Способ сварки корпусных конструкций из стали типа ак

 

Изобретение относится к судовому машиностроению и может быть использовано для сварки корпусных конструкций в судостроении, нефте- и газодобывающей промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что автоматическую, полуавтоматическую и ручную сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. Для уменьшения остаточных и угловых деформаций в многопроходных швах стыковых соединений заполнение разделки кромок осуществляют в следующей последовательности: при сварке криволинейных швов вначале полностью заполняют шов с внутренней стороны обшивки, а потом полностью заваривают шов с наружной стороны обшивки; при сварке прямолинейных швов вначале заполняют разделку со стороны набора заподлицо с основным металлом, потом после строжки и зачистки заваривают полностью шов с другой стороны и в конце заканчивают сварку шва с первой стороны. Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом применяют в нижнем пространственном положении. Ручную дуговую и полуавтоматическую сварку швов и подварку корня шва производят с разбивкой каждого технологического участка шва на равные участки. 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 18 табл.

Изобретение относится к области сварки и наплавки, а также к ручной дуговой, автоматической и полуавтоматической сварке в среде защитных газов, автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом при изготовлении корпусных конструкций из стали и может быть использовано в судостроительной и нефте- и газодобывающей промышленности.

Известен способ сварки пульсирующей дугой плавящимся электродом, преимущественно под флюсом, с формированием униполярных импульсов тока непрерывным чередованием одинаковых по продолжительности и периодов подачи проволоки и пауз между ними, причем с целью улучшения качества сварных соединений путем исключения искажений формы импульса тока и частотных характеристик процесса за 0,1-0,12 с до окончания каждого импульса плавящемуся электроду сообщают отрицательное ускорение g=(1,15-0,21)д_э, где д_э диаметр электрода (авт.св. СССР N 1046047, кл. В 23 К 9/10, б.и. N 27, 1983).

Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не учитывает физико-химические свойства материала изделия и электрода, сложен в реализации.

Известен способ сварки конусных конструкций из стали типа АК, включающий сварку изделия из двух частей, имеющих чередующиеся выступы и впадины, при которых деталь собирают по вершинам выступов, устанавливают сварочный выступ на флюсоудерживающем приспособлении и зажимают, после чего производят сварку сварочной головкой, которую перемещают в процессе сварки со скоростью сварки, на холостом ходу с маршевой скоростью, превышающей скорость сварки, причем после сварки каждого выступа изделие освобождают от зажимов и вместе со сварочной головкой при одновременной подаче флюса перемещают на шаг, равный сумме длин выступа и впадины в направлении, противоположном к направлению сварки (авт.св. СССР N 1031679, кл. В 23 К 9/10, б.и. N 28, 1983).

Известен также способ сварки корпусных конструкций из стали типа АК, который является наиболее близким к заявленному изобретению, при котором собирают обшивку из листов с подготовленными под сварку кромками, которые размещают в приспособлении, собирают криволинейные и прямолинейными стыки, закрепляют на листах привариваемые элементы набора с подготовленными под сварку кромками, и выполняют многослойную сварку криволинейных, прямолинейных и тавровых швов, расположенных в различных плоскостях, причем часть швов выполняют автоматической или полуавтоматической или ручной электродуговой сваркой в среде защитных газов, а часть швов автоматической или полуавтоматической или ручной электродуговой сваркой под флюсом и в нижнем положении (Г.А. Николаев и др. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций. М. Высшая школа, 1971, с. 646-654).

Известный способ также трудоемок, нетехнологичен, не позволяет оптимально сочетать ручную дуговую, полуавтоматическую и автоматическую сварку электродами различных марок или под флюсом и не позволяет получать высокое качество сварных швов для сталей различных марок.

Техническая задача согласно изобретению решается за счет того, что автоматическую, полуавтоматическую и ручную электродуговую сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности и для уменьшения остаточных и угловых деформаций в многопроходных швах стыковых соединений заполнение разделки производят в следующей последовательности: при сварке криволинейных швов вначале полностью заполняют шов с внутренней (вогнутой) стороны обшивки, а потом полностью заваривают шов с наружной (выпуклой) стороны обшивки; при сварке прямолинейных швов вначале заполняют разделку со стороны набора заподлицо с основным металлом (без усиления), потом после строжки и зачистки заваривают полностью шов с другой стороны и в конце заканчивают сварку шва (усиления) с первой стороны, автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом применяют в нижнем пространственном положении и при этом угол наклона к горизонту допускают: а) до 15^o вдоль шва и до 20^o поперек шва при сварке низколегированной проволокой; б) до 8^o вдоль и поперек шва при сварке аустенитной проволокой, а сварку на наклонной плоскости производят на подъем, причем полуавтоматическую сварку в CO₂ или смеси газов осуществляют при расположении швов во всех пространственных положениях, наиболее целесообразно в вертикальном и нижнем, ручную и электродуговую сварку применяют во всех пространственных положениях, сварку вертикальных и наклонных швов ручным электродуговым способом и полуавтоматическим в CO₂ или смеси газов выполняют снизу вверх, при полуавтоматической в CO₂, смеси газов и ручной электродуговой сварке последний слой шва выполняют по принципу "отражающего валика" и при этом отжигающий валик перекрывает предыдущий валик на величину примерно 2/3 его ширины, не выходя на основной металл и удаление корня шва (выборку) производят с применением газовой или воздушно-дуговой строжки с последующей зачисткой до чистого металла, вышлифовкой наждачным кругом, а выполнение корня шва низколегированными сварочными материалами ручной электродуговой сваркой и полуавтоматической в двуокиси углерода или смеси газов производят с "перевязкой" валиков, при выполнении корня шва аустенитными сварочными материалами ручной дуговой сваркой и полуавтоматической в двуокиси углерода или смеси газов производят по методу "дуга в дугу" или поочередно с каждой стороны с применением выборки корня шва, при выполнении первого прохода по методу "дуга в дугу" расстояние между дугами составляет 10 50 мм, ручную дуговую и полуавтоматическую сварку и подварку корня шва производят с разбивкой каждого технологического участка на равные блоки длиной: а) до 2 м при сварке аустенитными электродами сталей марок АК-25, АК-28, АК-30, АК-32к, АК-33, АК-ПК и АЛ толщиной до 40 мм включительно, а также при сварке низколегированными электродами стали марок АК-25, АК-27, АК-28, АБ-1, АБ-1Ш толщиной до 40 мм включительно; б) до 1,5 м при сварке низколегированными электродами стали марок АК-29, АК-30, АК-32к, АК-33, АК-ПК и АЛ толщиной до 40 мм включительно; в) до 1,2 м при сварке низколегированными и аустенитными электродами стали толщиной до 40 мм; г) до 1,2 м при сварке аустенитными электродами стали толщиной до 150 мм, а сварку в случае симметричной разделки кромок начинают со стороны труднодоступной для удаления (строжки, зачистки) корня шва, и выполнение сварки с другой стороны производят после зачистки корня шва до чистого металла.

При многослойной сварке начало и конец слоя смещают относительно предыдущего слоя на величину 20 30 мм и не допускают стыковку блоков в местах пересечения швов.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом швов стыковых соединений начинают и оканчивают на технологических планках, прихваченных к свариваемым деталям такими же сварочными материалами, что используют для прихватки и приварки, причем размеры планок 100·100 мм, марка материала, толщина и подготовка кромок соответствуют свариваемому соединению.

При автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом соединений на "весу" для исключения прожогов производят подварку соединений ручной дуговой или полуавтоматической сваркой, при этом для соединений без разделки кромок подварку осуществляют со стороны, обратной первому проходу, для соединений с разделкой кромок со стороны первого прохода.

Не производят сварку низколегированными материалами по аустенитному металлу шва во избежание образования трещин.

В случае когда в конструкции предусматривают пересечение или притыкание аустенитных швов с низколегированными, низколегированные швы выполняют в первую очередь, причем если указанная последовательность сварки невозможна, участки низколегированных швов в местах пересечения или притыкания с аустенитными швами не заваривают на длине не менее 300 мм, указанные участки после соответствующей подготовки под сварку заваривают ручной сваркой аустенитными электродами.

Сварные швы, выполняемые аустенитными материалами и пересекающиеся с низколегированными швами, на расстоянии не менее 300 мм от места пересечения выполняют низколегированными материалами до сварки их аустенитными сварочными материалами.

При выполнении многопроходных швов каждый валик и шов тщательно зачищают от шлака и брызг и производят осмотр для выявления трещин и других дефектов.

Первый валик в многопроходных швах выполняют усиленным, причем размер валика по высоте и сечению 6 8 мм.

При сварке низколегированными материалами с подогревом в случае вынужденного перерыва обеспечивают замедленное охлаждение сварного соединения и перед сваркой повторно производят подогрев свариваемых кромок до температуры не менее 50^oC.

Подварку соединений, выполняемых на "весу" из сталей марок АК-25, АК-27, АК-28, АБ-1, АБ-1Ш, производят полуавтоматической дуговой сваркой в двуокиси углерода проволокой марки Св-08ГСМТ или ручной дуговой сваркой электродами 48Н-I, 48Н-II.

Тавровые соединения сваривают наклонным электродом при вертикальном или горизонтальном положении стенки.

Автоматическую или полуавтоматическую сварку производят по подварке корня шва на медной подкладке или флюсовой подушке.

Вылет электрода при автоматической сварке составляет не менее 30 мм и при полуавтоматической не менее 15 мм.

Полуавтоматическую дуговую сварку в двуокиси углерода или смеси защитных газов производят проволокой марки 10Х19Н11М4Ф.

Для надежной защиты расплавленного металла от атмосферного воздуха расход защитного газа при сварке составляет 10 14 л/мин.

Вылет электродной проволоки при сварке (расстояние от конца проволоки до токопроводящего наконечника) составляет 10 15 мм, при этом конец токоподводящего наконечника утоплен по отношению к срезу сопла на 2 3 мм.

Автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку аустенитными проволоками марок Св-09Х16Н25М6АФ, Св-10Х16Н25АМ6, Св-10Х19Н23Г2М5 под флюсом производят: а) аустенитной проволокой под флюсом для сталей АК-25, АК-27, АБ-1, АБ-1Ш, АК-28, АК-29, АК-33; б) швы стыковых соединений с разделкой кромок выполняют автоматической сваркой проволокой диаметром 5 мм и швы тавровых соединений - полуавтоматической сваркой проволокой диаметром 2 мм; в) аустенитной проволокой соединений с разделкой кромок производят при подварке корня шва с обеих сторон соединения.

Автоматическую сварку под флюсом сталей АК-30 и АК-32к производят аустенитной проволокой по ручной двусторонней подварке корня шва и ширине наплавленной площадки в разделке не менее 15 мм.

На фиг.1 приведены кромки и поверхности стыкуемых под сварку деталей; на фиг. 2 схема перекрытия отжигающего валика каждым последующим примерно на величину 2/3 его ширины, не выходя на основной металл; на фиг.3 схема сварки корневых проходов с "перевязкой" валиков.

Способ осуществляют следующим образом.

Сварку сталей типа АК каждой в отдельности, между собой и со сталью других марок рекомендуется производить в закрытых отапливаемых помещениях. При выполнении сварочных работ на открытых площадках, рабочие места сварщиков защищают от осадков и ветра. Температура окружающего воздуха, при которой допускается сварка, в зависимости от марки стали, применяемых сварочных материалов, содержания водорода в контрольных образцах, а также необходимые технологические мероприятия приведены в табл.1.

При сварке низколегированными сварочными материалами указанную в табл.1 температуру предварительного подогрева необходимо поддерживать и в процессе сварки путем соответствующего подогрева. Сопутствующий подогрев обеспечивается сваркой блочным методом одновременно и непрерывно всего технологического участка шва. Установленные ограничения температуры окружающего воздуха при сварочных работах распространяются также на постановку прихваток, приварку временных креплений, воздушно-дуговую строжку при удалении корня шва, дефектных участков и швов временных креплений. При сварке сталей различных марок допустимую температуру окружающего воздуха и необходимую температуру подогрева свариваемых кромок необходимо назначать по марке стали, при сварке которой температура воздуха и температура подогрева свариваемых кромок являются наиболее высокими. Подогрев свариваемых кромок производят электронагревателями сопротивления, газовыми или электрическими нагревателями инфракрасного излучения, индукционными нагревателями, газовыми горелками. Ширина зоны подогрева должна быть не менее 100 мм в обе стороны от оси шва. Температуру предварительного и сопутствующего подогрева свариваемых кромок проверяют термокарандашами, термощупами, термопарой касания. Температура предварительного подогрева перед сваркой и температура в процессе сварки постоянно контролируется с записью в специальном журнале. При температуре окружающего воздуха 5^oC и ниже, перед сваркой необходимо производить прожигание свариваемых кромок пламенем газовой горелки с целью удаления влаги, масла и других загрязнений. Прожигание необходимо также в случае увлажнения кромок при температуре выше 5^oC.

Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом применяют автоматы типа АДС-1000, полуавтоматы ПДПГ-500, "Гранит-1573" и другие с источниками постоянного тока ВДУ-1200, ВДУ-504.

Для автоматической и полуавтоматической сварки в защитных газах используют автоматы типа А-1698, полуавтоматы "Гранит-3У3", А-547У, ПОС-201-УЗ, ПДГ-502 с источниками питания постоянного тока ВДГ-500, ВДУ-504, ПДИ-303УХЛ4, с ВДГИ-301, "Класс".

Для ручной дуговой сварки используют многопостовую систему питания от шинопровода и выпрямителей типа ВДМ, ВКСМ и другие. Сварные посты снабжают исправными контрольными приборами: автоматы вольтметром и амперметром, полуавтоматы вольтметром и амперметром, посты ручной дуговой сварки - проградуированными указателями тока (балластными реостатами).

Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку и выполнение шва должны соответствовать требованиям к сварным соединениям, указанным в чертежах конструкций. Кромки деталей должны быть обработаны под сварку механическим способом, газовой или плазменной резкой с последующей зачисткой наждачным кругом. Кромки и поверхности стыкуемых под сварку деталей должны быть зачищены в соответствии с требованиями фиг.1. Размеры зачищаемой поверхности: на толщинах до 16 мм Л=30 мм, на толщинах 17 100 мм Л=50 мм, Л₁=20 мм и Л₂= (2S-20) мм. Зачистку деталей под сварку производят перед сборкой до чистого металла, то есть до полного удаления ржавчины, окалины, масла, краски, влаги и специального покрытия.

Зачистку кромок и поверхностей под сварку выполнять:
а) прожиганием пламенем газовой горелки с последующей зачисткой стальными щетками для деталей, прошедших механическую обработку;
б) наждачным кругом или иглофрезами для деталей, не прошедших механической обработки.

Исправление увеличенных зазоров допускается производить наплавкой, если отклонение от допустимых величин не превышает толщины стыкуемых элементов и не превышает при этом 10 мм. Наплавку производят на одну или обе кромки.

Исправление недопустимых зазоров наплавкой допускается на длине не более 500 мм на один метр шва, при этом суммарная длина наплавляемых участков не должна превышать 30% длины технологического участка сварного шва. При длине участка шва до 500 мм наплавка допускается по всей длине этого участка.

В соединениях с разделкой кромок допускается исправление зазора производить путем наплавки "гребешков".

Наплавку кромок или "гребешков" в соединении производят на любую из сопрягаемых деталей или на обе теми же сварочными материалами, которые применяются для прихватки (сварки).

На участках, исправленных наплавкой, ширина усиления или калибр шва увеличивают на суммарную высоту наплавки.

Несовпадение вершин разделок кромок в стыковых соединениях не должно превышать 2 мм. Допускается несовпадение вершин разделок кромок до 3 мм протяженностью не более 300 мм с расстоянием между ними не менее 1000 мм. Закрепление деталей при сборке конструкций под сварку выполняют в специальных приспособлениях или при помощи эластичных креплений (гребенки, струбцины, талрепы, угольники с болтами) или при помощи жесткого крепления (электроприхватки), что оговаривается в технологическом процессе на сборку.

Размеры прихваток и расстояние между ними должны соответствовать указаниям в табл.2.

Марку сварочных материалов для прихваток выбирают в зависимости от применяемых (для сварки данного шва) сварочных материалов в соответствии с табл.3.

Прихватку и приварку рымов и обухов выполняют электродами ЭА-981/15, ЭА-395/9, ЭА-48М/22 при режимах сварки, указанных в табл.2. Приварку рымов к стали марки АК-25 производят электродами марки 48Н-I при режимах сварки, указанных в табл.1.

Приварку временных креплений для сборки производят:
а) электродами марок ЭА-981/15 или ЭА48М/22 на стали марок АК-29, АК-30, АК-32к и типа АК-пк и АЛ и электродами марки ЭА-395/9 для стали марок АК-25;
б) электродами марок 48Н-1 или УОНИИ-13/45А на стали марок АК-25, АК-27, АБ-1, АБ-1Ш;
в) электродами марок 48Н-II на стали марки АК-33.

Выбор сварочных материалов для сварки конструкций из сталей АК производят согласно чертежа и в соответствии с данными табл.4 10.

Приварку временных креплений производят по методу "отражающего валика" с соблюдением требований табл.1.

Удаление швов временных креплений производят газовой резкой или воздушно-дуговой строжкой, оставляя металл шва толщиной 0,5 3 мм на поверхности основного металла, с последующей зачисткой наждачным кругом заподлицо с поверхностью металла и контролем на отсутствие трещин. Контроль осуществляют визуально с помощью лупы не менее чем 2-х кратного увеличения. Запрещается удалять временные крепления ударом на излом. Если после сборки свариваемые кромки оказались загрязненными, то соединения, собранные под сварку, повторно зачищают перед сваркой металлической щеткой и прожигаются пламенем газовой горелки.

Сварочная проволока перед намоткой в кассеты должна быть чистой. Каждая кассета должна иметь бирку с указанием марки, номера плаке и диаметра проволоки.

Последовательность сборки соединений, способы сварки и сварочные материалы в соответствии с табл.4-10 указываются в технологических процессах на изготовление.

Для уменьшения остаточных и угловых деформаций в процессе сборки и многопроходных швах стыковых сварных соединений заполнение разделки производят в следующей последовательности:
а) при сварке криволинейных швов вначале полностью заполняют шов с внутренней (вогнутой) стороны обшивки, а потом полностью заваривают шов с наружной (выпуклой) стороны обшивки;
б) при сварке прямолинейных швов вначале заполняют разделку со стороны набора заподлицо с основным металлом (без усиления), потом после строжки и зачистки заваривают полностью шов с другой стороны и в конце заканчивают сварку шва (усиления) с первой стороны.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом применяют в нижнем пространственном положении и при этом допускают угол наклона к горизонту: до 15^o вдоль шва и до 20^o поперек шва при сварке низколегированной проволокой; до 8^o вдоль и поперек шва при сварке аустенитной проволокой.

Сварку на наклонной плоскости осуществляют на подъем.

Полуавтоматическую сварку в CO₂ или смеси газов применяют при расположении швов во всех пространственных положениях, наиболее целесообразно в вертикальном и нижнем.

Ручную электродуговую сварку применяют во всех пространственных положениях.

Сварку вертикальных и наклонных швов ручным электродуговым способом и в полуавтоматическом в CO₂ или смеси газов выполняют снизу вверх.

При полуавтоматической в CO₂ и в смеси газов ручной электродуговой сварке последний слой шва выполняют по принципу "отражающего" валика в соответствии с фиг.2.

Автоматическая, полуавтоматическая и ручная электродуговая сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности.

Отжигающий валик перекрывает предыдущий валик на величину примерно 2/3 его ширины, не выходя на основной металл. Удаление корня шва (выборку) производят с применением газовой или воздушно-дуговой строжки с последующей зачисткой до чистого металла, вышлифовкой наждачным кругом. Выполнение корня шва низколегированными сварочными материалами ручной электродуговой сваркой и полуавтоматической в CO₂ или смеси газов производят с "перевязкой" валиков согласно фиг.3.

Выполнение корня шва аустенитными сварочными материалами ручной дуговой сваркой и полуавтоматической в CO₂ или смеси газов производят по методу "дуга в дугу" или поочередно с каждой стороны с применением выборки корня шва.

При выполнении первого прохода по методу "дуга в дугу" совмещать дуги не рекомендуется. Расстояние между дугами составляет 10 50 мм.

Сварку в случае симметричной разделки кромок начинают со стороны труднодоступной для удаления (строжки, зачистки) корня шва. Выполнение сварки с другой стороны производят после выборки и зачистки корня шва до чистого металла.

Ручную дуговую и полуавтоматическую сварку швов и подварку корня шва производят с разбивкой каждого технологического участка шва на равные блоки длиной:
а) до 2 м при сварке аустенитными электродами сталей марок АК-25, АК-27, АК-28, АК-29, АК-30, АК-32к, АК-33, АК-ПК и АЛ толщиной до 40 мм включительно, а также при сварке низколегированными электродами стали марок АК-25, АК-27, АК-28, АБ-1, АБ-1Ш толщиной до 40 мм включительно;
б) до 1,5 м при сварке низколегированными электродами стали марок АК-29, АК-30, АК-32к, АК-33, АК-ПК и АЛ толщиной до 40 мм включительно;
в) до 1,2 м при сварке низколегированными и аустенитными электродами стали толщиной свыше 40 мм;
г) до 1,2 м при сварке аустенитными электродами и до 0,8 м при сварке низколегированными электродами стали толщиной свыше 150 мм.

При многослойной сварке начало и конец каждого слоя в блоке смещают относительно предыдущего слоя на величину 20 30 мм. Не допускается стыковать блоки в местах пересечения швов.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом швов стыковых соединений начинают и оканчивают на технологических планках, прихваченных к свариваемым деталям теми же сварочными материалами, что используются для прихватки и приварки. Размер планок 100·100 мм, марка материала, толщина и подготовка кромок соответствуют свариваемому соединению.

При автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом соединений "на весу" для исключения прожогов производят подварку соединений ручной дуговой или полуавтоматической сваркой. При этом для соединений без разделки кромок подварка делается со стороны обратной первому проходу. Для соединений с разделкой кромок со стороны первого прохода. Требования к выполнению подварочного шва такие же, как к первому проходу многослойных швов.

Запрещается сварка низколегированными материалами по аустенитному металлу шва во избежание образования трещин. В случае, когда в конструкции предусматривается пересечение или притыкание аустенитных швов с низколегированными, низколегированные швы выполняют в первую очередь. Если указанная последовательность сварки невозможна, участки низколегированных швов в местах пересечения или притыкания с аустенитными швами не завариваются на длине не менее 300 мм. Указанные участки после соответствующей подготовки под сварку заваривают ручной сваркой аустенитными электродами.

Сварные швы, выполняемые аустенитными материалами, которые пересекаются с низколегированными швами, на расстоянии не менее 300 мм от места пересечения выполняют низколегированными материалами до сварки их аустенитными сварочными материалами.

При выполнении многопроходных швов каждый валик и шов тщательно зачищают от шлака и брызг и осуществляют осмотр для выявления трещин и других дефектов.

Первый валик в многопроходных швах выполняют усиленным. Размер валика по высоте и сечению составляет 6 8 мм.

Работы по сварке всеми способами производятся с соблюдением условий, приведенных в табл.1.

При сварке низколегированными сварочными материалами с подогревом в случае вынужденного перерыва обеспечивают замедленное охлаждение сварного соединения и перед сваркой повторно производят подогрев свариваемых кромок до температуры, приведенной в табл.1.

Не допускается возбуждать дугу на поверхности основного металла вне зоны наложения шва и выводить кратер на эту поверхность.

Ручную дуговую сварку низколегированными электродами осуществляют следующим образом:
а) выбор марки низколегированных электродов в зависимости от марок свариваемой стали производят в соответствии с табл.4;
б) при ручной дуговой сварке низколегированными электродами швов стыковых и тавровых соединений силу сварочного тока в зависимости от диаметра электрода и положения шва устанавливают в соответствии с данными, приведенными в табл.12.

Сварку низколегированными сварочными материалами производят блочным методом возможно более короткой дугой, валиками шириной от 2 до 3 диаметров электрода (с учетом толщины покрытия).

Сварку всех блоков выполняют одновременно с обеих сторон по всей длине технологического участка шва без перерывов в работе до заполнения разделки или полного сечения шва. Наложение валиков в пределах блока производят на проход, причем не допускается при сварке одновременно с двух сторон стали толщиной свыше 35 мм прерывать сварку после заполнения не менее 2/3 сечения свариваемых деталей. При этом для стали толщиной свыше 40 мм, а также поковок и отливок, свариваемых низколегированными электродами, обеспечивают замедленное охлаждение свариваемого соединения путем укрытия его двумя-тремя слоями асбестовой ткани.

При невозможности выполнения сварки технологического участка одновременно с двух сторон сварку выполняют сначала с одной стороны до заполнения разделки, а затем после удаления корня шва с другой стороны до полного окончания.

При смене электродов в процессе сварки и при окончании валика обрывать дугу следует только после тщательного заполнения кратера металлом. При необходимости продолжить сварку тщательно зачистить (зубилом и щеткой) место шва, где был произведен обрыв дуги и только после этого возбуждать дугу. Незаделанные кратеры могут привести к образованию трещин.

Ручную дуговую сварку аустенитными электродами осуществляют следующим образом:
а) выбор марки аустенитных электродов в зависимости от марок свариваемой стали производят в соответствии с данными, приведенными в табл.5 и 6;
б) при ручной дуговой сварке аустенитными электродами швов стыковых и тавровых соединений силу сварочного тока в зависимости от диаметра электрода и положения шва в пространстве устанавливают в соответствии с данными, приведенными в табл.13;
в) выполнение швов производят короткой дугой, валиками шириной не более двух диаметров электрода (с учетом толщин покрытия) для нижнего, потолочного и горизонтального положения и не более трех диаметров электрода для вертикального положения шва в пространстве;
г) при сварке электродами марок ЭА-395/9, ЭА-981/15, ЭА-112/15 корень шва с обеих сторон соединения выполняют электродами марки ЭА-48М/22.

Полуавтоматическую сварку в CO₂ проволокой марки Св-08ГСМТ применяют для сталей марок, указанных в табл.7, причем максимальная ширина валиков отдельного прохода составляет:
при сварке проволокой диаметром 1,0 мм не более 16 мм;
при сварке проволокой диаметром 1,2 1,4 мм не более 18 мм.

Угловые швы тавровых соединений набора без разделки кромок на плоских конструкциях при раздельном методе сборки и конструкций с набором одного направления необходимо применять механизированную сварку в среде CO₂ автоматами типа А-1698. Режимы сварки аналогичны режимам полуавтоматической сварки в CO₂ в нижнем положении согласно данным, приведенным в табл.14.

Сварку стыковых соединений с применением формирующей прокладки производят с последующим усилением шва до необходимых размеров со стороны формирующей прокладки.

Механизированную сварку вертикальных стыковых соединений из стали АК-30 выполняют автоматом "Радиан". Автоматическую и полуавтоматическую сварку проволокой марки Св-08ГСМТ под флюсом АН-42 применяют для сталей марок, приведенных в табл.9. Подварку соединений, выполняемых на "весу" из сталей марок АК-25, АК-27, АК-28, АБ-1, АБ-1Ш производят полуавтоматической дуговой сваркой в CO₂ проволокой марки Св-08ГСМТ или ручной дуговой сваркой электродами 48H-I или 48Н-II. Тавровые сварные соединения свариваются наклонным электродом при вертикальном или горизонтальном положении стенки. Режимы полуавтоматической сварки приведены в табл.15. Режимы автоматической сварки стыковых соединений приведены в табл.17. Режимы полуавтоматической дуговой сварки проволокой марки св-10Х19H11M4Ф в защитном газе швов стыковых и тавровых соединений приведены в табл. 16, и при сварке проволокой св-09X16H25M6AФ, св-10XI6H25AM6 под флюсом марок 48-ОФ-11 или 48-ОФ-6М приведены в табл.18.

Вылет электрода при автоматической сварке составляет не менее 30 мм, при полуавтоматической не менее 15 мм.

Полуавтоматическая дуговая сварка в CO₂ или смеси защитных газов (80% аргона + 20% CO₂) производится проволокой марки св-10X19H11M4Ф, причем для надежной защиты расплавленного металла от атмосферного воздуха расход защитного газа при сварке составляет 10 14 л/мин. Вылет электродной проволоки при сварке (расстояние от конца проволоки до токоподводящего наконечника) должен быть утоплен по отношению к срезу сопла на 2 3 мм. Швы стыковых соединений с разделкой кромок выполняют автоматической сваркой проволокой диаметром 5 мм. Швы тавровых соединений выполняют полуавтоматической сваркой проволокой диаметром 2 мм. Автоматическую и полуавтоматическую сварку аустенитной проволокой сварных соединений с разделкой кромок производят по подварке корня шва с обеих сторон соединения. Автоматическую сварку под флюсом сталей АК-30 и АК-32к аустенитной проволокой св-10X19H23Г2М5ФАТ (ЭП-868) выполняют по ручной двусторонней подварке корня шва. Ширина наплавленной площадки в разделке составляет не менее 15 мм.

Термическая обработка отпуск для снятия остаточных напряжений применяется только для сварочных конструкций, изготовленных с применением низколегированных сварочных материалов. Для конструкций, изготовленных из стали толщиной 40 мм и более, операцию отпуска производят сразу же после сварки, не допуская охлаждения сварного соединения ниже 50^oC. В случае невозможности выполнения отпуска сразу же после окончания сварки отпуск производят после медленного охлаждения изделия, для чего оно после сварки должно быть укрыто двумя-тремя слоями асбестовой ткани.

Контроль качества швов стыковых и тавровых сварных соединений конструкций из сталей марок АК производят в соответствии с требованиями ОСТ. 1098-78, схем контроля заказов и техпроцессов на изготовление. При сварке соединений корпусных конструкций контролируют:
а) производственные условия выполнения сварочных работ,
б) состояние сварочного оборудования и оснастки,
в) подготовку кромок, зачистку и сборку,
г) подготовку сварочных материалов,
д) технологию и режимы выполнения сварных соединений,
е) форму и размеры швов,
ж) качество сварных соединений.

Качество сварных соединений контролируют внешним осмотром и измерением, радиографическим, ультразвуковым методами и методом испытаний изделия на непроницаемость и герметичность.

Сущность способа состоит в том, что осуществляя ручную, полуавтоматическую или автоматическую дуговую сварку с учетом как материала электродов, так и свариваемых марок сталей типа АК, способствуют не только снижению трещинообразования и повышению качества сварных швов стыковых и тавровых соединений, но и почти в два раза увеличивают срок службы этих изделий по сравнению с традиционными способами сварки корпусных конструкций при работе их в условиях высоких давлений и температур, а также агрессивных сред.

Преимущества способа заключаются в том, что производя сварку по определенному технологическому циклу, включающему подготовку сварных соединений под сварку и сборку, подбор сварочных материалов, выполнение технологии сварки в зависимости от температурных условий, материала электродов термической обработки сварных конструкций, значительно повышают качество сварных соединений и увеличивают их срок службы.

Использование заявляемого изобретения позволит значительно снизить энергоемкость процесса сварки в различных режимах, повысить качество сварных соединений и увеличить их срок службы по сравнению с традиционными способами сварки от 60 до 180%
Ожидаемый экономический эффект от внедрения заявляемого изобретения составляет 900-1200 млн.руб./г.

Формула изобретения

1. Способ сварки корпусных конструкций из стали типа АК, при котором собирают обшивку из листов с подготовленными под сварку кромками, которые размещают в приспособлении, собирают криволинейные и прямолинейные стыки, закрепляют на листах привариваемые элементы набора с подготовленными под сварку кромками и выполняют многослойную сварку криволинейных, прямолинейных и тавровых швов, расположенных в различных плоскостях, причем часть швов выполняют автоматической, или полуавтоматической, или ручной электродуговой сваркой в среде защитных газов, а часть швов автоматической, или полуавтоматической, или ручной электродуговой сваркой под флюсом в нижнем положении, отличающийся тем, что для стыковых соединений выполняют двустороннюю разделку кромок, электродуговую сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности низколегированными и аустенитными сварочными материалами, при сварке криволинейных стыков сначала заполняют часть разделки с внутренней стороны обшивки, а затем часть разделки со стороны внешней стороны обшивки, при сварке прямолинейных стыков сначала заполняют часть разделки со стороны расположения элементов набора заподлицо с основным металлом, затем выполняют строжку и зачистку шва с обратной стороны и заполнение оставшейся части разделки, после чего выполняют усилие шва с первой стороны, при этом при выполнении швов сваркой под флюсом низколегированной проволокой ее подают под углом ≅ 15^oС к плоскости сварки в направлении шва и под углом ≅ 20^oС к плоскости сварки в направлении, нормальном направлению шва, а при выполнении швов сваркой под флюсом аустенитной проволокой ее подают под углом 8^o к плоскости сварки в направлении шва и нормальном ему направлении, вертикально и наклонно расположенные швы выполняют полуавтоматической и ручной электродуговой сваркой в углекислом газе или смеси газов снизу вверх, при этом в одних швах при заполнении разделки корень шва выполняют низколегированными сварочными материалами методом "перевязки валиков", а в других аустенитными сварочными материалами двумя дугами, расположенными навстречу и под углом одна к другой и на расстоянии одна от другой 10 50 мм, а после заполнения разделки выполняют отжигающие валики, перекрывая при этом предыдущие слои на 2/3 их ширины, причем для выполнения корня шва и заполнения разделки сварной шов разбивают на равные участки длиной до 2 м при сварке сталей толщиной до 40 мм аустенитными и низколегированными электродами, до 1,5 м при сварке сталей толщиной до 40 мм только низколегированными электродами, до 1,2 м при сварке сталей более 40 мм низколегированными и аустенитными электродами и при сварке сталей толщиной до 150 мм аустенитными электродами, причем заполнение двусторонней разделки кромок начинают со стороны, труднодоступной для удаления корня шва, и выполнение сварки с другой стороны производят после зачистки корня шва до чистого металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при многослойной сварке начало и конец каждого последующего слоя смещают относительно предыдущего на величину 20 30 мм, не допуская стыковку участков в местах пересечения швов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом швов стыковых соединений к свариваемым деталям прихватывают технологические планки для вывода на них начала и конца шва, причем планки выполняют размером 100·100 мм и толщиной, равной толщине свариваемых деталей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в местах пересечения аустенитных швов с низколегированными сначала выполняют низколегированные швы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в местах пересечения аустенитных швов с низколегированными низколегированные швы недоваривают на длине не менее 300 мм и затем эти участки после соответствующей подготовки под сварку заваривают ручной сваркой аустенитными электродами.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что участки сварных швов, выполняемых аустенитными материалами в местах пересечения с низколегированными швами, на расстоянии не менее 300 мм от места пересечения сначала выполняют низколегированными материалами, а затем заваривают аустенитными сварочными материалами.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при многослойной сварке каждый слой тщательно зачищают от шлака и брызг и производят его осмотр для выявления трещин и других дефектов.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при многослойной сварке первый валик выполняют усиленным, размерами по высоте и сечению 6 8 мм.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварку низколегированными материалами выполняют с подогревом, причем в случае вынужденного перерыва в сварке обеспечивают замедленное охлаждение сварного соединения и перед сваркой повторно производят подогрев свариваемых кромок до не менее 50^oС.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварку корня шва производят на медной подкладке или флюсовой подушке.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что автоматическую сварку выполняют с вылетом электрода не менее 30 мм, а полуавтоматическую сварку с вылетом электрода не менее 15 мм.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полуавтоматическую дуговую сварку в углекислом газе или смеси газов производят проволокой марки 10Х19Н11М4Ф.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что для надежной защиты расплавленного металла от атмосферного воздуха расход защитного газа при сварке составляет 10 14 л/мин.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что автоматическую и полуавтоматическую дуговую сварку под флюсом аустенитными проволоками производят для сталей АК-25, АК-27, АК-28, АК-29 и АК-33, причем швы штыковых соединений с разделкой кромок выполняют автоматической сваркой и проволокой диаметром 5 мм, а швы тавровых соединений полуавтоматической сваркой и проволокой диаметром 2 мм, а подварку корня шва с обеих сторон соединения выполняют аустенитной проволокой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13