Технология сварки перил ограждения газовой сваркой

Рис. №4. Порядок наложения швов: а - сварка от кромки, б - сварка от середины шва

 

В зависимости от положения  в пространстве сварные швы подразделяются на нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные.

Нижние швы сваривать  наиболее легко, так как расплавленный  присадочный металл под действием  силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны. Кроме того, наблюдение за сваркой  нижнего шва наиболее удобно. Нижние швы свариваются как левым, так  и правым способами в зависимости  от толщины свариваемого металла.

Вертикальные швы сваривают  при малых толщинах сверху вниз - правым способом (рис. №5, а) и левым способом--снизу вверх (рис. №5, б, в). При сварке металла толщиной от 2 до 20 мм вертикальные швы целесообразно выполнять способом двойного валика (рис. №5, г). В этом случае скоса кромок не делают и свариваемые детали устанавливают с зазором, равным половине толщины свариваемого металла. Процесс ведется снизу вверх.

При толщинах более 6 мм сварка выполняется двумя сварщиками. При  этом способе в нижней части стыка  проплавляется сквозное отверстие, Пламя, располагаясь в этом отверстии  и постепенно поднимаясь снизу вверх, оплавляет верхнюю часть отверстия. Шов формируется на всю толщину, а усиление получается с обеих  сторон стыка. Затем перемещают пламя  выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия  и накладывая    следующий слой металла на нижнюю сторону   отверстия и так до полного выполнения шва.

Рис. №5. Сварка вертикальными швами: а - сверчу вниз; б, в - снизу вверх;       г - схема сварки двойным  валиком

 

Рис. №6. Сварка  горизонтальных швов   (а)   и потолочных швов левым   (б)   и правым   (в)   способами

 

Горизонтальные швы, при  сварке которых металл стремится стечь на нижнюю кромку, сваривают правым способом, держа конец проволоки сверху, а мундштук горелки снизу ванны (рис. 6, а). Сварочная ванна располагается под некоторым углом к оси шва, что облегчает формирование шва и удерживание жидкого металла  от стеканания.

Наибольшие трудности  возникают при сварке потолочных швов При сварке этих швов (рис. №6, б, в) кромки нагревают до начала оплавления и в этот момент в сварочную ванну вводят присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляется Металл сварочной ванны удерживается от стекания вниз давлением газов пламени Сварку лучше вести правым способом и выполнять в несколько слоев с минимальной толщиной каждого слоя.

4. Контроль качества

Дефектами в сварных швах принято называть отклонения от норм, предусмотренных ГОСТами и техническими условиями на сварные соединения. Дефекты уменьшают прочность  сварных швов и могут привести к разрушению сварных соединений.

Основными причинами образования  дефектов являются нарушения технологии сборки и сварки, применение несоответствующих  сварных материалов, неправильный выбор режима сварки, низкая квалификация сварщика. Дефекты могут быть наружные и внутренние. К наружным дефектам относятся дефекты формы и размеров сварных швов. К внутренним - дефекты макро и микроструктуры. Формы и размеры сварных швов устанавливаются техническими условиями или стандартами (ГОСТ 5264-69) и обычно  указываются   в рабочих чертежах.

При газовой сварке наиболее частыми дефектами сварных швов являются неполномерность шва, неравномерность ширины и высоты шва (рис. №7), крупная бугристость, наличие седловиц. Эти дефекты возникают вследствие  плохого качества  присадочной проволоки и горючих газов, неправильной подготовки кромок, недостаточной квалификации сварщика. Нарушение формы и размеров швов сопровождается часто такими дефектами, как наплывы, подрезы, непровары и др.  (рис. №8).

Рис. №7. Дефекты  формы  и размеров шва: а - неполномерность шва;                             б - неравномерность ширины стыкового шва; в - неравномерность по длине катета углового шва; h - требуемая высота усиления

 

 

Рис. №8. Виды дефектов при сварке. а – наплыв;   б – подрез;   в - шлаковые   включения;    г – непровар;   д – трещины

 

Наплывы образуются в результате натекания жидкого металла на кромки недостаточно прогретого основного металла (рис. №8,а). Наплывы чаще всего образуются при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в отдельных местах и иметь значительную протяженность. Причинами возникновения наплывов могут быть неправильный наклон мундштука горелки и присадочной проволоки   к поверхности  свариваемого   металла.   Обнаруженные наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом месте непровара.

Подрезом (рис. №8,б) называют уменьшение толщины основного металла в месте его перехода к усилению шва. При газовой сварке подрезы образуются из-за применения повышенной мощности сварочного пламени. Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения, а также вызвать местную концентрацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы исправляют подваркой ниточного шва. Во избежание подрезов следует правильно выбирать режимы сварки.

Прожоги - это проплавление основного  металла с образованием сквозных отверстий и натеками с обратной стороны свариваемого металла. Они  возникают вследствие большого зазора между свариваемыми кромками, недостаточного притупления кромок, завышенной мощности сварочного пламени, недостаточной скорости сварки. Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест с последующей заваркой.

Незаваренные кратеры образуются в результате резкого обрыва пламени в конце сварки. Кратеры уменьшают рабочее сечение шва, снижают прочность шва и могут явиться причинами образования трещин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной вырубкой до основного металла.

Непроваром (рис. №8,г) называется местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой слоев шва при многослойной сварке. Непровар образуется из-за неправильной подготовки кромок под сварку, недостаточной мощности сварочного пламени, большой скорости сварки, плохой зачистки кромок перед сваркой от окалины, шлака, ржавчины, грязи и других загрязнений. Непровары, особенно по кромкам и между слоями, являются самыми опасными, так как влияют на прочность сварочного шва. Обнаруженные участки с непроваром вырубают до основного металла, зачищают и заваривают вновь.

Шлаковые включения (рис. №8, в) в сварном шве возникают из-за плохой зачистки свариваемого металла и присадочной проволоки, а также неправильного выбора режимов сварки. Шлаковые включения ослабляют сечение шва, вызывают снижение прочности и являются    зонами   концентрации    напряжений.   Места швов со шлаковыми включениями вырубают и заваривают вновь.

Трещины (рис. №8, д) являются наиболее опасными дефектами сварных швов Трещины могут возникать в сварном шве и в околошовной зоне Трещины по происхождению делятся на холодные и горячие, по расположению - на поперечные и продольные, по размерам - на макро- и микроскопические Трещины в сварных швах образуются во время сварки и после сварки Образованию трещин способствует повышенное содержание углерода в наплавленном металле, а также серы, фосфора и водорода Холодные трещины возникают при температурах 100-300° С в легированных сталях и при нормальных температурах в углеродистых сталях

Причинами образования трещин являются несоблюдение технологии и режимов  сварки, неправильное расположение швов в сварной конструкции, что вызывает высокую концентрацию напряжений, приводящих к полному разрушению изделия Большие напряжения в сварных конструкциях возникают при несоблюдении заданного порядка наложения швов Поверхностные трещины в сварных швах вырубаются полностью и завариваются вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не распространялась дальше по шву, необходимо перед вырубкой засверливать трещины по концам.

Пористость в сварных швах появляется в результате того, что газы, растворенные в жидком металле, не успевают выйти  наружу до затвердевания поверхности  шва. Поры делают сварной шов неплотным  и уменьшают его механическую прочность Причинами образования пор являются плохая зачистка свариваемых кромок и присадочной проволоки от грязи, ржавчины, масла, повышенное содержание углерода в основном металле, большая скорость сварки, неправильный выбор характера сварочного пламени и марки проволоки.

Газовые поры располагаются цепочкой на некотором расстоянии друг от друга  или в виде скоплений размером от сотых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Иногда поры выходят на поверхность, образуя свищи. Поры могут  быть внутренние, наружные и сквозные. Участки сварных швов с порами исправляют вырубкой дефектных мест до основного металла с последующей  заваркой.

Перегрев металла может возникнуть при большой мощности сварочного пламени и малой скорости сварки. Перегрев металла характеризуется увеличением размера зерен в металле шва и в околошовной зоне, что снижает механические свойства сварного соединения, в особенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопротивлением ударным нагрузкам. Перегрев металла исправляется последующей термической обработкой.

Наиболее опасным дефектом является пережог металла Он характеризуется наличием в структуре металла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на них пленки окислов обладают малым взаимным сцеплением. Пережженный металл хрупок и не поддается исправлению Причинами образования пережога металла являются применение при сварке окислительною сварочного пламени и плохая защита расплавленного металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха Участки с пережженным металлом вырубают полностью до основного металла и заваривают вновь.     

Контроль качества сварных  швов и соединений проводится согласно ГОСТ 3242-69 с целью выявления наружных, внутренних и сквозных дефектов Контроль качества сварных соединений и конструкций  складывается из методов контроля, предупреждающих образование дефектов, и методов контроля, выявляющих сами дефекты. К методам контроля, предупреждающим  образование дефектов, относятся  контроль основного и присадочного металлов и других сварочных материалов, контроль подготовки деталей под  сварку, а также применяемого оборудования и квалификации сварщиков.

Внешним осмотром проверяется  заготовка под сварку (наличие  закатов, вмятин, ржавчины), правильность сборки, правильное расположение прихваток, разделка под сварку, величины притупления  Внешним осмотром готового сварного изделия можно выявить наружные дефекты - непровары, наплывы, прожоги, незаварепные кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные поры, смещение свариваемых элементов. Перед осмотром сварной  шов   и  прилегающая   к  нему   поверхность основного металла по обе стороны 15-20 мм от шва очищают от металлических брызг, окалины, шлака и других загрязнений.         Осмотр производят невооруженным глазом или лупой с 5-10-кратным увеличением. При внешнем осмотре для выявления дефектов швы замеряют различными измерительными инструментами и шаблонами. Замерами устанавливают правильность выполнения сварных швов и их соответствие ГОСТам, чертежам и техническим условиям. У стыковых швов проверяют ширину и высоту усиления, в угловых и тавровых швах - величину катетов.

На рис. №9 представлен универсальный шаблон конструкции А. И. Красовского и примеры его использования. Границы выявленных Трещин засверливают. При нагреве   металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий.

Рис. №9. Универсальный шаблон конструкции А. И Красовcкого и примеры его использования при контроле стыковых (а), тавровых (б) и угловых (в)   швов

Контроль сварных швов на непроницаемость  выполняется после внешнего осмотра  сварных швов. На непроницаемость  проверяют швы на изделиях, предназначенных  для хранения и транспортировки  жидкостей и газов. Контроль на непроницаемость  производится керосином, аммиаком, пневматическим и гидравлическим испытаниями, вакуумированием и газоэлектрическими течеискателями.

Испытание керосином производится согласно ГОСТ 3285-65 на металле толщиной до 10 мм. Контроль основан на явлении  капиллярности, которое заключается  в способности керосина подниматься  по капиллярным трубкам. Такими капиллярными трубками в сварных швах являются сквозные поры и трещины. Испытанием керосином можно выявить дефекты  размером от 0,1 мм и выше. Испытание  выполняется следующим образом. Вначале осматривают сварной  шов, очищают от шлака, окалины и  других загрязнений и простукивают молотком. Простукивание молотком способствует лучшему удалению шлака. Доступную  для осмотра сторону сварного шва покрывают водным раствором  мела или каолина. После высыхания  мелового раствора противоположную  сторону шва обильно (2-3 раза) смачивают  керосином. Дефекты сварных швов выявляют по жирным желтым пятнам на поверхности  шва, покрытой мелом или каолином. Продолжительность испытания не менее 4 ч при положительной температуре. Дефектные участки вырубают и  после смывания керосина заваривают вновь.

Испытание аммиаком основано на свойстве некоторых индикаторов (спиртоводного  раствора фенолфталеина или водного  раствора азотнокислой ртути) изменять окраску под действием сжиженного аммиака. Перед началом испытания  тщательно очищают сварной шов  от шлака, металлических брызг и  других загрязнений. После очистки  на одну сторону шва укладывают бумажную ленту или светлую ткань, пропитанную 5%-ным раствором азотнокислой ртути, а с другой стороны подают смесь воздуха с аммиаком под давлением.

Схема испытания аммиаком представлена на рис. №10. Аммиак подается в смеси с воздухом, которая содержит примерно 1% аммиака. Давление аммиака с воздухом не должно превышать расчетного давления для испытуемой конструкции. Проникающий через поры и трещины аммиак через 1-5 мин окрашивает бумагу или ткань в серебристо-черный цвет. При использовании в качестве индикатора спиртоводного раствора фенолфталеина подвергаемый контролю шов поливают тонкой струей, аммиак проходит сквозь дефекты и окрашивает раствор фенолфталеина в ярко-красный цвет. Выявленные дефекты вырубают и заваривают вновь.