Сварка конструкционных сталей

                         5. Вплив основних  елементів на властивості сталей.

     Вуглець при вмісті до 0,25% зварюваність не погіршує. При більшому вмісті зварюваність погіршується, бо в зонах термічного впливу утворюються гартовані структури, які призводять до тріщин. Підвищений вміст вуглецю в присаджувальному матеріалі викликає пористість шва.                                                                   Марганець (Г) міститься в межах 0,3-0,8% і зварюваність не погіршує. При вмісті від 1,8 до 2,5% і більше виникає небезпека появи тріщин, тому що марганець сприяє загартованості сталі.                                                   Кремній (С) у межах від 0,02 до 0,35% труднощів при зварюванні не викликає. При вмісті елемента від 0,8 до 1,5% зварювання утруднюється через високу рідкотекучість і утворення тугоплавких оксидів кремнію.                                                                                                                                                              Ванадій (Ф) сприяє загартованості сталі, що утруднює зварювання. При зварюванні ванадій активно окиснюється і вигорає.                                        Вольфрам (В) підвищує твердість сталі і утруднює процес зварювання через сильне окиснення.                                                                              Нікель (Н) підвищує пластичність і міцність, зварюваність не погіршує.                                Молібден (М) при зварюванні сприяє утворенню тріщин, активно окиснюється і вигорає.                                                                                    Хром (X) утруднює зварювання тому, що утворює тугоплавкі карбіди хрому.                                                                                                      Титан (Т) і ніобій (Б) при зварюванні з'єднуються з вуглецем і припиняють утворення карбіду хрому. Внаслідок цього зварюва-ніеть покращується.                                                                                           Мідь (Д) покращує зварюваність, підвищує міцність, пластичність і корозієстійкість сталі.                                                                     Кисень погіршує зварюваність сталі, понижує міцність і пластичність.                 Азот (А) утворює хімічне з'єднання із залізом (нітриди), які підвищують міцність, твердість і значно знижують пластичність сталі.                                     Водень — це шкідлива домішка. Накопичується у шві і викликає появу пор і дрібних тріщин.                                                                                Фосфор (П) — шкідлива домішка. Підвищує твердість і крихкість сталі, викликає холодноламкість (холодні тріщини).                                                       Сірка — шкідлива домішка. Сприяє утворенню гарячих тріщин. Зварюваність із підвищенням вмісту сірки різко погіршується.

          6.  Технологія зварювання вуглецевих конструкційних сталей.

   Вуглецевими конструкційними (машіноподелоч-ними, або будівельними) називають сталі,  що містять 0,1-0,7% С. Вуглець  визначає міцність цієї групи  сталей. У вуглецевих сталях присутній також певну кількість так званих постійних (нормальних) домішок, що потрапляють в метал або спеціально вводяться в нього в процесі виробництва (плавки) сталі. Зазвичай кількість постійних домішок у вуглецевих сталях не перевищує (за верхньою межею) 0,8% Мп, 0,35% Si, 0,04% Р, 0,05% S, 0,05% 02. До постійних домішок відносять також деяке залишковий вміст водню і азоту.  
    Крім постійних домішок у металі можуть перебувати в невеликій кількості випадкові домішки, що потрапляють в сталь з шихтових матеріалів (мідь, миш'як) або з скрапу (хром, нікель). Зміст цих елементів зазвичай не перевищує 0,3% Си, 0,08% As, 0,3% Сг, 0,3% №.  
    Вуглецеві конструкційні сталі класифікують за способом   виготовлення, за якістю і рівнем розкиснення сталі.  У зварювальній   техніці їх   класифікують також і за змістом вуглецю.  
    Злиток киплячої сталі характерний різко вираженою зональної сегрегацією. Нерівномірність вмісту домішок зберігається в прокаті, де є ділянки металу з підвищеним вмістом сірки і в меншій мірі фосфору.  Місця скупчення сірки називають сульфідними рядками. Подання про неоднорідність структури киплячої сталі дає відбиток розподілу сірчистих включень за Бауманом).     Місцева концентрація сірки може набагато перевищити середнє її зміст і привести до утворення кристалізаційних тріщин у металі шва і гарячих тріщин в біляшовній зоні.                                            Досвід експлуатації   зварних конструкцій показав,   що кипить сталь, у тому числі і ма теновская, схильна до старіння  в біляшовній зоні    і до пере ходу в крихке стан при роботі на морозі. 
    Злиток спокійної сталі зазвичай має однорідну щільне будову.  Шкідливі домішки - сірка, фосфор розподілені в ньому більш рівномірно ніж у злитку киплячої сталі.   Спокойне мартенівська сталь значно менше схильна до старе нію, ніж кипляча сталь.         При зварюванні сталі,   заспокоєної     алюмінію, ефект старіння    металу    околошовной     зони або      зовсім   не   виявляється, або проявляється набагато слабкіше. 
    Полуспокойная сталь займає проміжне положення між киплячій і спокійною сталями. Ця сталь понижати кілька великою кількістю присадок в порівнянні з киплячо щей сталлю, завдяки чому забезпечується менше виділення газів при охолодженні і кристалізації злитка. 
    Вуглецева конструкційна сталь звичайної якості поставляється за ГОСТ 380-71 та іншим стандартам (ГОСТ 5521-67 на сталь для суднобудування, ГОСТ 5520-69 на сталь для котлобудування, ГОСТ 6713-53 на сталь для мостобудування).                                                                                        Вуглецева сталь звичайною ного якості, що поставляється відповідно до ГОСТ380-71.                                                                                                                        Досвід експлуатації зварних конструкцій  показавши, що кіпіть сталь, у тому чіслі І  мартеновская, схільна до старіння в біляшовній зоні І до пере ходу в кріхке стан при продажам на морозі. Залежно від нормованих показників сталь кожної групи ділиться на категорії.  Сталь групи А має три категорії, для кожної з яких встановлено обов'язкові показники і норми механічних властивостей.  Для зварних конструкцій сталь цієї групи не застосовується.  Сталь групи Б підрозділяється на дві категорії.  У першій нормується зміст ня вуглецю, марганцю, кремнію, фосфору, сірки, миш'яку, азоту.У другій категорії додатково нормується содер жание хрому, нікелю, міді. Сталь цієї групи знаходить ограни ного застосування для зварних конструкцій. Сталь групи В має шість категорій (табл№2).  
    Як правило, для зварних конструкцій застосовують сталь марок ВСт2 і ВСтЗ всіх ступенів розкислення. Для відповідальний конструкцій використовують спокійні сталі групи В най більш високих категорій.  
   Сталь марки СтЗ груп Б та В виплавляється як полуспокой ва, може містити звичайне (0,4-0,65%) і підвищений (0,8 - 1,1%) кількість марганцю. У позначенні марки сталі, утримуючи щей підвищену кількість марганцю, введена літера Г. Стали цього типу також застосовують для виготовлення зварних конструкцій .

   Таблиця№ 2:

     У позначенні стали вказані група, умовний номер марки залежно від хімічного складу і механічних властивостей, ступінь розкислення, категорія сталі. Наприклад, ВСтЗсп5 позначає сталь марки СтЗ групи В, спокійна, категорія 5. Позначення ВСтЗГпс4 розшифровується як сталь марки СтЗ групи В, полуспокойная, з підвищеним вмістом марганцю, четвертої категорії. Слід зазначити, що група А і перша категорія в позначенні стали не вказуються.  
    Вуглецева конструкційна якісна сталь постачається за ГОСТ 1050-60 і окремим стандартам, розробленим на основі цього стандарту. До цієї ж групи умовно віднесені сталі з підвищеним вмістом марганцю,   микролегированной бором  (в межах 0,002-0,006%), і сталь марки С                (для суднобудування) за ГОСТ 5521-67.        Механічні властивості сталей встановлені в залежності від характеру термообробки.  
    Вуглецеву конструкційну сталь застосовують для виготовлення зварних конструкцій в основному в стані поставки (гарячекатаному) і в меншому обсязі після термообробки (нормалізації) і в ще меншій у стані після термічного поліпшення (після гарту і відпустки). Термічне поліпшення є досить ефективним способом підвищення міцності сталі без зниження пластичності і в'язкості. Тому очікується збільшення обсягу використання для зварних конструкцій сталі, що поставляється в такому стані.  
    У зварювальній техніці в залежності від вмісту вуглецю вуглецеві конструкційні стали умовно поділяються натри групи: низьковуглецеві, середньовуглецеві і високовуглецеві. Технологія зварювання цих сталей різна.  
    Навіть для     сталі       однієї      марки в   залежності    від її   плавковим складу   та умов експлуатації    зварної    конструкції   технологія    зварювання може зазнавати значні зміни. 

  7. Охорона праці при зварюванні вуглецевих конструкційних сталей.

                                  1. Загальні вимоги:

        До виконання електрозварювальних робіт допускаються особи, що досягли 18 річного віку, визнані придатними для даної роботи медичною комісією, які пройшли спеціальне навчання безпечних методів і прийомів ведення робіт та мають кваліфікаційну групу з електробезпеки не нижче II. У відповідності до вимог Закону України "Про охорону праці", діючих норм та "Правил безпеки технічної експлуатації обладнання", працівник повинен знати та виконувати вимоги нормативно- правових актів з охорони праці, правила поводження з машинами, механізмами та іншими засобами виробництва, користуватись засобами колективного та індивідуального захисту. 
       Електрозварник ручного зварювання, якого приймають на роботу, повинен пройти вступний інструктаж з охорони праці, виробничої санітарії, пожежної безпеки, прийомів і способів надання долікарської допомоги потерпілим, бути ознайомлений   під розпис з умовами   праці, правилами     та пільгами за роботу  в    шкідливих та   небезпечних    умовах    праці,     про правила поведінки при виникненні аварій. 
        До початку роботи безпосередньо   на робочому місці електрозварник   ручного зварювання   повинен      пройти первинний     інструктаж з безпечних прийомів виконання робіт. Про проведення вступного інструктажу та інструктажу на робочому місці робляться відповідні     записи в журналі реєстрації вступного інструктажу з питань охорони праці і журналі реєстрації інструктажів з питань охорони праці. При цьому необхідний підпис як того, кого інструктували, так і того, хто інструктував. 
    Електрозварник, що приймається на роботу, після первинного інструктажу повинен протягом 2-15 змін ( залежно від стажу, досвіду і характеру роботи) пройти стажування під керівництвом досвідченого, кваліфікованого електрозварника    ручного зварювання,      який призначається наказом (розпорядженням) по підприємству. 
    При виконанні робіт на електрозварника можливий вплив таких небезпечних і шкідливих виробничих факторів: 
- пошкодження очей відлітаючою окалиною, розплавленим металом; 
-  ураження електричним  струмом    у разі  відсутності  заземлення                на зварювальному апараті,  несправності проводки. 
        Повторний     інструктаж   з правил    і прийомів безпечного ведення робіт електрозварник повинен проходити: 
-   періодично, не рідше одного разу у квартал; 
-   позаплановий    при   незадовільних         знаннях    з охорони       праці,                           не пізніше місячного строку; 
-    у зв'язку з допущеним   випадком    травматизму або   порушення        вимог охорони праці, що не призвело до травми. 
       Для електрозварника передбачений такий спецодяг і засоби індивідуального захисту: костюм бавовняний з вогнезахисним просоченням або костюм для зварника, черевики  шкіряні, рукавиці брезентові, та   захисні окуляри закритого типу.     На зовнішніх роботах взимку: куртка та брюки бавовняні на утеплювальній підкладці, валянки. 
         Робочі місця повинні бути забезпечені інвентарними загородженнями, захисними та запобіжними пристроями, повинні мати достатнє освітлення. В разі потреби користуватися справним переносним світильником напругою не вище 42 В, а при роботі в котлах, цистернах, колодязях - не вище 12 В. Освітленість робочого місця має бути не менше 50 лк. 
        Електрозварник      повинен протягом усього робочого     дня   тримати в порядку  і  чистоті   робоче    місце,   не     захаращувати       проходи до нього матеріалами та конструкціями. 
        Забороняється проводити зовнішні електрозварювальні роботи на риштованнях під час грози, ожеледі, туману, при вітрі силою 15 м/с та більше. 
        Електрозварювальну установку розміщувати так, щоб були забезпечені вільний доступ до неї, зручність і безпека при веденні робіт. При одночасному використанні кількох зварювальних установок їх треба встановлювати не ближче 350 мм     один від одного, а  ширина   проходів між ними повинна бути не менше 800 мм. 
        Електрозварювальну установку включати в електромережу тільки за допомогою пускового пристрою. Забороняється живити зварювальну дугу безпосередньо від силової та освітлювальної електромереж. Довжина проводів між живильною мережею та пересувною установкою не повинна перевищувати 10 м. Кабель (електропроводку) слід розміщувати на відстані не менш як 1 м від трубопроводів кисню та ацетилену. 
        Відстань  від    місця        проведення           електрозварювальних           робіт до місця встановлення газогенераторів, балонів з газом та легкозаймистих матеріалів повинна бути не менш як 10 м. 
        Забороняється зберігати легкозаймисті матеріали та вибухонебезпечні речовини в приміщеннях для зварювання. 
        У закритих приміщеннях і всередині ємностей електрозварник повинен працювати при наявності припливно - витяжної вентиляції. Забороняється одночасна робото електро- і газозварника (газорізальника) всередині закритої ємності або резервуара. 
       Робочі місця при роботі кількох електрозварників в одному приміщенні слід обгороджувати світлонепроникними щитами (екранами) з вогнетривкого матеріалу, заввишки не менш як 1,8 м. 
       Виконувати електрозварювальні роботи на висоті з риштувань та інших засобів  підіймання   дозволяється   тільки    після перевірки майстром їх міцності і стійкості, а також після вживання заходів, що попереджають спалахування  настилів, падіння    розплавленого  металу і огарків електродів на працюючих або людей, які проходять поблизу.                                       Забороняється використовувати випадкові опори. 
      Електрозварник при  потребі повинен      спускатися   в траншеї (котловани)       по приставних      драбинах,      переходячи    через      канави і траншеї по перехідних містках. 
      Електродотримач має бути заводського виготовлення, легкий, забезпечувати надійне затиснення і швидку зміну електродів без дотику до струмоведучих частин і бутисправним.         Держак повинен бути виконаний з теплоізоляційного діелектричного матеріалу.                                           Забороняється   застосовувати електродотримачі з підвідним проводом у 
держаку при  силі         струму 600 А   та           більше,         а також     ручной інструмент, що має:      

-   вибої,  відколи  робочих кінців; 
-    задирки та гострі ребра в місцях затискання рукою; 
-    тріщини та відколи на затилковій частині. 
    Забороняється протирати деталі перед зварюванням бензином або гасом. 
    Необхідно стежити, щоб руки, взуття та одяг були завжди сухі. 
      Робітник, навчений і атестований відповідно до вимог «Правил охорони праці», несе особисту відповідальність за порушення вимог, викладених в цій інструкції, у відповідності з діючим законодавством України.

              2.Вимоги безпеки перед початком роботи  і під час  роботи:

   Перед початком роботи електрозварник повинен: надіти спецодяг, спецвзуття, застебнути манжети рукавів. При цьому куртка не повинна бути заправлена в брюки, а брюки мають бути випущені поверх черевиків; 
-  одержати індивідуальні засоби захисту, які  необхідно використовувати   за призначенням: 
о   щиток електрозварювальника -  для захисту  від бризок  розплавленого металу, від дії променів електричної дуги;  
о   запобіжний пояс  - при роботі на висоті більше 1.3 м, всередині ємності;  
о   шланговий протигаз  - для роботи всередині закритих резервуарів ; 
о   каску з дво - і тришаровими підшоломниками - для захисту голови від падіння предметів;  
о   азбестові і брезентові нарукавники - для захисту від бризок розплавленого металу при стельовому зварюванні;  
о  окуляри захисні із світофільтром марки «В», «Г»; 
-    оглянути  і впорядкувати   робоче місце  і проходи  поблизу нього,  підлога на робочому місці повинна бути суха; 
-    перевірити ізоляцію зварювальних проводів, переконатися у наявності заземлення електрозварювальної установки та надійності з'єднання всіх контактів; 
-    переконатись, що    поблизу   місця   зварювання   немає легкозаймистих і пальних матеріалів. 
 
   Забороняється виконувати   зварювальні    роботи на               посудинах, щоперебувають під тиском. 
      До початку зварювання деталі (конструкції) повинні бути надійно закріплені. 
      Забороняється    залишати   без     догляду    електродотримач                  під        напругою,     а    також       працювати     при    несправності зварювального агрегату, зварювальних проводів, 
електродотримача або шолома-маски(щитка). 
      Роботи в   закритих   ємностях   повинні виконуватися  не менше як двома  робітниками,      один з яких повинен знаходитися                                 зовні зварювальної ємності для здійснення контролю за 
безпечним проведенням робіт зварювальником.                                                        У цього робітника кваліфікаційна група повинна бути не менше III для даного виду робіт. Електрозварювальник, що працює 
всередині   ємності,     повинен     мати  запобіжний     пояс з     закріпленою на     ньому  мотузкою,    другий кінець   якої    довжиною     не    менше двох метрів повинен тримати в руці інший 
робітник, який знаходиться зовні ємності, резервуара. Переносне освітлення у середині ємності повинно бути з напругою не більше 12 В.                           При зварюванні у середині котлів, 
резервуарів електрозварювальник, крім спецодягу, зобов'язаний користуватися    діелектричними   рукавичками,    калошами, килимками, каскою для захисту голови. 
      При проведенні    електрозварювальних робіт на висоті електрозварник   повинен застосовувати   сумку для електродів та ящик для недогарків. Забороняється розкидати недогарки. 
       Зварювальний   агрегат     необхідно    підключити до живильної мережі    через        індивідуальний    рубильник     проводом    відповідного перерізу згідно з інструкцією по експлуатації     зварювальних агрегатів.   При    цьому відстань між зварювальним    агрегатом і    стіною    має бути не менш як 0,5 м. Підключати до електромережі і відключати від неї 
електрозварювальні установки, а також ремонтувати їх повинні тільки електромонтери. 
Забороняється виконувати ці операції електрозварникам. 
       Роботи в особливо небезпечних приміщеннях можна виконувати тільки після одержання наряд – допуску на виконання вогневих робіт, якщо агрегат має електроблокування, що забезпечує автоматичне відключення зварювального ланцюга при зміні електрода, при холостому ході. 
       При стельовому зварюванні необхідно користуватися азбестовими або брезентовими   нарукавниками,    при      зварюванні  кольорових металів і сплавів, які містять цинк, мідь, свинець;                                                                                                                               - респіраторами з  хімічним   фільтром і      проводити     роботи тільки при працюючому місцевому відсмоктуванні. 
      Забороняється: 
-    різати і зварювати метал у висячому положенні; 
-    вести зварювальні роботи з приставних драбин. 
       При     виконанні    варювальних      робіт    необхідно закривати обличчя щитком із світлофільтрами для захисту очей та обличчя від дії променів   електричної дуги а також бризок металу.