СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Кислород. Пламя, обладающее высокой температурой, необходимое для газопламенной сварки, образуется при сгорании горючих газов или паров в смеси с техническим кислородом. При нормальных условиях кислород пред­ставляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. Но при низ­ких температурах газообразный кислород может перейти в жидкое состояние и даже превратиться в твердое веще­ство, Сам кислород не токсичен, не горит, но активно поддерживает горение других веществ, при котором вы­деляется большое количество тепла. Соединения кисло­рода с горючими Веществами в большой концентрации может привести к воспламенению и даже взрыву при на­личии открытого огня или искры, а в сжатом состоянии при контакте с парами масел, жиров и других горючих веществ — к самовоспламенению. Получают технический кислород из атмосферного воздуха или электролизом воды. Основные физические свойства кислорода приве­дены в табл. 26.

Хранение и транспортировка жидкого кислорода про­изводится в специальных транспортных резервуарах, име­ющих хорошую тепловую изоляцию, К потребителю кис­лород поступает в баллонах под давлением, создаваемым при помощи компрессоров. Согласно ГОСТ 949-73 давле­ние кислорода в баллонах должно быть 15±0,5 МПа или 20±0,1 МПа. При температуре от —50 до +30°С давление в баллонах должно соответствовать величинам, приведен­ным в табл. 27.

Хранение И транспортировка баллонов с жидким кис­лородом при температурах выше +60°С недопустимы.

Ацетилен (С2Н;) — химическое соединение углерода и водорода, в нормальном состоянии представляющее со­бой бесцветный горючий газ с резким запахом. Ацетилен легче воздуха и 1 м3 при температуре 20°С имеет массу 1,09-кг. Низкая температура ацетилена (240—630”С) дела­ет этот газ взрывоопасным в соединении с кислородом. Так, при атмосферном давлении смесь ацетилена с воз­духом становится взрывоопасной при содержании ацети­лена 2,2%. Ацетилен токсичен и при вдыхании его вызы­вает головокружение, тошноту и даже отравление.

Сгорание ацетилена в смеси с техническим кислоро­дом сопровождается высокой температурой, достигающей 3200'С. Основные физические свойства ацетилена приве­дены в табл. 2S.

Таблица 28

Технический ацетилен получают двумя способами:

1) Из карбида кальция действием на него водой в спе­циальных ацетиленовых генераторах.

2) Из углеводородных продуктов, содержащихся в природных газах, нефти и торфосланцах.

В сварочных работах, выполняемых на строительных площадках, в условиях мелких мастерских и т. д. большее распространение получил первый способ. Однако в про­мышленном производстве все большее распространение получает второй способ, как более прогрессивный и рен­табельный.

Газообразный ацетилен может растворяться в таких жидкостях, как вода, бензол, бензин, но чаще всего его растворяют в ацетоне. Поэтому растворенным называют ацетилен, находящийся в баллоне, заполненном порис­той массой, пропитанной ацетоном. При наполнении таг кие баллоны искусственно охлаждают. При открывании вентиля на баллоне ацетилен начинает выделяться из аце­тона в виде газа. Растворение ацетилена применяют для его длительного хранения и транспортировки, так как в жидком и твердом состоянии он взрывоопасен.

Карбид кальция — кристаллическое вещество (СаС2) темно-серого или темно-коричневого цвета с удельным весом от 2,3 до 2,53 г/см3. При взаимодействии с парами воды, находящимися в атмосферном воздухе, имеет ха­рактерный (чесночный) запах. При взаимодействии с во­дой карбид кальция разлагается с образованием ацетиле­на и гашеной извести. Из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 372 дм3 ацетиле­на, однако наличие примесей снижает этот показатель до 280 дм}. Процесс разложения карбида кальция в воде про­исходит по следующей реакции:

СаС2 + Н20 = С2Н2 + Са(ОН).

Карбидная пыль при смачивании водой разлагается почти мгновенно, поэтому применять ее в ацетиленовых генераторах невозможно. Для этого используют кусковый карбид кальция, загружая им ацетиленовый аппарат. В зависимости от размеров кусков и сортности карбида кальция получают фактический выход ацетилена, отра­женный в табл. 29.

Продолжительность разложения карбида кальция за­висит от его грануляции и температуры, при которой происходит разложение. Для охлаждения ацетилена при

разложении карбида кальция берут от 5 до 20 дм3 воды на 1 кг карбида кальция. Кроме того, иногда применяют «су­хой» способ разложения, когда на 1 кг мелко раздроблен­ного карбида кальция в генератор подают 0,2—1 дм3 воды.

Барабаны с карбидом кальция должны сохраняться в помещениях, которые отвечают следующим условиям:

— помещение должно быть закрытым, сухим, пост­роенным из негорючих материалов, защищенным от по­падания влаги, хорошо проветриваться и иметь легкую кровлю, которую периодически проверяют на целост­ность.

— в помещении не должно быть водопровода, канали­зации, а также водяного и парового отопления;

— уровень пола в помещении должен быть на 0,2 м выше отметки ^наружной планировки;

— помещение должно оборудоваться средствами (про­тивопожарной защиты.

Барабаны с карбидом кальция могут складироваться как в горизонтальном, jaK и в вертикальном положении. Помещения, где складируется карбид кальция, должны оборудоваться средствами механизации. Пустая тара из- под карбида кальция должна сохраняться в специальных местах вне производственных помещений.

Запрещается складировать карбид кальция в подвалах и местах, где существует угроза затопления, нельзя со­хранять открытые или поврежденные барабаны с карби­дом кальция.

Открывать барабаны с карбидом кальция следует ла­тунным зубилом и молотком, а запаянные барабаны — специальным режущим приспособлением. Место реза должно предварительно смазываться жировой смазкой слоем от 3 до 5 мм, что предотвращает появление искр. Открывать барабаны, развешивать карбид кальция, отсе­ивать мелкие фракции и пыль нужно в отдельных специ­альных помещениях. Просыпанный карбид кальция сле­дует тщательно убрать.

Открытые или неполностью использованные бараба­ны с карбидом кальция закрывают водонепроницаемы­ми крышками. Открытым может быть только один бара­бан. В случае возникновения пожара в помещении, где хранится карбид кальция, нельзя пользоваться для туше­ния огня водой.

Пропан-бутановые смеси состоят из пропана (C3HS) с примесью бутана (С4Н|0)! в количестве от 5 до 30%. Их получают при переработке нефти или добыче природного газа. Для сварочных работ эти смеси поставляется в бал­лонах в сжиженном состоянии. Из сжиженного состояния пропан-бутановая смесь переходит в газообразное при температуре —40'С при нормальном атмосферном давле­нии или при нормальной температуре, но при понижен­ном давлении. Условия перехода пропана и бутана в жид­кое состояние отражены в табл. 30.

Таблица 3 0..

Испарение I кг пропан-бутановой смеси освобождает до 0,535 м3 паров, которые в смеси с кислородом образу­ют сварочное пламя. При работе с пропан-бутановым и смесями следует учитывать* что этот, состав тяжелее воз­духа, поэтому при утечках скапливается в низменных ме­стах и углублениях. .При большой концентрации такой смеси в атмосферное воздухе она становится взрывоопас­ной. Для своевременного обнаружения таких скоплений в смесь добавляют специальное вещество, имеющее непри­ятный специфический запах. Баллоны, предназначенные для хранения и транспортировки пропан-бутановой сме­си заполняют не полностью, так как, испаряясь, смесь создает большое давление, что может привести к разру­шению баллона и взрыву. Переход из жидкого состояния в газообразное происходит самопроизвольно в верхней части баллона. Температура пламени, образованного про­пан-бутановой смесью с кислородом, ниже температуры

ацетиленовою пламени і, поэтому для сварки сталей та­кая смесь используется редко. Большей частью такие сме­си применяют при газовой резке и пайке или при сварке металлов с низкой температурой плавления.

Водород — представляет собой газ без цвета и запаха. Его получают в специальных генераторах, воздействуя сер­ной кислотой на железную стружку и цинк. Этот горючий газ в смеси с кислородом образует взрывчатую смесь, на­зываемую гремучим газом. Хранят и транспортируют во­дород в сжиженном состоянии, в которое он переходит при температуре -253”С. Водород в газообразном состоя­нии легко проникает через любые неплотности, поэтому баллоны, трубопроводы и запорная арматура должны от­вечать высоким требованиям герметичности. При сгора­нии водорода пламя практически не светится и не имеет четких границ.

Бензин и керосин — представляют собой жидкости, по­лучаемые при переработке нефти. При нормальной тем­пературе и атмосферном давлении они легко испаряются и в газопламенной обработке металлов используются в виде паров. Для испарения бензина или керосина горелки снабжают специальными испарителями или распылите­лями. Чаще всего эти жидкости используют для резки ме­таллов, заменяя ацетилен. При этом вместо 1 м3 ацетиле­на расходуется 1,3 кг керосина.

Кроме этого для газопламенной обработки могут при­менять природный газ, нефтяной газ, окись углерода и т. д. Все эти газы в смеси с кислородом или атмосферным воздухом при определенном их соотношении образуют взрывоопасные смеси, что следует учитывать в процессе работы. Пределы взрываемости газов и паров горючих га­зов и жидкостей в смеси с воздухом и кислородом приве­дены в табл. 31.

Сварочная проволока и другие присадочные материалы. В качестве присадочных материалов при газопламенной сварке применяют сварочную, проволоку или литые прут­ки, которые по своему химическому составу должны быть близкими к основному материалу. Нельзя в качестве при­садочных материалов применять случайную проволоку, так как это скажется на качестве сварного соединения. Присадочные материалы должны отвечать следующим требованиям:

— температура их плавления должна быть несколько меньше температуры плавления основного материала; :

— химический состав должен соответствовать хими­ческому составу основного материала;

— поверхность должна быть ровной и чистой, без ока­лины, ржавчины, масла и жировых отложений;

— плавление должно происходить ровно, без разбрыз­гиваний и испарений;

— после кристаллизации наплавленный металл дол­жен обладать хорошей плотностью без раковин, пор, шлаковых включений и т. п.

Применение в качестве присадочного металла различ­ных полосок недопустимо, так как это влечет за собой неравномерную ширину сварочного шва и его неодно­родность, что сказывается на качестве сварного соедине­ния. Вместо сварочной проволоки допускается примене­ние пруткового материала, прошедшего калибровку. При газовой сварке цветных металлов и нержавеющих сталей в виде исключения допускается применение полосок,

своим химическим составом сходных с основным метал­лом.

Стальная проволока, предназначенная для сварки, по­ставляется в бухтах с обязательной маркировкой в виде бйрок, на которых указаны: марка провода, ее диаметр, покрытие и т. д. Низкоуглеродистая и легированная про­волоки могут иметь омедненную поверхность, предназ­наченную для защиты от атмосферного воздействия. Раз­меры и масса мотков проволоки приведены в табл. 32.

Для сварки цветных металлов промышленность выпус­кает сварочную проволоку с соответствующим химичес­ким составом. Так, проволока для сварки алюминия и его сплавов выпускается Диаметром от 0,8 до 12,0 мм. Она может быть тянутой или прессованной. Поставляется в бухтах, которые упаковываются во влагонепроницаемые пакеты. К. каждой бухте крепится бирка, на которой ука­зывают изготовителя, номер упаковки, условное обозна­чение проволоки, масса мотка и предупреждение: «Боит­ся сырости и ударов». Химический состав проволоки дол­жен соответствовать свариваемому сплаву.

Проволока на медной основе выпускается в бухтах и прутками. Она может быть в отожженном (мягком) и в твердом состояниях. Предусматривается следующая мар­кировка проволоки на медной основе:

Mi — проволока для сварки неответственных конст­рукций на основе меди;

Мір, МЗр — проволока для газовой сварки медных конструкций общего назначения;

MCpl — для сварки ответственных электротехничес­ких конструкций;

J163 — для газофлюсовой сварки латуни;

Л060-1 — для газофлюсовой сварки латуни, легиро­ванной оловом;

ЛКБ062-0,2-0,04-0,5 — для газовой сварки и пайки меди и латуни без применения флюса;

ЛМц58-2, ЛЖМц59-1-1, ЛОК59-1-0,3 — для сварки латуни, пайки меди и меди с латунью.

Флюсы — в газопламенной сварке и пайке используют для раскисления расплавленного металла и удаления из сварочной ванны образующихся окислов и неметалличес­ких включений. Под действием высоких температур флю­сы связывают оксиды химическим путем с образованием легкоплавких соединений или растворяют их в сварочной ванне, а образующиеся при этом шлаки всплывают. Об­разовавшаяся на поверхности сварочной ванны шлако­вая пленка защищает металл от окисления при контакте с атмосферным кислородом.

Состав флюсов подбирают в зависимости от химичес­ких реакций, преобладающих в сварочной ванне. Так, если в сварочной ванне преобладают основные оксиды, то используют кислые флюсы. Если же реакция свароч­ной ванны кислая (Si2 и др.), то флюс должен быть ос­новным. Физические свойства наиболее часто применяе­мых флюсов приведены в табл. 33.

Флюсы вводят в сварочную ванну рукой, ложкой, со­ставляют в виде паст, которые наносят на свариваемые

кромки, в виде газов, вводимых непосредственно в сва­рочное пламя и т. д.