Описание выбранных способов сварки - Сварка вертикальных швов стенки резервуара для хранения нефтепродуктов

Сварка в смеси углекислого газа с кислородом

При изготовлении и монтаже резервуарных конструкций основным способом сварки является сварка в среде защитных газов. Основой смеси активных газов является углекислый газ, в качестве дополнительного компонента в основном используется кислород. Кислород способствует увеличению степени окисления защитного газа и повышению температуры и жидкотекучести металла ванны. При его введении необходимо применять проволоку с повышенным содержанием раскислителей.

Как известно, при сварке в углекислом газе повышено разбрызгивание расплавленного металла. Брызги привариваются к основному металлу, и требуется следующая трудоемкая зачистка. Примесь кислорода к углекислому газу способствует уменьшению разбрызгивания и снижению привариваемости брызг к изделию, повышает стабильность горения дуги, улучшает формирование шва, уменьшает высоту усиления и бугристость шва. Швы имеют более плавный переход к основному металлу по сравнению со швами, выполненными в углекислом газе без кислорода. Кислород связывает водород и уменьшает его влияние на образование пор, а также снижает поверхностное натяжение сварочной ванны. При увеличении времени пребывания ванны в жидком состоянии происходит более полное удаление неметаллических включений и лучшая дегазация металла ванны.

Смесь углекислого газа с кислородом широко применяется для сварки углеродистых и низколегированных сталей с использованием проволоки марок Св-08Г2С и Св-08Г2СЦ. Проволоки содержат достаточное количество кремния и марганца для раскисления жидкой ванны и получения плотных швов.

При оптимальном составе смеси (70 - 80 % углекислого газа и 30 - 20% кислорода) получается ровный гладкий шов, обеспечивается глубокое проплавление, увеличивается плотность шва. Увеличение содержания кислорода в смеси более 30 % приводит к появлению грубой чешуйчатости поверхности шва. При оптимальном составе смеси на поверхности шва образуется тонкий слой шлаковой корки, после удаления которой шов имеет серебристый цвет.

Сварка в смеси углекислого газа с кислородом возможна во всех пространственных положениях. Дешевизна защитного газа, минимальные затраты на внедрение и ряд положительных свойств смеси способствовали применению этого способа на заводах многих отраслей промышленности.

Кислород для сварки выпускается по ГОСТ 5583-78. Газовую смесь углекислого газа с кислородом промышленность не выпускает, поэтому смешивание газов производится непосредственно на заводах, использующих смесь для сварки. Многие заводы имеют централизованные кислородные станции, а питание сварочных постов углекислым газом осуществляется от рамп, снабжаемых газом из баллонов или изотермических систем.

Сварка в смеси углекислого газа с кислородом производится на серийно выпускаемом оборудовании для сварки в углекислом газе. При сварке в смеси углекислого газа с кислородом на режим сварки и на перенос металла существенно влияет длина вылета электрода. Увеличение вылета электрода вызывает подогрев последнего проходящим током, повышается скорость плавления, сокращаются потери на разбрызгивание, что связано с ограничением тока короткого замыкания и сил, действующих на каплю.

При сварке в нижнем положении электродной проволокой диаметром 1,6 - 2,0 мм на токах 150 - 250 А рекомендуется вылет электрода до 70 - 80 мм, на токах 350 - 500 А - до 50 - 60 мм. При меньших токах допускается больший вылет электрода. Применение электродной проволоки диаметром 1,6 - 2,0 мм с увеличенным вылетом рекомендуется для сварки в нижнем положении стыковых и угловых соединений, когда требуется большой объем наплавленного металла. Сварка проволоками диаметром 0,8 - 1,4 мм выполняется во всех пространственных положениях.

Технология сварки выбирается в зависимости от марки стали и требований, предъявляемых к сварным соединениям. Конструкция подготовленных под сварку кромок, типы сварных швов и их размеры при сварке в смеси углекислого газа и кислорода должны соответствовать ГОСТ 14771-76.

На качество сварного соединения большое влияние оказывает режим сварки. Основными параметрами режима сварки являются: диаметр электродной проволоки, значение тока, напряжение дуги, скорость сварки, длина вылета электродной проволоки, состав и расход защитного газа.

Режим сварки определяет форму и размеры шва, ширину зоны термического влияния (ЗТВ), долю участия основного и электродного металла в шве, производительность процесса. При выборе режима сварки необходимо стремиться получить требуемое качество сварных соединений при максимальной производительности и минимальной стоимости процесса. Сварка производится постоянным током обратной полярности.

Скорость сварки обычно находится в пределах 15 - 80 м/ч, ее выбирают с учетом качества формирования шва и производительности процесса. С увеличением вылета электрода скорость сварки увеличивается. Сварку металла большой толщины целесообразно выполнять на большой скорости более узкими валиками. При малой скорости сварки размеры сварочной ванны увеличиваются, газовая защита ухудшается. Наименьший расход газовой смеси требуется при сварке угловых швов в положении "в лодочку", наибольший - при выполнении наружных угловых соединений и соединений с отбортовкой кромок.

Диаметр электродной проволоки определяется толщиной металла и положением шва в пространстве. Полуавтоматическая сварка электродной проволокой диаметром 0.8 - 1.4 мм с обычным вылетом (примерно 10 диаметров электродной проволоки) производится во всех пространственных положениях, электродной проволокой диаметром 1.2 - 2.0 мм с увеличенным вылетом - в нижнем положении, а также в горизонтальном положении при выполнении стыковых швов с разделкой кромок.

До сборки основной металл в местах сварки должен быть очищен от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины и других загрязнений. Целесообразно очищать и прилегающие к кромкам участки шириной 20 - 30 мм, что позволяет получить более плавный переход к основному металлу и повышенную прочность при переменных нагрузках.

Рекомендуемые значения тока, напряжения дуги и расхода газовой смеси в зависимости от диаметра проволоки с обычным вылетом электрода приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Рекомендуемые режимы сварки в смеси углекислого газа с кислородом

Диаметр электродной проволоки, мм

Сварочный ток, А

Напряжение, В

Расход газовой смеси, л/ч

0,8

50 - 110

15 - 18

300 - 600

1,0

50 - 180

17 - 22

300 - 600

1,2

120 - 250

19 - 26

480 - 720

1,4

140 - 300

19 - 28

500 - 1000

1,6

250 - 350

20 - 30

700 - 1100

2,0

200 - 500

25 - 35

900 - 1200

Основными преимуществами сварки в смеси углекислого газа с кислородом с увеличенным вылетом электрода, по сравнению со сваркой в углекислом газе и обычным вылетом, являются повышение производительности процесса на 20 - 25 %, сокращение затрат на зачистку швов от брызг, улучшение внешнего вида и качества швов [13].

При выполнении монтажной механизированной сварки в защитном газе в условиях ветра для обеспечения стойкости швов к порообразованию и получения требуемых механических свойств сварных соединений необходимо использовать сварочную проволоку только малого диаметра (2.4 мм), свободную от ржавчины и технологической смазки. Расход углекислого газа следует устанавливать в зависимости от скорости ветра в зоне выполнения работ, в соответствии с рекомендациями таблицы 2.3.2.

Таблица 2.4 Расход углекислого газа в зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

0-2

3-6

6-8

9-10

Расход газа, л/мин

10-20

25-30

35-50

60-65

Сварку в углекислом газе в условиях ветра следует выполнять на токе более 140 А (для проволоки диаметром 1.2 мм). При этом напряжение дуги следует устанавливать минимальным из условий устойчивого горения дуги. Следует помнить, что сварка на пониженном сварочном токе и повышенном напряжении ведут к ухудшению условий переноса электродного металла, увеличению размера электродных капель и повышению содержания азота и кислорода в металле шва.

Перед возбуждением сварочной дуги следует продуть шланги, удалив из них воздух и обдуть место сварки углекислым газом. После окончания сварки обрывать дугу следует после заплавления кратера, а газ подавать до полной его кристаллизации.

Рекомендуемые режимы сварки стыковых, угловых и тавровых соединений с разделкой кромок приведены в таблице 2.5. При сварке без разделки кромок угловых, тавровых или нахлесточных соединений в нижнем положении швы катетом до 8 мм можно выполнять за один проход на режиме: сварочный ток 250 ? 320 А; напряжение 25-28 В. Швы больших катетов следует выполнять за два или несколько проходов. Требуемые размеры шва при этом обеспечиваются выбором соответствующей скорости сварки и амплитуды поперечных колебаний горелки. При сварке угловых швов в других пространственных положениях режим сварки выбирают таким же, как при выполнении заполняющих слоев стыковых соединений.

Таблица 2.5 Режимы механизированной сварки в углекислом газе стыковых, угловых и тавровых соединений

Марка проволоки и диаметр

Пространственное положение шва

Слой шва

Сварочный ток*, А

Напряжение дуги, В

Вылет электрода, мм

Примечание

Св-08Г2С 1,2 мм

Нижнее

Корневой

140-210

19-22

10-15

Расход СО2 устанавливается в зависимости от скорости ветра (табл. 2.9.2)

Заполняющие

180-320

20-28

Облицовочные

160-320

20-28

Вертикальное

Корневой

140-180

19-22

Заполняющие

160-220

19-24

Облицовочные

140-160

19-22

Горизонтальное

Корневой

160-180

19-22

Заполняющие

240-300

22-26

Облицовочные

160-220

20-25

Потолочное

Все

140-160

18-20

* сварочный ток обратной полярности

При выполнении горизонтальных швов в углекислом газе проволокой сплошного сечения для предотвращения стекания металла сварочной ванны и качественного формирования шва электрод следует направлять следующим образом: корневые слои шва - при наклоне горелки вниз до 15°, заполняющие - при горизонтальном положении электрода, а облицовочные слои - при наклоне электрода "снизу-вверх" под углом до 15?. При этом следует горелку перемещать по схеме поступательно-вращательного движения конца электрода.

Площадь поперечного сечения одного прохода выбирается в соответствии с требованиями технологии в зависимости от положения шва в пространстве, толщины металла и класса свариваемой стали, однако, как правило, она не должна превышать 100 мм2. Ширина каждого прохода обычно равна ширине слоя выполняемого шва, однако она не должна превышать 20 мм. При ширине слоя больше 20 мм он выполняется соответственно за два или несколько проходов.

Рекомендуемые схемы выполнения сварных швов в различных пространственных положениях при сварке в углекислом газе представлены на рис. 2.1. С целью исключения образования зашлаковок и непроваров в соединениях, свариваемых в нижнем и горизонтальном положениях, перемещение горелки следует вести не змейкой, а с перекрытием ванны возвратно-поступательно-вращательным движением конца электрода.

техника выполнения швов в различных пространственных положениях

Рис. 2.1 Техника выполнения швов в различных пространственных положениях

Сварка под слоем флюса

Следует различать две принципиально отличающиеся технологии сварки под флюсом, применяемые при сварке резервуарных конструкций:

    - традиционная сварка под флюсом в нижнем положении; - сварка под флюсом горизонтальных соединений стенки на вертикальной плоскости, выполняемая специализированными сварочными установками.

Основными условиями получения качественных сварных соединений при сварке под флюсом являются следующие:

    - надежная защита дуги от воздуха должна быть обеспечена применением флюса с высотой слоя над дугой не менее 30 мм; - кромки металла, соприкасающиеся с флюсом должны быть свободны от ржавчины, влаги и жировых пленок; - подсос воздуха и влаги в зону дуги через зазоры в свариваемых листах должны быть исключены за счет предварительной подварки шва тонким слоем, выполняемым механизированной сваркой в защитном газе или порошковой проволокой, или использования подкладок; - полное проплавление кромок и сплошность швов должны обеспечиваться за счет правильно подобранных режимов сварки и обеспечения контролируемого направления электродной проволоки в зону сварки; - после каждого прохода и очистки шва от шлаковой корки следует проводить визуальный контроль шва и исправление дефектных участков.

Технологический процесс автоматической сварки заполняющих и облицовочных слоев шва под флюсом состоит из следующих основных операций:

    - установки сварочных головок, корректировки их положения и проверки настройки параметров режима сварки. Настройка основных параметров режима должна производиться заблаговременно. В процессе сварки выполняется периодический контроль параметров режима; - сварки заполняющих и облицовочных слоев и визуального контроля их качества.

Автоматическая сварка под флюсом горизонтальных соединений производится, как правило, двумя сварщиками-операторами, при этом каждый оператор сваривает слой со своей стороны стенки резервуара (с внутренней стороны - первый сварщик, с внешней стороны - второй сварщик). До начала автоматической сварки следует выполнить полуавтоматом корневой слой шва толщиной 2...4 мм. В табл. 2.6 указано рекомендуемое число автоматных слоев шва. Следует помнить, что завышение площади сечения прохода и, соответственно, размеров сварочной ванны приводит к образованию наплывов и несплавлений кромок.

Таблица 2.6 Рекомендуемое число слоев шва при автоматической сварке горизонтальных соединений стенки под флюсом

Толщина свариваемых поясов стенки, мм

Минимальное количество проходов

9...12

1 с каждой стороны

13...16

1...2 с каждой стороны

17...18

2 с каждой стороны

19...20

2...3 с каждой стороны

21...24

3 с каждой стороны

25...28

3...4 с каждой стороны

Примечание - число слоев указано без учета корневого слоя шва.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом надлежит выполнять непрерывно при наложении каждого валика (слоя) на всю длину технологического участка (секции).

При наличии в зонах сопряжения вертикальных и горизонтальных швов геометрических отклонений от цилиндрической формы, затрудняющих работу флюсоудерживающего устройства сварочной установки, сварку на участках примерно 150 мм в каждую сторону от вертикального шва следует производить механизированным способом порошковой проволокой или проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа или смеси газов.

При сварке горизонтальных швов с шириной разделки кромок более 12 мм рекомендуется выполнять последние заполняющие и облицовочные слои шва за несколько проходов, т. е. использовать многоваликовую сварку. При этом каждый последующий валик в данном слое должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.

Для облегчения удаления шлака рекомендуется применять режимы и технику сварки, обеспечивающие вогнутую (менискообразную) форму поверхности корневого и заполняющих слоев. После сварки каждого слоя поверхность шва необходимо очистить от шлака, а также зашлифовать участки шва с резкими межваликовыми переходами.

В процессе сварки резервуарных конструкций следует выполнять мероприятия по недопущению увлажнения флюса. В конце каждой смены неиспользованный флюс должен быть высыпан из бункеров и отправлен в сушильный шкаф.

Похожие статьи




Описание выбранных способов сварки - Сварка вертикальных швов стенки резервуара для хранения нефтепродуктов

Предыдущая | Следующая