Диссертация (1026094), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Наиболее чувствительной к ветру оказалась ударная вязкостьпри отрицательной температуре. Дополнительная защита расплавленногометалла углекислым газом при сварке порошковой проволокой позволяетработать при ветре примерно на 1–2 балла выше, чем при сварке проволокойсплошного сечения. В табл. 2 приведены значения максимально допустимойскорости ветра при обычной сварке и сварке с использованием средствнепосредственной защиты.16Таблица 2.Допустимая скорость ветра при сварке, м/с [15]Допустимая скорость ветраСпособ сваркиМаркиэлектродов ипроволокПри обычнойсваркеС использованием средствнепосредственной защитыРучная дуговаяУОНИ-13/45А5,06,0Ручная дуговаяАНО-47,09,0Механизированная беззащитной средыЭП-4397,07,4Механизированная беззащитной средыПВС-1Л5,07,0Механизированная всреде СО2Св-08Г2С2,07,4Механизированнаяв среде СО2ПП-Ю8с2,59,0Исходя из данных табл.
2, можно сделать вывод, что при скоростяхветра более 2 м/с лучше применять ручную дуговую сварку покрытымиэлектродами. Но в данной работе исследования проводились при постояннойскорости ветра. В реальных условиях ветер всегда дует с порывами, скоростькоторых превышает среднюю скорость ветра в 1,5–2 раза. Горелка, котораяприменялась для сварки в защитных газах в работе, имела цилиндрическуюпроточную часть.В то же время эти исследования показали, что единственным видом, прикотором выполнение сварки на ветру не будет сопровождаться насыщениемшва газами воздуха, является сварка в защитном газе.
Но и для этого видасварки оборудование, работающее в условиях ветра, нуждается в серьезнойдоработке [15, 49, 50, 103]. Для повышения эффективности газовой защитыпри дуговой сварке следует исследовать влияние воздушных потоков накачество сварного соединения. В связи с этим разработка методов улучшенияэффективности газовой защиты зоны сварки при воздействии ветра являетсяактуальной задачей.171.2. Анализ дефектов при дуговой сварке в условиях ветраПри выполнении сварочных работ на открытых площадках, назащитную струю газа оказывают воздействие сносящие потоки ветра, чтоприводиткнарушениюзащитырасплавленногометалла,болееинтенсивному взаимодействию его с воздухом.
В результате снижаетсякачество сварного соединения, так как из-за сдувания защитной струи присварке на ветру изделий из конструкционных и легированных сталейувеличиваетсявыгорание кремния, марганца и других легирующихэлементов, повышается пористость металла сварного шва и увеличиваетсясодержание азота, что приводит к появлению дефектов.Принедостаточнойзащитепределпрочностииотносительноеудлинение незначительно уменьшаются, а ударная вязкость резко падает.Кроме того, одновременное присутствие в зоне сварки кислорода, азота иводорода, как правило, усиливает их отрицательное влияние на качество исвойства швов.
Это объясняется появлением пористости в металле шва иокисных включений по границам зерен. Азот также вызывает снижениепластичности металла, пористость и другие дефекты [80, 97].Анализ дефектов, возникающих при сварке сталей в условиях ветровойнагрузки, проводился на основании изучения документов базы данныхРегионального Северо-Западного Межотраслевого Аттестационного ЦентраНационального Агентства Контроля Сварки (ООО «РСЗ МАЦ» НАКС),проведения тестовой сварки образцов, выполненных при повышенныхскоростях ветра с последующим анализом и выявлением дефектов влаборатории.Дляихвыявленияиспользовалисьметодыконтроля:визуальный и измерительный (ВИК), цветная капиллярная дефектоскопия(ЦД),радиографическиймеханическиеиспытания,исследования [79].(РК)иультразвуковойхимическийанализиконтроль(УЗК),металлографические18Анализ дефектов показал, что нарушение газовой защиты из-за ветраприводит к появлению как внешних, так и внутренних дефектов (табл.
3).Таблица 3.Дефекты при строительстве и монтажеВнутренние дефектыВнешние дефектыОдиночные газовые порыЦепочки газовых порПодрезыСкопления газовых порСвищиДефекты геометрии шваШлаковые включенияНепроварыТрещиныНаплывыУстранение дефектов возможно при условии исключения контактарасплавленного металла с окружающей атмосферой воздуха за счетулучшения эффективности газовой защиты.19Таблица 4.Критерии оценки дефектов при строительстве и монтажеОбъектыконтроляСтроительныеконструкцииНефтегазодобывающееоборудованиеКонструкциистальных мостовВид контроляНормативные документы по контролюВИКРД 03-606-03, СНиП 3.03.01-87, СП 53-101-98РК, УЗКСНиП 3.03.01-87, СП 53-101-98МеханическиеиспытанияГОСТ 6996-66, СНиП 3.03.01-87ВИКРД 03-606-03, СТО Газпром 2-2.2.-083-2007,СТО Газпром 2–2.2–136–2007, ВСН 012-88,РД-25.160.10-КТН-015-15РК, УЗКСТО Газпром 2-2.2.-083-2007, СТО Газпром2–2.2–136–2007, ВСН 012-88, СНиП III-42–80,РД-25.160.10-КТН-015-15МеханическиеиспытанияГОСТ 6996-66, ВСН 012-88, СТО Газпром 2–2.2–136–2007, РД-25.160.10-КТН-015-15ВИКРД 03-606-03, СНиП III-18-75; СТО-ГК«Трансстрой»-005-2007, СТО-ГК«Трансстрой»-012-2007РК, УЗКСНиП III-18-75, СТО-ГК «Трансстрой»-0052007, СТО-ГК «Трансстрой»-012-2007МеханическиеиспытанияГОСТ 6996-66, СТО-ГК «Трансстрой»-01220071.3.
Анализ способов улучшения эффективности газовой защитыПри дуговой сварке в защитном газе защита сварочной ванныдостигается применением активных и инертных газов. Надежная защитазоны сварки является одним из основных условий получения шва высокогокачества. Струя газового потока, истекающая из сопла состоит из смесигазообразных продуктов испарения, образуемых в зоне сварочной дуги изащитного газа, поступающего в зону горения дуги.
В периферийной частигазового потока защитный газ смешивается с окружающим воздухом, тольковнутренняя часть состоит из чистого защитного газа (ядра) (Рис. 4).20Рис. 4. Схема газовой струи: 1 – сопло, 2 – ядро струи, 3 – пограничныйслой, 4 – периферийный участок струи: L – длина ядра струи,H – расстояние от среза сопла до свариваемой поверхности, Do – выходнойдиаметр сопла, Dз – диаметр зоны эффективной защиты [98]Защитные свойства струи зависят от многих факторов, в том числе, отдиаметра сопла, от расстояния между торцом сопла горелки и свариваемойдеталью, от скорости истечения струи, от плотности газа, что препятствуетдеформации защитной струи при воздействии внешних потоков воздуха.
Дляпрямолинейных газовых струй возможно ламинарное и турбулентноеистечение газа. Режим движения газа оценивается числом Рейнольдса [1]:Re = Dv/γ ,где D – диаметр сопла, м;v – скорость истечения газа, м/с;γ – коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с.При Re > 3000 истечение газового потока переходит в турбулентныйрежим. Обычно применяемые скорости истечения обеспечивают заведомоламинарный режим истечения газа.
При турбулентном режиме происходит21подсос окружающего воздуха в защитную струю и качество защиты можетрезко ухудшаться.В большинстве случаев защита осуществляется путем подачи в зонусварки струи защитного газа. Форма потока газа и эффективность защитызависят от рода защитного газа, типа сварного соединения, скорости сварки,движения окружающего воздуха (ветра, сквозняка). Вопросы надежнойзащиты зоны сварки особенно актуальны при выполнении сварочных работна открытых площадках, когда на защитную струю газа оказываютвоздействие сносящие потоки ветра, сквозняки, что приводит к нарушениюгазовой защиты сварочной ванны и к снижению качества сварногосоединения.Для эффективной защиты зоны сварки необходимо знать не толькоскорость, но и направление ветра.
На скорость, направление и пульсациюветра существенное влияние оказывают искусственные и естественныепрепятствия. У преград (сооружений, металлоконструкций) пульсация ветраусиливается и состоит из порывов и затишья.Под ветром обычно подразумевают горизонтальную составляющуювоздушного потока, однако иногда понятие «ветер» расширяют, включая внего и вертикальную составляющую. Вблизи металлоконструкций ветер дуетобычно параллельно плоскости полотнищ, полок набора и т.п.
Поэтому вдальнейшем под словом «ветер» будем понимать движение воздухапараллельно плоскости металлоконструкции, а воздушное течение черезщели в соединениях (на стыках и пазах), собранных под сварку, будемназывать сквозняком.Вблизи горелки во время сварки на газовую защиту зоны сваркидействуютнескольковоздушныхпотоков,скоростькоторыхимеетзначительно более сложный характер.По отношению к струе защитного газа, а также к направлению сваркиразличают: попутный, встречный и боковой ветер (Рис. 5). Кроме скорости и22направления, ветер характеризуется также силой.
О силе ветра судят по егодинамическому давлению. Скорость ветра изменяется по времени, позначению и по направлению воздействия на струю защитного газа.а)б)Рис. 5. Классификация ветра по направлению: а – по отношениюк струе защитного газа; б – по отношению к направлению сварки:1 – попутный, 2 – боковой, 3 – встречный [67]Проведённые исследования [15, 49, 67] показали, что при сварке наоткрытых площадках эффективность защиты зоны сварки зависит от многихфакторов: конструктивных особенностей сопла сварочной горелки иорганизации потока на выходе из него (структура струи, профиль скоростей вначальном сечении); действия возмущающих факторов (конвективныепотоки газа, состав свариваемых деталей); расстояния от сопла досвариваемогометалла;геометрическихразмеровиформысварныхсоединений и т. п. Все эти факторы необходимо учитывать при решениивопросовразработкиоптимальнойтехнологиисварочныхработиконструировании сварочных горелок.При наличии ветра и сквозняка эффективность защиты зависит отжесткости струи защитного газа и ее размеров.
Жесткость струиопределяется родом защитного газа и повышается с увеличением скоростиего истечения. Поэтому при увеличении диаметра сопла необходимоодновременно увеличивать расход газа. Однако при чрезмерном увеличении23скорости потока газа вследствие турбулентности уменьшается зона чистогогаза, струя деформируется и эффективность защиты снижается.При сварке с поперечным потоком воздуха (на сквозняке или на ветру)большое значение имеют свойства защитного газа. Так, например, гелийоказывает меньшее сопротивление сдуванию воздухом, чем аргон илиуглекислый газ, вследствие его меньшей плотности и меньшей кинетическойэнергии потока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
