какие условия возобновления процесса сварки при температуре окружающего воздуха ниже минус 5
Сварка при низких и отрицательных температурах: особенности техпроцесса
Современное сварочное оборудование позволяет осуществлять процесс сваривания металла в самых различных условиях окружающей среды. При этом особого внимания заслуживает сварка при низких температурах воздуха. Такая процедура требует особого внимания со стороны исполнителя. В первую очередь это касается максимально серьезного отношения к вопросу безопасности и соблюдению технологических инструкций и рекомендаций.
К слову, сварочные работы зимой могут проводиться как профессиональными мастерами-сварщиками, так и любителями. Конечно же, во втором случае исполнителям таких работ необходимо быть максимально внимательными и осторожными, учитывая особенности нагрева металла на морозном воздухе. Основная сложность заключается в том, что расплавленная металлическая масса значительно быстрее остывает и кристаллизируется.
Кроме того, при воздействии низких температур сварка металлов осложняется еще и тем, что меняются свойства и характеристики самого материала. Так, на морозе происходит изменение свойств стального сплава и других металлических соединений. В итоге это сказывается на качестве создаваемого сварочного шва. Не стоит забывать и о том, что в зимнее время мастеру сварщику приходиться использовать не только средства индивидуальной защиты, но и одевать на себя громоздкие теплые вещи, что значительно затрудняет и замедляет его движения.
Основные рекомендации для сварки при низких температурах
Для того чтобы обеспечить максимально качественный результат при проведении сварочных работ в зимнее время опытные специалисты рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:
Какую роль играют газы в процессе сварки при отрицательных температурах?
Большое распространение при проведении сварочных газов зимой получили смеси технических газов, используемые для создания защитной среды. К примеру, это может быть смесь углекислого газа и аргона. Кроме того, для создания газовой ванны при сварке применяются такие технические газы, как гелий, водород и кислород.
В целом процесс сварки на морозе с использованием защитной газовой среды должен выполняться с соблюдением общих рекомендаций, в том числе с выполнением предварительного прогрева металла и сварочной проволоки, а также очисткой свариваемых деталей от снега и влаги. В то же время использование подходящей сварочной смеси газов позволяет улучшить качество сварки, обеспечив струйный перенос металла, создание пластичного и плотного шва, очищение металла и подходящий уровень проникновения в деталь в зависимости от ее толщины. Грамотный выбор защитной среды повысит скорость процесса сварки и снизит количество выделяемого дыма и брызг. Подробнее о выборе газов и газовых смесей для различных видов сварки и типов материала вы можете узнать в нашей статье.
Как должна проводиться сварка стали при низких температурах?
Если температура воздуха опускается ниже отметки в ноль градусов, то в этом случае можно проводить сварку деталей, созданных из стальных сплавов до класса C52/40 включительно. При этом нужно учитывать реальную температуру самого стального изделия, а не воздуха, так как разница температур между металлом и окружающей его средой может быть существенной.
Когда речь заходит о других условиях, то в этом случае следует обязательно проводить предварительный нагрев стального сплава в том месте, где будет осуществляться сварка. Нагревать металл нужно до температуры от 120 до 160 градусов по Цельсию. При этом прогреваться материал должен с обеих сторон стыка и охватом до 10 см.
Что касается способов подогрева стального сплава перед сваркой, то для достижения требуемого результата может использоваться газокислородная или пропановая сварочная горелка. Проверить, нагрелся ли металл до нужной температуры, можно с использованием термокарандашей, специальной термокраски или же контактных термопар.
При сварке нержавеющей стали не стоит забывать и об общих рекомендациях к такому процессу, ознакомиться с которыми можно здесь.
В заключение
Процесс сварки в зимний период имеет свои особенности, однако нужно не забывать про общие рекомендации по обеспечению работы — обеспечение комфортных условий работы для мастера сварщика, чередование режима труда и отдыха, обеспечение укрытия детали от осадков, соблюдение режимов сварки и техники безопасности. Вы можете прочесть также наш отдельный материал, посвященный теме обслуживания сварочного оборудования.
Сварка конструкций при отрицательных температурах
Стали классов до С52/40 включительно можно сваривать при отрицательных температурах с соблюдением нескольких ограничений. При этом в расчет следует брать не столько температуру окружающего воздуха, сколько температуру самой стали, так как из-за значительной теплоемкости и ограниченного теплоотвода стали разница этих показателей часто бывает велика.
Ручную и полуавтоматическую сварку углеродистых сталей толщиной до 30 мм разрешается производить при температуре до минус 20 °С. Низколегированные стали при такой температуре можно сваривать при толщине не более 16 мм. Большие толщины низколегированных сталей разрешается варить при их температуре от минус 10° до плюс 5 °С, в зависимости от типа конструкций и толщины элементов.
В прочих случаях проводят предварительный подогрев стали в зоне выполнения сварки до 120—160 °С на ширину 100 мм в обе стороны от стыка. Длина подогреваемого участка обычно не превышает одного метра и зависит от выбранного способа выполнения шва. При обратноступенчатой сварке или сварке двойным слоем подогревают весь стык (до 1 м), а при сварке секциями подогревают стык на длину первой секции.
Сварку листовых конструкций из стали толщиной более 20 мм необходимо производить способами, обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения (секциями, каскадом и т, п.).
Корневые участки швов следует выполнять способами двойного слоя (см. рис. 25).
При температуре низколегированной и упрочненной стали ниже минус 5 °С сварку следует проводить от начала до конца шва без перерыва, за исключением времени, необходимого на смену электрода и зачистку шва в месте возобновления сварки. Прекращать сварку до выполнения шва проектного размера и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного перерыва процесс следует возобновлять после повторного подогрева.
С понижением температуры режимы сварки, если это не ухудшает качество и внешний вид сварного соединения, рекомендуется увеличивать на 10—15 %.
Для конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, вырубку дефектов швов и основного металла при отрицательных температурах можно выполнять после подогрева зоны исправления до 100—120 °С. Заварку дефектов швов следует производить после подогрева зоны до 180—200 °С.
Подогрев стали можно осуществлять с помощью достаточно мощных воздушно-пропановых или газокислородных сварочных горелок, а также с использованием подогревающего Пламени ручных резаков или многофакельных специальных горелок.
Температуру подогрева контролируют с помощью контактных термопар, термокарандашей или термокрасок.
Сборку конструкций при отрицательных температуpax следует осуществлять без ударов и чрезмерного натяжения собираемых элементов. Холодная правка не допускается.
При температуре ниже минус 30 °С конструкции из любой стали, если возможно, следует собирать без прихваток.
Если необходимо срезать монтажные или крепежные приспособления при низких температурах, основной металл в местах расположения таких приспособлений в радиусе 200—300 мм перед резкой следует подогревать до 100—150 °С.
С целью повышения хладостойкости металла сварных швов для механизированной сварки металлических конструкций из низколегированных сталей рекомендуется применять керамический флюс флюоритно-основного типа, например АНК-57. Этот флюс в сочетании с низкоуглеродистой и низколегированной проволокой обеспечивает высокие механические свойства металла шва при температуре минус 40 °С. Флюс обладает высокими сварочно-технологическими свойствами: дает хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки, устойчивое горение дуги.
Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности величиной 600—750 А; напряжение на дуге 30—36 В; скорость сварки 22—30 м/ч. Разделка кромок должна соответствовать ГОСТ 8713—79.
Швы, заваренные под флюсом АНК-57, по стойкости против образования пор и против образования кристаллизационных трещин, не уступает швам, заваренным под флюсом АН-348А.
Сварка соединений из низколегированных сталей с нитридным упрочнением классов С52/40 и С60/45 толщиной до 28 мм под флюсом с подачей на вылет электрода металлической крупки (ППМ) после проварки корневого шва электродами УОНИ-13/45 (после создания мягкой прослойки) возможна без предварительного подогрева за 2 прохода вместо 4—5 проходов с предварительным подогревом по обычной технологии.
Отказ от предварительного подогрева основан на том, что при сварке под флюсом с крупкой сопротивляемость образованию горячих трещин возрастает в 2—4 раза по сравнению с обычной сваркой.
Удовлетворительные результаты механических испытаний получены при сварке стыковых и угловых швов такой стали в среде защитных газов. В частности, допускается использовать для сварки в среде смеси углекислого газа с аргоном проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2—2 мм и проволоку Св-10ХГСН2М10 диаметром 1,6 мм.
Двухстороннюю сварку проволокой диаметром 1,2 мм при Х-образной разделке кромок стали толщиной 28 мм рекомендуется вести на режиме: сварочный ток 120—180 А; напряжение на дуге 20—21 В; скорость подачи проволоки 170—210 м/ч; скорость сварки 0,9—1,6 м/ч.
Книга: Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования
Навигация: Начало Оглавление | Другие книги | Отзывы:
3.4. Дополнительные требования к сварке при отрицательных температурах
Сварку при отрицательной температуре (без подогрева) следует выполнять теми же электродами и сварочной проволокой, что и при положительной температуре.
Автоматическую сварку металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали при температуре воздуха не ниже ¾20 °С разрешается вести по той же технологической документации, что и при положительной температуре при обеспечении требуемого качества шва.
Температура воздуха, °С
Листовые объемные и сплошные стенчатые
Листовые объемные и сплошные стенчатые
До 16 (включительно)
Примечание. Ручную и полуавтоматическую сварку при температуре выше —20 °С, но ниже указанной в таблице, следует производить с подогревом стали до 100—150 °С, в зоне выполнения сварки на ширину не менее 100 мм с каждой стороны. Подогрев производится также в случаях, указанных в пп. 3.4.2—3.4.5.
При более низкой температуре автоматическая сварка может производиться только по специально разработанной технологической документации, предусматривающей увеличение тепловложения и снижение скорости охлаждения, а также обеспечивающей получение качественных сварных швов.
3.4.2. При температуре окружающего воздуха ниже —5 °С все швы, выполняемые всеми видами сварки, заваривают от начала до конца без перерыва в последовательности, предусмотренной технологическим процессом сварки.
Перерыв допускается лишь при необходимости смены электрода или электродной проволоки и зачистки шва в месте возобновления процессов, как указано в п. 3.3.13.
Прекращать сварку до выполнения проектного размера шва и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного прекращения сварки (из-за отсутствия тока, выхода из строя аппаратуры и т.п.) процесс следует возобновлять только после подогрева металла в соответствии с технологией сварки, разработанной для данной металлоконструкции.
3.4.3. К сварке стыковых швов предъявляются следующие требования:
техника дуговой сварки многослойных, односторонних и двусторонних симметричных и несимметричных швов при толщине металла до 16 мм отличается от техники сварки при нормальной температуре. При толщине металла более 16 мм и температуре окружающего воздуха ниже —15 °С сварка первых двух слоев ведется с сопутствующим подогревом до 180—200 °С;
при несимметричных швах и толщине металла до 35 мм в первую очередь заваривать основную часть шва. При сварке соединений с подваркой последнюю рекомендуется вести после сварки основного шва. Если эти требования невыполнимы, то необходимо осторожно проводить кантовку элемента:
при сварке металла толщиной 36—60 мм обязательной является кантовка для наложения подварочного слоя с противоположной стороны после сварки первых 4—5 слоев. Заварка шва полностью с одной стороны недопустима;
сварку листов объемных металлоконструкций из стали толщиной более 20 мм следует вести каскадом или горкой, двусторонней сваркой секциями и другими равноценными методами;
зачистку корня шва, если она предусматривается технологическим процессом, следует производить путем вырубки или шлифовки.
Вырубка металла зубилом может выполняться только после его подогрева до 100-150 °С.
3.4.4. К сварке тавровых и угловых швов предъявляются следующие требования:
если сечение шва равно или больше значений, приведенных в табл. 11, а коэффициент формы провара 
более 1,3 (рис. 10), то сварка однослойных и многослойных швов без разделки кромок для всех марок сталей производится без подогрева основного металла;
если сечение шва менее рекомендуемого табл. 11 и коэффициент формы провара менее 1,3 и его нельзя изменить, то при сварке для всех марок сталей при температуре воздуха —15 °С и ниже необходим подогрев металла до температуры 200-220 °С;
сварка многослойных швов с разделкой кромок производится при соблюдении условий, принятых для многослойных стыковых швов.
3.4.5. Дефектные участки шва следует заваривать только после подогрева металла до температуры 180-200 °С.
3.4.6. К рабочему месту сварочные материалы следует подавать непосредственно перед сваркой в количестве, необходимом на период непрерывной работы сварщика. Электродную проволоку рекомендуется подавать на рабочее место непосредственно перед заправкой в аппарат.
У рабочего места сварочные материалы необходимо хранить в условиях, исключающих увлажнение (в плотно закрывающейся таре или обогреваемых устройствах).
Максимальная толщина свариваемого элемента, мм
Сварка конструкций при отрицательных температурах
Стали классов до С52/40 включительно можно сваривать при отрицательных температурах с соблюдением нескольких ограничений. При этом в расчет следует брать не столько температуру окружающего воздуха, сколько температуру самой стали, так как из-за значительной теплоемкости и ограниченного теплоотвода стали разница этих показателей часто бывает велика.
Ручную и полуавтоматическую сварку углеродистых сталей толщиной до 30 мм разрешается производить при температуре до минус 20 °С. Низколегированные стали при такой температуре можно сваривать при толщине не более 16 мм. Большие толщины низколегированных сталей разрешается варить при их температуре от минус 10° до плюс 5 °С, в зависимости от типа конструкций и толщины элементов.
В прочих случаях проводят предварительный подогрев стали в зоне выполнения сварки до 120—160 °С на ширину 100 мм в обе стороны от стыка. Длина подогреваемого участка обычно не превышает одного метра и зависит от выбранного способа выполнения шва. При обратноступенчатой сварке или сварке двойным слоем подогревают весь стык (до 1 м), а при сварке секциями подогревают стык на длину первой секции.
Сварку листовых конструкций из стали толщиной более 20 мм необходимо производить способами, обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения (секциями, каскадом и т, п.).
Корневые участки швов следует выполнять способами двойного слоя (см. рис. 25).
При температуре низколегированной и упрочненной стали ниже минус 5 °С сварку следует проводить от начала до конца шва без перерыва, за исключением времени, необходимого на смену электрода и зачистку шва в месте возобновления сварки. Прекращать сварку до выполнения шва проектного размера и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного перерыва процесс следует возобновлять после повторного подогрева.
С понижением температуры режимы сварки, если это не ухудшает качество и внешний вид сварного соединения, рекомендуется увеличивать на 10—15 %.
Для конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, вырубку дефектов швов и основного металла при отрицательных температурах можно выполнять после подогрева зоны исправления до 100—120 °С. Заварку дефектов швов следует производить после подогрева зоны до 180—200 °С.
Подогрев стали можно осуществлять с помощью достаточно мощных воздушно-пропановых или газокислородных сварочных горелок, а также с использованием подогревающего Пламени ручных резаков или многофакельных специальных горелок.
Температуру подогрева контролируют с помощью контактных термопар, термокарандашей или термокрасок.
Сборку конструкций при отрицательных температуpax следует осуществлять без ударов и чрезмерного натяжения собираемых элементов. Холодная правка не допускается.
При температуре ниже минус 30 °С конструкции из любой стали, если возможно, следует собирать без прихваток.
Если необходимо срезать монтажные или крепежные приспособления при низких температурах, основной металл в местах расположения таких приспособлений в радиусе 200—300 мм перед резкой следует подогревать до 100—150 °С.
С целью повышения хладостойкости металла сварных швов для механизированной сварки металлических конструкций из низколегированных сталей рекомендуется применять керамический флюс флюоритно-основного типа, например АНК-57. Этот флюс в сочетании с низкоуглеродистой и низколегированной проволокой обеспечивает высокие механические свойства металла шва при температуре минус 40 °С. Флюс обладает высокими сварочно-технологическими свойствами: дает хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки, устойчивое горение дуги.
Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности величиной 600—750 А; напряжение на дуге 30—36 В; скорость сварки 22—30 м/ч. Разделка кромок должна соответствовать ГОСТ 8713—79.
Швы, заваренные под флюсом АНК-57, по стойкости против образования пор и против образования кристаллизационных трещин, не уступает швам, заваренным под флюсом АН-348А.
Сварка соединений из низколегированных сталей с нитридным упрочнением классов С52/40 и С60/45 толщиной до 28 мм под флюсом с подачей на вылет электрода металлической крупки (ППМ) после проварки корневого шва электродами УОНИ-13/45 (после создания мягкой прослойки) возможна без предварительного подогрева за 2 прохода вместо 4—5 проходов с предварительным подогревом по обычной технологии.
Отказ от предварительного подогрева основан на том, что при сварке под флюсом с крупкой сопротивляемость образованию горячих трещин возрастает в 2—4 раза по сравнению с обычной сваркой.
Удовлетворительные результаты механических испытаний получены при сварке стыковых и угловых швов такой стали в среде защитных газов. В частности, допускается использовать для сварки в среде смеси углекислого газа с аргоном проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2—2 мм и проволоку Св-10ХГСН2М10 диаметром 1,6 мм.
Двухстороннюю сварку проволокой диаметром 1,2 мм при Х-образной разделке кромок стали толщиной 28 мм рекомендуется вести на режиме: сварочный ток 120—180 А; напряжение на дуге 20—21 В; скорость подачи проволоки 170—210 м/ч; скорость сварки 0,9—1,6 м/ч.
Рекомендации по сварочно-монтажным работам в условиях отрицательных температур
2.2.7 Рекомендации по сварочно-монтажным работам в условиях отрицательных температур
Заготовка и обработка деталей:
-При резке и обработке кромок неровности, шероховатости, заусенцы и завалы должны быть не более 0,5 мм;
-Исправлять кромки следует абразивным инструментом, при этом следы от обработки должны быть направлены вдоль кромки;
-При температуре воздуха минус 40 °С кислородную резку деталей из низколегированной стали, кромки которых подлежат в дальнейшем механической обработке, рекомендуется выполнять с подогревом до температуры 120-160 °С;
-При заготовке отдельных деталей резервуара в зимних условиях правка металла в холодном состоянии ударными инструментами, а также резка его ножницами при температуре ниже минус 25 °С запрещается.
При температуре окружающего воздуха ниже указанных в таблице 2.1 сварку металлоконструкций производить с предварительным, сопутствующим и последующим подогревом до температуры 120-160 °С.
Максимально допустимая температура окружающего воздуха, °С
| Толщина свариваемых элементов | Максимально допустимая температура окружающего воздух °С, при сварке конструкций | |
| Листовых объемных и сплошностенчатых из углеродистой стали | Листовых объемных и сплошностенчатых из низколегированной стали с пределом текучести до 390 МПа | |
| 1 | 2 | 3 |
| До 16 | -30 | -20 |
| 1 | 2 | 3 |
| Св. 16 до 25 | -20 | 0 |
| Св. 25 до 30 | -20 | 0 |
| Св. 30 до 40 | -10 | +5 |
| Св.40 | 0 | +10 |
Подогрев металла производить в зоне сварки на ширину 100 мм по обе стороны от соединения, длина подогреваемого участка не более 800-1000 мм.
Предварительный подогрев рекомендуется производить горелками типа ГВПН либо газопламенными горелками с наконечниками №6 или №7, температуру подогрева контролировать термокарандашами или пирометрами типа ТП-2.
Последующий подогрев сварного шва (после выполнения сварного шва) производить в течение 1,0-1,5 часа с постепенным снижением интенсивности подогрева.