Зварювання баку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Загальна частина

Важливою науково-технічною проблемою є створення економічних, надійних і довговічних зварних конструкцій, що можуть працювати на землі, під водою і в космосі, при великій різниці температур, в агресивних середовищах і при інтенсивному опромінюванні. За допомогою зварювання і споріднених технологій створюється більше половини валового національного продукту промислово розвинутих країн. У зварювальному виробництві зайнято близько 5 млн людей, переважна більшість яких (70-80%) виконують електродугові процеси.

Основою зварювального виробництва є зварювання плавленням. Техніка і технологія цього процесу постійно вдосконалюються. На ринку зварювального обладнання перше місце займає апаратура для дугового зварювання. Зростає виробництво апаратури для зварювання порошковими і суцільними дротами при зменшенні частки обладнання для ручного дугового зварювання покритими електродами. У промислово розвинених країнах частка металу, наплавленого ручним дуговим зварюванням, зменшилась майже в З рази і становить 20-30%, в інших країнах таке зниження менш інтенсивне.

Друге місце займає виробництво обладнання для контактного зварювання. При цьому частка обладнання для газового зварювання і різання зменшується. У світовій практиці останнім часом почали широко використовувати інверторні джерела живлення, що мають великі можливості для автоматичного керування зварювальними процесами.

Розширюються галузі застосування лазерних технологій, зокрема потужних діодних зварювальних лазерів з високим к.к.д. Широкі можливості використання електронно-променевого зварювання, яким за один прохід можна зварювати метали товщиною до 200.400 мм. Для розвитку важкого машинобудування велике знамення маї: електрошлакове зварювання при виготовленні крупнога баритнпх товстостінних виробів. Успішно розвивається контактне зварювання.

Розвиток електронної техніки й приладобудування призвів до створення ультразвукового, дифузійного, пресового та зварювання інших видів. Забезпечення з'єднань високої якості у складних умовах вимагає вдосконалення техніки та засобів підготовки до ремонтного зварювання.

Невід'ємною частиною зварювального виробництва є наплавлення, для якого використовують 8-10% електродів і суцільних дротів та 30% порошкових дротів

від загального об'єму зварювальних матеріалів і практично всі спечені й порошкові стрічки. Удосконалюються технології нанесення спеціального та захисного покриття методами плазмо-дугового, електронно-променевого, газотермічного й динамічного напилення. Особливе значення мають технології склеювання. Створено значну кількість клеєвих композицій, які дають можливість з'єднувати одно - та різнорідні матеріали.

Актуальною залишається проблема зварювання нових матеріалів на основі заліза, міді, нікелю, алюмінію, титану та ін. В Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона знайшли нове рішення покращення зварюваності перспективних сплавів алюмінію й титану. Створені нові технології, що дають можливість одержання зварних з'єднань товщиною 0,5-1000 мм. Для одержання нероз'ємних з'єднань із різнорідних матеріалів (сталь - титан, мідь - алюміній, сталь - алюміній та ін.) перспективними є такі процеси: зварювання магнітно-імпульсне, зварювання вибухом, дифузійне зварювання, паяння, склеювання, механічні (штепсельні) з'єднання.

У виробництво впроваджені нові технології для зварювання полімерів і композитів на їх основі, зварювання труб із термо - пластів, які використовуються при спорудженні газо- й водопроводів та інших комунікацій. Перспективними є з'єднання цих матеріалів за допомогою ультразвукового зварювання, зварювання тертям і струмами високої частоти.

2. Розрахунково-технологічна частина

2.1 Коротка характеристика виробу, його призначення і матеріал

Застосування металевих баків у різних сферах господарства дуже поширене: це можуть бути ємкості для промислового застосування, цехові накопичувачі, резервуари та багато іншого. Без наявності таких ємкостей неможливе функціонування жодного підприємства.

Моє завдання - виконати кутове з'єднання листових пластин, товщиною 4 мм виготовлених зі сталі 10.

Матеріал виробу сталь Ст10 - це сталь якісна вуглецева сталь. Цифра 10 показує який процент вуглецю в сталі (0,10%)

Робота виконується ручним дуговим зварюванням згідно ГОСТ 526480 - У4 із наступним контролем якості шва, довжина якого складає:

L_ш=1200?4 + 700?4=7600 мм = 7,6 м.

Таблиця 2.1 - Тип зварного з'єднання

Умовне позначення з'єднання	Товщина зварюваних деталей	Тип з'єднання	Форма підготовки кромок	Характер зварного шва
У4	1-6	Кутове	Без скосу кромок	Однобічний

2.2 Оцінка зварюваності

Властивості металу чи сполучення металів утворювати при встановленій технології зварювання, з'єднання, що відповідає вимогам, обумовленим конструкцією та експлуатацією виробу називають зварюваністю.

Ознакою поганої зварюваності є схильність зварювальних матеріалів до перегріву, загартовування металу та утворення холодних та гарячих тріщин.

Суть зварювання полягає у зближенні елементарних частинок зварних частин настільки, щоб між ними почали діяти міжатомні зв'язки, які забезпечують міцність з'єднання.

Дугове зварювання - зварювання плавленням, при якому нагрівання здійснюють електричною дугою. Особливим видом дугового зварювання є плазмове зварювання, при якому нагрівання здійснюють стиснутою дугою.

Газове зварювання - зварювання плавленням, при якому кромки з'єднувальних частин нагрівають полум'ям газів, стиснутих на виході пальника для газового зварювання, хімічний склад присаджувального матеріалу, тип зварного з'єднання та інше.

По зварюваності сталі поділяють на 4 групи: добре зварювана, задовільно, обмежено та погано зварювана.

До першої групи відносяться такі сталі, зварювання яких можливе без попереднього нагріву, при любих температурних режимах.

Сталі першої групи добре зварюються без утворення гартівних структур і тріщин у широкому діапазоні режимів, товщини і конструктивних форм. Зварювання сталей першої групи можна виконувати в любому тепловому режимі, без особливих обмежень в засобах накладання швів по перетину, довжині і положенні в просторі.

Сталі задовільно зварювані, можливо зварювати лише при температурі навколишнього середовища не нижче 50С. Якість зварених з'єднань можливо отримати лише при використанні спеціальних електродів, флюсів та дотримання режимів зварювання.

Сталі третьої і четвертої групи мають схильність до утворення тріщин та гартівних структур.

При зварюванні цих сталей, треба чітко дотримуватись режимів зварювання. Механічні якості поліпшуються за рахунок вибору електродів, флюсів, присаджувального матеріалу, попередній і супутній підігрів. Після зварювання проводять термічну обробку.

Зварюваність різних матеріалів і сплавів залежить від ступеня легування, структури та вмісту домішок. Найбільше впливає на зварюваність сталей вуглець. Із збільшенням вмісту вуглецю, а також ряду інших легуючих елементів зварюваність сталей погіршується.

Орієнтованим кількісним показником зварюваності сталі відомого хімічного складу є еквівалентний вміст вуглецю, який визначається за формулою:

С _єкв =

Чим вищий вміст вуглецю в сталі, тим вища небезпека холодних і гарячих тріщин і важче забезпечити рівномірність зварного з'єднання.

Таблиця 2.2-Хімічний склад сталі 10:

Хімічний елемент	%
Кремній (Si)	0.17-0.37
Мідь (Cu), не більше	0.25
Марганець (Mn)	0.35-0.65
Нікель (Ni), не більше	0.25
Фосфор (P), не більше	0.035
Хром (Cr), не більше	0.15
Сірка (S), не більше	0.04

С _єкв=

Сталь 10 відноситься до першої, добре зварювальної групи. Сталі цієї групи зварюються любими засобами, без використання особливих прийомів, утворюючи при цьому якість зварні шви.



2.3 Вибір зварювальних матеріалів

Для виконання зварного з'єднання мені необхідно підібрати зварювальний матеріал.

Сталевий зварювальний дріт призначений для всіх видів зварювання плавленням та виготовлення електродів.

Марку дроту вибирають залежно від твердості наплавленого металу.

Залежно від призначення і хімічного складу електроди повинні забезпечувати:

- легке збудження та стійке горіння дуги;

- отримання металу щва потріьного хімічного складу;

- високі механічні та технологічні властивості;

- легке відділення шлаку;

- мінімальну токсичність.

На початку плавлення температура електроду дорівнює температурі навколишнього середовища, а наприкінці сягає 500…600^оС. Тобто електрод плавиться нерівномірно і через це збільшується доля участі основного металу в шві.

При ручному дуговому зварюванні:

– глибина проплавлення:

– ширина шва:

– довжина ванни:

– доля участі основного металу в шві:

Для ручного дугового зварювання на змінному струмі мені підходять згідно довідника зварника електрод марки: АНО-4, діаметр електрода 3 мм.

Я обираю ці електроди, бо вони задовольняють вимогам, які ставляться до електродів.

Електрод марки АНО-4 (тип Є46) має коефіцієнт наплавлення 8,3.

Це універсальні електроди для зварювання відповідальних конструкцій із низьколегованих сталей в усіх просторових положеннях на постійному і змінному струмі будь-якої полярності. Електроди цієї марки мають в своєму складі ТіО₂. Електроди з рутиловим покриттям при зварюванні менш шкідливі для дихальних органів зварника.

Таблиця 2.3 - Хімічний склад електродів АНО-4

C, не більше	Si, не більше	Mn	S, не більше	P, не більше
0,1	0,2	0,55-0,80	0,045	0,045

Таблиця 2.4 - Залежність діаметру електрода від товщини поєднуваних деталей в міліметрах

деталі	1,5	2…3	4…5	6…8	9…15	16…20
	1,6	2	2; 3	2-4	3-5	3-5,>

2.4 Вибір зварювального обладнання

Для дугового зварювання застосовують як постійний, так і змінний струм. Джерелами постійного струму служать зварювальні генератори постійного струму і зварювальні випрямлячі.

При зварюванні змінним струмом використовують переважно зварювальні трансформатори. Оскільки режим дугового зварювання характеризується частими короткими замиканнями, то для обмеження струму короткого замикання джерела струму у більшості випадків мають так звану спадну зовнішню характеристику.

Зовнішньою характеристикою - називається залежність між напругою U на затискувачах джерела струму і струмом навантаження I. Спадною ж характеристикою називається такий характер цієї залежності, коли зі збільшенням струму навантаження напруга на клемах джерела струму зменшується.

На рис. 2.1 показано два види зовнішніх характеристик: жорсткої 1 і спадної 2. Жорстку характеристику звичайно мають джерела струму, які призначені для силових або освітлювальних навантажень. Напруга у таких джерел при зміні струму навантаження залишається постійною.

Якщо ж джерело струму має спадну зовнішню характеристику, то зі збільшенням струму навантаження напруга на затискачах джерела струму падатиме і це приведе до обмеження струму короткого замикання.

Рис. 2.1 - Види зовнішніх характеристик: жорсткої 1 і спадної 2

Спадну зовнішню характеристику зварювального трансформатора отримуємо за рахунок того, що послідовно з дугою і вторинною обмоткою трансформатора вмикають так звану дросельну або реактивну обмотку. При проходженні зварного струму у витках дросельної обмотки індукується е.р.с. (електрорушійна сила) самоіндукції, яка має напрям, протилежний основній е.р.с. трансформатора. Тому напруга, підведена до дуги, знижується від значення холостого ходу (55… 80 В) до 15… 45 В під час горіння дуги і майже до нуля при короткому замиканні.

Є кілька схем вмикання дросельної обмотки з трансформаторними обмотками (рис. 2,2). При першій схемі (рис. 2,2, а) первинна І і вторинна II обмотки знижувального однофазного трансформатора розташовані на залізному сердечнику 1, а дросельна обмотка III - на сердечнику 2, які є двома окремо виконаними апаратами.

При другій схемі вмикання (рис. 2,2, б) трансформаторні (І - ІІ) і дросельна (ІІІ) обмотки розташовані на спільному залізному сердечнику і являють собою один апарат. Причому, та частина сердечника, на якій розміщені обмотки І і II, є власне трансформатором, а частина, на якій розташована обмотка ІІІ - дроселем. Сила зварювального струму регулюється зміною повітряного зазору «С».

Рисунок 2.2 - Схеми зварювальних трансформаторів:

І - первинна обмотка, ІІ - вторинна обмотка, III - дросельна обмотка;

1 - сердечник трансформатора; 2 - сердечник дроселя

Для дугового зварювання я обираю трансформатор ТСК - 500 з підвищеним магнітним розсіюванням, з рухомою котушкою, при переміщенні якої регулюється зварювальний струм.

Рисунок 2.3-Конструктивна схема трансформатора ТСК-500:

1 - затискачі для дротів мережі; 2 - осердя; 3 - рукоятка для регулювання струму; 4 - затискачі для під'єднання зварювальних дротів; 5 - ходовой гвинт; 6 - котушка вторинної обмотки; 7 - котушка первинної обмотки; 8 - компенсуючий конденсатор



У нижній частині осердя знаходиться первинна обмотка, що складається з двох котушок, розміщених на двох стержнях магнітопроводу. Котушки первинної обмотки закріпленні нерухомо.

Вторинна обмотка, що також складається з двох котушок, розміщена на значній відстані від первинної. Котушки, як первинної, так і вторинної обмоток з'єднанні паралельно, вторинна обмотка рухома і може переміщатися по осердю за допомогою гвинта, з яким вона зв'язана і рукоятки, що знаходяться на кришці кожуха трансформатора.

Зварювальний струм регулюють зміною відстані між первинною та вторинною обмотками.

При обертанні рукоятки за годинниковою стрілкою вторинна обмотка наближається до первинної, магнітний потік розсіяння та індуктивний опір зменшується, зварювальний струм зростає. При обертанні рукоятки проти годинникової стрілки вторинна обмотка віддаляється від первинної, індуктивний опір і магнітний потік розсіяння зростають і зварювальний струм зменшується.

Технічна характеристика ТСК - 500

Номінальний зварювальний струм - 500А.

Напруга мережі - 380 В.

Напруга холостого ходу - 60 В.

ККД - 85%

2.5 Підготовка виробу до зварювання

Підготовка металу до зварювання складається з правки, очистки, розмітки і збирання підготовлених деталей для зварювання. Правкою ліквідують деформацію прокатаної сталі, з якої головним чином і виготовляють зварні конструкції. Очищення кромок від іржі, забруднень проводять металевою щіткою, роблять це, а також сушку вологих місць, досить ретельно, щоб запобігти утворенню в зварних швах пор, раковин, різних включень та інших дефектів. Різку при підготовці деталей застосовують головним чином термічну (вогневу). Механічне різання доцільно виконувати при заготовці однотипних деталей, підготовці кромок. Зібрані вузли і деталі з'єднують прихватками, які являють собою короткі шви з поперечним перерізом 1/3 поперечного перерізу повного шва. Довжина прихватки 20…100 мм залежно від товщини листів і довжини шва.

При зварюванні кутовими швами з'єднань внапусток (рис. 2,4, а) кромки не скошують, а тільки очищають від окалини, іржі та забруднень. Таврові з'єднання часто зварюють без скосу кромок (рис. 2.4, б). В конструкціях таврових з'єднань, що працюють при динамічних навантаженнях, рекомендується робити підготовку кромок стінки з V - або К-подібною розробкою (рис. 2.4, в, г).

У всіх випадках кромки листів, що підлягають зварюванню, повинні бути очищені від іржі, окалини та інших забруднень. Підготовка кромок під зварювання виконується на стругальному або фрезерному верстаті, а також за допомогою газорізки з наступною очисткою від окалини.

Рисунок 2.4 - Підготовка кромок для кутових швів: з'єднань внапусток (а) і таврових (б - г)



2.6 Порядок виконання швів

Для підвищення працездатності зварних конструкцій, зменшення внутрішніх напруг і деформацій велике значення має порядок заповнення швів.

Під порядком заповнення швів розуміють, як порядок заповнення розчищення шва в поперечному різі, так і послідовність зварювання в довжину шва.

Залежно від довжини шва, матеріалу, вимог до точності та якості зварних з'єднань, такі шви можуть виконуватись по різному.

За довжиною усі види шва умовно можна поділити на три групи: короткі - до 300 мм; середні - до 1000 мм; довгі - більше 1000 мм.

Короткі шви виконують на прохід - від початку шва до його кінця.

Шви середньої лінії зварюють від середини до кінців або зворотноспінчастим методом.

З точки зору продуктивності найдоцільнішими є однопрохідні шви, які звичайно застосовують при зварюванні металу невеликої товщини (до 8…10 мм) з попереднім розчищенням кромок. Для моєї конструкції застосовую саме такі шви. Для середніх швів (700 мм) я використовую спосіб від середини до країв, для довгих швів (1200 мм) доцільно зварювати від середини до країв зворотно ступінчастим способом.

Рисунок 2.5 - Схеми різних способів зварювання: а - напрохід; б - зворотньоступінчастим; в-блоками; г - «гірка»; д - «каскад»

Під режимом зварювання розуміють сукупність показників, які визначають характер протікання процесу зварювання. Ці показники впливають на кількість тепла, що вводиться у виріб при зварюванні. До основних показників режиму зварювання відносяться: діаметр електрода, сила зварювального струму, напруга на дузі і швидкість зварювання. Допоміжними показниками режиму зварювання вважаються вид і полярність струму, тип і марка покриття електрода, кут нахилу електрода, температура попереднього нагріву металу.

Вибір режиму ручного дугового зварювання часто обмежується визначенням діаметра електрода і сили зварювального струму. Швидкість зварювання і напруга на дузі встановлюються зварником залежно від виду зварного з'єднання, марки сталі, марки електрода, положення шва у просторі.

Діаметр електрода вибирається залежно від товщини зварюваного металу, виду зварного з'єднання, типу шва тощо. При стиковому зварюванні листів товщиною до 4 мм у нижньому положенні діаметр електрода береться рівним товщині листа. При зварюванні сталі більшої товщини беруть електроди діаметром 4… 6 мм за умови забезпечення повної можливості проварювання металу деталей, що з'єднуються, і правильного формування шва.

В багатошарових стикових і кутових швах перший шар чи прохід виконується електродом діаметром 2… 4 мм, наступні шари і проходи виконуються електродами більшого діаметра.

Зварювання у вертикальному положенні звичайно виконується електродами діаметром не більше 4 мм, електроди більшого (5… 6 мм) діаметра можуть застосовуватись тільки зварниками високої кваліфікації.

Стельові шви звичайно виконуються електродами діаметром не більше 4 мм.

Силу зварювального струму вибирають залежно від діаметра електродів за формулою



І = К ? d, А,

де К - коефіцієнт, що дорівнює 35…60 А/мм,

d - діаметр електрода, мм.

Відносно малий cтрум призводить до нестійкого горіння дуги, непровару і низької продуктивності. Надто великий - до сильного перегріву електрода при зварюванні, збільшення швидкості розплавлення електрода, підвищеного розбризкування електродного матеріалу і погіршення формування шва.

При зварюванні дугою постійного струму існує пряма та зворотна полярності. Для прямої полярності електрод (катод) слід під'єднати до негативної клеми джерела живлення, а виріб (анод) - до позитивної. При цьому більше тепла буде виділятись на виробі, тому пряму полярність використовують для зварювання товстих металів. При зворотній полярності катодну й анодну плями міняють місцями, тобто катодом буде виріб, а анодом - електрод. Цю полярність використовують для зварювання тонких металів, щоб уникнути пропалів, і для високолегованих сталей, щоб зменшити вигоряння легуючих елементів.

Рис. 2.6 - Будова електричної дуги і розподіл напруги на її областях:

1 - катодна пляма; 2 - стовп дуги; 3 - анодна пляма.

Посилаючись на довідкові дані, призначаємо параметри режиму зварювання, які наведені в таблиці 2.4, виходячи із товщини металу(4 мм) та типу швів (кутові).

Таблиця 2.4 - Орієнтовні параметри режиму зварювання

Діаметр електродного дроту, dе,мм	3,0
Зварювальний струм, Ізв,А	120…160
Рід струму	змінний
Напруга на дузі, Uд, В	20…22
Довжина дуги, мм	L д=(0,5…1,1) dе=1,5…3,3

2.7 Розрахунок витрати зварювальних матеріалів

В процесі зварювальних робіт треба вміти розраховувати витрати електродів і електроенергії. Нормування технологічного процесу проводиться за алгоритмом для ручного зварювання.

Витрата електродів G_е(кг) розраховується по формулі:

де Н_1м - норма витрати на 1 м шва;

L - довжина шва;

к_відх - коефіцієнт, що враховує втирати на вигар та розбризкування.

L_заг=7,6 м

к_відх =1,28 для електродів типу АНО-4

F_ш - площина поперечного перетину шва;

J - щільність металу г/см³ (для сталі ця величина складає 7,8 г/см³);



кг

Витрата електроенергії на 1 м шва при дуговому зварюванні визначається виразом:

де Н_1м - маса наплавленого металу на 1 м шва, кг.

A_е.п - питома витрата електроенергії, кВт, год/кг, тобто кількість енергії, що витрачається на 1 кг маси наплавленого металу.

При зварюванні змінному струмі для однопостового зварювального трансформатора

Розрахуємо загальні витрати електроенергії при дуговому зварюванні 7,6 м зварних швів:

2.8 Техніка виконання швів

Запалювання дуги. Існує два способи запалювання дуги електродами з покриттям - прямим відривом електрода і відривом по кривій. Перший спосіб називається запалюванням впритул; другий - нагадує рух при запалюванні сірника і його називають чирканням.

Довжина дуги. Одразу після запалювання дуги починається плавлення металу. Довжина дуги повинна бути постійною. Від правильно вибраної довжини дуги значною мірою залежить продуктивність зварювання і якість зварного шва.

Нормальною вважається довжина дуги, що дорівнює 0,5… 1,1 діаметра електрода стержня. Збільшення довжини дуги знижує стійкість її горіння, глибину проплавлення основного металу, збільшує витрати на угар і розбризкування металу, викликає утворення шва з нерівною поверхнею і збільшує вплив навколишньої атмосфери на розплавлений метал.

Швидкість подачі електрода в дугу повинна дорівнювати швидкості розплавлення електрода.

Положення електрода. Нахил електрода при зварюванні залежить від положення зварювання у просторі, товщини і складу зварюваного металу, діаметра електрода, виду і товщини покриття. Напрям зварювання може бути зліва направо, справа наліво, від себе і на себе (рис. 2,7, а). Незалежно від напряму зварювання положення електрода повинно бути певним: він повинен бути нахиленим до осі шва так, щоб метал виробу проплавлявся на найбільшу глибину. Для отримання щільного і рівного шва при зварюванні у нижньому положенні на горизонтальній площині кут нахилу електрода повинен бути 15° від вертикалі у бік ведення шва (рис. 2,7, б).

Рисунок 2.7 - Напрям зварювання (а) і нахил електрода (б)

Кут нахилу електрода при ручному дуговому зварюванні у різних просторових положеннях шва наводиться на рис. 2,7, б.

Коливальні рухи електрода. Для отримання валика потрібної ширини проводяться поперечні коливальні рухи електрода. Якщо пересувати електрод тільки вздовж осі шва без його поперечного коливання, то ширина валика визначається тільки силою зварювального струму і швидкістю зварювання і складає 0,8… 1,5 діаметра електрода. Такі вузькі (ниткові) валики застосовують при зварюванні тонких листів, при накладанні першого кореневого шару багатошарового шва та в деяких інших випадках.

Найчастіше використовують шви шириною від 1,5 до 4 діаметрів електрода, які одержують за допомогою поперечних коливальних рухів.

Найбільш поширені види поперечних коливальних рухів електрода при ручному зварюванні (рис. 2,8): прямі по ламаній лінії; півмісяцем, поверненим кінцями до наплавленого шва; півмісяцем, поверненим кінцями до напряму зварювання; трикутниками; петлеподібні з затримкою у певних місцях.

Рисунок 2,8 - Основні види поперечних рухів кінця електрода:

а - г при звичайних швах;

д - ж - при швах з посиленим прогріванням кромок

Поперечні коливання по ламаній лінії часто застосовують для одержання наплавних валиків, при стиковому зварюванні листів без скосу кромок в нижньому положенні і в тих випадках, коли немає небезпеки пропалювання зварюваної деталі.

Рухи півмісяцем застосовують для стикових швів зі скосом кромок і для кутових швів з катетом менше 6 мм, які виконуються у будь-якому положенні електродом діаметром до 4 мм.

Рухи трикутником застосовують при виконанні кутових швів з катетом шва більше 6 мм і стикових із скосом кромок у будь-якому просторовому положенні.

Петлеподібні рухи застосовують у випадках, які потребують більшого прогріву металу по краях шва, головним чином, при зварюванні листів із високолегованих сталей. Ці сталі мають високу текучість і для задовільного формування шва потрібно затримувати електрод на краях, щоб попередити пропалювання в центрі шва і витікання металу із зварної ванни при вертикальному зварюванні.

Способи заповнення шва по перерізу. За способом заповнення шва по перерізу розрізняють одношарові шви (рис. 2,9, а), багатопрохідні багатошарові (рис. 2,9, б) і багатошарові (рис. 2,9, г).

Рисунок 2.9 - Схеми заповнення швів по перерізу:

а) - одношаровий і однопрохідний;

б) - багатошаровий і багатопрохідний;

в) - багатошаровий

Якщо число шарів дорівнює числу проходів, то такий шов називається багатошаровим. Якщо деякі з шарів виконують за кілька проходів, то такий шов називають багатопрохідним.

Багатошарові шви найчастіше використовують у стикових з'єднаннях, багатопрохідні - в кутових і таврових.

2.9 Контроль якості виробу

Дефектами зварних швів називають різні відхилення від встановлених норм і технічних вимог, що висуваються до зварних з'єднань. Дефекти зменшують міцність зварних з'єднань і можуть призвести до руйнування всієї конструкції.

До дефектів форми шва відносять: нерівномірні ширину і висоту шва, хвилястість шва, неоднакові розміри катетів кутових швів. Причиною їх утворення є коливання напруги, нерівномірність швидкості зварювання, недостатня кваліфікація зварника.

Напливи утворюються в результаті натікання рідкого металу на кромки холодного основного металу. Це відбувається внаслідок надмірного струму, неправильного нахилу електрода.

Підрізи являють собою продовгуваті заглибини (канавки), які утворились в основному металі по кореню шва внаслідок надмірного струму і напруги на дузі.

Незаплавлені кратери утворюються при різкому обриванні дуги. Вони зменшують переріз шва і можуть бути місцем утворення тріщин. Пропалюванням називають проплавлення основного металу і утворення наскрізних отворів. Вони утворюються внаслідок великого зазору, надмірного струму при високих швидкостях зварювання.

Газові пори утворюються внаслідок перенасичення рідкого металу газами, які не встигли вийти на поверхню в процесі швидкого затвердіння шва. Причиною пор є:

- іржа, масло і фарба на кромках основного металу і на поверхні електродів;

- використання вологих електродів;

- надмірна швидкість зварювання, що призводить до порушення газового захисту ванни рідкого металу;

- неправильно вибрана марка електродів.

Шлакові включення утворюються внаслідок незадовільної зачистки кромок металу і електродів від окалини, іржі та інших забруднень.

Непровари - це несплавлення основного металу з наплавленим, їх основна причина - недостатня сила струму і відхилення електрода від осі шва.

Тріщини є найбільш небезпечним дефектом зварних швів. Вони можуть виникати як у самому шві, так і в навколошовній зоні. Однією з багатьох причин утворення тріщин є підвищений вміст вуглецю, який сприяє утворенню структур загартування. На утворення тріщин впливає також підвищений вміст у наплавленому металі шкідливих елементів - сірки та фосфору.

Способи контролю якості зварних з'єднань

Якість зварювання визначає надійність і довговічність зварних конструкцій. Сучасна зварювальна техніка має у своєму розпорядженні різноманітні методи контролю якості зварювання.

Зовнішній огляд і обміри зварних швів. Цьому способу контролю піддають заготовки деталей і готові зварні шви. Мета зовнішнього огляду заготовок - виявити вм?ятини, задирки та інші дефекти а також бруд, масло, іржу, окалину на поверхні кромок.

Мета зовнішнього огляду готових зварних з'єднань - виявити зовнішні дефекти (непровари кореня стикового шва, напливи, підрізи, незаварені кратери, зовнішні тріщини тощо).

Зовнішньому огляду піддають усі шви, незалежно від того, який спосіб контролю буде застосовано в подальшому.

Контроль непроникності швів. Цей спосіб полягає у контролі за проникненням газів (повітря, суміші повітря з аміаком і іншими індикаторами) та рідин (води, гасу) через щонайменші дефекти несуцільності. Він широко застосовується для перевірки герметичності посудин і трубопроводів.

Гідравлічні випробування. Ними контролюється не тільки щільність зварних з'єднань, але і відносна міцність всієї зварної конструкції. При гідравлічних випробуваннях посудина наповнюється водою, потім в ній гідравлічним пресом створюється тиск, що дорівнює робочому. Якщо дефектів не виявлено, то тиск підвищується до Р = (1,25… 1,50)·Р_роб.

Пневматичні випробування виконують з метою контролю щільності зварних з'єднань в посудинах, які працюють під тиском.

Рентгенівське просвічування основане на властивості рентгенівських променів проникати через непрозорі тіла, ослаблювати свою інтенсивність залежно від пустот, включень і тріщин. При наявності дефектів у швах, рентгенівські промені ослаблюються неоднаково і на проявленій фотоплівці з'являються місця з різною інтенсивністю затемнення, за якими і роблять висновок про характер і розміри дефектів.

Рентгенівське просвічування дозволяє виявити такі внутрішні дефекти як тріщини, непровари, шлакові включення, газові пори.

Магнітографічний метод контролю. Суть цього методу полягає у намагнічуванні зварних швів і фіксації магнітного потоку на феромагнітну стрічку.

Ультразвуковий контроль зварних швів полягає у здатності ультразвукових хвиль проникати в метал на велику глибину і відбиватися від неметалевих включень, пустот, тріщин тощо.

Металографічні випробування зварних швів дозволяють на зразках, вирізаних із шва, виявити структуру металу і її відповідність заданій.

Механічні випробування виконують на зразках, вирізаних із зварного з'єднання або зварених окремо. Це випробування на міцність, твердість, згин, ударну в'язкість та інші.

Для кутових швів призначаємо випробування гасом. Гас має особливі властивості (неполярність, висока змочувальна властивість, відносно мала в'язкість), які забезпечують чуттєвість методу. Крім того, контроль відрізняється простотою і доступністю, не вимагає додаткового обладнання. При гасовому способі на зварне з'єднання, очищене від шлаку і бризок, наносять шар крейдяної суспензії, після її висихання зворотний бік зварного шва багаторазово змочують гасом. В місцях суцільних дефектів з'являються темні плями.



3. Безпечні прийоми праці. Охорона праці на робочому місці

3.1 Охорона праці на виробництві

зварювання шов бак

Створення безпечних умов праці є основною і найважливішою задачею будь-якого виробництва. За правильну організацію і стан техніки безпеки несе відповідальність керівництво підприємства, а всі поточні питання вирішуються відділами техніки безпеки або інженерами по техніці безпеки.

Дотримання Правил техніки безпеки на підприємствах контролюється інспекцією Держтехнягляду України, інспектором ЦК профспілок робітників даної галузі промисловості, Державною санітарною інспекцією і Державною інспекцією пожежної охорони.

Крім загальних положень необхідно враховувати деякі спеціальні правила по техніці безпеки при зварюванні металів і санітарних умов. Відповідно до трудового законодавства до зварювальних робіт допускаються особи не молодше 18 років; зварники мають додаткову відпустку тривалістю до 12 робочих днів; при роботі всередині посудин робочий день зварювальника обмежений до шести годин.

Кожен зварювальник повинен у досконалості знати правила техніки безпеки, проходити інструктаж перед допуском до роботи, здавати відповідні іспити.

При виконанні зварювальних робіт можуть відбуватися нещасні випадки по наступних причинах: поразка електричним струмом, шкідливий вплив світлового випромінювання електричної дуги, опіки від бризів розплавленого металу і шлаку, забруднення повітря продуктами горіння зварювальної дуги, вибухи судин і вибухонебезпечних речовин, недотримання протипожежних правил.

Електричний струм уражає нервову систему людини або викликає опіки. Ступінь враження залежить від сили струму, його напруги й опору тіла людини.

Величина струму до 0,002 А не представляє небезпеки, струм від 0,002 до 0,05 А небезпечний, може викликати болючі відчуття, сприяє різкому скороченню м'язів, а вище 0,05 А може привести до смертельного результату.

У сухих приміщеннях безпечним вважається напруга до 36 А, а в сирих до 12 А, що необхідно враховувати при проводці лінії для освітлювальних цілей.

Промені електричної дуги шкідливо впливають на зварювальників і людей, які знаходяться поруч з ними. За своїми властивостями вони поділяються на видимі і невидимі.

До видимих відносять світлові промені електричної дуги, які осліпляюче діють на очі. При довгочасному опроміненні послаблюють зір.

До невидимих відносять ультрафіолетові і інфрачервоні промені, які визивають запалення очей і опіки шкіри.

Ультрафіолетові промені шкідливо діють на сітчатку і рогівку очей. Якщо на протязі декількох хвилин дивитись на світло дуги без захисних засобів, то через деякий час появляється світлобоязкість, сльозоточивість і сильні болі в очах. Складається враження, що очі забруднені піском. Невеликі запалення очей проходять через кілька годин. Інфрачервоні промені при тривалій дії викликають захворювання очей, сприяють загальній утраті зору (катаракта крихталика).

Крім опіків від електричної дуги (ультрафіолетовими променями) при зварюванні можуть бути опіки від бризг розплавленого металу і шлаку.

Для попередження опіків зварникові необхідно:

- мати спецодяг із брезенту або щільного сукна;

- не заправляти куртку в штани, а штани в чоботи, не робити на спецодязі відкриті кишені;

- прикривати голову беретом або будь-яким головним убором без козирка.

- працювати в рукавицях;

- забезпечувати мінімальне розбризкування металу шляхом відповідного підбору режимів зварювання;

- зачищати шви після повного остигання шлаку, оглядати шви після зварювання і зачищати їх тільки в окулярах із простим склом;

- при зварюванні вертикальних і стельових швів надягати азбестові нарукавники і щільно перев'язувати їх поверх рукавів.

У зварювальних цехах, на будівельно-монтажних площадках, на зварювальних і наплавочних ділянках необхідно суворо дотримуватися наступні правила, що запобігають можливість виникнення пожеж від іскор, що розлітаються, і бризг розплавленого металу:

- робоче місце зварника повинно бути цілком очищене від легкозаймистих або вибухонебезпечних матеріалів. Легкозаймисті рідини і різні пальні матеріали повинні знаходитися від місця зварювання на відстані не менш 30 м, ацетиленові генератори і балони з пальними газами - на відстані не менш 10 м;

- у місцях виконання зварювальних робіт захист від іскор, що розлітаються, і бризг металу повинна забезпечуватися металевими або брезентовими ширмами, на ділянках зварювання повинні бути вогнегасники, шухляди з піском, бочки з водою, різний пожежний інвентар, обов'язково телефонний зв'язок і пристрої для звукових сигналів;

- усі робітники та службовці при влаштуванні на роботу або при зміні робочих місць повинні бути проінструктовані з протипожежної безпеки і по принятому на підприємстві протипожежному режимі. На великих ділянках і в цехах повинні бути офіційно назначені відповідальні за стан протипожежних засобів і виконання протипожежного режиму роботи.

3.2 Електробезпека

Електричний струм уражає нервову систему людини або викликають опіки. Ступінь враження залежить від сили струму, його напруги й опору тіла людини. Величина струму до 0,002А не представляє небезпеки, при 0,002 до 0,05 А небезпечна, може викликати болючі відчуття, сприяє різкому скороченню м'язів, а вище 0,05 А може привести до смертельного результату. У сухих приміщеннях безпечним вважається напруга до 36А, а в сирих - до 12 А, що необхідно враховувати при проводці ліній для освітлювальних цілей. Чим нижчий опір тіла людини, тим сильніше ураження струмом. У свою чергу, опір тіла людини знижується (підсилюється ступінь поразки) при вологій шкірі, у період

сп'яніння, хвороби, перевтоми. Хворі люди й у стані сп'яніння до зварювання не допускаються. Зварник постійно стикається із струмоведучими елементами зварювального ланцюга, що мають напругу до 90 А і вище, а також із зварювальним устаткуванням, що живиться від електричної мережі напругою 220, 380 і 500 А. Випадкове порушення (або відсутність) заземлення або несправність устаткування призводить до ураження електричним струмом.

5. Надійно ізолювати рукоятку електродотримачів і закріплюючих пристроїв, а при використанні зварювальних струмів вище 600 А електропровідник провід підключати безпосередньо до електродотримача, крім електропровідника через ізольовану рукоятку.

6. При зварюванні внутрішніх швів резервуарів, казанів, труб і інших подібних закритих конструкцій користуватися гумовими ковриками або підстилкою з ізольованого матеріалу. Гумовим головним убором (шоломом) і діелектричними галошами, переносною лампою напругою не більше 12А; зварювання в середині закритих конструкцій вести в присутності чергового

підручного, котрий повинен знаходитися поза конструкцією, мати вільний доступ до рубильника для відключення струму, добре знати, що йому потрібно робити у випадку враження зварювальника електричним струмом.

7. При виявлені напруги на корпусі апаратури, устаткування або на захисних кожухах негайно робити зупинку роботи, викликати електромонтера або довести до відома майстра.

8. Зварювальні провідники надійно з'єднують механічними затискачами (муфтами), зварюванням або паянням з наступною надійною ізоляцією місць з'єднання, не допускати застосування різних навивок, структур і ін.

При виконанні зварювання у важких умовах (зварювання в закритих конструкціях, у сирих місцях і т.д.) застосовувати пристрій, що знижує напругу холостого ходу джерел живлення. Для підключення однофазних трансформаторів застосовували тільки трьохжильний гнучкий шланговий кабель, у якому третю жилу використовували для заземлення (один кінець жили підключити до болта корпуса, що заземлює трансформатора, другий - до корпуса рубильника). Щодня перед початком зварювання перевіряти справність апаратури, джерел живлення, струмоведучих проводів і надійність заземлення. При роботі на відкритих площадках і на монтажі джерела зварювального струму захищати від атмосферних опадів брезентом або будь-якими іншими засобами, що забезпечують вологонепроникненість. Запобігати можливим механічним ушкодженням струмоведучих проводів при кантуванні зварювальних конструкцій, складуванні заготовок, при русі рейкового й іншого транспорту. Допускати до обслуговування зварювального устаткування тільки кваліфікованих електромонтерів (не нижче ІІІ групи), що мають право на обслуговування електроустановок напругою до 1000 В. Викликати електромонтера для усунення несправності зварювальної апаратури і джерел живлення, для підключення їх до силової мережі, а також для їхнього відключення від силової мережі, для проведення всіх інших робіт, зв'язаних з дотриманням загальних правил монтажу й експлуатації електротехнічних силових установок. При дотриманні правил техніки безпеки ведення зварювальних робіт враження зварювальників струмом цілком виключено. У випадку враження струмом необхідно терміново надати першу допомогу:

? якщо уражений струмом тримається за провід або яку-небудь металеву деталь, що знаходиться під напругою, необхідно, не доторкуючись потерпілого, виключити струм будь-яким способом (виключити рубильник, перебити провід сокирою із сухою рукояткою, зняти запобіжник, створити коротке замикання проводів, при якому перегорять запобіжники). Якщо це швидко здійснити не можливо, то звільнити потерпілого від проводів, строго дотримуючись наступних правил:

? не доторкатись до тіла потерпілого незахищеними руками;

? допускається брати потерпілого за кінці одягу, якщо він сухий, або надягти гумові рукавички;

? якщо потерпілий уражений струмом від проводу, що обірвався, відкинути провід ударом сухої дерев'яної рейки, а у випадку судорожного зчеплення руки з проводом надягнути гумові рукавички і, стоячи на ізолюючій підстилці, обережно по одному відгинати пальці потерпілого.

Після звільнення потерпілого від дії електричного струму:

? при виявленні подиху і пульсу обережно перенести його в тихе і спокійне місце, укласти на суху підстилку, розстебнути одяг, що здавлює, забезпечити догляд свіжого повітря і викликати медичну допомогу;

? якщо потерпілий не виявляє ознак життя, негайно почати робити йому штучне дихання, (іноді кілька годин) і припиняти тільки по висновку лікаря. З кожним роком підсилюються вимоги до виконання правил техніки безпеки, у результаті чого враження зварювальників електричним струмом у даний час - виключно рідкісне явище.

3.3 Пожежна безпека

У зварювальних цехах, на будівельно-монтажних площадках, на зварювальних і наплавочних ділянках необхідно суворо дотримувати наступні правила, що запобігають можливості виникнення пожежі від іскор, що розлітаються і бризків розплавленого металу:

1. Робоче місце зварника повинне бути цілком очищене від легкозаймистих або вибухонебезпечних металів. Легкозаймисті рідини і різні пальні матеріали повинні знаходитись від місця зварювання на відстані не менш 30 м., ацетеленові генератори і балони з пальними газами - на відстані не менш 10 м.

2. У місцях виконання зварювальних робіт захист від іскор, що розлітаються, і бризків металу повинна забезпечуватися металевими або брезентовими ширмами, на ділянках зварювання повинні бути вогнегасники, шухляди з піском, бочки з водою, різний пожежний інвентар, обов'язково телефонний зв'язок і пристрої для звукових сигналів.

3. Усі робітники та службовці при надходженні на роботу або при зміні робочих місць повинні бути проінструктовані з протипожежної безпеки і по прийнятому на підприємстві протипожежному режимі. На великих ділянках і в цехах повинні бути офіційно назначені відповідальні за стан протипожежних засобів і виконання протипожежного режиму роботи.

4. Обов'язково два рази в тиждень перевіряти стан зварювального обладнання.

При гасінні пожежі, що виникла в результаті спалахування рідин (бензину, гасу, рідких мастильних матеріалів), не можна користуватися водою або рідкопінним вогнегасниками, необхідні пісок або спеціальні густопінні вогнегасники. Відповідальність за протипожежний стан окремих цехів, майстерень, складів і інших об'єктів, а також за своєчасне виконання протипожежних заходів на них покладається персонально на начальників цехів, майстерень, складів і т.д. Тому з усіх питань, зв'язаних із уживанням заходів протипожежної безпеки, необхідно звертатися насамперед до зазначених керівників. При аваріях зварювані роботи допускається робити під спостереженням начальника цеху без письмового дозволу.



Список використаних джерел

1. Биковський О.Г., Піньковський І.В. Довідник зварника. - К.: Техніка, 2002. - 336 с.

2. Глизманенко Д.Л. Газове зварювання та різання металу.-К.:Техніка, 1971.

3. Гуменюк І.В. Обладнання і технологія газозварювальних робіт. - К.: Грамота, 2005.

4. Технология металлов и сварка. Учебник для вузов. Под ред. П.И. Полухина. М., «Высшая школа», 1977.

5. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка: - М.: Высшая школа, 1981.

6. Сапиро. Л.С. Справочник сварщика: Пособие для сварщиков, мастеров, технологов, конструкторов. - 2-е изд., перераб. и доп.-Донецк: Донбас, 1978.

7. Сварщик. - 1999-2006. - №№1-6.

8. Соколов И.И. Газовая сварка и резка металлов.-М.: Высшая школа, 1986.

9. Стеклов О.І. Основи зварювального виробництва. - К.:Вища школа, 1990.

Размещено на Allbest.ru