При сварке в условиях низких темпе­ратур наблюдается повышенная скорость охлаждения и кристаллизации металла сварочной ванны, в результате чего зат­рудняется выход газов и оксидов на поверхность шва и увеличивается содер­жание в нем водорода, кислорода, азота и неметаллических включений, что в ряде случаев приводит к образованию пор, горячих и холодных трещин. Возмож­ность образования горячих трещин в швах усиливается возрастанием скорости упругопластической деформации в зоне температур, при которых нагретый ме­талл находится еще в хрупком состоянии. Технологические свойства сварочных ма­териалов (флюсов, электродов, прово­локи) также ухудшаются в зимних усло­виях главным образом за счет попадания влаги, приводящей к повышенной порис­тости наплавленного металла. Поэтому, кроме просушки их и надлежащего хране­ния, эти материалы для сварки при низ­ких температурах следует выбирать с та­ким расчетом, чтобы повысить раскисли — тельную способность шлаков и улучшить выход газов.

Повышенный отвод теплоты при низ­кой температуре во время сварки ухуд­шает проплавление основного металла, а это может привести к образованию непроваров. Для устранения указанных недостатков используют ряд техноло­гических мероприятий, к которым отно­сятся раскисление металла шва; повы­шение погонной энергии дуги при сварке; правильную последовательность нало­жения швов; возможность применения многослойных швов; соответствующую разделку кромок для получения опти­мальной формы шва, обеспечивающей максимальную. дегазацию металла и освобождение его от неметаллических включений; особые требования к свароч­ным материалам; предварительный по­догрев свариваемой конструкции и т. д.

Для получения высокого качества сварных соединений при низких темпера­турах необходимо применять металл с температурой хладноломкости более вы­сокой, чем температура, при которой эксплуатируется изделие. В нашей стране для указанных целей применяют марте­новскую спокойную сталь, дополнительно раскисленную алюминием и имеющую критическую температуру хрупкости око­ло —40°С. В настоящее время резер­вуары в зимних условиях сооружаются только из мартеновской спокойной стали, дополнительно раскисленной в ковше алюминием. При сооружении резервуа­ров в восточных и северных районах с температурой ниже —40°С рекоменду ется применять низколегированную мар­ганцовистую сталь, отличающуюся еще более высокой хладостойкостью.

Для повышения качества сварных соединений необходимо также обеспе­чить: рациональное конструирование уз­лов сварных соединений; использование сварочных материалов (флюсов, элект­родов, проволоки) высокого качества;’ соблюдение режимов и технологии свар­ки, способствующих вводу повышенного количества теплоты, что в ряде случаев изменяет общепринятую технологию сварки, например дуговую сварку, как ручную, так и автоматическую при низких температурах, рекомендуется выполнять на постоянном токе обратной полярности; применение в случае необходимости подо­грева свариваемых кромок с последую­щим замедленным охлаждением металла шва; организацию защиты сварочного поста от действия низких температур (для улучшения условий труда сварщи­ков обеспечить их теплой спецодеждой, вблизи от рабочих мест оборудовать пункты обогрева и т. д.); организацию сушки и выдачи электродов; строгое соблюдение технологии сборочно-свароч­ных работ (порядок сборки элементов, очистки кромок свариваемых изделий от снега и влаги).

При заготовке и сборке листов правку и подбивку металла следует осуществля­ть лишь в нагретом состоянии, чтобы не вызывать образования трещин на поверх­ности свариваемых кромок.

Особенно опасны при низких темпера­турах участки с различными местными повреждениями поверхности основного металла или металла сварных швов (царапины, вмятины, надрезы и т. д.). Известен случай разрушения резервуара при низкой температуре, когда очагом аварии явились царапины и вмятины, образовавшиеся на поверхности шва в результате небрежной его зачистки. Это обстоятельство требует тщательно про­водить все работы по изготовлению свар­ных конструкций, работающих в усло­виях низких температур.

При сварке в условиях низких темпе­ратур наибольшая опасность образова­ния трещин возникает в зоне, где преры­вается процесс сварки, так как трещины в кратере или около него возникают при полном охлаждении шва. Следова­тельно, нужно организовать работу так,

вительностью металла шва к хрупкому разрушению, низким содержанием в шве водорода, нечувствительностью к повы­шенному содержанию углерода и серы в основном металле, высокими механи-

I

ческими свойствами наплавленного ме­талла и незначительным снижением удар­ной вязкости при низких температурах, возможностью выполнения сварки во всех пространственных положениях, а также возможностью получения каче­ственной сварки легированных и высоко­легированных сталей. К недостаткам основных покрытий относятся их высокая чувствительность к влаге и необходи­мость поддержания при сварке короткой дуги.

а 12 РЕЗКА

При дуговой резке используют элект­роды, имеющие специальные электрод­ные покрытия, способствующие улучше­нию процесса резки. Металлические элек­троды для резки изготовляют из проволо­ки марок Св-08 или Св-08А по ГОСТ 2246—70 диаметром 3— 12 мм и длиной не более 250—300 мм. Покрытия электродов содержат марганцевую руду (94—98 %) и небольшие добавки (2—3 %) поташа, мрамора, каолина. Марганцевая руда при диссоциации в дуге выделяет кисло­род, окисляющий металл в зоне резки, что способствует ускорению процесса. Толщина слоя покрытия 1-1,5 мм на сто­рону. Сила тока выбирается примерно из расчета 55—65 А на 1 мм диаметра электрода (табл. 32).

Этот способ применяется как вспомо­гательный технологический прием при производстве монтажно-сборочных и ре­монтных работ. Недостатки его — низкая производительность и плохое качество реза, который характеризуется большими неровностями и натеками металла с об­ратной стороны.

Дуговая резка угольным электродом

осуществляется угольным или графи­товым электродом на прямой поляр­ности (минус на электроде) при силе

Таблица 32. Режимы ручной дуговой резки низкоуглеродистой (числитель) и коррозионно-стойкой (знаменатель) стали металлическим электродом

Толщина металла, м м

Диаметр электро­да, мм

Режим резки

Сила тока, А

Скорость, м/ч

6

12/12,4

12

2,5

140/130

7,2/4,4

25

2,1/3

6

13,8/18,7

12

3

190/195

8,1 /8,7

25

3.8/4.5

6

20,4/18,9

12

5

325/300

12,9/11,4

25

6,9/6,7

Таблица 33. Режимы резки стали угольными или графитовыми электродами

j Толщина ме­талла, мм

Диаметр

электрода,

мм

Режим резки

Сила то­ка, А

Скорость,

м/ч

*

6

21

10

10

400

18

16

10,5

25

4,8

50

2,7

75

15

600

1.8

100

1

200

20

800

0,45

300

0,24

тока 400—800 А (табл. 33). Качество резки низкое, разрез получается широ­ким с очень неровными кромками. Несколько лучшие результаты дают элек­троды прямоугольного сечения.

Этот способ имеет ограниченное при­менение, используется в основном при разделке крупногабаритного металличе­ского лома, разборке старых металло­конструкций, прожигании отверстий или выжигании заклепок. Целесообразно применение угольной дуги для резки из­делий из чугуна и цветных металлов, не поддающихся обычной кислородной резке.

Кислородно-дуговую резку выполняют с помощью струи кислорода, подаваемой в зону дуги, горящей между изделием и стальным электродом. Металл, распла­вленный дугой, частично сгорает в струе кислорода, выделяя при этом дополни­тельную теплоту. Вместе с тем струя кислорода способствует выдуванию обра­зующихся продуктов из плоскости реза­ния. Весьма удобным оказалось примене­ние стальных трубчатых электродов с наружным диаметром до 8 мм и внутрен­ним каналом для подачи кислорода до 3 мм. Эти электроды, снабженные пок­рытием, которое плавится несколько поз­днее трубки, при опирании электрода на поверхность изделия дают возможность ускорить процесс резки.

Обычно при этом способе режущая струя кислорода следует за направле­нием движения электрода. Для этого используют специальные резаки, обеспе­чивающие закрепление электрода и под­вод кислорода, к месту реза. При резке применяют угольные, графитированные. или стальные электроды.

Кислородно-дуговой резкой можно ре­зать углеродистые, легированные, кор­розионно-стойкие стали, чугун и цветные металлы. По чистоте получаемого реза она почти не уступает газокислородной, а по производительности превосходит ее.

Воздушно-дуговая резка заключается в том, что металл, расплавленный тепло­той электрической дуги, затем выдувается из места реза струей сжатого воздуха. Способ можно использовать для раздели­тельной и поверхностной резки листового и профильного проката, удаления прибы­лей с отливок, головок заклепок, дефект­ных участков сварных швов, трещин, ра­ковин, а также для разделки канавок и снятия фасок. Резать можно в любых пространственных положениях. Качество реза почти не уступает качеству реза при газокислородной резке.

Для резки используют омедненные угольные или графитированные элект­роды круглого, квадратного или пластин­чатого сечения на постоянном токе обрат­ной полярности. Пластинчатые электро­ды применяют только для поверхностной резки.

Резку выполняют специальными реза­ками, обеспечивающими зажатие элект-

Таблица 34. Режимы разделительной воздушно-дуговой резки угольным омедненным электродом

Толщина ме­талла, мм

Диаметр

электрода.

мм

Сила тока, А

Скорость резки, м/ч

Ннзкоуг леродис­тая сталь

Коррози­

онно-

стойкая

сталь

5

6

8

270—300

360—400

60—62

26—28

63—65

30—32

10

10

450—500

30—32

20—22

22—24

10—12

12—14

8—10

10—11

32—34

22—24

24—26

12—14

14—15

10—12

12—13

12

12

10

540—600 450—500

20

12

540—600

25

14

630—700

рода, подвод к электроду тока и подачу сжатого воздуха к месту реза. Давление сжатого воздуха должно быть не менее 0,5 МПа, расход 15—20 м3/ч.

Этот способ используют для разде­лительной резки сталей толщиной не более 25—30 мм (табл. 34).

Наибольшее распространение способ получил для поверхностной резки при удалении дефектов в отливках, разделке трещин, а также при выполнении U-обра- зной разделки, снятии выпуклости свар­ных швов (табл. 35).

Таблица 35. Режимы воздушно-дуговой резки пластинчатым электродом при снятии выпуклости U-образных стыковых швов

Размер

пукл

шва

ы вы — ости мм

Размеры пластинчато — го электро­да, мм

Сила тока, А

Скорость рез­ки, м/ч

ширина

высота

18

4

20X5

300—350

20

400—450

22,5

28

5

30X5

500—600

20

38

5

40X5

900—950

27

Подводная резка металлов может быть выполнена по одному из следующих ва­риантов: дуговая стальным или уголь­ным электродами, электрокислородная и

др. При любом из них резка происходит в газовой среде, создаваемой искусственно или возникающей естественно в ходе про­цесса резки.

Дуговая подводная резка может быть выполнена стальными и угольными элек­тродами. Однако угольные электроды применяют очень редко, так как дают низкую производительность. Наиболее простым н удобным по технике выпол­нения являются дуговой способ подвод­ной резки стальным электродом. В этом случае применяют стержни из проволоки марки Св-08 диаметром 5—8 мм и длиной до 700 мм. Для обеспечения устойчивого горения дуги электроды имеют покрытие, состоящее из мела н железного сурика или других дешевых компонентов.

Благодаря тому, что в воде покрытие интенсивно охлаждается, оно плавится позднее стержня; образующийся при этом конусный «козырек» на конце элек­трода способствует более устойчивому ‘(.ечению процесса резки. Совершенно обязательным условием резки под водой является пропитка покрытия электрода парафином, нитролаком, раствором цел­лулоида в ацетоне. Если этого не сделать, то происходит быстрое разрушение пок­рытия, обусловленное как испарением воды на поверхности сильно нагретого стержня, так и выделением газов в ре­зультате электролиза. Последнее особен­но заметно выражено при выполнении резки в морской воде.

Для питания дуги под водой необхо­димы мощные источники постоянного то­ка (до 800—1000 А) с повышенным нап­ряжением холостого хода (80—90 В).

Техника подводной резки дугой анало­гична резке на воздухе с той лишь разни­цей, что резчик не пользуется предохра­нительным щитком, так как вода интен­сивно поглощает световой поток дуги. Кроме того, при горении дуги происходит выделение значительного количества мельчайших твердых частиц, состоящих главным образом нз оксидов железа, ко­торые являются причиной образований коллоидного раствора, окружающего зону резки плотным облаком темно-буро­го цвета. Наблюдение за процессом резки настолько затрудняется, что в случае ра­боты в непроточной воде рекомендуется пользоваться вспомогательными направ­ляющими рейками, располагаемыми па­раллельно линии резания.

Электрокислородная резка заключа­ется в том, что подогрев места резки осу­ществляется дугой, горящей между изде­лием и трубчатым стальным электродом, через который подается режущий кисло­род. Для изготовления электродов приме­няют трубки с наружным диаметром 6—8 мм и внутренним 2—3 мм.

Резку выполняют опиранием электрода через кромку покрытия о поверхность изделия. Ток применяют постоянный прямой полярности; сила тока обычно не превышает 400 А. Резке этим способом поддаются любые металлы и на любой глубине, что является особенно важным его преимуществом. Недостаток спосо­ба — большой расход электродов. Эле к-‘ трод длиной 450 мм расходуется в сред­нем в течение 1 мин. Известны трубчатые карборундовые электроды со стальной оболочкой, специальным покрытием и водостойким слоем. Такой электрод с наружным диаметром 12—15 мм и длиной 250 мм работает в течение 30—40 мин. Вследствие большого диаметра карбо­рундовых электродов, который затрудня­ет введение их в зону резки, применение их ограничивается резкой листов тол­щиной не более 30 мм.

Глава 13