Технологический процесс ручной дуговой сварки труб из средне-углеродистой стали

К среднеуглеродистым относят стали, содержащие 0,20—0,45%С. Средне-углеродистые стали отличаются от низкоуглеродистых различным содержанием углерода. Качественные углеродистые стали могут быть с повышенным содержанием марганца (0,7—1,0%). Среднеуглеродистые стали используют в нормализованном состоянии. Для сварно-литых и сварно-кованых конструкций применяют преимущественно стали 35 и 40. К высокоуглеродистым относятся стали, содержащие 0,46—0,75%С. Они отличаются плохой свариваемостью и их не применяют для изготовления сварных конструкций. Необходимость сварки подобных сталей возникает при ремонтных работах.

Именно сварка труб - то, что чаще всего требуется от сварщика. Основной способ - ручная сварка электродами.

Сварочные трубы изготавливаются из низкоуглеродистой мартеновской стали, легированной жаропрочной стали, нержавеющей стали, алюминия и имеют разный диаметр - от нескольких миллиметров до полутора и более метров.

Для поворотов трубопровода, участков ответвления используют специальные фасонные части: переходы, тройники, двойники, угольники и др.

Подготовка труб к свариванию включает правку концов, очистку кромок от грязи, смазочного материала и сборку элементов. На труболитейных заводах кромки труб изготавливают под углом порядка 30°. Если скоса нет, то необходимо снять фаску с помощью режущего инструмента. Сборка элементов трубопровода под сварку заключается в том, что их кромки совмещают; поверхности труб должны совпадать, ось трубопровода не должна нарушаться. После сборки стыки прихватывают сварочными швами длиной порядка 80 мм и расстоянием между прихватами порядка 300 мм (при диаметре трубопровода до 300 мм). Прихватывать элементы рекомендуется тем электродом, с помощью которого затем будет производиться сваривание стыков.

Основные типы сварочных соединений труб - чашеобразное стыковое и V-образное.

Ручную дуговую сварку выполняют в 2-3 слоя, благодаря чему плотность сварочного шва возрастает, а провар корня шва оказывается более глубоким.

На рис. 1 видна схема сварки поворотного стыка.

 

Рис. 1. Последовательность сварки поворотных стыков

 

Первый слой заваривают на всех стыках участка от точки 1 до точки 2 и от точки 4 до точки 3. Затем секцию разворачивают на 90° и заваривают участки от точки 4 до точки 1 и от точки 3 до точки 2. Первый слой сваривают с помощью электрода диаметром 4 мм при силе сварочного тока порядка 130 А. Постепенно разворачивая секцию, слои наваривают в одном направлении.

На рис. 2 видна схема сварки неповоротного стыка.

 

Рис. 2. Наложение первого и последующего сварных швов

 

Сварку производят в таком порядке: вначале снизу вверх заваривают швы 1, 2, 3 (внутренняя окружность), затем сверху вниз - швы 1*, 2*, 3* (наружная окружность).

На рис. 3 показана последовательность наложения сварных швов на трубах диаметром более 700 мм.

Рис. 3. Наложение сварных швов при сварке труб больших диаметров

 

На рис. 4 показан комбинированный способ сварки труб. Он используется в том случае, если невозможно выполнить сварку неповоротных стыков. В этом случае стык сваривают со вставкой; нижняя часть шва заваривается с внутренней стороны, а верхняя часть - с наружной.

 

 

Рис. 4. Комбинированный способ сварки
1 - нижняя часть шва; 2 - вставка; 3 - верхняя часть шва;

 

Замыкающие участки в смежных слоях шва должны располагаться друг от друга на расстоянии порядка 100 мм.

 

В сталях с содержанием углерода 0,30% и выше при быстром охлаждении металла в зоне термического влияния образуется твердая мартенситная или трооститная структура, значительно более хрупкая, чем основной металл, что создает опасность хрупкого разрушения как в процессе изготовления изделий (холодные трещины), так и при эксплуатации. С повышением углерода повышается также опасность образования пористости в сварных швах.

Для предупреждения трещин при сварке следует применять предварительный подогрев, а после сварки — высокотемпературный отпуск для восстановления пластичности сварного соединения и снятия внутренних напряжений. Для предупреждения пористости следует использовать специальные электроды. Среднеуглеродистые стали применяют для изготовления малонагруженных изделий. Для повышения прочности изделия из этих сталей после сварки иногда подвергают упрочняющей термической обработке.