zakaz@penzaelektrod.ru Заказать обратный звонок

Бесплатный звонок из России

8 (800) 200-01-42

Отдел продаж. Время работы: Пн-Пт 7:30-16:30

+7 (8412) 23-50-93

Особенности сварки при различных условиях и материалах. Часть 5

При изготовлении сварных конструкций наряду с конструкционными низкоуглеродистыми и низколегированными сталями широко применяются углеродистые и легированные стали, серый чугун, цветные металлы. Сварка этих материалов вызывает значительные трудности, преодолеть которые чаще всего удается предварительным, сопутствующим или последующим подогревом сварных швов и околошовной зоны. Во многих случаях в целях устранения сварочных деформаций появляется необходимость подогрева локальных зон конструкции, а иногда и полностью всей конструкции.

Сталь с содержанием углерода свыше 0,3% может при сварке давать трещины в районе температур, близких к линии солидуса (горячие трещины), а также трещины при охлаждении после сварки (холодные трещины). Внутренние напряжения, возникающие в процессе остывания сварного шва и околошовной зоны при сварке ряда легированных сталей, вызывают объемно-напряженное состояние, что приводит не только к образованию трещин, но зачастую и к полному разрушению сварного соединения. Трещины могут возникать как в сварном шве, так и в околошовной зоне.

На образование трещин при сварке углеродистой и легированной стали существенное влияние также оказывает термический цикл при сварке. Повышенная скорость охлаждения сварного шва и околошовной зоны приводит к образованию мартенсита в структуре металла, т. е. зон закалки. Длительная выдержка стали при высоких температурах (выше критической точки АС3 на диаграмме железо-углерод) вызывает рост зерен аустенита, что увеличивает хрупкость стали. При малых скоростях охлаждения и равномерном нагреве аустенит распадается на более стабильные структуры, обеспечивая тем самым высокую пластичность, исключая появление трещин от собственных напряжений при структурных изменениях стали.

Подогрев зоны сварного соединения перед сваркой или в процессе сварки уменьшает градиент температурного поля и снижает скорость охлаждения, чем в значительной степени способствует уменьшению внутренних напряжений и вероятности образования горячих и холодных трещин. Из всех сортов чугуна наилучшим образом поддается сварке серый чугун (содержание углерода 3,0-3,6%). Однако при охлаждении чугунной детали возникают значительные напряжения вследствие неравномерной усадки, вызывающие трещины как в шве, так и в основном металле. Кроме того, ускоренное охлаждение жидкого металла в месте сварки ведет к образованию участков твердого отбеленного чугуна. Поэтому сварку чугуна обычно производят с предварительным подогревом, общим или местным.

Производить подогрев перед сваркой всей конструкции не всегда целесообразно, а зачастую и невозможно из-за технических сложностей. В абсолютном большинстве случаев более рациональным является местный подогрев. Это относится, в первую очередь, к предварительному и сопутствующему подогреву, а при сварке крупногабаритных конструкций — и к термообработке или устранению сварочных деформаций после сварки. На практике местный подогрев производится различными источниками тепла вплоть до нагрева газокислородными резаками, сварочной дугой и т. п. Современное развитие производства газопламенного оборудования позволяет все более широкое применение для этой цели специальных газокислородных горелок типа ГЗУ, работающих на пропанобутановой смеси или природном газе. Большая тепловая мощность таких горелок позволяет производить эффективный нагрев локальной зоны сварной конструкции, а в ряде случаев (при небольших размерах) и всей конструкции в целом.

В последнее время для этих целей широко применяется горелка ГЗУ <Донмет> 262, выпускаемая Краматорским заводом автогенного оборудования. Горелка инжекторного типа и представляет собой ствол с регулировочными вентилями для кислорода (синий) и горючего (красный) газа, на котором афиксирован наконечник из нержавеющей стали с медным пламяобразующим мундштуком. Смесительная камера с инжектором расположена на стыке ствола и наконечника.

Основное назначение горелки следующее:

  • подогрев перед сваркой заготовок из меди, чугуна, углеродистых и легированных сталей;
  • устранение сварочных деформаций путем локального нагрева конструкций из легированных и конструкционных сталей (правка после сварки);
  • подогрев в процессе или после сварки сварного шва и околошовной зоны для снятия остаточных напряжений.

Тепловая мощность горелки при работе на природном газе (метане) в зависимости от режима работы и, как следствие, расхода газа находится в пределах 46-68 кВт. При использовании в качестве горючего газа пропан-бутана ввиду его значительно большей теплотворной способности тепловая мощность увеличивается до 120-174 кВт.

Другим представителем этого класса горелок является ГЗУ <Донмет> 249, которая, кроме вышеперечисленного, может быть использована для наплавки черных и цветных металлов, а также для пайки высокотемпературными припоями. Эта возможность обеспечивается созданием более концентрированного факела пламени с помощью специальных сменных наконечников.

Отличительной особенностью горелок этой серии является их многофакель-ность. Смешение горючего газа с кислородом происходит в смесительной камере инжекторного типа. Подготовленная горючая смесь поступает в многоканальный наконечник, откуда истекает отдельными струйками, расположенными концентрично вокруг оси наконечника. Сгорание горючей смеси происходит на выходе из каналов мундштука, образуя тем самым кольцо из факелов небольшого размера, которые затем сливаются в единый факел.

Достаточно высокая температура факела (при горении пропан-бутана — 2200-2400 °С, метана — 2100-2200 °С) позволяет производить нагрев стали до температур фазовых превращений. Скорость нагрева зависит от тепловой мощности, т. е. от применяемого горючего газа и его расхода.

Поскольку конечным продуктом реакции всех углеводородов с кислородом является двуокись углерода и водяной пар (в факеле пламени также могут присутствовать в небольших количествах недогоревшие СО, Н2, 02 и другие газы, не участвующие в реакции горения, например N2), какого-либо существенного влияния на химический состав поверхностных слоев металла со стороны газового пламени не наблюдается, следовательно, с металлургических позиций ограничений по применению газовых горелок для подогрева также не существует.

 

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА

Температуру предварительного подогрева свариваемой стали можно рассчитать по следующей формуле:

 

equ_sv_1

 

Например, сталь 16Г2АФ толщиной 25 мм содержит: С — 0.17%, Si — 0.4%, Mn — 1.5, Cr — 0.2, Ni — 0.1, Cu — 0.2, V — 0.12.

equ_sv_2

 

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА К СВАРКЕ

Очистку проката сталей, не склонных к закалке и используемых при изготовлении неответственных сварных металлоконструкций, можно осуществить быстрым нагревом поверхностного слоя металла ацетиленокислородным пламенем, при котором окалина отслаивается, ржавчина обезвоживается, а краска сгорает без значительного нагрева основного металла. Остатки оксидов и сгоревшей краски легко удаляются металлической щеткой. Отслаивание окалины и других загрязнений’ основано на разности коэффициентов линейного расширения их и основного металла.

Нагревают очищаемую поверхность металла пламенем специальных многопламенных горелок типа ГАО. Для очистки применяют жесткое окислительное пламя со скоростью истечения смеси из сопел мундштука, близкой к скорости отрыва (для увеличения газодинамического напора пламени на металл).

Угол наклона горелки к горизонту составляет 40-60°. Скорость ее перемещения от 0,5 до 1,0 м/мин. Наибольшую скорость очистки допускают сухие рыхлые слои ржавчины, наименьшую — краски и лаки, которые не отслаиваются, а обугливаются или сгорают. Хороших результатов достигают при перемещении горелки <на себя>, так как при этом предотвращается засорение сопл частицами окалины или ржавчины, отлетающими от очищаемой поверхности. Мундштук горелки располагают под углом 30° к направлению движения для перекрытия каждого предыдущего слоя последующим на 15-20 мм.

В зависимости от толщины краски или ржавчины и состояния поверхности металла очистку выполняют в два-три прохода. Между проходами удаляют продукты очистки и полностью охлаждают поверхность металла. Зачистку производят металлическими щетками сразу после охлаждения.

Производительность очистки поверхности составляет 20 м2/ч при удельном расходе ацетилена от 0,1 до 0,4 м3 на 1 м2 очищаемой площади. Для очистки поверхности проката конструкционных сталей, применяемых для сварки ответственных конструкций, следует использовать пескоструйную обработку.

задайте вопрос
нашему менеджеру

Задать вопрос
Даю согласие получать звонки от ПЭ и согласен(а) на обработку своих персональных данных
shop

Заказать
обратный звонок

Отправить
Даю согласие получать звонки от ПЭ и согласен(а) на обработку своих персональных данных

получите образцы сварочных электродов бесплатно,
а так же полный каталог с оптовыми ценами

Поставьте галочку
на интересующую
Вас позицию
АНО-4 АНО-21 УОНИ 13/45 УОНИ 13/55
МР-3 МР-3С ОЗС-12 ПЭ ОК 46.00 ПЭ LB-52U
Получить образцы
Даю согласие получать звонки от ПЭ и согласен(а) на обработку своих персональных данных

ПРОИЗВОДИМ
СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ
ПО ИНДИВИДУАЛЬНЫМ
ЗАКАЗАМ И НЕСТАНДАРТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

Отправить
Даю согласие получать звонки от ПЭ и согласен(а) на обработку своих персональных данных