РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ И СПОСОБОВ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Сварка и наплавка являются технологическими процессами, широко применяемыми в настоящее время при ремонтных рабо­тах.

оо

Современный уровень технологии сварки и наплавки позволя­ет надежно, быстро и дешево восстанавливать сложные и доро­гостоящие изделия, узлы и части машин, вышедшие в процессе эксплуатации из строя вследствие износов и поломок.

Методами сварки и наплавки надежно восстанавливаются даже такие сложные и точно обрабатываемые детали, как колен­чатые валы, станины и цилиндры дизелей, компрессоров, насо­сов; станины и цилиндры гидравлических прессов; валы и ста­нины различных смесителей, а также другое сложное оборудова­ние, работающее в тяжелых условиях динамических, вибрацион­ных, тепловых и других нагрузок. Восстановленные детали, как правило, могут работать не хуже новой детали. В ряде случаев при восстановительных работах удается даже улучшить эксплуа­тационные свойства деталей и повысить надежность их работы. Это достигается как конструктивными изменениями узлов при за­варке различных изломов и трещин, так и наплавкой поверхно­стного слоя металлом, обладающим лучшими эксплуатационны­ми свойствами, чем основной металл.

Все ремонтные сварочные и наплавочные работы можно клас­сифицировать по характеру повреждений деталей, которые раз­делим на два основных вида:

I. Повреждения рабочих поверхностей деталей и изменение первоначальных размеров вследствие износа от истирания со­прягаемых поверхностей, соприкосновения с абразивными мате­риалами, поверхностных ударов, воздействия потоков газов, па­ров, жидкостей и других неблагоприятных условий эксплуатации.

Повреждения рабочих поверхностей исправляются наплавкой и металлизацией.

II. Повреждения, связанные с разрушениями деталей вслед­ствие образования изломов, трещин, отколов. Такие повреждения исправляются сваркой.

Для облегчения выбора способа восстановления, присадочно­го металла и других технологических условий ниже предлагает­ся разбивка деталей по группам в зависимости от характера из­носа или повреждения. Эта классификация позволяет правиль - нее определить причину повреждения и выбрать способ восста­новления, обеспечивающий высокие эксплуатационные качества детали после ремонта при наименьших затратах на восстановле­ние, а также оценить возможность механизации сварочных работ.

I. Износ рабочих поверхностей можно разделить на следую­щие группы:

Группа I н [1]. Износ поверхностей сопрягаемых деталей вследствие трения (скольжения или качения) и смятия. Сюда относятся, например, износы деталей железнодорожного подвиж­ного состава — бандажи и центра колес, оси; проушины траков гусеничных тракторов; коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания; валы турбин, насосов и детали другого разнообразно­го Машиностроительного, транспортного, сельскохозяйственного и химического оборудования. Поскольку большинство таких де талей работает при постоянных или периодических соприкосно­вениях пары металл — металл, вновь наплавленный слой должен иметь твердость, требуемую техническими условиями, превыше­ние которой недопустимо.

Восстановление большей части деталей этой группы произво­дится по строго разработанной технологии, зафиксированной в специальных технологических картах. Такие карты обеспечи­вают однотипность технологии восстановительных работ, возмож­ность применения автоматических способов сварки, высокое ка­чество и требуемую работоспособность восстановленых деталей. Разработка технологических карт для сварки и наплавки деталей широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Типовые карты являются обязательными для организаций, вы­полняющих ремонт. Рекомендуемые способы восстановительных работ для деталей этой группы приведены в табл. 1.

Группа Пн. Износ рабочих поверхностей штампов, прокат­ных валов, ножей для резки холодного и горячего металла и дру­гих деталей штамповочного и прокатного производства. Подоб­ные разрушения возникают вследствие трения, ударных нагрузок, действия температуры, газов и давления. Сварка и наплавка при ремонте таких изделий в последнее время получили весьма широкое применение. Созданы и с успехом применяются способы наплавки рабочих поверхностей деталей из специальных легиро­ванных сталей сложной композиции. Применение этих способов позволяет в ряде случаев получить рабочие поверхности, превос­ходящие по своим эксплуатационным свойствам основной металл.

Следует отметить, что экономическое значение этих работ для народного хозяйства чрезвычайно велико. Штампы или прокат­ные валки из высоколегированной стали весом в несколько тонн, сложные в изготовлении и требующие большой точности, часто выходят из строя вследствие недопустимого износа какой-либо незначительной грани их профиля. При отсутствии надежного способа наплавки деталь или бракуется, или перетачивается на другой размер. Наплавка же позволяет быстро и надежно вос­станавливать эти изделия (табл. 2). Разработан ряд способов наплавки, позволяющих автоматизировать процесс.

Группа 111н. Износ деталей, соприкасающихся с различ­ными твердыми породами и грунтами и подверженных значитель­ному абразивному истиранию и ударным нагрузкам. К этой груп­пе относятся детали машин и механизмов, работающих на пере­работке минерального сырья, обработке почвы, бурении сква­жин, добыче руды, угля, сланцев, различных сельскохозяйствен­ных машин, оборудования цементных мельниц, драг и другого оборудования.

Наплавка таких деталей должна обеспечить получение твер­дого износоустойчивого слоя. В большинстве случаев наплавлен­ный слой может быть в последующем обработан только твердым абразивным инструментом. Эти работы носят массовый харак­тер, поэтому в данном случае вопросы низкой стоимости наплав­ки, применения дешевых и недефицитных материалов имеют большое значение. Например, наплавка лемехов тракторных плу­гов дешевым хромистым отбеленным чугуном позволяет вдвое уменьшить расход стали на 1 га пашни, улучшить эксплуатацию тракторного парка и значительно сократить расход горючего. Рекомендуемые способы наплавки деталей этой группы приведе­ны в табл. 3.

Г руппа I V н. Эрозионные и кавитационные разрушения по­верхностей деталей, работающих под действием жидкостных или газовых струй, обладающих большими скоростями, высоким дав­лением и в некоторых случаях — высокой температурой.

Современные тепловые электростанции работают на высоких избыточных давлениях пара (150—250 кГ/см2) при 475—575° С. Рабочие поверхности регулирующей и запорной арматуры в этом случае должны обладать высокой стойкостью, хорошо сопротив­ляться эрозии, образованию окалины и межкристаллитной кор­розии, обеспечивая длительную работу.

Изготовление и ремонт такой арматуры осуществляются при помощи дуговой наплавки специальными электродами, которые обеспечивают высокие эксплуатационные свойства и длительную работу рабочих поверхностей этой арматуры. Уплотняющие по­верхности наплавляются при точном соблюдении режимов предварительного подогрева и последующей термической об­работки.

Характеристика детале*!

Способ восстановления

Электроды, присадочный металл и флюсы

Возможные области применения способа

Скользящие и опор­ные поверхности штам­пованных, кованых, ли­тых и прокатанных дета­лей, изготовленных И 3 углеродистых и низколе­гированных сталей

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа Э34, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э55А, Э60, Э85 и др. (ГОСТ 9467—60), а так­же электроды ЭН15ГЗ-25: ЭН-14Г2Х-30; ЭН-18Г4-35 и др. (ГОСТ 10051—62). Тип электрода выбирается в зависимости от заданной твердости наплавленного слоя и характера работы детали. Для массовых работ рекомендуются электроды АНО-І. ОЗС-З, ОЗС-4, ЙМЕТ-3. МР-3 и др.

Изделия индивидуаль­ного производства с ог­раниченными размерами наплавляемых поверхно­стей. Толщина наплав­ленного слоя не ограни­чена

Автоматическая и по­луавтоматическая на­плавка под флюсом

Проволоки Св-08, С. В-08ГА, Св-10ГА, Св-101'2, Св-081'С, Св-12ГС и др. (ГОСТ 2246—60) в зависимости от марки стали. Проволоки углеродистые н легированные по ГОСТу 10543—63. Порошковые про­волоки различных составов. Флюсы ОСЦ-45, АН-348А по ГОСТу 9087—59. Керамические и плавленые флюсы раз­личных составов

Изделия массового производства с большими наплавляемыми поверх­ностями

Электрошлаковая на­плавка

Проволоки те же, что н для автомати­ческой сварки. Флюсы АН-20, АН-22 и др.

Изделия массового производства с больши­ми объемами и площа­дями наплавки

Вибродуговая наплав­ка

Проволоки, обеспечивающие заданную твердость наплавленного слоя, например, Св-08, Св-10ГА, Св-12ГС и др. (ГОСТ 2246—60); проволоки 1Х18Н9Т, 3X13, У7, У9, Р9 и др., дающие наплавленный слой заданного состава, а также проволоки по ГОСТу 10543—63

Изделия, нагрев кото­рых в процессе наплав­ки нежелателен: колен­чатые валы двигателей, компрессоров и различ­ные детали оборудова­ния

Скользящие и опорные поверхности штампован­ных, кованых, литых и прокатанных деталей, из­готовленных из углеро­

Металлизация

Проволоки, обеспечивающие требуемые свойства металлизационного слоя, в том числе Св-08, Св-10ГА, Св-Х18Н9Т и др. по ГОСТу 2246—60 н различные проволо­ки по ГОЬ'Гу 10543—63

Тела вращения, не до­пускающие нагрева при восстановлении

дистых и низколегиро­ванных сталей

Ацетнлено - кислород­ная наплавка

Проволоки Св-08, Св-08А, Св-10ГА и др. по ГОСТу 2246—60 и различные прово­локи по ГОСТу 10513—63 в зависимости от состава основного металла

Изделия малого веса с незначительным изно­сом

Скользящие и опорные поверхности чугунных деталей

Ацетилено - кислород­ная наплавка

Чугунные присадочные стержни марок А или Б по ГОСТу 2671—44; стержни НЧ-1, НЧ-2 ВНИИавтогенмаша. Флюсы ФІ1Ч-1, ФНЧ-2 ВНИИавтогенмаша; бура или смесь буры с содой в равных количе­ствах: газообразные флюсы БМ-1, БМ-2

Различные чугунные детали малых и средних размеров с изношенны­ми поверхностями

Ручная дуговая на­плавка

Чугунные электроды ОМЧ-1, ЦЧ-4, ЦЧ-3 и др. со специальными покрытиями. На­плавка по флюсу угольными электродами

Различные чугунные детали массового или индивидуального произ­водства

Дуговая полуавтома­тическая наплавка

Порошковые проволоки ППЧ-1, ППЧ-2 и др.

Продолжение табл. I

Характеристика деталей

Способ восстановления

Электроды, присадочный металл и флюсы

Йозможные области применения способа

Скользящие и опорные поверхности бронзовых, латунных и медных де­талей

Ацетнлено - кислород­ная наплавка

Присадочные стержни, соответствующие по составу основному металлу. Порошко­вые флюсы для сварки цветных металлов; бура и борная кислота. Газообразные флюсы БМ-1, БМ-2

Различные детали in меди, латуни и бронзы с незначительным изно­сом рабочих поверхно­стей

Ручная дуговая па - плавка металлическим электродом

Электроды или присадочные стержни, соответствующие по составу основному ме­таллу. При наплавке угольным электро­дом в качестве флюса применяется бура

Различные детали из меди, латуни и бронзы с большим износом рабо­чих поверхностей

Полуавтоматическая наплавка порошковой проволокой открытой ду­гой, под флюсом и в углекислом газе

Порошковая проволока, обеспечивающая получение металла заданного состава; плавленые или керамические флюсы

Изношенные концы рельсов и крестовин из углеродистых сталей

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа ЭН-70Х11-25, ЭН-15ГЗ-25 и др. по ГОСТу 10051—62 марок ОЗН-250, ОЗН-ЗОО, O3H-350, ОЗН-400, К-2-55 и др.

Восстановление рель­сов заводских и магист­ральных линий и под­крановых путей

Изношенные железно­дорожные крестовины и другие детали из стали Г13

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа ЭН-70Х11-25, ЭН-70Х13НЗ-25 по ГОСТу 10051—62 ма­рок ОМГ н ОМГ-Н

Восстановление желез­нодорожных крестовин, стрелочных переводов

Полуавтоматическая наплавка под флюсом и в уїлекислом газе

Проволоки НП-ЗХІЗ; НП-4ХІЗ по ГОСТу 10543—63. Порошковая проволока 3X13. Плавленые флюсы. Углекислый газ

Детали, имеющие большой износ

Паровозные бандажи, вагонные колеса, катки Ікранов

!

j

Дуговая ручная на­плавка

Электроды типа ЭН-15ГЗ-25. ЭН-20Г4-40 и др. по ГОСТу 10051—62 марок ОЗН-ЗОО, 03 Н-350, У-340/105

Местные незначитель­ные износы

.

Автоматическая на­плавка под флюсом

Проволоки по ГОСТам 2246—60 и 10543—63, обеспечивающие в наплавке нужную износостойкость. Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А

Сплошная кольцевая наплавка при массовом восстановлении детален

і

і

і

Полуавтоматическая наплавка под флюсом и в углекислом газе

Порошковая проволока. Проволоки Св-08, Св-08А по ГОСТу 2246—60 в соче­тании с магнитным флюсом требуемого состава или керамическим флюсом. Про­волоки НП-50, НП-65Г по ГОСТ> 10543—63

Восстановительные ра­боты в условиях серий­ного и массового произ­водства при местном из­носе незначительных размеров

Примечания: 1. Выбор способа наплавки определяется наличием оборудования, присадочных металлов, флюсов, коли чеством восстанавливаемых деталей, объемом наплавки.

2. Марка присадочной проволоки и электроды выбираются в соответствии с химическим составом основного металла и требо­ваниями к наплавленному металлу.

3, Режимы наплавки определяются толщиной стенки наплавляемой детали, величиной наплавляемого слоя, химическим соста­вом основного металла.

Детали

Способы восстановления

Электроды, присадочный металл н флюсы

Условия термообработки

Штампы для холод­ной обрезки и холодной штамповки

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа ЭН-25Х12-40, ЭН-V12Х12Г2ФС-55, ЭН-60ХСМ-56 по ГОСТу 10051—62 марок ЦН-5, НЖ-2, ЭН-60М, РС-10, Ш-1 и др. для наплавки штампов

Малые объемы можно на­плавлять без подогрева и по­следующей термообработки. Для деталей с большей жест­костью при наплавке больших

Ацетилено - кислород­ная наплавка

Сормайты № 1 и 2, стеллиты В2К, ВЗК; флюс-бура обезвоженная или смесь буры и борной кислоты

объемов требуется предвари­тельный подогрев детали до 300—400 °С Термообработка производит­ся по техническим условиям на исправляемую деталь с учетом состава наплавленного металла

Автоматическая и по­луавтоматическая на­плавка под флюсом

Проволоки НП-105Х гю ГОСТу 10543—63; порошковые проволоки соответствующего состава

Ковочные и вырубные штампы горячей штам­повки, валки ковочных машин, ножи для резки горячего металла

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа ЭН-30ХЗВ8-40, ЭН-35Г6-50, ЭН-35Х12ВЗФС-50 ма­рок ЦШ-1, ЦН-4, НЖ-3, ЦН-7, ОЗИ-1, Х-53, КПИ-ЗХ2В8, ЦЧ-1М

П р е дв а р і ітел ьн ы й подогрев детали до 400—600 °С

Ацетилено - кислород­ная наплавка

Стеллиты ВЗК, В2К; флюс-бура обезвоженная

Наплавка в нагретом состоя­нии, последующий нагрев до 650—680 °С для снятия напря­жений

Ковочные и вырубные штампы горячей штам­повки для ковочных ма­шин, ножи для резки горячего металла

Автоматическая и по­луавтоматическая на­плавка под флюсом

Проволока Св-08, керамические флюсы КС-8Х2В8, КС-ЗХ2В8, КС-Х12М и др. Проволоки НП-5ХНМ, НП-5ХНТ. НП-5ХНВ, НП-45Х4ВЗФ, НП-45Х2В8Т, НП-45Х4ВЗФ по ГОСТу 10543—63; плавленые и керамические флюсы

Термообработка после на­плавки по технологическим ус­ловиям на исправляемую де­таль, с учетом состава наплав­ленного металла

То же

порошковой проволо­кой

Порошковые проволоки ПП-ЗХ2В8, ПП-У15Х17Н2. ПП-Х12ВФ и др. В ответственных случаях применя­ется дуговая наплавка в среде уг­лекислого газа

То же

Прокатные валки раз­личного назначения

Ручная дуговая на­плавка

Электроды типа ЭН-20Г4-10, ЭН-25Х12-40, ЭН-60Х2СМ-50 и др. по ГОСТу 10051—62, марок ЦН-5, ЭН-60М, НЖ-2 для наплавки дета­лей с малым износом и местной вы­работкой

Подогрев до 370—400 °С, а в случае необходимости — от­пуск при 650—680 °С для сня­тия напряжений

Автоматическая на­плавка под флюсом

Порошковая проволока ПП-ЗХ2В8; проволока ЭИ-701 и др. Флюсы ОСЦ-45, АН-348А по ГОСТу 9087—59 и др. Проволока НП-45Х4ВЗФ, НП-60ХЗВ10Ф по ГОСТу 10543—63 для массовых ра­бот при значительном износе вал­ков

Подогрев до 370—400 °С - термообработка (в случае не­обходимости) по режимам, со­ответствующим составу на­плавленного металла

Примечание. Выбор способа сварки, марки присадочного материала, режим термообработки определяются маркой основно­го металла, условиями работы детали и объемом наплавляемого металла.

Детали

Способ восстгшонлс-ния

Электроды, присадочный металл и флюсы

Рабочие части землеройных машин: экскаваторов, землечерпалок, земле­сосов, земснарядов, роторных земле­черпалок и др., Изготовленные из ста­ли Г13 и других износостойких ста­лей

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-У30Х25РС2Г-60, ЭН-У30Х23Р2С2ТГ-55 и др. по ГОСТу 10051—62, марок Т-620, Т-540, ЦН-5. ЦН-7, Х-53, ХР-19, ОЗП-1 н др.

Автоматическая и полуавто­матическая наплавка под флю­сом

Проволока НП-40ХЗГ2ВФ, НП-4Х13, НП-Г13А по ГОСТу 10543—63 Флюсы плавленые и без - кислородные. Проволоки Св-08, Св-08А, Св-08Г и др. по ГОСТу 2246—60 и специальные кера­мические флюсы. Различные порошковые прово­локи. Ленточные электроды и специальные флю сы

Электрошлаковая наплавка

Присадочный металл, дающий нужную твер­дость; порошковая н ленточная проволока; флюсы АН-20 н др. Проволоки по ГОСТу 10543—63

Загрузочные конуса доменных пе­чен и Другое металлургическое обо­рудование, соприкасающееся с рудой в присутствии горячих газов

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-У30Х23Р2С2ТГ-55 и др. по ГОСТу 10051—62, марок Т 620, ЦН-5, ХР-19

Электрошлаковая наплавка

Порошковые и металлические проволоки; спе циальные флюсы

Автоматическая и полуавто­матическая наплавка под флю­сом

Порошковые проволоки и специальные флюсы для наплавки твердых сплавов. Проволоки по ГОСТу 10543—63

Углеразмолыюе и дробильное обо­рудование из углеродистых и спе­циальных марганцовистых сталей

Ручная дуговая наплавка

Электроды типа ЭН-80Х4СГ-55, ЭН-У10Г5Х7С-25 и др. по ГОСТу 10051—62 ма рок Т-620, Т-540, ЦН-5, Х-53, ХР-19, 13КН/ЛИВТ н др. этого типа

Электрошлаковая наплавка

Порошковая проволока, дающая в наплавке металл Г13; флюс АН-25 н плавиковый шпат

Автоматическая и полуавто­матическая наплавка

Наплавка плавящимся мундштуком. Порошко вая проволока ПП-У50Х25Г6Т. Наплавка в угле кислом газе, проволоки по ГОСТу 10543—63

В машиностроении этими способами восстанавливают рабо­чие поверхности детален запорной и регулирующей арматуры гидравлических прессов, химического оборудования и т. п.

Для уплотнения газовых задвижек рекомендуется произво­дить наплавку в них латунных колец, заменяющих кольца типа «ласточкин хвост». Способы наплавки даны в табл. 4.

II. Разрушение деталей в процессе эксплуатации с образова­нием изломов, отколов, трещин по причинам возникновения, можно разделить на следующие группы.

Группа 1с. Разрушения в виде трещин, изломов, надрывов, отколов, возникающих вследствие нарушения нормальной экс­плуатации оборудования. Такие аварийные разрушения происхо­дят по многим причинам: попадание инородных тел в механизмы; превышение нормальных расчетных нагрузок и давлений; воз­никновение ударов в кривошипных механизмах; нарушения тех­нологии при ковке, штамповке, прокате; падение деталей во вре­мя монтажа и т. д. Возможность разрушения деталей в этих случаях не может быть определена заранее. Часто, особенно при сложном и тяжелом оборудовании, в результате аварий детали разрушаются на несколько частей или в них образуются трещи­ны, при которых дальнейшая эксплуатация оборудования ста­новится невозможной. Такие поломки вызывают длительные про­стои оборудования, а в ряде случаев и нарушение процесса про­изводства смежных участков и цехов, особенно, если это обору­дование находится в составе технологической линии. Для изго­товления новой крупной детали в большинстве случаев требуется значительное время на разработку чертежей, изготовление моде­лей и самого изделия.

Так, например, для изготовления новых цилиндров к мощным гидравлическим прессам взамен цилиндров, вышедших из строя вследствие образования трещин, требуется от 1 до 2 лет при достаточно напряженном графике работы. В этих усло­виях применение сварки для ремонта цилиндров дает большой экономический эффект, так как даже самые сложные ремонты, требующие значительных работ по демонтажу и монтажу обору­дования, могут быть выполнены в значительно более короткий срок, чем изготовление новой детали. В ряде случаев сварочные ремонтные работы удается выполнить без демонтажа оборудова­ния, и тогда продолжительность ремонта резко сокращается, а экономический эффект от применения сварки соответственно воз­растает.

К технологии сварочных работ в таких случаях предъявля­ются следующие требования:

I. Получение сварного соединения, равнопрочного основному металлу. Для этого в большинстве случаев не требуется конст­руктивного изменения детали в месте сварки.

Детали

Наплавка

Электроды, присадочные материалы, флюсы

Условия термообработки

Арматура котлов и аппаратов с рабочей температурой до 540 °С

Ручная дуговая

Электроды типа ЭН-У20Х30Н6Г2-40 марки ЦН-3

Детали диаметром до 50 мм наплавляются без предвари­тельного подогрева; детали большего диаметра подверга­ются общему нагреву до 650— 800 °С и медленному охлажде­нию после наплавки вместе с печью

Арматура котлов и ап­паратов с рабочей тем­пературой до 600 °С

То же

Электроды типа ЭН-08Х17Н7С5Г2-30 и ЭН-У18К62Х30В5С2-40 марок ЦН-2 и ЦН-6

Для электродов ЦН-2 реко­мендуются те же режимы, что и для электродов ЦН-3. На­плавка электродами ЦН-6 мо­жет выполняться без подогре­ва, если последний не требует­ся для основного металла

Арматура котлов и аппаратов с рабочей температурой до 650 °С

»

Электроды типа ЭН-08Х20Н11С9Г2-45 марки ЦН-8

Предварительный нагрев до 700 °С, наплавка при темпера­туре не ниже 600 °С. Охлажде­ние с печью или в горячем песке

Продолжение табл. 4

Детали

Наплавка

Электроды, присадочные материалы, флюсы

Условия термообработки

Арматура котлов и ап­паратов, работающих при различных давлени­ях и температурах

Полуавтоматическая

Порошковая проволока различ­ных составов, дающая в наплавке слой, работоспособный в заданных условиях. Проволока по ГОСТу 10543—63. Флюсы плавленые и бес­кислородные

Термообработка по техниче­ским условиям для металла арматуры и наплавленного слоя

Газовая ацетилено­кислородная

Стержни нз сплава ВК-3; флюс - бура или смесь буры с борной кис­лотой

Подогрев горелкой до 450— 500 °С и последующее медлен­ное охлаждение в песке или асбесте

Ручная дуговая

Электроды ЭА-1. ЭА-1Б. ЭА-2 и др. по ГОСТу 10052—62. В случае больших повреждений производится вварка вставок и накладок из стали Х18Н9Т

Различные детали и части машин, подвергае - мые кавитационным раз­рушениям

Предварительного подогрева и термообработки не требуется

Автоматическая под флюсом

Ленточные электроды из стали Х18Н9Т или из стали других марок этого типа; флюс АН-20

Различные части за­порной арматуры и дру - пе машиностроительные летали, требующие на­плавки поіерхностного слоя йз меди и медных сплавов

То же

Ленточные или проволочные элект­роды из меди или бронзы; флюс АН-20

Режим термообработки оп­ределяется химическим согта вом металла наплавляемой де тали

Газовая автоматиче-

СКЗЯ

Проволока Л62 или ЛК62-05 с при­менением газообразного флюса БМ-1 или БМ-2

Предварительный общий по­догрев до 450—500 "С и по­следующее равномерное ох­лаждение

Газовая ручная

Проволоки Ml, МЗС, Л 62 или ЛК62-05. Газообразный флюс БМ-1 или БМ 2. Марка проволоки выбира­ется в соответствии с требованиями к металлу наплавляемого слоя

Термообработка в зависимо­сти от химическою состава ос­новного металла. В большин­стве случаев подогрева дета­лей не требуется

2. Определение возможности и условий выполнения свароч­ных работ без демонтажа или с частичным демонтажем изделия.

3. Выбор способа подготовки изделия к сварке, при котором количество наплавленного металла будет минимальным.

4. Создание условий, обеспечивающих полное отсутствие ко­роблений детали при сварке или возникновение их в пределах, допустимых для данной детали.

5. Минимальная последующая механическая обработка де­тали после сварки или полное отсутствие таковой.

Более подробно эти вопросы рассматриваются в гл. II и III.

Группа II с. Разрушение деталей от длительного воздей­ствия знакопеременных или цикличных нагрузок (разрушения вследствие усталости металла). Вероятность этих разрушений резко возрастает при высоком уровне напряжений в изделии, на­личии в нем конструктивных недостатков или дефектов в металле.

В процессе эксплуатации оборудования, работающего при знакопеременных или цикличных нагрузках, в наиболее нагру­женных участках концентрируются напряжения, которые иногда могут достигать предела текучести. Эти напряжения после зна­чительного количества циклов могут вызвать разрушения ме­талла в данном месте, сначала в виде незначительного надрыва. •С увеличением продолжительности работы и числа циклов нагруз­ки размеры трещины постепенно увеличиваются. В таком состоя­нии деталь может работать до тех пор, пока величина напряже­ний в оставшемся сечении не достигнет предела прочности. В этом случае наступает хрупкое разрушение металла и деталь выхо­дит из строя. Усталостные разрушения имеют характерный из­лом, на котором можно отчетливо проследить постепенное разру­шение металла в данном сечении. Обычно излом имеет волно­образную форму с плавными переходами у отдельных волн; по­верхность волн сглажена, отдельные выступы при взаимном тре­нии смяты и зернистый характер металла в изломе уничтожен. При сухом трении поверхность излома покрыта красноватым на - .летом ржавчины, а при наличии смазки — забита и замаслена. Участок же хрупкого разрушения четко выделяется своим зерни­стым строением и свежим металлическим изломом. Характерный усталостный излом вала показан на рис. 1.

Возникновение усталостных разрушений зависит от величины расчетных напряжений, принятых при проектировании, наличия внутренних или поверхностных дефектов металла и обработки, а также от конструктивных недостатков — наличия резких перехо­дов от более массивного сечения к менее массивному, отсутствия закруглений в угловых переходах.

Назначая технологию восстановительных работ, необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие снятие полученных металлом усталостных напряжений. Наиболее рациональным способом для этого является общий высокотемпературный отпуск стальных изделий при 650 °С. Такая термообработка полностью ■снимает все напряжения (как сварочные, так и полученные деталью в процессе эксплуатации) и обеспечивает возможность длительной нормальной работы детали после проведенного ре­монта. Технология восстанозления таких деталей более подробно рассматривается в гл. II.

Рнс. 1. Усталостный излом коленчатого вала дизеля: л — излом щеки. 6 — излом шейки, 1—2 — участки зоны постепенного разруше­ния, 3 — линии скольжения, 4 — участок хрупкого разрушения

Рекомендуемые способы сварки для деталей групп 1с и Пс даны в табл. 5.

Группа III с. Разрушение деталей вследствие дефектов кон­струкции или дефектов, возникших при изготовлении и обработ­ке. К таким дефектам следует отнести: смещение стенок в чугун­ных и стальных литых деталях; резкие переходы сечений от боль­шой толщины стенки к малой; отсутствие нужных радиусов за­круглений в галтелях коленчатых и других валов; наличие отвер­стий на участках, где действуют значительные растягивающие усилия; внутренние раковины, шлаковые включения и несплавле - ния металла в литье; подрезы резцом при механической обработ­ке или в швах сварных соединений в напряженных участках; на­личие других местных концентраторов напряжений, расположен­ных в наиболее нагруженных частях детали.

Детали с указанными дефектами могут длительное время на­ходиться в эксплуатации и работать с полной нагрузкой. В то же время следует помнить, что в дефектном месте величина напря­жений может существенно возрасти и тогда незначительная пере­грузка или вибрации вызовут разрушение перегруженного

Характеристика деталей ’

Способы восстановления

Электроды, присадочные металлы и флюсы

Условия термообработки

Детали из углероди­стых сталей толщиной до 3 мм, изготовленные горячей и холодной ипауповкой и сваркой из листового и профиль­ного проката

Ацетилено - кислород­ная сварка

Проволоки Св-08, Св-08А. Св-08ГА, Св-ЮГА, Св-08ГС, Св-12ГС по ГОСТу 2246—60

Дуговая сварка в уг­лекислом газе

Проволоки Св-08ГС, Св-12ГС и др. по ГОСТу 2246—60. Углекислый газ, технический

Не требуется

Ручная дуговая свар­ка

Электроды типов Э34, Э42, Э42А, Э46, Э46А и др. по ГОСТу 9467—60 марок АН-1, ОМА-2, ВИАМ-25 и др.

Детали из углероди­стых сталей толщиной более 3 мм, изготовлен­ные ковкой, горячей штамповкой, сваркой и литьем

Ручная дуговая свар­ка

Электроды типов Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э-55 по ГОСТу 9467—60 с рудным или рутиловым покрытием для деталей, работающих при статических нагрузках, и с фто­ристо-кальциевым покрытием для деталей, работающих при динамиче­ских нагрузках. Рекомендуются эле­ктроды ОЗС-З, ОЗС-4, МР-3. УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ - 13/65, АНО-1 и др.

Для деталей из малоуглеро­дистых сталей (до Ст. 41 тер­мообработки не требуется. Стали, содержащие 0,23% С и выше, подогреваются до 300 °С. Для толстостенных де­талей желателен высокотемпе­ратурный отпуск при 650 °С

Литые детали из угле­родистых сталей толщи­ной 50 мм и более

Ручная дуговая свар­ка

Электроды типов Э42А, Э46А, Э50А, Э55 по ГОСТу 9467—60 с фто­ристо-кальциевым покрытием марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65 и др.

Подогрев до 300—400 °С и отпуск при 650 °С

Литые детали из уг­леродистых сталей тол­щиной 50 м и более

Электрошлаковая свар­ка

Проволоки Св-08, Св-08А, Св-08Г по ГОСТу 2246—60 и др. в зависи­мости от состава основного металла; флюсы АН-8, АН-22, ФЦ-7

После сварки желателен отпуск при 650 °С

Чугунные детали, пред­варительный подогрев которых не вызывает из­менения размеров

Ацетилено - кислород­ная или пропано-кисло - родная сварка

Чугунные присадочные прутки по ГОСТу 2671—44 марок А и Б. Флюсы-бура; флюсы ВНИИавтоген­маша ФНЧ-1, ФНЧ-2, газообразный флюс БМ-2

Общий или местный подо­грев до 350—500 °С. Охлажде­ние после сварки естественное, не на сквозняке

Чугунные детали, пре­дварительный подогрев которых нежелателен из-за возможного изме­нения размеров

Газовая сварка. Низ­котемпературная сварка— пайка

Присадочные прутки НЧ-1, НЧ-2 с флюсами ФНЧ-1, ФНЧ-2; прово­лока ЛОК-59-1-03 с активным флю­сом ВНИИавтогенмаша. Цинковый пруток марки «Ц» с хлористым флюсом ВНИИавтогенмаша

Не требуется

Ручная дуговая свар­ка

Электроды ЦЧ-4, медно-железные ОЗЧ-1, медно-никелевые МНЧ-1, же - лезо-никелевые ЦЧ-ЗА и др.

То же

Дуговая полуавтома - ікческая сварка

Порошковая проволока ППЧ-1, ППЧ-2 и др.

Продолжєнчє табл. 5

Характеристика деталей

Способ восстановления

Электроды, присадочные металлы и флюсы

Условия термообработки

Медные, латунные и бронзовые детали

Ацетилено - кислород­ная сварка. Сварка изделий больших габа­ритных размеров произ - водится двумя горелка­ми і

Проволока по составу, близкая к свариваемому металлу. Флюс-бура или смесь буры с борной кислотой; газообразные флюсы БМ-1, БМ-2

В ряде случаев требуется предварительный или местный подогрев до 200—300 ГС

Медные, латунные и бронзовые детали

Ручная дуговая свар­ка

Для сварки медных деталей при­меняются электроды «Комсомо­лец-100» и ЗТ, а для сварки лату­ней и бронз — электроды со стерж­нем, близким по составу к основно­му металлу, со специальным покры­тием

Для массивных деталей тре­буется местный подогрев газо­вой горелкой или индуктором

Дуговая сварка в сре­де аргона или гелия не- плавящнмся (вольфра­мовым) электродом

Присадочный металл выбирается в зависимости от состава основного металла. Вольфрамовые прутки ма­рок ВЛ-10 или ВТ-15

Для изделий малого веса подогрева не требуется. Мас­сивные детали подогреваются до 300—400 °С

Дуговая сварка в сре­де аргона, гелия или азота плавящимся элек­тродом

Присадочная проволока КМЦ-3-1

Массивные детали подогре­ваются ДО 300—400 °С

Детали из алюминия и алюминиевых сплавов (штампованные. кова­ные, литые)

Газовая сварка

Присадочная проволока, близкая по составу к свариваемому метал­лу; флюс АФ-4А илн его заменяю­щий

В большинстве случаев тер­мообработка не требуется. Из­делия сложной конфигурации требуют общего подогрева до 200—250 °С

Ручная дуговая свар­ка

Электроды ОЗА-1, ОЗА-2

Предварительный местный подогрев до 200—250 °С

Аргоно-дуговая сварка неплавящимся электро­дом

Вольфрамовые прутки диаметром 1—5 мм, ВЛ-10, ВТ-15 или другие, их заменяющие. Присадочная про­волока, близкая по составу к сва­риваемому металлу. Аргон марок А или Б по ГОСТу 10157—62

Не требуется

Аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом

Присадочная проволока, близкая по составу к свариваемому металлу. Аргон марок А или Б по ГОСТу 10157—62

То же

участка, вследствие чего деталь выйдет из строя. На рис. 2 по­казана схема расположения внутреннего дефекта в виде круп­ной раковины в верхней крышке паровой турбины фирмы Бро - ун-Бовери. Дефект в виде свища появился после 16 лет эксплуа­тации, хотя толщина стенок в дефектном месте составляла толь­ко 8—10 мм вместо 100 мм в целом месте.

Технология сварки деталей этой группы должна предусмат­ривать: полную заварку обнаруженных дефектов; возможность

Рнс. 2. Схема расположения крупного литейного дефекта в верхней крышке паровой тур­бины:

/ — литейная пстота. частично засо­ренная шлаками. 2 — свищ в стенке толщиной 8—10 мм, появившийся че­рез 16 лет эксплуатации, 3 — патру­бок турбины, 4 — трещины на внут­ренней поверхности

усиления конструкции ремонти­руемого узла путем приварки уси­ливающих элементов; исправле­ние конструктивного недостатка путем наплавки и изменения кон­струкции узла. Повышение на­дежности сварного соединения может обеспечиваться также при­менением присадочного металла, обладающего большей прочно­стью и вязкостью, чем основной металл.

Группа IVc. Разрушения, происходящие при длительном воздействии теплоты, передавае­мой металлу через газы, жидко­сти и пары. Такие разрушения встречаются;

а) в энергетических тепловых установках, паропроводах, пароперегревателях, барабанах кот­лов и в другом оборудовании паросилового хозяйства;

б) в нефтеперегонной и химической аппаратуре;

в) в двигателях внутреннего сгорания.

Тепловое разрушение металлов в большинстве случаев вызы­вается изменением их механических и физических свойств и свя­зано с явлением окисления основных элементов сплава. Свари­ваемость таких сплавов резко ухудшается. Ремонтировать изде­лия с тепловыми разрушениями очень сложно. В ряде случаев приходится удалять значительные объемы пораженного металла и даже целые узлы агрегатов, заменяя их новыми. Такой ремонт требует тщательно разработанной технологии. Для деталей, изго­товленных из углеродистых и легированных сталей, а также из чугуна, приходится для улучшения структуры и снятия напряже­ний в большинстве случаев применять сварку с предварительным подогревом изделия и последующую термическую обработку.

Группа Vс. Коррозионные (химические), кавитационные и эрозионные разрушения.

Коррозионные разрушения наблюдаются в различных ап­паратах для химических, нефтеперерабатывающих, лакокрасоч­
ных и других процессов, где происходит соприкосновение метал­ла с агрессивной средой. Интенсивность коррозии резко возра­стает при высоких температурах и давлениях.

Коррозионые разрушения в химической аппаратуре могут быть общими, когда наблюдается растворение поверхностных участ­ков металла в рабочей среде, или местными (межкристалличе - скнми), когда разрушение происходит между отдельными кри­сталлами. Изделия, изготовленные из аустенитной нержавеющей стали, не стабилизированной специальными присадками (тита­ном, ниобием), особенно подвержены таким разрушениям. В этом случае в участках, где структурные изменения вызвали выпаде­ние карбидов хрома, происходит интенсивная местная так на­зываемая «ножевая» коррозия, и изделие в месте сварного со­единения разрушается. Ремонт таких изделий выполняется или наплавкой специальными электродами, стабилизированными от выпадения карбидов хрома при сварке, или вваркой вставок вместо удаленной части основного металла.

В паросиловом энергетическом оборудовании (барабаны кот­лов, грязевики, пароперегреватели и т. д.) встречаются разру­шения в виде отдельных «разъедин» и свищей. Исправление их производится путем заварки дефектных мест электродами, обес­печивающими состав наплавленного металла, близкий к основ­ному.

Наиболее опасны для этих установок явления так называемой каустической хрупкости, которые проявляются в виде местных трещин в зоне заклепочных соединений и в зоне трубных реше­ток.

Следует отметить, что в Советском Союзе различными орга­низациями и предприятиями проделана значительная работа по замене клепаных соединений в барабанах котлов действующих котельных установок на сварные. Работа была организована так, что всю сварку выполняли без демонтажа котлов, не затрагивая их трубной системы и без нарушения целостности обмуровки кот­ла. Тщательно разработанная технология и высокая квалифика­ция сварщиков позволили провести работы на большом количе­стве парокотельных установок низкого (12—15 кГ/см2) и сред­него (50—60 кГ/слі2) давления пара. Эти мероприятия, осуществ­ленные в широких масштабах, существенно повысили безопас­ность работы котельных установок промышленных предпри­ятий.

Кавитационные разрушения деталей камер и рабочих колес гидротурбин и насосов вызываются действием струй жидкости, протекающей с критической скоростью. Этот вид разрушения ха­рактеризуется образованием в месте повреждения губчатого ме­талла. В некоторых случаях глубина пораженного слоя может достигать нескольких десятков миллиметров. Детали с разруше­ниями подобного типа восстанавливаются наплавкой сплавами,

Восстанавливаемый агрегатуй 2рактер

разрушения

Способ восстановления

Рекомендуемые электроды и присадочные материалы

Котельные установки для раз­личных давлений и температур па­ра. Трещины в результате «каусти­ческой хрупкости»

Удаление поврежденного участка и вварка новой встав­ки, изготовленной из материа­ла, близкого по составу с ос­новным металлом.

Ручная дуговая наплавка

Электроды типов Э42А, Э46А, Э50А по ГОСТу 9467—60 марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др. в зависимости от состава основного метал­ла. Режимы сварки обычные в зависимости от толщины свариваемого металла

Барабаны, сухопарники и грязеви­ки паровых котлов, автоклавы, изго­товленные из углеродистых сталей. Местные разрушения в виде сви­щей и раковин

Ручная дуговая наплавка Автоматическая и полуавто­матическая наплавка под флю­сом

Электроды Э12, Э42А, Э46 по ГОСТу 9467—60 диаметром 3, 4 и 5 мм. Рекоменду­ются марки ОЗС-4, УОНИ-13/45, МР-3, УОНИ-13/55, АНО-1 и др. Проволока НП2Х14 и др. по ГОСТу 10543—63. Режимы тока мини­мальные для выбранного диаметра электрода и проволоки. Перед наплавкой необходима тща­тельная механическая зачистка поверхности ме­талла, после наплавки — тщательная очистка от шлака

Различная арматура, работаю­щая при высоких температурах и давлениях, изготовленная из пер­литных теплоустойчивых сталей ти­па ХМФ - Эрозионные и кавита­ционные местные разрушения

Ручная дугорая

наплавка

Электроды типов Э-М, Э-МХ, Э-ХМ, Э-ХМФ, Э-ХМФБ и др. по ГОСТу 9467—60. Марка элект­рода выбирается в зависимости от состава ос­новного металла. Рекомендуются следующие марки электродов: ЦЛ-14, ЦЛ-20, ЦЛ-26, ЦЛ-27 и др,

Различная арматура, работающая при высоких температурах и давле­ниях, изготовленная из аустенит - ных сталей. Эрозионные и кави­тационные местные разрушения

То же

Электроды по ГОСТу 10052—62. Марка элект­рода выбирается в зависимости от состава ос­новного Металла и требований к износостойко сти наплавляемого слоя

Различная аппаратура из нержа­веющих сталей. Местная коррозия швов и переходных ЗОН

>

Электроды по ГОСТу 10052—62. Марка элект­рода выбирается в зависимости от состава ос­новного металла. Перед наплавкой необходима тщательная зачистка металла. Режимы сварки должны обеспечить минимальный нагрев основ­ного металла

Различная аппаратура из нержа­веющих сталей. Сплошная коррозия сварного соединения или основного металла

Ручная дуговая сварка

Удаление поврежденного места и вварка за­платы. Электроды те же, что и для наплавки

Рабочие колеса и камеры гидрав­лических турбин и насосов. Кави­тационные разрушения

Автоматическая сварка под флюсом

Наплавка или облицовка поврежденных уча­стков нержавеющей сталью. Сплошная наплавка ленточным или проволочным нержавеющим электродом типа Х18Н9 н др., под флюсом АН-20

Химическая и нефтеперегонная аппаратура, работающая в условиях высокой температуры и активной коррозионной среды Различные повреждения основного металла и сварных соединений в ви­де очаговой коррозии, свищей - и ра­ковин

Ручная дуговая сварка

Электроды по ГОСТам 9467—60 и 10052—62. марка электрода выбирается в зависимости от марки свариваемого металла. Наплавка по­врежденного участка производится после зачи­стки основного металла. В некоторых случаях поврежденный участок удаляется н вваривает­ся вставка из нового металла. Режимы сварки — по техническим условиям на электроды соответ­ствующего типа

дающими устойчивый нержавеющий слой, или вваркой заплаты из нового металла.

Эрозионные разрушения наблюдаются в арматуре тепловых энергетических установок и химических агрегатов, работающих при высоких давлениях и высоких температурах. Запорная и ре­гулирующая арматура должна иметь уплотнительные поверхно­сти, хорошо сопротивляющиеся эрозионным разрушениям.

В ряде случаев коррозионные (химические) повреждения соче­таются с тепловыми. Некоторые способы исправления типовых повреждений деталей этой группы приведены в табл. 6.

Группа Vic. Разрушения деталей, изготовленных из мате­риалов, не соответствующих техническим условиям, в частности материалов с повышенным содержанием вредных примесей, на­пример, литые углеродистые стали с повышенным содержанием фосфора и серы, кипящие стали, содержащие большое количе­ство газов, специальные сплавы, содержащие повышенное коли­чество вредных примесей или газов (водорода, кислорода, азота).

Сплавы с повышенным содержанием вредных примесей (на­пример, для стали — серы, фосфора, водорода, азота и кислоро­да), а также других примесей, случайных для сплава данной мар­ки, плохо свариваются. В большинстве случаев для сварки таких сталей требуются специальные условия и тщательная разработка технологического процесса. Особенно трудно ремонтировать де­тали, изготовленные из кипящих сталей, если их приходится сва­ривать при температурах ниже 0°С. Например, стальные литые опорные бандажи (диаметр 3,6—4,8 м, сечение 800x250 мм) им­портных цементных вращающихся печей в ряде случаев имели повышенное (до 0,08%) содержание фосфора. Аварийные разры­вы таких бандажей удавалось заваривать только с местным подо­гревом стыка до 350—400°С, выполнением сварки за один тепло­вой цикл, применением высококачественных электродов и прове­дением местной термообработки при 650° С для снятия внутрен­них напряжений после сварки.

Такая технология сварки при высокой квалификации сварщи­ков обеспечивала длительную работу бандажа при сложных ди­намических нагрузках.

Прежде чем назначать технологию сварочно-восстановитель­ных работ, необходимо тщательно проанализировать причину вы­хода детали из строя; при этом нужно учитывать, что в ряде слу­чаев может иметь место сочетание нескольких причин. Так, на­пример, при ударе, вызвавшем разрушение детали, в изломе был обнаружен существенный литейный дефект. В этом случае, если дефект полностью исправить наплавкой, заваренный участок бу­дет более работоспособен, чем до разрушения.

РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

АВТОМАТИЧЕСКАЯ И ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ НАПЛАВКА

Применение автоматических и полуавтоматических способов в наплавочных работах позволяет резко повысить производи - тельность работы, освободить сварщика-наплавщика от тяже­лого и однообразного труда, обеспечить равномерность состава наплавки и заданные размеры наплавляемого …

РУЧНАЯ ДУГОВАЯ НАПЛАВКА

Ручная дуговая наплавка является универсальным спосо­бом и находит шґірокое применение в ремонтных работах. Этот способ обладает большой маневренностью: можно выполнять наплавку в любом пространственном положении, быстро изме­нять направление и место …

НАПЛАВОЧНЫЕ РАБОТЫ

Наплавка широко применяется в ремонтных работах, когда требуется восстановить изношенные рабочие поверхности дета­лей, а также при изготовлении новых изделий, для создания рабочих поверхностей, отличающихся по составу и механиче­ским свойствам металла …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.