до какой температуры надлежит произвести предварительный местный подогрев металла при сварке
СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции Часть 9
8.7. В случае необходимости выполнения сварки стальных конструкций при температуре воздуха ниже минус 30 °С сварщики должны предварительно сварить пробные стыковые образцы при температуре не выше указанной. При удовлетворительных результатах механических испытаний пробных образцов сварщик может быть допущен к работе при температуре воздуха на 10 °С ниже температуры сварки пробных образцов.
8.9. Колебания напряжения питающей сети электрического тока, к которой подключено сварочное оборудование, не должны превышать ±5 % номинального значения. Оборудование для автоматизированной и ручной многопостовой сварки следует питать от отдельного фидера.
8.10. Сварочные материалы (покрытые электроды, порошковые проволоки, сварочные проволоки сплошного сечения, плавленые флюсы) должны соответствовать требованиям ГОСТ 9467-75, ГОСТ 26271-84, ГОСТ 2246-70 и ГОСТ 9087-81.
8.11. При входном контроле сварочных материалов следует установить наличие сертификатов или паспортов предприятия-поставщика.
При отсутствии сертификатов на сварочные материалы или истечении гарантийного срока их хранения необходимо определять механические свойства стыковых сварных соединений, выполненных с применением этих материалов. Сварные стыковые образцы следует испытывать на статическое растяжение, статический и ударный изгибы при температуре 20 °С в соответствии с ГОСТ 6996-66 и в количестве, указанном в п. 8.6.
8.12. Сварочные материалы (электроды, проволоки, флюсы) необходимо хранить на складах монтажных организаций в заводской таре отдельно по маркам, диаметрам и партиям. Помещение склада должно быть сухим, с температурой воздуха не ниже 15 °С.
8.13. Покрытые электроды, порошковые проволоки и флюсы перед употреблением необходимо прокалить по режимам, указанным в технических условиях, паспортах, на этикетках или бирках заводов-изготовителей сварочных материалов.
Сварочную проволоку сплошного сечения следует очищать от ржавчины, жировых и других загрязнений.
Прокаленные сварочные материалы следует хранить в сушильных печах при 45-100 °С или в кладовых-хранилищах с температурой воздуха не ниже 15 °С и относительной влажностью не более 50 %.
СБОРКА И СВАРКА МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
8.15. Сварку конструкций при укрупнении и в проектном положении следует производить после проверки правильности сборки.
8.16. Размеры конструктивных элементов кромок и швов сварных соединений, выполненных при монтаже, и предельные отклонения размеров сечения швов сварных соединений должны соответствовать указанным в ГОСТ 5264-80, ГОСТ 11534-75, ГОСТ 8713-79, ГОСТ 11533-75, ГОСТ 14771-76*, ГОСТ 15164-78, ГОСТ 23518-79.
8.17. Кромки свариваемых элементов в местах расположения швов и прилегающие к ним поверхности шириной не менее 20 мм при ручной или механизированной дуговой сварке и не менее 50 мм при автоматизированных видах сварки, а также места примыкания начальных и выводных планок необходимо зачищать с удалением ржавчины, жиров, краски, грязи, влаги и т. п. В конструкциях из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/кв.мм), кроме того, следует зачищать места приварки и примыкающие поверхности приспособлений.
8.18. Сварку надлежит производить при стабильном режиме. Предельные отклонения заданных значений силы сварочного тока и напряжения на дуге при автоматизированной сварке не должны превышать ±5 %.
8.19. Число прокаленных сварочных материалов на рабочем месте сварщика не должно превышать полусменной потребности. Сварочные материалы следует содержать в условиях, исключающих их увлажнение.
При сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/кв.мм) электроды, взятые непосредственно из прокалочной или сушильной печи, необходимо использовать в течение двух часов.
8.20. Ручную и механизированную дуговую сварку конструкций разрешается выполнять без подогрева при температуре окружающего воздуха, приведенной в табл. 36. При более низких температурах сварку надлежит производить с предварительным местным подогревом стали до 120-160 °С в зоне шириной 100 мм с каждой стороны соединения.
8.21. Места приварки монтажных приспособлений к элементам конструкций из стали толщиной более 25 мм с пределом текучести 440 МПа (45 кгс/кв.мм) и более необходимо предварительно подогреть до 120-160 °С.
8.22. Автоматизированную дуговую сварку под флюсом разрешается производить без подогрева при температуре окружающего воздуха, приведенной в табл. 37.
При температуре, ниже указанной в табл. 37, автоматизированную сварку под флюсом надлежит производить с предварительным местным подогревом до 120-160 °С.
8.23. Автоматизированную электрошлаковую сварку элементов независимо от их толщины в конструкциях из низколегированных или углеродистых сталей допускается выполнять без предварительного подогрева при температуре воздуха до минус 65 °С.
8.24. В конструкциях, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С и до минус 65 °С включ. (при строительстве в климатических районах I1, I2, II2 и II3 согласно ГОСТ 16350-80), механизированную вышлифовку, кислородную и воздушно-дуговую поверхностную резку участков сварных швов с дефектами, а также заварку восстанавливаемого участка при температуре, указанной в табл. 36, следует выполнять после подогрева зоны сварного соединения до 120-160 °С.
Минимально допустимая температура окружающего воздуха, °С,
До какой температуры надлежит произвести предварительный местный подогрев металла при сварке
Предварительный подогрев
Перед началом выполнения сварки корневого слоя шва или установкой прихваток, производится подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков в соответствии с требованиями РД-25.160.00-КТН-037-14.
Предварительный подогрев стыков труб с толщиной стенки 17 мм должен осуществляться c помощью установок индукционного нагрева.
Средства нагрева должны обеспечивать равномерный подогрев торцов по периметру стыка и прилегающих к нему участков поверхностей труб в зоне шириной 150 мм (±75 мм в обе стороны от стыка).
Подогрев не должен нарушать целостность изоляции. В случае применения газопламенного нагрева следует применять термоизолирующие пояса и/или боковые ограничители пламени.
Продолжительность подогрева определяется экспериментально для каждого подогревателя в зависимости от температуры окружающего воздуха и толщины стенки трубы.
Режимы предварительного подогрева при сварке корневого слоя шва электродами с основным видом должны соответствовать РД-25.160.00-КТН-037-14 таблице 8.3.
Минимальная температура предварительного подогрева стыков труб прочностных классов К56 любыми разрешенными методами сварки (кроме случая сварки корневого слоя шва электродами с целлюлозным видом покрытия) должна составлять «плюс» 50°С при температуре окружающего воздуха выше 0°С и «плюс» 100°С при температуре окружающего воздуха ниже 0°С.
При выполнении работ по сварке захлестов минимальная температура предварительного подогрева должна составлять «плюс» 100+30°С.
Температуру предварительного подогрева стыков труб различных прочностных классов, разнотолщинных труб или разнотолщинных соединений устанавливают по максимальному значению, требуемому для одного из стыкуемых элементов.
Температуру предварительного подогрева кромок запорной арматуры принимают на 20°С ниже указанных в РД-25.160.00-КТН-037-14 таблицах 8.3, 8.4. При выполнении подогрева стыков следует контролировать равномерность нагрева элементов соединения. При наличии в паспорте на запорную арматуру требований завода-изготовителя по максимально допустимой температуре нагрева корпуса в рабочей зоне для соединений «переходное кольцо плюс корпус арматуры» следует предпринять меры по ограничению температуры корпуса в рабочей зоне. Для этой цели рекомендуется применять кольцевые пропановые горелки, оборудованные боковым ограничителем пламени и/или осуществить по согласованию с Заказчиком мероприятия по сопутствующему охлаждению корпуса запорной арматуры.
Контроль соблюдения требований по температуре предварительного подогрева производится поверенным контактным или бесконтактным термометром с погрешностью измерений не более 10°С или термокарандашами.
Замер температуры во всех случаях производится не менее чем в четырех точках по периметру стыка на расстоянии от 60 до 75 мм от торца.
Допускается проведение сопутствующего подогрева с помощью однопламенных горелок в случае снижения температуры предварительного подогрева непосредственно перед сваркой корневого слоя шва на 10°С ниже регламентированной температуры 50°С; на 20°С ниже регламентированной температуры 100°С и на 30°С ниже регламентированных температур 150°С и 200°С.
С целью предотвращения быстрого остывания стыков после сварки следует применять защитные теплоизолирующие пояса (кожухи).
Сборка и сварка производится на внутреннем гидравлическом центраторе без прихваток.
Допускается установка прихватов количеством не менее 4 шт, длиной не менее 150-200 мм. При этом использовать режимы и сварочные материалы указанные для корневого слоя шва.
При сборке заводские швы следует смещать относительно друг друга не менее, чем на 100 мм. При этом они должны располагаться в верхней половине периметра свариваемых труб.
Смещение кромок труб не должно превышать 2 мм. Допускаются локальные смещения кромок до 2,8 мм при общей протяженности участков с такими смещениями не более 1/6 периметра стыка. Измерение величины смещения кромок осуществляется шаблоном по наружным поверхностям труб.
Величина зазора между стыкуемыми кромками труб должна составлять 2,5-3,5мм.
Запрещается подогрев трубопровода (стенки трубы, запорной арматуры, соединительных деталей) всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д. при производстве свыше следующих температур:
– свыше 250°С – для трубопровода, засыпанного после укладки в траншею.
– свыше 500°С – на всех стадиях строительства трубопровода (за исключением сварочных работ, выполняемых соответствии с технологическими картами, разработанными в установленном порядке)
Запрещается подогрев стенки трубы и элементов трубопровода при производстве захлестав, варке соединительных деталей, запорной арматуры и катушек независимо от величины температуры нагрева и видов применяемых подогревателей(всеми видами газовых горелок, индукционными подогревателями, перегретым паром, кострами, факелами, горючими жидкостями и т.д).
Предварительный нагрев в сварке и что не стоит забывать
Явление нагрева сварного шва в околошовной зоне перед началом процедуры сварки известно под названием предварительный нагрев. В основном он применяется для печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Процедура помогает устранить риск появления холодных трещин на металле и препятствует чрезмерному повышению твердости.
Зачем использовать предварительный нагрев?
Ниже приведены основные причины использования предварительного нагрева в процедуре сварки.
Исходя из соображений применения, термическая обработка сварных конструкций может определятся различными способами.
Где применяется термическая обработка сварных конструкций?
Как правило, предварительный подогрев применяется на основном металле на определенном расстоянии от шва. Давайте предположим, что А — это определенная часть углового шва, тогда в таком случае возникают две проблемы при расчете расстояния для применения предварительного нагрева.
Температуры предварительного нагрева
У многих возникнет вопрос: до каких температурных значений нагревать металл? Ответить на данный вопрос поможет рекомендуемая температура нагрева стальных металлических конструкций перед сваркой. В таблице ниже она отображается относительно к толщине и составу разных сталей.
Оборудование
Сегодня на рынке разработано несколько видов оборудования, которые используются в некоторых коммерческих отраслях с целью индикации температуры предварительного нагрева, ее измерения и контроля. Ниже перечислены основные температурные датчики и измерительные приборы, которые применяются для этого.
Контактный термометр — используется для точного измерения температуры до 350 градусов по Цельсию. Он состоит из устройства измерения температуры, известного как «термистор», его сопротивление значительно снижается при нагревании, а значит обратно пропорционально температуре. Однако, чтобы получить точные результаты возникает необходимость «периодической калибровки», что является минусом этого оборудования.
Термокарандаш и термопаста — состоят из материала, который плавится или меняет свой цвет при нагревании в зависимости от температуры. Они доступные, предлагаются по низкой цене и просты в использовании. Их слабая сторона — они не дают точных измерений.
Термопара — работает по принципу измерения термоэлектрической разности потенциалов между горячим металлом сварного шва и свариваемым металлом для вычисления температуры. Применяется во время сварки, после нее и для термической обработки с целью постоянного мониторинга и контроля температуры нагрева и охлаждения. Оборудование дает точные измерения в широком диапазоне температур, но у него есть необходимость периодической калибровки. Это является весомой проблемой.
Сварка с подогревом металла
Вопросы, рассмотренные в материале:
Сварка с подогревом металла имеет свои преимущества. Среди специалистов нагрев шва в околошовной зоне называется просто – предварительный нагрев. Чаще всего такой подход имеет место при изготовлении печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Благодаря такому нагреву можно избежать появления холодных трещин на металле. Кроме того, он препятствует чрезмерному повышению твердости.
Для изготовления действительно качественного изделия необходимо знать особенности такого типа сварки. Подробнее об этом поговорим ниже.
Для чего нужна сварка с подогревом металла
Преимуществами использования сварки с предварительным нагревом металла являются:
Рекомендуем статьи по металлообработке
Существует несколько способов термической обработки изделий, которые определяются их дальнейшим применением:
Как выбрать температуру для сварки с подогревом металла
Сварочные кодексы содержат информацию о минимально возможной температуре предварительного нагрева. Вполне возможно, что тепловая обработка металла при указанной температуре сможет предотвратить появление трещин, но существует вероятность, что ее будет недостаточно. Это выясняется только опытным путем.
Например, получение балочно-стоечного соединения низководородистым электродом, имеющим большое сечение А36 (чья толщина находится в диапазоне от 10,2 до 12,7 мм), сделанным из сплава ASTM A572-Gr50. Для данного сопряжения необходима температура предварительного прогрева +107 °С (AWS D1.1-96). В случае изготовления стыковых соединений из материалов большого сечения предварительный нагрев рекомендуется поднять выше минимального значения. Институт AISC рекомендует нагревать до температуры +175 °С (AISC LRFD J2.8).
Рекомендация в достаточной степени консервативна. Она указывает на возможно недостаточный минимальный показатель нагрева металла у похожих соединений с высоким напряжением, указанный в документе AWS D1.1
А что же делать, если сварочные кодексы отсутствуют? Как определить нужную температуру? Обратимся к следующему документу – AWS D1.1-96, Приложение XI: «Руководство по альтернативным методам определения предварительного подогрева». Он указывает на существование двух возможностей определения температуры нагрева. Это процедуры, которые были составлены в ходе проведения специальных тестов в лабораториях для выявления образования трещин. Следовать им рекомендуется в ситуациях, когда есть высокие риски появления трещин вследствие напряжения, а также в зависимости от особенностей состава материала, количества водорода или излишне малого тепловложения в ходе сварочных работ.
Приложение № 11 к AWS D1.1-96 содержит два таких метода. Один из них заключается в контроле твердости в HAZ (области теплового воздействия). А второй регулирует количество водорода. Первый способ используется исключительно для угловой сварки. В его основе лежит предположение, что можно избежать появления трещин, поддерживая твердость HAZ на уровне ниже какого-то определенного заранее значения.
Такая возможность появляется при контроле скорости охлаждения металла. Прослеживается прямая взаимосвязь между критической скоростью охлаждения (при заданной твердости) и углеродным эквивалентом стали. Расчет происходит в соответствии со следующей формулой:
CE = C + ((Mn + Si)/6) + ((Cr + Mo + V)/5) + ((Ni + Cu)/15)
По окончании определяется минимальная температура нагрева, которая основывается на критической скорости охлаждения. Процедура описана в труде Блодгетта «Расчет скорости охлаждения методом компьютерного моделирования». Она основана на скорости охлаждения, температуре, при которой скорость охлаждения становится критической, толщине заготовки, тепловложении, температуре, с которой происходит предварительный разогрев материала, его теплоемкости и теплопроводности.
Однако в параграфе 3.4 того же Приложения 11 к документу AWS D1.1-96 говорится следующее: «Несмотря на то, что данным методом можно пользоваться для выяснения температуры предварительного нагрева, создан он для вычисления минимального тепловложения, которое должно помочь избежать излишнего затвердевания, вследствие чего образуется минимальный шов».
Второй метод, предлагающий контролировать водород, исходит из предположения, что избежать возникновения трещин поможет водород, если его количество, остающееся в остывшем до +50 °С шве, будет менее критического значения, определенного заранее. Данный показатель зависит от напряжения стали и ее состава. Описанная процедура подойдет в первую очередь сталям высокой прочности низколегированных сортов, имеющим высокую закаливаемость. Для углеродистых сталей расчетный нагрев металла может быть недостаточен.
Существуют три основных этапа метода контроля количества водорода в металле. На первом рассчитывается параметр состава материала, который эквивалентен углеродному. На втором – определяется индекс восприимчивости – это функция параметра состава, а также содержания водорода, который способен к диффузии в заполняющем металле. На третьем этапе происходит расчет температурного минимума для предварительного нагрева материала с использованием параметров напряжения, индекса восприимчивости и толщины металла.
Где применяется сварка с подогревом металла и какое оборудование необходимо
Предварительному нагреву чаще всего подвергается основной материал на расстоянии от сварного соединения. Рассмотрим пример. А является определенным участком углового шва.
Для расчета расстояния от него до места, где следует проводить предварительный нагрев, потребуется решить две проблемы:
На сегодняшний день производителями предлагается несколько видов различного оборудования для определения контроля, индикации и измерения температуры предварительного подогрева металла. Его используют в ряде коммерческих отраслей промышленности.
Рассмотрим основные измерительные приборы и датчики температуры, используемые с этой целью:
Сварка с подогревом металла: пошаговый алгоритм
В процессе транспортировки либо вследствие иной причины металлические заготовки могут подвергнуться деформации. Если это произойдет, то при стыковке деталей в зоне сварки могут возникнуть проблемы. Как правило, они приводят к ухудшению качества сварного соединения.
Впрочем, далеко не всегда есть возможность исправить дефект вручную. Тогда применяют специальные средства, к примеру, пресс (разных типов) или листоплавильный станок. Двигатель у последнего – электрический, он вырабатывает требуемую для работы мощность, которую передает редуктор. С их помощью давление на деформированные части заготовок увеличивается.
Существует следующие способы разметки: оптическая, ручная, мерная резка. Ручная разметка производится с использованием простых инструментов, таких как штангенциркуль или линейка. В случае, когда необходимо провести разметку небольшой партии заготовок одного типа, пользуются шаблонами, изготовленными из профилируемых листов либо алюминия. Ручной способ разметки имеет высокую трудоемкость и небольшую скорость работ.
Разметно-маркировочное оборудование используется для разметки заготовок оптическим способом. Оно работает со скоростью до 10 м/мин. Для работы следует ввести в аппарат специальную программу, основанную на установленных параметрах. В таком устройстве разметка наносится с использованием пневматического крена.
При мерной резке разметка на профили не наносится. Оборудование разрезает заготовки в соответствии с заложенной в специальные устройства программой. В ней указаны размеры деталей и их конфигурация.
Резка бывает механической и термической. Первая предполагает использование как ручного, так и механического инструмента. Термическая же представляет собой плавку материала по нанесенным заранее отметкам. Она тоже бывает ручной и автоматизированной. Для работы используют плазмотрон, кислородный резак и дуговую сварку. Кроме того, применяется оборудование, которое осуществляет резку в полуавтоматическом либо в автоматическом режиме.
Термический способ резки считается универсальным, поскольку процесс может идти в разных направлениях: прямо- или криволинейно.
Следует помнить о том, что на поверхности металла при длительном контакте с воздушной средой появляется оксидная пленка. Благодаря свои жаростойким свойствам она не дает провести качественную сварку заготовки. Избавиться от нее можно, очистив шов металлической щеткой или болгаркой.
В условиях промышленного производства заготовки очищаются с помощью дробеструйных или пескоструйных агрегатов. Возможно проведение химической чистки в ванне посредством опускания детали в химический реагент. Применение данного способа, как правило, ограничивается подготовкой цветных металлов. А черные и стальные изделия очищают ручным способом.
Сварка с подогревом металла предваряется зачисткой краев изделия, в особенности если заготовка имеет большую толщину. Кроме того, кромки необходимо подрезать до придания им определенной геометрической формы. Края бывают Х-образные, плоские или V-образные. У тонких деталей делают плоские кромки, а остальные используют для сварки толстых изделий.
Края заготовок для соединения готовят следующим образом: обрабатывается ширина зазора, угол разделки, регулируется длина откоса. При сварке труб самой разной толщины подготовке кромок нужно уделять повышенное внимание, иначе металл может не провариться. Необходимо выбрать правильный скос, который поможет сделать переход между заготовками плавным. В результате при дальнейшем использовании готового изделия не будет напряжения нагрузки.
В ходе подготовительных мероприятий холодной сварки труб проводят подрезку последних с помощью ручного инструмента и станков. А для термической сварки требуются автоматические либо ручные горелки.
Проводить сборку следует только после окончания подготовки (очистки и пр.) поверхности материала. Места сварки должны быть полностью доступны. А для предотвращения деформации части конструкции следует надежно закрепить.
Почему следует обращаться именно к нам
Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.
Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:
При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.
Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.
Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.
Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.
Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.