Газовая сварка низкоуглеродистой стали

К низкоуглеродистым сталям относятся стали, содержание углерода в которых столь невелико, что оно не производит заметного изменения свойств железа. Так, например, к этой группе по металлургическим основаниям можно отнести стали с содержанием углерода до 0,18% (практически до ~0,25%).

Железо при высоких температурах достаточно легко окисляется, причем образующаяся закись железа FeO имеет температуру плавления 1370° С, растворяется в расплавленном железе в количестве около 0,9% и выпадает из раствора при затвердевании.

Присутствие закиси железа в твердой стали сопровождается явлением красноломкости (которая также усиливается серой), некоторым снижением прочностных свойств и при расположении слоями (как при кристаллизации сварочной ванны) - снижением пластических свойств и ударной вязкости. Наличие FeO в сварочной ванне при сварке низкоуглеродистых сталей не вызывает значительных затруднений, однако при значительном количестве закиси железа рекомендуется ее флюсование.

Расплавленное железо растворяет различные газы, но в условиях газовой сварки металл шва после охлаждения содержит относительно малые количества и азота, и водорода. Это определяется тем, что в пламени концентрация азота и водорода невелика и растворившиеся в металле количества этих газов успевают удалиться при кристаллизации.

Так как расплавленное железо является достаточно вязкой жидкостью и хорошо смачивает твердые нагретые кромки, сварку его можно осуществлять при любом положении шва в пространстве.

Повышение содержания углерода ухудшает сварочные свойства сталей, приводит к порокам в шве, способствует образованию крупнозернистой структуры металла, особенно вблизи границы сплавления, и хрупких прослоек в около шовной зоне, а иногда и в самом шве. Все это затрудняет получение сварных соединений, равнопрочных с основным металлом.

Вследствие повышенного содержания углерода в ванне при наличии FeO образуется значительное количество окиси углерода: FeO + С = Fe + СО

Наличие СО в ванне может привести к пористости шва, в связи с чем рекомендуется уменьшать исходное содержание углерода в ванне, применяя присадку с меньшим его содержанием, чем в основном металле.

Укрупнение структуры при кристаллизации углеродистой стали с повышенным содержанием углерода вызывается увеличением интервала ее зат-

вызываемой реакцией.

Рис.5. Схема длительности интервала кристаллизации чистого железо(а), углеродистой стаи(б)

Снижение критической скорости закалки у сталей с повышенным содержанием углерода (при отсутствии уменьшения скорости охлаждения после сварки) приводит к образованию в околошовной зоне неравновесных хрупких структур и увеличивает возможность образования трещин.

Ухудшающее действие углерода сказывается постепенно по мере увеличения его концентрации в стали. При газовой сварке стали, содержащей 0,25-0,35% С, затруднения в получении хорошего качества появляются только для особо жестких соединений. Поэтому при сварке углеродистых сталей с таким содержанием углерода применяется, как правило, обычная технология, используемая для сварки низкоуглеродистых сталей. При большем содержании углерода применяется более сложная технология сварки.

При сварке низкоуглеродистых сталей применяется ацетилено-кислородное пламя с В = Vк/Va= 1-1,2. Состав пламени приводит к значительному изменению химического состава и механических свойств металла шва.

Для низкоуглеродистых сталей используется присадочной металл марок Св-08, Св-08А, Св-10ГА и Св-08ГС по ГОСТ 2246-60, причем легированные проволоки (Св-10ГА, Св-08ГС) дают лучшие результаты. Диаметр присадки берется в зависимости от способа сварки.

Охрана труда

дующие (мг/м³):

Неядовитая пыль... 10
Неядовитая пыль, содержащая свыше 70% SiO₂ (кварца)... 1
Окись углерода СО... 20
Сернистый ангидрид SO₃... 20
Окислы азота, в пересчете на N₂O₅... 5,0
Окислы цинка ZnO... 5,0
Фтористый водород HF и соли фтористо-водородной кислоты... 0,5
Соединения марганца в пересчете на МnО₂... 0,3
Мышьяковистый водород... 0,3
Соединения свинца (за исключением сернистого свинца)... 0,01
Окислы бериллия... 0,001

При плазменных процессах нагрева (сварке, резке, напылении) образуется интенсивный высокочастотный шум и ультразвуковые колебания, а также значительные количества озона и окислов азота. В этих случаях рекомендуется применять усиленную местную вентиляцию и средства индивидуальной защиты слухового аппарата работающих.

Основными источниками опасности при газовой сварке и резке могут быть взрывы ацетилено-воздушной смеси при неправильном обращении с ацетиленовыми генераторами, карбидом кальция и горелками, при обратном ударе пламени. Возможны случаи воспламенения клапанов кислородных редукторов при попадании на них следов масел или резком открывании вентиля баллона. Наиболее опасен взрыв кислородного баллона, находящегося под высоким давлением.

Неосторожное обращение с пламенем горелки может явиться причиной ожога сварщика и пожара в помещении.

При газовой сварке и резке металлов на зрение вредно действуют следующие лучи: на сетчатую и сосудистую оболочку глаз — видимые лучи; на роговицу и хрусталик глаза — невидимые инфракрасные лучи. Если длительное время смотреть незащищенными глазами на газовое пламя, то возможна временная потеря зрения и образование катаракты (помутнение хрусталика глаза). Опасность для глаз представляют также искры, образующиеся при нагревании и плавлении металла, а также брызги расплавленных шлаков.

Запрещается производить сварочные работы в непосредственной близости от огнеопасных и легковоспламеняющихся материалов (бензина, керосина, пакли, стружки и пр.).

Сварку внутри резервуаров, котлов и в тесных закрытых пространствах следует вести с систематическими перерывами и выходом рабочих на свежий воздух. Снаружи резервуара должен неотлучно находиться второй человек — наблюдающий. Для искусственного освещения применяют лампы напряжением 12 В.

Сварочные работы, выполняемые систематически и не носящие временного характера, производят в отдельных, надлежащим образом вентилируе-

мых помещениях,

выполнении ручной и механизированной кислородной резки, сварки и других процессов газопламенной обработки газосварщики и газорезчики должны работать в защитных очках закрытого типа со стеклами Г-1, Г-2 и Г-3, имеющими плотность стеклянных светофильтров по ГОСТ 9497—60* при расходе ацетилена до 750 дм³/ч—ГС-12. Вспомогательным рабочим, работающим непосредственно со сварщиком или резчиком, рекомендуется пользоваться защитными очками со стеклами В-1, В-2 и В-3 по ГОСТ 9497—60*.

В помещении, где производится газопламенная обработка металла, должна быть обеспечена вентиляция для удаления вредных газов. Общеобменная вентиляция должна быть рассчитана на подачу 2500—3000 м³ воздуха на 1 м³ сжигаемого ацетилена, а в помещениях малых объемов (сосудах, цистернах, отсеках и пр.) - 4000—5000 м³ воздуха на 1 м³сжигаемого ацетилена. Местные отсосы должны удалять воздух в количестве: 1700—2500 м³/ч от постоянных постов обработки мелких деталей; 3000 м³/ч на 1 м² площади секции от секционированных столов машинной резки; 250—500 м³/ч на 1 мм толщины реза от постов кислородно-флюсовой резки и резки высокомарганцовистой стали.

При газовой сварке, резке и нагреве металла внутри закрытых и неполностью закрытых помещений (отсеков и секций судов, резервуаров, котлов, цистерн и т. п.), помимо общеобменной вентиляции цеха, должна осуществляться вентиляция с помощью местных отсосов от стационарных или передвижных установок. При недостатке кислорода (менее 19% О₂) в воздухе резервуара или отсека работа в нем не допускается. До производства газопламенных работ внутри отсеков, ям и резервуаров, где возможны скопления вредных газов или нагретого воздуха, должны быть установлены и пущены в. ход переносные приточные и вытяжные вентиляторы и открыты двери, люки, горловины и иллюминаторы этих помещений.

Для особо тяжелых условий по загазованности и высокому тепловыделению в помещениях, где производится сварка и резка, могут использоваться шланговые противогазы типа ПШ-1 с выкидным шлангом длиной 40 м без подкачки или типа ПШ-2 со шлангом и ручной или электрической подкачкой воздуха в зону дыхания сварщика и резчика.

При горячей сварке необходимо устраивать вытяжные зонты для удаления продуктов горения из подогревательных ям и горнов. Сварку цинка, латуни, свинца и резку цветных металлов необходимо вести в масках (респираторах) для предохранения от вдыхания выделяющихся окислов и паров цинка, меди и свинца* (При газовой сварке латуни газообразным флюсом БМ-1 и БМ-2 и проволокой с кремнием как раскислителем, применение респиратора необязательно). Для работы в условиях возможности высокого обогрева рабочего от теплоизлучения рекомендуется обеспечивать сварщика и резчика спецодеждой из огнестойкой асбестовой ткани, подобной применяемой в доменных цехах. При резке металла порышенной толщины следует применять

Если постоянных постов для сварки и резки более 10, газоснабжение должн

Проведение работ по резке и сварке, а также применение открытого огня допускается на расстоянии 10 м от перепускных рамп и ацетиленовых генераторов, на расстоянии 5 м от отдельных баллонов с кислородом и горючими газами, от трубопроводов горючих газов, а также газоразборных постов, размещенных в металлических шкафах: при ручных работах на расстоянии 3 м, при механизированных работах — 1,5 м (по горизонтали).

Ацетиленовый генератор может быть установлен только в вентилируемом помещении, имеющем объем не менее 60 м³. Температура помещения должна быть не ниже 5 °С во избежание замерзания воды в аппарате.

Нужно следить за тем, чтобы водяной затвор всегда был наполнен водой до надлежащего уровня, и периодически проверять его, открывая пробный кран затвора. После пуска воды в реторту с с карбидом следует продувать ее первыми порциями газа, выпуская их наружу. Запрещается работать, не включая водяного затвора или при неисправном водяном затворе.

Нельзя переполнять карбидом секции загрузочных коробок или применять карбид не той грануляции, которая указана в техническом паспорте генератора. Необходимо следить за тем, чтобы корпус генератора и резервуар, из которого подается вода в камеры, всегда были заполнены достаточным количеством воды. Открывать камеры для перезарядки следует только тогда, когда из пробного крана камеры будет выходить вода. Перед открытием крышки нужно снизить давление в камере, выпустив газ через пробный кран. Нельзя перегружать генератор, работая с расходом ацетилена выше установленного предела. Запрещается к одному водяному затвору присоединять несколько горелок или резаков. Следует тщательно промывать генератор от известкового ила не реже двух раз в месяц при ежедневной работе генератора.

Если необходимо произвести заварку дефектов генератора, который уже был в работе, то предварительно следует тщательно очистить его от остатков засохшего известкового ила и несколько раз промыть (заполняя водой), а все работы по'сварке производить на открытом воздухе.

Во время перевозки баллонов с газом на них должен быть навернут защитный колпак для предохранения вентиля от повреждения или загрязнения. Перевозить баллоны без колпака не разрешается. Баллоны следует переносить на носилках или перевозить на специальных тележках. Запрещается переносить баллоны на плечах.

При перевозке баллонов, а также при их погрузке и выгрузке необходимо принимать все меры предосторожности против падения и ударов баллонов друг о друга.

ЛИТЕРАТУРА

1. А.А. Алов – «Основы теории процессов сварки и пайки», – М.: «Машиностроение» – 1964г., 268стр.

2. И. Гривняк – «Свариваемость сталей», – М.: «Машиностроение» – 1984г., 216стр.

3. Б.Н. Бадьянов, В.А. Давыдов – «Сварочные процессы в электронной технике», – М.: «Высшая школа» – 1988г., 189стр.

4. С.Б. Моцохин – «Контроль качества соединений и конструкций», – М.: «Стройиздат» – 1985г., 229стр.

5. Л.А. Мордвинцев – «Технология сварки и пайки», – М.: «Госиздат. Оборонной Промышленности» – 1957г., 150стр.

6. Санитарно-техническое оборудование зданий. Методические указания по курсовому проектированию по специальности ПГС. Магадан 1991.