Подкладки и флюс-пасты для формирования корня шва

Газы

Флюсы

Флюсы служат для физической изоляции сварочной ванны от атмосферного воздействия, стабилизации дугового разряда, химического взаимодействия с жидким металлом, легирования сварочной ванны и формирования поверхности шва.

По способу изготовления флюсы разделяют на плавленые и неплавленые.

Плавленый флюс получают сплавлением его составляющих в электрических или пламенных печах и последующей грануляцией мокрым или сухим способом. После грануляции сушат и просеивают.

Неплавленый флюс представляет собой механическую смесь порошкообразных и зернистых материалов. К неплавленым флюсам относятся керамические, спеченные и флюсы-смеси. Керамические флюсы не подвергают расплавлению, а получают после замеса различного сочетания ферросплавов и других легирующих элементов на жидком стекле. Затем массу гранулируют, сушат и прокаливают.

Преимуществами плавленых флюсов перед керамическими являются более высокие технологические свойства и меньшая стоимость. При сварке трубопроводов применяют обычно плавленые флюсы и значительно реже керамические.

С помощью керамических флюсов легко получить любой требуемый состав наплавленного металла, но химический "состав металла шва сильно зависит от режима сварки. Изменение сварочного тока и особенно напряжения дуги меняет соотношение масс расплавленного флюса и металла, что приводит к неоднородности состава металла шва по его длине. Кроме этого, керамический флюс легко разрушается из-за малой механической прочности его частиц, что делает его разнородным по размерам.

Флюсы изготавливаются в соответствии с ГОСТ 9087—81*, который регламентирует химический состав, однородность, гранулометрический состав, влажность и среднюю плотность.

По химическому составу флюсы можно разделить на три группы: оксидные, солевые и солеоксидные. Для сварки трубопроводов применяют оксидные флюсы, состоящие из оксидов кремния, марганца, кальция, магния и алюминия и содержащие до 10 % фтористых соединений.

По виду частиц плавленые флюсы делят на стекловидные, пемзовидные и кристаллические. Размер зерен составляет 0,25...4 мм, плотность — 0,6...1,8 г/см³. Влажность отправляемого потребителям флюса не должна превышать 0,1 %.

Так как химический состав металла шва тесно связан с химической активностью флюса и составом сварочной проволоки, то флюс для различных марок сталей и марку проволоки выбирают одновременно, т.е. выбирают систему флюс — проволока (таблица 18)

Таблица 18

Характеристика	Марка флюса
АН-348А, АН-348АМ	ОСЦ-45, ОСЦ-45М	АН-22	АН-47
По содержанию: кремния	Высококремнистый	Высококремнистый	Низкокремнистый	Низкокремнистый
марганца	Марганцевый	Марганцевый	Марганцевый	Марганцевый
Строение частиц	Стекловидное	Стекловидное	Стекловидное	Стекловидное
Цвет	Желтый и коричневый всех оттенков	Светло-серый, желтый и коричне­вый всех оттенков	Желтый всех оттенков и светло-коричневый	От темно-коричневого до черного
Отделимость шлака	Хорошая	Хорошая	Удовлетворитель ная	Хорошая
Склонность к образованию: пор трещин	Низкая	Низкая	Высокая	Низкая
»	»	Низкая	»
Применяется с проволоками марок	Св-08; Св-08А; Св-08АА; Св-08ГА	Св-08; Св-08А; Св-08АА; Св-08ГА	Св-08ХМ; Св-08МХ	Св-08ХМ; Св-08МХ
Свариваемые стали	Низкоуглеродистые и низколегированные стали с σв не выше 590 МПа	Низколегированные стали с σв 530МПа и выше

При сварке используют инертные, активные, горючие газы и окислитель, а также смеси газов.

Инертными называются газы, неспособные к химическим реакциям и практически нерастворимые в металлах. К инертным газам относятся аргон (Аг) и гелий (Не).

Аргон — бесцветный, неядовитый газ, примерно на 38 % тяжелее воздуха. Аргон является негорючим газом, не образует взрывчатых смесей с воздухом, обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон по ГОСТ 10157—79* поставляется двух сортов: высшего и первого. Высший сорт содержит 99,992 % аргона, не более 0,006 % азота и не более 0,0007 % кислорода. Первый сорт содержит аргона 99,987%, азота до 0.01 % и кислорода не более 0,002 %. Аргон высшего сорта рекомендуется использовать для сварки ответственных изделий из цветных металлов, а первый сорт — для сварки сталей.

Гелий — бесцветный газ без запаха и вкуса, неядовит, значительно легче воздуха и аргона. Газообразный гелий поставляется по ГОСТ 20461—75 * двух сортов: высокой чистоты (99,985 % гелия) и технический (99,8 % гелия). Гелий используют так же, как аргон, но значительно реже ввиду его дефицитности и высокой стоимости. При одном и том же токе дуга в гелии выделяет в 1,5...2 раза больше энергии, чем в аргоне. Это способствует более глубокому проплавлению металла и позволяет значительно повысить скорость сварки.

Активные газы защищают зону сварки от воздуха, но сами либо растворяются в жидком металле, либо вступают с ним в химическое взаимодействие. К активным газам относятся азот (N₂) и углекислый газ (СО₂).

Азот — газ без цвета, запаха и вкуса, неядовит, образует с металлами нитриды, снижающие механические свойства металла. Его используют для сварки меди и ее сплавов, по отношению к которым азот является инертным газом. Азот по ГОСТ 9293—74* поставляется в газообразном состоянии четырех сортов,.%: высшего — 99,994; первого — 99,6; второго — 99; особой чистоты — 99,990.

Углекислый газ (двуокись углерода, углекислота) — бесцветный, со слабым запахом, с резко выраженными окислительными свойствами. Двуокись углерода, содержащаяся в воздухе рабочей зоны в небольшом количестве (до 0,5 %), не представляет опасности для здоровья; при более высоком содержании опасна. Углекислый газ тяжелее воздуха в полтора раза и может накапливаться в слабо-проветриваемых помещениях у пола и в приямках, снижает содержание кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

В соответствии с ГОСТ 8050—85 двуокись углерода выпускают трех марок, %: высшего сорта — 99,8; первого сорта — 99,5; второго сорта — 98,8 (для сварки использовать не разрешается). Для снижения влажности углекислоты рекомендуется устанавливать баллон вентилем вниз. После ее отстаивания в течение 1—2 ч открывают вентиль на 8... 10 с и выпускают воду. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух.

К горючим газам относятся водород (Н₂) и ацетилен (С₂Н₂).

Водород — горючий, активный, с восстановительными свойствами, без цвета, запаха и вкуса. Это самый легкий газ, в 14,5 раза легче воздуха. Основная опасность, связанная с применением водорода, заключается в образовании взрывных водородно-воздушных и водородно-кислородных смесей. Пределы взрываемости водорода с воздухом и кислородом очень ши­роки — 4...75 % и 4...94%. В соответствии с ГОСТ 3022—80 * технический водород выпускается четырех марок, %: А — 99,99; Б — 99,95; В — 98,5 (высший сорт) и 97,5 (первый сорт). В настоящее время водород применяют только в составе газовой смеси.

Ацетилен — техническое соединение углерода с водородом. Это бесцветный газ с характерным запахом, обусловленным наличием примесей (сероводорода,.фтористого водорода и др.). Ацетилен взрывоопасен, с воздухом образует взрывоопасные смеси.

Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7... 13 % ацетилена. Взрывоопасность, ацетилена понижается при растворении в жидкостях. Очень хорошо он растворяется в ацетоне. При нормальных условиях в одном объеме технического ацетона растворяется до 20 объемов ацетилена. В качестве горючего газа применяют растворенный технический ацетилен по ГОСТ 5457—75 *, поставляемый потребителю в баллонах, заполненных пористой пропитанной ацетоном массой, или получаемый на месте из карбида кальция, отвечающего ГОСТ 1460—81*, при действии на него водой до реакции СаС₂+2Н2О = С₂Н₂+Са(ОН)₂, т. е. карбид кальция + вода = ацетилен + гашеная известь.

Ацетилен в газосварочном производстве получил наибольшее распространение благодаря важным для сварки качествам (высокая температура пламени, большая теплота сгорания). В качестве окислителя используют кислород (О₂).

Кислород — газ без цвета, запаха и вкуса. Кислород активно поддерживает процесс горения. При соприкосновении сжатого кислорода, находящегося под давлением свыше 3 МПа, с маслами и жирами происходит их мгновенное окисление, сопровождающееся выделением теплоты, в результате чего масло или жир может воспламениться. При определенных условиях воспламенение может привести к взрыву. В соответствии с ГОСТ 5583—78* технический газообразный кислород выпускается трех сортов, %: 1—99,7; 2 — 99,5 и 3 — 99,2. Кислород применяют при газовой резке и сварке, а также вводят как добавку к инертным и активным газам.

Пропан-бутановая смесь —смесь, состоящая в основном (до 85 %) из пропана (С₃Н₈) и бутана (С₄Н₁₀), бесцветный газ, без запаха, относится к газу — заменителю ацетилена. Она тяжелее воздуха, менее взрывоопасна, чем ацетилен, и не токсична. Хранят и транспортируют ее в сжиженном состоянии в баллонах вместимостью 40 и 55 л под давлением 1,6...1,7 МПа или в цистернах. Пропан-бутан поставляется по ГОСТ 15860—84.

Смесь аргона и кислорода. При сварке стали кислород играет роль поверхностно-активного компонента, влияет на металлургические процессы и технологические характеристики. При содержании в аргоне 3... 5 % О₂ повышается стабильность дуги, увеличивается жидкотекучесть сварочной ванны, улучшается формирование шва, перенос металла становится более мелкокапельным, уменьшается минимальная сила тока, при которой наступает струйный перенос.

Смесь аргона с углекислым газом. По сравнению со сваркой в чистом СО₂ сварка в смеси имеет следующие преимущества: минимальное разбрызгивание электродного металла (2...3%); качественное формирование швов с плавным переходом к основному металлу; повышение производительности электросварщиков на 15...20%; высокие показатели механических свойств наплавленного металла, особенно по ударной вязкости при отрицательных температурах; улучшение санитарно-гигиенических условий труда электросварщиков в результате снижения общих выделений сварочных аэрозолей. Недостаток — повышенное излучение сварочной дуги, что необходимо учитывать при подборе защитных стекол. Наиболее рациональный состав смеси 75 % Аг и 25 % СО₂. При содержании в смеси более 85 % Аг в сварных швах возможно появление пор, менее 70 % Аг — процесс сварки протекает так же, как и при сварке в чистом СО₂.

Тройная смесь 75 % Аг, 20 % СО₂ и 5 % О₂ при сварке плавящимся электродом стали обеспечивает высокую стабильность и отсутствие пор в швах.

Смесь углекислого газа с кислородом (70...80 % СО₂ и 30...20 % О₂). Этот состав является оптимальным по формированию и внешнему виду шва, а также по сопротивляемости против образования горячих трещин. Процесс сварки отличается более высоким окислительным потенциалом защитной среды и более высокой температурой жидкого металла. Сварку производят с применением проволоки с повышенным содержанием раскислителей, например Св-08Г2СЦ. Удлинение вылета (оптимальным является 60...80 мм) увеличивает массу капель и снижает частоту их перехода в сварочную ванну, сокращает потери металла при разбрызгивании. При сварке в смеси с увеличенным вылетом, резко снижается привариваемость брызг к изделию и повышается производительность процесса сварки на 35...40 %.

Контрольные вопросы:

1. Какие газы используют для ручной дуговой сварки?

2. Какие газы используют для газовой сварки?

3. Какие смеси применяют для ручной дуговой сварки?

4. В чем преимущество смесей газов перед чистыми?

Одним из основных факторов, влияющих на работоспособность сварных соединений трубопроводов, является форма шва, особенно форма корня шва.

Для формирования корня шва при сварке трубопроводов применяют остающиеся или съемные подкладки и флюс-пасты.

Остающиеся подкладные кольца изготавливают механическим способом шириной 20 мм и толщиной 4 мм из стали 20 или другой низкоуглеродистой стали спокойной или полуспокойной выплавки с содержанием углерода не более 0,24 %, а для сварки легированных сталей — из той же марки стали, что и свариваемая. Подкладка может быть изготовлена из полосы стали при этом стык кольца должен быть сварен с полным проваром.

Съемные подкладки могут быть металлическими, неметаллическими и комбинированными.

Металлические подкладки изготовляют в основном из меди и ее сплавов. Подкладка имеет канавку для формирования корня шва.

Неметаллические подкладки — из гранулированного флюса, керамики, графита, асбеста и стекловолокна. Неметаллические подкладки могут быть одно-, двух- и трехкомпонентными.

Комбинированные подкладки представляют собой сочетание одного, двух или трех видов неметаллических материалов с одним из видов металлического материала; с композиционным комбинированным мате­риалом или с гибкой металлической лентой.

В монтажных организациях при сварке трубопроводов наиболее широкое применение найдут гибкие подкладные ленты ГПЛ-1 (ТУ 36-2561-84), изготовленные из стекловолокон с различными физико-механическими и физико-химическими свойствами, обеспеивающие необходимые формирующие свойства. Слой изготовлен в виде единой тканой структуры. К обратной стороне шва лента крепится при помощи клея постоянной липкости, нанесенного на мягкую алюминиевую фольгу. Свариваемые кромки и места приклеивания гибких подкладных лент должны быть очищены от загрязнений, ржавчины, смазки, пыли и влаги. Приклеивают ленту при температуре не ниже 0°С. Гибкую подкладную ленту, ориентируясь на цветную нитку, вшитую в стеклоткань, устанавливают внутри трубопровода путем поджима и разглаживания алюминиевой фольги легким деревянным или пластмассовым предметом до достижения необходимой прочности сцепления.

Флюс-паста состоит из двух компонентов флюса и связки. Флюс содержит дешевые недефицитные компоненты, применяющиеся при изготовлении электродов: силикат, мел, плавиковый шпат, гематит, рутил, марганцевую руду и др. Связка — жидкое натриевое стекло. Перед применением флюс и связку тщательно смешивают до пастообразной консистенции в весовом отношении 1:1. Полученную флюс-пасту наносят на свариваемую кромку с внутренней стороны трубы полосой шириной 5...7 мм и толщиной 0,3...0,5 мм при положительных температурах (не ниже 5⁰С). Перед нанесением кромку и прилегающие к ней поверхности защищают на ширину 20...30 мм и тщательно обезжиривают. Время высыхания 10...15 мин. Нанесенный слой надежно удерживается на поверхности трубы и детали, что позволяет транспортировать их к месту сборки и сварки.

Для улучшения формирования корня шва во ВНИИМонтажспецстрое были разработаны флюс-пасты ФП8-2, ФП8-У, ФП8-Н и ФП8-Т.

ФП8-2 применяется при дуговой сварке трубопроводов из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса и позволяет исключить поддув аргона при аргонодуговой сварке. ФП8-У — при механизированной сварке плавящимся электродом в углекислом газе трубопроводов из низкоуглеродистых сталей. ФП8-Н — при ручной электродуговой сварке покрытыми металлическими электродами трубопроводов из низкоуглеродистых сталей, а ФП8-Т — из теплоустойчивых сталей.

Дата добавления: 2014-12-10