Технология газовой сварки углеродистых конструкционных сталей

Содержание

Введение.

1. Общая часть.
1. Газовая сварка.
2. Оборудования для газовой сварки.
2. Специальная часть.
1. Углеродистые конструкционные стали.
2. Газовая сварка углеродистых конструкционных сталей.
3. ОТ и ТБ.
1. ТБ при выполнении газосварочных работ.
2. Электробезопасность.
3. Пожаробезопасность.

Вывод.

Список литературы.

Введение

К углеродистым конструкционным сталям относятся стали, содержащие 0,1 — 0,7 % углерода, который является основным легирующим элементом в сталях этой группы и определяет их механические свойства. Повышение содержания углерода усложняет технологию сварки и получение качественных сварных соединений. В сварочном производстве в зависимости от содержания углерода углеродистые конструкционные стали условно разделяют на три группы: низко-, средне- и высокоуглеродистые. Технология сварки сталей этих групп различна.

Технологию сварки для этих сталей выбирают из условий соблюдения комплекса требований, обеспечивающих прежде всего равнопрочность сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном соединении. Сварное соединение должно быть стойким против перехода в хрупкое состояние, а деформация конструкции должна быть в пределах, не отражающихся на ее работоспособности. Металл шва при сварке низкоуглеродистой стали незначительно отличается по своему составу от основного металла — снижается содержание углерода и повышается содержание марганца и кремния. Однако обеспечение равнопрочности при дуговой сварке не вызывает затруднений. Это достигается за счет увеличения скорости охлаждения и легирования марганцем и кремнием через сварочные материалы. Влияние скорости охлаждения в значительной степени проявляется при сварке однослойных швов, а также в последних слоях многослойного шва. Механические свойства металла околошовной зоны подвергаются некоторым изменениям по сравнению со свойствами основного металла — при всех видах дуговой сварки это незначительное упрочнение металла в зоне перегрева. Сварные конструкции из низкоуглеродистой стали иногда подвергают термической обработке

1. Общая часть

1. Газовая сварка.

Газовая сварка - это сварка плавлением, при которой металл в зоне соединения нагревают до расплавления газовым пламенем. Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки.

Как и любая технология, газовая сварка имеет как преимущества, так и недостатки.

Преимущества газовой сварки: простота; не требует сложного и дорогого оборудования; не требует источника электроэнергии; возможность в широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла.

Недостатки газовой сварки: меньшая скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке; концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше, чем при дуговой сварке; благодаря сравнительно медленному нагреву металла пламенем и относительно невысокой концентрации тепла при нагреве производительность процесса газовой сварки существенно снижается с увеличением толщины свариваемого металла; стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода при газовой сварке выше стоимости электроэнергии при дуговой и контактной сварке. Вследствие этого газовая сварка обходится дороже, чем электрическая.

Газовую сварку используют при:

• изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали (сварке сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварке трещин, варке заплат и пр.);
• сварке трубопроводов малых и средних диаметров (до 100мм) и фасонных частей к ним;
• ремонтной сварке литых изделий из чугуна, бронзы и силумина;
• сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни, свинца;
• наплавке латуни на детали из стали и чугуна;
• сварке кованого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

При помощи газовой сварки можно сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. Если учесть еще простоту оборудования, то становится понятным широкое распространение газовой сварки в некоторых областях народного хозяйства (на некоторых заводах машиностроения, сельском хозяйстве, ремонтных, строительно-монтажных работах и др.).

2. Оборудования для газовой сварки.

Сварочные посты газовой сварки должны иметь: ацетиленовый генератор или баллон с горючим газом; кислородный баллон; редукторы (кислородный и для горючего газа) для понижения давления газа, выходящего из баллона и подаваемого в сварочную горелку или резак; сварочную горелку и резак с набором сменных наконечников; шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку или резак; сварочный стол; приспособления, необходимые для сборки изделий под сварку; комплект инструментов сварщика, очки с защитными стеклами; спецодежду сварщика.

Ацетиленовый генератор — аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида кальция с водой. Ацетиленовые генераторы различаются   по   следующим   признакам:

1)         по давлению получаемого ацетилена — низкого давления — до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2), среднего давления —0,01—0,15 МПа (0,1—1,5 кгс/см2) и высокого давления — свыше 0,15 МПа (1,5 кгс/см2). В практике получили широкое распространение генераторы низкого и среднего давления. Генераторы высокого давления взрывоопасны, поэтому не применяются;

2)         по производительности — выпускаются генераторы производительностью от 0,3 до 1000 м3/ч ацетилена. При строительно-монтажных работах, как правило, применяют генератор производительностью 1,25 м3/ч;

3)         по способу установки — передвижные и стационарные;

4)         по принципу действия — генераторы, работающие по принципам «карбид в воду», «вода на карбид» и «вытеснения воды». Принцип «карбид в воду» предусматривает периодическую подачу в воду (порциями) карбида кальция.

Выход ацетилена в этом случае достигает 95%. В генераторах «вода на карбид» периодически подается вода в специальное загрузочное устройство, куда заранее насыпают карбид кальция.

Стационарные ацетиленовые генераторы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха 5—35° С, передвижные генераторы — при температурах от —25 до 4-40° С. Применяют передвижные генераторы низкого давления типа АНВ и среднего давления типа АСМ и др.

Генераторы АН В работают по принципу «вода на карбид» в сочетании с системой «вытеснения воды». Применяют их при выполнении монтажных и ремонтных работ на открытом воздухе при температуре до —25° С. Для выполнения временных работ по сварке и резке аппараты разрешается устанавливать в жилых и производственных зданиях пря условии хорошей естественной вентиляции и при объеме помещения не менее 300 м3. Генераторы различаются по конструкции загрузочной корзины и расположению крана подачи воды.

Газогенератор АСМ-1,25 работает по системе «вытеснения воды», он оборудован манометром и ручками. Этот газогенератор можно устанавливать в помещениях при надлежащей естественной вентиляции. На открытом воздухе он приспособлен для работы при температуре до —25° С.

Передвижной генератор АСВ-1,25 разработан на основе генератора АСМ-1,25; он отличается конструкцией загрузочного устройства, позволившего увеличить единовременную загрузку карбида до 3 кг.

Генераторы снабжают предохранительными водяными затворами для защиты их от взрывной волны газокислородного пламени при обратном ударе

Редукторы служат для понижения давления газа, поступающего из баллонов, до рабочего давления в горелке и поддержания его постоянным в процессе сварки.

Кислородный редуктор ДКП-1-65 имеет манометр высокого давления со шкалой 0—250 кгс/см2, манометр низкого давления со шкалой 0—25 кгс/см2 и предохранительный клапан. Редуктор крепят к баллону накидной гайкой с правой резьбой 3/4".

Ацетиленовый редуктор ДАП-1-65 также имеет манометры со шкалами соответственно 0—30 и 0—6 кгс/см2. Редуктор крепят к баллону  с   помощью  хомутика,   надеваемого   на  вентиль   баллона.

Сварочные горелки подразделяются на два основных типа: инжекторные и безынжекторные. При сварке в монтажных условиях наибольшее распространение получили инжекторные горелки, работающие на ацетилене низкого и среднего давления, т. е. давлений,   установленных   для   передвижных   ацетиленовых   генераторов.

Для ацетилено-кислородной сварки существуют горелки четырех типов: Г1 (микромощности), Г2 (малой мощности), ГЗ (средней мощности) и Г 4 (большой мощности). Широко применяются сварочные инжекторные горелки средней мощности — «Звезда», ГС-3, «Москва» и малой мощности — «Звездочка», ГС-2 и «Малютка» (табл. 218). Горелки средней мощности используют при ручной сварке, наплавке, пайке и подогреве деталей из черных и цветных металлов и их сплавов. В комплект горелки входят ствол и семь сменных наконечников (от № 1 до № 7) для сварки металла толщиной 0,5—30 мм.

Горелки малой мощности служат для сварки тонкостенных изделий (0,2—7 мм); они комплектуются четырьмя наконечниками (№0, №1,№2 и №3)

2. Специальная  часть
1. Углеродистые конструкционные стали.

Углеродистыми конструкционными сталями называются такие, в которых содержание углерода находится в пределах 0,1— 0,6%, а количество остальных примесей не превышает: Мn — 0,7%; Si — 0,4%; Р — 0,05%; S — 0,07%; O2— 0,05%. Возможно наличие и других случайных примесей, содержание которых в таких сталях должно быть не более: Сu — 0,5%; As — 0,05%; Сr — 0,3%; Ni — 0,3%. Обычно в сварных конструкциях применяют углеродистую сталь, выплавляемую в мартеновских печах и имеющую пониженное содержание вредных газов и примесей (N2, S и Р).

В зависимости от содержания С углеродистые конструкционные стали разделяют на низко-, средне- и высокоуглеродистые.

К низкоуглеродистым относят стали, содержащие до 0,25% С (СтЗ, стали 10, 15, 20, М16С, 22К и др.). Они обладают хорошей свариваемостью. Металл шва по своему химическому составу обычно несколько отличается от основного (понижено содержание углерода и повышено — марганца и кремния). Уменьшение содержания углерода может привести к снижению прочности сварного шва. Чтобы избежать этого, в металл шва вводят дополнительно марганец и кремний. Повышению прочности способствует также ускоренное охлаждение шва. Поэтому при сварке низкоуглеродистых сталей обеспечить равнопрочность сварного шва основному металлу легко.

К среднеуглеродистым конструкционным сталям относят спокойные стали, в которых содержание С колеблется в пределах 0,26 — 0,45% (Ст5, стали 25, 30, 35, 40, 25Г, 30Г, 35Г и др.). Повышенное содержание углерода ухудшает свариваемость этих сталей, так как оно снижает стойкость металла шва к образованию кристаллизационных трещин и делает возможным появление в околошовной зоне малопластичных структур и холодных трещин.

Усиление чувствительности швов к кристаллизационным трещинам объясняется тем, что углерод повышает степень дендритной неоднородности распределения серы и способствует выделению ее по границам кристаллитов в виде легкоплавких сульфидных включений, увеличивающих ТИХ. Чтобы получить качественный шов, следует снизить содержание углерода в нем за счет применения соответствующих сварочных материалов и уменьшения доли основного металла в наплавленном. Необходимую же равнопрочность шва основному металлу получают дополнительным легированием элементами, упрочняющими феррит (марганец, кремний).

Повышенное содержание углерода в среднеуглеродистых сталях облегчает возможность появления мартенсита в околошовной зоне. Для углеродистого мартенсита характерны высокая твердость (HV > 600) и хрупкость, объясняемые пластинчатой формой его строения. Протекающее же при низких температурах (<350°С) мартенситное превращение резко повышает уровень внутренних напряжений.

Чтобы предотвратить образование малопластичных и хрупких структур при сварке среднеуглеродистых сталей, следует замедлять охлаждение металла, регулируя режим сварки, а если необходимо, предварительно подогревать изделие. В ряде случаев для обеспечения высокой деформационной способносги сварного соединения и его равнопрочности с основным металлом после сварки назначают термическую обработку (закалку с отпуском, нормализацию). Использование среднеуглеродистых сталей для сварки не всегда целесообразно. По металлургической обработке различают стали спокойные, полуспокойные и кипящие. Для сварки лучше спокойные стали. По способу производства бывают стали мартеновские и бессемеровские (конверторные). Для сварки лучше — мартеновские. В настоящее время в связи с коренными улучшениями производства конверторных сталей они могут считаться вполне при годными для сварки.

К высокоуглеродистым конструкционным сталям относят стали, содержащие 0,46—0,7% С. Свариваемость их еще более затруднена по тем же причинам, что и свариваемость среднеуглеродистых сталей. Для преодоления трудностей рекомендуются те же способы. Высокоуглеродистые стали относят к трудносваривающимся.

Газовая сварка углеродистых конструкционных сталей.

2.2.    Газовая сварка  углеродистых конструкционных сталей 

3. ОТ и ТБ
1. ТБ при выполнении газосварочных работ.

Любые работы, производимые с открытым огнем, являются особо опасными, не исключение и газовая сварка. К тому же такой метод сваривания имеет и другой фактор опасности, так как для работ используется ацетилен и кислород - газы, которые относятся к взрывоопасным.

Техника безопасности при газовой сварке включает в себя комплекс правил, выполнение которых позволяет значительно обезопасить труд газосварщика. Эти правила касаются как поведения сварщика во время работ, так и организации рабочего пространства, используемых инструментов и оборудования.  

Безопасность работ при газовой сварке.

Газовая сварка сопровождается рядом опасностей. Среди них основные:

• Риск взрывания баллонов с газом
• Воздействие паров, выделяемых при сварке, на человека.
• Риск получить ожоги.
• Негативное влияние лучистой энергии на глаза человека.
• Риск получить механические травмы в процессе сваривания 
• Повышенная пожароопасность.

Основные положения техники безопасности призваны сократить негативное воздействие продуктов газовой сварки на человека и процент риска получить ожоги, травмы и прочее. 

Техника безопасности сварщика перед началом работы.

Сразу оговоримся, что выполнять газосварочные работы могут исключительно совершеннолетние, владеющие технологией газовой сварки, т.е. прошедшие специальное обучение (теория и практика).

Перед началом работ техника безопасности при газовой сварке требует от работника прохождения инструктажа.

Главные же требования касаются одежды сварщика. Производить сварочные работы можно исключительно в спецодежде, которая шьется из специальных материалов, пропитанных огнестойкими составами. Каждый раз перед началом работ одежда должна осматриваться на предмет наличия прожженных и рваных мест.

2. Электробезопасность

Сварочное оборудования должно отвечать требованиям электробезопасности.

Электросварочная установка имеет паспорт, инструкцию по эксплуатации, инвентарный номер, который записывают в журнале учета и периодических осмотров.

Источниками сварочного тока являются выпрямители и генераторы постоянного тока, трансформаторы. Допускается подсоединение источников сварочного тока к распределительным электросетям с напряжением не больше 660 В. Нагрузка однофазных сварочных трансформаторов распределяется равномерно по отдельным фазам трехфазной сети.

В передвижных электросварочных установках предусмотрено блокирование рубильников, которое не допускает отсоединение и присоединение провода в случае нахождения зажимов под напряжением. Обслуживать электросварочные установки могут только электромонтеры.

Очень важна надежная изоляция и защита от повреждений токоведущих частей сварочной цепи. Соответственно ГОСТ на электросварочное оборудование, сопротивление изоляции электрических цепей установки определяют при текущих ремонтах. Сроки ремонтов (текущих и капитальных) определяют исходя из режима местных условий эксплуатации, рекомендаций изготовителя. Ограждают открытые части сварочных установок, которые находятся под напряжением питающей сети.

Обязательно проверяют раз в три месяца сопротивление изоляции, один раз в месяц — при автоматической сварке под флюсом. Требованием к изоляции является ее способность выдерживать в течение 5 минут напряжение 2 кВ.

Заземляются (зануляются) корпуса электротехнического оборудования. Для этого источники питания, которые имеют специальные болты, подсоединяют к проводу заземляющего (зануляющего) устройства. Нельзя применять последовательное соединение установок между собой и использование общего заземляющего (зануляющего) провода для группы установок. В случае обрыва провода, некоторые из установок могут оказаться незануленными.

Правила электробезопасности во время сварочных работ:

• перед началом работ необходимо убедиться в занулении кожуха и ручки;

• до включения рубильника осматривают рабочее место, проверяют наличие пломб и исправность электрооборудования;

• до начала работ проверяют состояние проводов, кабелей, их присоединение к узлам сварочных машин;

• по окончании сварки выключают сварочный генератор или трансформатор, отключают кабель с электродержателем, сматывают провода и складывают в предназначенное для этого место;

• обслуживание электросварочных установок осуществляется электротехническим персоналом не ниже, чем с ІІІ квалификационной группой.

3. Пожаробезопасность

Использование горючих взрывоопасных газов при газопламенной обработке требует строгого соблюдения установленных техникой безопасности правил: 
•    Работы запрещено производить рядом с легковоспламеняющимися и горючими материалами (бензин, керосин, стружка и т.п.). 
•    Если сварка проводится внутри резервуара или в помещениях и емкостях с плохой вентиляцией, то необходимо оборудовать систему принудительной вентиляции и делать в работе регулярные перерывы. Кроме того, снаружи должен присутствовать еще один человек, который при необходимости сможет оказать помощь. 
•    Если осуществляется резка металла большой толщины, необходимо использовать резак с удлиненной трубкой, чтобы рабочий меньше подвергался воздействию высокой температуры. 
•    Выполнение газопламенных работ и использование открытого огня разрешается только при условии, что перепускные рамы и передвижные ацетиленовые генераторы находятся на расстоянии не менее 10 м, а отдельно стоящие баллоны с горючими газами – не менее 5 м. 
•    Перед сваркой необходимо проверить исправность манометра редуктора. Работа с неисправным манометром запрещена. 
•    Необходимо следить за тем, чтобы на кислородные редукторы не попадали смазочные материалы. 
•    Нельзя находиться перед редуктором, когда в него пускается газ. 
•    Следует регулярно проверять герметичность всех соединений редуктора.  
•    Запрещено одновременное питание нескольких горелок с использованием переходников или тройников. 
Необходимо строго соблюдать пожаробезопасность при сварочных работах  и при подготовке к ним: 
•    При транспортировке газовых баллонов на них должны быть навернуты защитные колпачки, чтобы предотвратить случайные повреждения и загрязнения. 
•    Переносить или передвигать баллоны следует с помощью тележек или носилок, чтобы предупредить их падение или удар друг о друга. 
•    На рабочем посту можно хранить не более 2 баллонов: 1 рабочего и 1 запасного. 
•    Неполный баллон должен быть закрыт и храниться только в вертикальном положении во избежание падения и механического повреждения. 
•    Запрещено работать с баллоном, если давление в нем ниже рабочего, которое установлено редуктором данного баллона. 
•    Необходимо следить, чтобы на вентиль кислородного баллона не попадало масло, которое может самовоспламениться от контакта со сжатым кислородом.

Вывод

Список литературы

http://www.ognetika.com/elektrobezopasnost-pri-proizvodstve-elektrosvarochnyx-rabot/

http://metal-detal.ru/pojarobezopasnost.html

http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=727976

http://stroy-server.ru/notes/svarka-uglerodistykh-stalei