Диссертация (1024714), страница 10
Текст из файла (страница 10)
1.17.62абРис. 1.17. Оборудование для реализации двухдуговой сварки: а - длясварки в раздельные сварочные ванны; б - для сварки в общуюсварочную ваннуДанные процессы сварки имеют и другие различия:- при двухдуговой сварке две элетроизолированные друг от другаэлектродные проволоки раздельно подаются через две сварочных горелки собразованием двух сварочных ванн от двух сварочных источников.
Внекоторых случаях возможно объединение двух электроизолированныхтокоподводов в общем сопле с горением дуг в общей ванне;- при двухэлектродной сварке расщепленным электродом, электродныепроволоки подаются в общую сварочную ванну через общее сопло. Обе дугизапитываются от общего источника, либо от двух сварочных источников,соединенных параллельно.
При этом, электродный металл может поступать в63сварочную ванну как вдоль, так и поперек стыка, рис. 1.18.Рис. 1.18. Расположение электродов вдоль (а) и поперек стыка (б)При расположении электродов вдоль стыка достигается максимальнаяглубина проплавления, тогда как при их расположении поперек стыка –максимальная ширина наплавки при ее минимальной глубине.
Кроме тогоследует учитывать, что при реализации процессов тандем сварки основныепараметры каждой дуги можно регулировать раздельно, тогда, как длядвухэлектродной сварки скорость подачи проволоки является единственнымпараметром, который может быть изменен в процессе сварки. В большинствеслучаев, важным условием двухдуговой тандем сварки является исключениеусловийобразованиядвухэлектроднойобщейсваркисварочнойрасщепленнымванны,тогдаэлектродом-какдляобразованиераздельных ванн. Следует также отметить, что варианты сварки с общимсоплом под две проволоки, в основном используются при механизированнойи роботизированной сварке.Так как процессы двухдуговой сварки обеспечивают тепловложение вболее широких пределах, то ее применение при сварке высокопрочныхсталей ограниченной свариваемости более перспективно, так как позволяет,при определенных условиях, повысить стойкость шва и ЗТВ к образованиюхолодных и горячих трещин за счет обеспечения необходимых скоростейохлаждения [84, 85].
Помимо этого можно обеспечить более высокиемеханические свойства сварных соединений [69], табл. 6.64Таблица 6.Влияние термического цикла двухдуговой сварки на показательсопротивляемости замедленному разрушению [69]№ серииобразцов12Марка стали30ХГСА3Вид сваркиω6-4, ºС/сω4-2, ºС/сАуд, Дж/м2Однодуговая12,8 – 12,44,7 – 4,51256,6 – 6,22,3 – 2,07324,2 – 3,91,8 – 1,6820Двухдуговая4Однодуговая12,2 – 12,04,8 – 4,32025Однодуговая сподогревом7,1 – 7,01,2 – 1,17,0 – 6,82,7 – 2,5Неразрушился6125,9 – 5,62,5 – 2,27103,9 – 3,01,0 – 0,812,8 – 12,65,2 – 4,9Неразрушился195Типа14ХН3МДА67Двухдуговая89Однодуговая12Х2НМФАНеразрушилсяПриведены минимальные и максимальные значения скоростей охлаждения и средние10Двухдуговая3,2 – 3,01,3 – 1,1значения Ауд по результатам трех испытанийОдновременно при двухдуговой сварке значительно повышаетсяпроизводительность процесса сварки до 6-9 кг/час.Нанашвзгляднаиболееперспективнымпутемдальнейшегорасширения технологических возможностей двухдуговой сварки в защитныхгазах корпусных конструкций, не требующего значительной перестройкипроизводственных мощностей является применение при их сварке разделокособой, зауженной формы (щелевых разделок).
Из работы [86] известно, чтосебестоимость 1 м шва для обычных способов сварки возрастаетпропорционально квадрату толщины свариваемого металла, тогда как длясварки в узкую разделку себестоимость растет пропорционально толщинеметалла. Поэтому экономическая эффективность применения сварки поузкому зазору особенно высока для сварки более толстого металла. При этомвозможноеувеличениепроизводительностипроцессасваркиможет65составить до трех раз в сравнении с двухдуговой сваркой в стандартнуюразделку.
Применение способа сварки по узкому зазору дает положительныерезультаты уже на толщинах 16…20 мм, однако наибольший экономическийэффект и повышение качества сварных соединений достигается для толщинметалла 100 мм и выше [87].Из работы [88] известно, что в процессе сварки вследствие деформациисоединяемых элементов может происходить закрытие («схлопывание»)кромок. Поэтому для компенсации подобного явления и удержания ширинызазора в назначенных пределах, кромки стыка для сварки по узкому зазоруцелесообразно скашивать под углом 0,6°-1,5° В отечественной практике,например при сварке нефте- и газопроводов, применяются разделки снесколько большим углом раскрытия кромок - от 4° до 12° [89]. Однако и вэтом случае угол раскрытия кромок в 2,5 – 4 раза меньше, чем для наиболеераспространенных типов разделки, используемых для сварки корпусныхконструкций.Зависимость количества проходов от угла раскрытия кромок присварке стыковых соединений показана на рис.
1.19.абвРис. 1.19. Зависимость количества проходов от угла раскрытия кромок:а) 18 проходов, б) 14 проходов, в) 7 проходовНаглядно видно (табл. 7), что использование зауженных разделокзначительно уменьшает объем наплавляемого металла, с одновременным66уменьшением расхода сварочных материалов, а, следовательно, повышениемпроизводительности сварочных работ.Таблица 7.Соотношение площадей наплавленного металла при различных видахразделки [90]Площадь наплавленного металла по форме разделки, мм2Форма разделкиТолщинаметалла, ммС9С17С25Щелевая 10 мм1061,145,118,110020211,1173,454,320030422,7373,3112,630040748,6643,0189,0400501125,1980,3282,4500- область эффективного использования зауженных (щелевых) разделокЗамена общего угла разделки кромок в корпусных конструкциях с40…600 на 14…240 значительно повысит общую производительностьсварочных работ.Эффективным путем обеспечения высокой плотности тока в активномпятне дуги на торце плавящегося электрода и минимизации блуждания дугив приосевой зоне, при сварке в зауженные разделки применяют тонкуюэлектродную проволоку диаметром 0,8 – 1,2 мм, либо толстую – диаметром 2– 4 мм.
В настоящее время сварка по узкому зазору получила наибольшеераспространение при сварке под флюсом [91]. Связано это с тем, что присварке по узкому зазору тепловое воздействие дуги на сварное соединение вомногом сходно с термическим воздействием при сварке под флюсом втрадиционнуюразделку.Крометого,примногопроходнойсваркепроисходит многократное перекрытие участков шва и ЗТВ с грубой67кристаллической структурой зоной термического влияния последующихваликов. Благодаря такому тепловому воздействию структура нижних слоевшва улучшается, по сравнению с структурой верхних слоев. Этоподтверждают результаты многочисленных испытаний на ударную вязкостьразличных слоев шва, которые показывают, что ударная вязкость верхнихслоев всегда более низкая, чем у слоев более близких к корню шва. Поэтомусварка под флюсом по узкому зазору широко применяется при изготовлениикрупногабаритных изделий из толстостенных металлов типа сосудовдавлениядляатомнойэнергетики,нефтяногоихимическогомашиностроения, судо- и турбостроения, строительства сооружений воткрытом море.
Реализуются и процессы двухдуговой сварки под флюсом[92]. Однако двухдуговая сварка в защитных газах по узкому зазору покаполучила меньшее распространение, чем двухдуговая сварка под флюсом.Связано это с тем, что стойкость против образования холодных трещин ЗТВсварных соединений, выполненных двухдуговой сваркой в узкий зазорнесколько ниже, чем при сварке в стандартные разделки [93]. Помимо этогона механические свойства металла шва, выполненного по узкому зазору,влияет целый ряд и других факторов, главный из которых неблагоприятныйфронт кристаллизации сварочной ванны. Для изменения неблагоприятногофронта кристаллизации сварочной ванны было предложено выполнятьсварку с импульсным воздействием дуги и колебаниями конца электроднойпроволокивразделке[94],расположениемгорелокподугломксоответствующей кромке [95].
Однако эффективность применения всех этихметодов и приемов нуждается в дополнительных исследованиях и проверках.Так в работах [92, 93, 96, 97], хотя и отмечают перспективность примененияданного способа сварки для толстостенных изделий из высокопрочныхсталей, однако во всех этих работах указывается об имеющихся проблемах,недостатке, отрывочности и скудности сведений о теории и практическомприменении двухдуговой сварки по узкому зазору.В работе [97] и на рис. 1.20 обобщены проблемы, препятствующие68внедрению двухдуговой сварки при изготовлении корпусных конструкцийРис. 1.20. Проблемы внедрения зауженных разделок [97]Во-первых, это трудности, связанные с доступом в зону сваркиобусловленные шириной разделки:- сложность непосредственного визуального контроля процесса сварки,особенно при сварке корневых и первых заполняющих слоев швов;- обеспечение и поддержание оптимальной величины вылета электрода;- обеспечение надежной газовой защиты зоны сварки, особенно слоевшва в донной части разделки.Во-вторых, это проблемы обеспечения стабильно высокого качествасварных соединений:- возникновение шлаковых карманов;- сложностьобеспечения69качественногоформированияваликов,заданной формы;- отсутствие данных о влиянии параметров сборки на качество сварки;- учет деформаций в процессе сварки и их компенсация путемнекоторого увеличения угла раскрытия кромок;- необходимость подбора сварочных материалов, обеспечивающихтребуемые служебные свойства сварных соединений;- необходимость учета влияния технологических параметров сварки наструктуру ЗТВ основного металла и металла шва.Безусловно, сварка плавящимся электродом в зауженную (щелевую)разделку обеспечивает значительное увеличение производительности за счётуменьшения объёма наплавленного металла.
Однако при использованииподобных разделок возникают вышеупомянутые проблемы обеспечениякачества формирования сварного шва, в частности, возможности появлениянесплавлений (проваров) и глубоких подрезов, шлаковых карманов убоковых поверхностей кромок разделки, повышенного разбрызгиванияэлектродного металла. Так как при сварке по узкому зазору дуга может нетолько просто блуждать по донной части разделки или по поверхностипредыдущего слоя, но периодически переходить на ее боковые поверхности,то именно установление взаимосвязи между её устойчивостью и условиямиформирования швов весьма актуально. К сожалению, из-за нерешенностиэтих и подобных проблем, в том числе по рациональной форме разделок длясоединений, свариваемых под острыми и тупыми углами, зауженныеразделки пока не применяются при изготовлении корпусных конструкцийспециальнойтехники.препятствующихОчевидно,применениюсваркичтопопослеузкомурешениязазорупроблем,корпусныхконструкций, наиболее рациональным путем сварки будет использованиедвухдуговой сварки плавящимся электродом по узкому зазору привыполнении протяженных стыковых, а также угловых и тавровых швов,свариваемых под тупым углом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
