Газове зварювання чавуну

                                                Флюси для зварювання чавунів      

№ флюсу	Склад%
1	100 плавленої бури
2	100 прокаленої бури
3	100 технічної бури
4	56 прокаленої бури, 22 вуглекислого  натрію, 22 вуглекислого калію
5	50 технічної бури, 50 двовуглекислого  натрію
6	23 плавленої бури, 27 вуглекислого натрію, 50 натрієвої селітри
7	50 прокаленої бури, 50 натрієвої селітри, 4 гасу (понад 100)
БМ-1	Газоподібний: суміш метилбората (70-75%) з метанолом (25-30%). Цю суміш у вигляді  рідини заливають у спеціальний  флюсозмішувач типу КГФ-3, через який пропускається газ для зварювання. Оскільки він легко випаровується, пари його вивільнюються горючим  газом і подаються з ним  по рукаві у пальник, де згоряють у  полум'ї

  

 

 

                                4.Техніка і технологія

Існує гаряче і холодне зварювання чавуну. Широке застосування має низькотемпературне паяння-зварювання чавуну латунними  припоями і чавунними прутками.

Вибір способу зварювання визначається хімічним складом чавуну, конструкцією деталі, характером дефекту і умовами  роботи.

У процесі зварювання необхідно  слідкувати за тим, щоб у наплавленому металі не залишалося шлаку і розплавлений присаджувальний метал добре  сплавлявся з основним металом.

Для одержання зварного з'єднання, властивості якого рівноцінні властивостям основного металу, необхідно після  зварювання зменшити швидкість охолодження.

Чавунні прутки занурюють у зварну ванну тільки після нагрівання їх кінців до температури світло-червоного кольору, а виймають із ванни рідко і тільки для нанесення флюсу.

Основний метал і присаджувальний  пруток плавляться під флюсом. Флюс, попадаючи у зварну ванну, запобігає  окисненню кромок металу, виводить оксиди і неметалеві домішки з  розплавленого металу, а також  сприяє утворенню плівки, яка захищає  його від впливу газів, полум'я і  повітря.

Позитивний вплив флюсів проявляється також у покращенні змочування поверхні металу рідким присаджувальним металом.

 

Нагрівальні пристрої, які використовують при гарячому зварюванні чавунів, указані  в табл..

 

        Табл. Нагрівальні  пристрої, які використовують при  гарячому зварюванні чавунів

Характер виробництва	Нагрівальні пристрої
	Місцеве нагрівання
Одиничне або серійне	— горни, що працюють на деревному або  коксовому вугіллі; — пальники; — паяльні лампи; — пальники індукційного типу (ЛГК-15 або ЛГК-25) для котельного господарства; — установки індукційного нагріву струмами промислової частоти  для деталей з товщиною стінок до 50 мм
	Загальне нагрівання
Одиничне (ремонтні роботи)	— коксові горни відкритого або  закритого типів для деталей  масою до 3-5 т; — нагрівальні ями, викладені  цеглою з піддувом і нагріванням  панельними газовими пальниками
Серійне	— спарені камерні печі періодичної  дії для малогабаритних деталей; — печі з висувним піддоном для деталей масою 5-8 т
Масове	— конвеєрні двокамерні печі

 

                                        ГАРЯЧЕ ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНУ

                                   Технологія гарячого зварювання чавуну

Стадії процесу	Операції й техніка зварювання
Підготовка деталей	— очистити поверхню від оксидів і  забруднень полум'ям пальника або металевою  щіткою; — виконати розчищання кромок зубилом або полум'ям; — кінці тріщин засвердлити; — розчищання кромки під  кутом 70-90° на деталях товщиною більше 5 мм
Попередній підігрів	— вибрати нагрівальний пристрій (пальник, печі); — загальний підігрів до 500-700°С (коричнево-червоний колір) деталей  складної конфігурації й товщиною більше 50 мм; — місцевий підігрів до 300-450°С мало - і середньо габаритних деталей з дефектами у жорсткому контурі
Встановлення деталей	— встановити деталі у зоні дії витяжної вентиляції; — розташувати у нижньому положенні та горизонтальній площині; — тривалість перерви між  підігрівом і зварюванням не повинна  бути більшою 3-5 хв, щоб уникнути охолодження  деталі нижче 400°С
Нагрівання і обробка поверхні флюсом	— відрегулювати нормальне полум'я; — потужність полум'я 100-120 л/год. ацетилену на 1 мм товщини або 60-70 л/год. пропан-бутану на 1 мм товщини; — відновлю вальною зоною, на відстані 2-3 мм від ядра, рівномірно прогріти кромки до розплавлення з  одночасним нанесенням флюсу та рівномірним  розподілом його на поверхні за допомогою  присаджувального прутка
Заповнення дефекту. присаджувальним металом	— розплавити пруток (марка А або  Б); — заповнити дефект, тріщину  розплавленим присаджувальним металом, добавляючи періодично флюс № 4 на кінчику  прутка; — вести зварювання ванним способом (окремими зварними ваннами  довжиною 20-30 мм кожна) з підтриманням металу у рідкому стані до повного  заповнення дефекту присаджувальним  металом; — при заварюванні дефектів на краях деталі підтримувати ванну  в напіврідкому стані (щоб уникнути скапування металу) за рахунок періодичного відведення полум'я від місця  дефекту для охолодження ванни  і зміни кута нахилу пальника до поверхні виробу з 80 до 10°; — видалити неметалеві включення  з ванни за допомогою флюсування рідкого металу й інтенсивного його перемішування прутком (відсутність  своєрідного світіння розплавленого  металу свідчить про повне видалення  включень)
Закінчення Процесу зварювання	— повільно відвести пальник від поверхні ванни на 50-60 мм і наплавлений  метал підігріти полум'ям протягом 0,5-1,5 хв.; — накрити деталь листовим азбестом для сповільнення охолодження  металу шва та забезпечення властивостей зварного з'єднання, рівноцінних з  властивостями основного металу
Наступна термообробка	— відпал після зварювання: нагрівання до 650-750°С і охолодження разом  з піччю — для зменшення  внутрішніх напруг і попередження утворення  тріщин

 

                                     ХОЛОДНЕ ЗВАРЮВАННЯ ЧАВУНІВ

Холодне зварювання чавуну без попереднього нагрівання застосовують, коли деталі при нагріванні й охолодженні  здатні вільно розширюватись і стискатись без появи внутрішніх напруг, а  також для приварювання відбитих частин у малогабаритних деталях.

Потужність полум'я повинна бути максимально можливою, щоб забезпечити  сповільнене охолодження зварного з'єднання.

Допускається підготовку кромок виконувати механічним способом або розплавленням  кромок полум'ям пальника вздовж лінії  шва. При цьому розплавлений чавун  швидко видаляють присаджувальним  прутком (нерозплавленим). Перевага цього  способу в тому, що чавун підігрівається і швидкість охолодження зменшується. Крім того, полум'я одночасно видаляє  жири, які глибоко проникають у  пористий чавун і викликають пористість.

Технологічний процес зварювання без  попереднього нагрівання майже аналогічний  з процесом гарячого зварювання.

Після закінчення заповнення дефекту  пальник протягом 2-3 хв повільно відводять, направляючи полум'я на ділянки, прилягаючі до дефекту.

Деталь або частину деталі із завареною ділянкою для повільного охолодження засипають піском або  накривають азбестом.

 

                     5.Контроль якості зварних з’єднань.

 

Висока якість зварювальних робіт  на будівельно-монтажних ділянках забезпечується доброю організацією робіт і контролем  зварювального виробництва. Під  контролем якості зварювання розуміється  пробірка умов і порядок виконання  зварювальних робіт, а також визначення якості виконання зварювальних з’єднань в відповідності із технічними вимогами.

Контроль процесу виготовлення зварних конструкцій виконується  по операційно і правильна організація  його є надійною гарантією безаварійної експлуатації трубопроводів, резервуарів  і інших конструкцій.

Якість зварних з’єднань трубопроводів  і конструкцій провіряють під  час монтажу і о закінченні зварювання. Зварювальні шви підлягають зовнішньому огляду для визначення поверхні тріщин в наплавленому металі або коло шовної зони, напливів і  підрізів в місцях переходу від шва  до основного металу, про палів, не заварених кратерів і інших дефектів.

 

               Характерні дефекти зварки і способи виправлення їх.

Дефекти в зварних з’єднаннях трубопроводів  і других конструкцій зустрічаються  при порушенні технології зварювання, при неправильному виборі зварювальних матеріалів і незадовільному їх зберіганні, при невдалому виборі способу  зварювання і режиму, при незадовільні підготовці виробу до зварювання і  так далі. Дефекти що утворюються  в зварних з’єднаннях, можна розділити  на декілька груп: металургійні пороки (розшарування, тріщин) в металі виробу, розташовані поряд із швом; дефекти  обумовлені поганою зварюваністю металу; дефекти що зв’язані із технічним  станом зварювальних матеріалів.

По розташуванні в стиску дефекти  розрізняють на зовнішні і внутрішні.

Внутрішні дефекти виявляють в  зварному з’єднанні із допомогою  різних фізичних методів контролю. До внутрішніх дефектів повинні бути віднесені і газові пари, як можуть бути одинарні, групові, розташовуються в шві у вигляді скупчень шлакові  включення різних розмірів, які можуть розташовуватись в корені шва; не провар в корені шва і між шарами; тріщини любих форм і розмірів; не сплавлення наплавленого металу з  основним. Газові пори утворюються  в зварювальний швах із-за застосування вологих електродів, флюсу, захисного  газового середовища і наявності  вологи на поверхні зварювальних поверхонь. Шлакові включення утворюються  при попаданні в зварювальну  ванну неметалічних частин (забруднень, грубого нальоту іржі або шлаку  при багатошаровому зварюванні), яке  не встигає всплити на поверхню шва. Не провар в корені першого шва  являється найбільш поширеним і  небезпечним дефектом у зварюванні конструкцій. Тріщини в зварних  з’єднаннях любих конструкцій є  одним з небезпечних дефектів, що мають досить малу ширину  гострі краї, що перешкоджає їх виявленню. Тріщини викликають місцеву концентрацію напруження і при несприятливих умовах роботи конструкції можуть призвести до порушення герметичності і руйнування стиків.

  Напруження і деформація при зварюванні і способи їх             зменшення.

Напруження і деформації при  газовому зварюванні виникають в  наслідок нерівномірного нагріву зварювального  металу. При нагріві метал починає  розширюватись, розширенню протистоять  більш холодні ділянки, в результаті виникають внутрішні напруження.

Другою причиною виникнення деформації і напружень являється усадка металу шва, що викликає поздовжні і  поперечні напруження.

Величина розширення металу і пов’язана  з цим степінь деформації залежать від температури нагріву і  коефіцієнта розширення металу. Форма  деталі, розміри і положення швів також впливають на величину деформації.

Газове зварювання дає велику зону нагріву у порівнянні з іншими видами зварювання, тому вона викликає більші деформації виробів.

Для усунення деформацій при зварюванні в стик, використовують обернено ступінчатий  і комбінований порядок накладання швів. В цьому випадку весь шов  поділяють на ділянки довжиною 100-250 мм. Для зменшення деформації використовують спосіб урівноваження деформації, при  якому має значення по черговість накладання швів. Черговість накладання швів вибирають так, щоб послідуючий  шов викликав деформації, обернені деформаціям, отриманих при накладанні попереднього шва.

Використовується також спосіб обернених деформацій. Суть методу полягає в тому, що деталі перед  зварюванням розташовують так, щоб  після зварювання деталі прийняли потрібне взаємне розташування. В цьому  випадку лист розміщують так: під  деяким відносно одне одного кутом. В  процесі зварювання внаслідок усадки, кромки зближаються і зменшується  деформація. Використовують також жорстке  закріплення зварювальних деталей, а також попередній підігрів.

          

                Способи контролю якості зварних з’єднань і їх обладнання.

Механічні випробування зварних з’єднань звичайно проводять на зразках, вирізаних  з окремих ділянок стика. Ці випробування потребують руйнування зразків і  тому використовуються вибіркова. Подібне  випробування використовують для контролю якості зварних матеріалів (електродів, дроті і флюсу); для вибіркової пробірки механічних властивостей зварних  з’єднань, виконаних пресовими методами зварки. Механічні випробування зварних  з’єднань в металу швів проводять  на зразках, вирізаних з нитки  трубопроводу чи з пробних стиків, зварених з коротких відрізків труб в умовах, аналогічних трасовим.

З кожного стика виготовляють від  шести до шістнадцяти зразків. Вирізані зразки підлягають механічній обробці для отримання зазначеної форми і розмірів.

        Для отримання  оперативних даних в трасових  умовах використовують пересувні  лабораторії марки ЛКС, які  встановлюють на прицепі. В  комплексі лабораторії є фрезерний станок марки НГФ-110Ш1 і розривна машина марки РМУГ-20 для механічних випробувань зразків на розтяг і згин.

Для визначення ударної в’язкості  металу шва, навколо шовної зони чи наплавленого металу проводять в  стаціонарних лабораторіях на зразках  з січенням не більше 10 х 10 мм. В залежності від випробування при вборі положення  зразка в випробувальному з’єднанні  вершину підрізу розташовують в  різних точках шва.

Потрібне положення зразка встановлюють по макрошліфу поперечного січення  зварного з’єднання. При цьому всі  зразки розташовують поперек поздовжньої  осі шва.

Твердість різних ділянок зварного з’єднання визначають в поперечному  січенні на макрошліфах замором  на приборах Виккерса, Роквелла і Брінелля.

Твердістю називається осібність  металу опиратись  пластичній деформації при вдавлюванні в нього значно твердішого тіла.

До основних видів випробувань  на твердість відносяться три  передбачених стандартами методи, названих по імені їх винахідників: метод  Бриннеля, метод Виккерса і метод  Роквелла.

Вимірювання твердості по методу Брінелля застосовується для металів і  сплавів малої і середньої  твердості. Він складається в  тому, що випробовуючий зразок під  дією визначеного зусилля вдавлюється  шарик визначеного діаметру. Нагрузка діє в строго визначений час. Діаметри шариків 10,5 і 2,5 мм. Співвідношення діаметра шарика, навантаження і часу витримки шарика під навантаженням регламентується  ГОСТ 9012-59. Діставши діаметр відбитку повинен складатися 0,2...0,6 діаметра шарика.

Для випробувань матеріалів великої  твердості застосовують метод Виккерса, де кінцевиком для випробування служить  алмазна піраміда, яка дозволяє провірити  твердість деталей малих січень і тонких шарів. Як і при випробуваннях  по методу Брінелля, твердість по Віккерсу визначається відношенням величини навантаження до площі основного  металу “зусиллям”.