Подготовка строительных площадок

     На  строительстве применяют дуговую  и газовую сварку. Газовую сварку путем наплавки металла электрода, расплавляемого в горящей струе  газа, применяют в основном при  сварке труб мелких диаметров. Дуговая варка (см. Рис. 5) - основной вид сварки строительных конструкций - это сварка плавлением, при которой нагрев и расплавление металла электрода и кромок изделия осуществляются электрической дугой, возбуждаемой между электродом и свариваемыми деталями.

     Дуга имеет температуру до 6000 °С и расплавляет металл электрода и изделия, который, остывая, образует слой наплавленного металла (сварной шов).

     Под влиянием электромагнитных сил в  зоне горения дуги происходит движение газов, образующихся при расплавлении конца электрода, которое направлено от электрода к изделию. Это движение газов создает давление дуги на расплавленный металл изделия и образует в нем углубление - кратер, вытесняя жидкий металл сварочной ванны из зоны горения дуги и тем самым способствуя более глубокому расплавлению металла изделия. Толщина слоя основного металла, перешедшего в расплавленное состояние, называется глубиной провара. При ручной сварке глубина провара достигает 1 ... 2 мм, при специальных видах сварки автоматической или методами глубокого проплавления - она увеличивается.

     Если  разогрев основного металла изделия  будет недостаточным при сварке, то он может вообще не перейти в  жидкое состояние, присадочный металл (металл электрода) застынет на изделии  и молекулярного соединения металлов в один сплав не произойдет. Такое явление называется непроваром.

     При чрезмерном разогреве изделия возможно интенсивное проникновение кислорода  воздуха внутрь стали свариваемого изделия и ее загрязнение оксидами, а также выгорание углерода, марганца и других необходимых компонентов стали. Такое явление называют пережогом. Пережог резко снижает прочность стали и не может быть исправлен. Пережженный металл надо полностью удалять из сварного соединения. 

     Находясь  в жидком состоянии, металл электрода  и сварочной ванны поглощает из воздуха кислород и азот, которые, частично растворяясь в нем, делают структуру наплавленного металла хрупкой и неоднородной, склонной к старению. Эти вредные влияния в значительной степени устраняются, если для сварки применяют электроды с покрытием и если сварка производится короткой дугой. Длина дуги определяется расстоянием между дном кратера сварочной ванны и концом электрода. Обычно нормальная длина дуги 0,5 ... 1,1 d, где d - диаметр электрода. 

а - ручная сварка, б - схема сварки; 1 - электрод, 2 - изделие, 3 - сварочная ванна, 4 - наплавленный металл (сварной шов), 5 - кратер, 6 - глубина  провара, 7 - шлак, 8 - злектрододержатель, 9 - токопроводящий провод, 10 - источник энергии.

     Покрытие  электродов делается для того, чтобы  при расплавлении его в процессе сварки образовалась газовая среда, защищающая металл сварного шва от вредного воздействия воздуха. Покрытие стабилизирует горение дуги, улучшает структуру и качество металла сварного шва, а также облегчает процесс сварки. Применяют покрытия двух видов: тонкие, или стабилизирующие (ионизирующие), и толстые, или качественные. Тонкие покрытия (из мела, разведенного жидким стеклом) повышают устойчивость дуги, но слабо защищают наплавленный металл от кислорода и азота воздуха. Электроды с толстым покрытием используют для получения такого наплавленного металла, который по своим механическим показателям не уступает основному металлу.

      В состав покрытий входят оксиды металлов, известняк, плавиковые шпаты, ферросплавы, жидкое стекло или другие связующие  материалы.

      При монтаже применяют различные  способы дуговой сварки: ручную, автоматическую, полуавтоматическую, под флюсом, а также различные способы сварки в среде защитных газов.

      Ручную  сварку (см. Рисунок выше, поз. а) выполняют плавящимся металлическим электродом. Его удерживают в нужном положении и перемещают вдоль свариваемого шва вручную.

      Автоматическая  сварка происходит так. Электрод (проволочный или в виде узкой металлической ленты) автоматом подается и перемещается в зоне сварки. Сварка протекает под слоем гранулированного вещества - флюса или в среде защитных газов (аргона, углекислого газа). Оболочка из флюса толщиной 30 ... 50 мм укрывает все плавильное пространство и защищает жидкий металл сварочной ванны от воздействия кислорода и азота воздуха. Благодаря этому гарантируется высокое качество сварки.

      Автоматическая  сварка в среде защитного газа про изводится плавящимся или  неплавящимся электродом с подачей в зону дуги сварочной проволоки в качестве наплавляемого металла и защитного газа. Применяется в основном в стационарных условиях.

      Полуавтоматическая  сварка происходит под слоем флюса или порошковой проволокой (свернутой в трубочку стальной лентой, внутрь которой запрессован флюс). Подача электрода в зону дуги механизирована, а перемещают его вдоль свариваемых кромок вручную.

      Автоматическую и полуавтоматическую сварку применяют при большом объеме протяженных швов: сварке листовых конструкций, трубопроводов большого диаметра, укрупнительной сборке конструкций. 
 

7.2. Инструмент сварщика. Дополнительное оборудование.

     При ручной дуговой сварке в руках сварщика всегда электрододержатель — приспособление, в котором крепится сварочный электрод. Электрододержатель включен в сварочную электрическую цепь переменного либо постоянного тока. Она состоит из следующих элементов:

- источник  питания дуги;

- сварочный электрод в электрододержателе;

- свариваемое  изделие;

- сварочные  провода-кабели;

- стеллаж, подключенный к источнику питания.

     На  стройках, разбросанных по всей стране, подчас за тысячи километров от развитых промышленных центров, характерно применение обоих видов тока. Переменный ток, легко трансформирующийся по напряжению и передающийся на большие расстояния по ЛЭП, более экономичен.

     Существует  много различных типов и моделей  электрододержателей. Но требования к  ним одинаковы: сварочный электрод должен быстро и надежно закрепляться в держателе, а после сгорания электрода оставшийся конец («огарок») должен легко удаляться; рука сварщика, в которой находится     электрододержатель, должна быть надежно защищена от случайного проникания сварочного электрического тока и от теплового нагрева самим держателем. Электрододержатели рассчитывают и изготавливают на различные максимумы тока (125, 315 и 500 А) по единому стандарту. Электроды в них зажимаются под углами, под которыми они держатся при сварке в нижнем, вертикальном и потолочном положениях.

     От  источника сварочного тока к электрододержателю и от свариваемой детали к источнику тока идут сварочные кабели (провода). Длина их может достигать нескольких десятков метров, и подчас приходится соединять два отрезка кабеля в одну нитку. Для этого сварщик пользуется специальными соединительными муфтами, которые быстро и надежно соединяют два отрезка кабеля.

     В работе сварщику приходится использовать множество различного инструмента. Специальную металлическую щетку  используют для очистки поверхности  свариваемых кромок от следов окалины  или ржавчины. Зубило необходимо для удаления корки шлака после сварки, покрывающей сварной шов и образующейся в результате сгорания обмазки сварочного электрода или флюса. Для соединения различных электрических схем, для текущего ремонта источников питания и других целей сварщику необходимы отвертка с диэлектрической ручкой, плоскогубцы комбинированные, ключ разводной, молоток. В качестве защитных средств сварщик использует светофильтры и обыкновенное стекло, вставляемые в щиток или шлем-маску.

     Сварщику  необходимы следующие инструменты и приспособления: защитная маска, клемма заземления сварочной цепи, муфта соединительная быстроразъемная, муфта концевая для подключения сварочной цепи к источнику питания, электрододержатели разных типов, муфта соединительная. Весь комплект этих инструментов и приспособлений может быть заранее подобран, скомплектован и уложен в специальный металлический ящик-чемоданчик, который выдается каждому сварщику при оформлении на работу и остается в его индивидуальном пользовании.

     Питание сварочной дуги производится от специальных источников, которые подразделяются на источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (генераторы, преобразователи и выпрямители).

     В зависимости от способа регулирования  режима сварки и получения падающей внешней характеристики различают сварочные трансформаторы с нормальным и повышенным магнитным рассеянием. У первых вторичная обмотка наматывается поверх первичной, и потому весь магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, охватывает и вторичную. К трансформаторам такого типа относятся сварочные трансформаторы СТЭ, РСТЭ, СТН и ТСД, к трансформаторам с повышенным магнитным рассеянием - ТС, ТСК, ТД, ТДП, СТАН, СТШ, ТФД.

     Сварочные агрегаты с генераторами постоянного  тока используют главным образом в тех случаях, если отсутствует постоянное (стационарное) электроснабжение от сети: в полевых условиях, на новостройках, при прокладке магистральных газопроводов и т. п. Такие генераторы приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания (агрегаты АД, АДБ, АДД, АСБ, АСД и др.). При наличии постоянного электроснабжения генераторы снабжаются электродвигателем переменного тока; такой агрегат называется преобразователем.

     По  числу работающих одновременно от одного генератора сварщиков (постов) генераторы подразделяются на однопостовые ГС, ГСВ, СГ, ПГС, ГД, ГСУ, ПС, ПСО, ПСГ ПСУ и др. и многопостовые - ГСМ, ГСГМ, ПСМ.

     В тех случаях, когда питание от стационарной электросети переменного  тока возможно, но необходимо работать непостоянном токе, применяют сварочные   выпрямители.    Они состоят из трансформатора и блока селеновых либо кремниевых вентилей, собранных по трехфазной или шестифазной схеме выпрямления. Выпрямители могут быть однопостовыми с падающими характеристиками - ВД , ВКС, ВСС; с пологопадающими и жесткими характеристиками - ВДГ, ВС, ВСЖ, ВСК, ИПП, а могут быть и многопостовыми - ВКСМ, ВДМ, ВДГМ и др. Если сварщик ручной электродуговой сварки должен быть обеспечен питанием от сварочного источника и часто никакие механизмы в процессе ведения сварки ему не помогают, то оператор-сварщик работает с помощью сварочных механизмов-полуавтоматов или автоматов (а точнее — управляет ими).

     К основным узлам полуавтоматов относятся: механизм подачи сварочной проволоки, шкаф управления с электроизмерительной и пускорегулирующей аппаратурой, горелка с рукавом для подачи электродной проволоки, а также устройство для защиты зоны дуги. Стационарные полуавтоматы имеют раздельные механизм подачи проволоки и пульт управления. Масса единовременно заряжаемой проволоки и механизма ее подачи у стационарных полуавтоматов может достигать 100 кг. У переносных полуавтоматов легкие механизмы подачи проволоки; масса сварочной проволоки, заложенной в кассету, небольшая. Механизм подачи проволоки и кассета могут размещаться в портативной упаковке. Полуавтоматы этой группы  транспортабельны и маневренны; существует много типов и моделей (марок) этих полуавтоматов.

     Передвижные полуавтоматы могут быть двух исполнений: с легкими механизмами подачи, свободно отделяющимися от других узлов, либо установленные на тележках и смонтированные вместе с источником питания и баллоном с защитным газом на платформе с колесами для перекатывания по ровному полу.

     Автоматы  для электродуговой сварки подразделяются на сварочные головки и сварочные  тракторы.

     Сварочные головки для сварки под флюсом, в защитных газах или порошковой проволокой имеют подъемный механизм и самоходную тележку, а также  устройство для подачи флюса или  защитного газа. Сварочная головка  соединена с подъемным механизмом устройством, позволяющим совершать часть корректировочных движений при сварке. Поэтому головку можно использовать как стационарный неперемещающийся сварочный механизм (аппарат). Самоходная тележка, присоединяемая к головке, позволяет перемещать весь аппарат. Очень незначительное число сварочных головок не имеет самоходных тележек и используется как стационарные аппараты. В настоящее время сварочные головки отечественного производства выпускаются в большом ассортименте: для сварки под флюсом — А-1185, А-1215, А-639 и др., для сварки в защитных газах или порошковой проволокой — А-1237, А-1325, УДГ-502, ОКА, ТАМ и др.

     При необходимости сварки под флюсом и в защитных газах одной и  той же горелкой используют сварочные  головки АДФГ. Для сварки труб большого диаметра с вращением стыка вокруг своей оси используют головки ГДФ и СГФ, а также АТПД. Эти головки имеют четырехколесную тележку, на которой смонтированы остальные узлы сварочного аппарата. Тележка устанавливается непосредственно на свариваемую трубу и движется со скоростью вращения трубы в сторону, обратную вращению трубы.