Электродуговая сварка труб под слоем флюса

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА ПОД СЛОЕМ ФЛЮСА

сварка наружного шва осуществляется 5-дуговой сваркой

Сварочный флюс — материал, используемый при сварке для защиты зоны сварки от атмосферного воздуха, обеспечения устойчивости горения дуги, формирования поверхности сварного шва и получения заданных свойств наплавленного материала. Например, при газовой и кузнечной сварке металлов широко используют такие компоненты, как бура, борная кислота, хлориды и фториды. Они образуют жидкий защитный слой, в котором растворяются оксиды, образующиеся на свариваемых поверхностях.

Сущность процесса состоит в том, что сварочная дуга 2 горит между электродной проволокой 1 и свариваемым изделием 9 под слоем сыпучего флюса 6. Теплотой дуги расплавляются основной металл, сварочная проволока и флюс. Расплавляясь, флюс образует флюсогазовый пузырь 3 и жидкий шлак 5. Расплавленный металл 4 в процессе охлаждения кристаллизуется с образованием сварного шва 8. Почти одновременно с кристаллизацией расплавленного металла твердеет расплавленный флюс – жидкий шлак, образуя шлаковую корку 7 (рис. 1). Если в процессе сварки дуга вырывается наружу, то это указывает на недостаточный слой флюса.

Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки.

Наплывы (натеки) образуются чаще всего в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Они могут быть местными, в виде отдельных застывших капель, или же иметь значительную протяженность вдоль шва.

Прожоги – это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки.

Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.

Газовые поры могут быть распределены в шве отдельными группами, в виде цепочки вдоль шва или в виде отдельных включений.

Иногда образуются сквозные поры, так называемые свищи.

Шлаковые включения различны по форме (от сферической до игольчатой) и размерам (от микроскопических до нескольких миллиметров). Они могут быть расположены в корне шва между отдельными слоями, а также внутри наплавленного металла.

Наиболее опасным дефектом является пережог, при котором в структуре металла шва много окисленных зерен с малым взаимным сцеплением. Такой металл хрупок и не поддается исправлению.

Трещины разделяют на горячие и холодные в зависимости от температуры их образования.

Непроваром называют местное несплавление основного металла с наплавленным, а также несплавление между собой отдельных слоев шва при многослойной сварке из-за наличия тонкой прослойки: окислов, а иногда и грубой шлаковой прослойки внутри швов.

Трещины и непровары являются наиболее опасным дефектом сварных швов. Они возникают в самом шве и в околошовной зоне, располагаясь вдоль и поперек шва в виде несплошностей микро- и макроскопических размеров.

РАДИОЧАСТОТНАЯ СВАРКА ТРУБ (ТВЧ)

Для сварки труб токами высокой (радиотехнической) частоты используют ток частотой от 70 до 450 кГц. Применение тока такой частоты позволяет осуществлять поверхностный нагрев кромок заго­товки в весьма тонком слое металла.

Участок сварки труб в трубоэлектросварочных станах обычно состоит из сварочной машины, сварочных (шовсжимающих) и удерживающих трубу валков.

Ток высокой частоты подводится к кромкам трубы двумя спосо­бами: контактным и индукционным.

При контактном подводе тока (рис.2), который может осуществляться скользящими или ролико­выми контактами 1, ток от источника питания поступает к двум кромкам трубной заготовки 2. Дальше ток может идти от одного контакта к другому двумя путями: вокруг периметра трубы и вдоль одной кромки до места стыка (прямой ток) и обратно по второй кромке (обратный ток). Индуктивное сопротивление по периметру трубы будет больше, чем вдоль кромок. Поэтому ток пойдет вдоль кромок, будет их разогревать до сварочной температуры. Основной нагрев металла производит прямой ток. В месте стыка кромок 3 об­разуется шов под действием сдавливания сварочными роликами 4, температура кромок будет наивысшей и произойдет сварка заготов­ки в трубу 5.

Недостатками метода сварки труб токами высокой частоты с контактным способом подвода тока является наличие скользя­щих контактов, имеющих ограниченный срок службы, что вызы­вает необходимость их частой замены и увеличивает простой стана.

Сварка труб с контактным подводом энергии требует более качественной заготовки, тщательной настройки формовочного и сварочного стана, постоянного наблюдения за состоянием кон­тактов и частой их смены.

Рис.2. Схема высокочастотной сварки с контактным подводом тока

Индукционный подвод тока осуществляется двух- или трехвитковым индуктором 1 (рис. 3). Под действием электрического тока высокой частоты, проходящего по индуктору, в металле трубной за­готовки 2 возникает электродвижущая сила, под влиянием которой в трубной заготовке образуется электрический ток также высокой частоты. Пути его прохождения будут такими же, как и при кон­тактном подводе тока. Только по периметру трубной заготовки ток может пойти большей силы, так как индуктор охватывает трубу кругом. Для того чтобы уменьшить долю электрического тока, проходя­щего по периметру трубы, внутрь трубы в месте установки индукто­ра вводят ферритовый сердечник 3. Этим увеличивается индуктив­ное сопротивление для тока, проходящего по периметру трубы, и тогда ток в основном пойдет вдоль кромок трубы, нагревая их до сварочной температуры.

Зазор между сердечником и трубой желательно иметь минималь­ный — не более 2—3 мм, однако на практике его поддерживают равным 3—5 мм, чтобы избежать электрических пробоев.

Недостаток индукционного подвода энергии состоит в том, что по периметру проходит полный сварочный ток и в связи с этим происходит повышенный расход электроэнергии. Отсюда в отли­чие от контактного подвода увеличение диаметра заготовки при­водит к увеличению потерь энергии. Индукционный способ при­меняют, как правило, при производстве сварных труб диаметром до 114 мм.

Рис.3. Схема высокочастотной сварки с индукционным подводом тока

Ток высокой частоты обладает свойством поверхностного эффек­та и эффекта близости. Сущность поверхностного эффекта заключа­ется в том, что в проводнике ток распределяется неравномерно по сечению, концентрируясь в поверхностных слоях проводника.

Эффект близости заключается в неравномерном распределении тока в верхних слоях проводника по периметру. Прямой и обратный токи проходят главным образом по кромкам заготовки.

Благодаря этим свойствам тока высокой частоты нагревается очень тонкий слой металла с поверхности. Глубина проникновения тока в сталь зависит от температуры нагрева, частоты тока и каче­ства металла.

В качестве источника энергии при сварке труб токами высокой частоты применяют ламповые генераторы, устанавливаемые вблизи стана.

Преимущества этого способа производства труб:

- большая ско­рость сварки (до 2 м/с), которая практически пока не исполь­зуется, так как ограничена возможностью режущих устройств стана;

- возможность сваривать трубы из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей;

- высокое качество труб с уменьшением ве­личины получаемого грата;

- возможность использования одного и того же сварочного оборудования для сварки различных металлов, изменяя при этом лишь электрические и скоростные параметры процесса.