какая последовательность выполнения корневого слоя шва рекомендуется при ручной дуговой сварке

Последовательность наложения сварных швов

Для повышения надежности и прочности сварных конструкций, снижения внутренних напряжений и деформаций применяют специальный порядок сварки.

Под порядком выполнения сварных швов понимают последовательность выполнения шва по длине и способе заполнения разделки.

Сварки протяженных швов

Последовательность выполнения швов зависит от их длины. По протяжённости сварные швы делят на три основные группы группы :

При обратно ступенчатом способе сварки сварной шов делят на участки длиной по 150-200 мм, каждый участок варят в направлении, обратном общему направлению сварки. В зависимости от количества проходов (слоёв), необходимых для выполнения проектного сечения шва, различают однопроходный (однослойный) и многопроходный (многослойный) швы.

Порядок сварки толстостенного металла

Сварной шов может выполняться за один проход, в этом случае он называется однослойным. При большой толщине сварку производят в несколько проходов, в результате которых валики последовательно накладываются друг на друга. Такой шов называют многослойным. При сварке соединений из толстостенных материалов свыше 20 мм когда есть опасность возникновения после сварочных напряжения, деформаций, сталей склонных к закалке с плохой свариваемостью, разделку заполняют с применением специальных приёмов «горкой» или «каскадным».

При сварке “горкой” направляют первый валик небольшой длины 200-300 мм, затем второй, перекрывающий первый и имеющий в 2 раза большую длину. Третий слой перекрывает второй и длиннее его на 200-300 мм. Так производят сварку до полного заполнения разделки. От получившийся “горки” сварку производят таким же способом далее. Так достигаться более медленное охлаждение металла в зоне сварке, что препятствует образованию трещин.

Сварка за одни проход проще и экономичней, но металл шва при этом получается с более низкими механическими свойствами из за увеличенной зоны перегрева и столбчатой структурой металла. При многопроходной или многослойной сварке получается эффект термообработки накладываемый валик отжигает предыдущий, в результате структура получается мелкозернистой.

Порядок сварки труб

Сварка трубопроводов относится к самым сложным сварочным работам. Как правило труба находится в поворотном положении и сварку приходится везти и в потолке и на подъем. Что требует высокой квалификации сварщика. Сварку не поворотных стыков труб диаметром до 219 мм начинают снизу в потолочном потолочном положении, отступив от нижней точки 10-15 мм. Сваривают половину стыка до верхней точки трубы. Зачищают начало и конец сваренного участка механическим способом с обеспечением плавного перехода высоты валика шва к притуплению кромок. Выполняют сварку второго участка шва, начиная сварку с потолочного положения, со смешением начала его сварки на 10-10 мм на первый участок и перекрывают окончание первого участка на 10-10 мм.

Последовательность сварки труб диаметром более 219 мм. Сварку выполняют обратноступенчатым способом, при этом длина каждого участка должна быть в пределах 200-250 мм. Порядок сварки показан на рисунке. Длина участков последующих слоев может составлять половину окружности стыка.
Сварку труб большого диаметра желательно производить одновременно двумя сварщиками. Каждый варит половину стыка, с противоположенных сторон трубы. Сварка также выполняться снизу в вверх.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Технология ручной дуговой сварки Ч.3 Техника ручной дуговой сварки

Данная статья, посвящённая технике ручной дуговой сварки, является следующей статьёй из цикла “Технология ручной дуговой сварки”. Правильная техника сварки является гарантией получения качественного сварного соединения. Правильная техника приходит с опытом работы и определяет квалификацию сварщика.

Электрическая дуга при ручной дуговой сварке

Возбуждение сварочной дуги

Возбуждение дуги может происходить двумя способами. Можно прикоснуться электродом к свариваемому металлу, а потом отвести электрод на расстояние 3-4мм, поддерживая горение образовавшейся дуги.

Можно зажечь дугу, быстрым боковым движением прикоснувшись к свариваемому металлу и затем отвести электрод на расстояние также 3-4мм (это движение подобно тому, как зажигается спичка). Прикосновение электрода к металлу должно быть кратковременным, иначе электрод приваривается к металлу. Отрывать приварившийся электрод следует, резкими движениями поворачивая его в стороны.

Длина электрической дуги

В процессе сварки металла необходимо поддерживать сварочную дугу определённой длины, в зависимости от марки электрода и его диаметра. Длина дуги, во многом, определяет качество сварки и форму сварного шва.

Рекомендуемая длина сварочной дуги составляет 0,5-1,1 от диаметра электрода. Если дуга короткая, то это может вызвать приварку электрода к металлу, прерывание дуги и нарушения процесса сварки.

При большой длине дуги её горение становится неустойчивым, уменьшается глубина провара, происходит разбрызгивание расплавленного электродного металла и происходит насыщение металла шва азотом и кислородом. При этом трудно получить сварной шов с требуемой формой. Для электродов с толстым покрытием рекомендуемую длину дуги производитель указывает в паспорте. Умение поддерживать постоянную длину дуги, на протяжении всего процесса сварки, определяет профессиональный уровень сварщика.

Положение электрода при ручной дуговой сварке

Положение электрода в процессе сварки зависит от пространственного расположения шва, толщины и марки свариваемого металла, диаметра самого электрода, толщины и марки его покрытия.

Сварку можно выполнять справа налево, слева направо, от себя, к себе. При этом, при любом направлении сварки, угол наклон электрода должен обеспечивать проплавление металла на небольшую глубину и правильное формирование сварного шва. На рисунке справа показано рекомендуемое положение электрода при сварке в различных направлениях:

Техника движения электрода при ручной дуговой сварке

При выполнении сварки, электрод должен двигаться в трёх направлениях, показанных на рисунке слева.

При слишком большой скорости возникает риск возникновения непроваров. Подобные дефекты в сварном шве образуются из-за того, что при большой скорости перемещения электрода, наплавляемый металл не успевает сплавляться с основным металлом. При малой скорости перемещения электрода, возможен перегрев и прожог свариваемого металла (особенно при сварке тонкого металла) и снижается производительность сварки. При отсутствии поперечных перемещений электрода, сварной шов получается шириной около 1,5 диаметра электрода. Подобными швами сваривают тонколистовой металл, а также проваривают корень многослойного сварного шва.

Техника выполнения швов по длине и сечению при ручной дуговой сварке

Классификация сварных швов по длине и сечению

В зависимости от количество слоёв и проходов, сварные швы подразделяются на однослойные, многослойные и многопроходные.

Порядок выполнения сварных швов

Порядок выполнения сварных швов очень важен для обеспечения работоспособности металлоконструкции и уменьшения внутренних напряжений и деформаций при сварке. Порядок выполнения шва определяется последовательностью заполнения разделки по длине шва и по его поперечному сечению.

Существуют различные способы сварки швов, в зависимости от их длины, от свариваемого материала и от требований к качеству сварного изделия. Некоторые из схем сварки представлены на рисунке:

Швы малой длины обычно выполняются напроход (схема а)), от начала шва и до конца. Швы средней длины, чаще всего, выполняют от середины к краям (схема б)), либо обратноступенчатым способом (схема в)). Длинные швы сваривают либо обратноступенчатым способом, либо вразброс (схемы г), д), е)).

Техника ручной дуговой сварки обратным способом состоит в том, что шов делят на участки по 150-200мм. И на каждом из таких участков сваривание шва происходит в направлении, обратном общему направлению сварки.

Горкой или каскадом происходит сварка ответственных металлоконструкций с толщиной свариваемого металла 20-25мм, т.е. в случае, когда есть риск образования холодных трещин, или горячих трещин при сварке.

Техника сварки горкой состоит в том, что в середине завариваемого участка на небольшой длине (200-300мм) выполняют сварной шов. Затем накладывают второй шов, который больше первого по длине примерно в два раза. Второй шов должен с двух сторон перекрывать первый шов (схема е) на рисунке). Третий слой, по длине на 200-300мм больше второго и также его перекрывает с двух сторон.

Таким образом, продолжают накладывать новые швы, длиннее предыдущих на 200-300мм и перекрывающих их с обеих сторон до тех пор, пока участок над самым первым швом не будет полностью заварен. После этого сварку выполняют в разные стороны короткими швами. Преимущество данной техники ручной дуговой сварки состоит в том, что зона сварки всегда находится в горячем состоянии и это значительно снижает риск возникновения трещин. Ручная дуговая сварка каскадом выполняется по аналогичному принципу (схема д)).

В случае сварки низкоуглеродистой стали, каждый слой наплавленного металла имеет толщину 3-5мм, в зависимости от силы сварочного тока. К примеру, при силе сварочного тока 100А, происходит расплавление основного металла на глубину 1мм, а в металле нижнего слоя происходят термические изменения на глубине 1-2мм с формированием мелкозернистой структуры.

При увеличении силы тока до 200А, проплавление металла происходит на глубину до 4мм, а термические превращения в нижних слоях металла происходят на глубине 2-3мм.

Для получения мелкозернистой структуры в корневом шве выполняют его термическую обработку. Для этого выполняют подварочный шов по всей длине соединения напроход электродом, диаметром 3мм при силе сварочного тока 100А. Перед выполнением подварочного шва, корень основного шва зачищают.

Для проведения термической обработки верхних слоёв шва, наносится отжигающий слой, толщина которого составляет 1-2мм. За счёт малой толщины шва достигается большая скорость остывания и мелкозернистая структура. Отжигающий слой наносят электродом диаметром 5мм при силе сварочного тока 200-300А.

Техника окончания шва при ручной дуговой сварки

При окончании выполнения сварного шва, необходимо правильно заварить кратер. Кратер содержит наибольшее количество вредных примесей и является зоной повышенного риска для образования трещин. Учитывая это, не рекомендуется сразу обрывать дугу, быстро отведя электрод в сторону. Лучше всего прекратить движения электрода и медленно удлинять дугу, до её обрыва. При такой технике сварки, электродный металл заполняет кратер.

При сварке низкоуглеродистых сталей возможно отведение кратера в сторону от сварного шва. Но, в случае сварки стали, склонной к формированию закалочных структур, вывод кратера в сторону не допустим из-за повышенной вероятности образования трещин. Если произошёл случайный обрыв дуги, или необходимо сменить электрод, то продолжать процесс сварки следует, возбуждая дугу не над кратером, а перед ним, на ещё не сваренном основном металле. Затем проплавляют металл в кратере и продолжают процесс сварки.

Источник

Технология ручной дуговой сварки (РДС) углеродистых сталей

Схема процесса показана на рисунке 7.1. Дуга горит между стержнем электрода 1 и основным металлом 7. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую сварочную ванну 4. Капли жидкого металла 8 с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода 2, образуя газовую защиту 3 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла.

Рис. 7.1. Ручная дуговая сварка металлическим электродом с покрытием (стрелкой указано направление сварки)

Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образуется сварной шов 6. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 5, которая удаляется после остывания шва.

Режим ручной сварки включает в себя: род тока, силу тока, полярность, напряжение дуги, скорость сварки, диаметр электрода.

Зависимость диаметра электрода от толщины металла приведена в табл. 7.1.

Толщина металла, в мм

13 и более

Диаметр электрода, в мм

Род тока – постоянный или переменный, это параметр сварочного режима, который значительно влияет на качество сварного шва.

Исходя из этого, особо ответственные швы следует сваривать на постоянном токе соответствующей полярности, согласно рекомендациям завода-изготовителя, указанного на упаковочном ярлычке. Сварочные электроды при этом можно применять с покрытием как основного, так и рутилового типа. Сварку на переменном токе разрешается применять при выполнении менее ответственных швов. Взаимозависимость рода тока, типа электродного покрытия и сварного оборудования представлена в табл. 7.2.

Тип покрытия электродов

Род тока

Постоянный, обратной полярности

Источник сварочного тока

Сила сварочного тока определяется диаметром электрода, допускаемой плотностью тока на единицу площади поперечного сечения электрода, положением в пространстве. При расчете силы тока можно использовать формулы или зависимость согласно табл. 7.3.

1. Jсв = (20 + 6dэл )dэл, где dэл – диаметр электрода

2. Jсв = k dэл, где k – коэффициент, принимаемый в зависимости от диаметра электрода, k = 30 – 50 для d = 3 – 4 мм; k = 50 – 60 для d = 5 – 6 мм.

Определение силы тока по допускаемой плотности производится по формуле, а также, учитывая тип электродного покрытия. Табл. 7.3.

где πd 2 /4 – площадь торца электродного стержня, мм; i – плотность тока А/мм 2

Тип электродного покрытия

Диаметр стержня электрода, мм

Рутиловое

14-20 А/мм 2

11,5-16 А/мм 2

10-13,5 А/мм 2

Основное

13-18,5 А/мм 2

10-14,5 А/мм 2

9-12,5 А/мм 2

Полярность тока является характеристикой постоянного тока и выбирается в соответствии с маркой электрода и технико-экономическими соображениями.

Следует помнить, что электрическая дуга прямой полярности обеспечивает более глубокое проплавление основного металла, и тем самым, улучшает качество сварных швов. Дуга обратной полярности применяется для обеспечения устойчивого плавления электродов с покрытием основного типа.

В зависимости от пространственного положения шва, сварочный ток при сварке вертикальных и горизонтальных швов уменьшают на 15-20 %, а при сварке потолочных на 20-25% против силы тока, применяемой при сварке в нижнем положении.

Контроль силы сварочного тока и напряжения при использовании сварочных выпрямителей осуществляют при помощи контрольных приборов – амперметром и вольтметром, при использовании сварочных трансформаторов при помощи механической шкалы и измерительными клещами.

Напряжение на дуге (Uд) при ручной сварке изменяется в пределах 20-36 В в зависимости от длины сварочной дуги и не регламентируется.

Скорость сварки (Vсв) определяется по формуле:

,V св = (I св *α_н)/(γ*F Н1 *100),

где α_н – коэффициент наплавки, для РДС α_н = 8–10 г/(А ч );

γ – плотность металла, γ = 7,8 г/см 3 ;

Требования технологии при сварке стыковых швов листовых конструкций сводятся к установлению :

1. Количества и сечения слоев (площадь сечения);

2. Последовательности наложения швов;

3. Направления ведения сварки;

4. Техники манипулирования электродом;

Количество слоев сварного шва, укладываемых в разделку, определяется толщиной свариваемых элементов, формой подготовки кромок и требуемой площадью сечения шва.

Толщина слоев шва последующих проходов выбирается из соображения:

1.Благоприятного термического воздействия верхнего слоя на нижний, ранее сваренный. Правильно выбранная толщина слоя, обусловленная режимом, диаметром электрода и т.д., улучшает структуру и механические свойства металла шва и околошовной зоны и сечение последующих слоев шва определяется по формуле:

2. Получения благоприятной структуры металла шва.

3. Минимизации сварочных напряжений и деформаций конструкции.

Ручная дуговая сварка элементов с толщиной стенки в интервале 5-8 мм, 8-12 мм и 12-16 мм выполняется 2-мя,3-мя и 4-мя слоями соответственно.

При необходимости выполнения подварочного шва, его сечение должно быть равным корневому шву. Перед выполнением подварочного шва, обратную сторону корневого шва необходимо : а) очистить от шлака и брызг, б) произвести механическим способом (шлифмашинка) разделку кромок глубиной 3-4мм, шириной 6-8 мм, удалив из нее возможные дефекты. Сварку заполняющих слоев производят после удаления шлака, брызг, наплывов и других дефектов корня шва. Аналогичные требования к послойной зачистке заполняющих слоев шва всех видов разделки кромок.

Способы выполнения швов по длине зависят от размеров сварной конструкции. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250 – 1000 мм – средними, а более 1000 мм – длинными.

Короткие швы по длине обычно сваривают напроход (рис. 7.2, а). Швы средней длины сваривают от середины к краям (рис. 7.2, б) либо обратноступенчатым способом (рис. 7.2, в). Длинные швы однопроходных стыковых и угловых соединений и первый проход многопроходных швов сваривают от середины к концам обратноступенчатым способом (рис. 7.2, г, д).

Рис. 7.2. Способы выполнения сварных швов по длине

Спецдвижения торца электрода (манипуляции), являются обязательными для получения сварных швов с заданными эксплуатационными свойствами.

Совершенная техника манипулирования позволяет :

1. Управлять тепловым потоком, регулируя тем самым, степень проплавления металла.

2. Осуществлять дегазацию расплавленного металла от растворенных в нем газов (азота, кислорода, водорода), обеспечивая тем самым рафинирование металла шва

3. Регулировать высоту отдельных слоев шва и его геометрию в целом.

4. Управлять процессом формирования швов в положениях, отличающихся от нижнего (потолочное, вертикальное, горизонтальное на вертикальной поверхности, изменяя угол наклона электрода к плоскости сварки, длину дуги и манипулируя рабочим концом электрода).

Колебательное перемещение электрода поперек оси шва для прогрева кромок и получения требуемой ширины шва и глубины проплавления позволяет за один проход получать шов шириной до 4 диаметров электрода, а без – 1,5 диаметра. Виды поперечных колебаний показаны на рисунке.

В процессе колебания электрода середину пути проходят быстро, задерживая электрод по краям. Такое изменение скорости колебания электрода обеспечивает лучший провар по краям. Равномерная ширина валика достигается одинаковыми поперечными колебаниями.

Наиболее удобно выполнять сварку в нижнем положении, швы получаются высокого качества, так как в этом случае легко выделяются неметаллические включения и газы из расплавленного металла сварочной ванны. При этом также имеются лучшие условия для формирования металла шва, поскольку расплавленный металл сварочной ванны удерживается от вытекания нерасплавившимися кромками. Наложение валиков рекомендуется проводить слева направо или к себе.

Сварку стыковых однопроходных швов без разделки кромок с одной стороны выполняют при толщине стали от 1 до 4 мм, с двух сторон – от 2 до 5 мм.

Сварка многослойных швов имеет свои особенности. После сварки каждого слоя необходимо тщательно очищать его от шлака, а затем сваривать следующий слой. Первый корневой слой сваривают электродами диаметром 2,5 – 3 мм, а последующие слои – электродами большего диаметра: 3 – 5 мм (в зависимости от толщины металла и положения шва в пространстве).

Необходимо особо тщательно сваривать швы, к которым предъявляют требование непроницаемости (плотности). Даже при толщине металла 3 – 4 мм их рекомендуется сваривать в два слоя с разделкой кромок или без разделки.

При сварке швов с V-образной разделкой за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для уменьшения остаточных деформаций и напряжений сварку ведут, накладывая каждый последующий слой навстречу предыдущему. Швы с Х-образным кромок более предпочтительны, чем с V-образным, так как в 1,6 – 1,7 раза уменьшается объем наплавленного металла, повышается производительность сварки и, кроме того, снижается величина угловых деформаций.

Если с обратной стороны соединения возможен подход к корню шва и допустима выпуклость обратной стороны шва, целесообразно выполнять подварку корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва с лицевой стороны соединения. Допускается выполнять подварочный шов после выполнения основного. Для этого удаляется часть корневого шва методом вышлифовки или воздушно-дуговой строжки. Качественное выполнение подварочного шва во многом обеспечивает прочность всего сварного соединения.

В местах поворота сварной шов следует заваривать без отрыва дуги. Не допускается гашение и зажигание дуги на поворотах сварного шва.

Выполняя вертикальные швы, силу сварочного тока уменьшают на 15 – 20% по сравнению со сваркой в нижнем положении. При способе сварки «снизу вверх» дугу возбуждают в нижней точке шва (рис. 7.3). Сваркой подготавливают горизонтальную площадку сечением, равным сечению шва. При этом электрод совершает поперечные колебания (рис. 7.4).

Рис. 7.3 – Выполнение вертикальных швов «снизу вверх»

Рис. 7.4 – Движения концом электродов при выполнении проходов

При сварке «по спирали» или «полумесяцем» (рис. 7.4, а, б) вначале наплавляют полочку на свариваемые кромки, а затем небольшими порциями наплавляют металл, постепенно перемещая электрод выше, оставляя внизу готовый сварной шов.

При сварке «углом» (рис. 7.4, в) электрод попеременно перемещают вверх-вниз, беспрерывно наплавляя металл на кромки и равномерно перенося его вверх электродом.

При сварке елочкой (рис. 7.4, г) вначале поднимают электрод вверх направо, а затем опускают вниз. Капля жидкого металла застывает между кромками. Затем электрод поднимают вверх влево и снова опускают вниз, оставляя новую порцию металла.

Сварка «на спуск» (рис. 7.5) затрудняет получение качественного провара: шлак и расплавленный металл подтекают под дугу и от дальнейшего стекания удерживаются только силами давления дуги и поверхностного напряжения. Иногда их оказывается недостаточно, и расплавленный металл вытекает из ванны. Сварка «сверху вниз» позволяет избежать прожогов при сварке тонкого металла. Используются электроды с основным и целлюлозным покрытием (марок АНО-9, ВСЦ-2, ВСЦ-3, ОМА-2).

Рис. 7.5 – Выполнение вертикальных швов «сверху вниз»

Сварка горизонтальных стыковых швов более затруднительна, чем вертикальных, из-за стекания расплавленного металла из сварочной ванны на нижнюю кромку. В результате возможно образование подреза на верхней кромке.

Дугу возбуждают на нижней кромке, затем электрод переводят на верхнюю (рис. 7.6).

Рис. 7.6 – Возбуждение дуги при сварке горизонтальных швов

Сварку горизонтальных стыковых швов можно вести вертикально расположенным электродом, а также «углом вперед» и «углом назад» (рис. 7.7).

Рис. 7.7 – Сварка горизонтальных стыковых швов

Очередность выполнения проходов показана на рис. 7.8.

Рис. 7.8 – Очередность выполнения проходов при сварке горизонтальных швов

Сварка потолочных швов наиболее сложна. Газы, выделяемые покрытием электрода, поднимаются вверх и могут оказаться в шве, поэтому используют только хорошо просушенные электроды. Удлинение дуги нередко вызывает подрезы. Узкие валики накладывают в разделку тремя способами.

Обратнопоступательная сварка производится по следующей схеме: конец электрода сварщик беспрерывно возвращает назад, на кристаллизующуюся часть металла, постоянно удлиняя валик (рис. 7.9, в).

Рис. 7.9 – Способы выполнения потолочных швов

Сварка потолочных и горизонтальных швов затруднена тем, что жидкий металл стремится вытечь из ванны. Поэтому сварку ведут короткой дугой. сварочный ток уменьшают на 15 – 20% по сравнению со сваркой в нижнем положении. При сварке многослойных швов для первого валика нужно воспользоваться электродом диаметром 2,5 – 3,0 мм, для последующих слоев – 3,0 – 4,0 мм.

Источник