требуется); в) воздушно-дуговая резка с последующей зашлифовкой на глубину до 0,5 мм (науглераживание кромок);
г) строжка и резка специальными электродами типа АНР-2М, АНР-3 или ОК.21.03, после которых не требуется механическая обработка.
Перед сборкой труб необходимо очистить внутреннюю полость труб от попавших туда грунта, грязи, снега, а также зачистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхность труб и соединительных деталей на ширину не менее 10 мм.
Участки усиления наружных заводских швов, прилегающие к свариваемому торцу трубы, рекомендуется ошлифовывать до высоты О..Д5 мм на расстоянии от торца не менее 10 мм.
Все трубы поступают на трассу с заводов с разделкой кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки покрытыми электродами . Эта разделка (рис. 27, а) имеет для труб любого диаметра при толщине стенки более 4 мм угол скоса кромок 25-30° и притупление 1-2,6 мм. При толщине стенки 16 мм и более трубы большого диаметра могут поставляться с комбинированной разделкой кромок в соответствии с рис. 27, б.
Размер В зависит от толщины стенки и составляет:
7 мм — при толщине стенки трубы 15. 19 мм
8 мм — при толщине стенки трубы 19. 21,5 мм

10 мм — при толщине стенки трубы 21,5. 26 мм.

Рис. 27. Типы разделки кромок труб для ручной дуговой сварки (а, б), автоматической сварки в среде защитных газов (в), автоматической сварки под флюсом (г, д, е, ж) и порошковой проволокой с принудительным формированием (а, б).

Для трубопроводов Ду 1000 мм и свыше, когда предусмотрено выполнение подварочного корневого шва изнутри, рекомендуется разделка представленная на рис.27, в. При строительстве распределительных трубопроводов допускается ручная дуговая сварка труб без разделки кромок с толщиной стенки до 4 мм. Кроме того, для трубопроводов диаметром до 152 мм возможно применение газовой сварки (без разделки кромок — до 3 мм, и односторонним скосом кромок — до 5 мм).
Соединение разностенных труб на трассе допускается без дополнительной обработки кромок:
• для толщин стенок не более 12,5 мм, если разность толщины не превышает 2 мм;
• для толщин стенок свыше 12,5 мм, если разность толщины не превышает 3 мм. В этом случае смещение стыкуемых кромок не допускается.
Соединение труб или труб с запорной и распределительной арматурой с большей разностью толщин стенок осуществляют посредством вварки между стыкуемыми элементами переходников заводского изготовления или вставок из труб промежуточной толщины длиной не менее 250 мм.
Допускается выполнять непосредственную сборку и сварку труб или труб с деталями трубопроводов при разностенности до 1,5 толщин при специальной обработке, прилегающей к торцу поверхности более толстой трубы или детали (рис.28, а). Сварка захлесточных стыков разностенных труб не допускается.

Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, если толщина стыкуемого торца арматуры не превышает 1,5 толщины стенки трубы с подготовкой патрубка арматуры согласно (рис. 28, б). Указанная подготовка должна быть осуществлена заводом-поставщиком.

Рис. 28. Подготовка для сварки торцов труб и деталей с разной толщиной

При подготовке стыков труб под сварку проверяют перпендикулярность плоскости реза трубы к ее оси, угол раскрытия кромок и величину притупления. Угол раскрытия шва должен составлять 60-70°, а величина притупления 2-2,5 мм (рис. 29). Фаски снимают с торцов труб механическим способом, газовой резкой или другими способами, обеспечивающими требуемую форму, размеры и качество обрабатываемых кромок.

Рис. 29. Подготовка кромок труб под сварку при толщине стенок 8-12 мм.

Разностенность толщин стенок свариваемых труб и смещение их кромок не должны превышать 10% толщины стенки, но быть не более 3 мм. При стыковке труб должен обеспечиваться равномерный зазор между соединяемыми кромками стыкуемых элементов, равный 2-3 мм.
Перед сборкой кромки стыкуемых труб, а также прилегающие к ним внутренние и наружные поверхности на длине 15-20 мм очищают от масла, окалины, ржавчины и грязи.
Прихватки, являющиеся составной частью сварного шва, выполняют те же сварщики, которые будут сваривать стыки, с применением тех же электродов. При сварке труб диаметром до 300 мм прихватка выполняется равномерно по окружности в четырех местах швом высотой 3-4 мм и длиной 50 мм каждая. При сварке труб диаметром более 300 мм прихватки располагают равномерно по всей окружности стыка через каждые 250-300 мм.При монтаже трубопроводов необходимо стремиться к тому, чтобы по возможности больше стыков сваривалось в поворотном положении. Трубы, толщина стенки которых составляет 12 мм, сваривают в три слоя. Первый слой создает местный провар в корне шва и надежное сплавление кромок. Для этого необходимо, чтобы наплавленный металл образовал внутри трубы узкий ниточный валик высотой 1-1,5 мм, равномерно распределяющийся по всей окружности.

7.Выбор режима сварки.

Для выполнения сварного шва прежде всего определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установленные размеры и форму при минимальных затратах материалов, электроэнергии и труда.

Режимом сварки называется совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и сварочный ток, скорость перемещения электрода вдоль шва и др. Все параметры режима сварки можно разделить на основные и дополнительные.

Основные параметры- это величина и полярность тока, диаметр электрода, напряжение на дуге, скорость сварки.

Дополнительные параметры — состав и толщина покрытия электрода, положение электрода и положение изделия. Остальные параметры выбирают в зависимости от марки электрода, положения свариваемого шва в пространстве, вида оборудования и др.

Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемых кромок, вида сварного соединения и размеров шва. Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых кромок. При выполнении угловых и тавровых соединений принимают во внимание значение катета шва: при катете 3 . 5 мм сваривают электродами диаметром 3 . 4 мм, а при катете 6 . 8 мм — электродами диаметром 4 . 5 мм. При многопроходной сварке швов стыковых соединений первый проход выполняют электродом диаметром не более 4 мм; это необходимо для хорошего провара корня шва в глубине разделки.

По выбранному диаметру электрода устанавливают значение сварочного тока. Обычно для каждой марки электродов значение тока указано на заводской этикетке. Полученное значение сварочного тока корректируют, учитывая толщину металла и положение свариваемого шва. При толщине кромок (1,3 . 1,6) d:, расчетное значение сварочного тока уменьшают на 10. 15%, а при толщине кромок более 3d — увеличивают на 10. 15%. Сварку вертикальных и потолочных швов выполняют сварочным током, на 10. 15% уменьшенным против расчетного.

Сварочную дугу возбуждают двумя приемами. Можно коснуться свариваемого изделия торцом электрода и затем отвести электрод от поверхности изделия на 3. 4 мм, поддерживая горение образовавшейся дуги. Можно также быстрым боковым движением коснуться свариваемого изделия и затем отвести электрод от поверхности изделия на такое же расстояние (по методу зажигания спички). Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, так как иначе он приваривается к изделию («примерзает»). Отрывать-«примерзший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево. Длина дуги значительно влияет на качество сварки. Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечивает получение высококачественного шва, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Но слишком короткая дуга вызывает «примерзание» электрода, дуга прерывается, нарушается процесс сварки. Длинная дуга горит неустойчиво с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество оксидов. Для электродов с толстым покрытием длину дуги указывают на заводской этикетке.

Сварочный ток . Увеличение его вызывает (при одинаковой скорости сварки) рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны

Таб.5. Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Таб.6. Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40—50% больше, чем постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

Напряжение определяет, главным образом, ширину шва. На глубину провара напряжение оказывает весьма незначительное влияние. Если при увеличении напряжения скорость сварки увеличить, ширина шва уменьшится.

Сила тока в основном зависит от диаметра электрода, а также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки. Чем больше ток, тем выше производительность, т. е. больше наплавляется металла. Однако при чрезмерном для данного диаметра электрода токе электрод быстро нагревается выше допустимого предела, что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

8.Возможные дефекты, способы их предупреждения.

Качество исходной заготовки в значительной степени определяет качество готовых труб, так как дефекты , имеющиеся на заготовках и слитках, обычно сохраняются и на готовых трубах. Наружные дефекты заготовки могут изменять свою форму и значительно увеличиваться в процессе дальнейшей прокатки. Техническими условиями на трубные заготовки предусматривается удаление поверхностных дефектов , видимых невооруженным глазом, так как количество наружных дефектов , имеющихся на заготовке, повышается пропорционально увеличению поверхности трубы, а удаление их с поверхности готовой трубы ослабляет толщину стенки, поэтому целесообразнее и легче ремонтировать трубную заготовку, чем прокатанную из нее трубу.

Поверхностные дефекты трубной заготовки по своему происхождению разделяются на:

дефекты, образовавшиеся при нагреве;

дефекты прокатного происхождения.

Практика показывает, что доля дефектов прокатного происхождения составляет 20-30 % общего количества дефектов, образующихся при производстве бесшовных труб.

Наиболее часто встречающиеся дефекты на слитках :

поверхностные трещины ;

подкорковые пузыри ;

неметаллические включения ;

усадочная раковина и др.

Основной вид брака трубных слитков (более 90 % общего количества) — горячие продольные и поперечные трещины на их боковой поверхности, образующиеся при кристаллизации (рис. 31).

Рис. 31. Основной вид брака трубных слитков.

Основное количество брака по продольным трещинам приходится на круглые слитки (до 75%) по сравнению с гранеными слитками (до 15-20 %).

Трещиноустойчивостъ слитков при разливке зависит от целого ряда факторов:

скорости наполнения изложниц при разливке;

содержания серы в металле;

характера раскисления стали и др.

За последние годы стали применять новые методы улучшения качества исходного металла для производства бесшовных труб:

разливку стали под слоем жидких синтетических шлаков;

утепление головной части слитка золъно-графитовыми смесями;

разливку металла под жидкотвердеющими смесями;

улучшение технологии раскисления стали и др.

Однако, несмотря на принимаемые меры, круглые мартеновские слитки, которые используют для производства труб на ТПА с пилигримовым станом, имеют глубокую усадочную рыхлость, наличие подкорковых пузырей, достаточно большое количество неметаллических включений и другие дефекты сталеплавильного производства.

Возникновение плен (особенно внутренних) на трубах, прокатываемых на пилигримовых установках, вызвано сочетанием дефектов макроструктуры слитков с повышенной загрязненностью металла неметаллическими включениями, высоким содержанием вредных примесей и т.д. В месте расположения плен на слитке поверхность металла окислена, обезуглерожена и поражена неметаллическими включениями.

Ниже описаны дефекты поверхности , образовавшиеся из дефекта слитка или литой заготовки:

раскатанная (раскованная) трещина — разрыв металла, образовавшийся при раскатке (ковке) продольной или поперечной трещины слитка или литой заготовки, заполненный окалиной;

трещина напряжения — разрыв металла, идущий вглубь под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, вызванных структурными превращениями;

раскатанный пузырь — нарушение сплошности поверхности при прокатке наружного или подповерхностного пузыря слитка или литой заготовки;

раскатанная корочка — частичное отслоение металла, образовавшееся в результате раскатки завернувшихся корочек, представляющих скопления неметаллических включений, окисленных заливин и брызг, образовавшихся на поверхности слитка (на микрошлифе в зоне дефекта наблюдается обезуглероживание металла и скопление неметаллических включений сложного состава);

скворечник — выходящая на поверхность полость со сглаженными и окисленными стенками, образовавшаяся при прокатке в результате раскрытия внутренних трещин;

рванина — раскрытые разрывы, расположенные поперек или под углом к направлению наибольшей вытяжки металла при про¬катке (ковке), образовавшиеся вследствие пониженной пластичности металла (на микрошлифе в зоне дефекта наблюдаются разветвленные разрывы металла; в зоне, прилегающей к дефекту, могут быть окалина, оксиды, нитриды, образовавшиеся по раскрытым разрывам при охлаждении или вторичном нагреве металла);

чешуйчатость — отслоение и разрывы в виде сетки, образовавшиеся при прокатке вследствие перегрева или пониженной пластичности металла периферийной зоны;

прокатная плена — отслоение металла языкообразной формы, соединенное с основным металлом одной стороной, образовавшееся вследствие раскатки рванин; нижняя поверхность отслоения и металл под ним покрыты окалиной;

подрез — продольное углубление, располагающееся по всей длине или на отдельных участках поверхности и образовавшееся вследствие неправильной настройки привалковой арматуры или одностороннего перекрытия калибров;

закат — прикатанный продольный выступ металла с одной или с диаметрально противоположных сторон, образовавшийся в результате вдавливания уса или подреза, а также следов зачистки и грубых рисок;

риски — продольное углубление с закругленным или плоским дном, образовавшееся от царапания поверхности металла наварами и другими выступами на прокатной арматуре;

отпечатки — углубления или выступы, расположенные по всей поверхности или на отдельных ее участках, образовавшиеся от выступов и углублений на прокатных валках;

рябизна — углубления от вдавливания окалины, образовавшейся при прокатке (ковке);

обнаруживается после удаления окалины.

Реже встречаются такие дефекты , как шлифовочные трещины, травильные трещины, остатки окалины, перетрав, царапины, заусенцы . В настоящее время достаточно хорошо исследованы причины, приводящие к появлению грубых дефектов на поверхности непрерывнолитого металла; по характеру дефектов на его поверхности можно определить источник их образования.

Таб.8. Влияние технологических факторов на образование дефектов поверхности непрерывнолитых заготовок.

Причина образования

Перерыв струи металла из промежуточного ковша; остановка МНРС

Tрещины продольные по грани заготовки

Большое содержание серы в металле, высокая скорость разливки; нарушение теплоотвода в кристаллизаторе; некачественная шлакообразующая смесь; нарушение режима вторичного охлаждения и установки погружного стакана

Трещины продольные по ребру заготовки

Нарушение теплоотвода в кристаллизаторе

Нарушение теплоотвода в кристаллизаторе, некачественная шлакообразующая смесь, высокая температура металла

Колебания уровня металла в кристаллизаторе, нарушение теплоотвода в кристаллизаторе

Некачественная шлакообразующая смесь; колебания уровня металла в кристаллизаторе; нарушение установки погружного стакана

Колебания уровня металла в кристаллизаторе; некачественная шлакообразующая смесь

Недостаточное раскисление металла, нарушение установки погружного стакана; некачественная шлакообразующая смесь

Катаные или круглые заготовки по сравнению с литыми не имеют усадочной рыхлости и других дефектов, присущих литому металлу и отличаются более точными размерами и чистой поверхностью, что позволяет изготовлять трубы лучшего качества. Поверхностные дефекты таких заготовок возникают в результате нагрева или прокатки.

9.Контроль сварных соединений.

Вполне очевидно, что качество сварных швов влияет на функциональность всей сваренной конструкции. Дефекты приводят к ослаблению прочности изделий и их разрушению в процессе эксплуатации. Из-за проницаемости швов нарушается герметичность сосудов и систем, работающих под давлением.

Рис.32. Контроль сварных соединений

После завершения сварочных работ, изделия должны подвергаться контролю сварных соединений с целью обнаружения и исправления дефектов. Невооруженным глазом можно рассмотреть лишь часть из них — крупные наружные трещины и поры, непровары, подрезы и т.п. Большая часть дефектов скрыта в глубине металла или имеет такие малые размеры, что обнаружить их можно только с использованием специальных приборов и материалов.

Существует много способов контроля сварных швов, различающихся по принципу действия, способности к обнаружению тех или иных видов дефектов, техническому оснащению. Методы контроля сварных соединений подразделяются на разрушающие и неразрушающие. Последние, в силу понятных причин, являются наиболее широко используемыми. Применяются следующие основные методы неразрушающего контроля сварных соединений:

контроль сварных швов на проницаемость;

прочие методы (проверка с использованием вихревых токов и т.п.).

Внешний осмотр. Всякий контроль сварных соединений начинается с внешнего осмотра, с помощью которого можно выявить не только наружные дефекты, но и некоторые внутренние. Например, разная высота и ширина шва и неравномерность складок свидетельствуют о частых обрывах дуги, следствием которых являются непровары. Перед осмотром, швы тщательного очищаются от шлака, окалины и брызг металла. Более тщательная очистка в виде обработки шва промывкой спиртом и травлением 10%-ным раствором азотной кислоты придает шву матовую поверхность, на которой легче заметить мелкие трещины и поры. После использования кислоты нужно не забыть удалить ее спиртом во избежание разъедания металла. Визуальный контроль сварных соединений выявляет, прежде всего, наружные дефекты — геометрические отклонения шва (высоты, ширины, катета), наружные поры и трещины, подрезы, непровары, наплывы.Для эффективности контроля используют дополнительное местное освещение и лупу с 5-10 кратным увеличением. Лупа — очень полезный инструмент в данном случае, она помогает выявить многие дефекты, которые нельзя рассмотреть невооруженным глазом — тонкие волосяные трещины, выходящие на поверхность, пережег металла, малозаметные подрезы. Она позволяет также проследить, как ведет себя конкретная трещина в процессе эксплуатации — разрастается или нет. При внешнем осмотре применяется также измерительный инструмент для замера геометрических параметров сварного соединения и дефектов — штангенциркуль, линейка, различные шаблоны.

Капиллярный контроль. Капиллярный контроль основан на капиллярной активности жидкостей — их способности втягиваться, проникать в мельчайшие каналы (капилляры), имеющиеся на поверхности материалов, в том числе поры и трещины сварных швов. Чем выше смачиваемость жидкости и чем меньше радиус капилляра, тем больше глубина и скорость проникновения жидкости. С помощью капиллярного контроля можно контролировать материалы любого вида и формы — ферромагнитные и неферромагнитные, цветные и черные металлы и их сплавы, керамику, пластмассы, стекло. В основном, капиллярный метод применяют для обнаружения невидимых или слабо видимых невооруженным глазом поверхностных дефектов с открытой полостью. Однако с помощью некоторых материалов (керосина, например) можно с успехом обнаруживать и сквозные дефекты. К наиболее распространенным способам контроля качества сварных швов с использованием явления капиллярности относится контроль пенетрантами(англ. penetrant — проникающий) — веществами, обладающими малым поверхностным натяжением и высокой световой и цветовой контрастностью, позволяющей легко их увидеть. Сущность метода состоит в окраске дефектов, заполненных пенетрантами.

Рис.33. Пенетрант для контроля сварных швов

Пенетрант может храниться в любой емкости и наноситься на контролируемый шов любым способом, но наиболее удобная форма выпуска — аэрозольные баллончики, с помощью которых смесь распыляется на поверхность металла.

Обычно в комплект средства контроля швов входят три баллончика:

очиститель, предназначенный для очистки поверхности от загрязнений перед проведением контроля и удаления излишков пенетранта с поверхности перед проявлением;

проявитель — материал, предназначенный для извлечения пенетранта из дефекта и создания фона, для образования четкого индикаторного рисунка.

Рис.34. Контроль сварных соединений пенетрантом: 1 — очищенная поверхность с трещиной, 2 — нанесенный на поверхность пенетрант (пенетрант заполнил трещину), 3 — очищенная от пенетранта поверхность (пенетрант остался в трещине), 4 — нанесенный на поверхность проявитель (проявитель вытягивает пенетрант из трещины на поверхность, и может создавать светлый фон)

Поверхность шва и околошовной зоны очищается от загрязнения, обезжиривается и сушится. При очистке важно не внести в дефекты новых загрязнений, поэтому механический способ очистки, при котором повреждения могут забиться посторонними включениями, использовать нежелательно. Обычно рекомендуется заканчивать операцию очистки очистителем, идущим в комплекте, — протерев им поверхность материалом не оставляющим волокон. Если сварной шов перед контролем подвергался травлению, травящий состав нужно нейтрализовать 10-15% раствором соды (Na ₂ CO ₃ ).При контроле в условиях минусовых температур (если свойства используемого пенетранта допускают это), поверхность изделия рекомендуется протереть чистой тканью, смоченной в этиловом спирте.Затем на поверхность распыляют пенетрант и дают выдержку в течение 5-20 минут (в соответствии с инструкций для конкретного состава). Это время необходимо на проникновение жидкости в имеющиеся дефекты.После выдержки излишки пенетранта удаляются с поверхности. Способ удаления может различаться в зависимости от используемого состава. Водорастворимые смеси удаляют тканью без волокон, смоченной в воде, но обычно излишки пенетранта удаляются очистителем, входящим в состав комплекта. Независимо от способа удаления, нужно добиться того, чтобы поверхность была полностью очищена от препарата. В заключительной стадии операции, из третьего баллончика наносится индикаторная жидкость, которая вытягивает пенетрант из полостей дефектов по принципу промокашки, отображая их расположение и форму в виде цветового рисунка. В случае необходимости, при осмотре применяют лупу с двукратным увеличением.

Рис.35. Контроль сварных швов пенетрантом

Проверка качества сварных швов с использованием пенетрантов имеет как достоинства, так и недостатки. В числе первых — простота использования, высокая чувствительность и достоверность обнаружения дефектов, многообразие контролируемых по виду и форме материалов, высокая производительность, относительная дешевизна. К основным недостаткам относится возможность обнаружения только поверхностных дефектов, необходимость тщательной очистки шва, невозможность применения после механической обработки поверхностного слоя. Применяя пенетранты, следует также иметь в виду, что широко раскрытые дефекты (более 0,5 мм) могут не проявиться — из-за особенности капиллярного явления.

Контроль швов на непроницаемость с помощью керосина . Несмотря на свою простоту, контроль качества сварных соединений с помощью керосина достаточно эффективен и к тому же не требует сколько-нибудь значительных материальных затрат.Керосин способен проникать сквозь мельчайшие трещины в сварных швах, благодаря чему позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты. По своей эффективности способ контроля керосином эквивалентен гидравлическому испытанию с давлением 3-4 кгс/мм 2 .

Проверка керосином сводится к ряду последовательных операций:

Очистка шва с двух сторон от шлака, грязи и ржавчины.

Покрытие одной из сторон (той, за которой удобнее наблюдать) водной суспензией каолина или мела (350-450 г на 1 л воды). После нанесения суспензии необходимо подождать, пока она высохнет. Для ускорения процесса покрытие можно просушить горячим воздухом.

Обильное смачивание обратной стороны керосином — 2-3 раза в течение 15-30 минут, в зависимости от толщины металла. Это можно делать струей из краскопульта или паяльной лампы, а также с помощью кисти или кусочка ветоши.

Наблюдение за стороной, на которую нанесена меловая или каолиновая суспензия, и маркирование проявляющихся дефектов.

Негерметичность швов обнаруживает себя появлением темных полос или точек на меловом или каолиновом покрытии, которые с течением времени расплываются в более обширные пятна. Именно поэтому наблюдать за обратной стороной нужно сразу после нанесения керосина — чтобы зафиксировать первые проявления керосина, точно указывающие на место и форму дефекта. Проявляющиеся точки свидетельствуют о порах и свищах, полоски — о сквозных трещинах. Контроль сварных швов с помощью керосина предназначен в основном для стыковых соединений, в отношении нахлесточных он менее эффективен. Повысить его действенность в этом случае можно, просверлив отверстие и закачав или залив керосин между швами. Применяя этот прием нужно иметь в виду, что керосин, попавший в стык деталей, может впоследствии вызвать коррозию, поэтому его необходимо удалить после испытания подогревом детали горелкой или паяльной лампой.

Рис.36. Цистерна подготовленная для проверки на герметичность с использованием керосина

Контроль сварных швов на проницаемость.

Ко многим используемым в промышленности и быту всевозможным емкостям, гидравлическим и пневматическим системам, изготовленным с использованием сварки, предъявляется требование герметичности. Для определения последней проводятся испытания на непроницаемость сварных швов, называемые по-разному — течеисканием, пузырьковым способом, пневмо- и гидроиспытанием. Целью всех этих методов является обнаружение сквозных дефектов, через которые жидкость или газ могут выходить наружу сосуда или системы или, напротив, проникать внутрь. Существует довольно много методов контроля сварных швов на проницаемость с использованием различных материалов — газов (в основном воздуха или азота), жидкостей (воды или масла). Сутью испытаний является создание избыточного давления или разрежения и обнаружение мест, через которые под их воздействием рабочий компонент (газ или жидкость) проникает через сварной шов. По виду используемого рабочего компонента и способа создания разности давлений различают пневматический, гидравлический, пневмогидравлический, вакуумный контроль.

Обдув сварных соединений воздухом . В тех случаях, когда изделие нельзя накачать воздухом, можно применить упрощенный вариант пневматического испытания, обдувая шов с одной стороны струей воздуха под давлением, а с другой — обмазав его мыльным раствором. В этом случае в зоне обдува создается подпор воздуха, который проявляет себя появлением пузырьков с обратной стороны (при наличии сквозных дефектов).

Рис.37. Проверка обдувом сварных соединений воздухом

Чтобы получить необходимый эффект, необходимо соблюдать определенные условия: давление воздуха должно быть до 2,5 кгс/см 2 , струя должна направляться перпендикулярно шву, конец шланга должен быть увенчан ниппелем с отверстием 10-15 мм. Ниппель удерживают на расстоянии 50-100 мм от шва. Как и в случае пневматического испытания, наличие сквозных дефектов определяется по появлению пузырьков воздуха на обратной стороне шва. Способ наиболее эффективен при проверке угловых швов, поскольку в этом случае создается больший подпор.

Магнитная дефектоскопия. При контроле качества сварки магнитными дефектоскопами используется явление электромагнетизма. Прибор создает вокруг исследуемой области магнитное поле, поток линий которого, проходя через металл, искривляется в местах дефектов. Это искажение фиксируется определенными способами, из которых в сварочном производстве используются два — магнитопорошковый и магнитографический. При первом, на поверхность сварного соединения наносят сухой или влажный (в смеси с маслом, керосином или мыльным раствором) ферромагнитный порошок (например железный), который скапливается в местах дефектов, свидетельствуя, таким образом, о наличие несплошностей.

Рис.38. Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией

Более совершенный магнитографический способ предполагает наложение на шов ферромагнитной ленты, на которой после пропускания ее через прибор проявляются имеющиеся дефекты.

Рис.39. Проверка качества сварных швов магнитной дефектоскопией: 1 — магнит, 2 — сварной шов, 3 — дефект, 4 — магнитная пленка.

Магнитным способам контроля могут подвергаться только ферромагнитные металлы. Хромоникелевые стали, алюминий, медь, не являющиеся ферромагнетиками, магнитному контролю не подлежат.

Ультразвуковая дефектоскопия. Ультразвуковой способ использует способность ультразвуковых волн отражаться от границ, разделяющих две упругие среды с разными акустическими свойствами. Посланная прибором ультразвуковая волна, пройдя металл, отражается от его нижней поверхности и возвращается обратно, фиксируясь датчиком. При наличии внутри металла дефекта, датчик отобразит искажение волны. Различные дефекты отображаются по-разному, что позволяет определенным образом классифицировать их.

Рис.40. Проверка сварных швов ультразвуковой дефектоскопией

Контроль качества сварных соединений с помощью ультразвуковых дефектоскопов в силу удобства его проведения получил очень широкое распространение — гораздо большее, чем магнитная и радиационная дефектоскопия. К его недостаткам относится сложность расшифровки сигнала (качественно сделать контроль сварного соединения способен только специалист, прошедший обучение), ограниченность использования для металлов с крупным зерном (аустенитные стали, чугун и пр.).

10.Охрана труда и пожарная безопасность при выполнении сварочных работ.

Охрана труда — это система законодательных актов, социально -экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Техника безопасности — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействий на работающих опасных производственных факторов. Производственная санитария — система организационных мероприятий и технологических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. Техника безопасности и производственная санитария являются составной частью термина охраны труда. Охрана труда — это система законодательных актов, социально -экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда. Техника безопасности — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействий на работающих опасных производственных факторов. Производственная санитария — система организационных мероприятий и технологических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. Техника безопасности и производственная санитария являются составной частью термина охраны труда.

Требования охраны труда перед началом работы

Перед началом выполнения газосварочных работ работник обязан:
-проверить наличие и исправность средств индивидуальной защиты;
-осмотреть и подготовить свое рабочее место, убрать все лишние предметы, не загромождая при этом проходов;
-проверить состояние пола на рабочем месте. Если пол скользкий или мокрый, потребовать, чтобы его вытерли или сделать это самому;
-проверить наличие и исправность газосварочной аппаратуры, вентиляции, инструмента, приспособлений, а также воды в водяном затворе;
-подготовить холодную воду для охлаждения горелки (резака), огнетушители, ящик с песком и другие средства пожаротушения;
-убедиться, что вблизи места сварочных работ нет легковоспламеняющихся и горючих материалов. Если они имеются, потребовать, чтобы их убрали не менее чем на 5 м от места сварки (резки);
-транспортировку баллонов с газом производить только на специальных тележках. Не бросать баллоны, не ударять друг о друга, не браться при подъеме баллона за его вентиль. Следить, чтобы на штуцере вентиля была заглушка, а на баллоне колпак;
-включить вентиляцию.
Запрещается:

-работать неисправным инструментом и приспособлениями или на неисправном оборудовании, а также самому производить устранение неисправностей;
-переносить баллоны на плечах (одним или двумя рабочими).
Перед началом выполнения электросварочных работ работник обязан:
-предъявить руководителю работ удостоверение о проверке знаний безопасных методов работ;
-надеть каску, спецодежду, спецобувь установленного образца;
-получить задание на выполнение работы у бригадира или руководителя.
Запрещается:
-соединять сварочные провода скруткой;
-касаться руками токоведущих частей;
-осуществлять ремонт электросварочного оборудования.
После получения задания у руководителя работ необходимо:
-подготовить необходимые средства индивидуальной защиты (при выполнении потолочной сварки – асбестовые или брезентовые нарукавники; при работе лежа теплые подстилки; при производстве работ во влажных помещениях – диэлектрические перчатки, галоши или коврики; при сварке или резке цветных металлов и сплавов – шланговый противогаз);
-проверить рабочее место и подходы к нему на соответствие требованиям безопасности;
-подготовить инструмент, оборудование и технологическую оснастку, необходимые при выполнении работ, проверить их исправность и соответствие требованиям безопасности;
-в случае производства сварочных работ в закрытых помещениях или на территории действующего предприятия проверить выполнение требований пожаровзрывобезопасности и вентиляции в зоне работы;
-проверить устойчивость свариваемых или разрезаемых деталей и конструкций;
-убедиться в отсутствии в зоне работы пожароопасных материалов.
Запрещается приступать к работе при следующих нарушениях требований безопасности:
-отсутствии или неисправности защитного щитка, сварочных проводов, электрододержателя, а также средств индивидуальной защиты;
-отсутствии или неисправности заземления корпуса сварочного трансформатора, вторичной обмотки, свариваемой детали и кожуха рубильника;
-недостаточной освещенности рабочих мест и подходов к ним;
-отсутствии ограждений рабочих мест, расположенных на высоте 1,3 м и более, и оборудованных систем доступа к ним;
-пожаровзрывоопасных условиях;
-отсутствии вытяжной вентиляции в случае работы в закрытых помещениях.
Работник не должен приступать к работе при следующих нарушениях требований безопасности:
-неисправности горелки или редуктора (неплотности примыкания накидной

гайки редуктора, неисправности вентиля горелки);
-неисправности манометра на редукторе (отсутствии клейма о ежегодном испытании или несвоевременном проведении очередных испытаний; разбитом стекле или деформированном корпусе, неподвижности стрелки при подаче газа в редукторе);
-нарушении целостности баллона (наличие трещин или вмятин), а также отсутствии на баллоне с газом клейма с датой испытания;
-неисправности водяного затвора ацетиленового генератора, а также наличии других неисправностей, указанных в инструкции завода-изготовителя по его эксплуатации, при которых не допускается применение генератора;
-недостаточной освещенности рабочих мест и подходов к ним;
-отсутствии ограждений рабочих мест, расположенных на высоте 1,3 м и более, и оборудованных систем доступа к ним;
-отсутствии вытяжной вентиляции в случае работы в закрытых помещениях;
-наличии в зоне работы взрывопожароопасньх материалов.
Обнаруженные неисправности и нарушения требований безопасности должны быть устранены собственными силами до начала работ, а при невозможности сделать это работник обязан сообщить о них руководителю работ.

Требования охраны труда во время работы

Электросварочные работы необходимо выполнять при соблюдении следующих требований безопасности:
-место производства работ, а также нижерасположенные места должны быть

освобождены от горючих материалов в радиусе не менее 5 м, а от взрывоопасных материалов и установок — 10 м;
-при производстве электросварочных работ вне помещений (во время дождя или снегопада) над рабочим местом сварщика и местом нахождения сварочного аппарата должен быть установлен навес;
-электросварочные работы на высоте должны выполняться с лесов или подмостей с ограждениями. Запрещается производить работы с приставных лестниц;
-сварка должна осуществляться с применением двух проводов, один из которых присоединяется к электрододержателю, а другой (обратный) — к свариваемой детали. Запрещается использовать в качестве обратного провода сети заземления металлические конструкции зданий, технологическое оборудование, трубы санитарно-технических сетей (водопровод, газопровод и т.п.);
-сварочные провода должны соединяться способом горячей пайки, сварки или при помощи соединительных муфт с изолирующей оболочкой. Места соединений должны быть заизолированы; соединение сварочных проводов методом скрутки не допускается;
-сварочные провода должны прокладывать так, чтобы их не могли повредить машины и механизмы. Запрещается прокладка проводов радом с газосварочными шлангами и трубопроводами, расстояние между сварочным проводом и трубопроводом кислорода должно быть не менее 0,5 м,

а трубопроводом ацетилена и других горючих газов — 1 м.
Перед сваркой работник должен убедиться, что кромки свариваемого изделия и прилегающая к ним зона (20-30 мм) очищены от ржавчины, шлака и т.п. При очистке необходимо пользоваться защитными очками.
Свариваемые детали до начала сварки должны быть надежно закреплены. При резке элементов конструкций электросварщик обязан применять меры против случайного падения отрезаемых элементов.
Емкости, в которых находились горючие жидкости или кислоты, до начала электросварочных работ должны быть очищены, промыты, просушены с целью устранения опасной концентрации вредных веществ.
3апрещается производить сварку на сосудах, находящихся под давлением. Сварку (резку) свежеокрашенных конструкций и деталей следует производить только после полного высыхания краски.
При выполнении электросварочных работ в закрытых емкостях или полостях конструкций необходимо соблюдать следующие требования безопасности:
-рабочее место должно быть обеспечено вытяжной вентиляцией, а в особых случаях сварку следует производить в шланговом противогазе;
-применять освещение напряжением не выше 12 В, устанавливая трансформатор вне емкости;
-работы необходимо осуществлять с применением предохранительного пояса с креплением его к веревке, другой конец которой должен держать страхующий снаружи емкости; электросварочный аппарат должен иметь электроблокировку, обеспечивающую автоматическое отключение

напряжения холостого хода или ограничение его до напряжения 12В с выдержкой времени не более 0,5 с;
-при работе пользоваться диэлектрическими перчатками, галошами, ковриком, а также изолирующим шлемом.
При выполнении сварочных работ в одном месте несколькими работниками, их рабочие места необходимо ограждать светонепроницаемыми щитами из несгораемого материала.
Запрещается одновременная электросварка и газосварка (газорезка) внутри закрытой емкости или резервуара.
Во время перерывов в работе запрещается оставлять на рабочем месте электрододержатель, находящийся под напряжением, сварочный аппарат необходимо отключать, а электрододержатель закреплять на специальной подставке или подвеске. Подключение и отключение сварочных аппаратов, а также их ремонт должны осуществляться специальным персоналом через индивидуальный рубильник.
При выполнении работ на действующих объектах с установленным режимом проведения огневых работ работник обязан выполнять дополнительные требования инструкций, утвержденных Госгортехнадзором России.
Газосварочные работы необходимо выполнять при соблюдении следующих требований безопасности:
-шланги должны быть защищены от соприкосновений с токоведущими проводами, стальными канатами, нагретыми предметами, масляными и жирными материалами. Перегибать и переламывать шланги не допускается;
-перед зажиганием горелки следует проверить правильность перекрытия вентиля (при зажигании сначала открывают кислородный вентиль, после чего ацетиленовый, а при тушении — наоборот);
-во время перерывов в работе горелка должна быть потушена и вентили на ней перекрыты, перемещаться с зажженной горелкой вне рабочего места не допускается;
-во избежание сильного нагрева горелку, предварительно потушив, следует периодически охлаждать в ведре с чистой водой;
-емкости, в которых находились горючие жидкости или кислород, разрешается сваривать (резать) только после их очистки, промывки и просушки. Запрещается производить сварку, резку и нагрев открытым пламенем аппарата сосудов и трубопроводов под давлением;
-во избежание отравления окисью углерода, а также образования взрывоопасной газовоздушной смеси запрещается подогревать металл горелкой с использованием только ацетилена без кислорода;
-свариваемые (разрезаемые) конструкции и изделия должны быть очищены от краски, масла, окалины и грязи с целью предотвращения разбрызгивания металла и загрязнения воздуха испарениями газа;
-свариваемые конструкции до начала сварки должны быть закреплены, а при резке должны быть приняты меры против обрушения разрезаемых элементов конструкций;
-при обратном ударе (шипении горелки) следует немедленно перекрыть

сначала ацетиленовый, затем кислородный вентили, после чего охладить горелку в чистой воде;
-разводить огонь, курить и зажигать спички в пределах 10 м от кислородных и ацетиленовых баллонов, газогенераторов и иловых ям не допускается.
При газопламенных работах в закрытых емкостях или полостях конструкций необходимо выполнять следующие требования:
-использовать в процессе работы вытяжную вентиляцию, а в особых случаях — шланговые противогазы;
-размещать ацетиленовые генераторы и газовые баллоны вне емкостей;
-выполнять работы только при наличии вне емкости двух работников, которые должны страховать газосварщика с помощью веревки, второй конец должен быть прикреплен к его предохранительному поясу;
-провести проверку загазованности в колодцах, тоннелях и других местах возможного скопления взрывопожароопасных газов до начала производства работ;
-не допускать одновременно производства газопламенных и электросварочных работ.
Требования охраны труда по окончании работы

По окончании электросварочных работ работник обязан:
-отключить электросварочный аппарат;
-привести в порядок рабочее место, собрать инструмент, смотать в бухты сварочные провода и убрать в отведенные для их хранения места;
-убедиться в отсутствии очагов загорания, при их наличии залить водой;
-обо всех нарушениях требований безопасности, имевших место в процессе выполнения работы, сообщить бригадиру или руководителю работ;
После окончания газосварочных работ электрогазосварщик обязан:
-потушить горелку;
-привести в порядок рабочее место;
-убрать газовые баллоны, шланги и другое оборудование в отведенные для них места;
-разрядить генератор, для чего следует очистить его от ила и промыть волосяной щеткой;
-убедиться в отсутствии очагов загорания, при их наличии — залить их водой;
обо всех нарушениях требований безопасности, имевших место в процессе работы, сообщить бригадиру или руководителю работ.
Убрать спецодежду, средства индивидуальной защиты в предназначенные для хранения места.
Вымыть руки с мылом и принять душ, выполнить другие мероприятия личной гигиены.
Сообщить лицу, ответственному за производство работ о всех недостатках, замеченных во время работы, и принятых мерах по их устранению.

Электробезопасность. Электротравмы возникают при прохождении электрического тока через человека.Ток силой 0,1А независимо от рода его принято считать смертельно опасным для человека. При минимальном сопротивлении организма человека в 600 Ом смертельно опасная величина

тока (0,1А) создаётся при напряжении всего лишь 60В.Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и напряжения, а также от пути прохождения тока в организме человека, длительности действия тока, частоты (с повышением частоты переменного тока степень поражения снижается, переменный ток опаснее постоянного).Поражение током в производственных условиях чаще всего происходят в результате прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением.Опасным напряжением может оказаться шаговое напряжение, возникающее при растекании электрического тока в землю. Растекание тока возможно в случаях касания оборванного электрического провода воздушной сети с землёю или при срабатывании защитного заземления. Если человек окажется в зоне растекания тока, то между ногой, находящейся ближе к заземлителю, и ногой, отстоящей от заземлителя на расстоянии шага (0,8м), возникает разность потенциалов (шаговое напряжение) и от ноги к ноге замкнётся цепь тока. Для защиты от шагового напряжения пользуются резиновой обувью.

Пожарная безопасность.

Причинами, вызывающими пожары в цехах, являются наличие легковоспламеняющих веществ и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твёрдых сгораемых материалов, ёмкостей и аппаратов с пожароопасными продуктами под давлением, электроустановок, вызывающих в процессе их работы электрические искры и др.Причин возникновения пожаров много: самовозгорание некоторых веществ, если их хранение является неудовлетворительным, зажигание пламенем, электрической искрой, жидким металлом, шлаком и др. принято по признаку пожарной опасности подразделять производство на несколько категорий: А – взрывопожароопасные, Б – взрывоопасные, В – пожароопасные, Г и Д – непожароопасные, Е – взрывоопасные (имеются только газы).Сварочные работы могут выполняться в помещениях каждой категории производства в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.3.003-75.Сварочные работы в замкнутых ёмкостях должны выполняться по специальному разрешению администрации предприятия.Порядок работы по организации и проведении сварочных работ на шахтах и рудниках определяется инструкциями, утверждёнными Госгортехнадзором: Запрещается:

· Пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горячих жидкостей;

· Выполнять резку и сварку свежеокрашенных конструкций до полного высыхания краски;

· Выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением;

· Производить без специальной подготовки резку и сварку ёмкостей из-под жидкого топлива.

Средствами пожаротушения являются вода, пена, газы, пар, порошковые составы и др.

При тушении пожаров водой используют установки водяного пожаротушения, пожарные машины, водяные стволы (ручные и лафетные). Для подачи воды в эти установки используют специальные водопроводы. Для тушения пожаров водой в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устанавливают внутренние пожарные краны. Пена представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество. Для получения воздушно-механической пены применяют воздушно-пенные стволы, генераторы пены и пенные оросители. Генераторами пены и пенными оросителями оборудуют стационарные установки водопенного тушения пожаров. При тушении пожаров газами, паром используют двуокись углерода, азот, дымовые газы и др. Каждый сварочный пост должен иметь огнетушитель, бачок или ведро с водой, а также ящик с песком и лопатой. После окончания сварочных работ необходимо проверять рабочее помещение и зону, где выполнялись сварочные работы.

11. Передовые приемы труда и прогрессивная технология.

При строительстве магистральных трубопроводов приходится: собирать и сваривать миллионы стыков труб большого диаметра. Укладка трубопроводов может быть либо непрерывной, либо секционной. В первом случае производят последовательное наращивание, причем все стыки выполняют без вращения труб. Во втором случае первоначально сваривают секции, вращая при этом трубы, а затем на трассе стыки выполняют без вращения. В России на строительстве магистральных трубопроводов применяют главным образом секционный способ укладки труб. Трубы длиной 12 м поступают на полевые сварочные базы, где их соединяют в секции длиной 24—36 м. Эти секции на специальных автомашинах транспортируют на трассу и сваривают в плети.

Сборка стыков труб является важнейшей операцией, во многом определяющей качество сварки. При сборке необходимо обеспечить соосность труб, достаточно точное совпадение свариваемых кромок и равномерный зазор в стыке, позволяющий проварить корень шва по всему периметру. Для этой цели применяют центраторы наружные или внутренние. Применение внутренних центраторов позволяет механизировать операцию сборки более полно. Кроме того, собранный стык оказывается целиком доступным для сварки и корневой шов можно выполнить от начала до конца без остановок и прихваток. Для внутреннего центратора используют механизм типа «зонтик» с радиальным приложением сил к кромкам труб (рис. 41).

Два ряда 2, 3 центрирующих элементов могут разжиматься независимо, а сжиматься — одновременно. Последовательное разжатие заднего и переднего рядов центрирующих элементов 2, 3 достигается подачей масла под давлением в полости 8 и 1. При этом движение каждого из конусов 6 и 7 через ролики 5 и жимки 4 передаются башмакам, которые непосредственно соприкасаются с поверхностями собираемых труб и обеспечивают их центровку. Для освобождения стыка после сборки и прихватки масло подается в полость 9, обеспечивая одновременный отвод центрирующих элементов обоих рядов. Центратор внутрь трубы обычно вводят с помощью штанги. При использовании центратора в качестве вращателя штангу закрепляют в подшипникам и сообщают ей вращательное движение.

При сборке и сварке секций на полевых базах используют механизированные трубосварочные линии типа МТЛ (рис. 42).

Трубы с накопителя 2 поочередно манипулятором укладывают на рольганг 3. Сборку выполняют с помощью гидравлического внутреннего центратора 1, закрепленного штангой и используемого в качестве вращателя. Первая труба рольгангом 3 надвигается на центратор так, чтобы ее торец располагался на расстоянии 15— 20 мм от ряда жимковцентратора, которые при разжатии фиксируют ее в этом положении. Вторая труба подается рольгангом 3 до соприкосновения с первой и фиксируется разжатием второго ряда жимковцентратора, чем достигается центровка стыка. Сцентрированные трубы приподнимаются над роликами продольного перемещения, и при вращении трубы два сварщика одновременно выполняют корневой шов полуавтоматами в среде СО ₂ или ручной дуговой сваркой. Сваренная первым слоем двухтрубная секция подается рольгангом вперед, на ее место на центратор надвигается третья труба, и цикл сборки стыка и сварки первого слоя повторяется. После этого собранная трехтрубная секция перегружателем передается на промежуточный стеллаж 4, а затем на второй стенд 5, где стыки окончательно сваривают автоматами под флюсом с помощью торцового вращателя 6.

Поворотные стыки труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки до 17 мм необходимо выполнять двусторонней сваркой.

Торцы труб проходят механическую обработку с одновременным нанесением риски на внутренней поверхности для автоматического направления внутренней сварочной головки по стыку. Сборку выполняют с помощью самоходного центратора, вращение обеспечивается поворотными роликами стенда. Сначала сваривают наружные швы 1 и 2, затем внутренний шов 3 (рис.43) . Автоматическую сварку внутреннего шва под флюсом выполняет оператор, который наблюдает за процессом по приборам.

Рис.43

Выполнение неповоротных стыков магистральных трубопроводов большого диаметра весьма трудоемко. Использование трубоукладчиков и внутренних гидравлических центраторов обеспечивает механизацию процесса сборки, однако сварку по-прежнему выполняют, как правило, вручную. Для ускорения темпа укладки трубопроводов процесс сварки расчленяют на ряд последовательных операций. При поточно-расчлененном методе одновременно работают звено сборщиков и несколько звеньев сварщиков. Впереди движется звено сборщиков, собирая стыки с помощью внутреннего центратора. Двигаясь за ними от стыка к стыку, каждое звено сварщиков выполняет свой слой шва, а каждый сварщик — определенный участок этого слоя.

При укладке трубопроводов диаметром 114—529 мм используют оборудование для контактной сварки стыков труб с внешним кольцевым трансформатором (установки ТКУС и ТКУП). Стационарная установка ТКУС имеет неразъемную сборочно-сварочную головку. Передвижная установка ТКУП, используемая для сварки стыков на трассе, имеет разъемную сварочную головку, подвешиваемую на стреле специального трактора. Для контактной сварки стыков труб большого диаметра (720 — 1420 мм) целесообразным оказалось оборудование с внутренним трансформатором. В ИЭС им. Е. О. Патона создана внутритрубная машина для сборки и сварки неповоротных стыков непосредственно на трассе (рис. 44).

Рис. 44

Механизм передвижения 1, гратосниматель 2 и электродвигатели 3 с насосной установкой 4 смонтированы в заднем блоке, соединенном с передней сварочной частью шарниром, закрытым кожухом 6. Ходовая часть состоит из приводных роликов, расположенных по окружности и прижимаемых к внутренней поверхности трубы для создания тягового усилия. Поддерживающие ролики 5 равномерно расположены по длине. Маршевая скорость машины составляет 28 м/мин, установочная —1 м/мин. Внутритрубный центратор с двумя распорными патронами 7 и 10 создает суммарное радиальное усилие 10 — 14 МН, что обеспечивает передачу усилия осадки при сварке до 4 МН. Внутренний кольцевой сварочный трансформатор имеет контактные губки 8, 9, закрепленные в разных патронах центратора. Контактная сварка оплавлением осуществляется автоматически по заданной программе.

Схема сборки неповоротных стыков на трассе с использованием описанной внутритрубной машины показана на рис. 45.

Рис. 45

Производительность агрегата составляет шесть стыков в час. Широкое использование таких машин, по-видимому, позволит обеспечить комплексную механизацию всего цикла сборочно-сварочных работ при укладке магистральных трубопроводов большого диаметра.

Очень много стыков труб приходится выполнять при сооружении нефтяных, химических и металлургических заводов. Современный нефтеперерабатывающий завод может иметь 500—600 км обвязочных и 1500—1600 км межцеховых трубопроводов. Эти трубопроводы имеют большое количество вварных деталей. В среднем на 10 м обвязочного трубопровода приходится устанавливать две задвижки, четыре фланца, два угольника, сваривать до десяти стыков, вваривать два штуцера. Часть вварных деталей также изготовляется с помощью сварки. Межцеховые трубопроводы отличаются от обвязочных большим диаметром труб и меньшим количеством привариваемых деталей.

Сборку и сварку большинства стыков заводских трубопроводов обычно выполняют в трубозаготовительных цехах, а на монтаже сваривают только стыки, соединяющие готовые секции или узлы. В условиях цеха трубы со склада направляют в заготовительное отделение, где их обрезают и скашивают кромки. Затем трубы подают на сборку, куда поступают и готовые детали (отводы, тройники, фланцы, переходы и т. п.). Сборку узлов производят на столах-стендах, оснащенных приспособлениями, позволяющими собирать элементы в определенном диапазоне размеров.

Разделение элементов на группы по типоразмерам позволяет выделить из технологического процесса значительную часть операций с большими партиями однотипных деталей и организовать производство узлов в специализированных поточных линиях. В таких линиях собирают и сваривают отдельные подузлы, например трубу с фланцем или угольником, потом эти подузлы, поступают на укрупнительную, а затем окончательную сборку готовых узлов. В крупных трубозаготовительных цехах при выпуске больших партий узлов одинаковых размеров используют специализированные установки дуговой автоматической сварки, а также применяют контактную сварку стыковых соединений.

Неповоротные монтажные стыки труб сваривают вручную или специальными автоматами в среде защитных газов. Использование автоматических головок, обегающих стык, необходимо для выполнения труднодоступных швов. При изготовлении монтажных стыков ответственных трубопроводов их сборка под сварку автоматической головкой, обегающей стык, выполняется обычно с помощью специального центратора, исключающего необходимость прихваток.

В нефтяной, химической и атомной промышленности применяют трубы из специальных сталей, цветных металлов и их сплавов, предназначенные для работы при высоких давлениях и в агрессивных средах. Технология сварки таких труб весьма разнообразна, но обязательно надежное проплавление всего сечения. Высокие требования часто предъявляют к состоянию поверхности и очертанию сварного шва внутри трубы. Так, в атомной промышленности при выполнении стыков трубопроводов контактную сварку не применяют из-за необходимости тщательного удаления грата. В этом случае основным методом является аргонодуговая сварка без присадки, а если трудно собрать стык без зазора, то с присадкой в V-образную разделку.

Для обеспечения надежного проплавления и хорошего формирования проплава при выполнении первого слоя часто используют специальное расплавляющееся кольцо грибовидного сечения (рис, 46).

Рис. 46

Значительный объем работ по сварке труб выполняют в котлостроении и аппаратостроении. Стыкование труб экранов и змеевиков производится преимущественно контактной сваркой оплавлением с последующим удалением грата. Соединения труб с трубными досками являются основными узлами большинства теплообменников. Соединения бив (рис. 47) просты в подготовке, но сложны для сварки из-за большого различия толщин сопрягаемых элементов.

Рис. 47

Соединение а воспроизводит соединение с отбортовкой и хотя сказывается сложнее в подготовке, но зато более удобно для сварки. Интересным является технологическое решение образования выступа в месте вварки трубы, показанное на рис. 48.

Рис. 48

Для увеличения теплоотдачи или для других целей часто приваривают к трубам продольные или спиральные ребра. При выполнении таких операций целесообразно использовать контактную сварку токами высокой частоты, как показано на рис. 49.

Рис. 49

Технология сварки профильной трубы.

В современном строительстве и промышленности широко используется профильная труба. Ее сечение позволяет собирать прочные и легкие металлоконструкции под любые задачи. Соединение отдельных элементов выполняется классической сваркой, поэтому и востребована грамотная сварка профильной трубы. Сечение не всегда выглядит в виде квадрата, оно может быть прямоугольным, многогранным или овальным. Это требуется определенного профессионализма во время сварочных работ. Профильная труба выигрывает у своего предшественника – металлического уголка. Она прочнее, экономичней и используется для монтажа каркаса зданий, для мачт и опор, то есть в тех конструкциях, которые подвергаются сильной вибрации и механическим нагрузкам. Профильный металлопрокат изготавливают на металлургических комбинатах методом холодного деформирования обычной прямошовной круглой трубы. Затем происходит термическая обработка, чтобы убрать напряжения внутри металла. В качестве сырья выбирают низколегированную или углеродистую сталь, иногда применяют нержавейку. Соединять профильные трубы в единую конструкцию можно при помощи традиционных методов сварки. В основном используют контактную, полуавтоматическую, электродуговую или газовую. Рассмотрим особенности каждого типа. Многие считают, что газовой горелкой можно только резать металл для его утилизации. Но в руках опытного специалиста становится возможна газовая сварка профильных труб. В качестве газа берут смесь из ацетилена и кислорода. Выходя из баллонов, газы смешиваются друг с другом и в горелке образуют пламя с достаточной температурой для плавления металла.

12. Охрана окружающей среды.

Охрана окружающей среды . Для снижения вредного воздействия авторемонтного завода на окружающую среду при его проектировании, строительстве и эксплуатации должны выполняться природоохранительные мероприятия. Вокруг предприятия должна быть санитарно-защитная зона шириной не менее 50 м. Эту зону озеленяют и благоустраивают. Зеленые насаждения обогащают воздух кислородом, поглощают углекислый газ, шум, очищают воздух от пыли и регулируют микроклимат.

Производства с вредными выделениями (окрасочный, кузнечно-рессорный, деревообрабатывающий и другие участки) по возможности сосредоточивают в филиалах на окраине города. Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02—78. При этом исходят из условия, что концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы не должна превышать ПДК. С целью поддержания чистоты атмосферного воздуха в пределах норм на авторемонтном заводе предусматривают предварительную очистку вентиляционных и технологических выбросов с их последующим рассеиванием в атмосфере. Воздух, удаляемый из окрасочного отделения с применением пульверизационной окраски, перед выбросом в атмосферу очищают в гидрофильтрах. Для очистки воздуха, удаляемого из сушильных камер, применяют дожигание или каталитическое дожигание. В первом случае пары растворителей, содержащиеся в воздухе, сгорают в струе горящего природного газа, во втором случае загрязненный воздух нагревается до температуры 400 °C и подается на катализатор, где и происходит дожигание вредных газообразных примесей. Для очистки воздуха от сварочного аэрозоля, выделяемого при сварке, используют мокрые пылеуловители, например барботеры, где загрязненный воздух в виде пузырьков проходит через слой жидкости и очищается. Могут быть использованы и пластинчатые электрофильтры, в которых частицы пыли получают электрический заряд и оседают на электроде, при этом эффективность очистки составляет 0,95. Снижения выброса вредных веществ котельными установками можно добиться за счет перевода с факельного сжигания жидкого топлива на процесс сжигания с избытком воздуха (с наддувом). Кроме того, в течение всего отопительного сезона необходимо счищать дымоходы не реже одного раза в 2 мес. Важно также своевременно их ремонтировать. В тех случаях, когда очистные сооружения установить невозможно или они отсутствуют, концентрацию вредных веществ в воздухе приземного слоя можно уменьшить путем рационального рассеивания пылегазовых выбросов в атмосфере. Это достигается при помощи высоких труб, выхлопных шахт увеличенной высоты или повышением скорости выброса (факельный выброс). Благоприятное воздействие на атмосферу в приземном слое оказывают искусственные водоемы, которые поглощают пыль, увлажняют, охлаждают и ионизируют воздух.

Технологический процесс изготовления изделия «Урна»

В своей выпускной письменной экзаменационной работе я рассмотрел вопросы выполнения сварки трубных конструкций и трубопроводов. Описал технику и технология подготовки труб к сварке, подбор режимов сварки. В разделе назначение и технология сварки трубных конструкций сварки описал способы выполнения ручной дуговой сварки, газовой сварки труб Дал характеристику применяемых сварочных материалов и свариваемых материалов. Широко рассмотрел вопросы организации труда и рабочего места, применяемые инструменты, оборудование, принадлежности. Изучил и использовал в работе достижения и новые технологии в области сварки трубных конструкций. Уделил внимание вопросам охраны труда, техники безопасности при выполнении различных видов сварки плавлением и промышленной экологии.

В графической части выполнил плакат по теме: «Способы сварки трубных конструкций».

Источник https://metrologiya-kazan.ru/processy/tehnologicheskaya-karta-na-svarku-metallokonstrukcij.html

Источник https://infourok.ru/vipusknaya-pismennaya-ekzamenacionnaya-rabota-po-specialnosti-svarschik-elektrosvarochnie-i-gazosvarochnie-raboti-2590323.html

Источник