Пористость сварных швов и меры борьбы с ней

Раздел ГРНТИ: Сварка
М. Н. Гапченко, И. Е. Футер
Гостехиздат, 1978 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Пористость сварных швов и меры борьбы с ней

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ МЕРЫ БОРЬБЫ С ПОРИСТОСТЬЮ
 
МЕРЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОРИСТОСТИ
 
При изготовлении сварных конструкций борьба с пористостью сварных швов должна начинаться уже с первых стадий технологического процесса. Еще на складе должны быть приняты меры по защите металла от атмосферных осадков. После обработки детали должны быть очищены в местах сварки и вблизи них на расстоянии 20—30 мм от ржавчины, масла, краски и других загрязнений. Литые, подлежащие приварке детали, а также литье в местах дефектов, исправляе­мых сваркой, должны быть тщательно очищены от ли­тейной корки и формовочной земли. Тонкие слой ока­лины после горячей прокатки удалять не обязательно, но окалина, остающаяся после нагрева для штамповки или отжига, должна быть удалена.
Производительным способом очистки металла явля­ется очистка пескоструйными аппаратами Однако она требует оборудования специальных камер и приводит к запылению производственных помещений. Для очистки мест сварки применяются пе­реносные наждачные круги и электрические щетки. Стационарные наждачные круги применяются для лег­ких деталей, например, для очистки заготовок под наплавку инструмента.
Ржавчина, масло, краска, окалина могут выжи­гаться. Для этой цели применяются обычные паяльные лампы, горелки для газовой сварки, подогревательное пламя газовых резаков, а также специальные многопламенные горелки. Последние с успехом применяются для очистки краски с металла старых конструкций в ремонтных работах и при очистке окалины с крупных штампованных деталей (например, днищ котлов и ци­стерн). Ржавчина при этом прокаливается, а менее опасный сухой ее остаток так же, как и окалина, легко отделяется от металла, благодаря различию в коэффициентах линейного расширения.
Серьезное внимание должно быть обращено на упаковку и хранение проволоки, предназначенной для автоматической сварки и изготовления электродов. Ржавчина и другие загрязнения с электродных стерж­ней удаляются в специальных вращающихся барабанах, в которые стержни загружаются вместе с сухим песком или древесными опилками. Опилки применяются для снятия тонкого слоя смазки, которым стержни неиз­бежно покрываются при правке и рубке проволоки на правильно-рубильных станках. При сильном загрязне­нии маслом обезжиривание производится бензином или раствором каустической соды с последующей тщатель­ной промывкой в воде и просушкой. Очистка бухт проволоки для автоматической сварки при сильном ее загрязнении значительно сложнее. Очистку можно осуществить травлением в 10%-ном растворе серной кислоты (лучше подогретой) с последующей нейтрали­зацией в растворе едкого натра, тщательной промыв­кой в воде и сушкой. Небольшие местные загрязнения можно удалить вручную наждачной бумагой во время перемотки бухт проволоки для зарядки кассет сварочных автоматов. Институтом электросварки разработан» специальная машина для этой цели. Очистку детален в местах сварки лучше всего производить за несколько часов до сборки и сварки конструкции, в особенности, если готовые изделия хранятся в сырых помещениях или на открытом воздухе.
Вне зависимости от того, производилась ли очистка деталей до их сборки, сварщик должен внимательно осмотреть подлежащие сварке места и очистить их от загрязнений, ибо при длительном хранении собранные узлы могут заржаветь и загрязниться маслом. Очистка собранных и прихваченных узлов производится руч­ными стальными щетками, переносными наждачными кругами и электрическими щетками. Такая очистка менее эффективна, чем очистка отдельных деталей, так как ржавчина забивается в зазоры между деталями и благодаря значительному скоплению в отдельных ме­стах может вызвать сильную пористость. В соедине­ниях внахлестку ржавчина вообще не может быть уда­лена в месте соприкосновения собранных деталей. Поэтому после очистки необходимо тщательно продуть зачищенные места и зазоры между деталями сжатым воздухом. В собранной конструкции наилучшие резуль­таты дает прокаливание („выжигание") ржавчины пла­менем газовой горелки. Им широко пользуются при автоматической сварке на монтаже. Полуавтоматиче­ская сварка тонкой проволокой менее чувствительна к наличию ржавчины на свариваемых кромках и поэ­тому требует менее тщательной очистки металла. До­статочной оказывается обычная очистка металлической щеткой.
Применение двухслойной автоматической сварки, при которой первый слой шва, с целью выжигания ржавчины, сваривается на большой скорости, причем получается пористым, а второй слой дает окончатель­ное сечение шва, нужно признать нерациональным, так как это резко снижает эффективность автоматической сварки, лишая ее одного из преимуществ — возможности однопроходной сварки швов больших сечений. Этот метод может быть оправдан в том случае, если на отдельных участках шва из-за повышенного зазора сварка производится первоначально на большой ско­рости, причем шов получается пористый.
Необходимо   обратить  внимание на кон­троль обмазок и флюсов со­гласно техническим условиям. Влажность флюсов не должна превышать 0,1%. Многие электродные обмазки обладаютповышенной гигроскопичностью. Флюсы также поглощают влагу из воздуха. Поэтому их надо хра­нить и теплых сухих помещениях. Полезно иметь непосредственно в сварочных цехах небольшие электри­ческие печи сопротивления для просушки электродов и флюсов перед их применением. При работе в полевых условиях сушку электродов и флюсов производят на жаровне, а также используют тепло выхлопных га­зов двигателей внутреннего сгорания   передвижных сварочных агрегатов. Для этой цели на выхлопную трубу двигателя надевается специальное устройство. При изготовлении электродов необходимо, чтобы тол­щина слоя покрытия находилась в пределах допусков, так как   недостаточное   количество расплавленного шлака на шве не только не обеспечивает полноты про­текания необходимых химических реакций между ме­таллом и шлаком,   но ведет также   к ускоренному охлаждению шва. Необходимо строго контролировать температуру прокалки электродов.
Прихватка при сборке под автоматическую сварку должна производиться электродами марки Э-42, Э-42А, Э-50. Даже при сборке под ручную сварку прихватки необходимо выполнять электродами той же марки, ко­торыми будут свариваться швы. Автоматическая сварка по ручной подварке электродами марки Э-34 во всех случаях, когда автоматный шов может частично пере­плавить металл ручного шва, недопустима.
При сварке для каждого материала должны приме­няться электроды, флюсы и проволока проверенных типов, а режимы сварки должны быть тщательно отра­ботаны. Хорошо поставленный технический контроль основных и вспомогательных материалов способствует получению беспористых швов. В процессе сварки не­обходимо создать условия, обеспечивающие макси­мальное выделение газов из жидкого металла свароч­ной ванны до затвердевания металла шва. Это может 43ыть достигнуто посредством замедления затвердева­ния жидкого металла и поддержания металла возможно» больше времени в жидком состоянии. Последнее можно осуществить достаточным прогревом основного металла. Для этого в большинстве случаев достаточна правиль­ная техника сварки — соответствующие манипуляции концом электрода или горелкой, при которых полу­чается хороший прогрев и провар кромок, подогрев затвердевающей части сварочной ванны, перемешивание металла в ванне.
Предварительный подогрев, проводимый при сварке и наплавке некоторых специальных, а также средне- и высокоуглеродистых сталей и при заварке дефектов стального и чугунного литья, наряду с предупрежде­нием получения резких закалочных структур и обра­зования трещин, способствует получению плотных швов. При наплавке инструмента и заварке дефектов литья рекомендуется применять ванный способ сварки, обеспечивающий получение плотных наплавок. При ручной сварке нужно следить за равномерным отло­жением шлака на шве. При автоматической сварке должна быть обеспечена равномерная засыпка флюса вдоль линии шва, так как при недостатке флюса дуга прорывается наружу, и шов становится пористым.
При дуговой сварке должна поддерживаться опти­мальная для данной работы длина дуги, которая кон­тролируется измерением напряжения на дуге. При га­зовой сварке должен поддерживаться требуемый ха­рактер пламени. При сварке в среде инертных газов, весьма важным является контроль чистоты применяе­мых газов, их расхода и техники сварки.