Определение свариваемости стали

Введение

 

Электрическая сварка – великое русское изобретение.

В 1802 году В.В. Петров впервые в мире открыл явление электрической дуги и указал на возможность использования тепловой энергии дуги в расплавлении металлов. Он первый построил самую большую для того времени батарею, при помощи которой и проводил свои опыты. Эти замечательные опыты с электрической дугой В.В. Петров опубликовал в 1803 году. В ней указывается на возможность применения электрической дуги.

Первый в мире электродуговую сварку осуществил русский инженер Николай Николаевич Бенардос (1842–1904 гг.). Работы над созданием крупных аккумуляторных батарей привели его в 1882 году к изобретению способа электрической дуговой сварки металлов в России и ряде других стран.

Дальнейшее развитее сварки нашло применение в работах Н.Г. Славянова (1854–1897 гг.). С именем Славянова связано развитие металлургических основ электрической сварки и создание метода сварки металлическим электродом. Ему также принадлежит заслуга создания автоматического регулятора длины дуги и первого сварочного генератора.

Н.Г. Славянов на Пермских пушечных заводах, начальником которых он являлся, организовал значительный по тем временам электросварочный цех и выполнявший большое количество сварочных работ с искусством заслуживающий внимание и в настоящее время. С 1891 по 1894 года лично С.Г. Славяновым и под его руководством выполнено ремонтно-сварочных робот на 1631 изделий с общим весом 250 тонн и израсходовано при этом 11 тонн электродов.

Н.Г. Славянов являлся инженером-металлургом, глубоко понимал физико-химическую сущность процессов, происходящих при сварке и разработал ряд флюсов и шлаков, позволяющих получить высококачественный, наплавленный метал.

Развитие сварки можно разделить на три этапа:

первый этап с 1924 по 1935 год. Сварочный процесс в то время осуществлялся вручную, электродами без покрытия или с тонким изолирующим покрытием электродов.

Второй этап с 1935 по 1940 год. В эти годы сварка широко внедрялась во всех отраслях промышленности на базе применения электродов со специальным покрытием.

Третий этап с 1940 года. Этот этап характеризуется максимальным внедрением механизации в сварочный процесс на базе разработанного в 1940 году под руководством Е.О. Патонова современного способа автоматической сварки под слоем флюса.

Большие заслуги в деле развития и совершенствования теории и практики сварочного производства имеют коллективы Института им. Е.О. Патона АНУССР, ЦНИИТМаш, ЛПИ им. Калинина, МВТУ им. Баумана, отраслевых ЦНИИ, завод «Электрик», Кировского, Уралмаш и др.

Применение сварки даёт не только экономию металла (на 20–25%), но и экономию времени и рабочей силы.

Разработаны и применяются в некоторых отраслях промышленности новые методы сварки: сварка давлением, трением, ультразвуком, токами высокой частоты, плазменной дугой, сварка электронным лучом в вакууме, диффузионная сварка в вакууме, взрывом, сварка под водой лучом лазера. В ближайшие годы можно достичь серьезных дальнейших успехов в развитие и в промышленном применении новых видов сварки. Произошли достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов, которые позволили поднять на высокий технический уровень изготовление котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов и других машин и механизмов.

Основная часть

 

Классификация стали

Сталью называется сплав железа с углеродом, где содержание углерода до 2%.

Стали подразделяются на углеродистые и легированные. По назначению различают, стали конструкционные с содержанием углерода в сотых долях и инструментальные с содержанием углерода в десятых долях процентах.

Основным элементом в углеродистых и конструкционных сталях является углерод, который определяет механические свойства сталей этой группы. Углеродистые стали выплавляют обыкновенного качества и качественные.

Стали, углеродистые обыкновенного качества подразделяются на три группы:

Группа А – по механическим свойствам

Группа Б – по химическому составу

Группа В-по механическим свойствам и химическому составу.

Изготавливают, стали следующих марок:

Группа А – Ст 0, Ст 1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

Группа Б – БСт 0, БСт 1, БСт 2, БСт 3, БСт 4, БСт 5, БСт 6

Группа В-ВСт 0, ВСт 1, ВСт 2, ВСт 3, ВСт 4, ВСт 5.

По степени раскисления сталь обыкновенного качества имеет следующее обозначение КП – кипящая ПС – полуспокойная СП – спокойная.

Кипящей стали, не обладают повышенной хладноломкостью, поэтому они не пригодны для изготовления ответственных сварных деталей и конструкций, работающих при низких температурах.

Полуспокойные стали в меньшей степени склонны к трещинообразованию при сварке, чем кипящие.

Хорошо свариваются, спокойные стали, они имеют однородную структуру и могут применяться для изготовления ответственных сварных конструкций. Углеродистые стали делятся в свою очередь на низкоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали.

Низкоуглеродистые стали содержат углерода до 0,20%, свариваются хорошо, и не требуют, по той либо особой технологии.

Среднеуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,45%, свариваются несколько хуже. При сварке этих сталей в участках, принадлежащих к сварному шву, образуются закалочные зоны, в которых могут возникать трещины.

Высокоуглеродистые стали с содержанием углерода более 0,45%, обладают плохой свариваемостью, и требуют при сварке ряда технологических ограничений.

Легированной сталью называется такая сталь, в составе которой имеются в определённых количествах специальные легирующие элементы до 65%, введенные с целью придания стали особых механических и физико-химических свойств.

Все легированные стали, по своему назначению могут быть подразделены на следующие группы: низколегированные стали – с содержанием легирующих элементов до 2,5%, эти стали, производятся, для получения стали высокими механическими свойствами, работающих при нормальной температуре. В качестве легирующих элементов в них содержится недефицитные материалы, как например: марганец, кремний, хром.

Среднелегированные стали – содержание легирующих элементов в этих сталях от 0,25% до 10%. Эти стали применяются для специальных механических конструкций. Эта группа сталей отличается повышенным содержанием углерода от 0,2% до 0,5% и легирующими элементами, вызывающими глубокую прокаливаемость.

Эти стали приобретают повышенные механические свойства только после соответствующей термической обработки.

Высоколегированные стали – содержание легирующих специальных элементов в этих сталях от 10% до 65%. Эти стали, обладающие особыми физико-химическими (нержавеющие и жаропрочные) эти стали свариваются плохо.

Маркировка всех легированных конструкционных сталей однотипна, первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях, буквы являются условным обозначением легирующих элементов, цифра после буквы обозначает содержание легирующих элементов в процентах, причём содержание, равно одному проценту и меньше не ставится. Буква «А» в конце марки показывает, что сталь высококачественная и имеет пониженное содержание серы и фосфора. Для отдельных легирующих элементов приняты следующие буквенные обозначения: Н – никель, Х – хром, В-вольфрам, Ф – вонадий, К – коболь, С – кремний, М – молибден, Г – марганец, Д – медь, Т – титан, Ю – алюминий.

Коробчатая конструкция изготовлена из стали Ст 3, она имеет следующий химический состав:

Fe – до 99%

C – 0,05 – 1,7%

Si – 0,15 – 0,35%

Mn – 0,3 – 0,8%

S – до 0,06%

P – до 0,07%

И относится по классификации стали к низкоуглеродистой, т. к. содержание углерода в ней до 0,25%.

Требования к источникам питания дуги

 

Важное условие получения сварного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечить возбуждение и стабильное горение дуги. Для этого необходимо чтобы источники питания дуги удовлетворяли следующим требованиям:

1. Напряжение холостого хода Uxx = 90 вольт для постоянного тока. Напряжение холостого хода равен 80 вольт для переменного тока – это необходимо для лёгкого возбуждения дуги и недолжно превышать норму безопасности.

2. Напряжение устойчивого горения дуги (рабочее напряжение) должно быстро устанавливаться и изменяться в зависимости от длинны дуги. С увеличением длинны дуги, напряжение возрастает. С уменьшением длины дуги напряжение убывает.

3. Ток короткого замыкания не должен превышать сварочный ток более чем на 40 – 50%, при этом выдерживать продолжительные короткие замыкания сварочной цепи.

4. мощность источника питания должна быть достатачной для выполнения сварочных работ.

Подготовка металла под сварку

 

Подготовку металла для изготовления сварных конструкций можно разделить на следующие операции: очистка, правка, разметка, резка. Оборудование для очистки. Для очистки проката, деталей и сварочных узлов применяют механические и химические методы. К механическим методам относится способы очистки: дробеструйная, дробеметная, на завистных станках, в галтовочных барабанных, с помощью ручных пневматических и электрических машин. К химическим методам относятся обезжиривание и травление, выполняемые ванным или струйным способами.

Оборудование для правки. Правка необходима для выправления проката до его обработки и заготовки после вырезки, которая производится путем пластического изгиба или растяжения металла. По принципу действия оборудование для правки разделяется на ротационные машины, прессы:

винтовые, гидравлические колонные, гидравлические с передвижным порталом, гидравлические и кривошипные горизонтальные, гидравлические и кривошипные одностоечные.

Оборудование для разметки – это слесарная операция нанесения на обрабатываемую заготовку разметочных линий, определяющих контур будущей детали или места, подлежащего обработке.

Оборудование для резки. В производстве сварных конструкций применяют ножницы: листовые с наклонным ножом, высечные, дисковые, комбинированные, сортовые, для резки уголка, для резки швеллеров и двутавров, пресс – ножницы комбинированные, механизировано – ручные пневматические и электрические.

 

Наружные дефекты

К ним относятся неравномерность размеров и формы сварного шва, подрезы, незаплавленные кратеры, трещины, поры, наплывы, прожоги.

Неравномерность размеров и формы сварного шва Уменьшение основных размеров шва по сравнению с нормальными или запроектированными может вызвать разрушение сварного соединения, увеличение расхода электродов и веса конструкций. Характерными дефектами являются: ослабление стыкового соединения, чрезмерное усиление шва, неравномерность высоты и ширины шва по его длине.

Причины указанных дефектов следующие: неравномерное передвижение электрода, неправильная подгонка кромок, несоблюдение режима сварки, низкая квалификация сварщика. Устраняют дефекты дополнительным наложением швов или вырубкой с последующей заваркой.

Подрезы представляют собой углубление (канавки) в основном металле, идущие по краям шва. Подрезы получаются при сварке на повышенном токе, а также от неправильного угла наклона электрода, горелки. Они уменьшают рабочую толщину металла, вызывают концентрацию напряжений и могут быть причиной разрушения швов. Подрезы устраняют заваркой с предварительной расчисткой завариваемого места.

Незаплавленные кратеры. Они образуются при обрыве дуги, остаются на шве в виде углублений. Кратер уменьшает рабочее сечение шва и является очагом концентрации усадочных и температурных напряжений из-за вогнутой поверхности, малого объема расплавленного металла, повышенной скорости охлаждения, обилия пор и раковинных включений. Вследствие этого в кратерах чаще, чем в других местах, возникают трещины, разрушающие сварное соединение. Устраняют дефекты тщательным заплавлением кратеров швов.

Трещины – наиболее опасный вид брака, ведущий к разрушению сварного соединения. Они бывают продольные и поперечные. Продольные трещины в большинстве случаев располагаются около шва, в зоне термического влияния.

Причины образования трещин – закалка и изменение структуры основного металла в зоне термического влияния. Чем выше в свариваемом изделии содержание углерода и легирующих элементов, тем больше возможность образования трещин. Приводят к ним и неравномерный нагрев и охлаждение, усадка металла шва, неправильный выбор способа сварки, сварка при низкой температуре, разница химического и электродного

составов основного металла, повышенное содержание фосфора и серы в стали; наличие дефектов сварки (поры, шлаковые включения, непровары, подрезы); сосредоточение нескольких швов на небольшом участке сварного соединения (конструктивный недостаток).

Меры борьбы с трещинообразованием:

а) применение электродов, дающих пластичный металл шва;

б) сборка в приспособлениях;

в) обратноступенчатый метод сварки (при сварке многослойных швов применять метод сварки «горкой» или «каскадный»);

г) применение прерывистых швов вместо сплошных;

д) предварительный подогрев до 200–300 °С;

е) низкотемпературный отжиг.

При исправлении трещин концы их засверливают, дефект вырубают, разделывают как кромки стыкового шва и заваривают.

Поры образуются вследствие перенасыщения ванны расплавленного металла газами, которые при охлаждении металла шва не успевают выделиться в шлак и атмосферу. Причины появления пор: загрязненность свариваемых кромок, ржавчина, влага на свариваемых кромках, влажность обмазки электродов и флюса, большая длина дуги, неправильная регулировка пламени и чрезмерное остывание сварочной ванны в результате неправильной техники сварки, загрязненная присадочная проволока. Поры нарушают плотность и прочность швов. В шве поры могут располагаться группами, равномерно по всей длине или в виде цепочки. Устраняют поры вырубкой с последующей заваркой.

Наплывы или натеки образуются в результате стекания расплавленного электродного металла на основной металл. Наплывы могут быть местными или по всей длине шва.

Причиной их образования являются нарушения в режиме сварки, чрезмерная сила тока и большая скорость сварки шва. В местах наплывов часто бывает непровар. Наплывы удаляют механическим путем или газовым резаком. Места среза по необходимости проваривают вновь.

Прожоги образуются при сварке металла небольшой толщины и при заварке первого слоя в многослойных швах. Причины: очень большая сила тока и недостаточная скорость перемещения электрода, большой зазор, малая величина притупления, тонкий основной металл. Места прожогов вырубают и заваривают вновь.

Внутренние дефекты

К ним относятся непровары, внутренние трещины, поры, шлаковые включения, перегрев, прожог.

Непровар – недостаточное сплавление или отсутствие сплавления кромок основного металла с металлом шва или между швами. Уменьшая рабочее сечение шва и вызывая концентрацию напряжений в нем, непровар является очень опасным дефектом. Причинами непровара могут быть:

а) неправильная разделка кромок (малый угол скоса и большое притупление кромок, недостаточный или совсем отсутствует зазор между свариваемыми кромками);

б) значительная загрязненность кромок окислами;

в) недостаточная мощность горелки, малая сила сварочного тока и быстрое движение электрода;

г) большая длина сварочной дуги;

д) смещение и перекосы свариваемых элементов;

е) малая величина зазора и большой диаметр электрода для данной разделки шва;

ж) затекание шлака в зазоры между свариваемыми кромками;

з) магнитное дутье;

и) неполное удаление шлака с отдельных валиков при наложении многослойной сварки;

к) низкая квалификация сварщика и др.

Непровар устраняется вырубкой и последующей заваркой шва. Причины возникновения внутренних трещин и пор в металле шва такие же, как и при наружных дефектах.

Шлаковые включения – полости в металле шва, заполненные неметаллическими веществами. Шлаковые включения уменьшают рабочее сечение шва и приводят к ослаблению сварного соединения. Обычно шлаковые включения наблюдаются в местах непровара. Причина появления шлаковых включений – кратковременность остывания малого объема расплавленного металла, что затрудняет полное выделение шлака на поверхность сварочной ванны; тугоплавкость; затекание шлака в зазоры; растрескивание и неравномерность плавления электродного покрытия, частицы которого механически засоряют металл шва; длинная дуга; неправильная техника ведения сварки; окалина и ржавчина на свариваемых кромках.

Перегрев – образование хрупкой крупнокристаллической структуры в зоне термического влияния шва или наплавленного металла, которая вызывает снижение механических свойств и пластичности сварного соединения. Перегрев металла происходит при его длительном нагреве на малой скорости сварки и относительно большой мощности газовой горелки, а также применения горючего с низкой температурой пламени, что замедляет процесс сварки. Последствия перегрева можно исправить только соответствующей термообработкой (отжиг или нормализация) сварного соединения или изделия в целом.

Пережог характеризуется окисленной поверхностью шва. Шов при этом приобретает серый оттенок, рыхлое строение и пониженные механические свойства. Пережженные участки шва следует полностью вырубать до здорового металла и вновь заварить.

При электродуговой сварке этот дефект встречается очень редко, чаще – при газовой сварке.

Деформации, предупреждения и способы их устранения.

Деформацией называется изменение формы и размеров твердого тела под действием какого-либо усилия. Размеры деформации определяются величиной приложенного усилия. Чем больше усилие, тем больше деформация. О величине усилия судят по напряжению. Напряжением называется внутренняя сила, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения тела. Следовательно, между напряжением и деформацией существует неразрывная связь.

Внутренние напряжения возникают только в том случае, когда свободному расширению и сокращению детали (узлу) что-либо препятствует. Таким препятствием при сварке являются соседние холодные участки металла вследствие неравномерного его нагрева. Основные причины возникновения напряжений и деформаций при сварке: неравномерный нагрев основного металла, литейная усадка и структурные изменения металла.

Неравномерный нагрев металла. Электродуговая сварка характеризуется высоким и быстрым разогревом небольшого объема металла, который при расширении оказывает давление на прилегающий к нему нагретый металл. После прекращения действия источника нагрева нагретые и наплавленные объемы металла начнут охлаждаться в объеме, т.е. будут стягивать прилегающие слои металла, вызывая деформацию изделия или коробление.

Усадка наплавленного металла – это уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое. При затвердевании металл становится более плотным, объем его сокращается. При сварке происходит продольная и поперечная усадка.

Продольная усадка вызывает сокращение длины листов при сварке продольных швов. Поперечная усадка приводит к короблению листов в сторону большего объема наплавленного металла. Величина деформации зависит от величины зоны нагрева. Вот почему газовая сварка дает большую деформацию, чем ручная дуговая металлическим электродом.

Размеры и положение швов также влияют на величину деформации. Наибольшие деформации вызывают длинные швы, расположенные несимметрично относительно сечения свариваемого профиля. Чем больше швов на узле, тем больше деформация при сварке.

Структурные изменения наплавленного металла. При изменении структуры металла меняются размеры и взаиморасположение его зерен (кристаллов), причем меняется и плотность металла. Эти изменения вызывают возникновение внутренних напряжений. При сварке легированных сталей структурное изменение оказывает более сильное влияние, чем при сварке низкоуглеродистой стали, где эти изменения незначительны и почти не принимаются в расчет.

Мероприятия по уменьшению напряжений и деформаций при сварке. Сварочные напряжения и деформации доставляют немало трудностей при изготовлении и эксплуатации сварных конструкций, так как могут вызывать:

1. изменение запроектированных размеров свариваемых деталей и узлов;

2. искажение и изменение формы отдельных сварных узлов и конструкций;

3. появление трещин и разрывов в процессе изготовления сварных конструкций;

4. разрушение сварных конструкций в процессе эксплуатации, особенно при пониженных температурах.

Мероприятия для уменьшения напряжений по сварке можно разделить на конструктивные и технологические.

Для осуществления конструктивных мероприятий необходимо при выборе основного металла и электродов руководствоваться тем, что основной металл не должен иметь склонности к образованию закалочных структур при остывании на воздухе; учитывать, что электроды должны давать наплавленный металл и иметь пластические свойства не ниже свойств основного металла.

Нельзя допускать скопления швов в конструкции, следует избегать их пересечений. Не допускать короткозамкнутых швов, а также ограничить применение косынок и накладок.

При расстановке ребер жесткости располагать их следует так, чтобы при сварке нагреву подвергались одни и те же места основного металла, так как это уменьшает поперечную усадку стенки, а, следовательно, и всей конструкции.

Применять необходимо преимущественно стыковые швы, которые являются менее жесткими, чем узловые.

Проектируя сложные конструкции, надо предусматривать их изготовление в виде отдельных узлов, которые после соединятся в целую конструкцию.

В сложных сварных конструкциях целесообразнее применять штампованные и литые узлы. Расположение швов не должно затруднять механизацию сварочных работ. Предусматривать сборку и сварку необходимо в приспособлениях, обеспечивающих точную сборку и правильную последовательность сварочных работ.

Технологические мероприятия. Они, прежде всего, предусматривают выбор правильного теплового режима сварки в части нагрева основного металла, а также выбор правильной последовательности наложения швов. Порядок должен быть таким, чтобы свариваемые детали находились в свободном состоянии, особенно это относится к стыковым швам. В первую очередь свариваются стыковые швы балок, а затем угловые.

При сварке цилиндрических резервуаров или полотнищ вначале сваривают стыки каждого пояса, а затем – пояса между собой. Сварку следует производить напроход от середины изделия к краям, но ни в коем случае не варить от краев к его середине. Нельзя ставить прихватки на пересечении швов.

Важное условие в работе – уменьшение зазоров во избежание поперечных усадок и выполнение швов больших сечений в несколько слоев с применением «горки» или «каскадного» метода.

Чем выше температура окружающей среды, тем равномернее и медленнее происходит остывание шва. Сварка на морозе, сильном ветре, сквозняке часто приводит к трещинам. Место сварки должно быть защищено от атмосферных осадков, холода и сквозняков.

Применение обратных деформаций. Перед сваркой изделие подвергается выгибу.

Обратноступенчатая сварка. Проковка уплотняет шов, в результате чего уменьшает действие усадки шва. Последний слой его проковывать не рекомендуется, чтобы не вызвать трещину на поверхности шва.

 

Испытание аммиаком.

Сущность этого метода заключается в том, что испытуемые швы покрываются бумажной лентой или марлей пропитанной пяти процентным раствором азотнокислой ртути или фенолфталеином. В изделие до определённого давления нагнетается воздух и одновременно подаётся некоторое количество газа аммиака. Проходя через поры аммиак, оставляет после себя чёрные или красные пятна, в зависимости от пропитки бумаги (азотнокислая ртуть – чёрные пятна, фенолфталеин – красные).

Гидравлические испытания.

Проверку смонтированных резервуаров, трубопроводов, сосудов и ёмкостей проводят двумя способами: наливом воды и гидравлическим давлением.

Наливом воды испытываются вертикальные резервуары и другие ёмкости. Для испытания резервуар до краёв наполняется водой, затем выдерживают не менее двух часов, в течение этого времени ведётся наблюдение за появлением дефекта.

Если дефект обнаружится, сливают воду до уровня дефекта, устраняют его и вновь заливают водой. Если в течение 24-х часов в сварных швах дефект не обнаружен, резервуар считается выдержавшим испытание. Мелкие дефекты в виде пор исправляют после испытания. Категорически запрещается производить во время гидравлического испытания отстукивания швов во избежание его разрушения. Гидравлическое испытание применяется при проверке плотности и прочности различных котлов, трубопроводов и сосудов, работающих под давлением. Повышенное давление в трубопроводах создаётся гидравлическими насосами. Величина давления при испытании берётся 1,25 –2 рабочего давления.

Пневматические испытания

Проводятся сжатым воздухом или газом. Этот метод значительно удобнее, чем гидравлическое испытание, но в виду опасности взрыва в строительно-монтажных организациях он почти не применяется.

Механические испытания

При механических испытаниях проверяется прочность сварных соединений.

Образцы свариваются сварщиками в тех же условиях, что изделия, или вырезаются из изделия.

Засверливание шва применяют для определения дефектов шва или кромки наиболее сомнительных мест, выявленных просвечиванием или дефектоскопией. В исследуемом месте шов насверливают сверлом, диаметр которого на три миллиметра больше ширины шва. Поверхность засверленного места пропитывают 10 – 12% раствором йодной двойной соли хлористой меди и аммония. При этом дефекты хорошо видны после испытания, засверленное место заваривают.

Исследования макро- и микроструктуры производят на специальных образцах, называемых макро- и микрошлифами. Поверхность образцов должна быть тщательно отшлифована и протравлена. Испытания проводят в лабораториях с помощью микроскопов и луп.

Контроль просвечиванием швов (рентгеновскими или гамма лучами) позволяет обнаружить дефекты внутри шва без разрушения сварного соединения. Эти лучи, невидимые человеческим глазом, способны проникать через толщину метала, действуя на светочувствительную фотоплёнку, приложенную к шву с обратной стороны. В местах, где имеется дефект (поры, трещины и др.), поглощение лучей металлом будет меньше, и они окажут более сильное воздействие на чувствительную плёнку. Поэтому в этом месте после проявления плёнки будет тёмное пятно, соответствующее по размерам и форме имеющемуся дефекту.

Источником рентгеновских лучей служит рентгеновская трубка. В качестве источника гамма лучей применяют радиоактивный кобальт, цезий и др.

Ультразвуковой контроль основан на способности высокочастотных колебаний (50000 Гц) проникать в металл. Эти колебания, проходя через металл шва, отражаются от поверхности пор, трещин и других дефектов. Отражения колебания улавливаются искателем и преобразуются в электрические импульсы, которые на специальном приборе дают сигнал о наличии дефекта в сварном шве. Данный метод только определяет место дефекта, не давая данных о его характере и размерах, а характер дефекта засверловкой.

Магнитный контроль осуществляется путем намагничивания изделия. Суть метода заключается в том, что магнитные силовые линии, проходя через сварной шов, отклоняются в местах дефекта от своего пути. В этих местах возникает поток рассеяния, в который входит на поверхность изделия. Различают три метода магнитных порошков, магнитной суспензий, магнитографический.

Метод магнитных суспензий

Магнитной суспензией называется жидкость (керосин, трансформаторное масло, воду, спирт) с взвешенными частицами магнитного порошка. Суспензия наносится на намагниченный шов кистью или окунанием. Выявление дефектов происходит так же, как и при порошковом методе. Эти два метода позволяют обнаружить трещины глубиной до восьми миллиметров и не провары до шести миллиметров.

После контроля изделия размагничивают.

Магнитографический метод основан на записи потоков рассеивания намагниченного шва, возникающих в зоне расположения дефектов с помощью ферромагнитной плёнки. Затем дефекты воспроизводятся с ленты на экране электроннолучевой трубки. Метод прост и удобен, даёт высокую производительность (5 – 6 м/мин.).

Нанесение защитных покрытий

 

Сталь и чугун составляющие главную часть всех технических металлов и сплавов, весьма сильно подвержены коррозии, поэтому их защита от коррозии требует особого внимания.

Производство коррозийное – стойких сплавов (например высоколегированных, хрома и хромоникелевой стали) само по себе уже является способом борьбы с коррозией, причем наиболее эффективным. Нержавеющие стали и чугун, также как и коррозийностойкие сплавы цветных металлов, – весьма ценный конструкционный материал, однако применение таких сплавов же всегда возможна по причине их высокой стойкости или по механическим соображением.

Применяются следующие способы защиты металлических изделий от коррозии:

1. Металлические покрытия.

2. Химические покрытия.

3. Электрохимическая защита.

4. Неметаллическая покрытия.

Металлические покрытия

Это защита от коррозии путем нанесения тонкого слоя металла обладающего достаточной стойкостью в данной среде, дает хорошие результаты и является весьма распростроненым. Металлические покрытия могут быть нанесены следующем способом: гальваническим, дидгузионным.

Химическая защита

Заключается в том, что на поверхность изделий искусственно создают защитные неметаллические пленки, чаще всего окисные за счет окисления поверхностного слоя металла. Процесс создания окисных пленок называют оксидированием или воронением.

При оксидировании стали изделия подвергают действию каких либо

окисление. Наиболее распространен способ погружения из в азотное – кислых солей при t около 140^о. Оксидирования применяют для алюминия и их сплавов. Этим способом осуществляется защита изделий работающих в атмосферных условиях (различные и инструменты и приборы).

Электрохимические защита

Разделяется на прожекторную и катодную. Протекторная защита применяется для изделий, работающих в электролизах. Сущность ее заключается в том что и поверхности подлежащей защите или в близи прикрепляют протекторы, после сделоны из металла, имеющего потенциал меньший чем потенциал защищаемого изделия. При этом образуется гальваническом пара изделия – протектор в которой оно там будет протектор, а катодом изделие. В таких условиях протектор будет постепенно разрушается защищая тем самым изделием (подводной части судов, винты и киль).

Неметаллические покрытия

Это покрытие красками, эмалями, лаками и смазкой, а также суммирование. Лакокрасочные покрытия изолируют металл от внешней среды и препятствует образованию микроэлементов на поверхности металла. Лакокрасочные покрытие применяются довольно часто. Это объяснение надежность данного способа защиты от коррозии в атмосферных условиях и простотой выполнения операций покрытия. В качестве смазок применяют различные минеральные масла и жиры. Защита смазкой производится при хранении и транспортировки металлических изделий смазки полностью обновляют.

Измерованием называют покрытия металлов резиной или эбонитом для защиты хим. аппаратуры (сосуды, трубы проводы травленые и гальванические ванны краны) от коррозийной воздействия кислотных щелочей растворов солей. Надежная защита секций забора обеспечивает эпоксидной шпатлевка (П-0010, Эмаль, ЭП-140, ЭП-711, ЭП-755) потом наносят эмаль эпоксидное пековую (ЭП-72) двумя или четырьмя слоями толщенной не менее 10 микрон и сушат при t=100^о – 120^о не менее 4-х часов.

 

Сдача конструкции ОТК

 

Для того чтобы предъявить к сдаче коробчатой конструкцию отделу технического контроля (ОТК), необходимо проверить размерность согласно чертежу, размерность катета шва (см. раздел 1.10. «Дефекты и способы их устранения»).

При контроле была произведена проверка швов на герметичность. В зависимости от вида дефектов их устраняют разными способами.

После устранения дефектов конструкцию сдают контролеру ОТК.

После этого конструкция направляется в маляропогрузочный цех для нанесения защитных покрытий, для защиты конструкции от коррозии.

 

 

Экономическая часть

 

Экономичность техники и технологии сварки можно оценить себестоимости.

Себестоимость сварки плавлением можно определить из расчета на 1 килограмм наплавленного металла. Такую себестоимость называют удельной:

 

С_уд = С₁+ С₂ + С₃ + С₄ + С₅ + С₆ + С₇,

 

где С₁ – основной зарплата;

С₂ – дополнительная зарплата;

С₃ – отчисление на социальное страхование;

С₄ – расход на сварочные материалы;

С₅ – стоимость электроэнергии;

С₆ – амортизационные отчисления;

С₇ – расходы на ремонт оборудования.

Основная зарплата (С₁) рассчитывается как произведение часовой работы (Р) согласно тарифной сетки на общее время работы (Т) сварщика:

 

С₁=РТ, Т= t_o/ K_уч.

 

Часовая ставка сварщика зависит от его разряда.

 

Разряды (тарификация ЧТПЗ на 01.01.2006)	1	2	3	4	5
Часовая ставка	11,08	12,91	13,26	14,36	18,5

 

Время горения дуги на один килограмм наплавленного металла определяется по формуле:

 

t_o = 1000/α_н * I_св

 

Дополнительная заработная плата (С₂) равна 10% от основной заработной платы. Фонд дополнительной заработной платы составляется для оплаты отпусков за выполнение государственных и общественных дел в рабочее время и др.

Примечание: основное время (время горения дуги) рассчитывается по формуле:

 

t_o = 7.85 FL / α_н * I_св

 

где F – площадь сечения шва (см²);

L – длина шва (см);

7,85 – удельная плотность наплавленного металла (г/см³);

α_н – коэффициент наплавки (г/ А*ч)

I – сварочной ток (А).

Сварочный ток (I_св) берем согласно технологии изготовления сварочной конструкции по формуле Хренова.

Для ручной дуговой сварки:

 

I_св = (20+ 6d_эл) * d_эл

 

Отчисления на социальное страхование (накопления пенсионного фонда) (С₃) составляет 61% от основной и дополнительной зарплата:

 

С₃= 0,61 * (С₁+ С₂)

Стоимость сварочных материалов, необходимых для плави на один килограмм металла рассчитывается по формуле:

 

С₄= С_пр * К_р,

 

где С_пр – стоимость одного килограмма покрытых электродов;

Кр – коэффициент расхода проволоки, учитывающий потери электродного металла и массу покрытия.

Примечание: