Материалы, применяемые при газовой сварке

Дата: 2015-03-09 23:03
 

При газовой сварке в качестве окислителя применяют кислород, а горючими газами служат ацетилен, водород, пропан и др.

Газообразный кислород2) бесцветен, не имеет запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха. Плотность кислорода при атмосферном давлении и температуре 20 °С равна 1,33 кг/м3. Активно поддерживает горение и служит для повышения температуры газового пламени при сгорании горючего газа.

Согласно ГОСТ 5583-78 газообразный технический кислород выпускают трех сортов с разной степенью чистоты, %: I сорт — 99,7; II сорт — 99,5; III сорт — 99,2.

Кислород способен образовывать взрывоопасные смеси с горючими газами или парами жидких горючих веществ, а при его соприкосновении с органическими соединениями (масла, жиры и другие вещества) может произойти самовоспламенение.

Газообразный ацетилен2Н2) — бесцветный газ, имеющий специфический чесночный запах из-за присутствия примесей: фосфористого водорода, сероводорода и др. Ацетилен легче воздуха: при атмосферном давлении и температуре 20 °С его плотность равна 1,09 кг/м3. Хорошо растворяется в жидкостях, особенно в ацетоне, становясь более безопасным. Используется для формирования газового пламени при сгорании в струе кислорода. Преимущество ацетилена перед другими горючими газами — возможность получения наиболее высокой температуры пламени (до 3200 °С).

На месте сварки ацетилен получают в газогенераторах путем разложения карбида кальция водой или используют пиролизный (1) ацетилен. Последний к месту сварки доставляют растворенным в ацетоне в виде пористой массы, заключенной в стальной баллон. Пиролизный ацетилен дешевле, чем получаемый из карбида кальция.

Ацетилен образует с кислородом, содержащимся в воздухе, взрывоопасные смеси при нормальном атмосферном давлении. Наиболее взрывоопасны смеси, содержащие 7—13 % ацетилена. Ацетилен может взрываться и без окислителя!

Водород2) при атмосферном давлении и температуре 20 °С — горючий газ без цвета и запаха. Плотность водорода равна 0,084 кг/м3, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород предназначен для формирования газового пламени при сгорании в струе кислорода. Температура пламени составляет 2600 °С. Водородно-кислородное пламя бесцветное, не имеет четких очертаний, что затрудняет его регулирование.

Хранится и поставляется в газообразном состоянии в стальных баллонах объемом 5, 10, 20 и 40 л.

Водород образует с кислородом (2 объема водорода и 1 объем кислорода) взрывоопасную гремучую смесь.

Технический пропан — это смесь пропана (С3Н8) и пропилена (С3Н6), представляющая собой при нормальных условиях бесцветный газ, не имеющий запаха. Для безопасного пользования в состав смеси добавляют сильнопахнущие вещества — одоранты. Газ тяжелее воздуха, при атмосферном давлении и температуре 20 °С его плотность составляет 1,88 кг/м3. Применяется для формирования газового пламени с температурой 2700 °С в качестве заменителя ацетилена.

Поставляют пропан к месту сварки в стальных цельносварных баллонах в сжиженном состоянии.

Пропан огнеопасен. Может скапливаться в приямках, подвалах и колодцах, образуя взрывоопасную смесь.

МАФ-газ — метилацетилен-алленовая газообразная фракция, образующаяся в процессе переработки природного газа и нефтепродуктов, обладающая хорошими теплофизическими свойствами. Газ тяжелее воздуха, плотность при нормальных условиях равна 1,9 кг/м3. Обладает резко выраженным запахом.

МАФ-газ применяют в качестве заменителя ацетилена при газовой сварке. Он в два раза дешевле ацетилена, а температура пламени при его сгорании достигает 2930 °С. Газ поставляют к месту сварки в сжиженном состоянии в цельносварных баллонах (таких же, как и для пропана). В баллоне вместимостью 50 л и весом 22 кг содержится 21 кг газа.

Склонность к обратному удару газа МАФ незначительна. По сравнению с ацетиленом МАФ имеет более мягкое пламя, что дает свои преимущества при работе с металлом малых толщин, с цветными металлами, а также при контурной резке изделий. В то же время ядро даже нейтрального пламени при использовании газа МАФ длиннее ацетиленового в 1,5—2 раза.

Технология газопламенной обработки при использовании газа МАФ в основном такая же, как и при использовании ацетилена. В качестве аппаратуры могут применять горелки, резаки, редукторы и другие устройства, предназначенные для работы с ацетиленом и на сжиженных газах (пропанобутано-вых смесях). Присадочную проволоку лучше применять ту, которая больше подходит для сварки пропаном.

На баллоне с газом может использоваться редуктор, применяемый на пропановых баллонах. По сравнению с пропа-нобутановой смесью при сварке стали газом МАФ расход кислорода в 1,5 раза меньше.

Смесь МАФ-газа (3,4—10,8 % по объему) с воздухом взрывоопасна. Газ может скапливаться в подвалах, колодцах и приямках, образуя взрывоопасную смесь.

Сварочный флюс — материал, применяемый при сварке для химической очистки соединяемых поверхностей и улучшения качества шва.

Необходимость использования флюсов при сварке цветных металлов и сплавов, легированных сталей и чугуна продиктована тем, что при нагревании металлов до высокой температуры на их поверхности образуется пленка оксида, которая при расплавлении переходит в сварочную ванну и препятствует образованию высококачественного сварного шва. Флюсы обеспечивают раскисление расплавленного металла сварочной ванны, а также удаление из него образовавшихся оксидов и неметаллических включений. Шлаки, всплывающие на поверхность сварочной ванны, предохраняют металл шва от воздействия атмосферного воздуха.

При необходимости использования флюса его наносят на свариваемые кромки или вносят в сварочную ванну оплавляемым концом присадочного прутка (налипающим на него при погружении во флюс). Флюсы можно использовать и в газообразном виде при подаче их в зону сварки с горючим газом.

Для сварки низкоуглеродистых сталей флюс не используют. При сварке сталей высокоуглеродистых марок (с содержанием углерода более 0,6 %) флюсом, как правило, служит бура (тетраборат натрия — натриевая соль борной кислоты).

Что касается легированных сталей, то лишь при сварке хромистых и хромоникелевых сталей марок 03Х18Н9Т и 06Х15Т толщиной до 2 мм применяют флюсы таких составов:
— 80 % плавикового шпата и 20 % ферротитана;
— 80 % буры и 20 % оксида кремния.

Флюс разводят в воде и в виде пасты наносят на кромки и обратную сторону шва за 15—20 мин до сварки.

Флюсы для сварки чугуна. Горячая сварка чугуна предполагает обязательное использование флюсов. Обычно применяют порошковые кислые флюсы, в состав которых входят боросодержащие вещества (см. табл. 17).

При низкотемпературной сварке чугуна с помощью чугунных прутков и латунных припоев, а также при пайкосварке используют флюсы, характеристики которых приведены в табл. 18. Снижение температуры при низкотемпературной газовой сварке чугуна до 670—750 °С достигается применением специальных флюсов, в то время как процессы пайкосварки чугуна протекают при температуре 750—950 °С.

Флюсы для сварки алюминия. При газовой сварке алюминия и его сплавов важное значение имеет состав флюса, поскольку он должен перевести тугоплавкую оксидную пленку (Аl2O3) на поверхности алюминия в легкоплавкие шлаковые включения, которые образуют корку, защищающую шов. Марки и состав флюсов приведены в табл. 19.

Флюсы для сварки меди. Для растворения образующихся оксидов, в том числе оксида меди, при переводе их в легкоплавкие шлаки и предотвращении окисления расплавленного металла в газовой сварке меди необходимо использовать флюсы, рекомендуемые составы которых приведены в табл. 20.

Присадочными материалами являются проволока, прутки (стержни), полоски металла, близкие по свойствам свариваемому металлу. При проведении сварки они обеспечивают дополнительный металл для заполнения зазора между свариваемыми кромками и образования сварного шва требуемой формы.

Основным присадочным материалом служит сварочная проволока.

При сварке углеродистых и легированных сталей применяют холоднотянутую сварочную проволоку. Согласно ГОСТ 2246-70, ее обозначение состоит из букв Св (сварочная) и написанного через дефис буквенно-цифрового обозначения марки стали. Перед буквами Св проставляют диаметр проволоки в диапазоне 0,3—12,0 мм. Буква А в конце условного обозначения марок низкоуглеродистой и легированной проволоки свидетельствует о повышенной чистоте металла с точки зрения содержания серы и фосфора. Двойная буква А указывает на пониженное содержание серы и фосфора по сравнению с предыдущей проволокой. После обозначения марки стали через дефис могут быть написаны следующие заглавные буквы: Э — проволока для изготовления электродов; О — омедненная проволока; БД — полученная вакуумно-дуговым переплавом, Ш — электрошлаковой выплавкой, ВИ — вакуумно-индукционным способом.

Для газовой сварки серого чугуна выпускают чугунные прутки диаметром 4, 6, 8, 10, 12 и 16 мм. Маркировку торца прутков выполняют краской черного (ПЧ-1), белого (ПЧ-2), красного (ПЧ-3), синего (ПЧН-1), коричневого (ПЧН-2), желтого (ПЧИ) или зеленого (ПЧВ) цвета.

Для газовой сварки меди, медно-никелевых сплавов, бронз и латуни применяют сварочную проволоку, отвечающую ГОСТ 16130-90. Ее диаметр составляет 0,8—8 мм.

Условное обозначение присадочной проволоки из меди или ее сплава соответствует классификации этих материалов по следующим признакам:
— способу изготовления (холоднодеформированная (тянутая) — Д; горячедеформированная (прессованная) — Г);
— форме сечения — КР (проволоку изготавливают исключительно круглого сечения);
— механическим свойствам (мягкая — М, твердая — Т);
— виду поставки (мотки или бухты — БТ, катушки — КТ, барабаны — БР, сердечники — СР, немерной длины — НД).

При сварке алюминия и его сплавов используют тянутую и прессованную проволоку из алюминия и алюминиевых сплавов, соответствующую ГОСТ 7871-75. Ее диаметр составляет 0,8—12,5 мм. Условные обозначения при маркировке характеризуют:
— способ изготовления (тянутая — В, прессованная — П);
— вид обработки (нагартованная — Н, отожженная — М);
— вид поставки (мотки (бухты) — БТ, катушки — КТ).

1. Пиролизным называют ацетилен, вырабатываемый из природного газа.