4. 2. Сварка

Автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом

4.2.1. Общие положения

4.2.1.1. Предприятие-изготовитель (монтажная организация) должно применять только аттестованные технологии сварки (наплавки).

4.2.1.2. Сварку и выполнение коррозионно-защитной наплавки при изготовлении, монтаже, модернизации и ремонте оборудования и трубопроводов следует выполнять согласно технологической документации в соответствии с требованиями конструкторской документации.

4.2.1.3. Устранение дефектов в металле оборудования и трубопроводов (в том числе в сварных соединениях и коррозионно-защитной наплавке) с помощью сварки проводится согласно технологической документации.

4.2.1.4. Применение новых способов сварки допускается только на основании согласования с головной материаловедческой организацией. Для согласования должны быть представлены ТУ или стандарты на полуфабрикаты и сварочные материалы, сведения о физико-механических характеристиках, технологических и коррозионных свойствах основного металла и сварных соединений, определяющих возможность изготовления оборудования и трубопроводов с обеспечением требуемой работоспособности.

4.2.1.5. Маркировку сварных соединений и деталей с коррозионно-защитной наплавкой следует выполнять в соответствии с технологической документацией.

4.2.2. Способы сварки

Для выполнения сварных соединений при изготовлении, монтаже, модернизации и ремонте оборудования и трубопроводов должны применяться следующие способы сварки:

— ручная дуговая сварка покрытыми электродами;

— ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (с присадочным материалом или без него) в непрерывном режиме;

— ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в импульсном режиме;

— автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в непрерывном режиме;

— автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в импульсном режиме;

— автоматическая аргонодуговая сварка автоопрессовкой;

— автоматическая аргонодуговая сварка методом последовательного проплавления;

— механизированная дуговая сварка плавящимся электродом в защитном газе;

— автоматическая дуговая сварка под флюсом;

— электронно-лучевая сварка в вакууме;

— комбинированные способы сварки;

4.2.3. Сварочное оборудование

4.2.3.1. Для сварки сталей и сплавов при изготовлении, монтаже, модернизации и ремонте оборудования и трубопроводов следует применять серийно выпускаемое промышленностью сварочное оборудование или специализированное сварочное оборудование и оснастку, позволяющие обеспечить заданные режимы сварки и надежность в работе.

4.2.3.2. Сварочное оборудование должно быть укомплектовано штатными КИП, с помощью которых контролируется соблюдение заданных режимов сварки. Правильность показаний приборов должна систематически проверяться.

4.2.3.3. Каждый пост автоматической сварки должен быть подключен к самостоятельному источнику питания дуги постоянного тока.

4.2.3.4. Сварочное оборудование должно подвергаться периодической проверке на работоспособность согласно технологической документации, действующей на предприятии-изготовителе.

4.2.4. Требования к персоналу

4.2.4.1. К руководству работами по сварке, наплавке, контролю термообработки сварных соединений допускается персонал, аттестованный на право выполнения соответствующих работ.

4.2.4.2. К сварочным работам (в том числе выполнению наплавки и прихватки) допускаются сварщики, прошедшие аттестацию.

4.2.5. Подготовка и сборка деталей под сварку

4.2.5.1. Подготовка и сборка деталей (сборочных единиц) под сварку должны проводиться по технологической документации.

4.2.5.2. Конструктивные элементы и размеры выполненных швов должны быть определены в конструкторской документации.

4.2.5.3. В технологической документации на сборку деталей под сварку устанавливаются требования:

— к подготовке кромок деталей и труб;

— к применению специальных приспособлений, обеспечивающих правильное взаиморасположение деталей при сварке;

— к применению временных технологических креплений.

4.2.6. Выполнение сварки

4.2.6.1. Сварка деталей должна выполняться в соответствии с технологической документацией, в которой устанавливаются:

— типы выполняемых сварных соединений;

— методы и режимы предварительного или сопутствующего подогрева при сварке;

— способы защиты поверхности металла, прилегающего к шву, от брызг расплавленного металла;

— порядок выполнения валиков и слоев шва;

— методы и объемы операционного контроля при сварке;

— другие требования для качественного выполнения сварки.

Перечень конкретных требований, включаемых в технологическую документацию по сварке, должен быть установлен предприятием-изготовителем и согласован с эксплуатирующей организацией.

4.2.6.2. Допускается использование двух или нескольких способов сварки для одного сварного соединения (комбинированные способы сварки).

4.2.6.3. Сварка должна выполняться в условиях, обеспечивающих защиту места сварки от любых воздействий, влияющих на качество сварки (атмосферные осадки, сквозняки, запыленность и пр.).

4.2.6.4. Сварку деталей из коррозионно-стойких сталей и сплавов на никелевой основе следует выполнять при температуре окружающего воздуха не ниже -5 °С. Сварка деталей из коррозионно-стойких сталей при монтаже должна выполняться при температуре не ниже -15 °С.

4.2.6.5. Сварку коррозионно-стойких сталей и сплавов на никелевой основе необходимо выполнять по технологии, обеспечивающей коррозионную стойкость соединений в технологических средах, близкую к стойкости основного металла.

4.2.7. Выполнение коррозионно-защитной наплавки

4.2.7.1. Решение о необходимости нанесения коррозионно-защитной наплавки на оборудование и трубопроводы принимается конструкторской (проектной) организацией и указывается в конструкторской документации на изделие.

4.2.7.2. При изготовлении оборудования и трубопроводов коррозионно-защитную наплавку следует выполнять аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с применением серийного сварочного оборудования и инструмента. Допускается применение ручной дуговой сварки покрытыми электродами.

4.2.7.3. Коррозионно-защитные наплавки выполняются в соответствии с требованиями технологической документации.

4.2.8. Устранение дефектов сварных швов

4.2.8.1. Устранению подлежат все дефекты сварных соединений и наплавок, выявленные методами неразрушающего контроля и являющиеся недопустимыми согласно требованиям НД, действие которых распространяется на ОЯТЦ.

4.2.8.2. Дефекты сварных соединений и наплавок должны устраняться только механическим способом (фрезеровальным, абразивным инструментом и др.). Заварку дефектов предпочтительно осуществлять ручной аргонодуговой сваркой (или ручной дуговой сваркой покрытыми электродами).

Автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ PАЗДЕЛ

Ходаков В. Д., Данилов А. И., Ходаков Д. В., Пралиев Д. А., Абросин А. А., Гуторов Д. А. — Исследование и разработка технологии автоматической аргонодуговой сварки трубопроводов Ду-850 ГЦТ АЭС с реакторами ВВЭР в узкую разделку

Исследована и разработана технология автоматической аргонодуговой сварки трубопроводов главного циркуляционного трубопровода Ду-850 ВВЭР в узкую разделку. Сварку выполняли с использованием сварочных автоматов сварочной проволокой Св-10Г1СН1МА. Выполнены металлографические исследования и определены механические свойства сварных соединений.
Ключевые слова: автоматическая аргонодуговая сварка, трубопровод, узкая разделка, свойства сварного соединения

Лебедев В. А., Максимов С. Ю., Жерносеков А. М., Сараев Ю. Н. — Управление геометрией сварного шва аппаратными средствами при механизированной и автоматической дуговой сварке плавящимся электродом

Приведены результаты исследования возможности управления геометрическими размерами металла шва при импульсно-дуговой сварке плавящимся электродом и сварке с импульсной подачей плавящегося электрода конструкционных сталей с управляемыми параметрами.
Ключевые слова: дуговая сварка, механизированное оборудование, автоматы, импульсно-дуговой процесс, импульсная подача, геометрия шва, управление

Жариков С. В., Гринь А. Г. — Исследование шлаков при наплавке экзотермическими порошковыми проволоками

Рассмотрены структуры шлаков рутил-карбонатно-флюоритной системы, образующихся при наплавке металла типа 8Х3ГСВ2Ф. Исследовано влияние экзотермической смеси в составе сердечника самозащитной порошковой проволоки на состав и структуру шлака. Для идентификации фазового состава использовали рентгеновский и масс-спектральный анализ, металлографические исследования. В структуре шлака, образующегося при наплавке самозащитной экзотермической порошковой проволокой, установлено наличие комплексных соединений и алюминатов, присутствие которых влияет на изменение двухкальциевого силиката, что положительно сказывается на отделимости шлака.
Ключевые слова: наплавка, самозащитная порошковая проволока, шлак, экзотермическая смесь, структура, оксиды

Сидлин З. А. — Исследование коррозионной стойкости сварных соединений железоникелевых сплавов

Приведены результаты исследования влияния хрома, определяющего коррозионную стойкость и содержание которого в образцах наплавленного металла на сплаве ЭК77 изменяли в пределах 21,1—28,8 %. Определено оптимальное соотношение легирующих элементов по хрому, меди, марганцу и кремнию. Полученные данные по коррозионной стойкости являются базовыми для модернизации сварочных электродов.
Ключевые слова: электрод, наплавленный металл, легирующие элементы, хром

Люшинский А. В., Николич Е. В., Жлоба А. А., Харьковский С. В., Боровский А. В., Каряка Д. С. — Диффузионная сварка жаропрочных сплавов на никелевой основе

Рассмотрены особенности диффузионной сварки жаропрочных сплавов для оценки возможности и перспектив применения в авиационном двигателестроении.
Ключевые слова: диффузионная сварка, жаропрочные сплавы, режим сварки, промежуточный слой

Пашков И. Н., Кустова О. В. — Особенности технологии пайки беструбных теплообменников пастой ППВС-3 "Малахит"

Рассмотрены особенности технологии пайки при изготовлении беструбных теплообменников с применением пасты на основе гидрокарбонатной соли меди "Малахит".
Ключевые слова: пайка, паста, теплообменники, негерметичность, коррозионные испытания

ПPОИЗВОДСТВЕННЫЙ PАЗДЕЛ

Дедюх Р. И. — Особенности процесса плазменной сварки плавящимся электродом (обзор)

Обобщены физические и технологические особенности процесса плазменной сварки плавящимся электродом. Приведены принципы построения оборудования, а также примеры его применения в промышленности. Рассмотрены преимущества данного процесса по сравнению с дуговой сваркой плавящимся электродом. Показаны перспективы дальнейшего развития плазменной сварки плавящимся электродом.
Ключевые слова: плазменная сварка, плавящийся электрод, гибридная технология, плазмотрон, капельный перенос металла, формирование шва, качество, скорость сварки, эффективност

Бычковский С. Л., Топоров И. Б., Кудряшов Н. О., Павлов Е. М. — Современные технологии дуговой наплавки изделий трубопроводной арматуры, горношахтного оборудования, двигательных установок

Приведены технологии наплавки TIG Hot Wire (THW) и СМТ для получения изделий высокого качества.
Ключевые слова: дуговая наплавка, производительность наплавки, инертный газ, качество

Казаков Ю. В., Табакин Е. М., Иванович Ю. В., Мирошниченко Г. В., Каплин А. В. — Влияние условий нагрева на формирование сварных соединений при сварке плавлением малогабаритных изделий атомной техники

Рассмотрены основные особенности влияния условий сварки плавлением малогабаритных изделий на возможность формирования качественных сварных соединений. Дано определение понятия "малогабаритные изделия" с учетом критериев качества сварных соединений. Показано, что улучшить свариваемость малогабаритных изделий можно путем ограничения теплового воздействия на зону сварки. Приведены примеры технологических разработок, выполненных с применением способов аргонодуговой сварки методом оплавления торца и лазерной сварки в импульсном режиме, позволяющих ограничить тепловое воздействие на малогабаритные изделия.
Ключевые слова: малогабаритные изделия, дистанционные условия сварки, критерии качества сварного соединения, тепловое воздействие, величина зерна

Шибалов М. В., Курков А. А., Рожкова Т. В., Маслов А. Е. — Способ исправления дефектов дуговой сварки

Рассмотрена возможность и область применения точечной сварки при исправлении дефектов сварных швов, выполненных аргонодуговой сваркой.
Ключевые слова: дефекты аргонодуговой сварки, точечная сварка, ремонт

Медведев А. Ю., Павлинич С. П. — Испытания на растяжение сварных соединений титановых сплавов, выполненных линейной сваркой трением

Предложена методика проведения испытаний соединений, полученных линейной сваркой трением на растяжение, отличающаяся формой образцов и критериями оценки результатов испытаний от применявшихся ранее. Показано, что при малых значениях осадки разрушение происходит хрупко. Увеличение осадки при сварке приводит к изменению вида излома, места разрушения и диаграммы растяжения. Предел прочности сварного соединения при этом увеличивается незначительно, в то время как работа, затраченная на пластическое деформирование образцов до разрушения, — существенно.
Ключевые слова: линейная сварка трением, двухфазные титановые сплавы, прочность сварных соединений, испытания на растяжение, качество сварных соединений

ОБРАЗОВАНИЕ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ

Павельева Т. Ю. — Подходы к определению приоритетных научно-образовательных направлений в машиностроении

Сформулированы основные подходы к определению приоритетов в области научно-образовательной деятельности в машиностроении. Рассмотрены экстернальные и интернальные факторы, влияющие на становление научно-образовательных направлений в машиностроении.
Ключевые слова: научно-образовательное направление, модернизация промышленности, приоритетные направления в науке и технике

9. Автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом неповоротных стыков труб

9.1.1. Требования подраздела 9.1 распространяются на автоматическую сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона корневой части шва неповоротных вертикальных и горизонтальных стыков труб с толщиной стенки 4 мм и более из стали любой марки, приведенной в приложении 2.

Под корневой частью шва понимается часть шва, выполненная за первый проход автомата.

Остальная часть шва может выполняться автоматической аргонодуговой сваркой в соответствии с рекомендациями подраздела 9.3 или ручной дуговой, аргонодуговой или механизированной сваркой.

9.1.2. Для сварки корневой части шва должны применяться автоматы (см. приложение 13), обеспечивающие следующие операции:

предварительную продувку газовых магистралей защитным газом;

возбуждение дуги бесконтактным способом или путем контакта электрода с изделием при сварочном токе не более 20 А;

регулируемый по времени прогрев участка начала сварки;

равномерное или шаговое перемещение сварочной горелки с дугой вокруг стыка, в некоторых случаях (см. п.9.1.10) требуется также подача присадочной проволоки;

заварку кратера шва путем плавного снижения сварочного тока до величины, не превышающей 20 А;

обдув кратера защитным газом после гашения дуги.

9.1.3. Трубосварочный автомат должен быть снабжен источником питания сварочным током, аппаратурой управления с автоматическим циклом или с дистанционным управлением посредством выносного пульта.

9.1.4. Сварочный пост автоматической сварки должен быть оснащен баллоном с аргоном и редуктором-расходомером АР-10 или АР-40. Вместо редуктора-расходомера допускается использовать комплект, состоящий из кислородного редуктора БКО-50-4 и ротаметра типа РМ с требуемым диапазоном измерения расхода газа.

9.1.5. Сборку и автоматическую аргонодуговую сварку стыков труб необходимо выполнять по технологической карте или технологической инструкции, разработанным применительно к конкретным свариваемым конструкциям и сварочному оборудованию с учетом требований данного подраздела.

9.1.6. Конструкция сварных соединений должна соответствовать требованиям табл.6.2 (разделки типов Тр-2, Тр-6, Тр-7).

9.1.7. Марку присадочной проволоки подбирают по данным табл.4.4.

9.1.8. Сборку стыка под сварку следует осуществлять в сборочном приспособлении с помощью прихваток, выполняемых ручной аргонодуговой сваркой, или без прихваток. После установки прихваток приспособление удаляется. Допускается производить прихватки с помощью автомата, которым будет производиться сварка.

Прихватку стыков труб типов Тр-2 и Тр-6 из стали любой марки, а также всех типов соединений труб из стали марок 12Х18Н12Т и 12Х18Н10Т следует выполнять с присадочной проволокой или расплавляемой вставкой круглого сечения.

Смещение кромок с внутренней стороны не должно превышать 0,5 мм.

9.1.9. Сварку корневой части шва рекомендуется выполнять в импульсном режиме с непрерывным или шаговым перемещением электрода. Допускается сварка стационарной дугой.

Сварку корневой части шва можно выполнять по слою активирующего флюса марок ВС-2ЭК (для стыков труб из сталей перлитного класса) и ВС-31К (для стыков труб из сталей аустенитного класса).

9.1.10. Сварку корневого шва стыковых соединений труб типов Тр-2 и Тр-6 независимо от марки стали, а также соединений труб из стали марок 12X18Н12Т и 12X18Н10Т и замыкающих участков шва длиной 20-50 мм в стыках труб из углеродистых сталей следует выполнять с присадочной проволокой. Допускается сварка корневого шва с расплавляемой вставкой, которая устанавливается при сборке стыка. При сварке замыкающих участков шва стыков труб из углеродистых сталей присадочную проволоку можно подавать вручную.

В остальных случаях сварку корневой части шва рекомендуется выполнять без присадки.

9.1.11. Вертикальные стыки труб диаметром до 159 мм и горизонтальные стыки труб любого диаметра рекомендуется сваривать за полный оборот горелки вокруг стыка, а вертикальные стыки диаметром более 159 мм — за два полуоборота снизу вверх («на подъем»). Начинать и заканчивать сварку вертикальных стыков, выполняемых за полный оборот горелки, следует на участке шва, свариваемого «на спуск».

9.1.12. Сварку корневой части шва стыков труб из стали аустенитного класса следует выполнять с поддувом аргона внутрь трубы для защиты обратной стороны шва от воздействия воздуха. С целью уменьшения расхода газа на поддув рекомендуется устанавливать на расстоянии 50-100 мм от стыка заглушку из картона или водорастворимой бумаги.

Технология и организация работ по поддуву разрабатывается для каждого конкретного случая в зависимости от расположения стыков, диаметра труб, используемого для поддува оборудования. При этом следует руководствоваться технологическими указаниями по поддуву защитного газа для защиты обратной стороны шва при сварке неповоротных стыков трубопроводов РДИ 42-006-85.

Вместо поддува защитного газа можно применить защитные флюс-пасты отечественного и зарубежного производства.

9.1.13. Ориентировочные режимы автоматической сварки корневой части шва приведены в табл.9.1.

СБОРКА И АВТОМАТИЧЕСКАЯ. АРГОНОДУГОВАЯ СВАРКА ПОЛОТНИЩ. ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электрода представляет процесс, при котором сварочная дуга образуете между электродной присадочной проволокой и свариваемым из де лием. Сварку проводят па постоянном токе обратной полярности При сварке током прямой полярности наблюдается меньшая ста билыюсть горения дуги и большее разбрызгивание расплавленной металла, а также ухудшается формирование шва.

Сварка плавящимся электродом имеет ряд специфических осо бенностей. При сварке плавящимся электродом в защитных га зах от постоянства длины дуги зависит проплавление основной металла, формирование шва, разбрызгивание и плотность наплав — ленного металла. Поэтому одним из важных факторов является поддержание постоянной длины дуги. При сварке плавящимся электродом в защитных газах широко применяют системы подачи проволоки в дугу с постоянной скоростью. Постоянство дуги в этом случае основано на принципе саморегулирования дуги. Интенсивность саморегулирования дуги зависит от статических характеристик дуги и источника тока.

Сварка стыковых соединений должна выполняться с минималь­ными зазорами в стыке (до 1,5 мм) для конструкций толщиной б = 4-У-10 мм из-за возможности прожогов. Тщательной должна быть подготовка кромок и проволоки (травление и обезжирива­ние). В случае недостаточной чистоты поверхности кромок и про­волоки в шве может образоваться пористость. Пористость также могут вызвать влага на кромках свариваемых листов и пары воды в зоне дуги. Водород, выделяемый при разложении воды в столбе дуги, поглощаясь расплавленным металлом, способствует образо­ванию пористости в металле шва.

Важным фактором для повышения стабильности горения дуги, улучшения формирования швов и уменьшения пористоети при использовании автоматической сварки плавящимся электродом явилось применение импульсного питания дуги. В качестве им* пульсной приставки для сварки проволокой диаметром 2 мм и бо­лее могут применяться генераторы типа ГИ-ИДС-1 или ГИД-1.

Основными источниками питания для сварки плавящимся электродом являются генераторы с падающей внешней характер^’ стикой типов ПС-500, ПСО-500 или сварочные выпрямители типа

ВД-500 и т. д. В качестве сварочного автомата используют аппа-

аТы типа АДСП-2 или АДПГ-500 (их технические характери­стики см. в гл. I, § 3).

1 При сварке плавящимся электродом на стенде с обратным формированием шва разделку кромок выполняют, как обычно, ^ зависимости от толщины свариваемого металла. При сварке сты­ковых соединений толщиной б = 4-У-10 мм разделку кромок можно не производить. Зазор для этих соединений должен быть не более [—1,5 мм. При толщине соединений более 10 мм необходима у-образная разделка кромок.

При сварке полотнищ, где длина отдельных швов достигает 5 м при толщине свариваемых листов до 8 мм, целесообразно уста — ! лавливать в собираемых стыках клиновый зазор величиной 1 — 4 мм, который способствует уменьшению сварочных деформаций л служит для компенсации усадки стыкового соединения. Листы на стенде перед сваркой закрепляют с помощью пневматических или других приспособлений, установленных на стенде.

Сборка листов полотнищ под сварку без прихваток — самая рациональная. В случае применения прихваток количество их должно быть минимальным, особенно при сварке плавящимся электродом, так как сварка по прихваткам вызывает появление пор и других дефектов в стыковых швах. Некачественные при­хватки с трещинами и наружными порами должны быть выруб­лены и заварены вновь.

Нежелательно также смещение кромок относительно друг друга в стыковых соединениях, так называемая разностенность. Раз — ностенность допускается не более 10% от толщины свариваемых листов. —

На концах стыков полотнищ устанавливают заходные и выход­ные технологические планки размером

150×150 мм. Планки необходимо приварить к стыкуемым листам, чтобы избежать про­жогов при автоматической сварке. Подготовка кромок технологи­ческих планок должна быть идентична подготовке кромок свари­ваемой конструкции.

Очень большое значение при сварке плавящимся электродом имеет тщательная зачистка кромок перед сваркой. Иногда кромки запиливают напильником для обеспечения их чистоты. Если время Между сборкой и сваркой более 2 сут, производят повторную за­чистку кромок стыка. Однако это весьма трудоемкая операция, ^ак как необходимо соединение разобрать, зачистить и вновь со­брать.

Настройку режимов при импульсно-дуговой автоматической Сварке выполняют путем установки базового и импульсного ампли­тудного значений тока, напряжения па дуге, расстояния вылета электрода, скорости сварки, наклона электрода, расхода защит­ного газа. Эти параметры определяют опытным путем, наплавляя "Робный валик. Перед сваркой при выключенном импульсном Операторе принимают несколько заниженное значение сварочного т°Ка, затем настраивают режим импульсного генератора. Устанав­ливают величину рекомендуемого сварочного тока на импульсных

При S = б мм — а = 0+ 1 и с = 2І1; при S = = 8 мм — а = 0+ 1 и с — 2І [3]; при S = 10 мм— — а = ОІ^ и с — ЗІ при S=16 мм — а =0+ ^ н с = 3± 1; при S = 20 мм — а = 0+ 2 и с =

генераторах, после чего включают генератор. В процессе пробц0. сварки производят окончательную регулировку сварочного то^, основного генератора.

Сварку выполняют «углом вперед». Угол наклона горелки к tirj верхности свариваемой детали должен составлять

70—85°. Пр, сварке алюминиевых сплавов «углом вперед» слой расплавлен, ного металла ванны движется вперед, уменьшая глубину провар;

и образуя зону необходимой сплавления. В результате cod дается возможность сварки Ц;| довольно больших скоростях! однако скорость необходим! специально подбирать, инач< может образоваться шов продольным гребнем.

Если сваривают листы раз ной толщины, ось горелки сле­дует несколько смещать в стс-1 рону более толстого металла,! создавая более равномерно>! проплавление обоих листов!

Режимы автоматической импульсной сварки плавящимся электродом (сварка с двух сторон)

Аргонодуговая сварка

Сварка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Сварка обычно применяется для соединения металлов, их сплавов или термопластов.

Для осуществления сварочного процесса используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Современные технологии позволяют осуществлять сварку практически в любых условиях: на открытом воздухе, под водой и в космосе.

Производство сварочных работ сопряжено с опасностью возгораний, поражений электрическим током, отравлений вредными газами, облучением ультрафиолетовыми лучами и поражением глаз.

Аргонодуговая сварка — дуговая сварка в среде аргона (инертного газа). Может осуществляться плавящимся или неплавящимся электродом. В качестве неплавящегося электрода обычно используется вольфрам.

Для обозначения аргонодуговой сварки могут применяться следующие названия:

РАД — ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;

ААД — автоматическая аргонодуговая сварка неплавящимся электродом;

ААДП — автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом.

Для обозначения аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом:

TIG- TungstenInertGas (Welding) — сварка вольфрамом в среде инертных газов;

GTAW- GasTungstenArcWelding- газовая дуговая сварка вольфрамом.

Общие характеристики аргонодуговой сварки

Газ аргон практически не вступает в химические взаимодействия с расплавленным металлом и другими газами в зоне горения дуги. Будучи на 38% тяжелее воздуха, аргон вытесняет его из зоны сварки и надежно изолирует сварочную ванну от контакта с атмосферой.

При аргонодуговой сварке возможен крупнокапельный или струйный перенос электродного металла (плавящегося электрода). При крупнокапельном переносе процесс сварки неустойчивый, с большим разбрызгиванием. Его технологические характеристики хуже, чем при полуавтоматической сварке в углекислом газе, так как вследствие меньшего давления в дуге капли вырастают до больших размеров. Диапазон токов для крупнокапельного переноса достаточно велик, например: для проволоки диаметром d = 1,6 мм сила тока сварки I= 120-240А. При силе тока сварки больше 260А происходит резкий переход к струйному переносу, стабильность процесса сварки улучшается, разбрызгивание уменьшается. Однако такие токи не всегда соответствуют технологическим требованиям. Поэтому более рационально для обеспечения стабильности процесса использовать импульсные источники питания дуги, которые обеспечивают переход к струйному переносу при силе тока сварки ≈ 100А.

Технология аргонодуговой сварки неплавящимся электродом

Дуга горит между свариваемым изделием и неплавящимся электродом (как правило, для электрода используется вольфрам). Электрод расположен в горелке, через сопло которой вдувается защитный газ (как правило, аргон). Присадочный материал в электрическую цепь не включён и подаётся в зону дуги со стороны.

Сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

При способе сварки неплавящимся электродом зажигание дуги не может быть выполнено путём касания электродом изделия по двум причинам.

Во-первых, аргон обладает достаточно высоким потенциалом ионизации, поэтому ионизировать дуговой промежуток за счёт искры между изделием и электродом достаточно сложно. При аргонодуговой сварке плавящимся электродом после того, как проволока коснётся изделия, в зоне дуги появляются пары железа, которые имеют потенциал ионизации в 2,5 раза ниже, чем аргона, что позволяет зажечь дугу.

Во-вторых, касание изделия вольфрамовым электродом приводит к его загрязнению и интенсивному оплавлению. Поэтому при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается устройство, которое называется «осциллятор».

Осциллятор — устройство, предназначенное для бесконтактного возбуждения электрической дуги и стабилизации горения дуги при сварке малыми токами.

Для зажигания дуги осциллятор подаёт на электрод высокочастотные высоковольтные импульсы, которые ионизируют дуговой промежуток и обеспечивают зажигание дуги после включения сварочного тока. Если сварка производится на переменном токе, осциллятор после зажигания дуги переходит в режим стабилизатора и обеспечивает подачу импульсов на дугу в момент смены полярности, чтобы предотвратить деионизацию дугового промежутка и обеспечить устойчивое горение дуги.

Деионизация — процесс исчезновения положительных и/или отрицательных ионов, а также электронов из занимаемого газом объёма. Является обратным процессу ионизации и обычно происходит после прекращения электрического разряда в газе.

При сварке на постоянном токе на аноде и катоде выделяется неодинаковое количество тепла. При токах до 300А 70% тепла выделяется на аноде и 30% на катоде, поэтому практически всегда используется прямая полярность, чтобы максимально проплавлять изделие и минимально разогревать электрод. Все стали, титан и другие материалы, за исключением алюминия, свариваются на прямой полярности. Алюминий обычно сваривается на переменном токе для улучшения разрушения оксидной пленки.

Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3-5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны, что предотвращает пористость шва.

Область применения и преимущества аргонодуговой сварки

Основная область применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом — это соединения из легированных сталей, цветных металлов, титановых и алюминиевых сплавов. При малых толщинах аргонодуговая сварка может выполняться без присадки. Данный способ сварки обеспечивает хорошее качество и формирование сварного шва, позволяет точно поддерживать глубину проплавления металла, что очень важно при сварке тонколистного металла при одностороннем доступе к поверхности изделия. Этот способ получил широкое распространение при сварке неповоротных стыков труб, для чего разработаны различные конструкции сварочных автоматов. В этом случае аргонодуговую сварку иногда называют орбитальной.

Аргонодуговая сварка плавящимся электродом используется при сварке нержавеющих сталей и алюминия. Однако объём её применения относительно невелик.

Существует несколько разных типов швов, выполняемых при аргонодуговой сварке. К ним можно отнести: стыковой шов, шов внахлестку, угловой шов и т-образный шов.

Стыковой шов — может быть выполнен без помощи присадочного материала (прутка). Данным видом сварки соединяют металлические части по рубцам.

Шов внахлестку — верхний край приваривается к нижнему при двух наложенных друг на друга металлических частей.

Угловой шов — это сварка одного металлического изделия под прямым углом к другому изделию с целью сформировать угол.

Чтобы получить т-образный шов, необходим присадочный пруток (материал). Такой шов получается, если положить одно металлическое изделие перпендикулярно к другому, чтобы получилась т-образная конструкция. Такой вид шва может быть выполнен на любой стороне перпендикулярного рубца.

Аргонодуговую сварку можно использовать для сварки многих металлов, но чаще всего она используется для сварки алюминия, особенно тонколистного. Алюминий можно сваривать и другими видами сварки, однако наиболее точную и чистую сварку сложных изделий (например, трубок автобусных кондиционеров) можно выполнить лишь аргонодуговой сваркой.

Недостатки аргонодуговой сварки

Основными недостатками аргонодуговой сварки являются невысокая производительность при использовании ручного варианта, а применение автоматической сварки не всегда возможно для коротких и разноориентированных швов.

Аргонодуговая сварка. Основные ГОСТы

ГОСТ 5.917-71 Горелки ручные для аргонодуговой сварки типов РГА-150 и РГА-400

ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные

ГОСТ 14806-80 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 7871-75 Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов

ГОСТ 18130-79 Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 23949-80 Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся

ГОСТ 13821-77 Выпрямители однопостовые с падающими внешними характеристиками для дуговой сварки

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ — Государственный стандарт — основная категория стандартов в СССР, сегодня межгосударственный стандарт в СНГ. Принимается Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (МГС). ГОСТ в настоящее время является нормативным неправовым актом.

Газ аргон

Аргон относится к группе инертных газов. При обычных условиях представляет собой газ без выраженного цвета, вкуса и запаха.

В 1785 году химически устойчивый новый газ в воздухе впервые заметил английский химик Г. Кавендиш, но выявить и описать его не смог. Через 100 лет Джон Уильям Страт натолкнулся на неизвестную примесь, которая делает воздух тяжелее. Не найдя объяснения такой аномалии, он обратился за помощью к коллегам. Через 2 года вместе с Уильямом Рамзаем они установили, что в азоте воздуха присутствует примесь неизвестного газа, который тяжелее азота.

Именно тогда — 13 августа 1894 года аргону дали греческое имя, означающее «ленивый». Парадоксальность газа была в том, что он не вступал в реакции с веществами, был абсолютно инертен. В его существовании усомнился и Д.И. Менделеев, потому что новый элемент не вписывался в созданную им систему (периодический закон химических элементов). Только через несколько лет, после открытия гелия аргон получил официальное признание. Инертным газам была отведена отдельная нулевая группа.

Свойства аргона

Одноатомность и химическая инертность аргона объясняются насыщенностью электронных оболочек. Из всех инертных газов он самый лёгкий. Хорошо растворяется в воде и многих органических жидкостях, адсорбируется на поверхностях твёрдых тел. Но при этом не диффундирует сквозь металлы и практически не растворим в них. Благодаря этому свойству он нашёл своё применение в аргонодуговой сварке.

Ещё одно своё свойство аргон проявляет под действием электрического тока — ярко светится. Поэтому этот газ, и его сине-голубое свечение широко используется в светотехнике.

Известно и о его влиянии на живые организмы. При вдыхании смеси из аргона, азота и кислорода в пропорции 69:11:20 под давлением 4 атм. проявляются явления наркоза. В жидком виде он вызывает обморожение кожных покровов, поражает слизистую оболочку глаз.

Хорошо благоприятствует росту растений, так как было экспериментально проверено, что многие растения прорастают в смеси аргона и воздуха.

Достоинства аргона

При применении аргонодуговой сварки получаемые результаты отвечают передовым условиям производства. Отсутствие основных недостатков, какие встречаются у других типов сварки, обусловили её широкое использование. Абсолютно незаменима аргонодуговая сварка в металлургии. Особенно востребована при ремонтных работах с автомобилями, так как качество отремонтированных деталей не хуже, чем новых, однако стоимость ремонта на порядок меньше, чем их полная замена. При очевидных достоинствах аргона нужно отметить высокую однородность получаемых швов и их устойчивость к коррозии, большой потенциал в работе с достаточно тонкостенными элементами, широту использования.

Однако следует отметить, что высокое качество сварки обусловлено не только качественными материалами, аргоном высокой чистоты, современным оборудованием и технологиями, но и опытом, мастерством, квалификацией специалистов (сварщиков).

Использование аргона

Получают аргон при разделении воздуха на кислород и азот в виде побочного продукта. Как доступный дешёвый газ он нашёл широкое применение. Раньше в основном использовался в электровакуумной технике для ламп. В последние годы основная часть добываемого аргона идёт в металлургию и металлообработку, в частности, для аргонодуговой сварки.

Хранят и транспортируют газ в баллонах ёмкостью 40 л. Такие баллоны окрашиваются в серый или чёрный цвет с зелёной полосой. Для перевозки сжиженного аргона используют сосуды Дюара и специальные цистерны с вакуумной изоляцией.

Запасы этого газа неисчерпаемы. Его больше, чем всех элементов его группы. Нужно учитывать, что он устойчив к каким-либо воздействиям и возвращается в атмосферу в не измененном виде. Так как тенденция современной промышленности — активное использование сверхчистых материалов, то производство и потребление аргона будет только расти.

Вольфрам и его применение в сварке

Вольфрам и его сплавы являются весьма перспективными материалами. Вольфрам имеет плотность 19350 кг/м3, самую высокую температуру плавления среди других металлов (3387 °С), а также очень высокое значение модуля упругости. Кроме того, вольфрам обладает большой прочностью и твёрдостью. При обычных температурах он хрупок, хотя тонкие вольфрамовые ленты и проволока гнутся, не разрушаясь. При нагреве в обычных условиях хрупкость вольфрама уменьшается, и уже при 250°С появляется пластичность, возрастающая с повышением температуры.

При обычной температуре вольфрам не окисляется, но при нагреве уже до 300-350 °С начинается его окисление, поэтому вольфрамовые детали могут работать при высоких температурах только в инертной среде или в вакууме.

Вольфрам образует сплавы с железом и интерметаллические соединения Fe2W (62,2% W) и Fe7W6 (73,8% W). Вольфрам растворяет углерод до 0,05%, образуя при высоких температурах химические соединения с ним (карбиды): W2C (3,16% С), WC (6,12% С); последний по твёрдости близок к алмазу.

Вольфрам широко применяют при производстве быстрорежущих и других качественных сталей, введенный в состав стали вместе с хромом, никелем, ванадием вольфрам придает ей свойства самозакаливания на воздухе и повышает температуру упрочняющего отпуска до 700-900°С.

Карбиды вольфрама служат основой для получения твёрдых сплавов, сохраняющих режущие свойства до 1000-1100°С. Твёрдые сплавы состоят из 85-90% WC, 5-15% Со, а также некоторых других карбидов, в основном карбидов титана и тантала.

Сплавами вольфрама с кобальтом и хромом наплавляют быстроизнашивающиеся части машин (лопатки турбин, клапаны двигателей и т.д.). До настоящего времени чистый металлический вольфрам остаётся лучшим материалом для нитей осветительных и электронных ламп, а также других электровакуумных приборов.

© ООО «КлиматАвто Системы». Кондиционеры для автобусов и микроавтобусов.