Технология сварки трубопроводов

Холодной сваркой электродами  весьма сложно добиться положительных  результатов, так как при больших  скоростях охлаждения образуется структура  белого чугуна в шве и околошовной  зоне.

Диаметр прутка (мм)	Длина электрода (мм)
4	250
6	350
8,10,12	450

 

 

 

 

 

Таблица 1.2.1.Зависимость  длины электрода от его диаметра

Для предупреждения отбеливания  необходимо обеспечить такой состав металла шва, для которого в этих условиях будет получаться структура  серого чугуна. Это может быть достигнуто путём использования специальных  электродов. Примером таких электродов могут служить электроды марки ЭМЧ, стержень которых представляет собой чугун с повышенным содержанием кремния, а покрытие двухслойное: 1-й слой – легирующий, 2-й слой обеспечивает газовую и шлаковую защиту. При сварке этими электродами чугунных деталей с толщиной стенки до 12мм без предварительного подогрева удаётся получить швы и околошовную зону без отбеливания. Если же этими электродами сваривают массивные детали, то для получения качественных соединений детали приходится подогревать до 400-450 градусов Цельсия. Для улучшения обрабатываемости и некоторого повышения пластичности металла шва используют электроды из никелевых чугунов. Электроды из никелевых чугунов обеспечивают получение швов, обладающих хорошей обрабатываемостью. Тонкое покрытие, наносимое на стержни из никелевых чугунов, рекомендуется следующего состава: карборунд (55%), углекислый барий (23,7%), жидкое стекло (21,3%).

Сварку выполняют в  несколько слоёв с возвратно-поступательным движением конца электрода. Основной недостаток электродов из никелевых  чугунов – повышенная склонность к образованию горячих трещин.

Сварка стальными электродами  с карбидообразующими элементами в  покрытии. Часто для более полного  выжигания углерода в металл шва  вводят сильный карбидообразователь.

В этом случае в основном образуются карбиды данного элемента, не растворяющиеся в железе. Металлическая  основа при этом оказывается достаточно обезуглероженной и пластичной. Примером могут служить электроды марки  ЦЧ-4 со стержнем из низкоуглеродистой  проволоки марок Св-08 или Св-08А  и покрытием следующего состава: мрамор – 12%, плавиковый шпат – 16%, феррованадий – 66%, ферросилиций – 4%, поташ – 2%, жидкое стекло – 30% массы сухой смеси. Этими  электродами сначала облицовывают кромки на малых токах.

Сварку выполняют параллельными  валиками с перекрытием каждого  предыдущего на половину его ширины. После второго слоя силу тока увеличивают  на 15-20%. Окончательно разделку заполняют  электродами УОНИ-13/45.

Область применения этих электродов – сварка повреждённых деталей и  заварка дефектов в отливках из серого и высокопрочного чугуна. В случае необходимости можно также сваривать  соединения серого и высокопрочного чугуна со сталью.

Сварные соединения, выполненные  этими электродами, имеют удовлетворительную обрабатываемость, плотность и достаточно высокую прочность.

 

1.3 Холодная сварка чугуна

 

Холодная сварка электродами  из никелевых сплавов. Электроды  из никелевых сплавов применяют главным образом для заварки литейных дефектов, обнаруживаемых в процессе механической обработки чугунного литья на рабочих поверхностях, где местное повышение твёрдости недопустимо.

Положительные свойства таких  электродов в том, что никель не растворяет углерод и не образует структур, имеющих высокую твёрдость после  нагрева и быстрого охлаждения. Отбеливание  зоны частичного расплавления при небольших  её размерах практически отсутствует, так как никель, проникая в этот участок, оказывает положительное  действие.

В то же время никель и  железо обладают неограниченной растворимостью, которая способствует надёжному  их сплавлению. Для изготовления электродов используют и медно-никелевые сплавы: монель-металл, константан, нихром.

Недостатки этих сплавов  – их высокая стоимость и дефицитность, а также большая усадка, приводящая к образованию горячих трещин.

Находят применение в промышленности электроды марок МНЧ-1 со стержнем из монель-металла и МНЧ-2 со стержнем из константана.

Для заварки отдельных  небольших дефектов на обрабатываемых поверхностях отливок ответственного назначения из серого и высокопрочного чугуна, а также при ремонте  оборудования из чугунного литья, используют также железоникелевые электроды со стержнем, содержащим никель (Ni) – 60% и железо (Fe) – 40%.

При сварке такими электродами  обеспечивается достаточно высокая  прочность металла шва. Примером таких электродов могут служить  электроды марки ЦЧ-3А, со стержнем из проволоки Св-08Н50 и покрытием  из доломита (35%), плавикового шпата (25%), графита чёрного (10%) и ферросилиция (30%), замешанных на жидком стекле.

Необходимо всегда иметь  в виду, что все электроды на основе никеля дефицитны и могут  применяться для сварки чугуна в  весьма ограниченных количествах, например, для заварки небольших раковин  в деталях больших размеров и  большой жёсткости.

Холодная сварка чугуна электродами из низкоуглеродистой  стали с установкой шпилек. При  сварке чугуна низкоуглеродистыми электродами  наиболее слабое место сварного соединения – околошовная зона у границы  сплавления. Хрупкость этой зоны и  наличие в ней трещин нередко  приводят к отслаиванию шва от основного металла. Для увеличения прочности сварного соединения (когда  к нему не предъявляется других требований), применяют стальные шпильки, которые  частично разгружают наиболее слабую часть сварного соединения – место  сплавления.

Шпильки имеют резьбу, их ввёртывают в тело свариваемой детали. Размеры шпилек обычно зависят от толщины свариваемых деталей.

Практикой установлены следующие  рекомендации: диаметр шпилек – 0,3-0,4 толщины деталей, но не более 12мм; глубина  ввёртывания шпилек – 1,5 их диаметра, но не более половины толщины свариваемых  деталей; высота выступающей части  – 0,75-1,2 диаметра шпильки. Шпильки располагают  в шахматном порядке, на скошенных  кромках деталей, и в один ряд  на поверхности детали с каждой стороны  стыка, причём расстояние между ними должно быть равно 4-6 диаметров шпильки.

Для сварки используются электроды  типа Э42, Э42А, Э50, Э50А на постоянном или  переменном токе.

Сварку ведут следующим  образом: сначала обваривают каждую шпильку и облицовывают поверхности  кромок электродами диаметром 3мм на малых токах. Затем на облицованные кромки и шпильки наплавляют валики и окончательно заполняют разделку (рис.1.3.1, а; б).

 

Рис. 1.3.1. Сварка чугуна с  применением стальных шпилек: а - установка шпилек при V-образной подготовке кромок; б - обварка шпилек;

 

Для снижения содержания углерода в металле шва рекомендуется  выполнять сварку по слою флюса, содержащего  до 30% железной окалины (например: буры 50%, каустической соды 20%, железной окалины 30%).

 

 

 

2. Охрана труда и техника  безопасности при производстве  газосварочных и электросварочных  работ

 

2.1 Охрана труда при  эксплуатации газовых баллонов

 

Баллоны предназначены для  хранения и транспортировки относительно небольшого количества определённого  вида газа: сжатого, сжиженного или  растворённого.

Верхняя часть баллона  имеет горловину, в которую на резьбе устанавливают запорный вентиль  с боковым выпускным штуцером. Если баллон находится в нерабочем  состоянии, то на штуцер навинчивают  заглушку. Для защиты вентиля от повреждения на баллон устанавливают  металлический или пластмассовый  колпак. Баллоны следует предохранять от падений и ударов, а также  высоких и низких температур. Предельное рабочее давление в баллоне при  температуре 20 градусов Цельсия для  сжатых и растворённых газов составляет 15 МПа, а для сжиженных – 3 МПа.

На верхней сферической  части каждого баллона нанесены следующие данные:

товарный знак завода-изготовителя;

номер баллона;

масса порожнего баллона;

дата изготовления и год  следующей проверки;

рабочее давление;

пробное гидравлическое давление;

вместимость баллона;

клеймо ОТК;

В связи с тем, что ацетилен при давлении 20 кПа становится взрывоопасен, для его безопасного хранения и транспортировки при более  высоком давлении внутреннюю полость баллона заполняют пористой массой – берёзовым активированным углём, пропитанным ацетоном, хорошо растворяющим ацетилен.

Баллоны, находящиеся в  эксплуатации, подвергаются проверке не реже, чем один раз в пять лет. Результаты проверки в журнал испытаний.

Проверка включает в себя осмотр наружной поверхности баллона, пористой массы и пневматическое испытание.

Баллоны для ацетилена, заполненные  пористой массой при проверке испытывают азотом под давлением 3,5 МПа, погружая их в воду на глубину не менее 1 метра. Степень чистоты азота, применяемого для испытания баллонов, должна составлять не менее 97%. К баллонам для кислорода  предъявляют следующие требования: необходимо, чтобы баллоны были исправны, окрашены в голубой цвет, и имели  надпись "кислород".

Наполнять баллоны газом  запрещается, если неисправны вентили, корпус, баллон плохо окрашен.

 

2.2 Техника безопасности  при сварке чугуна

 

Работа сварщика связана  с перемещением грузов подъёмно-транспортными  устройствами, поэтому сварщики должны быть аттестованы на право производства сварочных работ. Участок горячей  сварки должен быть оборудован дополнительным отсасывающим устройством для удаления выделяющейся при сварке пыли. Дополнительное отсасывающее устройство должно устанавливаться  на расстоянии 1-1,2м от места сварки и создавать скорость движения загрязнённого  воздуха в сечении отсоса порядка 8 м/с. При холодной дуговой сварке чугуна покрытыми электродами иметь  дополнительную вентиляцию необязательно.

Любой вид сварки чугуна, сопровождающийся выделением ядовитых паров (меди, цинка, марганца и др.) должен выполняться сварщиком в фильтрующем  шланговом противогазе.

При пайке чугуна припоем  из меди и её сплавов сварщику необходимо работать в респираторе (ШБ-1, “Лепесток”, “Астра-2” и др.)

 

 

 

3. Мероприятия по защите  окружающей среды

 

При сварочных работах  воздушная среда производственных помещений загрязняется сварочными аэрозолями, в состав которых могут  входить оксиды марганца, хрома, цинка  и кремния, фтористые и другие соединения, а также газы (оксиды углерода и азота, озон и др.). Эти  вещества оказывают неблагоприятное  воздействие на окружающую среду.

Особое место среди  загрязнителей занимают радионуклиды, которые опасны тем, что убивают  всё живое, а природа не может  от них самоочищаться, так как  периоды полураспада нуклидов длятся годы и десятилетия.

В воздух и водную среду  выбрасывается колоссальное количество золы, пыли, оксидов, а также много  фосфора, фтора, мышьяка, ртути, селена, бора и др., причём речь идёт не только о сварке, но и о других, более  вредных для окружающей среды  отраслям современной промышленности.

Главными загрязнителями воздуха и воды в промышленности являются: энергетика – 28,5%; цветная  металлургия – 21,6%; чёрная металлургия  – 15,2%; нефтедобыча – 7,9%, на все остальные  отрасли приходится 21,7%;

Проблема очистки дымовых  газов является двуединой: с одной  стороны – это защита здоровья человека, с другой – возможность  возврата в производство ценных веществ.

Защита окружающей среды  – это комплексная проблема, требующая  усилий специалистов многих специальностей. Наиболее эффективной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия  выбросов промышленных предприятий  является полный переход к безотходным  и малоотходным технологиям.

Методы очистки газовых  выбросов и сточных вод классифицируются следующим образом:

по виду загрязнения –  от пылевыноса, тумана, брызг; очистка  сточных вод от твёрдых частиц, маслопродуктов (отстаивание, процеживание);

По процессу очистки –  механические (фильтры, циклоны, пылеуловители) и физико-химические (абсорберы, печи, катализаторы); сточные воды очищаются  гидромеханическим (процеживание и  отстаивание), химическим (нейтрализация) и термическим (выпаривание и  сжигание) путём.

Важным направлением экологизации промышленного производства следует  считать: совершенствование технологических  процессов и разработку нового оборудования с меньшим уровнем выбросов, примесей и отходов в окружающую среду; экологическую экспертизу всех видов  производства и промышленной продукции; замену токсичных отходов на нетоксичные; широкое применение дополнительных методов и средств защиты. В качестве дополнительных методов средств защиты применяют: аппараты для очистки газовых выбросов, сточных вод от примесей; глушители шума при выбросе газов в атмосферу. Эти средства защиты постоянно совершенствуются и широко внедряются в технологические и эксплуатационные циклы во всех отраслях народного хозяйства.

 

 

 

Заключение

 

Сварочная техника и технология развиваются всё быстрее и  быстрее, подчиняясь скорости нового времени. Совершенствуются уже давно известные  приёмы сварки и осваиваются новые. Металлы, которые считались несвариваемыми (например, титан и вольфрам), теперь поддаются сварке.

С внедрением передовых  технологий совершенствуются методы сварки металлов и сплавов, которые плохо  поддаются обработке сваркой. В  числе таких материалов и чугуны. Возможность воздействовать на строение чугуна, варьируя химический состав, условия  кристаллизации и термической обработки  делает чугун универсальным литейным материалом с широким спектром эксплуатационных свойств. Однако, вместе с тем этот сплав весьма хрупкий и непрочный, что предполагает использование  сварки в ремонтных целях. О способах, приёмах и материалах для сварки чугуна я рассказал (надеюсь, достаточно объёмно), в своей дипломной работе. Безусловно, время не стоит на месте, и доказательством этому служит создание новых, гораздо более эффективных  способов сварки (это относится не только к сварке чугуна).