НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ РАБОТНИКОВ СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА АТОМНОЙ ОТРАСЛИ»

Дистанционный раздел программы

повышения квалификации руководителей и специалистов предприятийСРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ»

«Подготовка и сертификация специалистов в области сварочного производства в рамках требований PerCerf TÜV»

(С-6.5)

Лицензированное направление:«Технология выполнения строительных, монтажных, пусконаладочных работ на объектах использования атомной энергии»

Виды работ : 6.5

Москва - 2015

1.Учебный план:2.Общие требования международных, национальных и российских стандартов в области сварочного производства.3. Этапы развития процессов сварки металлов. Терминология техники сварки.4. Охрана труда и пожарная безопасность при производстве сварочных работ.5. Стандартизация сварных соединений, аттестация сварщиков.6. Материаловедение.7. Сварочные процессы.8. Графическое изображение сварных швов.9.Термическая резка металлов.10.Технические газы.11.Источники сварочного тока.12.Нормативные документы и список литературы.

Тема 2Общие требования международных, национальных и российских стандартов в области сварочного производства

МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ (ИСО)

International Organization for Standardization (ISO)www.iso.org

ИСО является всемирной федерацией национальных органов по стандартизации - Комитетов-членов ИСО.

Задача ИСО – содействие развитию стандартизации и смежных видов деятельности в мире с целью облегчения международного обмена товарами и услугами, развитию сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях.

ИСО насчитывает в своем составе 156 членов, по одному от каждой страны. Российская Федерация представлена в ИСО Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

ИСО официально функционирует с 1947 года.Результатом технической работы ИСО является разработка, утверждение и публикация

международных стандартов ИСО, учитывающих интересы производителей, пользователей, правительственных и научных кругов.

МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ (МЭК)International Electrotechnical Commission (IEC)

www.iec.chМеждународная Электротехническая Комиссия (МЭК) - всемирная организация по

стандартизации, состоящая из национальных комитетов 66-ти стран-членов.Целью МЭК является развитие международного сотрудничества по всем вопросам, касающимся стандартизации в области электротехники, электроники и технологий, связанных с ними.

МЭК издает Международные стандарты, Технические отчеты и Руководства, в разработке которых принимают участие все заинтересованные национальные комитеты, а также другие международные, правительственные и неправительственные организации, связанные с МЭК.

В целях содействия международной унификации Национальные Комитеты МЭК берут на себя обязательства применять Международные Стандарты МЭК в максимально возможной степени при разработке своих национальных и региональных стандартов.

Задачи, стоящие перед МЭК: отвечать требованиям глобального рынка;

гарантировать первенство и максимальное использование во всем мире стандартов и схем оценки соответствия;

оценивать и улучшать качество продуктов и услуг, исходя из требований стандартов; создавать условия для взаимодействия сложных систем; увеличивать эффективность производственных процессов; вносить свой вклад в усовершенствование человеческого здоровья и безопасности; вносить свой вклад в защиту окружающей среды.

Европейский комитет по стандартизации(ЕКС)

Европейский комитет по стандартизации (CEN) был создан в 1961 национальными органами по стандартизации Европейского экономического сообщества.CEN своими техническими стандартами (EN), которые применяются добровольно, способствует целям Европейского союза и Европейской экономической зоны в области свободной торговли, безопасности работников и потребителей, высокоэффективных информационных технологий, защиты окружающей среды, использования программ развития и исследований, информированности общественности.

Европейская стандартизация должна рассматриваться в рамках национальных, международных или - глобальных – Европейских национальных органов по стандартизации (Европейский комитет по стандартизации (СЕN) и Международной организации по стандартизации (ISO).В процесс по разработке стандартов EN Европейского комитета по стандартизации включены:- 29 представителей стран-членов и экспертов из этих стран. Эти представители имеют право голосовать за принятие и применение стандартов в качестве Европейских;- 8 ассоциированных членов и два представителя в ранге советников;- Исполнительный центр Европейского комитета по стандартизации (CEN) в Брюсселе.CEN работает в тесном контакте с Европейским электротехническим комитетом по стандартизации (CENELEC), Европейским институтом по стандартам связи (ETSI) и Международной организации по стандартизации (ISO).CEN также поддерживает связи с Европейскими торговыми и профессиональным организациями.

ГЕРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ СТАНДАРТОВDeutsches Institut fuer Normung

(DIN)www.din.de

Германский институт стандартизации - образован в 1918 году, является общественным объединением, занимающимся вопросами стандартизации на национальном уровне.

В DIN состоят около 6-ти тысяч членов: университеты, фирмы-производители самого разного профиля, отраслевые союзы.

В его работе действует 4 тысячи рабочих групп, представляющих самые разные отрасли производства.DIN принял более 25-ти тысяч национальных стандартов.  

Британский институт стандартов(BSI)

В 1901 году институты Инженерно-строительный, Инженерно-механический, Морской архитектуры и Cтали и сплавов Великобритании создали Комитет с целью стандартизировать стальные и металлические секции для мостов, железных дорог и пароходов.

В 1929 году Комитет был преобразован в Ассоциацию Инженерных стандартов Британии, которой был предоставлен статус Королевской организации. Через год Ассоциация была переименована в Британский институт стандартов (BSI).

В 1946 году, после окончания Второй мировой войны, BSI был одним из основателей Международной организации по стандартизации (ИСО). В 2001г. BSI отметил свое столетие.

Британские стандарты разрабатываются Национальным органом по стандартизации Великобритании (BSI), который отвечает за содействие, разработку проектов, публикацию и целесообразность применения Британских стандартов.

В настоящее время в Великобритании существует более 20000 действующих стандартов и ежегодно BSI создает или пересматривает более 2000 международных, национальных стандартов и стандартов Европейского союза.

Ассоциация стандартизации Франции(AFNOR)

Началом национальной стандартизации во Франции считают 1918 г., когда правительственным декретом была создана Постоянная комиссия по стандартизации, направившая свои усилия на унификацию типов изделий машиностроительных отраслей. Эта предшественница AFNOR просуществовала недолго, хотя результаты ее работы были весьма нужными и полезными.

Заинтересованность правительства в развитии стандартизации очевидна, в связи, с чем внимание к этой деятельности постоянно. Так, в 1984 г. декретом правительства создается Высший совет по стандартизации при Министерстве промышленности, который должен играть роль связующего звена с другими министерствами и определять приоритетные направления работ по стандартизации, вести консультирование по составлению годовых программ и утверждать эти программы.

В национальной системе стандартизации Франции под методическим руководством AFNOR действуют отраслевые бюро по стандартизации (их более 30). Их организует Административный совет AFNOR, а утверждают государственные органы управления. Отраслевые бюро выполняют основную нагрузку по стандартизации в отрасли, однако далеко не все отрасли имеют бюро по стандартизации.

Информационное подразделение AFNOR располагает несколькими банками данных, наиболее популярным из них признан NORIANE, включающий более 45 тыс. справок по национальным, международным и зарубежным стандартам и техническим регламентам. В течение 80-90-х гг. AFNOR активно участвует в создании отраслевых банков данных.

С 1987 г. в ассоциации новая служба — подразделение маркетинга, в задачи которого входит информирование членов AFNOR об изменениях на рынке (товарная и фирменная структура, спрос и предложение, степень и формы конкуренции, характер потребительских предпочтений и их требования к товару и др.).

Система сертификации на соответствие национальным стандартам является сертификацией третьей стороной, роль которой выполняет AFNOR. Однако за последние годы отмечается децентрализация в деятельности по присвоению знака соответствия — область сертификации систем качества передается частично другим организациям, к примеру Французской ассоциации по обеспечению качества. О масштабах сертификации на соответствие национальным стандартам говорит тот факт, что более НО тыс. наименований продукции маркированы французским знаком соответствия.

Стратегические задачи, сформулированные AFNOR, касаются различных областей. Так, по качеству — это пересмотр международных стандартов ИСО серии 9000 с целью адаптации их к мелкому и среднему бизнесу, а также сфере обслуживания. По этому направлению организация планирует совещания с европейскими, североамериканскими и японскими партнерами.

В связи с усиливающейся глобализацией экологических проблем AFNOR считает необходимым активизировать.

Австрийский институт по стандартизации(OENORM)

Главной задачей Австрийского института по стандартизации является разработка и издание австрийских стандартов. Помимо этого ON сотрудничает с другими национальными и международными организациями по стандартизации (DIN, CEN, ISO и т. д.). Институт координирует работу более 5000 экспертов из различных областей экономики, науки и техники, которые в свою очередь объединены в 180 технических комитетов, занятых в разработке нормативных документов

Австрийский институт по стандартизации был основан 23 сентября 1920 года. Первоначальное название — Австрийский промышленно-ремесленный комитет (Ö.N.I.G). В его состав входило 13 комитетов, занимавшихся разработками стандартов. Главными направлениями их работы стали машиностроение, электротехника и автомобилестроение. Первый стандарт был издан 1921 году.

В 1932 году комитет был переименован в Австрийский комитет по стандартизации (ÖNA). С 1946 года комитет является членом Международной организации по стандартизации (ISO).

В 1969 году Австрийский комитет по стандартизации (ÖNA) получил название, действующие и по сей день — Австрийский Институт по стандартизации (ON).

ЯПОНСКАЯ АССОЦИАЦИЯ СТАНДАРТОВ(JIS)

Японская Ассоциация Стандартов была создана в Японии 1945 году. Японские Промышленные Стандарты Комитета правила были опубликованы в 1946 году по Японским меркам.

В Промышленной Стандартизации Закон был принят в 1949 году, который создает правовую основу для нынешних Японских Промышленных Стандартов (JIS).

В Промышленной Стандартизации Закон был пересмотрен в 2004 году и JIS "марк" (продукт системы сертификации), был изменен, и новый JIS марк, применяемым с 1 октября 2005 года по повторной сертификации. Старый знак может использоваться до 30 сентября 2008 года, в переходный период от 3 лет. Поэтому все JIS Японской продукции, должны иметь новый JIS знак после 1 октября 2008 года.

В целях обеспечения того, чтобы в Японии системы оценки соответствия выполнения обязательств, изложенных в ВТО/ТБТ, JSA, установил национальных комитетов по ИСО/КАСКО (Комитет по Оценке Соответствия) и IEC/CAB (Оценка Соответствия Совет), чтобы обсудить технические вопросы, связанные с проект международных стандартов и разработать Японские Промышленные Стандарты.

ГОСТ 2601-84 СВАРКА МЕТАЛЛОВ Термины и определения

ГОСТ 5264-80  РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Типы швов и конструктивные элементы  

ГОСТ 16037-80 СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 14771-76 ДУГОВАЯ СВАРА В ЗАЩИТНОМ ГАЗЕ. СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ ISO9692-1-201 (ПРОЕКТ) РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ, ДУГОВАЯ СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА, ГАЗОВАЯ СВАРКА, ДУГОВАЯ СВАРКА ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ИНЕРТНОГО ГАЗА И ЛУЧЕВАЯ СВАРКА СТАЛЕЙ

РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю

ПНАЭ Г-7-008-89 ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

ПНАЭ Г-7-009-89 ОБОРУДОВАНИЕ И ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ ЭНЕРГИТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК СВАРКА И НАПЛАВКА. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ПНАЭ Г-7-010-89 ОБОРУДОВАНИЕ И ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И НАПЛАВКИ. ПРАВИЛА КОНТРОЛЯ

ПНАЭ Г-7-023-90 ОБОРУДОВАНИЕ И ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ.

ПНАЭГ-10-031-92 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СВАРКЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОКАЛИЗУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

ПНАЭ Г-10-032-92 ПРАВИЛА КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОКАЛИЗУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Тема 3. Этапы развития процессов сварки металлов. Терминология сваркиСварка возникла на первом этапе развития человеческой цивилизации. Еще в каменном веке

камнем подходящей формы древний человек мог отковать изделия из самородков благородных металлов – золота, серебра, меди. Таким же технологическим приемом, когда необходимо было увеличить размеры изделия, соединяли эти пластины между собой, т.е. применяли один из видов сварки – холодную сварку,- сварка металлов в холодном состоянии путем приложения деформирующих усилий. Этот первый вышедший из древнего периода способ сварки получил развитие в настоящее время для соединения медных, алюминиевых проводов, оболочек кабелей связи, морозильных камер холодильников и т.д. В древние времена этот способ был использован при сварке благородных металлов, которые практически не окисляются. Ударяя по сложенным вместе кускам металла, удавалось добиться прочного соединения. В Дублинском Национальном музее хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней бронзы, стенки и днище ее скованы плотным швом. Как считают эксперты, изготовлена она с помощью холодной сварки.

За несколько тысячелетий до н.э. некоторые племена (например, на территории Бесарабии, Украины) добывали из руды медь, свинец. Но техникой литья они еще не овладели, поэтому они подогревали и сковывали отдельные куски, получая более крупные куски и изделия из них.

Появление бронзы – сплава меди и олова – заставило древних умельцев приняться за разработку новых методов соединения отдельных элементов вместе (сварку). Бронза обладает высокой твердостью, прочностью, сопротивлению истиранию. Однако достаточно низкая пластичность не позволяла применять кузнечную сварку для соединения отдельных заготовок. Вдобавок возросли и габариты изделия, и трудно равномерно разогреть их. В III-II тыс. лет до н.э. умельцы трипольских племен применяли скручивание, фальцовку, склепывание, паяние.

Привести пример о находках на землях бывшей Римской Империи бронзовые сосуды цилиндрической формы h=310 мм d=0,5-0,7 мм были сварены по образующей литейной сваркой!

В начале железного века начали получать кричное железо. Куски железной руды (оксиды и др. соединения железа) нагревали вместе с углем и получали комки, в которых перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля. А затем эти комки (крицы) многократно нагревали и проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частицы железа соединялись между собой – связывались, образуя плотный металл. Многократный нагрев и ковка – сварка делали металл чище и плотнее. Для раскисления добавляли природные сланцы.

При сыродутном или кричном способе получения железа, который господствовал на протяжении тысячелетий крицы получили относительно небольших размеров и для получения изделий действительно больших размеров их (куски) необходимо было соединять между собой. Для увеличения длины изделий сварку вели внахлестку.

Клинки и мечи выковывали из нескольких полос среднеуглеродистой стали (0,3-0,4%).Большое значение для развития техники обработки черных металлов имела сварка железа с

разным содержанием углерода с целью улучшения качества лезвия режущих и рубящих орудий. Это требовало большого мастерства кузнецов, т.к. температура сварки железа с различным содержанием

углерода неодинакова. При изготовлении мечей, дротиков, ножей выполняли сварку полос железа и стали с выходом последней на режущую часть лезвия. Это давало хорошее сочетание мягкого и вязкого железа или низкоуглеродистой стали с твердой, но хрупкой сталью, содержащей большое количество углерода.

Часто при изготовлении ножей, серпов, топоров кузнецы – сварщики наваривали небольшую стальную пластину на режущую часть лезвия.

В скифский период в некоторых случаях делались попытки произвести сварку бронзы с бронзой путем прилива. Однако не всегда получалось прочное соединение. Литейщики раннего железного века при починке изделий (например, котлов) пробивали в стенках отверстие, таким образом, получалась соединяющая отливка, напоминающая форму заклепки.

При изготовлении ювелирных изделий из золота, серебра, бронзы в раннем железном периоде широко использовали пайку. Между частями, которые нужно соединить в единое целое изделие, закладывались кусочки сплава – припоя и собранное таким образом изделие нагревали до температуры, достаточной для расплавления припоя, но ниже основного металла. Припой растекается по зазору, смачивая кромки, диффундировал в металл и после остывания схватывал кромки.

Рано или поздно ювелиры должны были обнаружить, что для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять также сплавы, которые плавятся при значительно меньших температурах, чем материал соединяемых деталей изделий. Например, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовался сплав со значительно меньшей температурой (например, сплав 20% золота и 80% меди плавится при температуре 886°С (золото - 1064°С, медь - 1083°С), сплав 70% серебра и 30% меди - 780°С(Ag - 961°С)).

Это свойство сплавов и было использовано для пайки. Искусство пайки совершенствовалось, появлялись новые припои, начали применять флюсы, растворяющие и связывающие оксиды, мешающие припою диффундировать. В VIII-X в.в. появляются легкоплавкие припои – свинцовисто-оловянистые.

Металлургия и металлообработка больших успехов достигли в Древней Руси в X-XIII в.в. в связи с высоким развитием древнерусского ремесла. Технический уровень на Руси был выше, чем в Западной Европе. С помощью кузнечной сварки изготавливалось более 70% металлических изделий. С успехом применяли сварку железа с высокоуглеродистой сталью (до 0,9%).

С помощью сварки изготавливали огнестрельное оружие. До появления в конце XV века пушек отлитых из бронзы, артиллерийские орудия выковывали из железа. Их изготавливали следующим образом:

1) Выковывали из крицы железный лист;2) Скручивали его на железной оправке в трубу;3) Сваривали продольным швом внахлестку;4) Затем на нее наваривали одну или две трубы, так чтобы продольные швы располагались в

разных местах.Полученные заготовки были короткие, поэтому для получения достаточно длинного ствола

орудия несколько таких заготовок соединяли между собой также при помощи сварки. Для этого соответствующие концы труб выковывались в виде внутреннего и наружного конуса, соединяли и сваривали их внахлестку. В казенную часть ствола вваривали коническую железную заглушку, а рядом прорубалось запальное отверстие.

Древнерусские мастера успешно применяли сварку бронзы и стали (например, топорики, найденные в районе Старой Ладоги – обух бронзовый, а лезвия стальные).

При изготовлении пушек применяли и литейную сварку – заливали расплавленной бронзой соединяемые детали.

В то же время сварка металлов – кузнечная, литейная, пайка развивались медленно. В 19 веке в промышленности была механизирована кузнечная сварка. Ручной труд молотобойца был механизирован (заменен работой машин), т.е. стали применяться механические молоты с весом бойка до 1 т., производящим от 100 до 400 ударов в минуту.

Значительно улучшилась конструкция печей для нагрева свариваемых деталей, заменивших примитивные кузнечные горны. Печи переводятся на твердое, жидкое и газообразное топливо. Совершенствуется и технология сварки. Способом кузнечной сварки готовили биметалл. Листы

разнородных металлов собирали в пакет, нагревали в печах и пропускали через валки прокатного стана.

Значительное применение кузнечная сварка находила в производстве стальных труб с прямолинейным продольным нахлесточным швом, а также спирально – шовные трубы.

Применялась сварка и при ремонте клепаных конструкций (рамы паровозов, корпуса судов) когда доступ по крайней мере с одной стороны после их сборки был возможен. Кроме того, применялась она при производстве инструментов, орудий труда и т.д.

Однако во многих отраслях производства кузнечная и литейная сварка ввиду ограниченных возможностей пламени, уже не удовлетворяла возросшим требованиям техники. Крупногабаритные конструкции и сложные по форме изделия невозможно было равномерно нагреть пламенем и успеть проковать или полностью залить стык до его остывания.

Следует заметить, что кроме сварочных методов соединения древние умельцы применяли скручивание, фальцовку, склепывание, а в более поздние времена – резьбовые соединения.

Развитие электрической сваркиВ начале 19 века на основе достижений в области физики и электротехники в развитии сварки

произошел качественный скачек, результатом которого было появление новых способов сварки, являющихся основой современной сварочной техники.

Просмотрим в хронологическом порядке некоторые открытия и события предшествующие появлению электрической сварки.

О природе электрических явлений люди знали издавна. Древние мудрецы установили связь между свойствами натертого шерстяной тканью янтаря и атмосферным электричеством.

За 2000 лет до нашей эры в Китае использовали компас.В 1600 г. англичанин Уильям Гильберт опубликовал книгу «Про магнит, магнитные тела и

большой магнит-Землю”, занимаясь вопросами электрических и магнитных явлений, открыл магнитную индукцию.

В 1672г. немецкий физик Отто фон Герике создал машину, в которой при трении получался заряд статического электричества.

В 1745г. нидерландский физик Питер фон Мушенбрук изобрел электрический конденсатор для накапливания электричества.

Исследование по выяснению природы грозового электричества производили Ломоносов и Рихман.

В 1799г. итальянский ученый Вольта построил первый в мире источник электрического тока – «вольтов столб», состоящий из разнородных металлических прутков (медь+цинк), проложенных бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря.

Одним из важных в этом ряду было открытие сделанное русским академиком Петровым В.В.. В 1802г на построенной им мощной гальванической батарее он впервые в мире наблюдал явление электрической дуги.

Проводя опыты он использовал электрометр изобретенный Георгом Рихманом по изучению электропроводности различных материалов, он подсоединял к источнику эл. тока различные предметы из цинка, серебра, олова, железа и даже льда и по отклонению льняной нити на определенный угол определял, какое количество тока проходит через тот или иной проводник.

Когда он присоединял угольный стерженек обожженный из древесной палочки, она случайно разломилась пополам и между разломанными частями вспыхнуло ярчайшее маленькое пламя - электрическая дуга.

Он повторил опыт несколько раз и каждый раз горение дуги повторялосьЧасть открытия дуги начали присваивать Г. Дэви- крупному английскому физику и химику,

который в 1808 году также обнаружил электрическую дугу. Доклад, сделанный им по этому поводу не привлек внимания научного мира, т.е. отнеслись к этому открытию как к научному курьезу.

В 1815г английский физик Чилдрен расплавил и наварил в электрической дуге иридий, оксид церия и другие тугоплавкие материалы.

Петрова не вспоминали до тех пор, пока электрическая дуга не стал служить человечеству и один петербуржский студент не обнаружил книгу Петрова, изданную в 1803 году «Известие о гальвани-вольтовых опытах » о световом явлении посредством гальвани-вольтовой жидкости. «Пламя» горящее между двумя горизонтально расположенными углями – электродами принимало форму направленной вверх дуги и позже получило это название.

В 1900 году на Всемирной Парижской выставки в числе выдающихся электриков была названа фамилия русского ученого Петрова.

В 1820 году датский физик Эрстед открыл магнитное поле, окружающее проводник с током.В 1821 году Деви продолжал исследования с дугой, описал действие магнитного поля на дугу.Примерно в это же время французский ученый Араго Д.Ф. изобрел электромагнит, а

французский же физик Ампер установил, что протекающие по параллельным проводникам токи притягивают или отталкивают друг друга.

В 1831 году английский физик Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, заложив тем самым основы электротехники.

Максвелл вывел уравнение характеризующее электромагнитные поля и происходящие в них процессы.

Большой вклад в развитие основ электротехники внесли русские ученные – Якоби, Ленц, Лачинов и другие.

В середине 19 века разрабатываются конструкции ламп для бытового освещения и прожекторов.

В 1876 году русский изобретатель Яблочков создал так называемую «свечу Яблочкова»- дуговые лампы освещения улицы Петербурга, Парижа, Лондона. Они были снабжены автоматическими регуляторами, содержащие настоящую длину дуги.

Большой вклад в совершенствование конструкций ламп внес Чиколев.Эти работы позволили глубже изучить свойства дугового разряда и былиПри создании и совершенствовании дуговой сварки.И вот в 1881 году Бенардос создал первый в мире реальный способ дуговой сварки.То что способ родился в России не было случайным – основой ему были исследования и

технические разработки в области электротехники, металлургии, металловедения.Из биографии Бенардоса 1842года.Он был разносторонним изобретателем – источники питания дуги – аккумуляторы,

сельсхозустройства, устройства для точечной сварки.Свой способ дуговой он назвал «электрогефест».

В октябре 1888 года на заводе в Перьми другой русский изобретатель Славянов демонстрировал свой способ сварки. Способ заключался в том, что вместо угольного электрода была использована сварочная проволока при этом дуга горела между изделием и проволокой и грела а роль присадочной меры накладывали отдельными участками и чтобы расплавленный металл не растекался, зону сварки ограничивали барьером из земли.

В 1891 году он получил русскую привилегию на изобретенный им метод электрической отливки металлов.

За небольшой срок (3.5 года) на Метовилихинском заводе было выполнено более 1600 работ по сварке и наплавке ответственных изделий.

Заплавляли дефекты отливок, трещины и т.д.В 1889 году в США Коффин, будущий основатель фирмы «Днерал электрик» предложил

двухэлектродный держатель для сварки тонколистового металла дугой косвенного действия. Он

также как и Бенардос, создавал под свариваемыми листами магнитное поле влияющее на дугу и сварочную ванну.

В это же время в Германии Церенер разрабатывает такой же способ и держатель.В 1884 году американский изобретатель Томсон сконструировал мощный трансформатор и

клещи для зажима металлических брусков, которые были сварены в стык.(Следует заметить что и у Бенардоса тоже имеется патент на точечную сварку).Вообще конец 19 начало 20 века не были годами широкого распространения

электротехнологии и в, частности, электрической сварки. Электрическая энергия оставалась дефицитной. Известные способы сварки были достаточно сложны, а удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось ценой высокой трудоемкости.

Некоторые сварщики конца 19века на исходной ступени - применяя электрический ток для нагрева и размягчения отдаленных участков кромок изделия, а затем просовывая их, применяя метод сварки.

В тоже время для дуговой сварки по способу Славянова нужны были плавящиеся стальные электроды.

В 1907 году шведский инженер Оскар Кельберг предложил наносить на металлический стержень слой покрытия из различных веществ повышающих устойчивость горения дуги.

Несмотря на все трудности возникающие в процессе сварки без нее уже нельзя было обойтисьВ конце 19 начало 20 века (на рубеже веков) появился новый способ не только соединения но

и разделения металлов, основанный на использовании теплоты химических реакций.Исследования проведенные французским ученым Ле Шателье способствовали созданию

способа газовой сварки и резки. В 1895 году он доложил французской академии наук о получении высокотемпературного пламени (3150-32000С) при сжигании смеси ацетилена и кислорода.

В начале 19 века французские инженеры Фуше и Пикар разработали конструкцию ацетилено-кислородной горелки, которые практически не изменились до настоящего времени.

В 1904 году были разработаны резаки.В 1908-09 годах во Франции и Германии были выполнены основные работы по подводной

резки металлов. Вскоре подводная газовая резка применялась на флотах Америки и Англии.В 1915 году за границей разрабатывается и используется технология дуговой резки.В России газовая сварка и резка применялась прежде всего для исправления браков литья, в

ремонтных работах и очень ограниченно для неответственных изделий с использованием оборудования и материалов.

В 1910-11 годах на заводах Урала и Украины в эксплуатации буквально единицы газовых постов, а с 1911года в Петербурге на заводе «Перун» начинается изготовление аппаратуры для газовой и резки металлов.

В этом же году газовая сварка была допущена при изготовлении паровых котлов, разрешив сварку неответственных частей котлов, но с условием проковки после сварки и по мере возможности – отжига.

В период первой мировой войны газовая сварка развивалась более интенсивно и до начала 30-х годов она занимала ведущее положение в сварочном производстве.

С ее помощью выполнялись ответственные работы. Например, в 1926-35 годах с ее применением и были настроены магистральные трубопроводы Гурьев-Орск, Баку-Батуми, Грозный-Туапсе.

И до 1948 года газовая и особенно газопрессовая сварка использовалась при сооружении трубопроводов.

А дуговую электрическую сварку по способам Бенардоса и Славянова продолжали применять в России и странах западной Европы главным образом на железных дорогах, а также на машиностроительных и металлургических заводах.

Например, в Воронежских народных мастерских исправляли дефекты колесных пар, паровозных рам, при ремонте паровозных котлов и т.д.

На Каменском машиностроительном заводе – для сварки труб, резервуаров пневматических тормозов, ремонта чугунных изделий и т.д.

Несмотря на отдельные положительные моменты дуговая сварка отставала от газовой. Для решения вопросов создания конкурентоспособного способа необходимо было решить ряд проблем, особенно для способа сварки плавящимся электродом.

Дело в том, что дуга на угольном электроде зажигается легко и устойчиво горит. Электрод почти не обгорает, длина дуги поддерживается в широком диапазоне (3-15мм). Выполнять сварку в таких условиях вручную практически легко и просто.

При сварке же плавящимся электродом дуга на металлическом электроде имеет малую длину. При удлинении дуги имеет место значительное разбрызгивание металла, дуга горит неустойчиво, наблюдается «блуждание» ее. Кроме того электрод плавится с большой скоростью (200мм/мин) при этом сварщик должен поддерживать дуговой промежуток (длину дуги) в пределах 1-3 мм. Поэтому необходимо было найти не только способы защиты металла зоны сварки и легирование сварочной ванны, но и обеспечить процессы возбуждения и поддерживания дуги.

То есть необходимо было совершенствовать источники питания сварочной дуги.Продолжались исследования и проводились работы по созданию электродов,

обеспечивающих высокое качество сварки. Электроды предложенные Къельбергом не обеспечивали достаточную защиту расплавленного металла от воздуха, ванна насыщалась азотом и окислялась кислородом окружающего воздуха. В тоже время идея Къельберга легла в основу целого направления в сварочном производстве – метода ручной дуговой сварки штучными электродами.

В 1911году англичанин Строменгер предложил обматывать металлический стержень асбестовым шнуром и приматывать жидким стеклом (силикатом натрия Na2O*SiO2) (поташ – K2CO3, мел – CaCO3)

Тонкая Al проволока наматывалась поверх покрытия. Покрытие электрода было толще, шлака хватало для защиты, а с помощью Al – активного раскислителя, часть железа восстанавливалось и попадало в металл шва. Под названием «Квази-арк»они распространялись в Европе и Америке. Вскоре одна из американских фирм наладила выпуск специализированных электродов, при этом стержень электрода выбирали в зависимости от сорта стали, которую нужно было сварить.

В 1914 году англичанину Джонсу был выдан британский патент на электрод, покрытие которого наносилось методом опресовки. Покрытие состояло из шлака, жидкого стекла.

В 1917 году американские инженеры Андрус и Стресау предложили электроды, стальной стержень которого был обернут бумагой приклеенной силикатом натрия (жидким стеклом). Дым при сгорании улучшал защиту зоны сварки, а присутствие в дуговом разряде натрия, имеющего низкий потенциал ионизации, облегчало технику выполнения ручной дуговой сварки.

Благодаря этим и другим техническим решениям были разработаны электроды с покрытиями обеспечивающими высокое качество сварных соединений из стали и других металлов.

Разработка технологии «электрогефеста» развивалось одновременно с разработкой источников питания. Сварочный аккумулятор Бенардоса нашел применение во всех странах мира.

Однако эксплуатация большого числа аккумуляторов представляла серьезные трудности вызванные вредными условиями труда, необходимостью систематической зарядки, невозможностью транспортировки.

В 1925 году англичанин Смит А.О. предложил конструкцию электрода – обмотал мастерски бумажной лентой и обмазал ее жидким стеклом с порошкообразными добавками веществ улучшающих защиту и даже легирующих Ме шва.

В том же году французские изобретатели О. Монейрон и О. Саразен разработали еще один рецепт покрытия металлических стержней толстым слоем обмазки. Компонентами в рецепте стали соединения щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция) полевой шпат, мел, мрамор, сода. Эти элементы обладаю низким потенциалом ионизации те для отрыва электрона от атома требуется меньше энергии, чем при ионизации железа, марганца, кремния.

Легче возбуждать и поддерживать горение дуги.Дело в том, что ионизирующие вещества вводили в состав электрода для ламп дугового

освещения.Сварочный генератор предложенный и построенный Славяновым, несколько упростил уход за

источником питания. Однако для сглаживания пиков тока в цепи оставалась аккумуляторная батарея, т.е. конструкция генераторов была еще не совершена.

В 1907 году на заводе «Линкольн электрик» в Америке был выпущен первый генератор с регулируемым напряжением.

В 1909 году свой генератор постоянного тока создал американский промышленник и изобретатель Вестингауз.

В это же время начинает выпускать мотор-генераторы фирма «Дженерал электрик» возглавляемая Коффином.

Электрическая промышленность разных стран уже осваивала переменный ток. Его применение сулило большие преимущества, и в первую очередь, упрощение источников энергии - сварочных трансформаторов, так как в них не было сложных вращающих деталей, работали они бесшумно, были просты в обслуживании.

Электрическая дуговая сваркаВ настоящее время электрическая дуговая сварка занимает первое место среди

многочисленных способов сварки материалов.Дуговая сварка основана на явлении электрической дуги.Электрическая дуга представляет собой один из видов устойчивого электрического разряда

через газовый или парогазовый промежуток, характеризующийся высокой плотностью тока и температурой.

Для сварки важно, чтобы дуга легко возбуждалась, устойчиво существовала и легко регулировалась по своим энергетическим параметрам.

Известно несколько способов возбуждения дугового разряда. По способу В.В. Петрова два электрода, соединенные с источником тока, сближают до соприкосновения и сразу же разводят на небольшое расстояние. В этот момент между ними вспыхивает дуга.

Что же происходит при этом? Упрощенно это можно представить себе так: при соприкосновении электродов электрическая цепь замыкается и по ней идет ток. В соответствии с законом Джоуля-Ленца при протекании тока в проводниках выделяется теплота. Поскольку соприкосновение электродов вследствие неровностей их поверхностей осуществляется лишь в отдельных физических точках, сопротивление протеканию тока в них будет значительным, поэтому материал в точках контакта нагревается сильнее и быстрее, чем в остальных участках цепи. При высокой температуре электрода возникает явление так называемой термоэлектронной эмиссии - испускание электронов под действием теплового возбуждения. Если в этот момент разорвать контакт между электродами, то под действием электрического поля электроны, образовавшиеся вследствие термоэмиссии, начнут перемещаться к положительному электроду (аноду). Сталкиваясь с нейтральными молекулами газа или атомами в межэлектродном промежутке, электроны «раскалывают» их на ионы и новые электроны (рис. 2.1).

В результате этих и других более сложных и тонких процессов в межэлектродном промежутке образуется плазма ~ достаточно ионизированный и квазинейтральный газ, обладающий хорошей проводимостью тока. Следует отметить, что наряду с образованием ионов в межэлектродном промежутке наблюдается и обратная картина, т.е. образование нейтральных атомов и молекул за счет присоединения (поглощения) электронов. При этом происходит выделение энергии в виде фотонов, т.е. возникает излучение в виде света (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема ионизации молекул в дуговом промежутке:

М — молекула; А — атом; Ф — фотон; «-» электрон; « + » — ион

Как уже ранее упоминалось, открытие Н.Н. Бенардоса усовершенствовал Н.Г. Славянов, заменив угольный электрод металлическим, плавящимся. Однако использование непокрытого, голого (или покрытого тонким слоем мела для стабилизации дугового разряда) прутка-электрода не обеспечивало получения сварных швов высокого качества из-за насыщения металла кислородом и азотом из атмосферы воздуха.

В 1907 г. шведский инженер О. Кьельберг предложил первые качественные или толстопокрытые электроды, применение которых значительно повысило качество сварных швов (механические свойства, внешний вид). Поэтому ручная дуговая сварка покрытым электродом нашла быстрое применение за рубежом — на заводах США, Англии, Австро-Венгрии и других стран. В СССР первые электроды с толстым покрытием были разработаны почти одновременно (1930—1935) в ряде организаций. Большинство марок электродов (ЛИМ, ВЭТ-26, ОММ-1, ОММ-2, ОММ-5, АН-4 и др.) предназначались для сварки малоуглеродистых сталей. Несколько позднее были созданы в ЦНИИТМАШе электроды ЦМ-7, нашедшие большое применение при изготовлении сварных конструкций из тех же сталей. В 1940—1941 гг. группой Ленинградских инженеров под руководством К.В. Петраня была разработана серия покрытий типа УОНИ-13, которые по праву и сегодня можно отнести к лучшим электродам. С их появлением стало возможным сваривать не только малоуглеродистые и низколегированные, но и среднеуглеродистые, различные легированные конструкционные стали, сварка которых ранее была весьма затруднена.

В 60-е годы в СССР была разработана серия малотоксичных электродов (АНО, ОЗС, МР), при сварке которыми, в отличие от применявшихся, например ЦМ-7, ОММ-5 и др., выделяется весьма мало вредных для здоровья веществ — силикатной пыли, окислов марганца; эти электроды предпочтительны и по другим показателям.

В создании низкотоксичных электродов, их внедрении в промышленность принимали участие многие организации и в первую очередь такие как Институт электросварки им. Е.О. Патона АН УССР, Московский опытно-сварочный завод, Институт металлургии им. А.А. Байкова АН СССР, Промстальконструкция и другие, а коллективу специалистов во главе с академиком АН УССР И.К. Походней, осуществлявших эту работу, была присуждена Государственная премия СССР в 1971 г,

В настоящее время в странах СНГ выпускается более 500 типов электродов с самыми различными качественными покрытиями, которыми успешно свариваются стали, чугуны, цветные металлы, их сплавы и другие различные материалы. Толщина покрытия современных качественных электродов составляет 1—3 мм (рис. 2.4). Оно представляет собой тонкоизмельченную смесь, состоящую из различных минералов, рудных продуктов, горных пород, ферросплавов, органических и других веществ, скрепленных между собой и с поверхностью металлического прутка водным раствором жидкого стекла. Такое сложное по составу покрытие выполняет ряд функций помимо защитной от вредного воздействия воздуха (кислорода и азота) на жидкий металл, облегчения зажигания дуги и устойчивости ее горения. Составляющие покрытия осуществляют очень важную металлургическую обработку расплавленного металла — его раскисление, т.е. освобождение в той или иной мере от кислорода, внесение в металл специальных добавок, улучшающих его свойства (легирование), очищение металла от вредных примесей — серы и фосфора (рафинирование), измельчение размеров кристаллов в процессе затвердевания металла. В зависимости от того, для сварки каких металлов предназначаются электроды, прутки, на которые наносится покрытие, могут быть из различных металлов или сплавов. В электродах общего назначения, широко применяемых для сварки разнообразных стальных конструкций, прутки изготавливаются из стальной малоуглеродистой, почти бескремнистой, холоднотянутой проволоки, для которой характерна повышенная чистота металла, ограничение содержания вредных примесей — серы и фосфора.

В сварке, как и в любой другой области техники, терминология имеет весьма существенное значение. Терминологическая путаница частенько приводит к непониманию и грубым ошибкам. Во избежание подобных ошибок приведены некоторые общепринятые термины, относящиеся к сварочному оборудованию:

Сварочная установка - сочетание сварочного источника питания и различных элементов для подвода тока, защитного газа, флюса и присадочного материала в зону дуги и перемещения сварочной ванны по линии стыка.

Сварочные движения - 1) подача присадочного материала в зону сварочной дуги; 2) перемещение сварочной ванны по линии стыка.Ручная сварка - вид сварки, при котором оба сварочных движения выполняются вручную.Полуавтоматическая сварка - вид сварки, при котором одно из сварочных движений (чаще - подача присадочного материала в зону сварочной дуги) выполняется сварочной установкой.Автоматическая сварка - вид сварки, при котором оба сварочных движения выполняются сварочной установкой.

Сварочный источник питания - электрический или электромеханическ ий прибор для создания сварочного тока.Сварочный трансформатор - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в переменный сварочный ток той же частоты.Сварочный выпрямитель - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в постоянный сварочный ток.Сварочный генератор - сварочный источник питания, преобразующий энергию вращения от внешнего привода в постоянный сварочный ток.Сварочный агрегат - сочетание сварочного генератора и привода вращения на базе двигателя внутреннего сгорания.Сварочный инвертор - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в переменный сварочный ток высокой частоты.Установка для сварки неплавящимся электродом - сварочный источник питания для сварки TIG; состоит из сварочного выпрямителя (трансформатора) или инвертора, блока формирования характеристики и осциллятора.Осциллятор - высокочастотное устройство для возбуждения пилотной (дежурной) дуги при сварке TIG и плазменной сварке.Сварочный полуавтомат - сварочная установка для сварки MIG/MAG (чаще всего) или TIG; состоит из источника питания (чаще - выпрямитель или инвертор), блока подачи электродной проволоки, сварочной горелки, кабелей и шлангов; при этом перемещение зоны сварки по стыку сварного соединения осуществляется вручную.Сварочный автомат - сварочная установка для сварки MIG/MAG, TIG или SAW; состоит из источника питания, блока подачи электродной проволоки, сварочной головки, устройства перемещения сварочной головки, кабелей и шлангов; при этом перемещение зоны сварки по стыку сварного соединения осуществляется автоматически.Электрододержатель - инструмент для фиксации штучного электрода и подвода к нему тока.Сварочная горелка - инструмент для подачи тока и защитного газа в зону сварки при сварке TIG и MIG/MAG, при сварке MIG/MAG также служит для подачи зону сварки сварочной проволоки.Блок подачи проволоки - часть сварочного полуавтомата или автомата, служащая для размещения сварочной проволоки, ее размотки и подачи в сварочную горелку.Механизм подачи проволоки - элемент блока подачи проволоки, непосредственно осуществляющий размотку, правку и подачу сварочной проволоки в сварочную горелку; состоит из электродвигателя подачи и комплекта роликов (подающие ролики, правящие ролики).Сварочная головка - сочетание сварочной горелки для какого-либо метода сварки и устройств и приспособлений, служащих для крепления, позиционировании и перемещения сварочной горелки по линии стыка.

Тема 4Охрана труда и противопожарная безопасностьОхрана труда - это система законодательных актов, социально - экономических,

организационных, технических, гигиенических и лечебно - профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранения здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Безопасность труда обеспечивается строгим соблюдением со стороны инженерно - технических работников и рабочих стандартов по безопасности труда, требовании санитарных норм и правил, инструкции по охране труда.

Большое значение в обеспечении безопасности труда приобретает соблюдение требований общесоюзной системы стандартов безопасности труда (ССБТ).

Законодательство по охране труда предусматривает комплекс правовых, технических и санитарно - гигиенических мероприятий, направленных на обеспечение здоровых и безопасных условий труда.

Государственный надзор за выполнением норм и правил по охране труда осуществляют генеральный прокурор РФ, технические инспекторы строительства и промышленности.

Государственный контроль за выполнением норм и правил по технике безопасности осуществляют инспекция Ростехнадзора, за соблюдением санитарных условий труда -

Государственная санитарная инспекция, за нормами пожарной охраны - Государственная инспекция пожарной охраны.

В строительно-монтажных управлениях и трестах ответственность лежит на административно-техническом персонале.

Ответственность за состояния охраны труда в пределах всей стройки несут руководители генерального подрядчика, а на конкретных участках - их начальники или старшие прорабы.

Ответственность за организацию и состояние охраны труда на строительно-монтажных участках несут руководители организаций, производители работ, мастера и инженеры по технике безопасности.

Обязанность каждого работающего является твёрдое знание и неуклонное выполнение существующих требований по безопасным методам работ, а также соблюдение норм и правил пожарной безопасности.

Виды электротравм. Действие электрического тока на организм человека может вызвать различные электрические

травмы (электрический ожог, металлизацию кожи, электрический знак) и электрический удар.Электрический ожог может причинить электрическая дуга (дуговой ожог) или контакт с

токоведущей частью (токовый ожог) за счёт преобразования энергии электрического тока в тепловую.

Металлизация кожи происходит в результате механического или химического воздействия тока, когда парообразные или расплавленные металлические частицы проникают вглубь кожи и поражённый участок приобретает жёсткую поверхность.

Электрический знак следствие теплового воздействия при протекании тока относительно большой величины через малую поверхность с относительно большим сопротивлением при температуре 50 - 115С и хорошем контакте, в результате чего возникают запекшиеся или обуглившиеся участки кожи либо припухлость её, а также отпечаток от прикосновения токоведущей части.

Электрический удар приводит к возбуждению живых тканей организма и сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц при прохождении через тело человека электрического тока.

Электрофтальмия приводит к воспалению наружных оболочек глаз, возникающему в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Виды и причины промышленного травматизма. Виды промышленного травматизма в сварочном производстве следующие:ожоги (причины - оголённые участки тела не были защищены от воздействия лучей

сварочной дуги);слезотечение (причина - глаза во время сварки не были защищены очками от действия лучей

сварочной дуги);отравление организма (причина - образующиеся при сварке пары окислов цинка, свинца,

меди, марганца, кремния, большая концентрация в воздухе углекислого газа, азота, плохая вентиляция);

ушибы, падения, переломы (причина - несоблюдение необходимых мер предосторожности, например: рабочий не проверил, как положены подмостки или как сделано ограждение, не привязался монтажным ремнём и т.д);

травматизм при взрывах (причина - нарушение правил внедрения производства сварочных работ, например: сварка или резка вблизи от ёмкостей со взрывоопасными веществами без соответствующей их дегазации);

поражение электрическим током (причина - не были соблюдены правила техники безопасности);

облучение гамма-ренгеновским излучением во время просвечивания сварочных швов (причина - рабочий персонал не был удалён из зоны просвечивания).

Электрический ток воздействие на нервную систему. Такое воздействие выражается очень резко, так как при прохождении через организм электрический ток поражает огромное количество чувствительных нервов. Существенное влияние оказывает действие электрического тока на скелетную мускулатуру, вызывая судорогу, и особенно на сердце, вызывая фибрилляцию его

(отдельные некоординированные “подёргивания” волокон сердечной мышцы). При этом насосная функция сердца прекращается и может наступить смерть.

Причиной смерти, кроме фибрилляции, может быть остановка дыхания или ожог.Степень тяжести поражения человека электрическим током зависит от следующих факторов:

сопротивления тела, величины, длительности действия, рода и частоты тока; пути тока в организме, состояния организма и условий внешней среды.

Охрана труда при выполнении сварочных работ.Рабочее место сварщика должно содержаться в чистоте и порядке, не допуская ничего

лишнего, мешающего работе на рабочем месте, а также в проходах и проездах. Детали и заготовки следует держать в устойчивом положении на подкладках и стеллажах; высота штабелей не должна превышать полторы ширины или полтора диаметра основания штабеля и во всех случаях не должна быть более 1 м.

Сварочные кабели нельзя располагать рядом с газосварочными шлангами и трубопроводами, находящимися под давлением, или по участкам с высокой температурой, а также вблизи кислородных баллонов и ацетиленовых генераторов.

Не должны производиться сварка и резка внутри сосудов с закрытыми люками или невывернутыми пробками, у неограждённых или незакрытых люков, проёмов, колодцев и т.п.

Средства индивидуальной защиты. При электродуговой ручной сварке зона сварки (сварочная дуга, расплавляемый металл)

является источником возможного травмирования электросварщика излучением и теплом сварочной дуги и брызгами расплавленного металла. Для защиты глаз, лица, кожного покрова головы и шеи сварщика от излучений и брызг металла, а также частичной защиты органов дыхания от непосредственного воздействия выделяемых при сварке паров металла, шлака и аэрозолей предназначены защитные щитки. Щитки изготавливаются двух основных видов: наголовные и ручные. Наголовный щиток более удобен, так как освобождает руку сварщика от необходимости удерживать ручной щиток. Щитки изготавливают углублённой формы для того, чтобы они хорошо защищали все открытые части головы и шеи сварщика. При пользовании щитком для обзора конструкции не обязательно открывать щиток назад на голову, достаточно поднять крышу рамки со светофильтром и осмотреть конструкцию через прозрачное защитное стекло, а также подготовить стык к сварке, зачистить кромки, удалить шлак и выполнить другие операции, требующие хорошей видимости.

Для защиты от вредного излучения дуги в щитки вставляют стеклянные светофильтры тёмно - зелёного цвета, которые не пропускают вредного излучения, но позволяют видеть дугу, расплавленный металл и манипулировать электродом для лучшего формирования шва. Применяют 13 классов светофильтров типа C для сварки на токах от 13 до 900 А. Необходимо иметь в виду, излучение сварочной дуги может травмировать глаза рабочих, находившихся поблизости от работающего сварщика. Поэтому рабочих, находящихся в зоне сварки, следует снабдить очками и светофильтрами, предназначенными для подсобных рабочих. Излучение дуги опасно для зрения на расстоянии до 20 м.

Сварщики, работающие на строительных площадках, обязаны носить каски, предохраняющие голову рабочего от возможного травмирования падающими предметами и защищающие от ударов поражения электрическим током и атмосферных воздействий. Под каску должен одеваться головной убор - подшлемник. Важными средствами индивидуальной защиты сварщика являются спецодежда и спецобувь. Спецодежда (куртки и брюки) изготавляется из материала, предохраняющего сварщика от излучений и имеющего противоискровые нашивки. Для работы в стационарных постах сварщик использует фартук, предохраняющий от брызг, особенно опасных при дуговой резке. Обувь сварщика, работающего на монтажной площадке, должна быть с нескользящей подмёткой.

К средствам индивидуальной защиты относятся также резиновый коврик, резиновые перчатки и галоши, применяемые при работе в особо опасных местах. Во время работы сварщик должен застёгивать куртку, не допуская оголения и поражения лучами дуги открытых мест тела. Клапаны куртки должны быть закрыты, брюки носятся на выпуск так, чтобы они закрывали ботинки во избежание попадания брызг металла на ноги.

При проведении сварочных работ на открытом воздухе в холодное время года спецодежда должна комплектоваться теплозащитными подстёжками в соответствии с климатическими зонами.

При использовании материалов, выделяющих повышенное количество сварочных аэрозолей (цветных металлов и сталей с цинком и цинковым покрытием и д.р.), применяют усиленную вентиляцию, обеспечивающую подачу чистого воздуха к сварщику. Однако общая вентиляция не всегда достигает нужного эффекта, поэтому прибегают к средствам индивидуальной защиты. Для этого в основном используют фильтрующие противопылевые респираторы и реже - изолирующие шланговые и автономные дыхательные аппараты.

Электробезопасность при выполнении сварочных работ. Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств,

обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравма - травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм - явление, характеризующееся совокупность электротравм.Электрическое замыкание на корпус - случайное электрическое соединение токоведущей

части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.Электрическое замыкание на землю - случайное электрическое соединение токоведущей

части непосредственно с землёй или нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли.

Основными причинами поражения электрическим током являются: воздействие электрического тока, проходящего в сварочной цепи; соприкосновение с открытыми токоведущими частями и проводами (случайное, не вызванное производственной необходимостью, или вследствие ошибочной подачи напряжения во время ремонтов и осмотров); прикосновение к токоведущим частям, изоляции которых повреждена; касание токоведущих частей через предметы с низким сопротивлением изоляции; прикосновение к металлическим частям оборудования, случайно оказавшимся под напряжением (в результате отсутствия или повреждения защитных устройств); соприкосновение со строительными деталями конструкций, случайно оказавшимися под напряжением, и др.

Опасность поражения электрическим током создают источники сварочного тока, электрический привод (включая пускорегулирующую аппаратуру), электро-оборудование подъёмно-транспортных устройств, электро-транспорт, высокочастотные и осветительные установки, электрические ручные машины и т.д.

Технические средства защиты. В процессе эксплуатации электросварочных установок требуется применение специальных

средств защиты, которые делятся на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.Изолирующие средства защиты делятся на основные и дополнительные.Основные изолирующие средства способны длительное время выдерживать рабочее

напряжение электроустановки, поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К таким средствам относятся: диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолированными рукоятками и токо-искателями.

Дополнительные изолирующие средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защитить человека от напряжения током. К таким средствам относятся: резиновая обувь, коврики и изолирующие подставки.

Резиновую обувь и коврики как дополнительные средства защиты применяют при операциях выполняемых с помощью основных защитных средств.

Ограждающие средства защиты предназначены: для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения - щиты, ограждения - клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки); для предупреждения ошибочных операций (предупредительные плакаты); для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения работающих током при случайном появлении напряжения (временные защитные заземления).

Вспомогательные средства защиты предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий (защитные очки, специальные рукавицы и т.п.).

Защитное заземление, зануление и отключение электросварочных установок и постов.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электро-оборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Область применения защитного заземления - трёхфазные трёхпроводные сети напряжением до 1000В изолированной нейтралью.

В качестве искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3 - 5 см и угловую сталь размером 40x40 до 60x60 мм длиной 2,5 - 3 мм, стальные прутки диаметром 10 - 12 мм.

В качестве естественных заземлителей применяют проложенные в земле металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии.

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение защитного заземления - устранение опасности поражением электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е при замыкании на корпус.

Область применения защитного заземления - трёхфазные трёхпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные - находящиеся в землеметаллические предметы.

В качестве искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3-5см и угловую сталь размером 40х40 до 60х60 мм длиной 2,5-3 мм, стальные прутки диаметром 10-12 мм. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют полосовую сталь сечением не менее 4х12 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

В качестве естественных заземлителей применяют проложенные в земле металлические трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии.

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

Основными частями устройства защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический отключатель.

Прибор защитного отключения - совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети и дают сигнал на отключение автоматического выключателя. Таким элементом является датчик - устройство, воспринимающее изменение параметра и преобразующее его в соответсвующий сигнал.

Автоматический выключатель - устройство, служащее для выключения и отключения цепей, находящихся под нагрузкой. При коротких замыканиях он должен отключать цепь автоматически при подключении сигнала от прибора защитного отключения.

Пожарная безопасность.На строительно-монтажной площадке опасными факторами пожара являются: открытый

огонь (сварочная дуга, пламя газовой сварки и резки); искры и частицы расплавленного металла, которые возникают при электросварке и резке; повышенная температура изделий, которые подвергаются сварке и резке.

Травмы от пожаров могут возникнуть от воспламенения горючих материалов, находящихся вблизи мест производства сварочных и газорезательных работ, а также от неисправного состояния электрической проводки.

Причиной пожара технического характера на строительно-монтажной площадке являются: неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки и большие переходные

сопротивления); плохая подготовка оборудования к ремонту; несоблюдение графика планового ремонта; износ и коррозия оборудования и т.д.

Причинами пожаров организационного характера являются: небрежное отношение с открытыми источниками огня, неправильное хранение пожароопасных веществ; не соблюдение правил пожарной безопасности и т.д.

Пожарная безопасность на строительно-монтажных площадках может быть обеспечено совокупностью мероприятий, направленных на предупреждение пожаров, предотвращение распространение огня в случае возникновения пожаров и создания условий, способствующих быстрой ликвидации начавшегося пожара.

Согласно “Правилам пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ” предусматривается комплекс мероприятий по пожарной безопасности, обеспечивающих снижение опасности возникновения пожара и создание условий быстрой ликвидации пожара на строительно-монтажной площадке.

Предусмотренные на строительно-монтажной площадке мероприятия, устраняющие причины возникновения пожаров, подразделяются на организационные, эксплуатационные, технические и режимные.

К организационным мероприятиям относятся: обучение рабочих сварщиков (резчиков) противопожарным правилам, проведение бесед, инструкций, организация добровольных дружин, пожарно-технических комиссий, издания приказов по вопросам усиления пожарной безопасности.

К эксплуатационным мероприятиям относятся: правильная эксплуатация, профилактические ремонты, осмотры и испытания сварочного оборудования и устройств и т.д.

К техническим мероприятиям относятся: соблюдение противопожарных норм и правил при устройстве и установке сварочного оборудования, систем вентиляции, подвода электропроводки, защитного заземления, зануления и отключения.

К режимным мероприятиям относятся: запрещение курения в неустановленных местах, проведение сварочных и других огневых работ в пожароопасных местах.

Пожарную технику согласно ГОСТ 12.4 - 009 - 82*, предназначенную для защиты строительно-монтажных объектов подразделяют на следующие группы: пожарные машины (автомобили, мотопомпы и прицепы); установки пожаротушения; установки пожарной сигнализации; огнетушители; пожарное оборудование; пожарный ручной инвентарь; пожарные спасательные устройства.

К ручным огнетушителям относятся: пенные, углекислотные, углекислотно-бромэтиловые и порошковые.

Огнетушитель ручной углекислотный ОУ-2 предназначен для тушения очага горения различных веществ (за исключением тех, которые могут гореть без доступа воздуха) и электроустановок, находящихся под напряжением.

Для приведения в действие раструб огнетушителя направляют на очаг горения и поворачивают маховичок вентиля до упора.

Тема 5Стандартизация сварных соединений, аттестация сварщиков

ПНАЭ Г-7-003-87РД 03-273-99ПБ 03-495-02

Тема 6Материаловедение

В сварных конструкциях широко используют конструкционные стали. Стали обладают различной свариваемостью. Под термином "свариваемость металлов" обычно понимают комплекс свойств свариваемого металла, обеспечивающих прочность и работоспособность сварного соединения в условиях эксплуатации.

В процессе сварки некоторые стали склонны к образованию трещин в сварном шве или в зонах, прилегающих ко шву. Появление этих трещин обуславливается, главным образом, химическим составом и внутренней микроструктурой стали. Из основных химических элементов, входящих в состав сталей, наибольшее влияние на образование трещин оказывает углерод. Поэтому в сварных конструкциях в основном используют стали с содержанием углерода не более 0,3%. При сварке стали с содержанием углерода более 0,3% применяют специальные технологические приемы, в частности предварительный подогрев.

Легирующие элементы, вводимые в сталь в небольших количествах, например молибден – 0,2...0,8%, ванадий – 0,1...0,3% и другие, наряду с улучшением механических свойств стали повышают ее свариваемость. Вредные примеси – сера и фосфор, а также оксидные включения и растворенные газы (водород, кислород и азот)– ухудшают свариваемость.

На образование трещин влияет не только химический состав, но и структура стали, а также тип конструкции и характер соединения ее узлов.

Существует пять групп сталей:

• низкоуглеродистые конструкционные стали обыкновенного качества;

• качественные низкоуглеродистые конструкционные стали;

• низколегированные конструкционные стали;

• легированные жаропрочные стали;

• легированные коррозионностойкие стали.

Обозначение низкоуглеродистой стали начинается со слова Сталь (Сталь 15, Сталь 20 – качественные стали) или начальных букв слова Сталь (Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4 – стали обыкновенного качества).

Чем больше цифра в обозначении конструкционной низкоуглеродистой стали обыкновенного качества (Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4), тем выше содержание углерода.

Цифра в обозначении качественной низкоуглеродистой конструкционной стали показывает содержание углерода в сотых долях процента. Например Сталь 10 содержит 0,10% углерода. В таблице ниже приведены условные обозначения легирующих элементов в марках сталей и марках сварочных проволок.

Условные обозначения легирующих элементов в марках сталей и марках сварочных проволок

В обозначении легированных сталей, например 09Г2Д, цифры 09 показывают содержание углерода в сотых долях процента: 0,09% С.

Буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент: Г – марганец; Д – медь. Цифра после буквы указывает содержание легирующего элемента в целых процентах. Отсутствие цифры указывает на содержание элемента менее 1%.

Исследования и опыт применения сварки в промышленности позволяют оценить с некоторым приближением каждую марку стали с точки зрения свариваемости как весьма высокую, высокую, удовлетворительную и низкую. Эти оценки приводятся в справочной литературе.

Тема 7 Сварочные процессы

Сварочные процессы и оборудованиеСварка покрытым плавящимся электродом (режим ММА)

ММА - режим дуговой сварки покрытым плавящимся электродом. При сварке покрытым плавящимся электродом сварочный шов образуется за счет расплавления электрода и кромок основного металла сварочной дугой. В качестве электрода используют металлический стержень из того же металла или близкого по составу к свариваемому.

Сверху на металлический стержень нанесен слой электродного покрытия, которое при расплавлении образует шлак, защищающий металл шва от действия кислорода и азота окружающего воздуха и удаляющего из расплавленного металла вредные примеси.

Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов (режим МИГ\МАГ)

МИГ/МАГ - режим полуавтоматической сварки плавящейся электродной проволокой в среде углекислого газа или газовых смесей. При этом режиме сварки подаваемая в зону дуги механизированным способом электродная проволока расплавляется и образует сварочный шов.

В зону дуги подается углекислотный газ или смесь газов, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха окисления и азотирования. После затвердения металла сварочной ванны образуется сварочный шов.

Импульсная сварка MIG/MAGПри капельном переносе наблюдается снижение технологических характеристик дуги, а также затруднение сварки в отдельных положениях. При этом, расход металла электродов увеличивается на 12-15%. Чтобы повысить характеристики дуги, используется изменение ее мощности – импульсно-дуговая сварка MIG/MAG (Рис. 12). Однако скорость подачи электродной проволоки не равна скорости ее плавления. Чтобы ускорить процесс плавления проволоки электрода, на нее воздействуют импульсом тока, что и обеспечивает образование капли на конце электрода.Электродинамические силы, резко увеличиваясь, сужают шейку капли, сбрасывая ее к сварочной ванне. В данном случае можно применять как одиночные, так и целую группу импульсов. Стабильность всего MIG/MAG процесса напрямую зависит от соотношения длительности и величины импульсов и пауз между ними. Методом подбора тока импульса и дуги можно ускорить плавку проволоки электрода, способствовать изменению формы и размеров сварочного шва. Наконец, можно уменьшить нижний предел сварочного тока, который отвечает за стабильность горения дуги. 

 

Импульсная сварка MIG: преимущества Переход капельного переноса в мелкокапельный и струйный (в режиме короткого замыкания); Устойчивую работу в диапазоне малых токов (от 5 А до 40 А); Снижение общего уровня тока и, как следствие, уменьшение тепловложений в металл; Снижение разбрызгивания (до 1,5 - 3% от общего расхода проволоки); Более плавный переход от металла наплавленного валика к основному металлу. Технология TwinPulseTMMIG/MAG технология сварки с двойными импульсами известна в нескольких вариантах, которые были разработаны различными производителями сварочного оборудования. Рассмотрим этот процесс на примере инверторных импульсных полуавтоматов серии Saprom компании «Lorch Sch-weisstechnik» (Германия).Сутью MIG/MAG процесса с двойными импульсами является модулирование высокочастотного несущего сварочного тока, вырабатываемого силовым инвертором, низкочастотными импульсами, которые формируются вторичным инвертором. При этом существенно изменяется форма импульса и соотношения ток/пауза. За счет изменения формы импульса и угла наклона фронта волны импульса появляется возможность получения управляемого мелкокапельного переноса в режиме короткого замыкания. Режим короткого замыкания характеризуется плавным перетеканием капли с конца электродной проволоки в сварочную ванну. Размер капли практически соответствует диаметру электродной проволоки, что позволяет уменьшить размер ванны жидкого металла и улучшить растекание капли в ванне. Уменьшение размера ванны ведет к правильному равномерному формированию обратного валика, повышая качество корневого прохода и улучшая условия сварки тонкого металла. При работе с тавровыми швами технология TwinPulse позволяет получить шов с вогнутым катетом и избежать появления вероятных концентраторов напряжений в зоне сплавления. 

 

Процесс SpeedPulseTMПроцесс SpeedPulseTM так же, как и предыдущая технология, разработан компанией «Lorch Schweis-stechnik» (Германия) для своих инверторных импульсных полуавтоматов серии Saprom. Особенность процесса заключается в особом модулировании импульса несущей частоты сварочного тока. Импульсы третьего порядка обеспечивают короткое время окончательного формирования капли на конце электродной проволоки и перенос капли в сварочную ванну. При этом возникает особая разновидность струйного переноса, при которой дуга работает полностью в режиме короткого замыкания, а сформированные капли находятся в постоянном столбе дуги. Внешне это выглядит как струя жидкого металла с периодическими уплотнениями, падающая с электродной проволоки в сварочную ванну.Сварочный процесс по технологии SpeedPulseTM ведется при дистанции порядка 65 - 70 мм, при этом длина дуги составляет всего 3 - 4 мм. При уменьшении дистанции работ процесс переходит в

нестабильную фазу с повышенным разбрызгиванием; дугу «затягивает» внутрь металла. Особенностями технологии SpeedPulseTM являются высокая скорость сварочного процесса (увеличение составляет до 40 - 45%) и резкое снижение удельного тепловложения. 

 

Процесс STTTMСоздание сварочных систем, способных управлять переносом капли за счет изменения формы сварочного тока, является стратегически приоритетным направлением исследовательской деятельности и практических разработок компании «Lincoln Electric» (США) в области сварки MIG/MAG. По мнению специалистов компании, несмотря на почти вдвое большую стоимость таких систем по сравнению с оборудованием традиционного типа, в условиях жестких и постоянно растущих требований к качеству сварных соединений их использование экономически более целесообразно. Это подтверждается заметным ростом интереса к такому оборудованию со стороны представителей различных отраслей промышленности. Сварочный процесс STTTM (сокращение от английского термина Surface Tension Transfer – перенос за счет сил поверхностного натяжения) был разработан компанией «Lincoln Electric» в результате активных исследований в области управляемого переноса металла при сварке. Традиционный и наиболее широко применяемый метод полуавтоматической сварки предполагает использование источника питания с жесткой вольтамперной характеристикой, сплошной сварочной проволоки и углекислого газа в качестве защитного. Оборудование обеспечивает установку сварочного напряжения, и скорости подачи проволоки – два параметра сварочного режима, которые определяют качество получаемого сварного соединения. При этом в достаточно широком диапазоне сварочных режимов, устанавливается так называемый «процесс переноса наплавляемого металла сериями коротких замыканий». Источник питания, выходное напряжение которого не зависит от величины протекающего в сварочном контуре тока, каждый раз стремится восстановить дуговой промежуток между сварочной ванной и подаваемой проволокой, самопроизвольно закорачиваемый с определенной частотой. В процессе переноса металла имеет место хаотичный характер изменения сварочного напряжения и тока. Процесс отделения образуемой на торце электрода капли расплавленного металла, и ее переход в сварочную ванну происходит при высоком уровне сварочного тока. Это обусловливает определенную нестабильность процессов, происходящих в дуговом промежутке, и характерное разбрызгивание при сварке.Процесс STTTM – преемник обычного сварочного процесса MIG/MAG с переносом короткими замыканиями. Однако STTTM принципиально отличается от него возможностью прямого управления условиями переноса в сварочную ванну наплавляемого металла. Эта возможность обеспечивается быстродействующей инверторной схемой источника питания, специальным электронным микропроцессорным модулем, принудительно задающим необходимый уровень сварочного тока и контуром обратной связи, динамично отслеживающим изменения напряжения на дуге. В течение всего цикла переноса капли в сварочную ванну величина сварочного тока жестко зависит от фазы формирования и перехода последней. Идентификация фазы переноса осуществляется за счет обработки величины напряжения постоянно снимаемого с дугового промежутка.

Рассмотрим подробнее влияние основных параметров сварочного режима на процессы, происходящие в дуговом промежутке. Как уже было отмечено, перенос наплавляемого металла происходит сериями коротких замыканий. На Рис. 22 представлены диаграммы кривых тока и напряжения, характерные для традиционного полуавтомата и источника STTTM. Каждое замыкание проволоки в сварочную ванну – цикл переноса – удобно разбить на несколько характерных этапов. Подготовка капли (Т7-Т0-Т1)Продолжительный этап действия базового тока на уровне 50 - 100 А и подготовка капли к моменту короткого замыкания. На этом этапе под действием сил поверхностного натяжения форма капли приближается к правильной сфере, создавая тем самым благоприятные условия для плавного объединения со сварочной ванной. Управление величиной базового тока несет в себе две основные функции. Во-первых, он должен обеспечить дугу количеством энергии, достаточным для преодоления потерь на излучение и поддержание определенного объема расплавленной на конце электрода капли. Если базовый ток слишком низок, это приводит к кристаллизации верхней части капли и уменьшению ее объема. Более того, это может привести даже к полной кристаллизации капли и, как следствие, к нестабильности всего процесса и утыканиям проволоки в дно сварочной ванны. Во-вторых, от уровня базового тока зависит степень общего разогрева свариваемого изделия. Действие базового тока похоже на влияние сварочного напряжения при обычной полуавтоматической сварке. При повышении обоих параметров сварочный шов теряет выпуклость, приобретает более низкую и плавную форму. Это происходит за счет увеличения разогрева зоны дуги и повышения текучести металла. Однако, увеличение базового тока более 120 А приводит к значительному повышению разбрызгивания. Оптимальная величина базового тока зависит от типа защитного газа (понижается с переходом на смеси аргона), материала, диаметра и скорости подачи сварочной проволоки. Установка оптимального для тех или иных условий базового тока в процессе работы, а именно его соответствие заданной скорости подачи проволоки, имеет принципиальное значение для качества всего соединения.

  Начальный период короткого замыкания (Т1-Т2)

В момент Т1 происходит замыкание капли на сварочную ванну. Если при этом величина сварочного тока составляет 150 - 200 А, как в случае с обычным полуавтоматическим процессом, капля мгновенно отрывается, обычно разрушаясь и разлетаясь в стороны, что приводит к разбрызгиванию. Кроме того, ток такой величины, пытаясь пройти через узкую перемычку, образовавшуюся между каплей и ванной, приводит к выплеску металла. При действии источника STT образование контакта происходит при значительно более низком уровне сварочного (базового) тока, что исключает эти негативные явления. Капля спокойно залипает на сварочную ванну, образуя пятно контакта. Датчик контура обратной связи источника питания STTTM в момент Т1 подает микропроцессору сигнал о возникновении короткого замыкания (напряжение упало до значения, близкого к нулю). источник понижает ток с базового уровня до 10 А на время 0,75 миллисекунд. В течение этого времени происходит развитие пятна контакта, врастание

капли в сварочную ванну и образуется надежная перемычка между ванной и электродной проволокой.Период пинч-эффекта (Т2-Т3)Пинч-эффектом называют возникновение вокруг электрического проводника центростремительных сжимающих сил, пропорциональных квадрату протекающего по проводнику тока. Строго говоря, этот эффект присутствует в сварочном контуре всегда когда сварочный ток не равен нулю. Однако только на рассматриваемом этапе влияние пинч-эффекта на перенос в сварочную ванну наплавляемого металла имеет принципиальное значение. По истечении времени действия начального периода короткого замыкания (0,75 мс, момент Т2) микропроцессор резко повышает величину сварочного тока. На этой короткой первой стадии происходит стремительный рост электромагнитных сил осесимметричного сжатия жидкой перемычки и образование на ней шейки. Уровень, до которого источник повышает ток на первой стадии, зависит от диаметра применяемой проволоки (повышается с увеличением диаметра) и устанавливается сварщиком с помощью двухпозиционного тумблера на лицевой панели аппарата. На второй стадии пинч-эффекта повышение сварочного тока происходит значительно более плавно. Источник «готовится» к моменту разрушения шейки и отделения капли от электродной проволоки. Необходимо отметить, что во время короткого замыкания напряжение между электродной проволокой и сварочной ванной не равно нулю, поскольку при температуре плавления (1550°С) металл имеет высокое электрическое сопротивление. Образование шейки связано с уменьшением поперечного сечения перемычки и ростом электрического сопротивления этого участка проводника. На этой стадии снова вступает в действие контур обратной связи, снабжающий микропроцессор информацией о сварочном напряжении. Скорость изменения сопротивления определяется косвенно путем последовательных замеров изменения напряжения в единицу времени. Когда эта скорость достигает определенного значения, источник получает от датчика напряжения дуги сигнал, свидетельствующий о том, что шейка готова к разрушению (момент Т3). В этот момент источник прекращает плавное наращивание тока и резко снижает его до уровня порядка 5 А. Отделение капли (момент Т4) происходит без разбрызгивания, присущего традиционному полуавтомату с жесткой внешней характеристикой. Силы поверхностного натяжения уже слитых воедино капли и ванны «втягивают» каплю вглубь, формируя сварочный шов. 

Рост капли (Т5-Т6)В течение всего этого этапа действует, так называемый, пиковый уровень сварочного тока, устанавливаемый сварщиком на лицевой панели аппарата. После отделения капли от электродной проволоки дуговой промежуток восстанавливается и резко повышается напряжение. Для продолжения процесса необходимо быстро сформировать новую каплю на торце электрода. С этой целью источник питания, получая сигнал о восстановлении дуги, мгновенно повышает ток до пикового уровня и наращивает плазменный столб. Пиковое значение тока определяет скорость нарастания плазмы и увеличения дугового промежутка. На торце электрода формируется расплавленная капля. Одновременно с этим усиливается давление дуги на сварочную ванну, вызывая ее сжатие и еще большее удлинение дуги. Утонение жидкой прослойки под дугой приводит к увеличению глубины проплавления. Оптимальная длительность действия пикового тока устанавливается процессором в диапазоне 1 - 2 мс. Его действие в течение более длительного периода может привести к значительному увеличению разбрызгивания вследствие слишком большого объема образуемой капли. 

Таким образом, пиковый ток непосредственно влияет на длину дуги и обеспечивает необходимое проплавление. Уровень пикового тока довольно высок – порядка 350 - 400 А. На таком токе обычный полуавтомат мог бы производить сварочные работы проволокой диаметром 1,2 мм на скоростях порядка 5 м/мин. Однако, в случае STT такой высокий уровень тока действует только после отделения капли и ее переноса в ванну, что значительно повышает качество сварного шва.Переход на базовый ток (Т6-Т7)После окончания действия пикового тока, когда создана капля необходимого объема, источник экспоненциально понижает ток до базового уровня. Резкое снижение тока в данном случае неприемлемо, поскольку мгновенный сброс действия дуги может привести к возникновению возмущений. При работе с последней версией источников питания – STT II – сварщик имеет возможность регулировать скорость снижения тока на этом этапе специальной рукояткой на лицевой панели источника (функция Tailout), достигая при этом наибольшей стабильности сварочного процесса и наилучшей формы сварного шва. Кроме того, замедление падения тока приводит к увеличению общего тепловложения в сварочную ванну без изменения длины дуги, что важно, например, при работах с высоколегированными и нержавеющими сталями. Повышение тепловложения способствует улучшению сплавления с основным металлом и позволяет повысить скорость сварочных работ. С переходом тока на базовый уровень вновь созданная капля начинает приобретать правильную сферическую форму и весь цикл переноса повторяется. Источники питания STT II нельзя отнести ни к одной группе аппаратов с традиционными вольтамперными характеристиками. Правильнее считать его источником с высокоскоростным управлением величиной сварочного тока, оптимизированным специально для переноса сериями коротких замыканий. Как и традиционный сварочный полуавтомат, система на базе технологии STT II состоит из собственно источника питания, блочно независимого механизма подачи сварочной проволоки с комплектом соответствующих контрольных и силовых кабелей и стандартной горелки для выполнения работ в полуавтоматическом режиме на 200 или 300 Ампер. Кроме того, стандартная комплектация источника питания включает специальный раздвоенный провод длиной до 15 м, предназначенный для организации контура обратной связи от сварочной дуги к источнику питания. Одна из линий контура закрепляется на токоподводе механизма подачи, а другая с помощью небольшого зажима закрепляется на свариваемой детали. В процессе подбора режима сварщик должен установить необходимую скорость подачи проволоки, определяющую производительность наплавки, и выполнить ряд облегчающих работу и понижающих вероятность образования дефектов функциональных установок. К таковым относятся: 2-х / 4-х шаговый режим работы, точечный режим, скорость подачи проволоки до зажигания дуги, ускорение при переходе на рабочую скорость, длительность предварительной и послесварочной подачи защитного газа, длительность задержки между прекращением подачи и сбросом сварочного потенциала. Все эти установки выполняются на механизме подачи проволоки один раз перед началом работы. Настройка источника питания для работ по технологии STT II выглядит иначе, чем у обычного полуавтомата с жесткой характеристикой. Поскольку процесс полностью подконтролен микропроцессору, сварщик лишь задает параметры и форму токовых импульсов, возникающих в контуре при переносе капли: устанавливается величина базового (0 - 125 А), пикового (0 - 450 А) токов, а так же длительность заднего фронта импульса роста капли. Кроме того, перед началом работы простым переключением двух тумблеров источник настраивается на материал свариваемого изделия (углеродистая/нержавеющая сталь) и диаметр используемой сварочной проволоки (1,0 мм и менее/1,2 мм и более). Функция «горячего старта», традиционно присутствующая на аппаратах инверторного типа производства «Lincoln Electric», поможет сварщику достичь качественного зажигания дуги и обеспечит хорошее проплавление в начале шва.Процесс STTTM основан на принципиально новом технологическом подходе к оборудованию для сварочного оборудования и выполняемым им задачам. При внешней схожести с традиционным полуавтоматическим процессом, сказанное выше о работе систем с технологией STTTM убеждает в наличии большого количества отличий, имеющих важное прикладное значение, в частности, для решения вопроса создания качественного корневого шва у труб различного диаметра.

Корневой шов – главная составляющая всего соединения. Качество и производительность при выполнении корневого шва определяет темп строительства всей магистрали. На сегодняшний день существуют и активно применяются на практике несколько традиционных способов создания корневого шва методом дуговой электрической сварки. К ним относятся: ручной сварочный процесс корня покрытыми электродами с основным и целлюлозным типом покрытия, а так же автоматическая сварка корня сплошной проволокой в газо-защитной среде головками, расположенными внутри трубы. Последний метод является наиболее производительным и дорогостоящим, и требует дополнительных затрат на переточку заводской кромки трубы под сварку изнутри. Процесс STT способен устранить этот недостаток. Теплофизические свойства дуги и сварочной ванны, характерные для процесса переноса металла за счет сил поверхностного натяжения, позволяют вести сварку корня снаружи с получением гарантированного проплавления и обратного валика требуемых размеров во всех пространственных положениях. При этом процесс STT способен, при определенном навыке сварщика, в достаточно больших пределах отрабатывать изменения параметров разделки. Исследования показали, что процесс справляется с задачей сплавления кромок и создания обратного валика при увеличении ширины разделки до 4,0 мм и смещении кромок до 3,0 мм даже в потолочном положении. Другим достоинством метода STTTM при выполнении корневого прохода на трубах большого диаметра является размер наплавляемого шва. За один проход наплавляется слой металла, соответствующий двум проходам (корневому и горячему) при использовании сварки ММА электродами с целлюлозным типом покрытия (см. Рис. 24). Во-первых, это обстоятельство ощутимо сокращает время сварки. Во-вторых, позволяет вывести внутренний центратор сразу после сварки корня, поддерживая, таким образом, высокий темп строительных работ. При этом внешняя поверхность корневого шва свободна от шлака (требуется лишь незначительная зачистка проволочной щеткой), и не имеет так называемых «карманов» – зашлакованных продольных канавок, расположенных по краям шва в местах сплавления с основным металлом, характерных для все той же сварки целлюлозными электродами. Мы производим сравнение именно с этим типом электрода, поскольку оба метода имеют близкие скорости сварки. Выполнение корневого шва электродами с основным типом покрытия не имеет указанных недостатков, но более чем в два раза медленнее STTTM. Главное преимущество сварки основным электродом - относительно низкое содержание диффузионного водорода в металле шва.Однако, сварочный процесс STT, выполняемый полуавтоматически проволокой сплошного сечения в газо-защитной среде, по данным компании-производителя, превышает этот показатель качества. Исследования, проведенные при аттестации метода, подтверждают это обстоятельство.Среди других особенностей процесса STTTM следует выделить сокращение общего тепловложения в свариваемую деталь, крайне низкий уровень разбрызгивания и дымообразования. При этом большинство сварщиков отмечают легкость управления сварочной ванной. Процесс не требует особых навыков, а во многих случаях просто менее трудоемок. Высокие показатели качества и стабильности наплавки достигаются при защите дуги и сварочной ванны наиболее дешевым углекислым газом, поскольку метод оптимизирован именно для типа переноса металла сериями коротких замыканий, характерного для СО2.Одно из достоинств метода STTTM – возможность его использования для механизированного сварочного процесса сварки. Как отмечалось ранее, системы автоматической сварки стыков трубопроводов позволяют достичь наивысших показателей качества и производительности работ. Автоматический сварочный процесс предъявляет повышенные требования к качеству подготовки кромок и сборке стыка. Эти требования не всегда возможно выполнить. Поэтому, для труб малого и среднего диаметров (условно менее 558х12,7 мм) целесообразно использовать узкую J-образную разделку с углом скоса кромок порядка 5° и притуплением 1,5 мм. Сборка стыка осуществляется без зазора. Все слои выполняются с использованием проволоки сплошного сечения диаметром 1,2 мм. Корневой шов выполняется в смеси 75%Ar/25%CO2 от источника STT II. Специальная форма разделки, применение двухкомпонентной смеси газов и особенности технологии STTTMобеспечивают при этом полное проплавление и формирование обратного валика. Заполняющие слои выполняются в чистом CO2, облицовочный слой в смеси 75%Ar/25%CO2 от

классического источника питания с падающей вольтамперной характеристикой. Для работы по такой технологии используется специально разработанная для сварки корневого шва снаружи головка, управляемая микропроцессором.Для труб большого диаметра (условно свыше 558х12,7 мм) было предложено использовать стандартную заводскую разделку с углом скоса кромок 30° и стандартным притуплением. Сборка стыка выполнялась с зазором порядка 2,0 - 2,5 мм. В этом варианте сварочная технология STTTM призвана обеспечить выполнение качественного корневого шва при наличии существующих погрешностей подготовки кромок и сборки без использования подкладных колец. Выполнение остальных проходов аналогично первому случаю, за исключением использования порошковой газозащитной проволоки для заполняющих слоев, обеспечивающей лучшее проплавление и при работе с трубами большой толщины. 

Технология forceArcTMТехнология была разработана компанией «EWM» (Германия) для своей серии инверторных полуавтоматов Phoenix. Технология forceArcTM обеспечивает дугу со струйным переносом без коротких замыканий дугового промежутка. Высокая скорость передачи сигнала по системе обратных связей и малая индуктивность сварочного контура силового инвертора позволяет ограничить размер капли расплавленного металла и мгновенно корректировать сварочный ток, не позволяя, тем не менее, процессу переходить в режим коротких замыканий.Отсутствие расплескивания металла при коротких замыканиях существенно снижает вероятность образования брызг. При стандартной MIG/MAG сварке со струйным переносом длина дуги относительно большая и это уменьшает устойчивость дуги, особенно при сварке в узкую разделку. В режиме forceArcTM длина дуги меньше и появляется возможность сварки при увеличенном вылете проволоки из сопла.Форсированная дуга имеет также ряд других преимуществ перед дугой со струйным переносом:

Глубокое проплавление благодаря увеличенному давлению дуги на ванну жидкого металла; Упрощение управление процессом благодаря большей стабильности дуги;

Отсутствие подрезов благодаря короткой дуге; Высокая производительность, обусловленная более высокой скорости сварочного процесса и

увеличению коэффициенту наплавки (уменьшение числа проходов); Уменьшение зоны нагрева; Экономия сварочной проволоки и защитного газа; Уменьшение необходимой ширины разделки; Снижение остаточных деформаций.

Процесс HighSpeedTMПринцип сварки методом HighSpeed TM. Высокопроизводительный сварочный процесс High-SpeedTM  позволяет сваривать сплошным электродом со скоростью подачи проволоки до 30 м/мин. Перенос электродного материала происходит в струйном диапазоне. При этом характерны две различные формы перехода (Рис. 30): струйный и ротационный.Аксиальный струйный переход при высоких значениях тока выражается конической формой конца электрода, от которого расходится трапециевидный поток плазмы. Высокое давление плазмы создает в основном материале проплавление, которое характеризуется узкой и глубокой сердцевиной и корытообразной поверхностной зоной (Рис. 31). Расстояние до токоведущего мундштука составляет 15 - 20 мм. Ротационный переход напротив возникает при образовании длинного столба жидкости на конце оплавляющегося электрода. Вследствие очень большого тока и большого вылета электрода температура образовывающейся капли настолько высока, что электрод плавится уже без действия дуги. Расстояние до токоведущего мундштука в этом случае составляет 25 - 35 мм. По причине продольного магнитного поля столб жидкости вращается вокруг своей оси и конически расширяется. Капли металла переходят в радиальном направлении в основной материал и создают относительно плоское и широкое проплавление.

Комбинации «проволока – защитный газ» и область действия.Для сварочного процесса HighSpeedTM  применяют электроды диаметром 1,0 и 1,2 мм. Более тонкие электроды из-за нестабильности их подачи при высоких скоростях менее пригодны. Более толстые электроды отпадают, так как в этом случае не создается необходимая для вращения температура конца электрода при технически целесообразном вылете электрода. Чтобы гарантировать стабильный процесс, электроды должны постоянно показывать хорошие свойства скольжения. Используемые комбинации «проволока – защитный газ» включают в себя сплошные или порошковые проволоки и стандартный двухкомпонентный газ. Область применения охватывает нелегированные и мелкозернистые стали с пределом текучести до 500 Н/мм2 . В то время когда в диапазоне обычной дуги со струйным переносом применяются главным образом смеси газов на основе углекислоты, ротационный перенос достигается при использовании кислородосодержащих смесей. Причиной для этого является свойство аргонокислородных смесей образовывать длинный столб жидкости и вместе с этим улучшать свойства вращения. По сравнению с этим смеси газов аргона и углекислоты требуют более высоких значений напряжения дуги и смещают рабочую зону струйного переноса к более высоким силам тока. Стандартные газы 82%Аr/18%СО2 и 92%Аr/8%СО2 расширяют обычный диапазон струйного переноса с использованием сплошной проволоки диаметром 1,0 мм до скорости подачи проволоки 24 м/мин, диаметром 1,2 мм - до 23 м/мин.Рутиловые и основные порошковые проволоки напротив могут подаваться со скоростью до 30 м/мин, при этом возникает ротационный перенос металла. Чтобы использовать ротационный диапазон перехода электродного металла применяется стандартный газ 96%Аr/4%О2. Применение этого газа уменьшает переходную область между обычной и ротационной дугой со струйным переносом и стабилизирует процесс уже со скорости подачи проволоки 23 м/мин (Рис. 32). При этом достигается скорость подачи проволоки до 30 м/мин как при диаметре 1,0 мм, так и при 1,2 мм.

Требования к источникам питания и оборудованию для сваркиДля HighSpeedTM необходим источник питания инверторного типа с быстрым переключением силовых элементов выпрямительного и инверторного блоков. Важным узлом является механизм подачи проволоки. Четырехроликовый механизм и двигатель с высокими пусковым моментом и мощностью протяжки гарантирует стабильную скорость подачи проволоки со скоростью до 30 м/мин. Горелка должна выдерживать высокую термическую нагрузку. Ее конструкция требует одновременного водяного охлаждения контактного токоведущего наконечника и газового сопла.Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (режим ТИГ)

ТИГ - режим аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. При сварке неплавящимся электродом свариваемые кромки изделия приводят в соприкосновение. Между неплавящимся электродом и изделием возбуждают электрическую дугу. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал нагреваются до плавления и образуется ванна расплавленного металла. При этом в зону дуги подается защитный газ аргон, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования. После затвердения металл сварочной ванны образует сварной шов.

Автоматическая сварка под флюсом

Автоматическая сварка под флюсом выполняется путем механизации основных движений, выполняемых сварщиком при ручной сварке - подачи электродной проволоки в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. Жидкий металл сварочной ванны защищает от воздействия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образованным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. После затвердения металла сварочной ванны образуется сварочный шов.

Контактная сварка

Контактной сваркой называется сварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.

Точечная контактная сварка - это сварка, при которой соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и передающих усилие сжатия. Свариваемые листы или стержни накладывают друг на друга и зажимают между металлическими электродами, к которым от трансформатора подводится сварочный ток. Нагрев металла происходит при замыкании сварочной цепи. Наибольшее количество теплоты выделяется на участке наибольшего сопротивления цепи, т.е. в зоне соединения свариваемых листов или стрежней. Здесь металл расплавляется. После выключения тока и осадки из образовавшейся жидкой металлической ванны кристаллизуется сварная точка. Цикл сварки состоит из следующих операций: сжатия свариваемых заготовок,

включения и выключения сварочного тока и снятия усилия сжатия

Воздушно-плазменная резка

Режим воздушно-плазменной резки. Резка осуществляется путем глубокого проплавления металла плазменной дугой в зоне резания, а струей сжатого воздуха непрерывно удаляется расплавленный металл из полости реза.

Тема 8Графическое изображение сварных швов

Условные изображения и обозначения швов сварных соединений

(ЕСКД ГОСТ 2.312-72)Настоящий стандарт устанавливает условные изображения и обозначения швов

сварных соединений в конструкторских документах изделий всех отраслей промышленности, а также в строительной документации, в которой не использованы изображения и обозначения применяемые в строительстве.

Изображение швов сварных соединенийУсловное обозначение швов сварных соединенийУпрощенное обозначение швов сварных соединений   Примеры условных обозначений швов сварных соединений

Изображение швов сварных соединенийШов сварного соединения, независимо от способа сварки, условно изображают:видимый - сплошной основной линией (рис. 1а, в);невидимый - штриховой линией (рис. 1г);Видимую одиночную сварную точку, не зависимо от способа сварки, условно

изображают знаком "+" (рис.1б), который выполняют сплошными сплошными линиями (рис. 2).

Невидимые одиночные точки не изображают.От изображения шва или одиночной точки проводят линию-выноску,

заканчивающуюся односторонней стрелкой (см. рис. 1). Линию-выноску предпочтительно проводить от видимого шва.

а) б) в) г)Рисунок 1. Условное изображение сварного соединения

Рисунок  2. Условное изображение одиночной сварной точки

На изображение сечения многопроходного шва допускается наносить контуры отдельных проходов, при этом их необходимо обозначить прописными буквами русского алфавита (рис. 3).

Шов, размеры конструктивных элементов которого стандартами не установлены (нестандартный шов), изображаются с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу (рис. 4).

Границы шва изображают сплошными основными линиями, а конструктивные элементы кромок в границах шва - сплошными тонкими линиями.

Рисунок  3. Изображение сечения многопроходного шва Рисунок  4. Изображение нестандартного шва

Условное обозначение сварных соединений

Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов приведены в таблице 1.В условном обозначении шва вспомогательные знаки выполняют сплошными

тонкими линиями.Вспомогательные знаки должны быть одинаковой высоты с цифрами, входящими в

обозначение шва.Таблица 1. Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов.

Вспомогательный знак

Значение вспомогательного знака

Расположение вспомогательного знака относительно полки линии-выноски,

проведенной от изображения шва

с лицевой стороны с оборотной стороны

Усиление шва снять

Наплывы и неровности обработать с плавным

переходом к основному металлу

Шов выполнить при монтаже изделия, т.е. при установке его по

монтажному чертежу на месте применения

 

Шов прерывистый или точечный с цепным

расположением.Угол наклона линии

~60о

Шов прерывистый или точечный с шахматным

расположением

Шов по замкнутой линии

Диаметр знака - 3...5 мм.Шов по незамкнутой

линии. Знак применяют, если расположение шва

ясно из чертежаПримечание:1. За лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают

сторону, с которой производят сварку.2. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с несимметрично

подготовленными кромками принимают сторону, с которой производят сварку основного шва.

3. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с симметрично подготовленными кромками может быть принята любая сторона.

Структура условного обозначения стандартного шва или одиночной сварной точки приведена на схеме (рис.5).

Знак выполняют сплошными тонкими линиями. Высота знака должна быть одинаковой с высотой цифр, входящих в обозначение шва.

Рисунок 5. Структура условного обозначения стандартного шваСтруктура  условного обозначения нестандартного шва или одиночной сварной

точки приведена на схеме (рис. 6)

Рисунок  6. Структура условного обозначения нестандартного шва или одиночной сварной точкиВ технических требованиях чертежа или таблицы швов указывают способ сварки,

которым должен быть выполнен нестандартный шов.Условное обозначение шва наносят:а) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны

(рис. 7а);

б) под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны (рис. 7б).

а) с лицевой стороны б) с оборотной стороныРисунок  7, Условное обозначение сварного шва

а) с лицевой стороны б) с оборотной стороныРисунок  8. Обозначение шероховатости механически обработанной поверхности шва

Рисунок  9. Обозначение контрольного комплекса или категории контроля шва

Обозначение шероховатости механически обработанной поверхности шва наносят на полке  или под полкой линии-выноски после условного обозначения шва (рис.8), или указывают в таблице швов, или приводят в технических требованиях чертежа, например: "Параметр шероховатости поверхности сварных швов ..."

Примечание. Содержание и размеры граф таблицы швов настоящим стандартом не регламентируется.

Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение допускается помещать под линией-выноской (рис. 9)

В технических требованиях или в таблице швов на чертеже приводят ссылку на соответствующий нормативно-технический документ.

Сварочные материалы указывают на чертеже в технических требованиях или таблице швов.

Допускается сварочные материалы не указывать.При наличие на чертеже одинаковых швов обозначение наносится у одного из

изображений, от изображений остальных одинаковых швов проводят линии-выноски с полками. Всем одинаковым швам присваивают одинаковый номер, который наносят:

а) на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва (рис. 10а);б) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего

обозначения, с лицевой стороны (рис. 10б);

в) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с оборотной стороны (рис. 10в);

Количество одинаковых швов допускается указывать на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва (см. рис. 10а).

а) б) в)Рисунок  10. Обозначение одинаковых швов

Примечание. Швы считаются одинаковыми, если: одинаковы их типы и размеры конструктивных элементов в поперечном сечении; к ним предъявляются одни и те же требования.

Упрощенное обозначение швов сварных соединений

При наличии на чертеже швов, выполненных по одному и тому же стандарту, обозначение стандарта указывают в технических требованиях чертежа (запись по типу: "Сварные швы ... по ...") или таблице.

Допускается не присваивать порядковый номер одинаковым швам, если все швы на чертеже одинаковы и изображены с одной стороны (лицевой или обратной). При этом швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями-выносками без полок (рис. 11).

Рисунок  11. Обозначение швов с помощью линий-выносокНа чертеже симметричного изделия, при наличии на изображении оси симметрии,

допускается отмечать линиями-выносками и изображать швы только на одной из симметричных частей изображения изделия.

На чертеже изделия, в котором имеются одинаковые составные части, привариваемые одинаковыми швами, эти швы допускается отмечать линиями-выносками и обозначать только у одного из изображений одинаковых частей (предпочтительно у изображения, от которого приведена линия-выноска с номером позиции)

Допускается не отмечать на чертеже швы линиями-выносками, а приводить указания о сварке записью в технических требованиях чертежа, если эта запись однозначно определяет места сварки, способы сварки, типы швов сварных соединений и размеры их конструктивных элементов в поперечном сечении и расположение швов.

Одинаковые требования ко всем швам или группе швов, приводят один раз - в технических требованиях или таблице швов.

Примеры условных обозначений швов сварных соединений

Характеристика шва

Форма поперечного сечения шва

Условное обозначение шва, изображенного на чертеже

с лицевой стороны с оборотной стороны

Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, двусторонний, выполняемый дуговой ручной сваркой при монтаже изделия.

Усиление снято с обеих сторон.

Параметр шероховатости шва:

- с лицевой стороны - Rz 20 мкм;

- с оборотной стороны Rz 80 мкм

Шов углового соединения без скоса кромок, двусторонний, выполняемый автоматической сваркой под флюсом по замкнутой линии

Шов углового соединения со скосом кромок, выполненный электрошлаковой сваркой проволочным электродом. Катет шва 22 мм

Шов точечный соединения внахлестку, выполненный дуговой сваркой в инертном газе плавящимся электродом. Расчетный диаметр точки 9 мм.Шаг 100 мм.Расположение точек шахматное.Усиление должно быть снято.Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 40 мкм

 Шов стыкового соединения без скоса кромок, односторонний, на остающейся подкладке, выполненный сваркой нагретым газом с присадкой

Одиночные сварные точки соединения внахлестку, выполненные дуговой сваркой под флюсом.

Диаметр электрозаклепки-11мм.

Усиление должно быть снято.

Параметр шероховатости

___________________

обработанной поверхности Rz 80 мкм.

Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторонний, прерывистый с шахматным расположением, выполняемый дуговой ручной сваркой в защитных газах неплавящимся металлический электродом по замкнутой линии.

Катет шва 6 мм.

Длина провариваемого участка 50 мм.

Шаг 100 мм.Одиночные

сварные точки соединения внахлестку, выполняемые контактной точечной сваркой. Расчетный диаметр точки 5 мм.

Шов соединения внахлестку прерывистый, выполняемый контактной шовной сваркой.

Ширина шва 6 мм.

Длина провариваемого участка 50 мм.

 

Шаг 100 мм.Шов

соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний, выполняемый дуговой полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электродом.

Шов по незамкнутой линии.

Катет шва 5 мм.

 

ПРИМЕР УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ НЕСТАНДАРТНОГО ШВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Характеристика шва Условное изображение и обозначение шва на чертеже

Шов соединения без скоса кромок, односторонний, выполненный ручной дуговой сваркой при монтаже изделия

Примечание. В технических требованиях делают следующее указание: "Сварка ручная дуговая".

Тема 9Термическая резка металлов

На сегодняшний день плазменная резка металла - один из наиболее распространенных способов разрезать металлический лист или любое другое изделие на необходимые фрагменты. Главной особенностью такой обработки металла является воздействие на него мощной струи плазмы высокой температуры, из-за чего данный метод классифицируется как термическая резка металла.

Как это работает?

Технология плазменной резки металла довольно проста: воздействие на объект производится нагретой до высокой температуры плазмой. При этом, относительно несущественная часть излучения активно поглощается металлом, из-за чего он нагревается и на нем появляется оксидная

пленка. Эта пленка, в свою очередь, поглощает довольно большой процент лазерного излучения и обрабатываемая поверхность нагревается до температуры плавления.

Современное оборудование спроектировано таким образом, что при плазменной резке металла поверхность не только облучается плазменным лучом, а и с помощью специальных сопел подается так называемый активный газ, благодаря которому горение металла в области воздействия усиливается, из-за чего скорость его резки возрастает. К дополнительными преимуществами подачи активного газа (чаще всего в его роли выступает кислород) является удаление продуктов горения и быстрое снижение температуры в месте воздействия плазменного луча.

Плазменная резка металла: что для этого нужно

В перечень оборудования, необходимого для осуществления такой обработки поверхностей (как ровных листов, так и объемных деталей, например, труб), как плазменная резка металла, в обязательном порядке входит:

1.режущая лазерная головка;2. стол, на котором закреплена головка;3. система управления (обычно компьютер)

Основной же частью лазерной головки, к которой предъявляются высокие требования, является плазмотрон - элемент, в котором возникает электрическая дуга и рабочий газ превращается в плазму.

Плазменная резка металла: преимущества технологии

Термическая резка металла имеет существенные преимущества по сравнению с другими технологиями обработки стали, алюминия, нержавейки. Итак, к ним можно отнести:

высокую скорость и точность (менее 0,5 мм) резки; отсутствие окалины и заусениц на обработанной поверхности; возможность резки цветных металлов, в том числе и алюминия; небольшой нагрев обрабатываемой поверхности; относительно невысокую стоимость работ; возможность вырезать сложные геометрические фигуры.

Термическая (плазменная) резка металла: область применения

Данный метод обработки металлов и их сплавов подразумевает резку листов или объемных деталей, сверление отверстий любой формы и размеров, изготовление деталей для различных станков, производственных роботов.

Плазмамаш работает на рынке обработки металлов не один десяток лет и за это время стал лидером отрасли. Мы предлагаем своим клиентам как оборудование известных торговых марок, так и детали и аппараты плазменной резки собственного производства. Последний факт позволяет максимально эффективно решать задачи и выполнять индивидуальные требования каждого конкретного клиента.

Тема 10

Технические газыКислородные, ацетиленовые, азотные, аргоновые и углекислотные баллоны.

Надписи выбиты непосредственно на корпусе баллона в районе горловины. Иногда (особенно у старых баллонов) частично закрыты слоями краски и не видны.1. Только для ацетиленовых баллонов. Символы "ЛМ" или "ПМ" - тип наполнителя баллонов (ЛМ - литая масса, ПМ - пористая масса). Запись "ПМ" не всегда соответствует действительности, т.к. случается, что завод заменил наполнитель не сделав об этом отметки на корпусе.2. Заводской номер баллона.3. Фактическая вместимость баллона по воде при изготовлении в литрах. При превышении мерной вместимости балона над заводской более чем на 1.5% баллон к дальнейшей эксплуатации не допускается (нарушение геометрии корпуса, риск образования микротрещин).4. Фактическая масса корпуса баллона при изготовлении. При уменьшении массы корпуса против

номинальной более чем на 7.5% баллон к дальнейшей эксплуатации не допускается (унос массы, коррозия и истончение стенки).5. Рабочее ("Р") и проверочное ("П") давления баллона в атмосферах.6. Дата изготовления и следующей переаттестации в формате "MM.ГГ.АААА", где "MM" - номер месяца изготовления, "ГГ" - две последние цифры года изготовления, "АААА" - год следующей переаттестации (либо "АА" - две последние цифры года следующей переаттестации). Буква "N" - клеймо завода, свидетельствующее о том, что запись относится к сведениям об изготовлении баллона.7. Буквенно-цифровой шифр, обведенный в круг - клеймо завода или лаборатории, где проводилась переаттестация.8. Сведения о дальнейшей переаттестации баллона в формате "MM.ГГ.АААА", где "MM" - номер месяца переаттестации, "ГГ" - две последние цифры года переаттестации, "АААА" - год следующей переаттестации (либо "АА" - две последние цифры года

следующей переаттестации). Если баллон проходил несколько переаттестаций, то сведения о них, как правило, выбиваются друг под другом или, что реже, к существующей записи добавляется год следующей переаттестации в формате ".АА" и эта запись заверяется клеймом. При этом надпись приобретает следующий, например, вид: "R 1.92.97.02 R", что следует читать так: баллон переаттестовывался в январе 1992 года и, затем, в январе 1997 года снова прошел переаттестацию, которая будет действительна до января 2002. (символ "R" изображает здесь клеймо участка переаттестации.)Надписи на приведенном на рисунке баллоне следует читать так: баллон № 36847 изготовлен в феврале 1990 года. Масса корпуса 63.4 кг, вместимость 40.1 литра. Проведены гидравлические испытания корпуса на 225 атм, разрешенное номинальное (рабочее) давление 150 атм. В марте 1995 года баллон прошел очередную переаттестацию на участке "Ц4", дата следующей переаттестации - март 2000 года.

Пропановые баллоны.

Надписи нанесены на специальный металлический шильдик, закрепленный в верхней части корпуса баллона вокруг вентиля.1. Рабочее давление баллона в мегапаскалях (1 МПа ~ 10 атм).2. Проверочное (испытательное) давление баллона в мегапаскалях.3. Фактический объем баллона при изготовлении в литрах.4. Заводской номер баллона.5. Дата изготовления баллона в формате "MM.ГГ.АА", гдк "ММ" - месяц изготовления, "ГГ" - год изготовления, "АА" - год следующей аттестации баллона.6. Масса порожнего баллона при изготовлении в килограммах.7. Номинальная масса баллона, полностью заполненного газом.8. Сведения о дальнейшей переаттестации баллона в формате "R-АА", где "R" - клкймо завода или участка переаттестаци баллонов, "АА" - год, до которого будет действительна данная аттестация.Таким образом паспорт приведенного на рисунке баллона читается следующим образом: баллон №066447 изготовлен в ноябре 1999 года и допущен к эксплуатации до ноября 2004 года. Проведены гидравлические испытания баллона при давлении 2,5 МПа (25 атм) и баллон разрешен к эксплуатации при наоминальном давлении 1,6 МПа (16 атм). Фактическая масса баллона при изготовлении - 22,4 кг, объем - 50,4 литра. По истечении срока аттестации, участком, которому присвоен шифр "Ц4", была проведена переаттестация баллона и баллон допущен к эксплуатации до ноября 2009 года.Существенные дополнения: запрещается эксплуатация баллонов, имеющих нарушения геометрии (вмятины, вздутия, общую бочкообразность и т.п.); баллоны не должны иметь следов повреждения краски огнем; Баллоны с поражением ржавчиной свыше 30% поверхности баллона к обмену также не принимаются.

Тема 11 Источники сварочного тока

Инверторные источники питания сварочной дуги

Принцип действия сварочного инвертора

Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель. Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц. Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А. Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги.

Устройство сварочного инвертора

В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами. К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг.

Преимущества и недостатки сварочных инверторов

Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна. Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт) для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» - для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения.

Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза. Так при температуре ниже -15оС эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем. И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, но к этому нужно просто привыкнуть.

Нормативные документы и список литературы

1. ПНАЭ Г-7-008-89 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок;2. ПНАЭ Г-7-009-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка, основные положения;3. ПНАЭ Г– 010-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля;4. ПНАЭ Г7-016-89 Унифицированные методики контроля основных материалов (полу-фабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов АЭУ. Визуальный и измерительный контроль;5. ПНАЭ Г– 7-022-90 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Дуговая сварка алюминиевых сплавов в защитных газах;6. ПНАЭ Г– 7-023-90 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения алюминиевых сплавов. Правила контроля;7. ПНАЭ Г-10-031-92 Основные положения по сварке элементов локализующих систем безопасности атомных станций;8. ПНАЭ Г-10-032-92 Правила контроля сварных соединений элементов локализующих систем безопасности атомных станций;

9. ПНАЭ Г-7-003-87 Правила аттестации сварщиков оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок; 10. РД 03-293-99 Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства; 11. ПБ 03-495-03 Технологический регламент проведения аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства;