Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Дугове зварювання та різання металів

 
   


Підводна дугове зварювання та різання металів

В контексте

Підводна зварювання та різання металів має велике значення при будівництві гідротехнічних споруд, ремонті суден та підводної частини металевих конструкцій портових, нафтопромислових та інших споруд.

Сутність процесів зварювання або різання під водою полягає в тому, що під дією тепла зварювальної дуги, що горить під водою в газовому міхурі, утвореному диссоциированной водою, парами металу і матеріалів покриття, відбувається плавлення основного і електродного металу з утворенням валика або шва, а при різанні - видалення расплавленрого металу з утворенням порожнини. Якщо при різанні в зону горіння дуги на нагрітий або розплавлений метал подати струмінь кисню, то він згорає, і рідкі окисли видаляються з порожнини (рис.1).

Процесс електрокіслородной резкі
Рис.1. Процес електрокіслородной різання
1 - канал, 2 - сталевий стрижень; 3 - покриття; 4 - гідроізоляція

У міру розвитку зварювальної техніки удосконалювалися процеси зварювання та різання під водою. В даний час знаходить переважне застосування електрична дугова зварка сталевими толстопокритимі електродами з гідроізоляцією та різання із застосуванням трубчастих толстопокритих гідроізольовані електродів, по центральному каналу яких подається кисень або повітря.

Процес підводного електродугового зварювання та різання багато в чому подібний до дугового зварювання та різання на повітрі. Особливістю є те, що у зв'язку з бурхливим виділенням газів навколо палаючої дуги видимість обмежена, практично видно лише ділянка в зоні горіння дуги (в радіусі 10-15 мм). Крім того, зварник-водолаз обмежений у своїх рухах скафандром і течією води у водоймі.

Все це значно ускладнює процес зварювання, а при різанні мішається ще шланг, що прикріплюється до електродотримача для подачі кисню або повітря.

При горінні дуги на повітрі її стовп заповнює азот, кисень, пари металу і матеріалів покриття електродів. При горінні дуги під водою стовп дуги заповнюють інші гази: водень - 65-85%, чадний газ-15-25%, вуглекислий газ - 3-5%. Є також незначна кількість кисню, парів металу та матеріалів електродних покриттів.

Молекулярний водень, що знаходиться в стовпі дуги, що горить під водою, дисоціює на атомарний водень: H 2 -> H + H - Q. Цей процес супроводжується поглинанням тепла дуги, що призводить до зниження термоелектронної емісії з катода і утрудняє запалювання дуги.

Для створення нормальних умов запалювання дуги під водою напруга холостого ходу джерела живлення дуги має бути більш високу (70-85 в).

На запалювання дуги і горіння її під водою істотний вплив роблять розчинені у воді солі, що містять елементи з низьким потенціалом іонізації. Так, наприклад, потенціал іонізації калію дорівнює 4,3, натрію - 5,1, кальцію - 6,0. Солі цих елементів значно покращують умови запалювання і горіння дуги під водою.

Крім цього, на стабільність горіння дуги впливає щільність струму, яка зазвичай при ручному зварюванні становить 12-20 а / мм 2, а при напівавтоматичному зварюванні у вуглекислому газі з застосуванням зварювального дроту діаметром 1-2 мм досягає 200 - 250 а / мм 2. Чим більше щільність струму, тим стабільніше горіння дуги, так як термоелектронна емісія более.інтенсівна.

На стійкість горіння дуги під водою впливає і «чохол», який утворюється на кінці електрода в результаті деякого запізнювання плавлення електродного покриття в порівнянні з плавленням стрижня. Як раніше зазначалося. дуга під водою горить у газовому міхурі, обсяг якого не перевищує 1-1,5 см 3.

Відомо, що температура стовпа дуги по перерізу не однакова. У центрі температура вище, тому відбувається дифузія частинок від центру до периферії. Дифундує і атомарний водень, який, потрапляючи в більш холодні ділянки, утворює молекулярний водень, що виділяється у вигляді бульбашок. Цей водень частково з'єднується, з киснем, утворюючи воду, а частково розчиняється в металі.

Тиск газів, що оточують дугу і розплавлений метал, підвищується із збільшенням глибини, наприклад, при зварюванні на глибині 10 м парціальний тиск водню становить 1,7 ати, а на глибині 20 м - 2,6 ати.

Великий тиск води і газів у дузі збільшує проникаючу здатність дуги, і метал при зварюванні під водою проплавляються більше, ніж при зварюванні на повітрі.

Водень також істотно впливає на механічні властивості наплавленого металу. При високій температурі водень розчиняється в рідкому металі, утворюючи розчини впровадження. Максимально розчиняється водень в металі в дузі при перенесенні крапель металу.

У зв'язку з дуже швидким охолодженням і утворенням кірки на поверхні валика водень не встигає виділитися з металу. У моменти аллотропических перетворень, коли розчинність водню в сталі різко падає, відбувається швидкий процес його виділення. Водень заповнює несуцільності і утворює пори і тріщини - флок.

Таблиця 1. Режими киснево-дугового різання
товщина металу, мм сила струму, А робочий тиск кисню, кг / см 2 швидкість різання, м / ч
5-10 300-320 3-4 55-40
11-20 320-340 4-5 40-30
21-50 340-360 5-6 30-10

Крім того, насичення металу воднем призводить до різкого зниження його пластичних властивостей: відносне подовження одно 4-5%; ударна в'язкість - 1 - 2,5 кг · м / см 2; кут загину - 25-35 o. Якщо врахувати, що при нестачі розкислювачів метал шва буде ще насичений киснем, то стає ясно, чому метал, наплавлений під водою, має низькі пластичні властивості.

Зварювання та різання під водою може проводитися при харчуванні дуги змінним або постійним струмом, який забезпечує кращу стабільність дуги. Для закріплення електродів і підведення до них зварювального струму застосовуються спеціальні електродотримачі (рис.2).

Електродержатель для підводної кіслородно-дуговой різання
Рис.2. Електротримач для підводної киснево-дугового різання
1 - головка; 2 - затискної патрон; 3 - клапан, 4 - підведення кисню; 5 - кабель

Зварювальний струм для зварювання під водою підбирається так само, як і для зварювання на повітрі, але він повинен бути на 15-20% більше.

Режими киснево-дугового різання підбираються за таблицею 1.

Гази, що заповнюють міхур при горінні дуги під водою, знаходяться під тиском навколишнього води, і якщо запалити дугу між трубчастим електродом і виробом без попередньої подачі повітря або кисню, то гази кинуться в канал електрода, тягнучи за собою краплі розплавленого металу. Це порушить нормальний процес горіння дуги. Те ж саме відбувається при розриві дуги з попередніми припиненням подачі повітря або кисню.

Тому при запалюванні дуги під водою між трубчастим електродом і виробом слід спочатку подати газ в канал трубчастого електрода, а потім коротким замиканням запалити дугу. При припиненні процесу різання або при зміні електрода слід спочатку обірвати дугу, а потім перервати подачу газу.

Електрокіслородная підводний резка
Електрокіслородная підводний резка
Електрокіслородная підводний резка
Рис. 3. Електрокіслородная підводний різка.

Запалювати дугу слід у кромки металу, що розрізає. У місці початку різання електрод слід затримати до тих пір, поки не буде прорізана вся товщина металу. Якщо ж операція починається з середини вироби, то після запалювання дуги електрод необхідно утримувати на одному місці до освіти наскрізного отвору. Після цього електроду повідомляється два рухи - поступальний по осі для підтримки нормальної довжини дуги і поздовжнє по лінії різу.

Визначити, прорізаний чи метал, можна за напрямом струменя шлаку, розплавленого металу та іскор, що вириваються з-під електрода. Коли метал прорізаний нормально або утворено наскрізний отвір, струмінь шлаку і потік іскор зникла з поверхні різу. Якщо при пересуванні електрода струмінь шлаку і сніп іскор почне переміщатися вгору, то це значить, що метал не прорізається і потрібно уповільнити поздовжнє переміщення електрода.

Різання можна виробляти трьома способами.

Метод різання з підтриманням видимої дуги ( рис.3 а) застосовується при малій товщині розрізається матеріалу (2-5 мм). При цьому після запалювання дуги відстань від «чохол» до виробу становить 2-3 мм, і електрод переміщається рівномірно вздовж лінії різу.

Через погану видимість і значною труднощі підтримки постійної видимої дуги цей метод застосовується рідко. Великою перевагою користується метод спирання ( рис.3 б). Він полягає в тому, що після запалювання дуги і виникнення нормального процесу різання, різьбяр спирає «чохол» електрода на метал, підтримуючи його під кутом 10-15 o у бік руху. Цей метод найбільш простий і зручний, особливо при застосуванні шаблонів.

Метод поглиблення електрода ( рис.3 в) рекомендується при різанні товщин більше 30 мм.

Внимание! © X51.project 2007-2017гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Дугове зварювання та різання металів.
 
Вверх | Дугове зварювання та різання металів | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела