Способ наложения швов при толщине металла более 15 мм

Основные способы сварки толстого металла. Классификация сварных швов по способу наложения

Для сварки толстого металла в основном используются два метода – электрошлаковый и электродуговой. Оба этих метода позволяют получить качественный шов и не требуют дорогостоящих дополнительных материалов.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка (ЭШС) позволяет сваривать металлические детали толщиной до 60 см. Принцип ЭШС состоит в том, что в зазор между торцами двух свариваемых металлических деталей помещают шлаковую массу. Эта масса расплавляется электрической дугой, создаваемой между электродом и металлическими деталями. После расплавления шлака дуга гаснет, а через шлаковую массу протекает ток, который при правильно подобранных параметрах сварки равномерно нагревает сварочную ванну до высоких температур.

В шлаковую массу добавляется присадочный материал, который плавится вместе со шлаком и краями соединяемых деталей. Поскольку расплавленный металл тяжелее шлака, то он опускается вниз зазора и там застывает. Расплавленная масса же поднимается вверх. В результате этого процесса происходит сварка вертикального зазора.

Для того чтобы расплав не вытекал за пределы зазора, сбоку с двух сторон ставятся специальные пластины – ползуны. Они охлаждаются водой и постепенно перемещаются вверх.

Схема электрошлаковой сварки

Существует три метода осуществления ЭШС:

1. В расплав непрерывно подается присадочный электрод, который расположен в горизонтальной плоскости.
2. Используются пластинчатые электроды, которые заменяют собой ползуны. Благодаря перекрытию зазора, создается эффективный расплав, что позволяет соединить зазоры деталей без добавления присадки.
3. Объединение первых двух методов. При этом используются пластинчатый и плавящийся электроды.

Преимущества и недостатки ЭШС

Основные достоинства ЭШС:

• защита шва от воздействия атмосферы жидким шлаком;
• малая чувствительность процесса к изменению величины тока и даже его кратковременному прерыванию;
• сварка толстого металла за один проход;
• возможность сваривать необработанные торцы деталей;
• малый расход электроэнергии и дешевизна шлаков;
• высокий КПД.

• возможна сварка только вертикальных швов или швов под острым углом к вертикали;
• при прерывании процесса возникают дефекты, которые нельзя исправить;
• шов имеет крупнозернистую структуру, что ограничивает применение изделия при низких температурах (шов становится ломким);
• для организации ЭШС необходимо иметь довольно большое количество приспособлений.

Оборудование

Для выполнения операций ЭШС используются автоматы или полуавтоматы. Второй тип оборудования используется редко, так как вручную перемещать тяжелое оборудование по вертикали для человека довольно трудно.

Автоматы для ЭШС обычно включают:

• автоматически двигающийся сварочный аппарат с медными ползунами;
• источник питания;
• устройства подачи флюса и проволоки;
• систему управления.

В зависимости от конструкции автоматы для ЭШС могут быть подвесные или самоходные (рельсового или безрельсового типа).

Электродуговая сварка

Электродуговая сварка (ЭДГС) представляет собой вид неразъемного соединения деталей, получаемого путем плавления металла электрической дугой, возникающей при подаче на электрод и металл напряжения от источника тока. При воздействии на соединяемые детали такой дуги образуется сварочная ванна из расплавленного металла, после остывания и застывания которой формируется шов, соединяющий детали.

При сварке изделий большой толщины (более 20 мм) с помощью ЭДГС невозможно проварить всю толщину изделия. Поэтому в этом случае используется многослойное наложение швов. Перед тем как начать сварку толстого металла, требуется подготовить его торцы. Чаще всего кромки торцов стачиваются под некоторым углом. Между деталями оставляют зазор.

При выполнении первого корневого (соединительного) шва используется тонкий электрод толщиной в 1-3 мм. Его использование позволяет зафиксировать детали и избежать прожога.

Последующее заполнение сварочного шва осуществляется электродом большего диаметра. При этом слой должен прокладываться по неостывшему предыдущему слою. Толщина слоя для достаточного прогрева не должна быть больше 4-5 мм.

Классификация ЭДГС

ЭДГС бывает следующих типов:

• ручная;
• полуавтоматическая;
• автоматическая.

При ручной ЭДГС сварщик вручную перемещает электрод, в результате чего образуется сварной шов. При полуавтоматической сварке присадочная проволока подается автоматически, а электрод передвигается вручную. При автоматической сварке и проволока, и электрод передвигаются автоматически.

Оборудование

Наиболее распространенным является ручная ЭДГС. При выполнении такого рода сварки используются:

• сварочный аппарат;
• ручной инструмент сварщика;
• приспособления для облегчения сварки.

Сварочный аппарат является, в первую очередь, источником питания для электрической дуги.

В качестве источников питания при ЭДГС используются сварочные трансформаторы, выпрямители (инверторы) или генераторы.

Примерная стоимость инверторных источников тока на Яндекс.маркет

Сварочный трансформатор предназначен для понижения напряжения сети в более низкое напряжение горения дуги и обеспечения необходимого тока. Сварочные выпрямители состоят из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя. Они питают дугу постоянным током. Генераторы обеспечивают питание электродуги путем преобразования механической энергии в электрическую.

Кроме источника питания, в состав сварочного аппарата входят электрод, держатель для электрода и провода, подключающие источник питания к сварочной ванне. Электрод обычно представляет собой присадочный материал с обмазкой, предназначенной для защиты сварочной ванны от воздействия внешней атмосферы. Держатели для электрода бывает винтового или зажимного типа.

Примерная стоимость электрододержателей на Яндекс.маркет

В качестве приспособлений сварщик должен использовать защитную маску, которая фильтрует УФ- и ИК-излучения дуги, респиратор и специальную одежду. Кроме того, в качестве ручного инструмента сварщику положено иметь молоток, зубило, металлическую щетку.

Сварные швы

При сваривании толстостенных деталей могут возникнуть поры или трещины. Для их предотвращения при сварке применяют методы:

• «горка»;
• блочный;
• каскадный.

В первом случае вначале на участке стыка в 200-300 мм формируют слой №1. После очистки его от окалины на него наваривают слой №2, который в 2 раза длиннее первого. Далее отступают на 200-300 мм от начала слоя №2 и наваривают слой №3. Таким образом заполняют весь сварочный шов швами с двух сторон от слоя №1.

При сварке металла толщиной от 20 мм используется каскадный метод. По сути, этот метод является разновидностью метода «горка». В этом случае весь шов делится на отрезки в 20 см. Сначала проваривается самый нижний участок в 20 см. Затем поверх первого слоя кладется второй слой длиной 40 см. Поверх второго слоя кладется третий слой длиной 60 см. Таким образом укладывают слои до заполнения шва над участком №1. После этого от участка №1 варят короткие швы в обе стороны. Благодаря этому, зона сварки будет все время нагрета, и там не образуются трещины.

При блочном методе шов сначала варят по отдельным участкам (блокам), а промежутки между ними заваривают до окончания завершения сварки всего шва.

Особенности сварки труб с толстыми стенками

Трубы с толстыми стенками используются в различных областях народного хозяйства и промышленности. Например, в трубопроводе «Турецкий поток» используются трубы с толщиной стенок в 39 мм, а в трубопроводах высокого давления могут использоваться трубы с толщиной стенок до 52 мм.

Если толщина стенок труб превышает 20 мм, то сварка таких труб может осуществляться с использованием слоев с увеличенной толщиной. Такой метод позволяет увеличить прочность соединения на 10-15%. При этом сварка таких труб должна осуществляться одновременно 2 сварочными аппаратами – один из них наносит обычный слой, а второй – толстый слой.

Как показал опыт, уже имеются результаты по сварке стыков с увеличенной толщиной слоя, при которых стыки в 45 мм были сварены за 3 прохода при толщине одного слоя в 15 мм. При этом стык имел два типа скоса кромок, один из которых Y-образный, а другой – двухступенчатый.

Источник

Способ наложения швов при толщине металла более 15 мм

Способы сварки швов различной протяженности и большой толщины

Сварочные швы разделяют по такой характеристике, как протяженность.

В этом плане, все швы можно разделить на три отдельные группы. Таким образом, имеем:

• короткие швы, протяженностью 250-300 мм;
• швы средней длины, протяженность которых составляет 300-1000 мм;
• длинные швы, длина которых составляет 1000 мм и более.

Все три категории имеют свои особенности, и поэтому свариваются по-своему. Так, например, короткие швы свариваются от начала к концу лишь в одном направлении. Средние швы сваривают несколькими участками. При этом длина участка выбирается такой, чтобы на нем можно было полностью выварить два, три, четыре электрода. Сварка участков начинается в центре шва и ведется от средины к ее концам. Или же это происходит обратноступенчатым способом, то есть от одного края к другому.

Длинные же швы очень широко применяются в таких отраслях, как резервуаростроение. То есть, на тех участках, где необходимо сварить трубы или цистерны большого диаметра, длины и так далее. Например, это также может быть сфера судостроения. В таких случаях, сварка проходит, как правило, вразбивку, при помощи обратноступенчатого способа.

Также, достаточно распространенной и характерной является сварка металлов большой толщины. Как правило, в этих случаях используются многослойные швы, которые рекомендуют сваривать, так называемым, методом «горка» или же каскадным методом. Во время сварки «горкой» наноситься первый слой шва на участке, длиной около 200-300 мм. После этого, рабочую поверхность очищают, удаляя окалины и шлак, после чего, приступают к нанесению второго слоя. Это делается таким образом, чтобы длина второго слоя была в два раза больше первого. В конце концов, отступив от конца второго слоя, также на 200-300 мм, наноситься третий сварочный шов. Таким образом, образуется сварочный шов, который располагается в обе стороны от центральной точки, при помощи коротких швов.

Каскадный же метод сварки используется при толщине сварных листов более 25 мм, и данный способ является разновидностью предыдущего метода. Если же вы имеете дело с листами, толщина которых превышает 60 мм, в таком случае целесообразнее пользоваться сварочными автоматами, которые будут сообщать электродной проволоке поперечные и возвратно-поступательные передвижения. Таким образом, сварка металла большой толщины является достаточно трудоемкой, при использовании любого возможного метода сварки.

Источник

Обратноступенчатый способ сварки однослойных и многослойных швов

По способу заполнения швов по сечению различают однопроходные, однослойные швы (рис. 27, а), многопроходные многослойные (рис. 27,6) и многослойные (рис. 27, в).

Рис. 27. Сварные швы

Обратноступенчатый способ сварки: суть и назначение

Производится несколькими сварщиками одновременно. Применяется для уменьшения деформаций при сварке большой протяжённости и для того, чтобы избежать коробления заготовок от перегрева.

Напряжения и деформации возникают от неравномерного охлаждения или в результате усадки сварочной ванны в процессе охлаждения. Усадка вызывает деформации в прилегающем к ванне металле.

При автоматическом техпроцессе – однослойных швов любой длины, а также при ручной сварке – коротких, до 300 мм, швы заваривают с начала до конца, способ называют – напроход. Обратноступенчатый метод, как правило, подразумевает разбивку на участки от 100 до 300 мм.

МНОГОСЛОЙНЫЙ

чаще — для стыковых швов

I — VI — очередность нанесения слоев

Виды швов в зависимости от длины (протяженности)

Короткие швы имеют длину до 300 мм. Средняя длина шва составляет от 300 до 1000 мм. Швы длиной более 1000 мм называют длинными или швами большой протяженности. Каждый вид имеет свои особенности, о которых нужно знать в процессе сварочных работ.

Короткие сварные швы варятся в одном направлении. Средние швы разделяются на несколько зон, каждая из которых сваривается в направлении, противоположном предыдущему. В этом случае нужно выбрать такую длину зоны, чтобы на ней можно было использовать от двух до четырех электродов. Для варки средних по протяженности швов может использоваться обратноступенчатый способ сварки. Использование длинных швов происходит в резервуаростроении, судостроении. В этом случае также используется обратноступенчатая сварка.

Обратноступенчатая сварка используется для минимизации сварочных деформаций и напряжений при сварочных работах со швами средней и большой длины, а также во избежание коробления деталей.

МНОГОСЛОЙНЫЙ МНОГОПРОХОДНЫЙ ДВУСТОРОННИЙ

чаще — для угловых и тавровых

I — III — очередность нанесения слоев; 1 — 8 — очередность наложения швов

Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают:

• двойным слоем
• горком
• каскадом
• поперечной
• блоками
• горкой

При способе двойного слоя второй слой накладывают по неостывшему первому после удаления сварочного шлака в противоположном направлении на длине 200-400 мм

Способы выполнения сварочных швов различной длины

Размер каждого захвата определяют так, чтобы ушло целое число электродов. Делают это для того, чтобы сварочная ванна прогревалась равномерно. Если металл тонкий – швы короче, толстый – длиннее. Разновидности обратноступенчатой сварки:

1. Секциями – сварку ведут параллельно и одновременно два сварщика.
2. Каскадом – ступеньками слой за слоем: после первого зачищают и подготавливают поверхность, второй делают длиннее первого. Отступают в сторону 30-40 мм и накладывают третий слой.
3. Горкой – каскады швов ведут навстречу друг другу, образуя горку.

Чтобы избежать деформации, используют электроды большего диаметра и большую величину тока. Вертикальный нахлёсточный и кольцевой тавровый шов делают с двух сторон обратноступенчатым способом.

Заготовки толщиной больше средней соединяют многослойными швами. При этом первый – непрерывный, последующие – обратноступенчатые, секциями. Концы участков в смежных слоях совпадать не должны, их сдвигают на 15-20 мм из-за того, что в конечных точках вероятны шлаковые включения и непровары.

НАЛОЖЕНИЕ ШВОВ ПРИ ТОЛШИНЕ МЕТАЛЛА БОЛЕЕ 15 ММ

ПРИ КАСКАДНОМ МЕТОДЕ шов разбивают на участки по 200 мм. После сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают укладывать первый слой на соседнем участке.Тогда каждый последующий слой накладывается на не успевший остыть металл предыдущего слоя

СВАРКА «ГОРКОЙ» — разновидность каскадного метода. Ведется двумя сварщиками одновременно от середины к краям

Оба метода — это обратноступенчатая сварка не только по длине, но и по сечению шва, причем зона сварки всегда остается горячей

ПРИ СВАРКЕ БЛОКАМИ шов заполняют отдельными ступенями по всей высоте сечения шва. Применяют при соединении деталей из сталей, закаливающихся при сварке

Источник