Технология газовой сварки

Аустенитная сталь, идущая для изготовления сварных изделий, должна быть высшего качества с минимальным количеством загрязнений. Поскольку распад хромоникелевого аустенита вызывается образованием и выпадением карбидов хрома, стойкость аустенита может быть повышена введением в металл карбидообра-зователей более сильных, чем хром. Для этой цели оказались пригодными титан Ti и ниобий Nb , в особенности первый элемент, к тому же не являющийся дефицитным. Титан весьма прочно связывает освобождающийся углерод, не позволяя образовываться карбидам хрома, и тем самым предотвращает распад аустенита. Для сварки рекомендуется применять аустенитную сталь с небольшим содержанием титана. Хорошей свариваемостью отличается, например, нержавеющая аустенитная хромоникелевая сталь ЭЯ-lТ типа 18/8 с небольшим количеством титана (не свыше 0,8%). Более строгие требования, естественно, предъявляются к присадочному металлу, который должен быть аустенитным , желательно с некоторым избытком легирующих элементов, с учётом возможного их выгорания при сварке и со стабилизирующими добавками — титаном или ниобием. ГОСТ 2246-51 предусматривает аустенитную присадочную проволоку для сварки нержавеющих и жароупорных сталей, Аустенитная присадочная проволока иногда применяется и для сварки сталей мартенситного класса.

Дефицитность  и высокая стоимость аустенитной хромоникеле-вой проволоки заставляют проводить изыскания над получением более дешёвых заменителей. В лабораторных условиях были получены удовлетворительные результаты с электродами, имеющими стержень из малоуглеродистой проволоки марки СвlА по ГОСТ 2246-51, с обмазкой, содержащей хром и никель, а также при автоматической сварке проволокой марки Св1А под керамическим не-плавленным флюсом, содержащим хром и никель. При сварке этими электродами в обоих случаях отпадает лишь необходимость в дефицитной аустенитной проволоке, но остаётся расход дефицитного металлического никеля и металлического хрома или высокопроцентного малоуглеродистого феррохрома, вводимых в соответствующих количествах в обмазку или во флюс.

Точечная контактная сварка нержавеющих сталей ведётся  на очень жёстких режимах, время  прохождения тока часто снижается  до 1/2 и 1/4 периода переменного тока, т. е. до 0,01 и 0,005 сек.

Стали мартенситного  класса, отличающиеся высокой прочностью и твёрдостью, находят применение как инструментальные стали, как  броневые и т. д. Сварка их связана  с известными трудностями.

Стали легко  и глубоко закаливаются, поэтому  после сварки обычно необходима последующая  термообработка, заключающаяся в  низком или высоком отпуске. Часто  необходим также предварительный  подогрев изделия. Существенное значение может иметь предшествующая термообработка изделия перед сваркой, желательно по возможности равномерное мелкодисперсное  распределение структурных составляющих. При сварке плавлением часто отказываются от соответствия наплавленного и  основного металла не только по химическому  составу, но и по механическим свойствам, стремясь, в первую очередь, обеспечить повышенную пластичность наплавленного  металла и устранить образование  в нём трещин. Для этой цели при  дуговой сварке довольно часто применяют, например, аустенитные электроды.

Стали карбидного класса применяются главным образом  как инструментальные, и на практике чаще приходится иметь дело не со сваркой, а с наплавкой этих сталей при  изготовлении и восстановлении металлорежущего инструмента, штампов и т. п. Предварительный подогрев и последующая термообработка для этих сталей по большей части обязательны.

Для дуговой  сварки и наплавки применяются электродные  стержни легированных сталей, близких  по свойствам к основному металлу, а также и стержни малоуглеродистой стали с легирующими покрытиями, содержащими соответствующие ферросплавы. По окончании сварки или наплавки обычно производится термообработка, состоящая из закалки и отжига.

Стали ферритного класса отличаются тем, что в них  совершенно подавлено или ослаблено  образование аустенита при высоких  температурах за счёт введения больших  количеств стабилизаторов феррита.

Существенное  практическое значение имеют хромистые  феррит-ные стали с содержанием хрома от 16 до 30% и углерода не свыше 0,1—0,2%, отличающиеся кислотоупорностью и исключительной жаростойкостью. Стали могут быть сварены с присадочным металлом того же состава или аустенитным . Обязателен предварительный подогрев, по окончании сварки производится продолжительный отжиг в течение нескольких часов, за которым следует быстрое охлаждение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3. Газовая сварка углеродистой стали 

Сварку применяют  для получения неразъемного соединения деталей при изготовлений изделий, машин и сооружений из металла. Прежде для этого преимущественно пользовались клепкой.

Сварное изделие  имеет меньшей вес, чем клепальное, проще в изготовлении, дешевле, надежнее и может быть выполнено в более  короткий срок, с меньшей затратой труда и материалов. Сваркой можно изготовлять изделия очень сложной формы, которые прежде удавалось получить только отливкой или кузнечной и механической обработкой. При изготовлении металлоконструкций сварка дает от 10 до 20 % экономии металла по сравнению с клепкой, до 30 % по сравнению с литьем из чугуна.

Сварные швы  обеспечивают высокую надежность (плотность  и прочность) резервуаров и сосудов, в том числе и работающих при  высоких температурах и давлениях  газов, паров и жидкостей.

Газовая сварка относится к сварке плавлением. Процесс  газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки.

Газовая сварка обладает следующими преимуществами: способ сварки сравнительно прост, не требует сложного и дорогого оборудования, а также источника электроэнергии. Изменяя тепловую мощность пламени  и его положение относительно места сварки, сварщик может в  широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла.

К недостаткам  газовой сварки относятся меньшая  скорость нагрева металла и большая  зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке. При  газовой сварке концентрация тепла  меньше, а коробление свариваемых  деталей больше, чем при дуговой  сварке. Однако при правильно выбранной  мощности пламени, умелом регулировании  его состава, надлежащей марке присадочного металла и соответствующей квалификации сварщика газовая сварка обеспечивает получение высококачественных сварных  соединений.

Благодаря сравнительно медленному нагреву металла пламенем и относительно невысокой концентрации тепла при нагреве производительность процесса газовой сварки существенно  снижается с увеличением толщины  свариваемого металла. Например, при  толщине стали 1мм, скорость газовой  сварки составляет около 10м/ч, а при  толщине 10мм - только 2м/ч. Поэтому газовая  сварка стали толщиной свыше 6мм менее  производительна по сравнению с  дуговой сваркой и применяется  значительно реже.

Стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода при  газовой сварке выше стоимости электроэнергии при дуговой и контактной сварке. Вследствие этого газовая сварка обходится дороже, чем электрическая.

Процесс газовой  сварки труднее поддается механизации  и автоматизации, чем процесс  электрической сварки. Поэтому автоматическая газовая сварка многопламенными  линейными горелками находит  применении только при сварке обечаек  и труб из тонкого металла продольными  швами газовую сварку применяют  при:

* изготовлении и ремонте изделий из тонко-листовой стали (сварке сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварке трещин, варке заплат и пр.);

* сварке трубопроводов  малых и средних диаметров  (до 100мм) и фасонных частей к  ним;

* ремонтной сварке  литых изделий из чугуна, бронзы  и силумина;

* сварке изделий  из алюминия и его сплавов,  меди, латуни, свинца;

* наплавке латуни  на детали из стали и чугуна;

* сварке кованого  и высокопрочного чугуна с  применением присадочных прутков  из латуни и бронзы, низкотемпературной  сварке чугуна.

При помощи газовой  сварки можно сваривать почти  все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой  сварке, чем дуговой. Если учесть еще  простоту оборудования то становится понятным широкое распространение  газовой сварки в некоторых областях народного хозяйства (на некоторых  заводах машиностроения, сельском хозяйстве, ремонтных, строительно-монтажных работах  и др.). 

Для газовой  сварки необходимо:

1) газы - кислород  и горючий газ (ацетилен или  его заменитель);

2) присадочная  проволока (для сварки и наплавки);

3) соответствующее  оборудование и аппаратура, в  то числе:

. кислородные  баллоны для хранения запаса  кислорода;

. кислородные  редукторы для понижения давления  кислорода, подаваемого из баллонов  в горелку или резак;

. ацетиленовые  генераторы для получения ацетилена  из карбида кальция или ацетиленовые  баллоны, в которых ацетилен  находится под давлением и  растворен в ацетилене;

. сварочные,  наплавочные, закалочные и другие  горелки с набором наконечников  для нагрева метла различной  толщины;

. резиновые рукава (шланги) для подачи кислорода  и ацетилена в горелку;

4) принадлежности  для сварки: очки с темными  стеклами (светофильтрами) для защиты  глаз от яркого света сварочного  пламени, молоток, набора ключей  для горелки, стальные щетки  для очистки металла и сварочного  шва;

5) Сварочный  стол или приспособление для  сборки и закрепления деталей  при прихватке, сварки;

6) флюсы или  сварочные порошки, если они  требуются для сварки данного  металла. 

2. Материалы,  применяемые при газовой сварке. 

Кислород

Кислород при  атмосферном давлении и обычной  температуре газ без цвета  и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих  жидкостей в чистом виде кислороде  происходит очень энергично с  большой скоростью, а возникновение  в зоне горения возникает высокая  температура.

Для получения  сварочного пламени с высокой  температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте  сварки, горючий газ или пары горючей  жидкости сжигают в смеси с  чистым кислородом.

При возникновении  сжатого газообразного кислорода  с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.

Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.

Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных  сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический  кислород трех сортов: высшего, чистотой не ниже 99.5%

1-ого сорта  чистотой 99.2%

2-ого сорта  чистотой 98.5% по объему.

Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон 

Ацетилен 

В качестве горючего газа для газовой сварки получил  распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной to и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии.

Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси  сероводорода и аммиак.

Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.

Газы заменители ацетилена.

При сварке металлов можно применять другие газы и  пары жидкостей. Для эффективного нагрева  и расплавления металла при сварке необходимо чтобы to пламени была примерно в два раза превышала to плавления свариемого металла.

Для сгорания горючих  различных газов требуется различное  кол-во кислорода подаваемого в  горелку. В таб1 приведены основные хар-ки горючих газов для сварки.

Газы заменители ацетилена применяют во многих отраслях промышленности. Поэтому их производство и добыча в больших масштабах и они являются очень дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом.

Вследствие более низкой to пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов.