Диссертация (1026094), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Поэтому для получения удовлетворительных результатовсварки при наличии ветра и при использовании для защиты гелия, его расходдолжен быть значительно больше расхода аргона или углекислого газа [68].Существенное влияние на эффективность защиты зоны сварки, особеннопри выполнении монтажных работ на открытых площадках, оказывают такиетехнологические факторы, как разделка и смещение кромок при сварке.Сварка деталей, изготовленных из тонколистового проката, целесообразнабез разделки кромок с зазором между изделиями до 1 мм.
При зазоре более 1мм требуется дополнительная защита корневого шва защитным газом, чтоприводит к увеличению его расхода до 100 %. Особое внимание необходимообращать на взаимное расположение свариваемых кромок, смещение иперелом стыкуемых кромок снижают качество шва.Некоторые исследования показали [67], что оптимальной разделкойкромок при сварке на открытых площадках, является угол раскрытия 60°.Разделка с меньшим углом раскрытия в значительной степени затрудняетпроцесс сварки: во-первых, нет хорошего визуального контроля за процессомсварки, во-вторых, снижается эффективность защиты зоны сварки и, втретьих, усложняется процесс регулирования напряжения дуги. При сваркестыков с разделкой кромок с углом раскрытия больше 60° создаютсяхорошие условия газовой защиты, однако это приводит к увеличенномурасходу присадочной проволоки.Существенно влияет на эффективность защиты зоны сварки форма ипараметры сварного соединения (Рис.
6). Наиболее эффективной является24газовая защита при сварке тавровых соединений «в лодочку», угловых швовс внутренней стороны угла (Рис. 6, б, д). При сварке стыковых соединенийзащита лучше (Рис. 6, а), чем при сварке труб встык (Рис. 6, е). Менееэффективна защита при сварке угловых соединений с внешней стороны(Рис. 6, в, г). В этом случае требуется применение дополнительных защитныхустройств [67, 68].Рис. 6. Влияние формы сварного соединения на эффективность газовойзащиты: а – стыковое; б – угловое с внутренней стороны угла; в, г – угловоес внешней стороны угла; д – тавровое «в лодочку», е – труба в стыкДля улучшения защиты при сварке на повышенных скоростях и на ветрурекомендуется увеличивать расход газа и диаметр сопла, приближатьгорелку к детали, истечение газа из горелки должно быть равномерным повсему сечению сопла (Рис.
7).а)б)в)Рис. 7. Влияние скорости сварки на эффективность газовой защиты:а – малая скорость, б – средняя скорость, в – очень большая [68]При выполнении монтажно-сварочных работ на крупногабаритныхконструкциях рекомендуется использовать различные тепляки. Защиту зоны25сварки от дождя, снега и повышенной влажности можно обеспечитьпостановкой навесов; испарением влаги с кромок свариваемого металла;ограничениемсодержаниявлагивзащитныхгазах;повышениемэффективности защиты расплавленного металла.При монтаже на открытых площадках зону сварки от действия ветра поразличным рекомендациям защищают постановкой местных укрытий в видещитков, ширм, шатров, загородок, изготовленных из брезента, или жеустраивают общие укрытия места сварки: алюминиевые короба, специальныеметаллические или пластмассовые экраны, брезентовые (капроновые)палатки, а также различного типа пневматические оболочки [15].Улучшение непосредственной защиты металла шва и околошовной зоныдостигается выбором защитного газа и его расхода, изменением конструкциисопла горелки, угла её наклона от нормали к свариваемой поверхности иизменением расстояния среза сопла до свариваемой детали.
В сварочныхгорелках устанавливают сопротивления в виде сеток, газовых линз ипористыхперегородок,которыеувеличиваютоднородностьпотоказащитного газа. Для улучшения качества газовой защиты зоны сварки можноприменять отражающие экраны (Рис. 8).Рис. 8. Способы улучшения газовой защиты:1 – сопло; 2 – свариваемое изделие, 3 – отражающие экраныРанее велись работы по созданию устройств для локальной защиты зонысварки от воздействия ветра с целью получения качественных сварныхсоединений при сварке на открытых площадках.
Так, например, была26предложена защитная камера, служащая частью сварочного агрегата ипередвигаемая по изделию. В камеру через сварочные горелки подавалсязащитный газ, создавая избыточное давление [67].Для защиты от ветра находили применение различного типа насадки насварочную горелку, одна из которых показана на Рис.
9. Насадкапредставляла собой концентрические цилиндры, размещённые вокруг сопла,в которых создаётся защитный воздушный экран. Воздух под избыточнымдавлением проходит через специальные щели и под углом 45° выбрасываетсяв направлении свариваемой поверхности вне зоны сварки; этот воздухсоздаёт защитный экран против ветра [67].Рис. 9. Насадка на сварочную горелкуОднако,всеэтиустройстванаходятприменениелишьпримеханизированной сварке в защитном газе во время производственных работс прямолинейными сварными швами. При монтаже эти способы и устройстванерентабельны, так как не дают возможности наблюдать за поведениемсварочной ванны и направлением дуги относительно свариваемых кромок.Общие укрытия не всегда можно применить при сварочных работах изза их громоздкости и длительности установки.
Применение местных укрытийне устраняет сквозняков и завихрений, к которым защитная струя газа весьма27чувствительна. Важна и экономическая сторона вопроса – стоимость шатров,палаток и других защитных устройств достаточно высокая.Анализ отчетов ООО «РСЗ МАЦ» НАКС показал, что по оценкеэкспертов, осуществляющих контроль сварочных работ при строительствеответственных конструкций, очень трудно создать надежную защиту зонысварки от ветра. Например, при возведении крыши стадиона Зенит-Арена вСанкт-Петербурге необходимо сварить большое количество относительнокоротких швов, расположенных в различных пространственных положениях.В таком случае применение защитных сооружений практически невозможно(Рис.
10).Рис. 10. Сварные конструкции при строительстве крыши стадиона ЗенитАренаВбольшинствеслучаевсварныеконструкцииизготавливаютсприменением ручной дуговой сварки покрытым электродом, котораязарекомендовала себя с положительной стороны, но даже в этом случаевыявляются недопустимые дефекты (Рис. 11).28Рис.
11. Дефекты при ручной дуговой сварке стадиона Зенит-АренаАналогичнуюкартинуспециалистыНАКСнаблюдаютпристроительстве других ответственных объектов, в том числе, морскоготоргового порта Усть-Луга в Северо-Западном регионе. Сварка картынастила эстакады производится на открытой площадке в условиях ветра,большинствосварныхшвоввыполняютсявнеудобномположении,установка защитых сооружений представляет сложный и трудоемкийпроцесс, не всегда приводящий к положительным результатам. Такимобразом, эксперты НАКС часто наблюдают картину, когда ветер служитпричинойвозникновениямногочисленныхдефектовиувеличениятрудоемкости сварочно-монтажных работ (Рис.
12).Рис. 12. Проведение сварочных работ при строительстве МТПУсть-Луга29Следовательно, решение задачи по улучшению эффективности газовойзащитысводитсякразработкеспециальногооборудования,обеспечивающего надежность струйной газовой защиты при сварке на ветру,а также системы измерения скорости ветра и автоматического регулированияпо этому показателю расхода защитного газа.Эффективностьпротеканиягазовойпроцессазащитысварки.зависитСтабильныйтакжепроцессотстабильногосваркидолженобеспечивать получение сварного соединения с неизменными заданнымисвойствами и размерами по всей длине шва. Процесс можно считатьстабильным, если электрические и тепловые характеристики его неизменяются во времени или изменяются по определенной программе.Решающим фактором, определяющим свойства и устойчивость дуговогоразряда, является температура столба дуги, зависящая от потенциалаионизации дугового газа [68, 74, 75].Основным условием стабильности процесса сварки стационарной дугойявляется постоянство тока, напряжения и длины дуги.
В некоторых случаях,при сварке стационарной дугой наблюдаются кратковременные изменениядлины дуги, напряжения и тока, вызванные переносом крупных капель,однако при стабильном процессе характеристики плавления электрода иизделия определяются не ими, а параметрами стационарной дуги.Стабильныйпроцесссваркисхорошимитехнологическимихарактеристиками можно получить только в определенном диапазоне силытока, который зависит от диаметра, состава и скорости подачи электрода, еговылета и рода защитного газа, а также от напряжения дуги.
От скоростиплавления электродного металла и характера его переноса через дугу зависитпроизводительность процесса сварки и интенсивность разбрызгиванияжидкого металла [69].При сварке в атмосфере инертных газов необходимо, а в СО 2желательно, чтобы расплавленный металл переходил с электрода в30сварочную ванну в виде мелких капель [30]. При мелкокапельном переносеметаллаповышаетсястабильностьгорениядуги,уменьшаетсяразбрызгивание и улучшается вид шва.
Характер переноса электродногометалла через дугу обусловливается совокупным воздействием на металлэлектрических и магнитных сил, а также сил тяжести, поверхностногонатяжения металла и давления выделяющихся из металла паров и газов.Степень влияния каждого из этих факторов на характер переноса металла, всвою очередь, зависит от рода, полярности и величины тока, материалаэлектрода,составадуговойатмосферыидругихпричин.Переносэлектродного металла через дугу наиболее полно изучен при сварке винертных газах [75, 82, 98].Отклонение сварочной дуги может осуществляться ветром и магнитнымполем сварочного контура.
Если приавтоматической сварке и наплавкеотклонение дуги оказывает незначительное влияние, то при сварке взащитных газах отклонение дуги нарушает формирование защиты сварочнойванны. Борьба с магнитным дутьем может быть успешно решенарациональнымподключениемтокоподводакизделию,атакжеиспользованием наведенного магнитного поля [14, 33]. В случае ветровыхнагрузок необходимо решение другим путем.Анализируя материалы, которые применяются при изготовлениисварных конструкций на открытых монтажных площадках, можно сделатьвывод,чтовосновномиспользуютсянизкоуглеродистыеинизколегированные стали, характеризующиеся хорошей свариваемостью.Для сварки конструкций из данных сталей целесообразным будетиспользование дуговой сварки плавящимся электродом в среде углекислогогаза. В связи с тем, что данных по воздействию ветрового потока на переносэлектродного металла практически нет, необходимо провести исследования.При сварке плавящимся электродом в среде СО2 частота капельного переносаэлектродного металла составляет около 10–50 Гц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
