Технологический процесс сварки теплообменника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика конструкции

Теплообменный аппарат - устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющих различные температуры. По принципу действия теплообменники делятся на рекуператоры и регенераторы. В рекуператорах подвижные теплоносители разделены стенкой.

Теплота накапливается в стенке при контакте с горячим теплоносителем и отдается при контакте с холодным, как, например, в кауперах доменных печей. Теплообменники применяются в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, атомной, холодильной, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве. От условий применения зависит конструкция теплообменника. Существуют аппараты, в которых одновременно с процессами теплообмена протекают и смежные процессы, такие как фазовые превращения, например, конденсация, испарение, смешение. Такие аппараты имеют свои наименования: конденсаторы, испарители, градирни, конденсаторы смешения. В зависимости от направления движения теплоносителей рекуперативные теплообменники могут быть прямоточными при параллельном движении в одном направлении, Противоточный при параллельном встречном движении, а также при взаимно перпендикулярном движении двух взаимодействующих сред.

Кожухотрубные теплообменники. К корпусу, кожуха по торцам приварены трубные решетки, в которых закреплены пучки труб. В основном трубы в решетке крепятся с уплотнением развальцовкой или каким то другим способом в зависимости от материала труб. Трубные решетки закрываются крышками на прокладках и болтах. На корпусе есть патрубки, через которые один теплоноситель проходит через трубное пространство. Второй теплоноситель через патрубки на крышках проходит по трубам. Во многоходовую теплообменнике в корпусе и крышках установлены перегородки для повышения скорости теплоносителей. Для увеличения теплоотдачи применяют оребрение теплообменных труб, которое выполняется или накаткой или навивкой ленты. В случае необходимости конструкция аппарата должна предусматривать его очистки.



2. Физико-химические и механические свойства материала

Сплавы типа ВТ6 (Ti - 6A1 - 4V) (A + B) - класса относятся к числу наиболее распространенных за рубежом титановых сплавов. Сплав Ti - 4В 6А1 используется для изготовления крупногабаритных сварных и сборных конструкций летательных аппаратов, для изготовле ¬ ния баллонов, работающих под внутренним давлением в широком интервале температур от 196 до 450° С, и целого ряда других конструктивных элементов. По данным зарубежной печати, около 50% используемого в авиакосмической промышленности титана приходится на сплав Ti - 6A1 - 4V, аналогом которого являются отечественные сплавы типа ВТ6.

Такое широкое распространение этого сплава объясняется удачным его легированием. Алюминий в сплавах системы Ti - Al - V повышает прочностные и жаропрочные свойства, а ванадий относится к числу тех немногих легирующих элементов в титане, которые повышают не только прочностные свойства, но и пластичность.

Наряду с высокой удельной прочностью сплавы этого типа обладают меньшей чувствительностью к водороду по сравнению со сплавами ОТ4 и ОТ4 -1, низкой склонностью к солевой коррозии и хорошей технологичностью.

Сплавы хорошо деформируются в горячем состоянии. Из сплавов типа ВТ6 получают прутки, трубы, профили, поковки, штамповки, плиты, листы. Они свариваются всеми традиционными видами сварки, в том числе и диффузионной. При сварке ЭЛС прочность сварного шва практически равна прочности основного материала, что выгодно отличает этот сплав от ВТ22. Сплавы типа ВТ6 применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Отжиг листов, тонкостенных труб, профилей и деталей из них обычно проводят при 750-800° С с последующим охлаждением на воздухе или вместе с печью. Отжиг прутков, поковок, штамповок и других крупногабаритных полуфабрикатов и деталей из них проводят при 750-800 " С. Охлаждение вместе с печью больших полуфабрикатов предотвращает их коробление, а для мелких деталей позволяет избежать. Частичной закалки. Однако в последнее время было доказано, что целесообразно повысить температуру отжига в 900-950° с, что приведет к повышению вязкости разрушения и ударной вязкости при сохранении высоких пластических свойств через формирование смешанной структуры с большой долей пластинчатой составляющей. Двойной отжиг также позволяет повысить вязкость разрушения.

Таблица 1

Марка	Сплав ВТ4
Классификація	Титановий деформируемий сплав
Возможные обозначения в литературе	Сплав ВТ4; ВТ4
Заменители
НТД регламентирующие качество
Цветне метали, включая редкие, и их сплавы В51 ОСТ 1 90000-70 Прутки В55 ОСТ 1 90107-73 Листы и полосы В53 ТУ 14-1-3444-82
Назначение
Сплав ВТ4 применяется: для производства деталей различного назначения, работающих при температуре до 400°С. Примечание Сплав с высокой коррозионною стойкостю.

2.1 Свариваемость материала

Титан - распространенный в природе металл, в земной коре его больше, чем меди, свинца и цинка. При плотности 4,51 г./см3 титан имеет прочность +267. 337 МПа, а его сплавы - до 1250 МПа. Это тускло - серый металл с температурой плавления 1668 0С, коррозионно стоек при нормальной температуре даже в сильных агрессивных средах, но очень активен при нагревании выше 400 0С. В кислороде способен к самовозгоранию. Бурно реагирует с азотом. Окисляется водяным паром, углекислым газом, поглощает водород. Теплопроводность титана более чем в два раза ниже, чем в углеродистой стали. Поэтому при сварке титана, несмотря на его высокую температуру плавления, требуется меньше тепла.

Титан может находиться в виде двух основных стабильных фаз, отличающихся строением кристаллической решетки. При нормальной температуре он существует в виде б - фазы с мелкозернистой структурой, не чувствительной к скорости охлаждения. При температуре выше 882 0С образуется в - фаза с крупным зерном и высокой чувствительностью к скорости охлаждения. Легирующие элементы и примеси могут стабилизировать б - фазу (алюминий, кислород, азот) или в - фазу (хром, марганец, ванадий). Поэтому сплавы титана условно разделяют на три группы: б, б + в и в сплавы. Первые (ВТ1, ВТ5 -1) термически не укрепляет, пластичны, имеют хорошую свариваемость. Вторые (ОТ4, ВТЗ, ВТ4, ВТ6, ВТ8) при малых добавках в - стабилизаторов также свариваются хорошо. Они термически обрабатываются. Сплавы с в - структурой, например ВТ15, ВТ22, упрочняются термообработкой. Они свариваются хуже, склонны к росту зерен и к холодным трещинам.

При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в б - титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют альфированним. При нагревании титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от до Ti6O TiO2. По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто - желтого до темно - фиолетового, переходящего в белую. По этому цветам в околошовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке. С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 0С, образует нитриды, повышают прочность, но резко снижают пластичность металла. Растворимость водорода в жидком титане больше, чем у стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора. При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки. Все титановые сплавы склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и околошовной зоны, что ухудшает свойства металла.

Рисунок 2.

Качество сварки титана зависит от многих факторов:

1 Чистота поверхности имеет наибольшее влияние на качество сварки. поверхность должна быть очищена от жира, хлоридов, всех загрязнений. Место, где происходит сварка, не должно содержать кислорода, азота и водорода в процессе сварки. Даже жирный след, оставленный пальцем, может загрязнить площадь сварки. Поэтому, строгие стандарты чистоты должны соблюдать на всем протяжении работы.

2 Полное проникновение наплавочного материала играет решающее значение. Только опытный сварщик, использующий хорошее оборудование, при хорошо спроектированном соединении может гарантировать, что основной материал как следует расплавленный наплавочного материалом.

3 Тип наплавленного валика сварного шва играет важную роль в проникновении и в конечной прочности сварного шва. Гладкий наплавленный валик рассеивает тепло, делая достижение полного проникновения тяжелым. Пудлинговый сварные швы (сварочные ванны) нагревают меньшую площадь, фокусируя наплавленный валик и улучшая проникновение. чрезмерно толстый или неровный наплавленный валик создаст грубый переход в относительной жесткости между валиком и трубой. Так как наплавленный валик действует как увеличитель напряжения в любом случае, лучше попытаться минимизировать резкость переходного участка.

4 Скорость послесварочного охлаждения теоретически влияет на качество сварки, но нет оснований считать, что скорость охлаждения играет важную роль в послесварочном усталостному опоре.



3. Технология сварки титановых сплавов

Из-за высокой химической активности титановые сплавы удается сваривать дуговой сваркой в инертных газах неплавящимся и плавящимся дуговой сварки под флюсом, электронным лучом, электрошлаковой и контактной сваркой. Расплавленный титан Жидкотекучий, шов хорошо формируется при всех способах сварки.

Основные трудности сварки титана - это необходимость надежной защиты металла нагревается выше температуры 400 0С, от воздуха.

Дуговую сварку ведут в среде аргона и в его смесях с гелием. Сварка с местной защитой производят, подавая газ через сопло горелки, иногда с насадками, увеличивающими зону защиты. На обратной стыка деталей устанавливают медные подкладные планки с канавкой, по длине которой равномерно подают аргон. При сложной конструкции деталей, когда осуществить местную защиту трудно, сварку ведут с общей защитой в камерах с контролируемой атмосферой. Это могут быть камеры - насадки для защиты части свариваемого узла, жесткие камеры из металла или мягкие из ткани со смотровыми окнами и встроенными рукавицами для рук сварщика. У камеры помещают детали, сварочную оснастку и горелку. Для больших ответственных узлов применяют обитаемые камеры объемом до 350 м 3, в которых устанавливают сварочные автоматы и манипуляторы. Камеры вакуумируют, затем заполняются аргоном, через шлюзы в них входят сварщики в скафандрах.

Аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом детали толщиной 0,5… 1,5 мм сваривают встык без зазора и без присадки, а толщиной более 1,5 мм - с присадочной проволокой. Кромки свариваемых деталей и проволока должны зачищать так, чтобы был снят насыщенный кислородом альфированний слой. Проволока должна пройти вакуумный отжиг при температуре 900. 1000 0С в течение 4 ч. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Детали толщиной более 10. 15 мм можно сваривать за один проход погруженной дугой. После образования сварочной ванны увеличивают расход аргона до 40. 50 л / мин, что приводит к обжатию дуги. Затем электрод опускают в сварочную ванну. Давление дуги оттесняет жидкий металл, дуга горит внутри образовавшегося углубления, ее проплавлять способность увеличивается.

Рисунок 3. Схема сварки погруженной дугой:

1 - поток защитного газа, 2 - сопло горелки, 3 - оттеснен жидкий металл, 4 - сварочный дуга, 5 - свариваемые детали

При всех способах сварки титановых сплавов нельзя допускать перегрева металла. Нужно применять способы и приемы, позволяющие влиять на кристаллизацию металла: электромагнитное воздействие, колебания электрода или электронного луча поперек стыка, ультразвуковое воздействие на сварочную ванну, импульсный цикл дуговой сварки и т.д. Все это позволит получать более мелкую структуру шва и высокие свойства сварных соединений.

3.1 Режимы ручной аргонодуговой сварки титана

Сварку деталей из титановых сплавов производят после того, как снимут газонасыщенный (альфированный) слой. Такой обработке должна быть подвергнуты детали, изготовленные методом пластической деформации (поковки, штамповки и т.д.), а так же детали, прошедшие термическую обработку в печах без защитной атмосферы. Удаление альфированного слоя с применением с применением травителей предусматривает:

а) предварительное рыхление альфированного слоя дробеструйной или пескоструйной обработкой;

б) травление в растворе, содержащем 40% HF, 40% HNO₃, 20% H₂O или 50% HF, 50% HNO₃; увеличение травления выше оптимального (более 25с) приводит к взрыхлению поверхностных слоев металла, повышенной сорбции ингредиентов среды и увеличению порообразования при сварке;

в) последующую зачистку кромок на участке 10^-3-1,5*10^{-3 м с} каждой стороны металлическими щетками или шабрением для удаления толстого слоя металла, насыщенного водородом при травлении.

Перед началом сборочно-сварочных работ необходимо очистить детали от загрязнений металлической щеткой и обезжирить органическим растворителем. В качестве органических растворителей можно использовать ацетон и бензин. Технология обезжиривания рекомендуется следующая: промывка свариваемых кромок и прилегающих к ним поверхностей на ширину не менее 2*10^{-2 м} бензином и последующая промывка этиловым спиртом-рентификантом или ацетоном.

При сварке конструкций из титана под сварку необходимо соблюдать следующие особенности:

а) в связи с жидкотекучестью и высоким коэффициентом поверхностного натяжения расплавленного титана необходимо более высокое качество сварки;

б) недопустимы правка и подготовка деталей с использованием местного нагрева газовым пламенем;

в) правка и подготовка деталей в холодном состоянии затруднено в связи со значительным пружинением титана;

г) необходима надежная защита металла шва при сварке плавлением от доступа воздуха с обратной стороны шва при выполнении прихвата.

Таблица 2.

b, мм	Число проходов	lcв, А	Uд, В	dпр, мм
1	1	40…60	10… 14	1,2… 1,5
2		70…90		1,5… 2,0
3	2	120… 130	10… 15
4		130… 140	11… 15
5	2…3	130… 160		2,0…2,5
10	10…14	160…200		2,0…3,0

Условные обозначения:

d_пр - диаметр сварочной проволоки;

U_д - напряжение на дуге;

b - толшина металла;

I_св - сварочный ток.

Рекомендуемые режимы аргонной сварки титановых листов вольфрамовым электродом (скорость подачи аргона через горелку 13-18 л/мин, с обратной стороны сварного шва - 2-2,5 л/мин)

Таблица.3

Толщина металла (мм)	Диаметр (мм)	Сила тока (А)	Скорость сварки (м/ч)
	вольфрамового электрода	присадочной проволоки
0,3-0,7	1,6	-	40	55
0,8-1,2	1,6	-	60-80	40-50
1,5-2,0	2,0	2,0-2,5	80-120	35-40
2,5-3,5	3,0	2,0-2,5	150-200	35-40

Ручная аргонная сварка вольфрамовым электродом выполняется углом вперед» на короткой дуге без колебательных движений сварочной горелки. между электродом и присадочным материалом поддерживается угол в 90°. При обрыве дуги, а также после окончания сварки необходимо подавать аргон до тех пор, пока температура металла не станет ниже 400°С.



Таблица3. Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом (проволокой) в инертных газах

Диаметр электрода (мм)	Сварочный ток (А)	Напряжение дуги (В)	Толщина стыковых соединений, свариваемых без разделки кромок (мм)	Скорость сварки (м/ч)	Вылет электрода (мм)	Расход газа (л/мин)
в аргоне
0,6-0,8	150-250	22-24	4-8	30-40	10-14	20-30
1,0-1,2	280-320	24-28	5-10	30-40	17-20	25-35
1,6-2,0	340-520	30-34	8-12	20-25	20-25	35-45
3,0	480-750	32-34	14-34	18-22	30-35	40-50
4,0	680-980	32-36	16-36	16-18	35-40	50-60
5,0	780-1200	34-38	16-36	14-16	40-45	50-60

3.2 Выбор сварочных материалов

В качествe присадочных материалов пpи сварке титана плавлением испoльзуют холоднотянутую проволоку и прутки, изготовленныe из листового металла. Выбoр сварочной проволоки определяется условиями эксплуатации и сварки конструкции. Состав проволоки должeн быть близок к составу основногo металла. Сварочная проволока из титана и eго сплавов изготовляется диаметрoм 0,8… 7 мм. Еe подвергают вакуумному отжигу.

Титановый сплав ВТ4, отличаетcя хорошей свариваемостью, но прочность и пластичноcть сварных соединений снижаются нa 5…10% пo сравнению c прочностью и пластичностью основногo металла.

При ручной сварке неплавящимся электродом в качестве основного газа применяется аргон - инертный газ, не способный к химическим реакциям и практически не растворим в металлах. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов. Будучи тяжелее воздуха, он хорошо защищает дугу и зону сварки. Дуга в аргоне отличается высокой стабильностью. Аргонодуговую сварку применяют для соединения легированных сталей, цветных металлов и их сплавов, ее выполняют постоянным и переменным током плавящимся и неплавящимся электродами. Аргон является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов. Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета. Употребление газовых смесей вместо технически чистых газов аргона или гелия в некоторых случаях повышает устойчивость горения сварочной дуги, уменьшает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва, увеличивает глубину противления, а также воздействует на перенос металла

Добавка к аргону небольшого количества кислорода или другого окислительного газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает качество формирования сварных швов. Для улучшения борьбы с пористостью к аргону иногда добавляют кислород в количестве 3-5%. При этом защита металла становится более активной. Чистый аргон не защищает металл от загрязнений, влаги и других включений, попавших в зону сварки из свариваемых кромок или присадочного металла. Кислород же, вступая в химические реакции с вредными примесями, обеспечивает их выгорание или превращение в соединения, всплывающие на поверхность сварочной ванны. Это предотвращает пористость.

Применение смеси аргона и углекислого газа (обычно 18-25%) эффективно при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей. По сравнению со сваркой в чистом аргоне или углекислом газе более легко достигается струйный перенос электродного металла. Сварные швы более пластичны, чем при сварке в чистом углекислом газе. По сравнению со сваркой в чистом аргоне меньше вероятность образования пор. Газовая смесь аргона с кислородом обычно используется при сварке легированных и низкоуглеродистых сталей. Добавление к аргону кислорода позволяет предотвратить пористость. Наличие кислорода в дуге способствует мелкокапельному переносу электродного металла.

Сварку выполняем на постоянном токе прямой полярности вольфрамовым электродом ЭВЛ-ФУ-150 ГОСТ 23949-80 в аргоне высшего сорта (ГОСТ 10157-79) с присадочной проволокой от источника питания ВСВУ-315 на специально изготовленном стенде.

Наибольшей популярностью пользуется сварка титана вольфрамовым электродом на воздухе. Ее выполняют на обычных установках для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на постоянном токе прямой полярности. На сварочной горелке закрепляется специальная насадка для защиты инертным газом от воздуха участков металла с температурой 250-300°С и выше. Размеры этих участков, как правило, определяются расчетами по формулам распространения тепла в металлах при сварке. Наилучшая защита достигается при помещении в насадку сетчато-пористого материала для обеспечения ламинарного потока инертного газа. Обратную сторону шва защищают с применением специальных насадок и подкладок.

Рисунок 4. Сварка титана неплавящимся электродом на воздухе (с применением специальных подкладок для подачи инертного газа с обратной стороны шва)

3.3 Выбор сварочного оборудования

Для сварки титана в промышленности применяют, автоматическую, полуавтоматическую и ручную сварку неплавящимся электродом, непрерывно горящей и импульсной дугой и автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом. Для сварки титана могут быть использованы стандартное сварочное оборудование, снабженное дополнительными устройствами для защиты зоны сварки, а также специализированные сварочные установки. Для защиты зоны дуги и расплавленной ванны необходимо использовать аргон высшего сорта.

Аргонодуговую сварку непрерывно горящей дугой производят на постоянном токе прямой полярности от стандартных источников питания. При толщине металла до 3-4 мм сварку выполняют за один проход, при большей толщине требуются многопроходная сварка. Увеличение глубины проплавления и производительности сварки достигается при использовании способа сварки проникающей (заглубленной) дугой при принудительном погружении дуги ниже поверхности свариваемых кромок. Таким способом можно сваривать металл толщиной до 10 мм без применения разделки кромок и присадочного металла.

Аргонная сварка может быть ручной, когда горелка и присадочный пруток находятся в руках сварщика, и автоматической, когда горелка и присадочная проволока перемещаются без непосредственного участия сварщика.

Технологические свойства дуги в значительной мере определяются родом и полярностью сварочного тока. При прямой полярности на изделии выделяется до 70% теплоты дуги, что обеспечивает глубокое проплавление основного металла. При обратной полярности напряжение дуги выше, чем при прямой полярности. На аноде - электроде выделяется большое количество энергии, что приводит к значительному его разогреву и, как следствие, повышенному его расходу.

При ручной аргонодуговой сварке на постоянном токе прямой полярности конец вольфрамового электрода затачивают на конус. Длина заточки, как правило должна быть равна двум-трем диаметрам электрода. При сварке на переменном токе рабочий конец вольфрамового электрода затачивают в виде полусферы.

Аргонодуговой сваркой можно выполнять всё виды соединений: стыковые, тавровые, нахлесточные и угловые.

Аргоно-дуговая сварка отличается от обычной электросварки тем, что вместо обычного расходуемого электрода применяетсянеплавящийся вольфрамовый, что исключает образование шлака, который попадает в шов и ухудшает его свойства. Сам процесс протекает в среде инертного газа. Это делает невозможным окисление, поэтому аргоно-дуговая сварка обеспечивает качество шва, близкое к идеальному. Последний получается необычайно прочным, и, благодаря отсутствию шлака, практически не нуждается в дополнительной очистке.

Рисунок3.

Сварочный аппарат аргонно - дуговой сварки.

Важное преимущество, которое имеет аргонная сварка, заключается в том, что ее можно использовать для соединения практически любых металлов, в том числе алюминия и его сплавов, нержавеющей стали, чугуна, титана, меди, никеля, магния и др.

Второе технологическое достоинство - аргоно-дуговая сварка работает в непрерывном режиме, обеспечивая любую длину шва, что очень востребовано в авиационной, аэрокосмической и других отраслях промышленности. При этом аргонная сварка еще и доступна, а потому широко распространена в строительстве, ремонте автомобилей и др.

Современный аппарат аргонной сварки представляет собой инверторный сварочный аппарат с микропроцессорным управлением, в котором в качестве исполнительного устройства применена горелка с вольфрамовым электродом и инертный газ из внешнего баллона.

Сама аргонная сварка в зависимости от конкретных условий ведется как на постоянном, так и напеременном токе, а для поджига дуги используется специальный генератор-осциллятор. Его необходимость объясняется тем, что при аргоно-дуговой сварке поджечь дугу касанием сложно, так как этому препятствуют особые свойства самого инертного газа. Кроме того, касание к изделию вольфрамовым электродом приводит к его интенсивному оплавлению и износу. Поэтому в аппарате аргонной сварки для зажигания дуги параллельно источнику питания подключается осциллятор, подающий высокочастотные импульсы, обеспечивающие зажигание дуги.

Электрическая дуга горит между не расходным вольфрамовым электродом и поверхностью свариваемого изделия. Сам электрод находится в горелке, через сопло которой непрерывно подается инертный газ аргон. Расходным материалом здесь является специальная присадочная проволока, которая автоматически или вручную подается в зону горения дуги.



4. Выбор инструментов и приспособлений

теплообменный аппарат сварка титановый

Сварочные посты комплектующих источником питания, электрододержателем, сварочными проводами, щитком со светофильтрами, различными инструментами для зачистки и измерения и другим оборудованием.

Электрододержатель - это приспособление для закрепления электродов и подвода к ним тока.

Для работы сварщика выпускаются специальные комплекты (КИ-125, КИ-315, КИ-500), которые содержат электрододержатели, соединительную муфту, сварочный кабель, запасные части к электрододержателя, светофильтры, зажимы, шлаковиддильник, металлическую щетку. Изготавливают также наборы инструментов ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1 в комплект которых входят электрододержатель, клемма заземления, соединительная муфта, щетка, зубило, отвертка, плоскогубцы, разводной ключ, клеймо, молоток, светофильтры, отрезок кабеля (3 м).

Зубило. Молотки.

Щетка. Шлакоотбойник.

Для выполнения сварочных работ сварщик должен иметь и вспомогательный инструмент: молоток, зубило, напильники, стальную щетку, шаблоны, уголок, метр, отвес, линейку. Иногда сварочный пост оборудуют шлифовальной машиной, специальными кромкорез, дрели и др. Инструменты и электроды следует хранить в ящиках, сумках или пеналах. Для просушки электродов используют специальные печи, шкафы и пеналы.

К фиксаторам (рис. 6) относятся карманы (а), упоры: постоянные (б), съемные (в) и откидные (г) установочные пальцы и штыри: постоянные (д), съемные (е) призмы; жесткие и регулируемые (ж) и шаблоны (с).

Для защиты глаз и лица сварщика от лучей электрической дуги и брызг расплавленного металла применяют щитки или маски со специальными светофильтрами. их изготавливают из черной фибры или специальной пластмассы изготавливаются по ГОСТ 1361-69. Масса щитка не должна 0,48 кг, маски - 0,50 кг.

В зависимости от силы сварочного тока щитки и маски оснащены светофильтрами, которые изготавливают из темно - синего стекла марки ТС - ВС двух видов: светофильтры для нормального обзора (размер 52x102 мм) и увеличенного (90x102 мм) с толщиной от 1,5 до 4,0 мм. С внешней стороны светофильтры защищают от брызг расплавленного металла оконным стеклом толщиной 2,5 мм, которое при загрязнении меняют. Категорически запрещается заменять светофильтры самодельным окрашенным стеклом. Световое излучение дуги должно ослабляться светофильтрами в 102-106 раз. Сейчас в СНГ используют светофильтры серии С, которые подразделяются на 13 классов. Они обеспечивают защиту глаз от излучения при сварке на токах от 5 до 1000 А. Светофильтры подбирают в зависимости от характера работ и силы сварочного тока.

Рабочие, выполняющие вспомогательные работы, для защиты глаз используют светофильтры типа В (В - 1, В - 2, В - 3).

Современная индустрия охраны труда в сварочном производстве предлагает большой выбор сварочных масок. Они имеют удобную конфигурацию, малую массу, обеспечивают тепловую защиту головы и защиты глаз.



5. Технологический процесс сварки теплообменника

1. Технологический процесс сварки должен обеспечивать требуемые геометрические размеры швов, хорошее качество и необходимые механические свойства сварного соединения, а также минимальные усадочные напряжения и деформации свариваемых трубных и обычных деталей. Поэтому процесс сварки теплообменника следует вести на стабильном режиме, при котором отклонения от заданных значений сварочного тока и напряжения на дуге не превышают 5%.

2. Корневые слои шва, выполняемые ручной дуговой сваркой, следует накладывать электродами диаметром не более 4-5 мм.

3. Обеспечить возможность наложения швов преимущественно в нижнем положении (безопасные условия работы сварщика) и получить соединения требуемого качества.

4. Выполнение каждого шва следует производить после тщательной очистки металла. Участки шва с порами, трещинами и раковинами должны удаляться, исправляться.

5. При двухсторонней сварке стык с полным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной стороны удалить его корень до чистого без дефектного металла. При образовании прожогов в процессе сварки их следует удалить и заварить.

6. Начало и конец шва следует выполнять за пределами сварного соединения на выводных планках, удаляемых после сварки. Во всех случаях выводить кратер на основной металл за пределы шва запрещается.

7. Размеры сварных швов должны соответствовать ГОСТ 16037-80.

8. По окончанию сварки теплообменника швы сварных соединений очищают от шлака и брызг расплавленного металла. Приваренные сборочные и монтажные приспособления следует удалять без повреждения основного метала и применения ударных воздействий, а места приварки нужно зачистить до чистого основного металла.

9. К сварке теплообменника допускаются сварщики, прошедшие аттестацию в соответствии с утверждёнными правилами. Каждый сварщик должен иметь удостоверение на право выполнения сварочных работ.

10. После сварки теплообменника проверить сварные соединения на статическое растяжение.



6. Контроль сварных соединений

Сварку деталей необходимо производить в стационарных или универсальных приспособлениях, предусмотренных технологическим процессом данного предприятия.

Качественный сварной шов при любом виде сварки должен иметь ровную, слегка чешуйчатую поверхность без свищей, раковин, трещин, подрезов, прожогов, наплывов. Сварные швы должны иметь усилие в пределах 0,5 - 1 мм толщины свариваемого материала.

Качество сварных трубопроводов контролируют:

· в процессе сварки, когда контролируется соблюдение технологических режимов, присадочных материалов, флюсов;

· пооперационно, при наличии нескольких переходов;

· после сварки всех швов производится окончательный контроль.

Окончательный контроль включает:

· внешний осмотр всех трубопроводов с целью выявления наружных дефектов (прожогов, подрезов, трещин, поверхностных свищей и раковин и других дефектов);

· контроль проходного сечения трубопровода путём прокатки через полость трубы шарика соответствующих размеров;

· испытание на герметичность сварных швов у всех трубопроводов;

· металлографический контроль.

Металлографический контроль даёт возможность установить качество провара и наличие дефектов в шве и зоне сплавления сварного соединения. Металлографический контроль труб целесообразно производить периодически один раз в месяц по одной сварной трубе, выбранной у каждого сварщика.

7. Электробезопасность

Электротравмы возникают при прохождении электрического тока через человека.

Ток силой 0,1А независимо от рода его принято считать смертельно опасным для человека. При минимальном сопротивлении организма человека в 600 Ом смертельно опасная величина тока (0,1А) создаётся при напряжении всего лишь 60В.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока и напряжения, а также от пути прохождения тока в организме человека, длительности действия тока, частоты (с повышением частоты переменного тока степень поражения снижается, переменный ток опаснее постоянного).

Поражение током в производственных условиях чаще всего происходят в результате прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением.

Опасным напряжением может оказаться шаговое напряжение, возникающее при растекании электрического тока в землю. Растекание тока возможно в случаях касания оборванного электрического провода воздушной сети с землёю или при срабатывании защитного заземления. Если человек окажется в зоне растекания тока, то между ногой, находящейся ближе к заземлителю, и ногой, отстоящей от заземлителя на расстоянии шага (0,8 м), возникает разность потенциалов (шаговое напряжение) и от ноги к ноге замкнётся цепь тока. Для защиты от шагового напряжения пользуются резиновой обувью.

Правила безопасной работы с электроустановками.

Помещения по степени опасности поражения людей электрическим током подразделяются на три категории:

· особо опасные (влажность высокая, температура воздуха выше +30^оС, химически активная среда, приводящая к разрушению изоляции токоведущих частей);

· с повышенной опасностью (токопроводящие полы, возможности прикосновения человека к металлическим конструкциям и корпусам электрооборудования и др.);

· без повышенной опасности (отсутствуют опасности поражения электротоком).

Электрические установки и устройства считаются опасными, если у них токоведущие части не ограждены и расположены на доступной для человека высоте (менее 2,5 м), отсутствует заземление, зануление и защитные отключения токопроводящих конструкций (металлические корпуса магнитных пускателей, кнопок «пуск», «стоп» и др.).

Требования к персоналу, обслуживающему электроустановки.

Правилами технической эксплуатации электроустановок к работе на них допускаются лица пяти квалификационных групп.

· Квалификационная группа I присваивается персоналу, не прошедшему проверку знаний по Правилам технической эксплуатации электроустановок.

· Квалификационная группа II присваивается лицам, имеющим элементарные технические знакомства с электроустановками (электросварщики, электромонтёры и др.).

· Квалификационная группа III присваивается лицам, имеющим знания специальных правил техники безопасности по тем видам работ, которые входят в обязанности данного лица (электромонтёры, техники и др.).

· Квалификационная группа IV присваивается лицам, имеющим знания в электротехнике в объёме специализированного профтехучилища.

· Квалификационная группа V присваивается лица, знающим схемы и оборудование своего участка и др.



8. Пожарная безопасность

Причинами, вызывающими пожары в цехах, являются наличие легковоспламеняющих веществ и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твёрдых сгораемых материалов, ёмкостей и аппаратов с пожароопасными продуктами под давлением, электроустановок, вызывающих в процессе их работы электрические искры и др.

Причин возникновения пожаров много: самовозгорание некоторых веществ, если их хранение является неудовлетворительным, зажигание пламенем, электрической искрой, жидким металлом, шлаком и др. принято по признаку пожарной опасности подразделять производство на несколько категорий: А - взрывопожароопасные, Б - взрывоопасные, В-пожароопасные, Г и Д - непожароопасные, Е - взрывоопасные (имеются только газы).

Сварочные работы могут выполняться в помещениях каждой категории производства в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.3.003-75.

Сварочные работы в замкнутых ёмкостях должны выполняться по специальному разрешению администрации предприятия.

Порядок работы по организации и проведении сварочных работ на шахтах и рудниках определяется инструкциями, утверждёнными Госгортехнадзором: Запрещается:

· Пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горячих жидкостей;

· Выполнять резку и сварку свежеокрашенных конструкций до полного высыхания краски;

· Выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением;

· Производить без специальной подготовки резку и сварку ёмкостей из-под жидкого топлива.

Средствами пожаротушения являются вода, пена, газы, пар, порошковые составы и др.

При тушении пожаров водой используют установки водяного пожаротушения, пожарные машины, водяные стволы (ручные и лафетные). Для подачи воды в эти установки используют специальные водопроводы. Для тушения пожаров водой в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устанавливают внутренние пожарные краны.

Пена представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество. Для получения воздушно-механической пены применяют воздушно-пенные стволы, генераторы пены и пенные оросители. Генераторами пены и пенными оросителями оборудуют стационарные установки водопенного тушения пожаров. При тушении пожаров газами, паром используют двуокись углерода, азот, дымовые газы и др.

Каждый сварочный пост должен иметь огнетушитель, бачок или ведро с водой, а также ящик с песком и лопатой. После окончания сварочных работ необходимо проверять рабочее помещение и зону, где выполнялись сварочные работы, и не оставлять открытого пламени и тлеющих предметов. В цехах имеются специальные противопожарные подразделения, из числа работающих в цехе создаются добровольные пожарные дружины.



Список литературы

теплообменный аппарат сварка титановый

1. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для вузов. - 2-е изд., испр. и доп. / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др. /Под ред. А.И. Акулова. - М: Машиностроение, 2003. - 560 с.

2. Справочник «Сварка. Резка. Контроль» в 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алёшина, Г.Г. Чернышева, М.: Машиностроение, т. 1, 2004. - 624 с.

3. Чернышев Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов. - М.: издательский центр «Академия», 2007. - 496 с.

4. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки: Учеб. для проф. учеб. заведений. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2000. - 319 с.

5. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов / А.В. Коновалов, А.С. Куркин, Э.Л. Неровный, Б.Ф. Якушин; Под ред. В.М. Неровного. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 752 с.

6. Ашихмин В.Н. Закураев В.В. Автоматизированное проектирование технологических процессов: Учеб. пособ. для вузов. - Новоуральск, Новоуральский гос. технологич. институт, 2006. - 196 с.

7. Хромченко Ф.А. Справочное пособие электросварщика - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2005. - 415 с.

8. Ханапетов М.В. Сварка и резка металлов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru