Ручная дуговая сварка покрытыми металлическими электродами

Ручная дуговая сварка трубопровода на трассе

   Самым распространенным способом сварки, на сегодняшний день, является ручная дуговая сварка покрытыми металлическими электродами. Данный способ сварки является универсальным и позволяет выполнять различные типы швов в любых пространственных положениях.

   Сущность процесса ручной дуговой сварки

   Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом показана на рисунке 1.

   От источника питания ИП через сварочные кабели напряжение подается на изделие 1 и электрод 11. При кратковременном замыкании электрода на изделие возбуждается сварочная дуга. Дуга 7 горит между стержнем 9 и основным металлом 1. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну 2.

Схема ручной дуговой сварки
Рисунок 1.  Схема ручной дуговой сварки покрытым электродом.
1 — изделие; 2 — сварочная ванна; 3 — сварной шов; 4 — шлаковая корка;
5 — расплавленный шлак; 6 — газовая защита; 7 — столб дуги;
8 — капля расплавленного металла; 9 — стержень электрода;
10 — покрытие (обмазка) электрода; 11 — электрод;
12 — электрододержатель; ИП — источник питания сварочного тока.

   Капли жидкого металла 8 с электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе с металлическим стержнем 10 плавится и электродное покрытие 11, образуя газовую защиту столба дуги 6 и жидкую шлаковую пленку, обволакивающую капли расплавленного металла. Попадая в сварочную ванну, шлак взаимодействует с расплавленным металлом очищает его и, всплывая на поверхность ванны, образует шлаковый слой 5, предохраняющий расплавленный металл от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха.

   По мере движения дуги сварочная ванна охлаждается и затвердевает, образуя сварной шов 3. Жидкий шлак также затвердевает и образует на поверхности шва твердую шлаковую корку 4, удаляемую после сварки.

   Для выполнения функций защиты и обработки расплавленного металла покрытия электродов при расплавлении должны образовывать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами. Поэтому для обеспечения заданного состава и свойств шва при выполнении соединений из разных металлов для сварки применяют электроды с определенным типом покрытий, к которым предъявляют ряд специальных требований. При данном способе сварки перемещение электрода вдоль сварного шва и подача в зону дуги по мере его плавления осуществляется сварщиком вручную. При этом возникают частые изменения длины дуги, что отражается на постоянстве основных параметров режима: напряжения дуги и силы сварочного тока.

   Режимы ручной дуговой сварки покрытыми электродами

   Под режимом сварки понимают сочетание контролируемых параметров, определяющих условия сварки, при которых обеспечивается устойчивое горение дуги и получение швов заданных размеров, формы и свойств. Различают основные и дополнительные параметры.

   Основные параметры ручной дуговой сварки покрытыми электродами:

  • диаметр электрода,
  • сила сварочного тока,
  • род и полярность сварочного тока,
  • напряжение дуги,

   Дополнительные параметры:

  • состав и толщина покрытия электрода,
  • положение шва в пространстве,
  • число проходов.

   Разберем влияние на качество сварки каждого параметра.

Выбор диаметра электрода

   Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей, катета углового шва и положения шва в пространстве.

   Примерное соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода dэ при сварке шва в нижнем положении следующее:

   Но нужно учитывать, что приведенные выше данные ориентировочные, т.к. вертикальные, горизонтальные и потолочные швы независимо от толщины свариваемых деталей выполняют электродами диаметром до 4 мм. В противном случае, расплавленный металл будет стекать из сварочной ванны, не успевая остывать и кристаллизоваться.

   К тому же, сварка корневого слоя многопроходных швов стыковых соединений с разделкой кромок выполняется, как правило, электродами диаметром не более 3,0 (3,2) мм, что регламентируется нормативными документами. Объясняется это тем, что при использовании электрода с большим диаметром, ухудшается доступ электрода к свариваемым кромкам что может привести к появлению непроваров, прожогов и других недопустимых дефектов в корневом слое шва.  А в отдельных случаях, например, для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды (H2S), сварка корневого слоя шва допускается электродами диаметром не более 2,6 мм независимо от толщины стенки трубопровода.

Выбор силы сварочного тока

   Силу сварочного тока выбирают в зависимости от диаметра применяемого электрода и от положения шва в пространстве. Существует несколько эмпирических формул для расчета силы сварочного тока, например: 

Iсв = kп k dэ,

где kп — коэффициент, учитывающий пространственное положение при сварке: 
   0,8 — при сварке потолочных швов;
   0,9 — при сварке вертикальных и горизонтальных швов;
   1 — при сварке в нижнем положении.

   Значение k выбирается в зависимости от диаметра электрода:

   В настоящее время заниматься расчетом значения силы сварочного тока нет необходимости. Эти значения, в зависимости от положения сварного шва в пространстве, указаны на этикетке упаковки электродов.

   При настройке сварочный ток необходимо регулировать до получения устойчивого процесса сварки. При правильно подобранном сварочном токе дуга легко возбуждается, горит спокойно без обрывов и коротких замыканий. Процесс горения дуги происходит нешумно с образованием небольшого количества мелких брызг.

   При низком значении тока дуга зажигается трудно, постоянно гаснет, а электрод прилипает к изделию.

   При большей силе тока наблюдаются перегрев стержня электрода, осыпание покрытия со стержня и нарушается стабильность плавления электрода.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *