§ 35. Сварка в нижнем положении
Сварка стыковых швов. Односторонние стыковые швы без скоса кромок выполняют покрытыми электродами диаметром, равным толщине свариваемых листов, если она не превышает 4 мм. Сила тока подбирается в зависимости от диаметра электрода, вида и толщины покрытия (табл. 10). Листы без скоса кромок толщиной от 4 до 10 мм сваривают двусторонним швом. Положение и поперечные движения электрода при сварке приведены на рис. 51.
Примечание.
Стыковые соединения со скосом двух кромок (V-образные) в зависимости от толщины металла выполняют однослойными, многослойными или многопроходными швами (см. рис. 48).
Оптимальный угол раскрытия шва определяется следующими соображениями. Большой угол разделки (80 - 90°) обеспечивает большие удобства сварщику, уменьшает опасность непровара корня, но увеличивает объем наплавленного металла, следовательно, уменьшает производительность и увеличивает деформации изделия. Для нормального процесса ручной дуговой сварки принят угол разделки 60°. Он может быть увеличен на 65° для тонких листов и уменьшен до 55° для листов толщиной более 15 мм.
Зазор между стыкуемыми элементами и притупление кромок составляет от 1,5 до 4,0 мм в зависимости от толщины листов, режима сварки и характера свариваемой конструкции.
Наиболее трудным при сварке является получение полного (надежного) провара корня шва. Здесь чаще всего бывают различные дефекты, например непровар, газовые и шлаковые включения. Поэтому, если это возможно, следует подваривать корень шва с обратной стороны.
Металл толщиной от 4 до 8 мм проваривается однослойным (однопроходным) швом. Однослойные швы с V-образным скосом кромок выполняют поперечными колебательными движениями электрода в виде треугольников без задержки в корне шва (листы толщиной 4 мм) и с задержкой в корне шва (толщиной 8 мм, рис. 51).
Листы толщиной 12 мм и более соединяются встык с двумя симметричными скосами двух кромок (с Х-образным скосом кромок) многослойным или многопроходным швом. Многослойный шов выполняется быстрее многопроходного. Выбор многослойного или многопроходного шва зависит от химического состава и толщины свариваемой стали.
Многопроходной шов выполняется тонкими и узкими валиками, без поперечных колебательных движений электрода. Сварку рекомендуется выполнять электродами, предназначенными для опирания. В этом случае применяют электроды диаметром от 1,6 до 3 мм (редко 4 мм). Весь многопроходной шов может выполняться электродами одного и того же диаметра (см. гл. XX).
Каждый слой многослойного шва имеет увеличенное в несколько раз сечение по сравнению с сечением каждого валика при многопроходной сварке; поэтому многослойный шов обеспечивает повышенную производительность.
Режимы дуговой сварки покрытыми электродами нижних V-образных стыковых многослойных швов даны в табл. 11.
Примечание. Максимальные значения силы тока должны уточняться по данным паспорта электродов.
Иногда для обеспечения провара по всей толщине металла сварка ведется на медной подкладке толщиной 4 - 6 мм. В этом случае сварочный ток можно повысить на 20 - 30%, не опасаясь сквозного проплавления. Если конструкция и назначение сварного изделия допускают сквозное проплавление, сварка может вестись на остающейся стальной подкладке.
В особо ответственных конструкциях перед подваркой шва с обратной стороны его предварительно зачищают резаком для поверхностной резки или резцом для удаления возможных дефектов (непровара, трещин, газовых и шлаковых включений).
Стыковые Х-образные швы применяют для стали толщиной от 12 до 40 мм. Подготовка кромок, угол скоса, величина зазора и притупления, техника выполнения швов при этом такие же, как и при сварке листов с V-образной разделкой. Чтобы достаточно прогревался и отжигался металл каждого нижележащего слоя, толщина слоев должна быть не более 4 - 5 мм и не менее 2 мм. Например, для выполнения Х-образных швов при сварке листов толщиной 12 мм нужно положить 4 - 6 слоев, а для толщины 40 мм - 10 - 16 слоев (отжигающий и декоративный слои не учитываются).
Стыковые швы листов большой толщины (более 20 мм) целесообразно сваривать с криволинейным скосом двух кромок. Такая подготовка позволяет применять электроды повышенного диаметра, обеспечивает надежный провар и равномерную усадку металла шва.
Швы с двусторонним симметричным скосом двух кромок (Х-образные) имеют следующие преимущества перед швами с односторонним скосом двух кромок (V-образные):
1. Уменьшение объема наплавленного металла в 1,6 - 1,7 раза и, следовательно, увеличение производительности сварки.
2. Уменьшение деформаций от сварки.
3. Возможный непровар в корне шва расположен в нейтральном сечении и поэтому менее опасен.
Для уменьшения коробления сварного изделия рекомендуется выполнять швы попеременно с одной и с другой стороны листа. При сварке в нижнем положении для этого требуется частая кантовка изделия. Поэтому целесообразно устанавливать изделие вертикально и сваривать его одновременно с двух сторон. Работу в этом случае выполняют два сварщика.
Сварка угловых швов. При выполнении угловых швов наклонным электродом (рис. 52, а ) жидкий металл под действием силы тяжести стремится стекать на нижнюю плоскость. Поэтому выполнение этих швов лучше производить "в лодочку" (рис. 52, б ), в частности электродами, которые позволяют вести сварку опиранием покрытия на свариваемые кромки изделия.
Сварка "в лодочку" угловых швов для листов толщиной до 14 мм возможна без скоса кромок (двусторонняя сварка) или с частичной разделкой кромок и увеличенным размером притупления. Зазор между свариваемыми элементами не должен превышать 10% толщины листа.
12. Режимы сварки угловых швов "в лодочку" с опиранием электрода
Примечание. Максимальные значения силы тока должны уточняться по данным паспорта электродов.
Режимы сварки "в лодочку" с опиранием электрода даны в табл. 12.
Однако не всегда можно установить сварное изделие для сварки "в лодочку"; тогда угловые швы выполняют наклонным электродом. В этом случае возможен непровар корня шва и кромки нижнего листа. Тщательный прогрев кромок свариваемых частей достигается правильным движением электрода, который следует держать под углом 45° к поверхности листов и производить поперечные движения треугольником без задержек или с задержками в корне шва. В процессе сварки электрод следует наклонять то к одной, то к другой плоскости листов.
Угловые швы в нижнем положении с катетами до 10 мм выполняют сваркой в один слой электродами диаметром до 5 мм, иногда без поперечных движений.
Угловые швы без скоса кромок с катетами более 10 мм могут выполняться в один слой, но с поперечными движениями электрода треугольником, причем лучший провар корня шва обеспечивается задержкой электрода в корне шва (см. рис. 52).
Рис. 52. Положение и движения электрода при сварке угловых швов: а - наклонным электродом, б - "в лодочку"
Угловые швы с односторонним или двусторонним скосом кромок применяют при изготовлении особо ответственных изделий.
Скос кромок у стенки тавра делают под углом 50+5°. При толщине стенки до 4 мм шов со скосом кромки выполняют в один слой; при большей толщине сварка ведется в несколько слоев и проходов. При выполнении многослойных тавровых швов наклонным электродом швы обычно получаются с неравными катетами на полке и стенке. Поэтому при проектировании сварных изделий допускаются угловые швы с неравными катетами.
Примерные режимы сварки тавровых соединений со скосом кромок даны в табл. 13.
Сварка многослойных швов
Угловые швы (13.6) формируются за счет вводимого в ванну металла электрода, заполняющего угол между свариваемыми деталями (внешняя часть шва), и расплавленного основного металла (внутренняя часть шва). Определяющими параметрами углового шва являются: катет внешней части К, глубина проплавления s, расчетная величина h, ширина е, толщина И, коэффициент формы шва е/И. При ручной дуговой сварке сечение шва образуется в основном за счет его внешней части, поэтому расчетная величина h-OJK. Если в чертежах указано требование полного провара таврового шва, это может быть достигнуто при толщине примыкающей части не более 8 мм или путем разделки примыкающей части и выполнения шва в несколько проходов. Угловые швы удобнее сваривать «в лодочку».
Сварка многослойных швов имеет свои особенности. После сварки каждого слоя необходимо тщательно очищать его от шлака, а затем сваривать следующий слой. Первый корневой слой заваривают электродами диаметром 3-4 мм, а последующие слои - электродами большего диаметра (5-6 мм). Последний слой служит выпуклостью и одновременно термообрабатывает предыдущие слои, что улучшает качество металла шва. Многослойный шов можно сваривать широкими слоями на все сечение разделки (13.7, а) или отдельными валиками, заполняющими каждый слой шва {рис, 13.7,6). Последний способ применяют чаще, так как он обеспечивает надежное проплавление всего сечения шва.
Важным элементом многослойного шва является подварочный шов, который выполняют после тщательной зачистки или даже удаления части корневого шва, где наиболее вероятно скопление дефектов. Это делают с помощью рубильного молотка крейцмейселем путем вышлифовки абразивным кругом или выплавкой воздушнодуговым резаком. Качественное выполнение подварочного шва во многом обеспечивает прочность всего сварочного соединения. Иногда подварочный шов выполняют до сварки основного сечения шва.
Необходимо особо тщательно сваривать швы, к которым предъявляется требование непроницаемости (плотности). Даже при толщине металла 3-4 мм их рекомендуется сваривать в 2 слоя с разделкой кромок или без разделки. Это гарантирует непроницаемость швов в конструкциях резервуаров, газопроводов и т. п.
По протяженности сварные швы условно считают короткими при длине до 250 мм, и сваривают их на проход (13.8, а), средними - длиной 250 1000 мм, которые сваривают от середины к краям (рас. 13.8,6), и длинными длиной более 1000 мм, их сваривают обратноступенчатым способом (13.8, в) от середины к краям или разбивая на участки (13.8, г). Обратноступенчатая сварка значительно уменьшает коробление деталей от сварки.
Металл толщиной 20 мм и более сваривают «горкой», «каскадом, «блоками», а при двухсторонней сварке шов разбивают на секции, которые сваривают блоками одновременно два сварщика с двух сторон с небольшим опережением одного сварщика (13.9) над другим. Такой способ обеспечивает естественный подогрев кромок и предохраняет от образования трещин в шве и зоне влияния.
Сварка многослойных швов имеет свои особенности. После сварки каждого слоя необходимо тщательно очищать его от шлака, а зате-м сваривать следующий слой. Последний слой служит выпуклостью и одновременно термообрабатывает предыдущие слои, что улучшает качество металла шва.
Сварка многослойных швов с разделкой, кромок производится при соблюдении условий, принятых для многослойных стыковых швов.
Сварку многослойных швов выполняют с возможно большим числом проходов, для того чтобы предохранить свариваемый металл от сильного перегрева, образования большой ваины расплавленного металла и чрезмерной усадки при охлаждении, приводящей к образованию пор и трещин в наплавленном металле. Сварка с большим числом проходов оказывает благоприятное действие на коррозионную стойкость сварных швов. Каждый последующий шов накладывается в направлении, обратном предыдущему.
Сварку многослойных швов вне зависимости от толщины металла следует, как правило, выполнять на одних и тех же режимах. Толщина металла сказывается только на количестве слоев. Все слои, кроме первого, рекомендуется выполнять на одном режиме. Это особенно важно при автоматической и полуавтоматической сварке: при этом отпадает необходимость в переналадке режима. При наложении первого слоя требуются такие же меры для удержания сварочной ванны, как и при однослойных швах. Формирование обратного валика при односторонней сварке многослойных швов тоже не отличается стабильностью.
При сварке многослойных швов производят зачистку от брызг отдельности.
При сварке многослойных швов без зачистки шлака эти вспомогательные затраты времени отпадают. Сварку многослойных швов тавровых и на-хлесточных соединений без зачистки шлака выпол-няют в следующем порядке (фиг. Первый валик 1 накладывают непосредственно в угол, вто - Фиг. Порядок рым валиком 2 перекрывают на 40 - 60 % первый наложения швов валик, накладывая его рядом с первым, третий ва-го соЕеадивее яР без лик 3 снова накладывают в угол так, как первый, эачистки шлака.
При сварке многослойных швов обязательно производится зачистка каждого предыдущего слоя от брызг и шлака.
При сварке многослойных швов первый шов сваривают электродом с диаметром не более 4 мм, так как иначе может быть непровар корня шва.