Ручная сварка труб при низких температурах

Магистральные трубопроводы, резервуары и другие конструкции в районах Крайнего Севера, тундры, болот, переувлажненных участков наиболее удобно сооружать зимой, когда мороз сковывает грунт и эти районы становятся проходимыми для транспорта и всей сварочно-монтажной техники. Зимние условия способствуют планомерному ведению работ.

Производство монтажно-сварочных работ в зимнее время имеет свои объективные особенности, связанные с отрицательной температурой воздуха, наличием ветров и обильных снегопадов, которые оказывают существенное влияние на качество сварных конструкций.

В зимних условиях стыки трубопроводов, резервуаров и других конструкций сваривают при температуре, как правило, не ниже -50 — 60 °С.

Влияние атмосферных условий на сварочный процесс

Для обеспечения нормального технологического процесса сварки в зимних условиях необходимо учитывать особенности формирования швов при минусовой температуре, которые могут отрицательно влиять на структуру, механические свойства и сплошность сварных соединений.

При сварке в зимнее время наблюдается увеличение скорости остывания металла сварочной ванны и околошовной зоны.

С понижением температуры с +20 до — 50 °С длительность пребывания сварочной ванны в жидком состоянии уменьшается в среднем на 10 %, что оказывает влияние на всплытие неметаллических включений из ванны.

В многослойных швах содержание шлаковых включений в зимнее время может повышаться (в декабре — феврале) до 54 % от общего числа выявленных дефектов, что связано с более сложным удалением шлака со шва после выполнения каждого слоя, особенно при ручной сварке.

Влажность воздуха существенно отражается на свойствах металла шва.

При автоматической сварке с полупринудительным формированием шва порошковой проволокой ПП-АН19 увеличение влажности от 30 до 100 % приводит к повышению общего содержания водорода в металле шва от 3,3 до 5,3 см 3 /100 г.

Критическое содержание водорода, соответствующее появлению трещин в сварных соединениях, составляет 4,5 см 3 /100 г, поэтому выполнение автоматической сварки резервуарных конструкций при влажности воздуха более 80 % не допускается.

Характер изменения скорости охлаждения с понижением температуры при малых значениях критических скоростей охлаждения для некоторых сталей повышенной прочности показывает возможность получения структуры закалки в околошовной зоне сварного шва и закалочных трещин. При сварке сталей повышенной прочности содержание мартенсита в структуре металла зоны термического влияния обычно ограничивают до 30 %.

Основными факторами в получении требуемых структур и свойств металла околошовной зоны являются термический цикл сварки и его параметры: длительность нагрева и скорость охлаждения в интервале критических температур. Понижение начальной температуры приводит к снижению максимальных температур термического цикла в точках, одинаково удаленных от оси шва.

При охлаждении температурные кривые, соответствующие низкой начальной температуре металла, имеют более крутой спад, что указывает на повышение скорости охлаждения и уменьшение длительности пребывания металла при заданной температуре.

Наиболее жесткий термический цикл (резкое остывание) получают при ручной сварке первого слоя шва трубопровода, особенно при использовании электродов с целлюлозным покрытием.

Дальнейшее наложение второго и третьего слоев ручной сваркой и автоматической под слоем флюса с погонной энергией qп=18÷24 кДж/см обеспечивает относительно большее тепловложение и термические циклы заметно меняются: скорость охлаждения резко падает, а длительность нагрева возрастает.

На основании теории распространения тепла в металле при дуговой сварке можно расчетным путем определить скорость охлаждения шва w в зависимости от погонной энергии qn, температуры свариваемой стали или подогрева Т, от теплофи-зических свойств стали и вида сварного соединения. При наплавке валика на полубесконечное тело (массивное изделие) скорость охлаждения

где λ — коэффициент теплопроводности; Tmin — температура минимальной устойчивости аустенита. При наплавке валика на лист малой толщины δ и при однопроходной сварке листов встык

При наплавке валика на лист конечной толщины, а также при сварке отдельных слоев многослойного шва

где w — безразмерный критерий процесса. Знак минус в приведенных уравнениях показывает, что происходит остывание металла. Безразмерный критерий w зависит от другого безразмерного критерия 1/0:

Источник

Книга: Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования

Навигация: Начало Оглавление | Другие книги | Отзывы:

3.4. Дополнительные требования к сварке при отрицательных температурах

3.4.1. Ручная и полуавтоматическая сварка стальных металлоконструкций должна производиться без подогрева при температуре воздуха не ниже указанной в табл. 10. —

• Сварку при отрицательной температуре (без подогрева) следует выполнять теми же электродами и сварочной проволокой, что и при положительной температуре.
• Автоматическую сварку металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали при температуре воздуха не ниже ¾20 °С разрешается вести по той же технологической документации, что и при положительной температуре при обеспечении требуемого качества шва.
• Температура воздуха, °С
• Толщина стали, мм
• Листовые объемные и сплошные стенчатые
• Листовые объемные и сплошные стенчатые
• До 16 (включительно)

Примечание. Ручную и полуавтоматическую сварку при температуре выше —20 °С, но ниже указанной в таблице, следует производить с подогревом стали до 100—150 °С, в зоне выполнения сварки на ширину не менее 100 мм с каждой стороны. Подогрев производится также в случаях, указанных в пп. 3.4.2—3.4.5.

При более низкой температуре автоматическая сварка может производиться только по специально разработанной технологической документации, предусматривающей увеличение тепловложения и снижение скорости охлаждения, а также обеспечивающей получение качественных сварных швов.

3.4.2. При температуре окружающего воздуха ниже —5 °С все швы, выполняемые всеми видами сварки, заваривают от начала до конца без перерыва в последовательности, предусмотренной технологическим процессом сварки.

Перерыв допускается лишь при необходимости смены электрода или электродной проволоки и зачистки шва в месте возобновления процессов, как указано в п. 3.3.13.

Прекращать сварку до выполнения проектного размера шва и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного прекращения сварки (из-за отсутствия тока, выхода из строя аппаратуры и т.п.) процесс следует возобновлять только после подогрева металла в соответствии с технологией сварки, разработанной для данной металлоконструкции.

3.4.3. К сварке стыковых швов предъявляются следующие требования:

техника дуговой сварки многослойных, односторонних и двусторонних симметричных и несимметричных швов при толщине металла до 16 мм отличается от техники сварки при нормальной температуре. При толщине металла более 16 мм и температуре окружающего воздуха ниже —15 °С сварка первых двух слоев ведется с сопутствующим подогревом до 180—200 °С;

при несимметричных швах и толщине металла до 35 мм в первую очередь заваривать основную часть шва. При сварке соединений с подваркой последнюю рекомендуется вести после сварки основного шва. Если эти требования невыполнимы, то необходимо осторожно проводить кантовку элемента:

1. при сварке металла толщиной 36—60 мм обязательной является кантовка для наложения подварочного слоя с противоположной стороны после сварки первых 4—5 слоев. Заварка шва полностью с одной стороны недопустима;
2. сварку листов объемных металлоконструкций из стали толщиной более 20 мм следует вести каскадом или горкой, двусторонней сваркой секциями и другими равноценными методами;
3. зачистку корня шва, если она предусматривается технологическим процессом, следует производить путем вырубки или шлифовки.
4. Вырубка металла зубилом может выполняться только после его подогрева до 100-150 °С.

3.4.4. К сварке тавровых и угловых швов предъявляются следующие требования:

если сечение шва равно или больше значений, приведенных в табл. 11, а коэффициент формы провара более 1,3 (рис. 10), то сварка однослойных и многослойных швов без разделки кромок для всех марок сталей производится без подогрева основного металла;

если сечение шва менее рекомендуемого табл. 11 и коэффициент формы провара менее 1,3 и его нельзя изменить, то при сварке для всех марок сталей при температуре воздуха —15 °С и ниже необходим подогрев металла до температуры 200-220 °С;

сварка многослойных швов с разделкой кромок производится при соблюдении условий, принятых для многослойных стыковых швов.

3.4.5. Дефектные участки шва следует заваривать только после подогрева металла до температуры 180-200 °С.

3.4.6. К рабочему месту сварочные материалы следует подавать непосредственно перед сваркой в количестве, необходимом на период непрерывной работы сварщика. Электродную проволоку рекомендуется подавать на рабочее место непосредственно перед заправкой в аппарат.

• У рабочего места сварочные материалы необходимо хранить в условиях, исключающих увлажнение (в плотно закрывающейся таре или обогреваемых устройствах).
• Максимальная толщина свариваемого элемента, мм
• Источник

Сварка при низких и отрицательных температурах: особенности техпроцесса

Современное сварочное оборудование позволяет осуществлять процесс сваривания металла в самых различных условиях окружающей среды. При этом особого внимания заслуживает сварка при низких температурах воздуха. Такая процедура требует особого внимания со стороны исполнителя. В первую очередь это касается максимально серьезного отношения к вопросу безопасности и соблюдению технологических инструкций и рекомендаций.

К слову, сварочные работы зимой могут проводиться как профессиональными мастерами-сварщиками, так и любителями.

Конечно же, во втором случае исполнителям таких работ необходимо быть максимально внимательными и осторожными, учитывая особенности нагрева металла на морозном воздухе.

Основная сложность заключается в том, что расплавленная металлическая масса значительно быстрее остывает и кристаллизируется.

Кроме того, при воздействии низких температур сварка металлов осложняется еще и тем, что меняются свойства и характеристики самого материала. Так, на морозе происходит изменение свойств стального сплава и других металлических соединений.

В итоге это сказывается на качестве создаваемого сварочного шва.

Не стоит забывать и о том, что в зимнее время мастеру сварщику приходиться использовать не только средства индивидуальной защиты, но и одевать на себя громоздкие теплые вещи, что значительно затрудняет и замедляет его движения.

Основные рекомендации для сварки при низких температурах

Для того чтобы обеспечить максимально качественный результат при проведении сварочных работ в зимнее время опытные специалисты рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:

• Очистка свариваемых деталей от снега. Снег и лед являются врагами любого сварочного аппарата. Считается, что минимальное расстояние между снежными сугробами и местом сварки должно составлять около 1 метра. Если же это не так, то следует заранее позаботиться об очистке свариваемых предметов от снега и ледяной корки.
• Обеспечить предварительный прогрев. При относительно небольшом морозе (порядка – 20 градусов по Цельсию) следует прогревать металл в месте его соединения до 120-160 градусов по Цельсию (до 10 сантиметров с каждого конца). Но это не относится к тем металлам, которые обладают особенно низким критическим температурным интервалом хрупкости, например, к меди или алюминию. Их можно сваривать при отрицательной температуре воздуха без использования предварительного нагрева.
• Использовать подходящий режим для сварки на морозе. При работе со сварочным оборудованием на отрытом воздухе зимой следует применять постоянный электрический ток обратной полярности.

Какую роль играют газы в процессе сварки при отрицательных температурах?

Большое распространение при проведении сварочных газов зимой получили смеси технических газов, используемые для создания защитной среды. К примеру, это может быть смесь углекислого газа и аргона. Кроме того, для создания газовой ванны при сварке применяются такие технические газы, как гелий, водород и кислород.

В целом процесс сварки на морозе с использованием защитной газовой среды должен выполняться с соблюдением общих рекомендаций, в том числе с выполнением предварительного прогрева металла и сварочной проволоки, а также очисткой свариваемых деталей от снега и влаги.

В то же время использование подходящей сварочной смеси газов позволяет улучшить качество сварки, обеспечив струйный перенос металла, создание пластичного и плотного шва, очищение металла и подходящий уровень проникновения в деталь в зависимости от ее толщины. Грамотный выбор защитной среды повысит скорость процесса сварки и снизит количество выделяемого дыма и брызг.

Подробнее о выборе газов и газовых смесей для различных видов сварки и типов материала вы можете узнать в нашей статье.

Как должна проводиться сварка стали при низких температурах?

Если температура воздуха опускается ниже отметки в ноль градусов, то в этом случае можно проводить сварку деталей, созданных из стальных сплавов до класса C52/40 включительно. При этом нужно учитывать реальную температуру самого стального изделия, а не воздуха, так как разница температур между металлом и окружающей его средой может быть существенной.

Изделия из углеродистой стали, толщина которых не превышает 30 мм, можно сваривать с использованием ручного или же полуавтоматического метода в тех случаях, когда температура воздуха составляет не ниже -20 градусов по Цельсию.

К слову, при таком же температурном показателе можно осуществлять сваривание деталей из низколегированных сталей, обладающих небольшой толщиной (до 16 мм).

Если же толщина изделий из низколегированной стали превышает данную отметку, то сварка при отрицательных температурах может проводиться лишь в тех случаях, когда воздух охлажден не более чем до -10, а в некоторых случаях до 0 градусов.

Когда речь заходит о других условиях, то в этом случае следует обязательно проводить предварительный нагрев стального сплава в том месте, где будет осуществляться сварка. Нагревать металл нужно до температуры от 120 до 160 градусов по Цельсию. При этом прогреваться материал должен с обеих сторон стыка и охватом до 10 см.

В некоторых случаях сварку стали можно проводить и при экстремально низких температурах, например, даже при -40 градусах по Цельсию.

В этом случае вырубка дефектов швов (как и самого металлического сплава) может проводиться после того, как соответствующий участок металла будет нагрет до температуры порядка 110 градусов по Цельсию.

А вот заварка дефектов швов может выполняться, когда соответствующий участок будет подогрет до температуры около 210 градусов по Цельсию.

Что касается способов подогрева стального сплава перед сваркой, то для достижения требуемого результата может использоваться газокислородная или пропановая сварочная горелка. Проверить, нагрелся ли металл до нужной температуры, можно с использованием термокарандашей, специальной термокраски или же контактных термопар.

При сварке нержавеющей стали не стоит забывать и об общих рекомендациях к такому процессу, ознакомиться с которыми можно здесь.

В заключение

Процесс сварки в зимний период имеет свои особенности, однако нужно не забывать про общие рекомендации по обеспечению работы — обеспечение комфортных условий работы для мастера сварщика, чередование режима труда и отдыха, обеспечение укрытия детали от осадков, соблюдение режимов сварки и техники безопасности. Вы можете прочесть также наш отдельный материал, посвященный теме обслуживания сварочного оборудования.

Источник

Особенности сварки зимой

В чем трудности зимней сварки

Главный вопрос, встающий перед сварщиком в зимний период: как обеспечить нужное качество шва в условиях минусовых температур? Холод непосредственно влияет на сварочные процессы, и это выражается в следующем. 

• При низких температурах металл шва остывает и кристаллизуется значительно быстрее.
• Вследствие этого неметаллические включения, содержащиеся в сварочной ванне, не успевают перейти в состояние шлаковой корки и частично остаются в металле.
• Также из металла шва не успевает выйти весь водород и другие газы. И то, и другое приводит к появлению в нем пор и кристаллизационных трещин.
• Интенсивный отвод тепла от зоны сварки становится причиной плохого проплавления кромок: металл не заполняет полностью соединение, результат – непровар шва.
• Конденсат на поверхности деталей или стержней также приводит в тому, что в процессе сварки в металле образуется больше водорода, соответственно вырастают риски образования пор.

Сварка зимой на улице осуществляется с использованием электродов, которые сводят образование пор к нулю, обеспечивая высокую ударную вязкость и пластичность металла.

Холод может негативно влиять и на работу инвертора. Однако такое воздействие ограниченно и проявляется только с одной стороны (об этом далее).

Какие электроды используются для зимней сварки

• Э42А, Э46А – для сварки низкоуглеродистых сталей;
• Э46А, Э50А, Э60, Э70 – для соединения деталей из низколегированных сталей.

В ряду широко применяемых марок – УОНИ-13/65 (Э60), УОНИ-13/45A (Э46А), УОНИ-13/45, ЦУ-6, ОЗС-2 (Э42А), УОНИ-13/55 (Э50А), АНП-2 (Э70) и некоторые другие. Это электроды с основным покрытием, которые обеспечивают высокую ударную вязкость в условиях отрицательных температур.

Некоторые рекомендации по сварке зимой

• Перед выполнением работ свариваемые детали очищаются от снега и льда, негативно влияющих на работу аппарата и качество шва (способствуют выделению водорода и образованию пор в металле). Кромки тщательно зачищаются от ржавчины, окалины и загрязнений.

• При морозе от -20°C детали необходимо прогреть до 120–160 °C в месте соединения на ширину до 100 мм по обе стороны будущего сварного шва. Сделать это можно с помощью пропановой или газокислородной горелки. Посредством электронной контактной термопары или термокарандаша можно проверить, нагрелся ли металл до нужной температуры. 

• В предварительном прогреве не нуждаются свариваемые детали из меди, алюминия, хромоникелевых сталей, поскольку эти металлы и сплавы отличаются крайне невысоким критическим температурным интервалом хрупкости. 

• Зимняя сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности. 

• ММА-сварка деталей из углеродистой стали толщиной до 30 мм может выполняться, если температура воздуха не ниже -20°C. Тот же температурный показатель допустим, если свариваются изделия из низколегированной стали толщиной до 16 мм. Если речь идет о более толстых деталях, температурный порог должен быть выше – до -10 °C, а в ряде случаев и до 0 градусов. 

• Рекомендуется выполнять сварку на повышенных (на 10–15%) токах, при этом скорость движения электрода лучше снизить примерно на такие же показатели. 

• По возможности в условиях низкой температуры следует избегать сварки деталей с резким переходом их толщин в зоне проваривания. Также лучше не сваривать детали (за исключением рядовых конструкций) с пересечением сварных швов или с их большим скоплением из-за рисков хрупкости будущей конструкции.

Минусовые температуры могут оказывать свое негативное влияние и на работоспособность самого сварщика, поэтому для выполнения работ в промышленных условиях необходима специальная зимняя экипировка.

Об использовании инверторов в зимнее время

Напротив, если сварку необходимо продолжить в отапливаемом помещении, сварочный аппарат не рекомендуется включать сразу после его переноса из холода в тепло. Лучше продолжить работы через 2–3 часа – после того, как внутри него испарится конденсат. Если вы не уверены в качестве влагозащитного покрытия электроники платы – сразу включать инвертор однозначно не стоит. 

Приборами бытового назначения не рекомендуется сваривать детали при более низких температурах. Для этого применяется профессиональная техника, которая может варить на морозе – вплоть до -40…-50 °C (температура указывается в паспорте аппарата). Электронные компоненты в ней рассчитаны на безотказную работу в границах указанных значений.

Электроды МЭЗ для зимней сварки

В каталоге Магнитогорского электродного завода представлен широкий выбор электродов МЭЗ для выполнения сварочных работ зимой.

Продукция сертифицирована и аттестована Национальной ассоциацией контроля сварки (НАКС).

Электроды МЭЗ для работы при минусовых температурах широко используются на объектах партнеров Магнитогорского завода – ПАО «Газпром», группы «Алроса», ОАО «Туполев», ПАО «Татнефть» и других организаций.

Возможно, вас заинтересует

Влияние низких температур на качество сварных соединений

При низких температурах работоспособность ста­ли и ее сварных соединений ухудшается: повышается твердость, временное сопротивление, предел текуче­сти и усталости, снижаются пластичность и ударная вязкость.

Показателем работоспособности стали при низкой температуре является критическая температура хруп­кости— такая температура, при которой наблюдается резкое снижение ударной вязкости. Чем ниже эта тем­пература, тем надежнее работает сталь при низкой температуре.

У строителей сталей, применяемых для изготовления несущих конструкций, нормируется ве­личина ударной вязкости при низких температурах.

У сталей марок ВСтЗпс и ВСтЗсп ударная вязкость при температуре минус 20 °С должна быть не ниже 29Дж/см2, у низколегированной стали 16ГС такая же величина ударной вязкости 29 Дж/см2 должна быть при температуре минус 40 °С, а у стали 09Г2С, 15ХСНД и др. — при температуре минус 70 °С.

У некоторых ста­лей, например ВСтЗкп, плохо раскисленной, критиче­ская температура хрупкости не нормируется, так как она наступает от 0 до —20 °С. Поэтому такую сталь применяют ограниченно для вспомогательных конст­рукций, работающих на спокойную статическую на­грузку в климатических районах с температурой не ни­же минус 30 °С.

Низкие температуры оказывают существенное вли­яние на процесс сварки. Скорость охлаждения и кри­сталлизации металла сварочной ванны с понижением температуры сварки повышается, в результате чего увеличивается насыщение металла газовыми и шлако­выми включениями, неуспевшими всплыть на поверх­ность и перейти в шлак.

Повышенный отвод тепла от сварочной ванны и увеличение содержания в ней газов (водорода, кис­лорода и др.) могут привести к образованию горячих и холодных трещин в сварном соединении. Кроме того, ухудшается проплавление охлажденного металла и увеличивается возможность образования непрова-

ров. На кромках свариваемого металла и на электро­дах возможна конденсация малозаметной влаги, что также приведет к увеличению содержания водорода в наплавленном металле.

С понижением температуры сталь становится все более чувствительной к концентраторам напряжений; ими могут быть мельчайшие внутренние и внешние дефекты наплавленного металла, которые в условиях отрицательных температур могут привести к образо­ванию трещин.

Еще большее влияние на образование трещин могут оказать более значительные концентра­торы напряжений, такие, как резкие изменения сече­ний элементов сварного соединения, сосредоточение сварных швов, резкие переходы от наплавленного к основному металлу, незаверенные кратеры, преры­вистые швы, замкнутые контуры сварных швов и др.

В условиях низких температур сварщик должен уде­лять повышенное внимание правильному ведению про­цесса сварки.

Для обеспечения работоспособности сварных сое­динений при низких температурах должна быть выбра­на при проектировании и изготовлении сварных строи­тельных конструкций сталь, имеющая достаточно низ­кий температурный интервал хрупкости.

Это правило подбора стали для изготовления конструкций, работа­ющих в различных климатических районах нашей страны, предусмотрено в СНиГТ П-23-81* «Стальные конструкции».

Нормами установлено, что конструк­ции, предназначенные для районов с низкой темпера­турой, должны свариваться электродами Э42А, Э46А (низкоуглеродистые стали) и Э46А, Э50А, Э60 и Э70 (низколегированные стали), электродами с покрытием основного типа, обеспечивающими высокую ударную вязкость наплавленного металла при низкой темпера­туре.

Большое значение для повышения качества свар­ных соединений имеет их рациональное конструирова­ние, исключающее замкнутые контуры, близкое рас­положение швов, резкое изменение сечений (рис. 22.1), применение прерывистых швов, скопление швов и дру­гих конструктивных форм, вызывающих концентрацию напряжений.

Сборка конструкций и их элементов под сварку в условиях отрицательных температур должна выпол­няться без применения ударов и холодной правки ме-

Рис. 22.1. Примеры нерациональных конструкций, вызывающих концент­рацию напряжений и разрушение при низкой температуре а — приварка тонкой полосы; б — расстояние между швами (стрелками показаны места концентрации напряжений)

талла. В случае необходимости металл правят с при­менением подогрева. Кантовать собранные под сварку конструкции следует с большой осторожностью, не допуская ударов при поворачивании.

Особое внимание должно быть уделено очистке кромок, подлежащих сварке, от снега, инея, льда и использованию качественных, хорошо прокаленных электродов. Электроды и сварочную проволоку для аргонодуговой сварки следует хранить в отапливае­мом складе при температуре не менее 15 °С.

Для сварки следует применять постоянный ток об­ратной полярности. Особенно необходимо обеспечить хороший провар кромок, не допускать дефекты шва в виде непроваров, пористости, шлаковых включений, резких переходов от основного к наплавленному ме­таллу, поверхностных дефектов — наплывов и вмятин.

Зачищать корень шва перед подваркой и удалять дефектные места следует вышлифовкой или воздуш­но-дуговой и кислородной выплавкой, не допуская применения вырубки зубилом во избежание образова­ния трещин.

Наиболее действенной мерой, предупреж­дающей образование дефектов при сварке на морозе, является предварительный подогрев. СНиГТ 3.03.01—87 «Несущие и ограждающие конструкции» установил по­рядок его применения.

В конструкциях, возводимых или эксплуатируемых при температуре ниже минус 40 °С, удаление дефектных мест и расчистка корня шва вышлифовкой или выплавкой разрешаются толь­ко после подогрева сварного соединения до темпера-

гее

22.1. Минимально допустимая температура окружающего воздуха при сварке без подогрева Элементы листовые, объемные, листовые, объемные, решет- решет- решетчатые и чатые сплошно- чатые сплошно- листовые Толщина свариваемых стенчатые стеи чатые элементов, мм из стали низколегированной с пределом углеродистой текучести, МПа 390 До 16 -30 -30 —20 -20 —15 Св. 16 до 25 — — — — 0 Св. 25 до 30 —30 -20 —10 0 1 При толщине бо* Св. 30 до 40 — 10 — 10 0 5 лее 25 мм предва- Св. 40 0 0 5 10 1 рительный мест­ный подогрев про­изводится незави- симо от темпера­туры окружающе­го воздуха

туры 120—160 °С. В табл. 22.1 указаны температуры, при которых сварка возможна для различного вида конструкций, сталей и толщины элементов. При более низких температурах (для ручной и механизированной сварки) необходим предварительный подогрев стали до 120—160 °С в зоне шириной 100 мм с каждой сто­роны соединения.

Электрошлаковая сварка из-за большого тепловло — жения выполняется без подогрева при температуре до —65 °С.

Автоматизированную дуговую сварку под флюсом при толщине металла до 30 мм из углеродис­той стали и 20 мм из низколегированной разрешается выполнять без подогрева при температуре соответст­венно —30 и —20 °С, а при большей толщине — при температуре соответственно —20 и —10 °С.

При более низких температурах назначается подогрев перед сваркой до 120—160 °С. СНиП устанавливает ограни­чения при сварке рабочей арматуры железобетонных конструкций: при отрицательной температуре требует­ся предварительный подогрев стержней до 200—250 °С

на длину 90—150 мм от стыка. Подогрев осуществля­ют газовым пламенем после закрепления на стыках инвентарных форм, стальных изогнутых или круглых накладок. Сварочный ток увеличивают по сравнению с расчетным на 1 % при понижении температуры на каждые 3°С от 0°С.

Сварка допускается до темпера­туры не ниже—30 °С, а при более низкой температу­ре (до —50 °С) нужна специальная технология (свар­ка в тепляке и др.). При ванной сварке скорость охлаждения выполненных стыков необходимо снижать путем обмотки их асбестом.

Асбест и инвентарные формы можно снимать только после остывания шва до 100 °С и ниже.

Стыки технологических трубопроводов, работаю­щих под высоким давлением (до 9,81 МПа), также требуется подогревать при сварке покрытыми элект­родами и даже прихватке их в условиях отрицатель­ных температур окружающего воздуха (1,8.

Водонепро­ницаемость обеспечивается нанесением на поверхность покрытых электродов нитролака, раствора целлулоида в ацетоне, парафина или других изолирующих мате­риалов. Для сварки низкоуглеродистых и низколегиро­ванных сталей применяют электроды марки ЭПС-52 УОНИИ-13/45П, ЭПС-5 и др.

диаметром 4—6 мм с по­крытиями, содержащими значительный процент фер-

Рис. 22.2. Сварка под водой 1 — газовый пузырь, окружающий дугу; 2 — изделие; 3 — электрод

Сварку выполняют опиранием в нижнем и верти­кальном положениях, при этом предпочтительно сва­ривать угловые (тавровые и нахлесточные) швы, которые в условиях плохой видимости обеспечивают опирэние электрода и могут достаточно хорошо фор­мироваться. Ток применяют постоянный прямой по­лярности, увеличенный на 15—20 % по сравнению со сваркой на воздухе.

С увеличением глубины дуга горит устойчиво, но ток и напряжение растут. Для подвод­ной сварки применяют источники питания, имеющие высокое напряжение холостого хода и одновременно обеспечивающие безопасность сварщика. Этим требо­ваниям отвечают агрегаты ПАС-400-IV, ПАС-400-VIII и др., имеющие ограничители напряжения холостого хода до величины, безопасной для сварщика.

Приме­няемые для подводной сварки электрододержатели,

1. электрические кабели (прямой и обратный) должны иметь надежную изоляцию.
2. При сварке в специальных кессонах или камерах ввиду отсутствия контакта сварного соединения с во­дой качество швов не отличается от швов, выполнен­ных на воздухе.
3. Контрольные вопросы
4. 1 Что называют критической температурой хрупкости?

2. При работе в условиях Крайнего Севера какую сталь нужно применить для изготовления переходного пешеходного моста через дорогу ВСтЗпс, ВСтЗсп, 16ГС или 09Г2С?

3 Для сварки в большой мороз (t=—30°С) какие следует применять электроды МР-3 или УОНИИ-13/45?

4 При соединении выпусков арматуры в сборноїх железобе­тонных колоннах была нарушена соосность выпусков на 25— 30 мм Как можно исправить такую ошибку в зимних условиях при температуре —20 °С?

5. При сварке стыкового одностороннего шва требуется рас­чистить корень шва с обратной стороны для подварки Чем это можно сделать, если нет шлифмашинки, а температура воздуха —20 °С?

6 Нужен ли подогрев при сварке стыка из стали 15ХСНД толщиной 20 мм, если температура воздуха —5 °С?

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (MMA, SMAW) в зимних условиях

Зимой ручная дуговая сварка покрытыми электродами (MMA, SMAW) затруднена, так как мешают погодные условия. Во время низких температур свойства стали изменяются, поэтому качественно выполнить сварочный шов трудно.

Помимо изменения свойств стали, низкая температура на улице, затрудняет движения рабочего, поэтому сварочные работы будут проводиться не так быстро и, возможно, не в наилучшем качестве.

Чтоб исправить такую ситуацию, необходимо хорошо оборудовать место для сварщика, а также выделить ему тёплое помещение для отдыха и согрева.

Чередуя работу с отдыхом, он выполнит свою работу намного качественней.

Когда у вас намечаются сварочные работы в зимний период, то перед ними необходимо всё тщательно подготовить.

Перед началом работы необходимо прокалить электроды для сварки, а аппараты настроить на нужный режим. Кроме этого, следует позаботиться о защите места работ от падающих осадков (снега, дождя).

А если намечаются сильные морозы, тогда непосредственно перед сваркой нужно прогреть края металлических деталей.

Чтоб электроды не подвели во время работы, им необходимо дать время для прокаливания. Температура и время должны быть указаны на пачке. За это время необходимо очистить металлические детали ото льда или снега, чтоб расстояние от места сварки было около одного метра. Но поверхность следует чистить с обеих сторон.

Электроды для работы выбираются в зависимости от материала, который будут соединять. Обычно применяют электроды, у которых есть основное покрытие.

Хранение электродов для работы, должно быть, при температуре выше пятнадцати градусов. К месту сварочных работ их следует привозить в специальном закрытом коробе.

Доставка таким способом, поможет сохранить их свойства, для работы при низких температурах.

Однако многие специалисты рекомендуют, не проводить уличные сварочные работы, во время сильных морозов, когда температура воздуха ниже тридцати градусов.

Во время сварочных работ в зимний период, необходимо проводить сварку только на короткой дуге. Для этого существуют определённые электроды со своей маркировкой. С их помощью происходит сварка ёмкостей, которые в дальнейшем будут находиться под постоянным давлением.

Также их используют для соединения ответственных конструкций, для толстых металлических изделий и для очистки дефектов литья после метода заварки. Когда применяются такие электроды, то сварочные работы должны проходить под постоянным током.

Нельзя делать вертикальные швы, которые направлены сверху вниз.

Во время сварочных работ, когда используются такие электроды, следует тщательно очищать свариваемую поверхность от ржавчины и различных видов масел, так как они очень чувствительны к этому.

И не забывайте, что края для сварки должны быть, не только очищены от снега, ржавчины и грязи, а ещё хорошо прогреты, если на улице слишком низкая температура.

Для того чтоб сварочные работы были выполнены качественно, следует выбирать только проверенных производителей электродов. Потому что проведение сварки на холоде довольно нелёгкий процесс.

Если во время сварки в зимний период увеличить тепловую энергию, то это даст возможность сделать сварной шов плотным и прочным. Объяснить это можно так, когда увеличивается мощность сварочной дуги, всё происходит намного сильнее и быстрее. Из-за этого металлические свариваемые детали не так быстро охлаждаются.

Сварка конструкций при отрицательных температурах

Стали классов до С52/40 включительно можно сваривать при отрицательных температурах с соблюдением нескольких ограничений. При этом в расчет следует брать не столько температуру окружающего воздуха, сколько температуру самой стали, так как из-за значительной теплоемкости и ограниченного теплоотвода стали разница этих показателей часто бывает велика.

Ручную и полуавтоматическую сварку углеродистых сталей толщиной до 30 мм разрешается производить при температуре до минус 20 °С. Низколегированные стали при такой температуре можно сваривать при толщине не более 16 мм. Большие толщины низколегированных сталей разрешается варить при их температуре от минус 10° до плюс 5 °С, в зависимости от типа конструкций и толщины элементов.

В прочих случаях проводят предварительный подогрев стали в зоне выполнения сварки до 120—160 °С на ширину 100 мм в обе стороны от стыка.

Длина подогреваемого участка обычно не превышает одного метра и зависит от выбранного способа выполнения шва.

При обратноступенчатой сварке или сварке двойным слоем подогревают весь стык (до 1 м), а при сварке секциями подогревают стык на длину первой секции.

Сварку листовых конструкций из стали толщиной более 20 мм необходимо производить способами, обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения (секциями, каскадом и т, п.).

Корневые участки швов следует выполнять способами двойного слоя (см. рис. 25).

При температуре низколегированной и упрочненной стали ниже минус 5 °С сварку следует проводить от начала до конца шва без перерыва, за исключением времени, необходимого на смену электрода и зачистку шва в месте возобновления сварки. Прекращать сварку до выполнения шва проектного размера и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного перерыва процесс следует возобновлять после повторного подогрева.

С понижением температуры режимы сварки, если это не ухудшает качество и внешний вид сварного соединения, рекомендуется увеличивать на 10—15 %.

Для конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, вырубку дефектов швов и основного металла при отрицательных температурах можно выполнять после подогрева зоны исправления до 100—120 °С. Заварку дефектов швов следует производить после подогрева зоны до 180—200 °С.

Подогрев стали можно осуществлять с помощью достаточно мощных воздушно-пропановых или газокислородных сварочных горелок, а также с использованием подогревающего Пламени ручных резаков или многофакельных специальных горелок.

Температуру подогрева контролируют с помощью контактных термопар, термокарандашей или термокрасок.

Сборку конструкций при отрицательных температуpax следует осуществлять без ударов и чрезмерного натяжения собираемых элементов. Холодная правка не допускается.

При температуре ниже минус 30 °С конструкции из любой стали, если возможно, следует собирать без прихваток.

Если необходимо срезать монтажные или крепежные приспособления при низких температурах, основной металл в местах расположения таких приспособлений в радиусе 200—300 мм перед резкой следует подогревать до 100—150 °С.

С целью повышения хладостойкости металла сварных швов для механизированной сварки металлических конструкций из низколегированных сталей рекомендуется применять керамический флюс флюоритно-основного типа, например АНК-57.

Этот флюс в сочетании с низкоуглеродистой и низколегированной проволокой обеспечивает высокие механические свойства металла шва при температуре минус 40 °С.

Флюс обладает высокими сварочно-технологическими свойствами: дает хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки, устойчивое горение дуги.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности величиной 600—750 А; напряжение на дуге 30—36 В; скорость сварки 22—30 м/ч. Разделка кромок должна соответствовать ГОСТ 8713—79.

• Швы, заваренные под флюсом АНК-57, по стойкости против образования пор и против образования кристаллизационных трещин, не уступает швам, заваренным под флюсом АН-348А.
• Сварка соединений из низколегированных сталей с нитридным упрочнением классов С52/40 и С60/45 толщиной до 28 мм под флюсом с подачей на вылет электрода металлической крупки (ППМ) после проварки корневого шва электродами УОНИ-13/45 (после создания мягкой прослойки) возможна без предварительного подогрева за 2 прохода вместо 4—5 проходов с предварительным подогревом по обычной технологии.
• Отказ от предварительного подогрева основан на том, что при сварке под флюсом с крупкой сопротивляемость образованию горячих трещин возрастает в 2—4 раза по сравнению с обычной сваркой.

Удовлетворительные результаты механических испытаний получены при сварке стыковых и угловых швов такой стали в среде защитных газов. В частности, допускается использовать для сварки в среде смеси углекислого газа с аргоном проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2—2 мм и проволоку Св-10ХГСН2М10 диаметром 1,6 мм.

Двухстороннюю сварку проволокой диаметром 1,2 мм при Х-образной разделке кромок стали толщиной 28 мм рекомендуется вести на режиме: сварочный ток 120—180 А; напряжение на дуге 20—21 В; скорость подачи проволоки 170—210 м/ч; скорость сварки 0,9—1,6 м/ч.