Сварка при отрицательных температурах Часть 2

Для полного либо частичного устранения негативного влияния отрицательных температур окружающего воздуха на стабильность протекания сварочных процессов и работоспособность сварных соединений, при выполнении перечисленных в 1-ой части статьи процессов и работ, на практике применяется определенный набор действий и мероприятий комплексного воздействия:

- Применение низководородистых сварочных материалов, для снижения влияния водорода на протекание процессов формирования сварного шва, и соответственно снижения риска образования холодных трещин при сварке под влиянием отрицательных температур окружающего воздуха, другими словами, применение сварочных материалов, наиболее адаптированных к сложным условиям эксплуатации;

- Применяемые сварочные материалы (электроды, флюсы) должны пройти обязательную прокалку в течение установленного для используемых регламентом марок времени и соответствующей температуре;

- Участок на котором производятся сварочные работы необходимо для защиты от неблагоприятных погодных условий (ветер, снег) должен оборудоваться брезентовыми палатками, мобильными будками, экранами или другими защитными переносными средствами;

- Поверхность зоны сварки элементов изделий, особенно края стыкуемых элементов изделий должна быть тщательно очищена от снега, грязи, коррозии и следов различных видов маслосодержащих веществ, так как сварочные материалы очень чувствительны к этому;

- При температурах окружающего воздуха -20°С и ниже, места сварки должны быть предварительно подогреты пропан-кислородными либо ацетилено-кислородными горелками, паяльными лампами, либо электрическими индукторами переменного тока до температуры 150-200 °С зоной шириной 100-150 мм по обе стороны от стыка, при этом кольцевая зона стыка прогревается равномерно по всей окружности трубы;

- Прихватки стыков труб выполнять более надежно, либо заменить сплошной проваркой коренного слоя шва, также рекомендуется использование струбцин или аналогичных распорно-прижимных приспособлений;

- Торцы свариваемых труб или плетей закрывать заглушками, либо закрыть брезентом для предотвращения охлаждения сварочной зоны сквозняками;

- Сварка производится на короткой дуге, на постоянном токе. Первыми выполняются швы, при охлаждении имеющих максимальную усадку (стыковых), пересечения швов и резкие переходы толщин металла стараться максимально избегать, при сварке стараться минимизировать количество наплавленного металла.

- Сварку стыков производить обратно-ступенчато, либо с двух сторон, заваривать кратеры и замыкающие участки швов нужно особо тщательно, рекомендовано применение выводных планок в начале и в конце сварного шва. Вертикальные швы, сверху вниз, выполнять не рекомендуется;

- Чтобы сварной шов был более плотным и прочным в период воздействия отрицательных температур, необходимо увеличить объем выделения тепловой энергии, путем увеличения мощности эл.дуги, ускоряя сопутственно протекающие процессы, и в связи с этим уменьшая охлаждение металла свариваемых деталей. Для повышения подвода тепла в сварочную зону, при понижении окружающих температур до -30˚C, сварка производится на пониженной скорости при повышенной силе тока, т.е. при снижении температурного порога ниже -10°С, силу тока необходимо увеличить примерно на 3-5% на каждые 10°С снижения окружающей температуры, при этом скорость перемещения электрода снижается пропорционально на эту же величину;

- Все сварочные процессы, проводимые в условиях отрицательных температур производятся непрерывно, во избежание чрезмерного остывания кратера шва при выполнении операции по замене электрода;

- Очистка сварного стыка производится после его остывания, зона сварного шва при этом закрывается асбестовым полотном 20-25 мин, для более равномерного его охлаждения, при этом при сварке труб применяют пояс толщиной до 2см, шириной до 40см;

- Возникшие в процессе сварки дефекты сварных швов, в период воздействия низких температур исправляются с применением пропан-кислородной либо ацетилено-кислородной резки, путем выплавки мест дефектов и последующей их заваркой по неостывшему либо подогретому металлу.

Все вышеперечисленные мероприятия, наряду с другими, применяемыми в периоды отрицательных температур существенно облегчают получение более плотных и прочных сварных соединений в условиях производства работ при погодных или сезонных условиях окружающей среды.

Кроме того в нашей стране в различных научно-производственных и надзорно-контрольных государственных и негосударственных организациях на сегодняшний день разработаны и освершествуются методы климатических испытаний сварочных материалов, для выявления и анализа достоинства и недостатков испытуемых материалов, с целью их определения степени их пригодности к дальнейшему применению при сварке вне помещений в условиях отрицательных температур воздуха.

В качестве одного их примеров, для проверки влияния отрицательных температур на свойства сварного шва, на базе научной лаборатории были проведены испытания покрытых электродов российского производства, предназначенных для ручной дуговой сварки.

Образцы из стали марки 09Г2С, конструктивно и габаритно изготовленные согласно ГОСТ 5264-80 были заварены при температурах 2-х выбранных значениях температур окружающего воздуха, +20°С и –45°С соответственно, с использованием стандартных режимов сварки для применяемого в данном случае диаметра электрода.

По результатам исследований практически установлено, что тьакие параметры сварного соединения как: ударная вязкость, количество диффузионного водорода, микроструктура сварного шва и ЗТВ, в значительной степени меняются при воздействии на сварочные процессы отрицательных температур окружающего воздуха.

На рис.2 изображены микроструктуры участков перегрева ЗТВ (зоны термического влияния) сварных соединений, полученных при сварке покрытыми электродами образцов под воздействием положительной и отрицательной температуры окружающего воздуха, при это зафиксировано, что у образца (б), заваренного при низкой температуре до –45°С образовались в основном бейнитные закалочные структуры, а образец (а) заваренный при положительной температуре +20°С имеет смешанную феррит-карбидную структуру.

Заключение

Производство сварочных работ при строительстве, монтаже, изготовлении и ремонте металлоизделий и сварных конструкций, выполняемых вне помещений, в период воздействия отрицательных температурах существенно затрудненно сопутствующими климатическими условиями, при которых значительно труднее получить качественные сварные шва в связи с изменением свойств сварочного и основного металла. Но при выполнении определенных комплексов мероприятий по предварительной подготовке и во время производства работ, а также при применении соответствующих сварочных материалах и аппаратуре можно существенно снизить влияние температуры на качество сварного шва.

Для выполнения данных работ рекомендовано выбирать проверенных иностранных и отечественных производителей сварочных материалов, в том числе и основываясь на опытах и методиках климатических испытаний материалов, для снижения негативного влияния погодных факторов и создания наиболее благоприятных условий для выполнения сварочных работ при строительстве, монтаже, ремонте и производстве в сезонные периоды отрицательных температур.