Аппарат для сварки при низких температурах



Сварка при низких и отрицательных температурах: особенности техпроцесса

Современное сварочное оборудование позволяет осуществлять процесс сваривания металла в самых различных условиях окружающей среды. При этом особого внимания заслуживает сварка при низких температурах воздуха. Такая процедура требует особого внимания со стороны исполнителя. В первую очередь это касается максимально серьезного отношения к вопросу безопасности и соблюдению технологических инструкций и рекомендаций.

К слову, сварочные работы зимой могут проводиться как профессиональными мастерами-сварщиками, так и любителями. Конечно же, во втором случае исполнителям таких работ необходимо быть максимально внимательными и осторожными, учитывая особенности нагрева металла на морозном воздухе. Основная сложность заключается в том, что расплавленная металлическая масса значительно быстрее остывает и кристаллизируется.

Кроме того, при воздействии низких температур сварка металлов осложняется еще и тем, что меняются свойства и характеристики самого материала. Так, на морозе происходит изменение свойств стального сплава и других металлических соединений. В итоге это сказывается на качестве создаваемого сварочного шва. Не стоит забывать и о том, что в зимнее время мастеру сварщику приходиться использовать не только средства индивидуальной защиты, но и одевать на себя громоздкие теплые вещи, что значительно затрудняет и замедляет его движения.

Основные рекомендации для сварки при низких температурах

Для того чтобы обеспечить максимально качественный результат при проведении сварочных работ в зимнее время опытные специалисты рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:

  • Очистка свариваемых деталей от снега. Снег и лед являются врагами любого сварочного аппарата. Считается, что минимальное расстояние между снежными сугробами и местом сварки должно составлять около 1 метра. Если же это не так, то следует заранее позаботиться об очистке свариваемых предметов от снега и ледяной корки.
  • Обеспечить предварительный прогрев. При относительно небольшом морозе (порядка – 20 градусов по Цельсию) следует прогревать металл в месте его соединения до 120-160 градусов по Цельсию (до 10 сантиметров с каждого конца). Но это не относится к тем металлам, которые обладают особенно низким критическим температурным интервалом хрупкости, например, к меди или алюминию. Их можно сваривать при отрицательной температуре воздуха без использования предварительного нагрева.
  • Использовать подходящий режим для сварки на морозе. При работе со сварочным оборудованием на отрытом воздухе зимой следует применять постоянный электрический ток обратной полярности.

Какую роль играют газы в процессе сварки при отрицательных температурах?

Большое распространение при проведении сварочных газов зимой получили смеси технических газов, используемые для создания защитной среды. К примеру, это может быть смесь углекислого газа и аргона. Кроме того, для создания газовой ванны при сварке применяются такие технические газы, как гелий, водород и кислород.

В целом процесс сварки на морозе с использованием защитной газовой среды должен выполняться с соблюдением общих рекомендаций, в том числе с выполнением предварительного прогрева металла и сварочной проволоки, а также очисткой свариваемых деталей от снега и влаги. В то же время использование подходящей сварочной смеси газов позволяет улучшить качество сварки, обеспечив струйный перенос металла, создание пластичного и плотного шва, очищение металла и подходящий уровень проникновения в деталь в зависимости от ее толщины. Грамотный выбор защитной среды повысит скорость процесса сварки и снизит количество выделяемого дыма и брызг. Подробнее о выборе газов и газовых смесей для различных видов сварки и типов материала вы можете узнать в нашей статье.

Как должна проводиться сварка стали при низких температурах?

Если температура воздуха опускается ниже отметки в ноль градусов, то в этом случае можно проводить сварку деталей, созданных из стальных сплавов до класса C52/40 включительно. При этом нужно учитывать реальную температуру самого стального изделия, а не воздуха, так как разница температур между металлом и окружающей его средой может быть существенной.

Изделия из углеродистой стали, толщина которых не превышает 30 мм, можно сваривать с использованием ручного или же полуавтоматического метода в тех случаях, когда температура воздуха составляет не ниже -20 градусов по Цельсию. К слову, при таком же температурном показателе можно осуществлять сваривание деталей из низколегированных сталей, обладающих небольшой толщиной (до 16 мм). Если же толщина изделий из низколегированной стали превышает данную отметку, то сварка при отрицательных температурах может проводиться лишь в тех случаях, когда воздух охлажден не более чем до -10, а в некоторых случаях до 0 градусов.

Когда речь заходит о других условиях, то в этом случае следует обязательно проводить предварительный нагрев стального сплава в том месте, где будет осуществляться сварка. Нагревать металл нужно до температуры от 120 до 160 градусов по Цельсию. При этом прогреваться материал должен с обеих сторон стыка и охватом до 10 см.

В некоторых случаях сварку стали можно проводить и при экстремально низких температурах, например, даже при -40 градусах по Цельсию. В этом случае вырубка дефектов швов (как и самого металлического сплава) может проводиться после того, как соответствующий участок металла будет нагрет до температуры порядка 110 градусов по Цельсию. А вот заварка дефектов швов может выполняться, когда соответствующий участок будет подогрет до температуры около 210 градусов по Цельсию.

Что касается способов подогрева стального сплава перед сваркой, то для достижения требуемого результата может использоваться газокислородная или пропановая сварочная горелка. Проверить, нагрелся ли металл до нужной температуры, можно с использованием термокарандашей, специальной термокраски или же контактных термопар.

При сварке нержавеющей стали не стоит забывать и об общих рекомендациях к такому процессу, ознакомиться с которыми можно здесь.

В заключение

Процесс сварки в зимний период имеет свои особенности, однако нужно не забывать про общие рекомендации по обеспечению работы — обеспечение комфортных условий работы для мастера сварщика, чередование режима труда и отдыха, обеспечение укрытия детали от осадков, соблюдение режимов сварки и техники безопасности. Вы можете прочесть также наш отдельный материал, посвященный теме обслуживания сварочного оборудования.

Источник

Сварка при низких температурах

Содержание

Обычно сварочные работы стараются проводить летом или весной. Однако как быть, если выполнение сварки необходимо при отрицательных температурах? Еще несколько лет назад представить себе работы со сваркой холодной осенью или зимой было невозможно, сегодня же, благодаря современному оборудованию — это реальность. Итак, давайте разберемся, чем сварка на морозе отличается от сварки летом, как низкая температура влияет на качество сварки, а также каких правил стоит придерживаться, чтобы выполнить работы безопасно и качественно.

Читайте также:  Инструкция по эксплуатации маски сварочной аврора

Влияние минусовой температуры на качество сварки

Работы по сварке в условиях низких температур требуют от мастера-сварщика не только навыков, но и особых знаний нагрева металла на морозе. Отметим, что сварочные работы при температуре не ниже минус 10°С можно проводить обычным способом. Однако более низкие температуры могут оказать влияние на качество швов, прочность соединений и даже работоспособность техники. Какие явления наблюдаются при сварке на холоде:

  • Время жидкого состояние сварочной ванны сокращается на 10%, ударная вязкость стали ухудшается. Металл становится хрупким, быстрее остывает и кристаллизуется, растворенные газы не до конца выходят из сварочной ванны, и в швах возникают поры и трещины.
  • Тепло от зоны сварки отводится интенсивнее. Кромки свариваемых элементов переплавляются хуже. Между металлом шва и основным материалом может не получиться качественного сплавления (непровар).
  • Влага может попасть в зону сварки. Это снижает качество металла шва. Влага появляется в целом от холодного воздуха, инея, который образуется на свариваемых кромках, а также, если электроды долгое время были хранились на холоде.

Бытовые сварочные работы обычно проводят углеродистой сталью. Обратим внимание, что если соединяемые элементы имеют толщину не больше 16 миллиметров, с ними можно работать как при обычной сварке до минус 30°С. Если сталь низколегированная — до минус 15°С.

Интересный факт: сварочные работы возможны даже в открытом космосе, где температура составляет минус 273°С. Впервые работы в космосе провели в 1984 с помощью электронно-лучевой сварки.

Правила сварки при отрицательных температурах

Говоря о правилах сварки при отрицательных температурах, необходимо прежде обратить внимание на оборудование, с помощью которого проводят работы. Если на момент проведения сварки температура окружающего воздуха не ниже минус 10°С, для работы допустимо использовать стандартное сварочное оборудование. При температуре ниже минус 10°С лучше использовать специализированное оборудование для работы на холоде, профессиональное или полупрофессиональное. Его комплектуют элементами, которые устойчивы к низким температурам. Электроды, применяемые в работе, должны соответствовать стандартам и техническим условиям. У аппарата должны быть сертификат, где указан завод-производитель, обозначен тип, марка и диаметр, партия и дата изготовления.

Также для обеспечения безопасности и качества работы рекомендуем придерживаться основных правил сварки конструкций при низких температурах:

  • Очищать от снега детали и место для сварки.
  • Предварительно прогревать свариваемые металлы. Например, если работы проводятся при температуре воздуха минус 20°С, необходимо прогревать металл до 120-160°С. Эта рекомендация не относится к меди или алюминию, их можно сваривать без прогрева.
  • При работе на открытом воздухе нужно применять постоянный электрический ток обратной полярности.

Стоит знать и частные правила:

  • Не накладывать швы друг на друга, избегать стремительных переходов между металлами разной толщины.
  • Начинать работу со стыковых швов.
  • Сократить количество металла в жидком состоянии.
  • При работе необходимо одновременно на 10-15% увеличивать ток сварки и снижать скорость перемещения электрода.
  • Зачищать кромки элементов, которые были сварены.
  • Заменить прихватки струбцинами или другими приспособлениями.
  • Использовать электроды, которые обеспечивают пластичные швы: Э50А, Э46А или Э42А.

Дополнительное оборудование для сварки на холоде

Сварка зимой может проводится не только на открытом воздухе, но и в зданиях, в условиях промышленных предприятий: в цехах, на складах, площадках строительства и.т.д. Если это так — для качественной работы требуется обогреть помещение. Именно для этих целей может потребоваться дополнительно оборудование. Это может быть тепловая пушка или дизельные и газовые устройства. Для первого устройства потребуется подключение к электрической сети, для второго — регулярное поступление топлива.

Практически все модели оборудования для обогрева имеют похожие конструкцию и принцип работы. Они выполнены в форме цилиндра, имеют элемент для нагрева и вентилятор с большой мощностью. Холодный воздух проходит через аппарат и выходит теплым.

Чтобы выбрать оборудование необходимой мощности, учитывайте объем обогреваемого помещения. Обратите внимание, что для использовать газовые или дизельные устройства можно только в хорошо вентилируемых помещениях.

Резюме

Сварочные работы зимой возможны и могут быть выполнены качественно. Для проведения сварки на открытом воздухе при низкой при температуре необходимо правильно подобрать оборудование и следовать основным правилам. Так работы до минус 10°С могут быть произведены стандартными бытовыми инверторами. В более жестких условиях понадобятся специализированные аппараты и знание тонкости работы со сваркой в холоде.

Источник

Сварка металла при низкой температуре

Редакция сайта Vtmstol

Есть ли какие-то особенности? Сварка при низкой температуре окружающей среды имеет свои особенности. И лишь досконально зная правила осуществления работ в подобных условиях, можно получить на выходе ожидаемый результат.

На что обратить внимание? Многое зависит от столбика термометра. Если на улице -10 °С, действовать не возбраняется в обычном режиме. Если же мороз более сильный, потребуется специальное оборудование.

СОДЕРЖАНИЕ

Влияние низкой температуры на проведение сварочных работ

Для начала следует пояснить, что имеется в виду не мечта всех специалистов по металлургии – технология холодного сваривания металла, которая не приводила бы к изменению химических и физических свойств металла, а классическая дуговая сварка, применяемая уже более полутора сотен лет, только осуществляемая в условиях низкой температуры воздуха.

Мороз действительно способен влиять на качество сварного шва. Под воздействием электрической дуги (чья температура превышает 100 млн °С) металл расплавляется, так что близкие к дуге участки достигают температуры в 6000 °С (столько же, к примеру, на поверхности Солнца). Разумеется, никакая материя при такой температуре не может оставаться ни в каком другом состоянии, кроме как газообразном.

Испаряется и металл (поэтому так важно проводить сварочные работы в хорошо проветриваемом помещении). Просто «шеститысячные» участки крайне малы, поэтому в пар переходит незначительное количество железа и примесей, к тому же это вещество быстро конденсируется.

Гораздо большее количество металла имеет температуру под 3000 °С. Железо плавится при 1580 °С, поэтому именно «трехтысячный» металл образует так называемую сварочную ванночку, благодаря которой и происходит последующая спайка двух деталей.

Читайте также:  Дрель метабо ве 850 2

Температура воздуха в течение года колеблется от -60 °С в условиях Крайнего Севера зимой до +40-50 °С летом (кстати, в условиях того же Крайнего Севера). Казалось бы, какое значение может оказать даже самый лютый мороз на процессы, происходящие при температурах в тысячи градусов? А вот может, ибо самые важные изменения происходят именно в момент, когда металл остывает.

Теплоемкость атмосферы огромна, а коэффициент теплопередачи достаточен для того, чтобы обычный воздух влиял на скорость остывания металла, подвергшегося свариванию.

На морозе из жидкой сварочной ванночки просто не успевают выйти все газы, которые образуются в ней при воздействии высоких температур. Но что самое неприятное – не успевает всплыть шлак. Под шлаком подразумеваются побочные вещества, образующиеся в то время, когда какие-либо включения и добавки в железо начинают взаимодействовать с кислородом и азотом в воздухе. Они образуют окалину, оксиды и нитриды.

Шлак обладает совершенно другими свойствами, нежели сам металл (гораздо менее привлекательными с точки зрения прочностных характеристик), поэтому его присутствие совершенно необязательно. В обычных условиях вторым инструментом сварщика всегда является молоток, которым он отбивает шлак сразу после того, как ванночка застывает.

Если мороз крепкий, то металл в ванночке кристаллизуется слишком быстро, в результате чего шлак под воздействием силы Архимеда просто не успевает подниматься на поверхность в густеющей субстанции. То же самое происходит и с пузырьками газов, которые также не успевают всплыть.

В итоге в затвердевшем материале шва остаются шлаковые включения и хорошо различимые невооруженным глазом пузырьки – поры. Разумеется, они сильно ослабляют прочность шва как при работе на излом, так и на растяжение.

Статистика здесь неумолима: при падении температуры с +20 °С до -50 °С время удержания сварочной ванночки в жидком состоянии сокращается на целых 10 %. В итоге половина шлаковых и газообразных включений остаются запертыми в массиве металла.

Также при пониженных температурах улучшается теплоотвод от расплавляемой зоны. В результате кромки деталей, которые должны в итоге спаяться, плохо прогреваются и не сливаются воедино на достаточном для обеспечения прочности соединения массиве – возникает эффект под названием «непровар».

Мороз также замораживает влагу в воздухе – холодный воздух более сырой по определению. Сильный локальный нагрев воздушной массы от сварочной дуги приводит сначала к испарению замерзших микрокристаллов льда, а затем к их быстрой конденсации на всем, что рядом, в частности на электроде и металле. А это уже несет в себе опасность удара током (так как электропроводность воды намного ниже, чем 38 Вольт, принятых в сварочных трансформаторах в качестве стандарта).

Попадая в зону действия электрической дуги, вода естественным образом разделяется на водород и кислород (происходит ее гидролиз). Кислород быстро вступает во взаимодействие с самим металлом и его включениями, образуя оксиды и окалину, а вот водород формирует те самые пузырьки-поры. Хорошо хоть взрыв водорода сварщику не грозит, так как этого газа там очень мало. Но вот током «шибануть» может даже очень знатно!

И наконец, последний негативный эффект (по порядку, но отнюдь не по значимости) от сварки при низких температурах воздуха – это падение пластичности металла и ухудшение его механических свойств. Увеличивается перепад пластичности между зоной сварки и остальным объемом охлажденного стального массива. Это не сулит ничего хорошего с точки зрения дальнейшей эксплуатации сваренных деталей. Нагрузку такая пайка будет выдерживать значительно меньшую.

Сильнее всего все приведенные эффекты проявляются при значительном охлаждении массивов, участвующих в сварочном процессе, то есть при температуре от -40 °С и ниже. Возможно, такие температуры – не редкость за полярным кругом, но для большинства жителей планеты наступление подобной погоды – это чистая экзотика.

Обычно речь идет о температурах, -10… -15 °С. А здесь сварщиков поджидает угроза иного порядка – проблемы со сварочным трансформатором. Дело в холодном воздухе, который перенасыщен влагой. В процессе любого преобразования тока потери на тепло неизбежны. И они довольно большие по абсолютному значению, учитывая, сколько энергии тратится на саму сварку.

Проще говоря, провода и обмотки трансформатора нагреваются. В итоге микрокристаллы льда, парящие в воздухе, оседают на проводниках и расплавляются, превращаясь в прекрасно проводящую ток воду.

Да, проводники в обмотке имеют тончайший слой лаковой изоляции, но в инверторе присутствуют и те места, которые заизолировать невозможно, например контакты. Поэтому крайне не рекомендуется проводить сварочные работы на открытом воздухе (а также в помещении, но при «забортных» температурах) в холодное время года.

В крайнем случае не стоит продолжать сварку сразу после того, как инвертор занесен внутрь теплого помещения с мороза, – нужно дать ему отстояться, чтобы влага внутри испарилась. При этом, если требуется сделать наоборот – вынести трансформатор наружу и продолжить работу, то это вполне допустимо (ведь внутри прибора влаги не будет, а значит, его работоспособность не пострадает).

К слову, сварочные работы прекрасно выполняются и в безвоздушном (космическом) пространстве не просто в условиях низких температур, а близких к абсолютному нулю (-273,15 °С). Впервые сварка в космосе была осуществлена в 1984 году советскими космонавтами С. Савицкой и В. Джанибековым. Результат был получен великолепный. Правда, это была электронно-лучевая сварка, к тому же влажность в космосе нулевая, да и воздуха нет.

Общие и частные правила сварки при отрицательных температурах

Если температура окружающего воздуха не меньше -10 °С, то можно использовать для сварки обычный трансформатор. Если же температура падает ниже данного значения, а осуществлять сварные работы в сухом, отапливаемом помещении по каким-то причинам невозможно, то для их производства в условиях улицы следует воспользоваться специализированным профессиональным или полупрофессиональным оборудованием, специально приспособленным для эксплуатации в подобных условиях.

Для того чтобы обеспечить безопасность проведения работ, следует придерживаться нижеизложенных правил:

  1. Детали, подвергаемые сварке, должны быть досуха очищены от снега и наледи. Главное – это очистить места сваривания.
  2. Предполагаемые сочленения необходимо предварительно прогреть до 120-160 °С. Используйте для этого паяльную лампу. (Разумеется, это требование не относится к легкоплавким металлам, таким как алюминий, – только сплавы железа).
  3. Работая со сваркой под открытым небом, применяйте постоянный электрический ток обратной полярности.
  1. Не стоит формировать швы с наложением. Это нужно, чтобы избежать стремительных температурных переходов между массивами металла, имеющими разные толщины. Формируйте только стыковые швы.
  2. Не делайте больших сварных ванночек – стремитесь сократить их объемы до возможного минимума.
  3. Увеличьте силу электрического тока (примерно на 10-15 %) и понизьте скорость хода электрода (просто медленнее им ведите).
  4. Применяйте специальные электроды, которые не способствуют образованию газов и, как следствие, пор. К тому же такие электроды обеспечивают и хорошую пластичность формируемого шва. Это Э50А, Э46А или Э42А с основным покрытием. Прокалите их непосредственно перед применением.
  5. Легкие прихватки должны быть заменены на фиксированные струбцины – недопустимо, чтобы свариваемые детали «ходили» друг относительно друга. А придерживать их у вас не получится – еще и на эту операцию внимания не хватит.
Читайте также:  Как построить схему замещения трансформатора

Под открытым небом следует производить только финальные работы. Подготовку составляющих элементов, которые также требуют сварки, можно и нужно выполнять в сухом, теплом и хорошо вентилируемом помещении.

Сварка стали при отрицательных температурах

При температуре ниже 0 °С можно без каких-либо ограничений производить сварку деталей, выполненных из сплавов железа, вплоть до класса C52/40. При этом имеет значение не температура окружающего воздуха, а именно температура металла. А температурная разница между этими веществами может быть весьма существенной.

Если сталь углеродистая (с толщиной до 30 мм) или низколегированная (с толщиной до 16 мм), то можно задействовать технологию полуавтоматической, а также классической (ручной) сварки конструкций с такими толщинами листов при низких температурах воздуха – вплоть до -20 °С (но не ниже). Если же толщина низколегированных стальных элементов больше 16 мм, то предельно допустимая температура для проведения сварочных работ составляет уже -10 °С.

Если температура воздуха существенно ниже указанных предельных значений, то можно выйти из положения с помощью предварительного нагревания кромок элементов, которые предполагается сваривать. Нагревать нужно до температуры 120-160 °С с обеих сторон; охват нагревом должен составлять не более 10 см.

Сварку можно проводить и при особо низких температурах воздуха (до -40 °С и менее). Но тогда вырубку дефектов швов нужно производить после нагревания металла до 110 °С и выше, а заварку дефектов швов – при температуре около 210 °С. В общем, нужно греть!

Для прогрева эффективнее всего использовать сварочную горелку (пропановую или газокислородную) или паяльную лампу. Определять степень прогрева можно с помощью термокраски или термокарандашей (еще можно задействовать контактные термопары).

Применение дополнительного оборудования

При проведении сварочных работ в условиях пониженных температур большое распространение получила технология создания защитной газовой среды. В место сварки подается газовая смесь, вытесняющая кислород и создающая инертную среду. В результате не образуется ни окалины, ни других шлаков, и к тому же сокращается насыщение ванночки расплава газами. Локальная газовая ванна может создаваться при помощи:

  • смеси углекислого газа и аргона;
  • гелия;
  • и даже водорода (в особых условиях).

При такой сварке дополнительно обеспечивается струйный перенос металла в пространстве шва, он обретает пластинчатую, плотную структуру, очищается от пузырьков вторичного газообразования.

Но, конечно, в холодное время года лучше всего с точки зрения комфорта и удобства проводить сварные работы в отапливаемом, вентилируемом, сухом помещении. Если цех не оборудован стационарными радиаторами, то для отопления применяются тепловые пушки. Удобнее всего использовать электрические модели (где не сгорает никакого топлива) – тогда не нужно заботиться о дополнительной производительности вентиляционной системы и выхлопе.

Защитная экипировка сварщика

Комфортные условия труда помогают сварщику избежать брака в работе. Более того, производительность труда здесь во многом зависит от комфортной экипировки. Разумеется, удобнее всего работать в теплом, вентилируемом помещении – тогда и одежды требуется минимум. Но работать в таких условиях получается не всегда.

Если приходится осуществлять сварочные работы при минусовых температурах, то оптимальной является одежда из синтетических тканей. Она должна быть недлинной, без отворотов, но при этом нужно, чтобы одежда плотно облегала тело, не препятствовала газообмену, а главное, не пропускала холод. К сожалению, основным минусом синтетики является ее потенциальная горючесть, поэтому профессиональные сварщики ее надевают редко.

Во время проведения сварочных работ обязательно нужно использовать рукавицы, фартук и средства специальной защиты. Это, прежде всего, брюки и куртки из ткани, стойкой к попаданию искр (со свойствами «Тр»). Зимой используется одежда с маркой Тр-30 – она способна удерживать тепло человеческого тела при падении температуры до -30 °С с ветром.

Большое значение для сохранения здоровья сварщика играют сварочные маски. Сейчас наиболее популярными являются модели «хамелеоны».

Главный элемент маски – светофильтр, состоящий из нескольких слоев поляризационных пленок и жидких кристаллов. Такой фильтр способен реагировать на изменение интенсивности светового потока при воспламенении дуги за 0,001 с. Как следствие, глаза сварщика всегда защищены как от вспышек дуги, так и от ее губительного жесткого ультрафиолетового излучения.

Однако с понижением температуры до -10 °С время срабатывания светофильтра увеличивается с 0,001 с до 0,005-0,009 с. Такая «выдержка» еще может защитить глаза от «зайчиков», но при более низких температурах «хамелеоны» уже становятся бесполезны, так как время срабатывания фильтра возрастает кратно.

Если сварка в помещении осуществляется при низкой температуре, то для достижения высокого качества проведения сварочных работ крайне важными являются условия труда сварщика: то, во что он одет, какое у него оборудование и защитные принадлежности, какой у него режим труда и отдыха.

Также имеет большое значение, доступна ли площадка для проникновения осадков. Не стоит экономить на создании комфортных условий труда – иначе выйдет намного дороже. И лучше, конечно же, осуществлять сварочные работы в сухом, отапливаемом и хорошо вентилируемом цеху.

Источник

Оцените статью
toolgir.ru
Adblock
detector