Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Организация рабочего места

1.2 Оборудование, инструменты и приспособления, используемые при газовой сварке

1.3 Материалы, применяемые для сварки

1.4 Свариваемость сталей

1.5 Технологический процесс сварки труб с поворотом на 90

1.6 Методы контроля качества сварных швов

2. Экономическая часть

2.1 Основные средства

2.2 Амортизация основных средств

2.3 Способы начисления амортизации основных средств

3. Безопасные условия труда

3.1 Безопасные приемы труда при выполнении сварочных работ

3.2 Требования пожарной безопасности во время газосварочных работ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Способы сварки трубопроводов классифицируют как термические, термомеханические и механические. Термические способы включают все виды сварки плавлением (дуговая, газовая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная и др. виды сварки. К термомеханическому классу относятся стыковая контактная сварка, сварка магнитоуправляемой дугой. К механическим способам относятся сварка трением и взрывом.

Широко распространён вид газовой сварки. Этот способ востребован при проведении сварочных работ при сварке труб теплотрасс и водоснабжения, а так же там, где нужны мелкие ремонтные работы.

Главным нормативным документом, регламентирующим правила выполнения сборочно-сварочных работ при строительстве трубопроводов в СНГ являются «Строительные нормы и правила» на основе которых были разработаны «Сводные правила по производству сварочных работ и контролю качества сварных соединений» СП 105-34-96, а также СНиП 3.05.02.88 «Трубопроводы газоснабжения». В этих документах приводятся правила квалификационных испытаний сварщиков и контроля допускных стыков, правила подготовки труб к сварке, условия правки, ремонта и отбраковки труб, порядок сборки различных труб между собой и с трубопроводной арматурой, оговорены методы сварки и погодные условия при выполнении работ на трассе, нормативные документы регламентируют применение рекомендованных сварочных материалов, а также нормы и правила контроля сварных соединений трубопроводов, условия их выбраковки и ремонта.

Цель письменной экзаменационной работы: изучить и описать технологический процесс газовой сварки стыковых соединений труб с поворотом на 90.

Задачи письменной экзаменационной работы: описать организацию рабочего места; материалы, оборудование, инструменты и приспособления, используемые при выполнении стыковых соединений труб с поворотом на 90, дать понятие свариваемости сталей; описать технологический процесс сварки стыковых соединений труб с поворотом на 900.и методы контроля качества сварных швов; рассчитать амортизационные отчисления основных средств; описать безопасные приемы труда при выполнении сварочных работ.

1. Технологическая часть

1.1 Организация рабочего места

Под термином "рабочий (сварочный) пост" подразумевается рабочее место, где производится газопламенная обработка металлов. Рабочие посты могут быть передвижными или стационарными. Передвижной пост используется, как правило, для ручных сварочных работ, выполняемых в различных местах на территории предприятия и в зданиях, а также при монтаже и на стройплощадках. Газопитание передвижных рабочих постов выполняется по схемам, приведенным на рисунке В качестве источников питания газами обычно используют баллоны для кислорода и горючего газа с соответствующими редукторами для снижения его давления. Для подачи этих газов к рабочему инструменту (горелке или резаку) используют рукава длиной не менее 10 м. Вместо ацетиленового баллона иногда применяют передвижной генератор с предохранительным затвором. Для удобства перемещения передвижного поста допускается установка борудования на одной тележке. При использовании ацетиленового передвижного генератора во время работы он должен сниматься с тележки и находиться не ближе 5 м от кислородного баллона. Перевозка генератора в заряженном состоянии запрещается.



а- от баллонов, б - от ацетиленового генератора; 1 - баллон с кислородом, 2 - кислородный редуктор, 3 - баллон с ацетиленом, 4 - рукава, 5 горелка, 6 - передвижной ацетиленовый генератор

Рисунок 1 - Схема газопитания передвижного сварочного поста

В зависимости от типа рабочего места сварщика зависит и его организация, а также оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие места сварщиков комплектуются:

а) стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика;

б) нестационарные рабочие места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления или размещения узлов или изделий при сварке; переносными устройствами для вентиляции зоны сварки; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения дуги.

От правильной организации рабочего места сварщика, оснащенности его необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного размещения этого оборудования на рабочем месте зависит и эффективность его труда и производительность.

Основными элементами организации труда сварщиков на рабочих местах, от которых зависит наивысшая производительность труда и высокое качество, будут следующие:

а) своевременность получения задания;

б) наличие соответствующего оборудования, поддержание его в работоспособном состоянии и правильное его размещение;

в) своевременность доставки на рабочие места материалов, заготовок, деталей и др.;

г) высокая надежность оборудования и высокое качество материалов;

д) действенный контроль качества сварных соединений;

е) поддержание на рабочем месте надлежащего порядка.

Из изложенного следует, что организация рабочего места сварщика в каждом конкретном случае должна быть тщательно продумана и научно обоснована, так как от этого зависит эффективность его труда.

Сварочный пост для газовой сварки оборудуется: кислородным баллоном с редуктором, ацетиленовым баллоном с редуктором или ацетиленовым генератором, резиновыми рукавами (шлангами) для подачи кислорода и ацетилена в горелку, сварочными горелками с набором наконечников, присадочной проволокой для сварки и наплавки, набором ключей, молотком, зубилом, стальными щетками и т.д. Шланги прочно закрепляют на горелке и резаке специальными хомутами. Длина шлангов не должна превышать 20 м. Баллоны устанавливают на расстоянии не менее 5 м от очагов с открытым огнем и закрепляют для предотвращения их падения.

За каждым сварщиком, или -- при сменной работе -- за несколькими, должно быть закреплено определенное рабочее место и следующее оборудование:

1) кислородный редуктор со шкалой давления до 10 am.

2) водяной затвор,

3) подводящие резиновые шланги с брезентовой оплеткой с минимальной длиной в 3 м,

4) сварочный стол, приспособленный для данной работы сварщика, и

5) стул.

Кроме того, за каждым сварщиком должен быть индивидуально закреплен следующий инструмент:

1) горелка облегченного типа с набором наконечников,

2) гаечный ключ,

3) пассатиж,

4) ящик для хранения инструмента,

5) защитные очки,

6) спецодежда.

Расстояние между сварочными столами должно быть не менее 1,5 -- 2 м. Возле сварщика, обычно у стены, должен стоять ящик с инструментом. Здесь же около ящика хранится и дневной запас присадочной проволоки.

Перед тем как приступить к работе, необходимо ежедневно проверять исправность всей аппаратуры, а именно:

1) продуть запорный вентиль баллона,

2) проверить редуктор на отсутствие пропусков и отсутствие самотека,

3) проверить шланги (нет ли в них воды и т. д.),

4) проверить, горелку, не засорена ли она, дает ли она хорошее пламя.

1.2 Оборудование, инструменты и приспособления, используемые при газовой сварке

Газосварщик должен иметь на рабочем месте плоскогубцы, молоток, металлическую щетку для очистки поверхности металла, иглы для прочистки мундштуков и небольшой ломик для кантовки обрабатываемых изделий (деталей). Кроме того, необходим соответствующий инструмент (ключи) для крепления редукторов, открывайся (закрывания) вентилей баллонов и исправления мелких неисправностей горелок (резаков), обнаруживаемых при выполнении работ.

Рабочие сварщики должны быть снабжены спецодеждой но установленным нормам и защитными очками (с плотностью светофильтров С-3 при работе с резаками и С-4 - при сварочных работах с расходом ацетилена до 2500 л/ч).

Для выполнения газовой сварки на рабочем месте необходимо иметь сварочный стол или приспособление для закрепления свариваемых деталей, горелку с комплектом наконечников, кислородный и ацетиленовый редукторы, предохранительный затвор (при подаче горючего газа от газогенератора).

Ацетиленовым генератором называется аппарат, служащий для получения ацетилена разложения карбида кальция водой. Ацетиленовые генераторы, применяемые для сварки и резки металлов согласно ГОСТ 5190--67, классифицируются по следующим признакам:

по производительности -- 0,5; 0,75; 1,25; 2,5; 3; 5; 10; 20; 40; 80; 160 м3/ч;

по способу применения -- передвижные с производительностью 0,5--3 м3/ч, стационарные с производительностью 5--160 м3/ч;

по давлению вырабатываемого ацетилена -- низкого давления до 0,1 кгс/см2, среднего давления от 0,1 до 0,7 кгс/см2 и от 0,7 до 1,5 кгс/см2;

по способу взаимодействия карбида кальция с водой -- генераторы системы KB («карбид в воду»), в которых разложение карбида кальция осуществляется при подаче определенного количества карбида кальция в воду, находящуюся в реакционном пространстве; генераторы системы ВК («вода на карбид»), в которых разложение карбида кальция происходит при подаче определенного количества воды в реакционное пространство, где находится карбид кальция; генераторы системы ВВ («вытеснение воды»), в которых разложение карбида кальция осуществляется при соприкосновении его с водой в зависимости от изменения уровня воды, находящейся в реакционном пространстве и вытесняемой образующимся газом.

Все ацетиленовые генераторы, независимо от их системы, имеют следующие основные части: газообразователь, газосборник, предохранительный затвор, автоматическую регулировку вырабатываемого ацетилена в зависимости от его потребления.

На корпусе генератора прикрепляется табличка со следующими данными: марка, заводской номер и год выпуска генератора; производительность, м3/ч; рабочее давление, кгс/см2; единовременная загрузка карбида, кг; пределы температур, в которых может работать ацетиленовый генератор.

Ацетиленовые генераторы системы KB обладают высоким коэффициентом использования карбида кальция, обеспечивают наилучшие условия его разложения, хорошее охлаждение и промывку газа. Недостатками генераторов системы KB являются значительный расход воды, что обусловливает увеличенные габариты генераторов и большое количество отходов. Данная система нашла применение для стационарных генераторов большой производительности.

Ацетиленовые генераторы системы ВК проще по конструкции, требуют небольшого количества воды, способны работать на карбиде с различной грануляцией. Данная система применяется преимущественно для передвижных аппаратов с производительностью ацетилена до 3 м3/ч. Недостатки генераторов этой системы -- возможность перегрева ацетилена в зоне реакции и неполное разложение карбида кальция.

Ацетиленовые генераторы системы ВВ надежны в эксплуатации и удобны в обращении. Эта система нашла применение в передвижных аппаратах низкого и среднего давления производительностью не выше 10 м3/ч. Недостатком генераторов этой системы является возможность его перегрева при прекращении отбора газа.

Предохранительные затворы -- это устройства, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.

Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени по шлангу горючего. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора -- в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.

Сгорание ацетилено-кислородной смеси происходит с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания. Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.

Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие. Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие -- заполняют мелкопористой металлокерамической массой.

Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварка или резка производится от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.

Согласно ГОСТ 8766--73 затворы делятся: по пропускной способности--0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч; по предельному давлению -- низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,1 кгс/см2, среднего давления -- 0,7 кгс/см2 и высокого Давления -- 1,5 кгс/см2.

Предохранительные водяные затворы подразделяются на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.

Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны. Баллоны имеют различную вместимость -- от 0,4 до 55 дм3.

Баллоны представляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей, что исключает установку кислородных вентилей на ацетиленовый баллон, и наоборот. На горловину плотно насаживается кольцо с наружной резьбой, служащее для навертывания предохранительного колпака, который служит для предохранения вентиля баллонов от возможных ударов при транспортировке.

Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов изготовляют согласно ГОСТ 949--73 из бесшовных труб углеродистой и легированной стали. Для сжиженных газов при рабочем давлении не свыше 30 кгс/см2 допускается применение сварных баллонов.

В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне, баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а также соответствующей каждому газу краской наносят наименование газа.

Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, а надпись делают черной краской, ацетиленовый -- в белый и красной краской, водородные -- в темно-зеленый и красной краской, пропан-- в красный и белой краской. Часть верхней сферической части баллона не окрашивают и выбивают на ней паспортные данные баллона: тип и заводской номер баллона, товарный знак завода-изготовителя, масса порожнего баллона, вместимость, рабочее и испытательное давление, дата изготовления, клеймо ОТК и клеймо инспекции Госгортехнадзора, дата следующего испытания. Баллоны периодически через каждые пять лет подвергают осмотру и испытанию.

Запорные вентили для баллонов с газами. Вентиль -- это запорное устройство, служащее для наполнения баллонов газом, подачи газа в горелку или резак и позволяющее сохранять в баллоне сжатые и сжиженные газы.

Вентили разделяются на баллонные и рамповые. Принцип работы баллонных вентилей одинаков, однако они различаются между собой материалом, из которого они изготовлены, присоединительной резьбой и способом уплотнения. Вентили разделяются по роду газа.

Кислородные вентили. Вентили для кислородных баллонов изготовляют из латуни, так как сталь сильно коррозирует в среде сжатого кислорода. Маховики и заглушки можно изготовлять из стали, алюминиевых сплавов и пластмасс.

Ацетиленовые вентили. Вентиль ацетиленового баллона изготовляется из стали. Применение сплавов меди с содержанием ее более 70% недопустимо, так как при контакте с ацетиленом возникает взрывоопасная ацетиленистая медь. Ацетиленовый вентиль имеет отличную от других типов вентилей резьбу, что исключает возможность установки его на другие баллоны.

При газовой сварке и резке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллоне или газопроводе. Для понижения давления газа применяют редукторы. Редуктором называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из баллона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.

Согласно ГОСТ 6268--68 редукторы для газопламенной обработки классифицируются:

по принципу действия -- на редукторы прямого и обратного действия;

по назначению и месту установки -- баллонные (Б), рамповые (Р), сетевые (С);

по схемам редуцирования -- одноступенчатые с механической установкой давления (О), двухступенчатые с механической установкой давления (Д), одноступенчатые с пневматической установкой давления (У);

по роду редуцируемого газа -- ацетиленовые (А), кислородные (К), пропан-бутановые (П), метановые (М).

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. У редукторов прямого действия -- падающая характеристика, т. е. рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, у редукторов обратного действия -- возрастающая характеристика, т. е. с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается.

Редукторы различаются по конструкции, принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора. Более удобны в эксплуатации редукторы обратного действия.

Когда требуется большое количество горючих газов, питание производят от газораспределительной рампы.

Газораспределительные рампы состоят из двух коллекторов, гибких присоединительных трубопроводов для баллонов и рампового редуктора. Каждый коллектор имеет по запорному вентилю, позволяя производить замену баллонов на одном коллекторе, не нарушая непрерывной работы. Давление газа понижают рамповым редуктором для кислорода, азота и воздуха с 150 до 3 -- 15 кгс/см2, а для ацетилена, пропан-бутана и других горючих газов -- с 19 до 0,1 кгс/см2.

Наша промышленность выпускает кислородные газораспределительные рампы на 2ХЮ и 2X5 баллонов, ацетиленовые - на 2X6, 2X9, 2X12 баллонов. Наряду со стационарными применяют передвижные рампы.

Кислород и горючие газы от газораспределительных рамп к рабочим местам подаются по трубопроводам. Ацетиленопроводы в зависимости от рабочего давления делятся на три группы:

низкого давления -- с давлением до 0,1 кгс/см2 включительно;

среднего давления -- от 0,1 до 1,5 кгс/см2 включительно;

высокого давления --свыше 1,5 кгс/см2. Для ацетиленовых трубопроводов используют стальные бесшовные трубы по ГОСТ 8732--70, соединенные сваркой. Фланцевые и резьбовые соединения допускаются только в местах присоединения к арматуре. Ацетиленопроводы в цехах окрашивают в белый цвет. Для ацетиленопроводов низкого давления диаметр труб не ограничивается, среднего давления -- не должен превышать 50 мм, высокого давления -- 20 мм.

Рукава служат для подвода газа к горелке или резаку. Рукава, применяемые при газовой сварке и резке, должны обладать достаточной прочностью, выдерживать определенное давление, быть гибкими и не стеснять движений сварщика.

Согласно ГОСТ 9356--75 рукава изготовляют из вулканизированной резины с тканевыми прокладками. Кислородные рукава имеют внутренний и наружный слой из вулканизированной резины и несколько слоев из льняной или хлопчатобумажной ткани.

В зависимости от назначения резиновые рукава для газовой сварки и резки металлов подразделяются на следующие классы: I --для подачи ацетилена, городского газа, пропана и бутана под давлением до 6,3 кгс/см2;

II -- для подачи жидкого топлива (бензина, уайт-спирита, керосина или их смеси) под давлением до 6,3 кгс/см2;

III -- для подачи кислорода под давлением до 20 кгс/см2.

Для нормальной работы горелкой или резаком длина рукавов не должна превышать 20 м, при использовании более длинных рукавов значительно снижается давление газа. Для удлинения кислородных рукавов служат латунные, а ацетиленовых -- стальные ниппели, снаружи закрепляющиеся специальными хомутами Запрещается применение ниппелей для соединения рукавов, по которым проходит бензин или керосин, так как горючее может просочиться в соединение. Рукава необходимо надежно крепить на горелках, резаках, редукторах, бачках жидкого горючего. Хранятся рукава в помещении при температуре от 0 до +25°С.

Сварочная горелка является основным инструментом газосварщика при сварке и наплавке Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени Каждая горелка имеет устройство, позволяющее регулировать мощность, состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077--69 подразделяются следующим образом:

по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру--инжекторные и безынжекторные;

по роду применяемого горючего газа -- ацетиленовые, для газов-заменителей, для жидких горючих и водородные,

по назначению -- на универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка) и специализированные (выполнение одной операции);

по числу пламени -- однопламенные и многопламенные,

по мощности пламени--малой мощности (расход ацетилена 25--400 дм3/ч), средней мощности (400-- 2800 дм*/ч), большой мощности (2800 -7000 дмч/ч), по способу применения -- ручные и машинные Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени.

1.3 Материалы, применяемые для сварки

Кислород. Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха,несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.

Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с чистым кислородом. При возникновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается. Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги. Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов: высшего, чистотой не ниже 99.5% 1-ого сорта чистотой 99.2% 2-ого сорта чистотой 98.5% по объему. Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон

Ацетилен. В качестве горючего газа для газовой сварки получил распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной to и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии. Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак. Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.

Газы заменители ацетилена. При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы to пламени была примерно в два раза превышала to плавления свариемого металла. Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку. В таб1 приведены основные хар-ки горючих газов для сварки. Газы заменители ацетилена применяют во многих отраслях промышленности. Поэтому их производство и добыча в больших масштабах и они являются очень дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом. Вследствие более низкой to пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов. При сварке же стали с пропаном или метаном приходится применять сварочную проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца, используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветных металлов использовать флюсы. Газы - заменители с низкой теплопроводной способностью неэкономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки.

Таблица 1 - Горючие газы для сварки и резки

Горючие газы	Температура пламени при сгорании в кислороде	Коэффициент замены ацетилена
Ацетилен	3150	1,05
Водород	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пары керосина	2400-245	1-1,3

Сварочные проволоки и флюсы. В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку близкую по своему хим. составу к свариваемому металлу. Нельзя применят для сварки случайную проволоку неизвестной марки. Поверхность проволоки должна быть гладкой и чистой без следов окалины, ржавчины, масла, краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже to плавления металла. Проволока должна плавится спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов. Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски нарезанный из листов той же марки, что и сваривает металл.

Флюсы. Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя окислы, которые имеют более высокую to плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке. Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образующихся окислов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Флюсы, предварительно нанесенные на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, при нагревании расплавляются и образуют легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность жидкого металла. Пленка шлаков прокрывает поверхность расплавленного металла, защищая его от окисления. Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла. В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту. Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых специальных легированных сталей, меди и ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.

1.4 Свариваемость сталей

Свариваемость -- свойство металлов образовывать сварное соединение при установленной технологии сварки, которое отвечает требованиям конструкции и эксплуатации изделий.

Различаются физическая, технологическая и эксплуатационная свариваемость.

Физическая или металлургическая свариваемость определяется процессами на границе соприкосновения свариваемых деталей. При этом на границе соприкосновения свариваемых деталей должны произойти физико-химические процессы (химическое соединение, рекристаллизация и т. п.), в результате которых и образуется прочное соединение. Протекание физико-химических процессов на границе свариваемых металлов определяется их свойствами.

Материалы одного химического состава (однородные) с одинаковыми свойствами обладают физической свариваемостью.

Сваривание неоднородных материалов может не произойти, если они не обладают физической свариваемостью.

Технологическая свариваемость -- возможность получения сварного соединения определенным способом сварки. По технологической свариваемости устанавливаются оптимальные режимы сварки и способы сварки, последовательность выполнения работ для получения требуемого сварного соединения. Основными показателями технологической свариваемости являются стойкость образуемого при сварке шва против горячих трещин и против изменений в металле под действием сварки.

Эксплуатационная свариваемость определяет области и условия допустимого применения металлов в сварных конструкциях и изделиях.

На свариваемость стали и сплавов оказывают влияние химические элементы, входящие в их состав, прежде всего углерод и легирующие элементы.

По свариваемости стали углеродистые и легированные делятся на следующие группы.

Первая группа -- хорошо сваривающиеся, Сэкв не более 0,25. Сварка таких сталей выполняется без предварительного и сопутствующего подогрева, без последующей термической обработки, обычно они не дают трещин при сварке.

Вторая группа -- стали удовлетворительно сваривающиеся, Сэкс в пределах 0,25...0,35. Сварка таких сталей без трещин возможна в нормальных условиях, когда температура окружающей среды выше 0 °С, отсутствует ветер и т. п.

В других условиях сварка сталей этой группы возможна с предварительным подогревом или с предварительной и последующей термообработкой.

Третья группа -- стали с ограниченной свариваемостью, Сэкв в пределах 0,35...0,45; стали в обычных условиях сварки склонны в образованию трещин. Сварка таких сталей производится по специальной технологии с предварительной термообработкой и тепловой обработкой после сварки.

Четвертая группа -- стали с плохой свариваемостью, Сэкв более 0,45. Стали этой группы плохо поддаются сварке и склонные к образованию трещин. Их сварка выполняется с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и термообработкой после сварки.

1.5 Технологический процесс сварки труб с поворотом на 90

Подготовка металла к сварке.

Перед началом сварочно-монтажных работ необходимо убедиться в том, что используемые трубы и детали трубопроводов имеют сертификаты качества и соответствуют проекту, техническим условиям на их поставку. Трубы и детали должны пройти входной контроль в соответствии с требованиями соответствующих стандартов и технических условий на трубы.

Концы труб и соединительных деталей должны иметь форму и размеры скоса кромок, соответствующие применяемым процессам сварки. При их несоответствии допускается механическая обработка кромок в трассовых условиях. Для труб небольшого диаметра (до 520 мм) возможно применение торцевателей, фаскоснимателей, труборезов и шлифмашинок. Для больших диаметров применяются орбитальные фрезерные машины, гидроабразивная резка и шлифмашинки. В отдельных случаях, при врезке катушек или выполнении захлестов, допускается применение термических способов подготовки кромок, таких как:

а) газокислородная резка с последующей механической зачисткой кромок абразивным кругом на глубину 0,1.. .0,2 мм;

б) воздушно-плазменная резка с последующей механической обработкой на глубину до 1 мм - вследствие насыщения кромки азотом (при использовании аргона в качестве плазмообразующего газа механическая обработка не требуется); в) воздушно-дуговая резка с последующей зашлифовкой на глубину до 0,5 мм (науглераживание кромок);

г) строжка и резка специальными электродами типа АНР-2М, АНР-3 или ОК.21.03, после которых не требуется механическая обработка.

Перед сборкой труб необходимо очистить внутреннюю полость труб от попавших туда грунта, грязи, снега, а также зачистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхность труб и соединительных деталей на ширину не менее 10 мм.

Участки усиления наружных заводских швов, прилегающие к свариваемому торцу трубы, рекомендуется ошлифовывать до высоты О..Д5 мм на расстоянии от торца не менее 10 мм.

Все трубы поступают на трассу с заводов с разделкой кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки покрытыми электродами. Эта разделка (рис. 6, а) имеет для труб любого диаметра при толщине стенки более 4 мм угол скоса кромок 25-30° и притупление 1-2,6 мм. При толщине стенки 16 мм и более трубы большого диаметра могут поставляться с комбинированной разделкой кромок в соответствии с рис. 1, б.

Размер В зависит от толщины стенки и составляет:

7 мм - при толщине стенки трубы 15... 19 мм

8 мм - при толщине стенки трубы 19...21,5 мм

10 мм - при толщине стенки трубы 21,5... 26 мм.

Для трубопроводов Ду 1000 мм и свыше, когда предусмотрено выполнение подварочного корневого шва изнутри, рекомендуется разделка представленная на рис.1, в. При строительстве распределительных трубопроводов допускается ручная дуговая сварка труб без разделки кромок с толщиной стенки до 4 мм. Кроме того, для трубопроводов диаметром до 152 мм возможно применение газовой сварки (без разделки кромок - до 3 мм, и односторонним скосом кромок - до 5 мм).

Рисунок 6 - Типы разделки кромок труб для ручной дуговой сварки (а, б), автоматической сварки в среде защитных газов (в), автоматической сварки под флюсом (г, д, е, ж) и порошковой проволокой с принудительным формированием (а, б)

Соединение разностенных труб на трассе допускается без дополнительной обработки кромок:

1). для толщин стенок не более 12,5 мм, если разность толщины не превышает 2 мм;

2). для толщин стенок свыше 12,5 мм, если разность толщины не превышает 3 мм. В этом случае смещение стыкуемых кромок не допускается. Соединение труб или труб с запорной и распределительной арматурой с большей разностью толщин стенок осуществляют посредством вварки между стыкуемыми элементами переходников заводского изготовления или вставок из труб промежуточной толщины длиной не менее 250 мм.

Допускается выполнять непосредственную сборку и сварку труб или труб с деталями трубопроводов при разностенности до 1,5 толщин при специальной обработке, прилегающей к торцу поверхности более толстой трубы или детали (рис.2, а). Сварка захлесточных стыков разностенных труб не допускается.

Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, если толщина стыкуемого торца арматуры не превышает 1,5 толщины стенки трубы с подготовкой патрубка арматуры согласно (рис. 2, б). Указанная подготовка должна быть осуществлена заводом-поставщиком.

Рисунок 2 - Подготовка для сварки торцов труб и деталей с разной толщиной стенки

Требования к сборке труб.

Сборка стыков труб должна гарантировать:

1) перпендикулярность стыка к оси трубопровода. Отклонение от перпендикулярности не должно превышать 2 мм;

2) равномерность по периметру зазора, находящегося в пределах значений, регламентированных соответствующими стандартами и инструкциями;

3) минимально возможную величину смещения кромок, регистрируемую универсальными шаблонами, не превышающую допустимых значений (для магистральных трубопроводов - 0,2 толщины стенки, но не более 3 мм, для распределительных - (0,15 толщины стенки + 0,5 мм);

4) смешение продольных заводских швов относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм - для труб диаметром более 100 мм и на 1/3 длины окружности - для труб диаметром менее 100 мм. В случае технической невозможности выполнения указанных требований назначается дополнительный ультразвуковой контроль сварочного соединения на данном участке стыка.

При изготовлении труб большого диаметра, корпусов цилиндров из обечаек применяют следующие виды сборки и сварки - "Сборка и сварка обечаек корпуса."

Предварительный подогрев.

Предварительный подогрев является одной из важнейших технологических операций, позволяющих регулировать термический цикл сварки. Известно, что структура и свойства сварного соединения в значительной степени определяются скоростью охлаждения металла в интервале температур 800-500°С (наименьшей устойчивости аустенита). При высоких скоростях охлаждения возможно образование закалочных структур типа мартенсит в ЗТВ, обладающих высокой прочностью и низкой пластичностью, а также склонностью к образованию холодных трещин. Особенно это относится к низколегированным сталям с эквивалентом углерода 0,43% и выше. Эти стали весьма чувствительны к действию термического цикла, к концентраторам, а зона термического влияния склонна к охрупчиванию. Наиболее ярко эти явления проявляются при ручной дуговой сварке, когда скорость охлаждения металла ЗТВ может достигать 70°С/с. При заданной толщине стенки трубы регулировать скорость охлаждения зоны термического влияния можно изменяя начальную температуру стыкующих кромок предварительным подогревом. Особенно важно это при сварке корня шва электродами с целлюлозным покрытием, когда скорость охлаждения максимальна по сравнению со сваркой других слоев шва, уменьшена погонная энергия сварки (скорость сварки такими электродами вдвое превышает скорость сварки электродами с основным покрытием) и увеличена склонность и образованию холодных трещин за счет повышения содержания диффузионного водорода в металле шва. Предварительный подогрев не только уменьшает вероятность образования закалочных структур в ЗТВ, но и создает условия для активной эвакуации диффузионного водорода из металла шва и указанной зоны. Что, в свою очередь, повышает стойкость сварных соединений против образования холодных трещин, особенно при использовании электродов с целлюлозным покрытием, когда содержание водорода в шве может достигать 50 мм на 100 г наплавленного металла.

Температуру предварительного подогрева выбирают в зависимости от химсостава стали (по эквиваленту углерода), толщины станки трубы, температуры окружающего воздуха и вида электродного покрытия. Эти параметры, как правило, регламентируются соответствующими стандартами и технологическими инструкциями. При сварке электродами с целлюлозным покрытием температура предварительного подогрева повышается на 75 °С.

Газовая сварка относится к группе сварки плавлением. Метод газовой сварки прост, не требует сложного оборудования и источника электрической энергии. К недостаткам газовой сварки относятся меньшая скорость и большая зона нагрева, чем при дуговой сварке.

Газовая сварка применяется при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1 - З мм, монтаже труб малого и среднего диаметров, сварке соединений и узлов, изготовляемых из тонкостенных труб, сварке изделий из алюминия н его сплавов, меди, латуни и свинца, сварке чугуна с применением в качестве присадки чугунных, латунных и бронзовых прутков, наплавке твердых сплавов и латуни на стальные и чугунные детали.

Газовой сваркой могут соединяться почти все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в промышленности. Наиболее широкое применение газовая сварка получила при строительно-монтажных работах, в сельском хозяйстве и при ремонтных работах.

Для выполнения сварочных работ необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью. Мощность пламени горелки определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, и регулируется наконечниками горелки. Мощность пламени выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и его свойств. Количество ацетилена в час, необходимое на 1 мм толщины свариваемого металла, устанавливается практикой. Например, при сварке низкоуглеродистой стали на 1 мм толщины свариваемого металла требуется 100--130 дм3 ацетилена в час. Чтобы узнать требуемую мощность пламени, надо умножить удельную мощность на толщину свариваемого металла в миллиметрах.

Пример Для сварки низкоуглеродистой стали толщиной 4 мм минимальная мощность сварочной горелки составит 100 X 4 = 400 дм3/ч, наибольшая -- 130X4 = 520 дч/ч.

Для сварки различных металлов требуется определенный вид пламени нормальное, окислительное, науглероживающее. Газосварщик регулирует и устанавливает вид сварочного пламени на глаз. При ручной сварке сварщик держит в правой руке сварочную горелку, а в левой -- присадочную проволоку. Пламя горелки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы свариваемые кромки находились в восстановительной зоне на расстоянии 2--6 мм от конца ядра. Конец присадочной проволоки должен находиться в восстановительной зоне или в сварочной ванне.

Скорость нагрева регулируется изменением угла наклона мундштука к поверхности свариваемого металла (рис. 2). Величина угла выбирается в зависимости от толщины и рода свариваемого металла. Чем толще металл и больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла. В начале сварки для лучшего прогрева металла угол наклона устанавливают больше, затем по мере прогрева свариваемого металла его уменьшают до величины, соответствующей данной толщине металла, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить кратер и предупредить пережог металла.

Рисунок 3 - Изменение угла наклона горелки в зависимости от толщины свариваемого металла

Рукоятка горелки может быть расположена вдоль оси шва или перпендикулярно к нему. То или иное положение выбирается в зависимости от условий (удобства) работы газосварщика, чтобы рука сварщика не нагревалась теплом, излучаемым нагретым металлом.

В процессе сварки газосварщик концом мундштука горелки совершает одновременно два движения: поперечное-- перпендикулярно коси шва и продольное -- вдоль оси шва. Основным является продольное движение. Поперечное движение служит для равномерного прогрева кромок основного и присадочного металла и получения шва необходимой ширины.

Перед газовой сваркой кромки свариваемого металла и прилегающие к ним участки должны быть очищены от ржавчины, окалины, краски и других загрязнений. Очищают свариваемые кромки металлической щеткой и пламенем сварочной горелки с последующей зачисткой металлической щеткой.

Перед сваркой детали соединяют друг с другом сваркой в отдельных местах короткими швами с тем, чтобы в процессе сварки зазор между ними оставался бы постоянным. Эти соединения называются прихватками. Размеры прихваток и расстояние между ними выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и длины шва.

При сварке тонкого металла и коротких швах длина прихваток не должна превышать 5 мм, а расстояние между ними --50--100 мм. При сварке толстолистовой стали и швов значительной длины длина прихваток может составлять 20--30 мм при расстоянии между ними 300-- 500 мм. Прихватки выполняют на тех же режимах, что и сварку. Во время сварки особое внимание необходимо обращать на тщательное проваривание участка прихватки во избежание непровара в этих местах.

От правильной и тщательной подготовки и сборки деталей под сварку во многом зависит качество, внешний вид сварочного соединения, его надежность и прочность.

При сварке длинных швов применяется ступенчатая и обратноступенчатая сварка. При данных способах сварки весь шов разбивается на участки, которые сваривают в определенном порядке.



а - правый; б - левый

Рисунок 4 - Способы газовой сварки

Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки металла находились в восстановительной зоне, на расстоянии 2--6 мм от конца ядра. Касаться расплавленного металла концом ядра нельзя, так как это вызовет науглероживание металла ванны. Конец присадочной проволоки также должен находиться в восстановительной зоне или быть погруженным в ванну расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл давлением газов слегка раздувается в стороны, образуя углубление в сварочной ванне.

Скорость нагрева металла при газовой сварке можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука к поверхности металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу и тем быстрее он будет нагреваться. При сварке толстого или хорошо проводящего тепло металла (например, красной меди) угол наклона мундштука а берут больше, чем при сварке тонкого или с низкой теплопроводностью.

Основные способы газовой сварки.

Левая сварка (рис. 4, б). Этот способ наиболее распространен. Его применяют при сварке тонких и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку ведут впереди пламени, которое направляют на несваренный участок шва. На рис. 5, б внизу показана схема движения мундштука и проволоки при левом способе сварки. Мощность пламени при левой сварке берут от 100 до 130 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).

Правая сварка (рис. 4, а). Горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Поперечные колебательные движения производят не так часто, как при левой сварке. Мундштуком делают незначительные поперечные колебания; при сварке металла толщиной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и перемешивают им жидкий металл, чем облегчается удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей степени и используется лучше, чем при левой сварке. Поэтому при правой сварке угол раскрытия шва делают не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла, расход проволоки и коробление изделия от усадки металла шва.

Правой сваркой целесообразно соединять металл толщиной свыше 3 мм, а также металл высокой теплопроводности с разделкой кромок, как, например, красную медь. Качество шва при правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл лучше защищен пламенем, которое одновременно отжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла правая сварка металла больших толщин экономичнее и производительнее левой -- скорость правой сварки на 10--20% выше, а экономия газов составляет 10-15%.

Правой сваркой соединяют сталь толщиной до 6 мм без скоса кромок, с полным проваром, без подварки с обратной стороны. Мощность пламени при правой сварке берут от 120 до 150 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали). Мундштук должен быть наклонен к свариваемому металлу под углом не менее 40°.

При правой сварке рекомендуется применять присадочную проволоку диаметром, равным половине толщины свариваемого металла. При левой сварке пользуются проволокой диаметром на 1 мм больше, чем при правой сварке. Проволока диаметром более 6--8 мм при газовой сварке не применяется.

Схема последовательности наложения двух слоев при сварке снизу вверх электродами с основным покрытием приведена на рисунке 5, а.

Все последующие нечетные слои выполняют по схеме первого слоя, все четные -- по схеме второго слоя. Римские цифры показывают последовательность сварки отдельных участков шва.

Для снижения уровня остаточных сварочных напряжений в сварном соединении периметр неповоротного стыка разбивается на симметричные, диаметрально противоположные участки и многослойная сварка выполняется в последовательности, приведенной на рисунке 9. Больший эффект снижения сварочных напряжений и деформации дает применение обратноступенчатого метода сварки и одновременное заполнение разделки двумя или четырьмя сварщиками.

а - электродами с покрытием основного вида, б - электродами с целлюлозным покрытием. 1-й сварщик, 2-й сварщик, 1 - первый слой, 2 - первый слой, 3 - первый слой, 4 - первый слой

Рисунок 5 - Последовательность наложения слоев при сварке кольцевых стыков труб

Таблица 2

Сварочный ток, А, в зависимости от пространственного положения при сварке электродами основного типа
Диаметр электрода, мм	Пространственное положение
	Нижний	Вертикальный	Полупотолочное и потолочное
3; 3,25	100-130	100-130	90-110
4	170-220	160-180	150-180
5	210-250	180-200	Сварку не ведут

а - Ду < 200 мм, б - Ду 300 мм

Рисунок 6 - Рекомендуемый порядок выполнения многослойного шва при сварке электродами с основным покрытием

При сварке трубопроводов небольшого диаметра (до 530 мм) с целью уменьшения объема монтажных работ в траншее часто практикуется укрупнение в секции труб сваркой с поворотом стыков на 90 или 180°. Трубу делят по окружности на четыре примерно одинаковых по длине участка. Заварив участки 1 и 2 стык поворачивают на 90° для сварки участков 3 и 4 (рисунок 10). Затем, выполняя очередной поворот на 90°, производят последовательно сварку участков 5 и 6, 7 и 8.



Рисунок 7 - Сварка с поворотом труб на 90°: а - первого слоя, б - второго, 1...8 - последовательность выполнения участков слоя

1.6 Методы контроля качества сварных швов

Контроль качества сварных швов и соединений проводится согласно ГОСТ 3242--85 с целью выявления наружных, внутренних и сквозных дефектов Контроль качества сварных соединений и конструкций складывается из методов контроля, предупреждающих образование дефектов, и методов контроля, выявляющих сами дефекты. К методам контроля, предупреждающим образование дефектов, относятся контроль основного и присадочного металлов и других сварочных материалов, контроль подготовки деталей под сварку, а также применяемого оборудования и квалификации сварщиков

Внешним осмотром проверяется заготовка под сварку (наличие закатов, вмятин, ржавчины), правильность сборки, правильное расположение прихваток, разделка под сварку, величины притупления Внешним осмотром готового сварного изделия можно выявить наружные дефекты -- непровары, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные поры, смещение свариваемых элементов Перед осмотром сварной шов и прилегающая к нему поверхность основного металла по обе стороны 15--20 мм от шва очищают от металлических брызг, окалины, шлака и других загрязнений.

Осмотр производят невооруженным глазом или лупой с 5--10-кратным увеличением. При внешнем осмотре для выявления дефектов швы замеряют различными измерительными инструментами и шаблонами. Замерами устанавливают правильность выполнения сварных швов и их соответствие ГОСТам, чертежам и техническим условиям. У стыковых швов проверяют ширину и высоту усиления, в угловых и тавровых швах -- величину катетов. Границы выявленных трещин засверливают. При нагреве металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий.