Зварювальні матеріали

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

(табл. З ІД). Розглядаючи в цілому групу плавлених флюсів для механізованого наплавлення корозійностійких шарів на перлітні сталі, слід відзначити їхні наступні особливості: можливість виконання наплавлення стрічковим електродом, що дозволяє різко збільшити продуктивність процесу; ведення процесу переважно в електрошлаковому режимі; використання для корозійностійкого наплавлення флюсів зі зниженою хімічною активністю стосовно основного металу.
...
Електрошлакове зварювання має принципові відмінності від дугового, тому основною умовою здійснення електрошлакового процесу є постійна наявність шлакової ванни.
...
Флюси для електрошлакового зварювання (ЕШЗ) повинні відповідати наступним вимогам: забезпечення швидкого та легкого початку електрошлакового процесу і підтримання його стабільності без значних коливань ширини й глибини шлакової ванни у великому діапазоні зварювальних струму та напруги; забезпечення гарантованого проплавлення основного металу й задовільного формування поверхні шва без підрізів і напливів; створення шлаку, який легко відокремлюється від поверхні шва; рідкий флюс повинен не тиснути формуючі повзуни та не випливати в зазори між повзунами й основним металом, мати високу температуру кипіння та виділяти мінімум шкідливих газів, забезпечувати заданий хімічний склад металу шва та його чистоту за шкідливими домішками: сірки, фосфору, кисню та ін.
...
У табл. 32Д наведено ряд складів плавлених спеціальних флюсів для ЕШЗ сталей різних класів (кислі й основні). Крім спеціальних флюсів, для ЕШЗ часто використовують і флюси для механізованого дугового зварювання (АН-348А, ОФ-6, АН-47), а також флюси, призначені для електрошлакового плавлення (АНФ-1, АНФ-6, АНФ-7 та ін.).
...
4.9. Флюси для електрошлакового зварювання сталей, кольорових металів і сплавів
...
Електрошлакове зварювання кольорових металів знаходить обмежене застосування, однак даний технологічний процес досить добре вивчений і дозволяє одержати властивості зварних з'єднань на рівні, близькому до властивостей основного металу.
...
Електрошлакове зварювання алюмінію та його сплавів доцільно здійснювати, починаючи з товщини понад 40 мм. Для цієї мети розроблені флюси АН-А301, АН-А302, АН-А304 і АН-А306 [4].
...
Титан і його сплави мають ряд специфічних фізико-хімічних властивостей, що викликають серйозні утруднення при ЕШЗ. У промисловості найбільше поширення для ЕШЗ титану одержали безкисневі флюси АНТ-2, АНТ-4 і АНТ-6, що забезпечують високу стабільність процесу і добре формування шва. У розплавленому стані вони характеризуються дуже високою рідинотекучістю, тому необхідна ретельна підготовка деталей під зварювання [18].
...
Особливості ЕШЗ міді та її сплавів складаються, по-перше, в забезпеченні необхідного підігріву та достатнього оплавлення основного металу, і, по-друге, у рафінуванні розплавленого основного та присадного металу. Це досягається шляхом сполучення плавких і неплавких електродів, застосування спеціальних флюсів і особливих формуючих пристроїв [4, 17]. З урахуванням цих обставин для ЕШЗ міді розроблені легкоплавкі флюси АН-М10Ц та АНФ-5 на основі фторидів лужно-земельних елементів.
...
При ЕШЗ нікелю та його сплавів виникає цілий ряд серйозних труднощів, пов'язаних, насамперед, з великою схильністю металу швів до утворення кристалізаційних тріщин і пористістю. Найбільше поширення для ЕШЗ нікелю одержали безкисневі фторидні флюси АНФ-5, АНФ-1, АНФ-6, АНФ-7 і АНФ-8 [4, 18].
...
Як захисні середовища при зварюванні широко застосовують інертні (Аг, Не) й активні (СЬ, ССЬ) гази, а також їхні суміші (Аг + ССЬ + СЬ, Аг + 02, Аг + С02, С02 + 02 та ін).
...
Ідея газового захисту зони зварювання належить великому російському винахіднику М.М. Бенардосу, але промислове застосування зварювання в захисних газах почалося після розробки в 40-х роках у СІЛА способу зварювання неплавким вольфрамовим електродом в інертному газі -аргоні, а у 50-х роках у СРСР високопродуктивного способу зварювання плавким електродом в активному вуглекислому газі.
...
наявність сприятливих умов для візуального, у тому числі і дистанційного, спостереження за процесом та широкий діапазон робочих параметрів режиму зварювання;
...
Завдяки відзначеним перевагам спосіб дугового зварювання в захисних газах найбільш широко використовують у промисловості. Він має ряд
...
Крім захисних газів під час зварювання широко застосовують горючі гази. Газове полум'я - одне з найстаріших джерел енергії. Але зварювальний газовий пальник з'явився відносно недавно, на початку XX сторіччя. В якості горючих газів найчастіше виступають вуглеводні (ацетилен, бутан, пропан та ін.). Окиснювачем є кисень, інколи повітря.
...
Незважаючи на досить низьку теплову потужність газового полум'я та його відносно низькі захисні можливості, це джерело енергії має високу ефективність в процесах термообробки, паяння, газового різання та ін.
...
Захисні гази використовують для з'єднання зварюванням широкого спектра конструкційних матеріалів, у тому числі вуглецевих, низько-, се-редньо- та високолегованих сталей, алюмінію, титану, міді та їх сплавів, а також для інших хімічно активних та тугоплавких матеріалів.
...
Вибір типу захисного газу залежить в першу чергу від його окисної здатності, фізичних властивостей (табл. 5.1) [20] та хімічної активності основного металу. Важливе значення мають технологічні властивості захисного середовища, а також його вартість та санітарно-гігієнічні умови використання.
...
При зварюванні в інертних газах, якщо забезпечена повна ізоляція розплавленого металу від повітря, хімічні реакції між металом і навколишнім середовищем зводяться до мінімуму. Інтенсивність протікання реакцій у цьому випадку визначається ступенем чистоти газу.
...
5.1. Захисні гази, їх властивості та способи одержання
...
ра. Застосовують також спосіб очищення в реакторах, які заряджаються гранулами активного окису міді. У чистому аргоні як домішки залишаються невеликі кількості кисню, азоту та вологи. Оскільки за умовами зварювання потрібен аргон різної чистоти, то промисловість випускає його трьох сортів (табл. 5.2) [20]. Аргон виробляють на потужних повітрянороз-ділюючих установках типу КААр-30, якими комплектуються кисневі станції заводів чорної металургії. Аргон також отримують на спеціалізованих заводах із використанням повітрянорозділюючих установок типу Кж-1 Ар, КжАжААр-1,6 і АжКжКаАрж-2.
...
При постачанні аргону в балонах (за ГОСТ 949-73) місткістю 40 дм3 об'єм газу в балоні при номінальному тиску 15 МПа і 20 °С становить 6,20 м3 (£=0,155); при номінальному тиску 20 МПа і 20 °С - 8,24 м3 (£=0,206) (див. п. 5.6).
...
Рідкий аргон транспортують залізницею у спеціальних залізничних вагонах-цистернах типу ЦТК. Автомобільним транспортом рідкий аргон перевозять у транспортних цистернах для рідкого аргону всіх типорозмірів (за ГОСТ 17518-79), а також автомобільними газифікаційними установками типу АГУ. Кількість рідкого аргону в цистернах вимірюють у тоннах або кілограмах. При перерахуванні маси або об'єму рідкого аргону в кубометри газоподібного аргону при нормальних умовах використовують наступні формули:
...
Гелій {лат. Helium). Не - хімічний елемент VIII групи періодичної системи Д.І. Менделєєва, атомний номер 2, атомна маса 4,0026, інертний газ, без кольору та запаху, щільність 0,178 г/л. Вперше був відкритий на сонці (Helius - сонце). Має дуже низьку температуру кипіння (-268,93 °С). На землі гелію мало, у невеликій кількості міститься в повітрі та земній корі, де він постійно утворюється при розкладанні урану й інших радіоактивних елементів. Об'ємний вміст гелію в повітрі 0,00052 %.
...
Газ не отруйний, добре дифундує крізь тверді тіла, значно легше повітря й аргону. Гелій не утворює хімічних сполук з більшістю елементів. Гелій отримують методом фракційної конденсації з природних газів, що утворюються при розкладанні гірських порід, які містять уран. Природний газ попередньо очищають від окису та двоокису вуглецю, піддають сушці, а потім спалюють. Метан та інші вуглеводні відокремлюють в абсорберах з активованим вугіллям. Від азоту газ очищають шляхом глибокого охолодження в теплообміннику. У чистому гелії як домішки залишаються невеликі кількості азоту, водню, кисню та вологи.
...
Гелій для зварювання виробляється промисловістю за ТУ 51-689-75 трьох сортів: марки А, Б та В (табл. 5.3) [20]. Методи визначення частки домішок та умов постачання регламентуються ГОСТ 20461-75.
...
Транспортують і зберігають гелій у газоподібному стані в сталевих балонах при тиску 15 МПа або в скрапленому стані при 0,2 МПа (див. п. 5.6). Вартість гелію значно вища, ніж аргону, тому його застосовують в основному при зварюванні хімічно чистих й активних матеріалів і сплавів, а також сплавів на основі алюмінію та магнію.
...
У якості активних захисних газів при зварюванні використовують вуглекислий газ і суміші газів (Аг + Ог, Аг + ССЬ, СОг + СЬ та ін.). У деяких зварювальних процесах використовують також азот і водень.
...
Вуглекислий газ або двоокис вуглецю, оксид вуглецю (IV), може мати газоподібний, рідкий або твердий (у вигляді "сухої криги") стан. Щільність двоокису вуглецю залежить від тиску, температури та агрегатного стану. При атмосферному тиску і температурі -78,5 °С двоокис вуглецю, минаючи рідкий стан, перетворюється в білу снігоподібну масу -"суху кригу". Вуглекислий газ - широко розповсюджений у природі безбарвний газ, має слабкий кислуватий запах і смак, добре розчинюється у воді й утворює вугільну кислоту Н2СО3,
...
Рідкий двоокис вуглецю існує при кімнатній температурі лише при тиску більше 5,85 МПа (щільність 0,771 г/см3 (20 °С)). Питома маса рідкого двоокису вуглецю значно змінюється від температури, тому кількість двоокису вуглецю визначають і продають за масою. Розчинність води в рідкому двоокисі вуглецю в інтервалі температур 5,8.. .22,9 °С не більше 0,05 %. За нормальних умов (20 °С і 101,3 кПа) під час випаровування 1 кг рідкої вуглекислоти утворюється 509 л газу. При надмірно швидкому відборі газу, зниженні тиску в балоні та недостатньому підведенні теплоти вуглекислота охолоджується, швидкість її випаровування знижується і
...
при тиску 0,53 МПа і температурі -56,6 °С вона перетворюється в "суху кригу". При нагріванні "суха крига" безпосередньо переходить у вуглекислий газ, минаючи рідкий стан. "Суха крига" випаровується значно повільніше від рідкої вуглекислоти.
...
Для одержання швів високої якості необхіден вуглекислий газ високої чистоти. У зв'язку з цим для зварювання використовують двоокис вуглецю вищого та першого сортів (табл. 5.4) [18, 20]. Відповідно до ГОСТ 8050-85 двоокис вуглецю не повинен містити сірководень, кислоту, органічні сполуки (спирти, ефіри, альдегіди й органічні кислоти), аміак, етаноламіни й ароматичні вуглеводні.
...
з димових газів промислових котелень. При спалюванні вугілля, природного газу та інших палив димовий газ містить 12.. .20 % ССЬ.
...
Двоокис вуглецю - нетоксичний, вибухобезпечний. Однак, при концентраціях більше 5 % (92 г/м3) він може викликати явища кисневої недостатності. Гранично припустима концентрація двоокису вуглецю в повітрі робочої зони 9,2 г/м3 (0,5 %). Приміщення для зварювання в цьому випадку повинні бути обладнані загальнообмінною вентиляцією.
...
Для транспортування та збереження рідкого двоокису вуглецю найбільш поширені ізотермічні транспортні цистерни та стаціонарні наповнювачі середнього тиску. Це устаткування, а також газифікатори за відповідними характеристикам об'єднані в групи, які в сукупності утворюють типові комплекси. В перший комплекс входить транспортна ізотермічна цистерна рідкої вуглекислоти ЦЖУ-3,0-2,0, стаціонарна посудина - нако-пичувач рідкої вуглекислоти НЖУ-4,0-2,0 (обладнана холодильною установкою) та установка для газифікації вуглекислоти ЗГУ-100 (обладнана електричним випаровувачем); в другий комплекс - ЦЖУ-6,0-1,8, НЖУ-8,0-2,0, УГМ-200М; в третій - ЦЖУ-9,0-1,8, НЖУ-12,5-2,0, ГУ-400; у четвертий - ЦЖУ-17,0-2,0, НЖУ-25,0-2,0, ГУ-400; у п'ятий -ЦЖУ-40,0-2,0, НЖУ-50,0-2,0, ГУ-400. Транспортувати та зберігати вуглекислоту можна також у балонах за ГОСТ 949-73 (див. п. 1.6).
...
Кисень {лат. Оху§епіит). О - хімічний елемент VI групи періодичної системи Д.І. Менделєєва, атомний номер 8, атомна маса 15,9994. За нормальних умов - газ без кольору, запаху і смаку. Хімічно найбільш активний (після фтору) неметал. З більшістю інших елементів (воднем, металами, сіркою, фосфором та ін.) взаємодіє безпосередньо (окиснення) і, як правило, з виділенням енергії. В атмосфері кисень знаходиться у вільному стані й складає 23,15 % маси повітря. У звичайних умовах молекула
...
кисню двохатомна (СЬ). Щільність газоподібного кисню при температурі 0 °С і нормальному тиску 1,42897 г/л. Критична температура переходу в рідкий стан 118,84 °С, критичний тиск 4,97 МПа. Температура кипіння 182,9 °С. Кисень широко застосовують для газового зварювання та різання, а також при дуговому зварюванні як складову частину газової суміші. При досить високому вмісті елементів-розкиснювачів у металі, що переплавляється дугою, кисень може вводитися в зону зварювання для зменшення шкідливої дії водню, поліпшення формування металу шва та переносу електродного металу. Як поверхнево активний елемент кисень зменшує поверхневе натягнення рідкого металу, сприяє утворенню на торці електроду більш дрібних крапель та переходу до струминного переносу металу в зварювальну ванну.
...
Промисловість випускає технічний і медичний газоподібний кисень, який одержують з атмосферного повітря способом низькотемпературної ректифікації. Технічний кисень одержують також електролізом води. Склад газоподібного кисню надано у табл. 5.5 [4, 20]. Кисень - нетоксич-ний, негорючий і вибухобезпечний, однак він різко збільшує здатність інших матеріалів до горіння. Накопичення кисню в повітрі приміщень створює небезпеку виникнення пожеж. Об'ємна частка кисню в робочих приміщеннях не повинна перевищувати 23 %.
...
(20 ± 1) МПа при 20 °С. Балони з киснем перевозять транспортом усіх видів відповідно до правил перевезення небезпечних вантажів (див. п. 5.6).
...
При навантаженні, розвантаженні, транспортуванні та збереженні балонів повинні дотримуватися заходи, що запобігають їхньому падінню, ударам, ушкодженню і забрудненню балонів мастилами.
...
Азот (грецьк. агоов - безжиттєвий, лат. Мїї"о§епіит). N - хімічний елемент V групи періодичної системи Д.І. Менделєєва, атомний номер 7, атомна маса 14,0067, безбарвний газ, без запаху та смаку. У повітрі вільний азот (у вигляді молекул N2)
...
Азот використовують для зварювання міді та її сплавів, відносно яких він є інертним газом, а також для плазмового різання. Стосовно більшості інших металів азот є активним газом (часто шкідливим) і його концентрацію в зоні плавлення прагнуть обмежити.
...
Питомий об'єм газоподібного азоту дорівнює 860,4 дм3/кг при тиску близько 1 МПа і температурі 20 °С, рідкого - 1,239 дм3/кг при температурі -195,8 °С і тиску близько 0,1 МПа (табл. 5.6) [18, 20].
...
або в рідкому стані в ізотермічних цистернах. Технічний газоподібний азот вищого сорту поставляється тільки по трубопроводу.
...
Накопичення газоподібного азоту викликає явища кисневої недостатності. Вміст кисню в повітрі робочої зони зварника повинен бути не менше 19 %.
...
Водень {лат. Ну<1го§епіит). Н - хімічний елемент, перший за порядковим номером в періодичній системі Д.І. Менделєєва. Атомна маса дорівнює 1,00792. За звичайних умов водень - газ без кольору, запаху та смаку, у 14,4 рази легший за повітря. Щільність 0,0899 г/л (при температурі 0 °С і тиску близько 0,1 МПа). Критична температура дуже низька (-240 °С). Водень використовують у зварювальному виробництві для атомно-водневого зварювання та дугового зварювання в захисних газах (у суміші Аг + Н2 до 12 %). Крім того він горючий газ (див. п. 5.4.). Водень відіграє також важливу роль у металургійних процесах зварювання. Більш широко застосовують його у спеціальних способах зварювання та металургії, наприклад у порошковій металургії при спіканні виробів.
...
Відповідно до ГОСТ 3022-80 водень випускають трьох марок: А, Б, В. Водень марки А одержують електролізом води; марки Б - залізопаро-вим способом під час взаємодії феросиліцію з розчином лугу; марки В -електролізом хлористих солей, а також при паровій конверсії вуглеводневих газів. Для зварювання та з металургійною метою в основному використовують водень марок А та Б (табл. 5.7) [20].
...
При роботі з воднем необхідно ретельно виконувати вимоги техніки безпеки. Водень вибухонебезпечний. З повітрям і киснем утворює вибухонебезпечну суміш, у суміші з киснем (2:1)- гримучий газ. Вибухові концентрації: з повітрям - 4...75 %, з киснем - 4,1...96,0 %. Температура самозапалювання 510 °С. Водень фізіологічно інертний, при високих концентраціях викликає кисневу недостатність. При високому тиску ви-
...
При цьому продукти окиснення металу визначають склад шлаку, який утворюється на його поверхні, а продукти розкиснення впливають на склад неметалевих включень у металі шва. Це пов'язано з тим, що на відміну від продуктів окиснення, продукти розкиснення не завжди встигають коагулюватися та виділитися з металу шва, і тоді утворюються неметалеві включення. Процеси окиснення та розкиснення мають важливе практичне значення: окиснення легуючих елементів знижує міцність, а неметалеві включення зменшують (особливо при низьких температурах) пластичність металу шва.
...
Через велику різноманітність газів, для оцінки інтенсивності окиснення металу захисним середовищем, розроблено декілька експериментальних методів [7]. Наприклад, інтенсивність окиснення металу захисним газом можна оцінювати за відношенням вмісту елементів у металі шва і вмісту елементів, що надійшли до нього з електродного дроту й основного металу (початкова концентрація елементів). Це відношення називають коефіцієнтом засвоєння або коефіцієнтом переходу в метал шва легуючих елементів:
...
експериментального визначення вмісту елементів в електродному дроті, основному металі, металі шва та визначення часток участі електродного та основного металів у металі шва шляхом дослідження поперечних перерізів швів. На практиці досить зручно оцінювати вміст легуючих елементів у металі шва за формулою
...
Оцінку інтенсивності окиснення за коефіцієнтами засвоєння елементів застосовують найбільш широко. Однак цей метод не дозволяє кількісно оцінювати інтенсивність окиснення.
...
Оцінку за складом захисного газу і вмістом кисню в металі шва застосовують при зварюванні в окисних газах, коли відбувається збільшення вмісту кисню в металі шва. Цей параметр використовують у ряді країн для оцінки окисного потенціалу захисних газових сумішей. В узагальненому вигляді результати досліджень впливу складу газів на окиснення металу шва знайшли відображення в запропонованій IIW класифікації захисних газів за їх хімічною активністю (окисною здатністю), показниками якої є склад газу та вміст кисню в металі шва (табл. 5.8) [27]. Однак вміст кисню в металі шва не може кількісно відтворювати інтенсивність окиснення металу захисним газом, оскільки в метал шва переходить тільки частина кисню, а інша значна частина його зв'язується в оксидні плівки, що утворюються на поверхні зварних швів. Отже, запропонована IIW класифікація захисних газів за їх хімічною активностю може бути використана як наближена.
...
Оцінка інтенсивності взаємодії металу з захисним газом за підсумковою кількістю кисню, який прореагував з металом, запропонована М.М. Новожиловим. У даному випадку враховують не тільки кисень, що
...
Підсумкову кількість кисню, який прореагував у процесі зварювання з 100 г металу шва, найчастіше визначають через втрати легуючих елементів Ве, які мають велику хімічну спорідненість з киснем (С, Бі, Мп та ін.) і містяться в металі у значній кількості.
...
Підсумкову кількість кисню ЕО (см3/100 г металу), що прореагував із всіма легуючими елементами, приблизно підраховують з урахуванням відношення атомних мас кисню та легуючих елементів, які окиснюються в найбільш імовірних (з термодинамічної точки зору) окисах (СО, 8іОг, МпО, Сг203 таін.) [11]:
...
Оцінка інтенсивності окиснення за кількістю кисню, що прореагував з металом, дозволяє найбільш вірогідно, кількісно оцінити окисну здатність захисного газу. Класифікація захисних газів за кількістю кисню, що прореагував з металом, наведена в табл. 5.9 [11].
...
Окиснення металу при зварюванні істотно залежить від параметрів режиму: струму, напруги на дузі, швидкості зварювання, вильоту електрода. При збільшенні струму, напруги на дузі швидкість окиснення металу спочатку зменшується, а потім залишається постійною або трохи підвищується.
...
Основними захисними газами при зварюванні неплавким електродом є аргон і гелій. Для захисту зварювальної ванни ці гази застосовують у чистому вигляді або у вигляді суміші Аг + Не в будь-якому співвідношенні (див. табл. 5.9). Значні розходження в щільності та теплопровідності аргону та гелію визначають особливості їх захисних властивостей, а також умов горіння дуги. Аргон є більш важким газом, ніж повітря. У зв'язку з цим при витіканні із сопла пальника, струмінь аргону краще захищає рідкий метал при зварюванні в нижньому положенні. Розтікаючись по поверхні виробу, він тривалий час захищає широку зону розплавленого та нагрітого до високих температур металу. Гелій захищає метал гірше аргону (мала щільність), що змушує збільшувати його витрати для надійного захисту.
...
При зварюванні в гелії напруга на дузі в 1,5...2,0 рази вища, ніж при зварюванні в аргоні, що пов'язано з більш високим потенціалом іонізації гелію (див. табл. 5.1). У зв'язку з цим за однакової сили струму при зварюванні в гелії виділяється більше тепла, ніж при зварюванні в аргоні й дуга в гелії має більшу проплавляючу здатність (рис 5.1) [18]. У багатьох випадках рекомендується використовувати захисну суміш 65 % Аг + 35 % Не.
...
5.3. Особливості використання захисних газів при зварюванні
...
Класифікація захисних газів (за М.М. Новожиловим)
...
При цьому співвідношенні найбільш повно забезпечуються переваги обох газів, глибоке проплавлення основного металу та добре формування металу шва [20].
...
При зварюванні плавким електродом розплавлений метал переходить у зварювальну ванну і таким чином бере участь у формуванні шва. Основні види перенесень електродного металу при зварюванні плавким електродом наступні: великокрапельний з короткими замиканнями дугового проміжку; великокрапельний без коротких замикань; перенесення краплями середнього розміру без коротких замикань; струминне перенесення.
...
Характер перенесення електродного металу залежить від температури (з підвищенням температури поверхневий натяг рідкого металу зменшується) і складу захисного газу, який суттєво впливає на поверхневий натяг рідкого металу.
...
Кисень зменшує поверхневий натяг металу, і тому зі збільшенням його вмісту в суміші на основі аргону критичний струм переходу до струминного перенесення зменшується. Високі технологічні властивості дуги при зварюванні сталі забезпечуються при додованні до аргону 2...5 % Ог.
...
Вуглекислий газ при концентраціях 5... 10% у суміші з аргоном також сприяє зниженню поверхневого натягу. Зростання вмісту СОг
...
Рис. 5.2. Вплив складу газових сумішей Аг + 02, Аг + С02 на число електродних крапель, що утворюються при зварюванні електродом діаметром 1 мм струмом 250 А
...
Азот, навпаки, підвищує поверхневий натяг металу. Тому із збільшенням вмісту азоту в аргоні при однаковій силі струму розмір краплі збільшується. При зварюванні в середовищі азоту відбувається велико-крапельне перенесення металу з інтенсивним розбризкуванням.
...
Водень також підвищує поверхневий натяг та сприяє збільшенню критичного струму. При додаванні до аргону 5... 10 % Н2 краплі електродного металу виростають до великих розмірів, зберігаючи сферичну форму. При зварюванні в аргоні, що містить більше 20 % Н2, перенесення металу супроводжується вибухами в результаті коротких замикань крапель на зварювальну ванну та активним розбризкуванням.
...
При вмісті СОг у суміші Аг + СОг більше 25...30 % стабільність процесу помітно знижується. При вмісті СОг 40... 50 % і більше зварювання в суміші Аг + СОг практично мало відрізняється від зварювання в чистому СОг. Однак при зварюванні у чистому СОг складно забезпечити струминний перенос електродного металу. При малій довжині дуги на низьких напругах процес протікає з короткими замиканнями, супроводжується великими втратами електродного металу на розбризкування. Підвищене розбризкування розплавленого металу є серйозним недоліком зварювання в СОг. Бризки засмічують сопло пальника та порушують захист у процесі зварювання, налипають на основний метал, що вимагає проведення наступного механічного зачищення. Незважаючи на ці недоліки, уперше розроблений в СРСР у 1950-1952 рр. К.В. Любавським і М.М. Новожило-вим спосіб зварювання плавким електродом у вуглекислому газі одержав широке поширення для виготовлення конструкцій з вуглецевих і низьколегованих сталей. Зниження розбризкування можна досягти примусовим керуванням перенесення електродного металу імпульсами зварювального струму при веденні процесу зварювання в імпульсно-дуговому режимі.
...
Забезпечити стабільність горіння дуги та скоротити втрати металу на розбризкування при зварюванні в СОг можна також, використовуючи електродні дроти, активовані цезієм, рубідієм, калієм, натрієм, барієм та деякими іншими елементами, які забезпечують стабільність струминного переносу електродного металу у вуглекислому газі. Однак в цілому, вуглекислота в чистому вигляді, як захисне середовище для зварювання низьколегованих та низьковуглецевих сталей дротами суцільного перерізу, використовується обмежено, що пов'язано насамперед з великими втратами металу на розбризкування, а також суттєвим зменшенням в металі шва вмісту легуючих елементів та збільшенням вмісту кисню. Це призводить також до зниження рівня механічних властивостей зварних з'єднань,
...
Починаючи з 60-х років, для з'єднання вуглецевих та низьколегованих сталей застосовується зварювання в суміші вуглекислого газу з киснем (до 20...40 % Ог). Однак додавання кисню до вуглекислого газу викликає ще більше зменшення вмісту легуючих елементів та підвищення вмісту кисню в металі шва, що є дуже серйозним недоліком.
...
Горючі гази згорають, як правило, у суміші з киснем. Найвищу температуру має ацетиленокисневе полум'я (3200 °С), що дозволяє використовувати ацетилен при всіх видах газополуменевої обробки металів [18].
...
Ацетилен - єдиний газ, що широко використовується у промисловості, горіння і вибух якого може відбутися за відсутності кисню та інших окиснювачів. Температура самозапалювання ацетилену коливається в межах 500.. .600 °С при тиску 0,2 МПа та знижується зі збільшенням тиску; так, при тиску 2,2 МПа температура самозапалювання ацетилену дорівнює 350 °С, а при наявності каталізаторів, таких, як залізний порошок, силікагель, активоване вугілля та інших розкладання ацетилену по-
...
5.4. Горючі гази, їх властивості та способи одержання
...
чинається при 280...300 °С. Присутність окису міді знижує температуру самозапалювання до 246 °С. За певних умов ацетилен реагує з міддю, утворюючи вибухонебезпечні з'єднання. У зв'язку з цим при виготовленні ацетиленового устаткування забороняється застосовувати сплави, які містять більше 70 % Си.
...
Ацетилен використовують у газоподібному або у розчиненому стані. Ацетилен розчиняється в ацетоні, який рівномірно розподіляється в пористому наповнювачі в балоні. Лита пориста маса (J111M) забезпечує локалізацію вибухового розкладання ацетилену. При відсутності пористої маси в балоні ініційоване вибухове розкладання ацетилену відбувається при тиску нижче 0,5 МПа. У якості пористих наповнювачів можуть бути використані також пористі насипні маси (наприклад, активоване вугілля), але при цьому вміст ацетилену в балоні зменшується в 1,5 рази.
...
Технічний розчинений ацетилен транспортують у сталевих балонах за ТУ 6-21-32-78. Припустимий максимальний тиск у балонах не повинен перевищувати 1,34 МПа при температурі -5 °С та тиску 0,1 МПа і 3,0 МПа при температурі +40 °С та тиску 0,1 МПа. Залишковий тиск у балоні при цих параметрах не повинен бути менше 0,05 і 0,30 МПа відповідно.
...
Для газополуменевої обробки металів поряд з ацетиленом, отриманим з карбіду кальцію, застосовують піролізний ацетилен, який одержують термоокиснювальним піролізом метану.
...
При застосуванні розчиненого ацетилену, порівняно з газоподібним, забезпечується найбільший коефіцієнт використання карбіду кальцію. Основною сировиною для одержання ацетилену є карбід кальцію, який одержують в електричних печах при взаємодії обпаленого вапна з коксом або антрацитом. Розплавлений карбід кальцію розливають у форми, де він 150
...
застигає. Потім його подрібнюють в дробарках та сортують за розмірами шматків відповідно до ГОСТ 1460-76. Ацетилен одержують розкладанням (гідролізом) карбіду кальцію водою. Дійсний "вихід" ацетилену з 1 кг технічного карбіду при 20 °С і 0,1 МПа не перевищує 285 л та залежить від грануляції карбіду (табл. 5.10) [18].
...
переходять у рідкий стан ні при якому тиску. До таких газів належать водень, метан, двоокис вуглецю, коксовий, піролізний, природні, нафтові та сланцеві.
...
У чистому вигляді водень для газополуменевої обробки застосовують в основному при зварюванні та паянні свинцю, а також при особливих видах кисневого різання, де потрібна подача пального газу в різак під високим тиском. Частіше водень є одним із компонентів горючої суміші газів. Чим більше водню в суміші, тим нижчі теплові характеристики останньої.
...
Метан у суміші з повітрям та киснем має широкі концентраційні границі вибуху. Його одержують із природного або коксового газу шляхом глибокого охолодження. Температура запалювання метану 340 °С. Для повного згорання 1 м3 метану необхідно 2 м3 кисню. Максимальна швидкість поширення полум'я метану в суміші з киснем 3,3 м/с. Метан - єдиний вуглеводень, який має критичну температуру, значно нижчу температури навколишнього середовища, поряд з воднем та вуглекислим газом. Для газополуменевої обробки чистий метан застосовують обмежено. Він є основним компонентом природних газів і входить до складу інших горючих газів.
...
Природні та міські гази являють собою суміші газоподібних вуглеводнів з переважною кількістю метану (75,7...99,4 %) та невеликою кількістю інертних газів й азоту. Нижча теплота згорання природних газів коливається в межах 31300.. .37800 кДж/м3. Природний газ практично не має запаху, тому в газ додають адорант, який має різкий запах, за яким можна визначити витікання газу. Природний газ може надходити до споживача або в балонах, або по газопро воду. Газопроводи природних,
...
нафтових та зріджених газів поділяють на три групи: низького (до 5-Ю3 Па), середнього (до 3-Ю5 Па) та високого тиску (до 1,2-106 Па).
...
Суміш природних газів з низькокалорійними (коксовим, генераторним та ін.) називають міським газом та застосовують для побутових потреб, а також для газотермінного різання.
...
Коксовий газ являє собою суміш газоподібних продуктів сухої перегонки кам'яного вугілля. Залежно від якості вугілля та технології виробництва коксовий газ містить 40...60%Н2, 20...30%СН4, 5...12%СО, 1,5.. .4,0 % важких вуглеводнів, 2.. .3 % СОг, 0,4... 1,0 % Ог. Коксовий газ має порівняно низьку теплоту згорання, але його широко застосовують на металургійних заводах, де він є побічним продуктом. Для газополуменевої обробки використовують тільки добре очищений газ, в противному випадку вузькі канали апаратури засмічуються смолистими речовинами, які входять до складу газу. При використанні коксового газу мундштуки варто виготовляти з латуні або чавуну. Для повного згорання 1 м3 коксового газу необхідно 0,9 м3 кисню. До місця споживання коксовий газ транспортують в балонах під тиском 15 МПа або по газопроводу (до 5-Ю3 Па).
...
Нафтові гази являють собою суміш горючих газів. В залежності від способу одержання, нафтові гази поділяють на природні, що є супутниками нафти при її видобутку, та штучні (заводські). Природні нафтові гази іноді називають супутніми або побіжними. Основними компонентами природних нафтових газів є метан, етан, пропан, бутан та більш високо-молекулярні вуглеводні парафінового ряду. До складу заводських нафтових газів, крім того, входять вуглеводні олефінового ряду: етилен, пропілен, бутилен, амілен. Штучні нафтові гази містять до 60 % Нг.
...
Сланцевий газ одержують при газифікації горючих сланців у спеціальних генераторах і застосовують для хімічної переробки та побутових
...
Піролізний газ - продукт термічного розкладання нафтового мазуту. Після очищення в газі утворюються сірчані сполуки, які взаємодіють з міддю. Необхідне ретельне очищення газу, в противному випадку мідні мундштуки газоапаратури руйнуються після трьох-чотирьох годин роботи. Мундштуки, так само як і при роботі з коксовим газом, варто виготовляти з латуні або чавуну.
...
Зрідженими газами називають вуглеводні та їх суміші, які при температурі 20 °С та тиску 0,1 МПа мають газоподібний стан, а при порівняно невеликому підвищенні тиску або зниженні температури переходять в рідкий стан. Зріджені гази навіть у газоподібному стані мають щільність більш високу, ніж щільність повітря, тому вони можуть накопичуватися на поверхні землі або підлоги. У рідкій фазі гази мають великі коефіцієнти об'ємного розширення. Ці властивості зріджених газів вимагають особливої обережності та дотримання заходів безпеки. До зріджених газів належать суміші технічного пропану та бутану, а також суміші метилаце-тилену та пропадієну.
...
Пропан-бутанові суміші одержують при добуванні природних (попутних) газів, а також при переробці нафти та нафтопродуктів. Пропан-бутанові суміші можуть бути переведені в рідкий стан. Так, при температурі -40 °С навіть при атмосферному тиску пропан-бутанова суміш являє собою рідину. Під час випаровування 1 кг рідкого пропану утворюється 0,535 м3 пари, а при випаровуванні тієї ж кількості бутану - 0,406 м3. Пропан-бутанова суміш порівняно з іншими пальними газами має найвищу теплоту згорання. Кількість тепла, передана металу за одиницю часу полум'ям, називають ефективною потужністю полум'я. Для пропан-бутанових сумішей вона вища, ніж для ацетилену, однак швидкість поширення полум'я цієї суміші значно нижча та довжина його конуса збіль-
...
шена. У результаті пропан-бутанове полум'я менш концентроване. Пропан-бутан може надходити до споживача в балонах під тиском до 1,6 МПа.
...
Метилацетилен-пропадієн (МАЛИ) - суміш пальних газів. За фізичними властивостями близький до пропану. Вибухові концентрації МАЛИ у суміші з повітрям 3,4... 10,8%, у суміші з киснем - 2,5...60%. Суміші метилацетилену та пропадієну термодинамічно нестійкі, тому до складу МАЛИ додають стабілізатор. Розкладання метилацетилену відбувається з виділенням великої кількості тепла. Температура полум'я МАЛИ (2900 °С) близька до температури горіння ацетилену. МАЛИ використовують для газотермічного різання, зварювання та інших газопо-луменевих процесів.
...
Пальне МАФ - метилацетиленова пропадієнова фракція є побічним продуктом оліфінового виробництва, а також відходом виробництва етилену та моновінілацетилену. Ця фракція містить 48...75 % суміші метилацетилену та пропадієну й стабілізатори: 3 % пропілену, 15 % пропану, 7 % інших вуглеводнів. Вибухові концентрації для МАФ такі ж самі, що і для МАЛИ. МАФ не чуттєвий до удару. Балони з МАФ не вибухають, навіть якщо розташовані поруч з відкритим полум'ям. Суміш інертна при температурах до 215 °С і тиску до 2,0 МПа. При взаємодії з міддю утворюються вибухонебезпечні сполуки - ацетиленіди міді. Швидкість поширення полум'я МАФ дорівнює 4,70 м/с. Місткість балонів для зріджених газів 40 або 55 л3; товщина стінки 3 мм. Граничний робочий тиск у балонах для зріджених газів різний: для пропану не більше 1,6 МПа, для пропілену 2,0 МПа, для бутану та бутилену 0,38 МПа.
...
Рідкі палива. Бензин і гас - леткі та вогненебезпечні рідини, є продуктами переробки нафти. У газополуменевій обробці їх використовують у вигляді пари. До споживача вони надходять у цистернах або бочках під атмосферним тиском. Основна характеристика пари бензину та гасу - ко-
...
ефіцієнт заміни ацетилену, рівний 1,0... 1,3. Температура полум'я при згоранні в кисні 2400.. .2500 °С, нижча теплотворна здатність 42600...46000 кДж/кг, вибухові концентрації з повітрям 2,6...6,7 % для бензину та 1,4...5,5 % для гасу. Пара бензину та гасу отруйна й при тривалому вдиханні може викликати сильний головний біль та запаморочення. Пара бензину та гасу знаходить застосування при зварюванні металів, що мають добру зварність, пайці та кисневому різанні.
...
У зв'язку з дефіцитністю та високою вартістю ацетилену для багатьох газополуменевих процесів варто використовувати не ацетилен, а пальні гази-замінники ацетилену.
...
При правильному виборі потужності полум'я газу-замінника, незважаючи на деяке зниження швидкості процесу, збільшення тривалості початкового підігрівання та збільшення витрати кисню, досягається помітна економія, підвищується безпека робіт і заощаджується час газозварників та газорізальників на обслуговування обладнання газоживлення.
...
Найбільш сучасним й універсальним джерелом енергії є струмінь низькотемпературної плазми. Плазмовий струмінь застосовують для різання та зварювання різних матеріалів, паяння, наплавлення, напилювання, поверхневої обробки та інших технологічних операцій.
...
Струмінь низькотемпературної плазми утворюється шляхом нагрівання за допомогою електричної дуги плазмоутворюючого газу, який під тиском обдуває дугу та проходить крізь неї, при цьому підвищує свою температуру, змінює склад, дисоціює й іонізує, а також стискає дугу. Низькотемпературна плазма - це частково іонізований газ, який складається з позитивно та негативно заряджених часток, сумарний заряд яких дорівнює нулю. Ступінь іонізації 2...20 %. При цьому щільність енергії в дузі
...
5.5. Плазмоутворюючі властивості захисних і горючих газів
...
Істотно впливає на характеристики плазмового струменя плазмоутво-рююче середовище. Від складу середовища залежить напруженість поля стовпа дуги, щільність струму в дузі, величина теплового потоку та ефективність перетворення електричної енергії в теплову. Склад середовища обумовлює також процеси його взаємодії з основним металом.
...
Традиційно найбільш розповсюдженими плазмоутворюючими газами є аргон, азот, водень, гелій, кисень та їх суміші, хоча в останній час широко використовують й інші гази та газові суміші, зокрема аміак, повітря, суміш аміаку з азотом, водяну пару, вуглеводні тощо.
...
комплекс фізико-хімічних властивостей, які визначають фізичний стан плазми (теплоємність, теплопровідність, потенціал іонізації);
...
комплекс фізико-хімічних властивостей, які визначають взаємодію плазмоутворюючого газу з основним матеріалом і забезпечують проходження цих процесів у потрібному напрямку;
...
Термодинамічний аналіз плазмоутворюючих газів дає змогу оцінити теплові та транспортуючі властивості плазмових середовищ різного вихідного складу. На рис. 5.3 [8] наведені залежності температури плазми від величини питомого внеску енергії, який пов'язаний із добутком ентальпії співвідношенням, кВттод/м3,
...
де Н - ентальпія плазмового струменя, кДж/кг; Щ - ентальпія вихідних плазмоутворюючих газів при стандартних умовах, кДж/кг; Уо
...
ріння вуглеводневих газів з навколишнім середовищем підвищується коефіцієнт витрат окиснювача за рахунок кисню атмосфери, що супроводжується додатковим виділенням тепла.
...
Так, аргон має погані енергетичні характеристики, низьку напруженість поля та малу теплопровідність, через що його застосування як самостійного плазмоутворюючого газу є недоцільним. Значно кращі енергетичні характеристики гелію, однак висока вартість та дефіцитність гелію не дозволяють використовувати його в промисловості. Високі енергетичні характеристики, теплоємність та теплопровідність має азот, але він активно взаємодіє з металом та електродом плазмового пальника. Кисень за енергетичними властивостями близький до азоту, але стійкість катода в кисневому середовищі вкрай низька. Водень має добрі енергетичні характеристики: напруженість електромагнітного поля у водневій дузі в два-три рази вища, ніж в аргоновій; теплопровідність водню значно вища, ніж в інших газів. Але як самостійне плазмоутворююче середовище водень не знайшов застосування через низьку стабільність горіння дуги та низьку стійкість сопла плазмотрона.
...
У промисловості звичайно використовують багатокомпонентні плазмоутворюючі середовища, такі, як аргон + водень, азот + водень, вуглекислий газ, повітря, вода, аміак та ін. Суміш газів дозволяє найбільш ефективно використовувати найкращі властивості вхідних компонентів у широкому температурному інтервалі.
...
Наприклад, одним із визначених чинників плазмового струменя є теплопровідність. Для суміші дисоційованих й іонізованих газів дотримується (з точністю до 15 %) співвідношення для ефективного коефіцієнта теплопровідності:
...
Наприклад, плазма, яка генерується із суміші метану та повітря, вміщує компоненти з різними значеннями температур максимальних швидкостей дисоціації: Н20 - 2500 °С, С02 - 3200 °С, Н2 - 4200 °С, N2 -
...
Треба також враховувати, що на структуру, склад, теплові та швидкісні параметри плазмового струменя великий вплив мають режимні параметри плазмотрону та геометричні характеристики дугового каналу.
...
Для збереження та транспортування захисних та пальних газів широко використовують сталеві балони (р<20
...
Для транспортування та роздачі на зварювальні пости аргону, гелію, вуглекислого газу, азоту та водню використовують, в основному, сталеві балони місткістю 40 л. Аргон, гелій, азот і водень перебувають у балонах у газоподібному стані при тиску 15 МПа, а вуглекислий газ - у скрапленому при тиску 6.. .7 МПа. Балон місткістю 40 л при тиску 15 МПа та температурі 20 °С містить близько 6 м3 аргону, гелію або азоту. У балоні такої ж місткості при температурі 20 °С міститься 25 кг рідкої вуглекислоти. Тиск у балоні з вуглекислотою істотно залежить від температури навколишнього повітря. При нульовій температурі тиск у балоні складає 3,6 МПа, а при 31 °С вже 7,5 МПа. При випаровуванні 25 кг рідкої вуглекислоти утворюється 12,6 м3 газоподібного СОг.
...
Балони ацетиленові. На відміну від усіх інших стислих газів ацетилен зберігається в суцільнотягнутих балонах місткістю 40 дм3, заповнених пористою масою, яка просочена ацетоном. Як пористу масу зазвичай застосовують активоване вугілля БАУ за ГОСТ 6217-74 або литу пористу масу (ЛІЇМ), виготовлену за спеціальною технологією. Середня кількість розчиненого ацетилену в балоні з БАУ об'ємом 40 дм3 дорівнює 5,5 м3 або 6 кг, з ЛІ ЇМ - на 30...40% більше. Максимальне відбирання газу з балону з пористою масою 1,0 м3/год, а з литою - 1,5 м3/год.
...
Граничний робочий тиск у балонах для скраплених газів різний. Так, для пропану граничний робочий тиск не повинен перевищувати 1,6 МПа, а для бутану - 0,45 МПа. Скраплені гази мають високий коефіцієнт
...
об'ємного розширення, тому наповнення балонів здійснюють з таким розрахунком, щоб парова подушка була достатньою для поглинання рідини, яка розширюється при нагріванні.
...
Балони для інших стиснутих газів (водню, азоту, аргону, міського, природного та ін.) виготовляють суцільнотягнутими відповідно до ГОСТ 949-73.
...
Балони фарбують у визначені кольори та роблять на них надписи відповідно до ГОСТ 949-73 (табл. 5.13) [18, 20]. Щоб уникнути вибухання балонів, що супроводжується великою руйнівною силою, варто особливо ретельно дотримуватися правил влаштування та безпеки експлуатації посудин, що працюють під тиском, а також вживати заходи, які передбачають недопускання перегрівання та перевищення тиску в них.
...
Балонні вентилі призначені для установлення на сталевих балонах середньої місткості (за ГОСТ 949-73), вони є запірним пристосуванням для балонів при їхньому наповненні, а також при збереженні та витраті газів. Промисловість випускає вентилі двох типів: кисневі вентилі ВК-74, їх установлюють на балони з аргоном, киснем, азотом, гелієм і воднем; і водневі вентилі ВВ-73, які мають ущільнювач більш високої якості, їх установлюють на водневі балони. Водневий вентиль ВВ-73 має ущільнювач клапана та сальники з фторопласту. Його штуцер має ліву різь та комплектується спеціальною різьовою заглушкою.
...
Вентиль ацетиленових балонів розрахований на робочий тиск 2,5 МПа, виготовляються зі сталі та його штуцер має відмінну від інших типів вентилів різь. Серійно випускають ацетиленові вентилі трьох типів: ВБА-1 і ВБА з мембранним ущільнювачем, а також ВА-1 (ущільнювач клапана ебонітовий) з сальниковим ущільнювачем.
...
Для пропан-бутанових сумішей використовують вентилі РДГ-6М, які розраховані на робочий тиск 1,6 МПа. Усі вентилі мають приєднувальні штуцери з такою ж різзю, як вентиль типу ВВ-73.
...
Характеристика сталевих балонів для стиснутих та скрапле-них газів об'ємом 40 дм³_
...

Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка
Термическая обработка в машиностроении: Справочник
Металлургия черных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Зварювальні матеріали