Обратный валик при сварке труб – О металлообработке, инструментах и станках

Содержание1 Обратный валик сварного шва1.1 Подготовительные работы1.2 Сборка1.3 Наплавка прихваток1.4 Обработка прихваток1.5 Сварка корня шва1.6 Облицовочный шов1.7 Контроль узла1.8 (полуавтоматическая сварка)2 Обратный валик при сварке2.1 Вид сварного шва2.2 … Далее…Обратный валик при сварке

Что значит «сварка на просвет»

Свое название этот способ получил потому, что такое соединение труб проверяется методами радиографического контроля. При его проведении шов раньше просвечивали рентгеновскими лучами для выявления изъянов. Сейчас для контроля применяются ультразвуковые аппараты. Однако чаще под термином «сварка на просвет» подразумевается соединение труб с зазором между ними. Соединяемые отрезки труб именуют катушками. Такой способ также называют сваркой под просвет.

§ 41. Способы формирования обратного валика корневого сварного шва. Схема действия сил на расплавленный металл сварочной ванны.

Обратным валиком принято называть хорошо сформированный валик корневого шва с противоположной стороны ведения сварки (рис. 51).

Рис. 51. Обратный валик корневого слоя сварного шва:

а — стыковое, б — угловое сварное соединение

Опасным местом в сварном соединении является непровар кромок в корне шва. Поэтому для получения 100%-ного хорошо сформированного обратного валика в корне шва применяют следующие приемы:

подводят под расплавленный металл сварочной ванны избыточное давление газа — сварка с поддувом;

наносят на свариваемые кромки с противоположной стороны ведения сварки слой специальной флюс-пасты.

Сущность сварки с поддувом состоит в том, что под расплавленный металл сварочной ванны подводится избыточное давление газа. Поддувочным газом может служить аргон, азот и углекислый газ. Давление газа под расплавленным металлом сварочной ванны создают порядка 50- 150 мм вод. ст. (500-1500 Па).

В формировании обратного валика при наложении корневого слоя шва участвуют:

сила тяжести расплавленного металла сварочной ванны P тм ;

давление сварочной дуги P д ;

сила поверхностного натяжения расплавленного металла сварочной ванны со стороны сварочной дуги Р пн(в) ;

сила поверхностного натяжения расплавленного металла сварочной ванны с обратной стороны шва Р пн(н) ;

давление поддувочного газа Р г .

Сила тяжести расплавленного металла и давление сварочной дуги в процессе сварки в нижнем положении стремятся провалить жидкий металл, металл сварочной ванны провисает, и на ее поверхностях возникают силы поверхностного натяжения, стремящиеся уравновесить первые две силы. В зависимости от соотношения этих сил расплавленный металл в корне шва принимает ту или иную форму. Сила тяжести расплавленного металла сварочной ванны определяется геометрией подготовленного соединения под сварку (величиной притупления кромок, зазором между ними и углом разделки кромок), а также режимом сварки. Давление сварочной дуги зависит от режима сварки и, главным образом, от величины сварочного тока. Сила поверхностного натяжения обусловливается кривизной жидкой поверхности металла сварочной ванны, которая, в свою очередь, определяется геометрией соединения и режимом сварки. Максимальные силы поверхностного натяжения возникают тогда, когда поверхность расплавленного металла принимает полуцилиндрическую форму.

Рис. 52. Схема действия сил на расплавленный металл сварочной ванны (R 1 и R 2 — радиус кривизны жидкой поверхности сварочной ванны)

На рис. 52 представлена схема действия сил на расплавленный металл. Газ, проходя под расплавленным металлом сварочной ванны, отнимает теплоту, увеличивая этим силы поверхностного натяжения. Схемы подвода поддувочного газа под сварочную ванну расплавленного металла представлены на рис. 53.

Рис. 53. Схемы ручной аргонодуговой сварки с поддувом защитных газов:

а — общий подвод поддувочного газа, б-в — местный подвод поддувочного газа; 1 — изделие, 2 — сварочный генератор, 3 — балластный реостат, 4 — горелка, 5 — сварочные провода, 6 — шланг для подачи газа, 7 — заглушки, 8 — редукторы, 9 — баллон с аргоном, 10 — баллон с поддувочным газом, 11 — присадочная проволока

Сущность применения флюс-пасты для формирования обратного валика состоит в том, что перед нанесением пасты на внутренние стороны свариваемого стыка кромки стыкуемых труб и прилегающие к ним наружная и внутренняя поверхности на расстояние 20-30 мм от торца очищают от грязи металлической щеткой, а затем тщательно обезжиривают ацетоном. Затем флюс-пасту в виде полос наносят на кромки стыка с внутренней стороны деревянным, металлическим или пластмассовым шпателем (лопаточка шириной 3-5 мм). При этом необходимо следить, чтобы паста при нанесении не попадала в разделку. Ширина полосы нанесенной пасты должна быть равной 5-7 мм, а толщина ее -не более 0,4-0,7 мм. Схема нанесения пасты перед сваркой дана на рис. 54.

Рис. 54. Схема нанесения флюс-пасты

Источник

Особенности потолочной сварки

Потолочную сварку считают довольно трудоемким и сложным процессом, поэтому новичкам не рекомендуют выполнять эту операцию самостоятельно. Перед ней в обязательном порядке нужно провести подготовительные работы, подобрать качественный инструмент, обзавестись средствами индивидуальной защиты.

Потолочное сцепление характеризуют рядом сложностей. В процессе выполнения работы расплавленный металл может стекать вниз, что несет определенную опасность для сварщика. Только опытные профессионалы, хорошо разбирающиеся в технологии сварки, могут избежать подобных сложностей, тщательно соблюдая технику безопасности.

Прежде чем приступить к спаиванию потолочных швов, необходимо знать некоторые особенности процесса:

• для объединения потолочных валиков нужно применять исключительно сварку полуавтоматом или ручным методом;
• для увеличения прочностных и эксплуатационных показателей потолочных сцеплений используют покрытые электроды;
• длина электродов не должна превышать 4 мм, так как сварку полотна осуществляют в формате дуги с минимальным радиусом;
• ширина образованного потолочного шва должна быть несколько меньше, чем толщина электрода;
• осуществлять сварку необходимо в сухом помещении с низким уровнем влажности. На электроде, сварочном аппарате и металлических профилях также должна отсутствовать вода. Это требование объясняют тем, что в процессе сварки вода преобразовывается в пар, который, соединяясь с химическими компонентами, формирует газ, оказывающий негативное воздействие на качество валика;
• чтобы отслеживать качество получаемого шва необходимо работать по направлению «на себя». Это позволит видеть процесс и контролировать его;
• для предотвращения растекания металла электрод следует поместить под небольшим углом, немного отводя его в бок.

Понятие сварного шва и определение его разновидностей

Сварщики, которые стремятся стать профессионалами, стремятся разобраться во всех вопросах и понятиях сварочного мастерства до тонкостей. Один из часто задаваемых вопросов звучит так: что принято называть катетом шва при сварке?

Продольный сварной шов трубы

Для начала следует понять основы техники выполнения швов.

Существует огромное количество способов, которыми можно осуществить сваривание дуговой электросваркой (около ста пятидесяти), и регулярно появляются новые.

Что такое сварной шов? Это участок, который соединяет элементы конструкции, сформированный при прохождении кристаллизационного процесса расплавленного металла. Глобально все швы можно разделить на две категории:

• Стыковые.
• Угловые.

Что такое сварочный шов

Для начала определимся с понятиями «сварочный шов» и «сварочное соединение», потому что некоторые источники рассматривают их как одно и то же, другие разводят формулировки.

Самое короткое определение: сварочный шов – это неразъемное соединение сваркой.

Второй вариант раскрывает физику процесса сварки как таковой: сварочный шов – это участок, в котором соединены две или несколько деталей в результате кристаллизации или деформации вещества, или одного и другого вместе. Так или иначе, сварочные швы и соединения логичнее принимать за один и тот же процесс.

Один из самых старых и известных среди специалистов стандартов – «ГОСТ 5264 – 80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные». Этот ГОСТ был введен в действие еще в 1981 году, он до сих пор прекрасно справляется со своими задачами: четко и ясно перечислены основные виды сварных швов, их размеры, конструктивные элементы и инструкции, как правильно класть сварочный шов. Отличный пример документа, который не нуждается в корректировках в течение долгого времени.

Подготовительные работы

Прежде чем варить трубу необходимо подготовить металл в зоне стыка. Торцы должны быть отрезаны ровно, иначе наложить надежный шов будет затруднительно. С кромок снимаются фаски, чтобы угол между ними был 65 — 70˚. Поверхности на расстоянии не менее 3 см от торцов зачищаются шлифовальной машинкой или металлической щеткой до блеска снаружи и изнутри. Участки, изменившие цвет после обработки шлифмашинкой удаляются. Заусенцы убираются напильником. Острые края кромок притупляются до 2 мм, иначе они быстро расплавятся. Затем поверхности обезжириваются ацетоном.

Не менее важна и подготовка электродов. Их, перед началом работы, прокаливают в печи при температуре 380 — 400˚C в течение двух часов. Для продолжительного хранения электроды кладут в специальный пенал, в котором поддерживается температура на уровне 80˚С. Контейнер для этой цели можно изготовить самостоятельно из трубы ППУ. Когда нет возможности длительного прокаливания, электроды сушат горелкой в течение полутора минут слабым пламенем. Такой метод запрещен правилами, но в аварийной ситуации выбирать не приходится. Поскольку покрытие электродов быстро высыхает и опять набирает влагу, сушить более двух штук одновременно не следует.

Угловой шов

Необходимость в угловом шве возникает, если поставлена задача получить крестовое, тавровое или угловое соединение. Данная категория шва отличается формой подготовки кромки и сплошным стыком. Принято выделять швы с односторонней, с двухсторонней разделкой, и без разделки (в зависимости от поперечного сечения). В зависимости от протяженности угловой шов может быть прерывистым или непрерывным, иметь шахматное или цепное расположение точек сваривания.

Принцип работы

Инвертор — электронное устройство, работающее от электросети. При включении в работу старых сварочных аппаратов происходит сильный и огромный толчок электроэнергии, в связи с чем возможно отключение света.

Инвертор же располагает аккумуляционными конденсаторами, накапливающими электроэнергию и обеспечивающими бесперебойную работу сети. Они мягко разжигают дугу инвертора.

Стоит обратить внимание на то, что потребление электроэнергии зависит от диаметра электродов. Чем он больше, тем больше потребление

В связи с этим, чтобы не сжечь бытовые приборы, необходимо перед работой с инвертором рассчитать максимально возможное количество электроэнергии, которое будет расходоваться аппаратом.

Стоит учесть, что для каждого диаметра электрода представлена минимальная сила тока, т. е. при попытке снизить силу тока шов не получится. При повышении же силы тока — получится, но электрод будет быстро сгорать.

Дуга исходит от соединения металлического участка электрода и свариваемого металла. Электрод и металл начинают плавиться под воздействием температуры дуги. Расплавленные части в ее месте образуют ванну. Расплавляется обмазка электрода, часть которой переходит в газообразное состояние и перекрывает ванну от кислорода. Другая часть обмазки (в жидком состоянии) защищает металл от воздуха во время сварки и в процессе охлаждения.

После сварки и охлаждения металла жидкая часть представляет собой шлак, покрывающий шов с внешней стороны. После остывания шлак удаляется постукиванием молотком.

Электрод в процессе сварки плавится. Чтобы дуга не гасла, нужно выдерживать ее длину, т. е. расстояние между металлом и электродом. Это можно сделать при вводе электрода в место сварки с одинаковой скоростью и ровно по стыку шва.

При короткой дуге (около 1 мм), металл греется на малую по ширине площадь, а шов выходит выпуклый. В точке соединения шва и металла может появиться такой дефект, как подрез (параллельная ямка возле шва). Он снижает прочность шва.

Длинная дуга нестабильна, плохо защищена от воздуха, почти не прогревает металл, и шов выходит неполной глубины. Нормальная величина дуги — от 2 до 3 мм. Постоянный зазор такой величины сформирует нормальный шов, с хорошим проваром.

Как правильно сваривать металл инвертором

Для работы со сваркой необходимы следующие защитные элементы:

• Перчатки из грубого материала, но ни в коем случае не резиновые.
• Сварочная маска с фильтром, который подбирается в зависимости от величины сварочного тока. Удобнее использовать маску «хамелеон», т. к. установленный в ней фильтр распознает дугу и под ее размеры затемняется. Стоит отметить, что при пониженных температурах фильтр не успевает сработать вовремя, а при температуре меньше -100 градусов эта маска не защитит.
• Одежда, которая должна быть из натурального плотного и невозгораемого материала, закрывать шею и руки.
• Закрытая обувь из натуральной кожи и на толстой подошве.

Необходимо подготовить безопасное место для сварки:

1. Свободное пространство, отсутствие всего лишнего.
2. Хорошее освещение.
3. Работа выполняется стоя на деревянном настиле, который защищает от поражения током.

После этого необходимо настроить сварочный ток (в зависимости от толщины металла и деталей) и выбрать электрод (2−5 мм). Обычно на корпусе прибора указана сила этого тока. Электроды необходимо выбирать, ориентируясь на марку материалов для сварки. Далее подключается клемма массы к свариваемой поверхности.

Для получения надежного и качественного соединения перед началом работы металл следует подготовить. Металлической щеткой удаляется ржавчина с кромок, которые нужно обработать растворителем (бензином, уайт-спиритом)

Важно не допустить на кромках наличие жира и лакокрасочных материалов

Новичкам лучше выполнять шов в виде валика на металлическом листе с большой толщиной. Лист необходимо положить горизонтально на стол. На нем мелом прочерчивается прямая линия для ориентира в работе, по которой будет прокладываться валик. Для начала сварки необходимо поджечь дугу. Сделать это можно 2-мя способами:

• чирканьем;
• постукиванием.

Можно зажечь и удержать дугу обоими способами. Далее идет сам процесс сварки, получается сварочный шов. Накипь металла сверху шва необходимо убрать постукиванием маленьким молоточком или твердым предметом. Умение управлять длиной дуги обеспечит отличный результат.

На красоту шва влияют:

• угол наклона электрода;
• схема поперечных и продольных передвижений;
• скорость движения электрода.

https://youtube.com/watch?v=SRLRSxWUJxc

Сварка неплавящимся электродом

Данную технологию обычно называют аргонодуговой. Название произошло от того, что в качестве защитного газа чаще всего используется газ аргон, но не всегда. Обычно для сварки стальных изделий используется стержень из вольфрама, а сама сварка производится при прямой полярности.

Для соединения можно использовать присадочную проволоку, а можно обойтись без нее. Все зависит от толщины стенок соединяемых заготовок. Но чаще всего используется комбинированная технология. То есть, корневой шов сваривается без присадки, а поверхностные слои провариваются с использованием проволоки. Кстати, трубы из стали 10 и 20 всегда свариваются без присадочной проволоки.

Если стыкуются между собой газовые трубы с толщиною стенки меньше 5 мм, то сваривание нужно проводить сверху вниз, в остальных случаях снизу вверх. Вообще, нужно избегать потолочной и вертикальной сварки, поэтому будет лучше, если соединение трубных конструкций производиться во вращательных роликах, а сам процесс сваривания будет производиться в нижнем положении.

• Все подготовительные процессы точно такие же, как и в первых двух случаях.
• При соединении трубопроводов большого диаметра (больше 80 мм), необходимо соблюдать точную центровку и прихватку. При этом после нанесения первого коневого слоя прихватки необходимо переплавить.
• Гасить и зажигать дугу надо только на кромке или на расплавленном металле сварного шва. При этом заканчивать сварку на шве надо на расстоянии 20-30 мм от конца шва.
• Заканчивать подачу защитного газа надо после обрыва электрической дуги спустя 5-10 секунд.
• Если газопровод формируется из труб высоколегированной коррозионностойкой стали, то перед сваркой защитный газ подается внутрь трубопровода, или используется в процессе защитный флюс, к примеру, паста ФП8-2.
• Толстостенные трубы (толщина более 10 мм) диаметром больше 100 мм, изготовленные из низколегированных и низкоуглеродистых сталей, варятся без подкладочных колец. При этом сам процесс надо вести обратноступенчатым методом, проваривая участки длиною не более 20 см. Толщина шва не должна быть меньше 3 мм, и обязательно обеспечивается плавный переход на саму трубную поверхность.

Газоснабжение городов и поселков – запланированное мероприятие. Поэтому сам процесс сварки газопроводов относится к категории ответственных. Но в разных случаях используются разные способы сваривания, многое зависит от условий проведения сварных процессов, от параметров устанавливаемых труб, от возможности компании, которая занимается проводкой трубопровода. Но в любом случае, еще раз надо напомнить, что соединение трубных конструкций под газ должны проводить только высококвалифицированные сварщики.

Настройка режима сварочного аппарата

Для сварки трубы под просвет рекомендуется использовать сварочный аппарат постоянного тока. Работа проводится в режиме прямой полярности, когда электрод подключен к плюсу, а труба к минусу. Величина сварочного тока устанавливается в зависимости от толщины стенок трубы и диаметра электродов. Точное его значение в каждом случае подбирается опытным путем. Однако независимо от размера труб создание корня сварного шва проводится электродами диаметром 2,5 мм при минимально возможном токе. Попытки использования тройки для ускорения процесса кончаются плачевно.

Оптимальную величину сварочного тока подбирают на какой-либо металлической поверхности. Для начала выставляется 50 — 60 ампер. Если при опробовании дуга стабильна, нужно без усилия коснуться поверхности расплавленного металла кончиком электрода — он не должен прилипать. Сбавляя ток, подбирается его максимально малое значение, при котором дуга горит стабильно.

Какие могут возникнуть дефекты при сварке

Самым большим дефектом при проведении сварки считается непровар. Сварщики, у которых случаются такие огрехи, не допускаются к работе на трубопроводах. Неаккуратность швов и их провисание, а также другие мелкие дефекты случаются при нарушении технологии сварки. Для их предотвращения работа должна выполняться с соблюдением следующих условий:

• сварка выполняется короткой дугой на минимальном токе;
• отрыв электрода допускается только при замене;
• тщательный подбор тока;
• правильная подготовка труб;
• проведение работы прокаленными электродами;
• место сварки должно быть защищено от ветра и осадков;
• использование качественного оборудования и электродов.

При освоении этого вида сварки главное научиться наплавлять корень шва. Для тренировки можно взять две металлические пластины толщиной 10 мм и прихватить с зазором, не забывая о подготовке стыка. Закрепляя их под разными углами, отрабатывают навыки сварки на просвет по горизонтали, вертикали, потолке.

Возможные ошибки и дефекты сварного шва

1. Ток большой величины при варке корня ведет к образованию вместо технологического окна отверстия, через которое металл будет капать вниз. Обеспечивайте ток такой силы, чтобы металл успевал остыть буквально сразу за движением электрода.
2. Если технологического окна не видно, скорее всего, сила тока слишком мала, и ее увеличивают.
3. Маленькое притупление приводит к увеличению технологического окна и к провисанию металла внутрь трубы.
4. Зазор более 2 мм гарантирует появление пор в шве – работа будет неудовлетворительной.
5. При сварке электродом нельзя делать скачковые движения более 5 мм в длину.

Сварка стальных труб – для новичка дело непростое. С практикой придет опыт и интуитивное ощущение того, что и в какой момент следует сделать, чтобы сварной шов вышел идеальным.

Возможно, вы профессиональный сварщик, и у вас есть, чем поделиться с читателями. Оставляйте свои мнения в комментариях.

Видео

Следующий ролик вкратце показывает суть основных моментов из данной статьи устами самоучки. В нем объединены использованные выше короткие ролики про зажигание дуги, наплавку валика и заварку кратера.

Данная статья дает ответы на актуальные для новичков вопросы; разъясняет значение основных понятий: сварка, валик; это сможет упростить усвоение теоретических и практических азов.

Влияние режима сваривания

В зависимости от выбранного режима сварки, качество сварного стыка может сильно отличаться. Если увеличивается сила тока, то происходит повышение глубины проварки, и при этом не изменяется ширина стыка.

Сваривание драгоценных металлов

Если сила тока постоянна, но изменяется напряжение, то начинает резко увеличиваться ширина сварного стыка, и при этом снижается глубина проварки.

Увеличение скорости перемещения электрода снижает ширину сварочного стыка и ощутимо увеличивает глубину проварки. Однако, не следует повышать скорость перемещения электрода до 50 метров в час или более — это может привести к сильному снижению качества сварочных работ по причине слабого прогрева материала основы.

Брак и швейные дефекты

Самый частый дефект в работе новичка – кривой шов с неровным заполнением. Такая картина – результат неравномерного ведения электрода, он буквально пляшет в руках юного мастера. Здесь вам понадобятся упорство и труд: с опытом все это проходит без следа. Вторая по частоте ошибка – неверный выбор силы тока или длины дуги, после чего остаются «подрезы» или неровное заполнение. При одних дефектах больше страдает эстетика, при других – прочность.

Непровар – недостаточное заполнение металлом стыка деталей. Его нужно исправлять, так как речь идет о прочности соединения.

В каких случаях появляется непровар:

• Некачественная обработка (или отсутствие таковой) кромок поверхностей;
• Слишком слабая сила тока;
• Слишком быстрое движение электрода.

Подрез – ненужная канавка вдоль шва. Диагноз простой, это выбор слишком длинной дуги. Лечение тоже понятное: либо дугу покороче, либо силу тока побольше.

Примеры схем движения электрода.

Прожог – банальная дырка в шве по следующим причинам:

• Широкий зазор между краями;
• Слишком большая сила тока;
• Низкая скорость движения электрода

И здесь ищем оптимальное соотношение трех составляющих: тока, ширины зазора, движения электрода.

Поры и наплывы – множественные отверстия малого размера. Это критический дефект, влияющий на прочность соединения.

Причины:

• Грязь и ржавчина на металле;
• Попадание кислорода к расплавленному металлу (при сквозняке);
• Некачественная обработка кромок;
• Электроды низкого качества;
• Использование присадочных проволок;

Трещины – серьезные нарушения целостности швов. Появляются после остывания металла и по своей сути являются предвестниками разрушения самого шва. В данном случае спасет только новая сварка или полное удаление старого шва и повторное накладывание нового.

Техника получения хорошего сварного соединения

Когда валики начнут получаться ровными, можно попытаться начать изготавливать соединительные швы. Такую операцию сможет выполнить достаточно опытный практикант, который умеет варить электросваркой.

Зажигание электрода выполняется согласно описанной выше технологии. Единственным отличием будет движение руки сварщика. Она будет выполнять колебательные движения. Расплав будет как бы переходить с одной поверхности детали на другую. Движение может происходить по нескольким траекториям:

Для тренировки можно взять небольшую металлическую заготовку. По поверхности мелом провести линию, чтобы ее можно было увидеть через темное стекло маски. Именно по ней нужно двигаться электродом, чтобы получить своеобразный шов, в виде любой вышеуказанной траектории.

После того, как шов остыл нужно молотком отбить шлак и рассмотреть проделанную работу.

Когда появился небольшой опыт можно начинать изготавливать соединительные швы, которые имеют несколько видов:

Кроме того, такие швы могут быть горизонтальными и вертикальными, могут свариваться в разных направлениях.

Только после многочисленных тренировок можно добиться равномерного движения руки. После этого можно получить красивые детали.