Сварка металлических конструкций корпуса судна

Поскольку покрытие УОНИ-13 не содержит органических соединений (например крахмала) они выдерживают  длительное прокаливание (до 350-400°С), что облегчает их просушку и делает менее восприимчивыми к влаге.

Сварка электродами  УОНИ-13 на переменном ток необходимо включить в цепь осциллятор, обеспечивающий устойчивое горение дуги.

 

5. Требования к подготовке деталей под сварку

Заменяемая часть обшивки  корабля подготавливается в цеховом  помещении из листового металла. На ровную поверхность укладывается лист металла, где производится разметка, резка ацетилено-кислородным резаком  или рубка тиной и разделка кромок.

Линии контура выреза по возможности следует совмещать с имеющимися подстроечными сварными соединениями. При этом у каждого конца выреза такие сварные соединения должны распускаться на длине, равной 20 толщинам, но не больше 300 мм.

Следует избегать скученности  сварных швов, пересечения их под острым углом, а также близкого расположения параллельных стыков швов и угловых со стыковыми.

Расстояние между параллельными  сварными швами независимо от их направления  должно быть не менее:

• 200 мм – между параллельными стыковыми швами;
• 75 мм – между параллельными угловым и стыковым швами;
• 50 мм – между параллельными угловым и стыковым швами на длине не более 2 м.

Угол между двумя  стыковыми швами должен быть не менее 60°.

Монтажные стыки (пазы) листов обшивки и настилов должны располагаться от параллельных им переборок, палуб, настила второго дна, рамных связей и пр. на расстоянии не менее 200 мм.

Стыковые сварные соединения (линия реза) обшивки и набора допускается совмещать в одной  плоскости.

При замене наружной обшивки  с сохранением набора вырезку листов производят по границе заменяемого участка по разметке, а от набора отделяют разрезая лист обшивки по линии притыкания набора, сплавляя одновременно сварные швы. Далее по кромкам набора сплавляются остатки сварных швов, выхваты наплавляются и зачищаются под сварку до чистого металла абразивным инструментом.

Технологические вырезы должны выполняться согласно чертежам и ТИ 02-00-247. При этом линии реза обшивки и набора могут быть совмещены  или разнесены. Набор, как правило, следует разрезать под некоторым углом к обшивке.

Перед вырезкой, при необходимости, по кромкам выреза следует устанавливать  фиксирующие планки, скобы и т.п., предохраняющие вырезаемую конструкцию  от падения, с приваркой обухов для  строповки и демонтажа краном.

Слабодеформированные участки шпангоутов стрингеров в районе замены обшивки выправляются с нагревом на месте, а имеющие значительные деформации заменяются или после вырезки выправляются под прессом с последующей вваркой, если износ их не превышает допустимых значений.

После вырезки дефектных  участков наружной обшивки имеющиеся  гофрировки по кромкам оставшихся листов должны выправляться с нагревом при  помощи вилки, домкратов и вручную  ударами кувалдой на ширину 150-200 мм для возможности стыковки новых  листов.

При установке новых листов наружной обшивки рекомендуется для стыковых швов применять сварное соединение С45 по ГОСТ 5264-90. При этом разделку кромок и сварку основного шва предусматривать изнутри корпуса, а снаружи воздушно-духовую строжку корня шва с последующей заваркой.

Допускается одновременное  производство сборочно-сварочных работ  по корпусу в нескольких районах, если они не вызывают в целом отрицательное  влияние на посадку корпуса на килевой дорожке и клетках  дока; не нарушают продольную прочность  судна, находящегося на плаву.

Приварка к конструкциям корпуса гребенок, скоб, планок, обухов и т.п. должна быть сведена к минимуму. Выполнение прихваток и приварка крепежных деталей должна производиться  сборочными материалами тех категорий, которые требуются для сварки конструкций. В прихватках недопустимы поры, подрезы, прожоги, трещины и не заваренные кратеры.

Удаление приваренных  гребенок и других временных креплений  на конструкциях из углеродистых и  низколегированных сталей производится путем разрушения прихваток изгибом на шов.

Прихватки, оставшиеся на основном металле, после удаления временных  креплений должны быть зачищены на наружной обшивке снаружи.

На всех стадиях производства сварных конструкций должен производиться  систематический пооперационный контроль до сварки. Перед сваркой проверяются: правильность сборки соединений и изделия в целом. Особое внимание следует обращать на правильность подготовки кромок, величину зазоров, совпадений кромок, отчистку кромок и прилегающих к ним участков основного металла, следует проверить размер и качество прихваток, а также соблюдения герметических размеров.

Толщина металла листа  и борта – 10 мм.

Зазор между бортом и  листом – 3 мм.

Размеры листа бортовой обшивки – 1400х800 мм.

6. Выбор ориентировочных режимов сварки

Выбор режима ручной дуговой  сварки часто сводится к определению  диаметра электрода и сварочного тока. Скорость сварки и напряжение на дуге устанавливаются самим сварщиком  в зависимости от вида сварного соединения, марки стали и электрода, положения  шва в пространстве и т.д.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины металла, типа сварного соединения, типа шва  и др. Ток выбирают в зависимости  от диаметра электрода. Для выбора тока можно пользоваться зависимостью:

I = Kd,

где K = 25-60 А/мм

d – диаметр электрода, мм

Относительно малый  сварочный ток ведет к неустойчивому  горению дуги, непровару и малой  производительности. Чрезмерно большой  ток ведет к сильному нагреву  электрода при сварке, увеличению скорости плавления электрода и  непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и ухудшению формирования шва.

При сварке с вертикальными  и горизонтальными швами ток  должен быть уменьшен против принятого  для сварки в нижнем положении  примерно на 5-10%, а для потолочных на 10-15% с тем, чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.

 

7. Процесс сварки (технология и техника)

Существует два способа  зажигания дуги покрытыми электродами  – прямым отрывом и отрывом  по кривой. Первый способ называют зажиганием впритык. Второй напоминает движение при  зажигании спички и поэтому его называют чирканьем.

Немедленно после зажигания  дуги начинается плавление основного  и электродного металлов. На изделии  образуется ванна расплавленного металла. Сварщик должен подавать электрод в  дугу со скоростью, равной скорости плавления электрода. Нормальной считают длину дуги, равную 0,5-1,1 диаметра стержня электрода.

Увеличение длины дуги снижает устойчивое ее горение, глубину  проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл.

Наклон электрода при  сварке зависит от положения сварщика в пространстве, толщины и состава  свариваемого металла, диаметра электрода, вида и толщины покрытия.

Для получения плотного и ровного шва при сварке в  нижнем положении на горизонтальной плоскости угол наклона электрода  должен быть 15° от вертикали в  сторону ведения шва.

Для получения валика нужной ширины производят поперечные колебательные движения электрода. Чаще всего применяют швы шириной от 1,5 до 4 диаметров электрода, полученные с помощью поперечных колебательных движений электрода.

 

8. Контроль качества сварочных изделий (готовых изделий и конструкций)

Все виды контроля качества сварки можно разделить на две основные группы:

1. неразрушающие виды контроля
2. разрушающие виды контроля

Неразрушающие виды контроля предназначены для выявления  как наружных, так и внутренних дефектов. Обычно наружные дефекты  выявляются внешним осмотром с использованием мерительного инструмента, а внутренние определяются физическими методами исследования – просвечиванием рентгеновскими и гамма-излучением, ультразвуком, магнитным и самым простым и дешевым методом – керосиновая проба. Неразрушающий контроль заключается в том, что сварной образец или изделие подвергается действию соответствующих импульсов.

Разрушающие виды контроля предназначены для определения  характера, места расположения и  размеров дефектов и их влияния на работоспособность сварных соединений. Разрушающий контроль осуществляется сверлением, технологической пробой, механическими испытаниями на растяжение, изгиб, срез, удар, твердость, иногда гидравлическим или пневматическим испытанием сварных изделий с разрушением их. Надежным и широко применяемым в настоящее время является радиационный контроль просвечиванием сварных соединений рентгеновским и гамма-излучением. Дефекты выявляются в виде черных пятен на светлом фоне хорошего шва.

Ультразвуковой способ обнаружения дефектов сварки основан  на отражении направленного импульса высокочастотной звуковой волны. Ультразвуковой контроль имеет следующие основные преимущества:

• высокая чувствительность (1-2%), позволяющая обнаруживать, определять местонахождение и измерять небольшие дефекты (площадью более 2 мм2);
• большая проникающая способность звуковых волн, позволяющая контролировать толстые материалы (для стали до 2 м);
• возможность контроля только с одной поверхности сварного соединения.

Однако ультразвуковой контроль имеет также и существенный недостаток, ограничивающий его применение или затрудняющий проверку качества сварных швов; он выражается в сложности расшифровки дефектов шва из-за влияния внутренней структуры (крупное зерно, тонкодисперсные включения); сложной конфигурации и ориентации дефекта и сложного вида сварного изделия.

Поэтому ультразвуковой контроль часто применяют как  предварительный в сочетании  с последующим просвечиванием швов рентгеновским или гамма-излучением. При всех случаях ультразвуковой контроль швов должен выполняться высококвалифицированными и опытными операторами.

Магнитный вид контроля металла основан на том, что при  прохождении магнитных силовых  линий по испытуемому материалу  в местах дефектов возникают поля рассеяния. Если на поверхности металла  нанести ферромагнитный порошок, то над местом расположения дефекта создадутся скопления порошка в виде правильно ориентированного магнитного спектра.

Существуют два способа  контроля с помощью магнитного порошка: сухой и мокрый. В первом случае магнитный порошок (охра, сурик, железные опилки, окалина и т.д.) находится в сухом виде; во втором случае магнитный порошок находится во взвешенном состоянии в жидкости (керосине, мыльном растворе, воде). Сухим способом можно обнаружить как поверхностные, так и глубинные дефекты; мокрым способом лучше обнаруживаются поверхностные дефекты.

Гидравлическому испытанию  подвергаются различные сосуды, котлы  и трубопроводы, работающие под давлением. Гидравлическим испытанием контролируется не только плотность сварных соединений, но также относительная прочность  всей сварной конструкции. При гидравлическом испытании сосуд наполняется водой; для выхода воздуха в верхней части одно отверстие оставляют открытым. Это отверстие закрывается лишь после наполнения водой всего сосуда. Затем в сосуде гидравлическим прессом создается давление, равное рабочему давлению. Если дефектов не обнаруживается, давление увеличивается до Рисп = 1,25 Рраб  для сосудов и Рисп = 1,5 Рраб  для трубопроводов. Под этим давлением сосуд или трубопровод выдерживают 5 мин, затем давление снижают до Рраб и обстукивают соединения молотком со сферической головкой на расстоянии 15-20 мм от кромки шва. После этого швы осматривают. При испытании на морозе вместо воды применяют антифриз.

Пневматическое испытание  проводят с целью контроля плотности  сварных соединений. Для этого в замкнутый сосуд нагнетают воздух до рабочего давления. Снаружи все швы смачиваются мыльным раствором. Сжатый воздух в местах неплотностей образует мыльные пузыри. В зависимости от количества и интенсивности выделения мыльных пузырей можно судить о характере и величине дефекта. Пневматический вид контроля сварных соединений получил широкое применение при испытании сосудов малой емкости, как наиболее удобный и доступный в заводских условиях с массовым производством. В этом случае испытуемый сосуд погружается в ванну с водой и неплотности определяются выделением пузырьков воздуха. Для сосудов очень большого объема применять испытание сжатым воздухом следует очень осторожно, так как при наличии дефектов в швах может произойти разрыв всего сосуда.

Испытание керосином. Керосин  обладает способностью проникать через  малые неплотности: трещины, поры и  сквозные непровары металла. Для  контроля швы со стороны раскрытия  окрашивают мелом, разведенным на воде с добавлением клея, а со стороны  корня соединения смачивают керосином. Керосин, проходя через неплотности, образует на высохшей меловой краске темные пятна, по которым можно судить о характере неплотности и месте ее расположения. Если в течение 30-60 мин такие пятна не появятся, то швы считаются удовлетворительными. Скорость прохождения керосина через металл будет определяться толщиной сварного соединения и характером расположения дефектов в металле. Для ответственных изделий время выдержки под керосином устанавливают до 12 ч при температуре окружающего воздуха выше 0° и до 24 ч при температуре ниже 0°.