Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 portalstudcon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Газове зварювання низьковуглецевої сталі

Тип роботи: 
Реферат
К-сть сторінок: 
16
Мова: 
Українська
Оцінка: 
ГАЗОВЕ ЗВАРЮВАННЯ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ
 
ВСТУП
 
При газовому зварюванні для нагрівання присадного металу і кромок основного металу до розплавленого стану використовується тепло газового полум'я, що одержується від згоряння різних горючих газів в суміші з киснем.
Як горючий газ найбільше застосування має ацетилен, який при згорянні в кисні дає температуру полум'я достатню для зварювання сталей і більшості інших відомих металів та їх сплавів.
Для зварювання металів (свинцю, алюмінію і інших), температура плавлення яких нижче температури плавлення сталі, використовують і інші горючі гази, наприклад водень, природний газ і деякі інші, що мають більш низьку температуру плавлення.
Найбільш часто газове зварювання застосовують при виготовленні листових і трубчастих конструкцій з маловуглецевих і низьколегованих сталей товщиною до 3-5 мм, при виправленні дефектів у виливках із сірого чавуну і бронзи, а також для зварювання кольорових металів та їх сплавів.
 
1. ТЕХНОЛОГІЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ГАЗОВОГО ЗВАРЮВАННЯ НИЗЬКОВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ
 
1.1. Призначення
 
Якісне утворення зварного з'єднання визначається властивостями зварюваних металів, їх хімічним складом, вибором електродного й присаджувального металу, режимами зварювання, температурою нагрівання та ін. На зварюваність значно впливає хімічний склад сталі. Зварюваність сталі змінюється залежно від вмісту вуглецю та легуючих елементів. Вплив окремих елементів проявляється по-різному, особливо в поєднанні з вуглецем.
Основні ознаки, що характеризують зварюваність сталей, – схильність до утворення тріщин і механічні властивості зварного з'єднання, які визначаються за допомогою зварювання контрольних зразків.
Знаючи хімічний склад сталі, можна визначити її зварюваність за еквівалентним вмістом вуглецю, який визначають за формулою:
де цифри 20, 15 і 10 є постійними величинами, а символи кожного елемента означають максимальний вміст його в даній марці сталі у відсотках.
Одержаний за цією формулою еквівалентний вміст вуглецю вказує про зварюваність сталей, які умовно поділяються на чотири групи (див. підрозділ 4. 7) :
-добре зварювані сталі (Секв не більше 0, 25%) ;
-задовільно зварювані сталі (Секв = 0, 25-0, 35%) ;
-обмежено зварювані сталі (Секв= 0, 35-0, 45%) ;
-погано зварювані сталі (Секв більше 0, 45%).
Добра зварюваність низьковуглецевих сталей характеризується міцним зварним з'єднанням з основним металом без зниження пластичності в біляшовній зоні і без тріщин у металі шва.
Газове зварювання – зварювання плавленням, при якому кромки, що з’єднуються, нагрівають полум’ям газів, що спалюють на виході пальника для газового зварювання.
Газове зварювання відноситься до групи зварювання плавленням. Цей метод зварювання простий, не вимагає складного обладнання і джерела електричної енергії. До недоліків зварювання відносяться менша швидкість і велика зона нагрівання, ніж при дуговому зварюванні.
Для здійснення процесу зварювання можливе застосування різних горючих, відповідно чому можна розрізняти зварювання воднево-кисневе, бензино-кисневе тощо. Переважне значення має ацетилено-кисневе зварювання; інші види горючих мають обмежене застосування.
Завдяки універсальності, порівняльній простоті і портативності необхідного обладнання газове зварювання дуже доцільне для багатьох видів ремонтних робіт. Порівняно повільне нагрівання металу газовим полум’ям швидко знижує продуктивність газового зварювання із збільшенням товщини металу, і при товщині 8-10 мм газове зварювання зазвичай економічно невигідне, хоча технічно ще можливе зварювання сталі товщиною 30-40 мм. При уповільненому нагріванні розігрівається великий об’єм осново металу, прилеглого до зварювальної ванни, що, у свою чергу, викликає значні деформації (викривлення) виробів. Ця важлива обставина робить газове зварювання технічно недоцільним, не кажучи вже про економічну невигідність для таких, наприклад, об’єктів, як будівельні металоконструкції, мости, вагони, корпуси суден, станини великих машин тощо. Уповільнений нагрів також викликає тривале перебування металу в зоні високих температур, що тягне за собою перегрів. Значні деформації металу, що виникають при газовому зварюванні, обмежують можливості виробу раціональних форм зварних з’єднань.
 
1.2. Інструменти, пристосування, обладнання
 
Ацетиленовим генератором називається апарат, призначений для розкладу карбіда кальція водою з метою отримання газоподібного ацетилена.
За продуктивністю – 0, 8; 1, 25; 2; 3, 2; 5; 10; 20; 40 і 80 м3/год ацетилену. Для деяких процесів газополум’яної обробки металів застосовують генератори продуктивністю 150 м3/год.
Генератори бувають: пересувні і стаціонарні.
 
Рис 1. Ацетиленовий генератор
 
Підготовка генератора до запуску виконується в такому порядку:
  • заповняється водою запобіжний запір до рівня контрольного крану;
  • заливають воду в корпус генератора до рівня контрольного крана;
  • відкривають контрольний кран на реторті для доступу води;
  • завантажують кошик карбідом кальцію грануляцією 25 х 50 чи 50 х 80 мм в кількості не більше 4 кг до рівня верхніх прутків і вставляють її в реторту, щільно закриваючи кришкою;
  • обертають винт регулятора подачі води в реторту;
  • продувають генератор, випускаючи перші порції ацетилена назовні через пробний кран реторти і кран водяного затвор;
  • після підвищення тиску в генераторі до 0, 15-0, 2 кгс/см2 починають відбір газу в пальник через водяний затвору.
Для застереження від замерзання води в генераторі і водяному затворі при роботі в зимовий час генератор утепляють ватним брезентовим чохлом.
Зварювальний пальник є основним інструментом при ручному газовому зварюванні. У пальнику змішуються в потрібних кількостях кисень і ацетилен. Створюючи горючу суміш, що витікає з великою швидкістю з отвору мундштука пальника, запалюють і вона згоряє, даючи стійке зварювальне полум’я, яким розплавляється основний і присадочний метал в місці зварювання.
Найбільше застосування знаходять інжекторні зварювальні пальники, що працюють на ацетилені низького і середнього тиску.
Для нормальної роботи інжекторного пальника тиск кисню, що поступає в нього повинен бути 3-4 кгс/см2. Тиск ацетилену може бути значно нижчим – від 0, 01 до 0, 2 кгс/см2 (від 100 до 2000 мм рт. ст.).
 
1.3. Матеріали
 
Від вибору зварювальних матеріалів, знання їх властивостей, характеристик і особливостей залежить не тільки міцність і надійність трубопроводу, а виконання зварювально-монтажних робіт.
Ацетилен (хімічна формула С2Н2) є хімічним з’єднанням вуглецю з воднем. Це безколірний газ, що має різкий характерний запах. Ацетилен є вибухонебезпечним газом, особливо в суміші з чистим повітрям.
Широке розповсюдження отримав новий спосіб виробництва ацетилену – з природного газу (метану) термоокислюючим пиролізом його з киснем. Ацетилен легший за повітря – 1м3 ацетилену при 200С і атмосферному тиску важить 1, 09 кг.
Ацетилен отримують при розкладі карбіду кальція водою. Карбід кальція – це тверда речовина сірого кольору з об’ємною масою 2, 22 г/см3. Карбід кальцію отримують плавленням коксу і негашеної суміші в електричних дугових печах при температурі 1900-2300 0С.
При взаємодії з водою карбід кальцію, скоро розкладається, виділяючи газоподібний ацетилен і утворюючи в залишку гашену суміш, що є відходом.
Реакція розкладання карбіду кальція водою виконується за такою схемою:
Карбід кальцію жадібно впитує воду. Достатньо присутності парів води в повітрі, щоб карбід почав розкладатись і виділяти ацетилен.
Гази – замінники ацетилену. Крім ацетилену, при зварюванні і різанні металів можна використовувати також ряд других горючих газів і парів горючих рідин. Гази – замінники ацетилена: метан, пропан-бутан, водень, бензин, гас і інші. Взагалі гази дешевші ацетилену, але температура полум’я цих газів в суміші з киснем значно нижча.
Зварювальних дріт випускають в мотках (бухтах). Його вирівнюють і нарізають потрібної довжини. В більшості випадків при газовому зварюванні використовують присадочний дріт, близький за своїм хімічним складом до зварювального металу.
Поверхня дроту повинна бути гладкою і чистою, без слідів окалини, іржі, масла, краски і других забруднень. Температура плавлення дроту повинна бути рівна чи дещо нижча температури плавлення зварювального металу.
Дріт повинен плавитись спокійно і рівномірно, без сильного розбризкування і скипання, утворюючи при застиганні тісний однорідний наплавлений метал без сторонніх включень, пор, шлаків і інших дефектів. Діаметр присадочного дроту вибирають в залежності від товщини зварювального металу і методу зварювання. Перед зварюванням дріт слід випробувати на плавлення. Для цього беруть кусок дроту довжиною 300-500 мм і наплавляють валик довжиною до 100 мм на пластину з відповідного металу.
 
 1.4. Технологічний процесс
 
Газове зварювання виконують лівим або правим способом.
При правому способі зварювання, полум’я зварювального пальника направлене на шов, а процес зварювання ведеться зліва направо. Пальник переміщується спереду дроту зварювального, а формування зварного шва проходить згідно рисунку а.
 а) правий б) лівий
 
Рис 1.
 
При лівому способі зварювання полум’я зварювального пальника направлено від шва, і процес зварювання ведеться зправа наліво. Пальник переміщується вслід за зварювальним дротом, і формування зварювального шва проводять по схемі рисунку 1.
Але потрібно відмітити, що зовнішній вигляд при лівому способі (в особливості при зварюванні металу малої товщини) краще, так як зварник при цьому способі добре бачить кромку застигаючої ванни і дякуючи цьому забезпечує рівномірну висоту і ширину валика.
Практика показує, що при зварюванні металу товщиною до 3 мм більш продуктивним є лівий спосіб, а при більшій товщині (в особливості при зварюванні із скосом кромок) – правий спосіб.
Дослідження газового зварювання сталей відносно великої товщини (5-12 мм) лівим і правим способом були встановлені слідуючи особливі способи зварювання:
Потужність полум’я повинна встановлюватись із розрахунку 150 л/год ацетилену на 1 мм товщини зварювального матеріалу.
Кут зрізу кромок при правому способі повинен бути приблизно на 10-150 менше, ніж при лівому способі, при чому пальник повинен переміщуватись поступово вздовж шва без поперечних коливань, зварювальним дротом необхідно проводити коливальні рухи, які сприяють кращому переміщуванню ванни і формуванні шва потрібної ширини.
Кут нахилу мундштука пальника при правому способі до поверхні виробу повинен бути на 10-200 більше, ніж при зварюванні лівим способом.
При дотриманні приведених вище умов продуктивність правого способу зварювання на 20-25% вища, а витрата газів на 15-20% менша, ніж при лівому способі зварювання.
Основними факторами, які визначають режими газового зварювання, крім швидкості зварювання, яка при ручному дуговому процесі може бути різною, є кут нахилу наконечника пальника, потужність полум’я і діаметр зварювального дроту. Нахил мундштука пальника до поверхні металу залежить в основному від товщини зварювальних листів і від теплофізичних властивостей металу. Чим більша товщина металу, тим більший кут нахилу мундштука пальника.
Потужність полум’я. Про потужність зварювального полум’я прийнято судити по годинній затраті пального газу. Потужність полум’я залежить від товщини металу і його теплофізичних властивостей. Чим більша товщина металу і чим вища його температура плавлення і теплопровідність, тим більшу потужність полум’я необхідно вибирати для його зварювання. Так, наприклад, при зварюванні низько-вуглецевих і низьколегованих сталей, годинна витрата ацетилену встановлюється за слідучими емпіричними формулами:
для лівого способу
  л/год, (2. 1)
для правого способу
  л/год, (2. 2)
де S – товщина зварювальної сталі, мм.
Зварювання швів відбувається в різних просторових положеннях. Найбільш простим є зварювання швів в нижньому положенні. Полум’я пальника напрямляють з таким розрахунком, щоб кромки зварювального металу знаходились в відновлюючій зоні на відстані 2-6 мм від ядра полум’я.
Шви в вертикальному положенні виконують, ведучи зварювання зверху вниз при товщині металу до 3 мм, лівим способом. Пальник розташовують під кутом 45-600 до шва, а дріт – під кутом 900 до полум’я.
Горизонтальні шви зварюють правим способом, запобігаючи стіканню рідкого металу на нижню кромку за рахунок тиску газів полум’ї.
Для того, щоб почати процес газового зварювання або різання, метал потрібно підігріти до температури, достатньої для спалахування його в струмені кисню. Цей нагрів здійснюється на невеликій ділянці поверхні металу, на які безпосередньо направляється підігріваюче полум’я і струмінь ріжучого кисню.
Практично цей підігрів може бути здійснений будь-яким способом, при якому поверхня стального виробу може бути за можливо короткий проміжок часу нагріта до температури 1300-13500С.
Дякуючи великій поширеності в порівнянні із іншими горючими газами ацетилен знайшов найбільше застосування не тільки при зварюванні, але і при різанні металів. В якості переваг ацетилено-кисневого підігріваючого полум’я при різанні потрібно відмітити те, що воно має високу ефективну потужність і найбільш високу температуру у порівнянні із полум’ям інших горючих газів.
Для ацетилено-кисневого підігріваю чого полум’я час початкового підігріву металу до спалахування орієнтовно складає:
Товщина сталі в ммЧас підігріву в с
10-205-10
20-1007-25
100-20025-40
Зварювання низьковуглецевих сталей виконується без попереднього підігріву і наступної термообробки. При зварюванні низьковуглецевих сталей з верхньою межею вмісту вуглецю (0, 27%) можуть виникати кристалізаційні тріщини в кутових швах, однобічних швах з повним проваром кромок, першому шарі багатошарових стикових швів. У таких випадках використовують попередній підігрів до 100-150°С, особливо при виконанні перших шарів на товстому металі (більше 15 мм) і температурі повітря нижче мінус 5°С. Необхідність попереднього підігріву і можливої термообробки має визначатися у кожному конкретному випадку. У конструкцій з кутовими перервними швами всі види термообробки, крім гартування, призводять до зниження міцності й підвищення пластичності металу шва. Відпуск або відпал добре зварюваних сталей використовують як виключення для зняття внутрішніх напруг, уникнення жолоблення конструкції після зварювання та механічної обробки.
При товщині сталі понад 25 мм попередній підігрів обов'язковий у всіх випадках, незалежно від температури навколишнього середовища.
Зварювання сталі товщиною понад 20 мм виконують способами, що забезпечують зменшення швидкості охолодження: секціями, каскадом, гіркою.
Низьковуглецеві сталі зварюють на максимально можливих режимах, які забезпечують високу продуктивність й високу якість зварного шва та з'єднання. Під якістю розуміють відсутність дефектів (газових пор, підрізів, відшарування металу шва, непровару, шлакових уключень), а також одержання механічних властивостей, які відповідають технічним вимогам.
 
1.6. Техніка безпеки
 
До обслуговування пристроїв для оброки металів газовим полум’ям, зварювальних пристроїв, апаратури і до виконання зварювальних робіт можуть допускатися тільки робочі, які пройшли інструктаж і здали екзамен з правил техніки безпеки при виконанні робіт по зварюванню.
Забороняється проводити зварювальні роботи в безпосередній близькості від вогненебезпечних і легкозаймаючих матеріалів (бензин, гас, пакля, стружки і інші). При зварюванні на відкритому повітрі відстань від місця зварювання до вогненебезпечних матеріалів повинна бути не менше 10 м.
Металеві частини електрозварювальних пристроїв повинні бути заземлені. Заземлення виконують до включення пристроїв в мережу. Забороняється працювати із джерелами живлення при відсутності заземлення, виконувати будь-які переключення у випрямлячі при відкритих дверях, або знятих стінці і кришці, не від'єднавши його від мережі і навантаження.
Потрібно забезпечити повну герметичність всієї ацетиленової апаратури, арматури, і трубопроводів, а також надійну і постійно діючу вентиляцію виробничих приміщень, де можливе виділення ацетилену, об'єм цього приміщення 60 м3. Не можна підходити до полум'я, з сигаретою чи тліючими предметами.
При експлуатації балона на ньому завжди повинен бути накручений ковпак для захисту від пошкоджень чи забруднень вентиля. При перевезенні балонів з газом слід прийняти всі заходи безпеки проти падіння і ударів балонів.
При роботі балони потрібно тримати на відстані 5 м від пальника і різака.
Перед запалюванням пальника чи різака потрібно передчасно продувати ацетиленом шланг, з'єднуючий пальник чи різак з водяним затвором.
При роботі з пальником потрібно завжди пам'ятати про полум'я, щоб не зачепити ним другого робочого, шланг, балон, чи який-небудь горючий матеріал.
Для захисту тіла від бризок розплавленого металу і шлаку використовують спеціальний одяг. В склад спецодягу входять костюм (куртка і штани), рукавиці, захисне взуття і головний убор.
Для захисту ніг робітників слід застосовувати спеціальне шкіряне взуття, яке б забезпечувало захист від теплового випромінювання, холоду, контакту з нагрітими поверхнями, іскор і бризок розплавленого металу.
Засоби захисту рук робітників – рукавиці повинні захищати від теплового випромінення, контакту з нагрітим металом вище 4500 С іскор і бризгів, низьких температур повітря.
До експлуатації вуглекислого обладнання допускаються люди, не молодше 18 років, які пройшли медичне обстеження, пройшли навчання і мають посвідчення кваліфікаційної комісії під примєства, або організації, яка провела навчання.
Повторна перевірка знань цих людей повинна проводитись адміністрацією підприємства не рідше 1 разу на рік.
Більше ніж 10-річна практика на підприємствах показує, що дотримання правил техніки безпеки і промислової санітарії забезпечує безпечні умови праці зварювальників.
Зварювання в середині резервуарів, котлів і тісних закритих приміщеннях слід вести з систематичними перервами і виходом робочих на свіже повітря. Ззовні резервуара повинна завжди бути друга людина – спостерігач. Для штучного освітлення застосовують лампи напругою 12 В.
Зварювальні роботи, виконуючи систематично проводять в окремих приміщеннях з вентиляцією, площа яких повинна визначатись з розрахунку не менше 4 м2 на зварювальний пост з проходами між зварювальними постами не менше 0, 08 м. Площа окремого зварювального приміщення повинна бути не менше 10 м2. При цьому вільна площа від спорядження і матеріалів, повинна бути не менше 5 м2 на кожен зварювальний пост.
Всі зварювальні уставноки повинні експлуатуватись під наглядом відповідальних осіб, які мають необхідну технічну і практичну підготовку в області зварювального виробництва.
При газовому зварюванні і різці металів на зір шкідливо діють промені: на сітчатку і судинну оболонки очей, на рогівку і хрусталик очей – невидимі інфрачервоні. Якщо довгий час дивитись незахищеними очима на газове полум'я, то можлива тимчасова втрата зору і утворення катаракти (затемнення хрусталика ока).
Небезпеку для очей представляють також іскри, що утворились при нагріванні, плавленні і окисленні металу, а також бризки розплавлених шлаків.
Для захисту очей від променів вогню застосовують окуляри з світлофільтрами з скла Г-1, Г-2 чи Г-3 в залежності від потужності полум’я. (ГОСТ 9497-60).
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
 
  1. Глизманенко Д. Л., Євсеїв Г. Б. Газовая сварка и резка металов: Издание второе, перераб. – М6МАШГИЗ, 1961 – 448 с.
  2. Березин В. Л, Суворов А. Ф. Сварка трубопроводов в конструкцій: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Недра, 1983. – 328 с.
  3. Кислородная и газоелектрическая резка, производство ацетилена -М. : МАШГИЗ, 1960. – 206 с.
  4. Гаген Ю. Г., Воробьев Н. А. Сварка магистральных трубопроводов – М. : Недра, 1976. – 151 с.
  5. Саврка магистральных трубопроводов т конструкций. Таран В. Д., – М. : Недра, 1970. – 384 с.
  6. Блинов А. Н., Лялин К. В. Организация и производство сварочно-монтажных работ: Учебник для техникумов. – М. : Стройиздат. 1982. – 307 с.
 
 
Фото Капча