Сварка при отрицательных температурах без подогрева

Стали классов до С52/40 включительно можно сваривать при отрицательных температурах с соблюдением нескольких ограничений. При этом в расчет следует брать не столько температуру окружающего воздуха, сколько температуру самой стали, так как из-за значительной теплоемкости и ограниченного теплоотвода стали разница этих показателей часто бывает велика.

Ручную и полуавтоматическую сварку углеродистых сталей толщиной до 30 мм разрешается производить при температуре до минус 20 °С. Низколегированные стали при такой температуре можно сваривать при толщине не более 16 мм. Большие толщины низколегированных сталей разрешается варить при их температуре от минус 10° до плюс 5 °С, в зависимости от типа конструкций и толщины элементов.

В прочих случаях проводят предварительный подогрев стали в зоне выполнения сварки до 120—160 °С на ширину 100 мм в обе стороны от стыка. Длина подогреваемого участка обычно не превышает одного метра и зависит от выбранного способа выполнения шва. При обратноступенчатой сварке или сварке двойным слоем подогревают весь стык (до 1 м), а при сварке секциями подогревают стык на длину первой секции.

Сварку листовых конструкций из стали толщиной более 20 мм необходимо производить способами, обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения (секциями, каскадом и т, п.).

Корневые участки швов следует выполнять способами двойного слоя (см. рис. 25).

При температуре низколегированной и упрочненной стали ниже минус 5 °С сварку следует проводить от начала до конца шва без перерыва, за исключением времени, необходимого на смену электрода и зачистку шва в месте возобновления сварки. Прекращать сварку до выполнения шва проектного размера и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного перерыва процесс следует возобновлять после повторного подогрева.

С понижением температуры режимы сварки, если это не ухудшает качество и внешний вид сварного соединения, рекомендуется увеличивать на 10—15 %.

Для конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, вырубку дефектов швов и основного металла при отрицательных температурах можно выполнять после подогрева зоны исправления до 100—120 °С. Заварку дефектов швов следует производить после подогрева зоны до 180—200 °С.

Подогрев стали можно осуществлять с помощью достаточно мощных воздушно-пропановых или газокислородных сварочных горелок, а также с использованием подогревающего Пламени ручных резаков или многофакельных специальных горелок.

Температуру подогрева контролируют с помощью контактных термопар, термокарандашей или термокрасок.

Сборку конструкций при отрицательных температуpax следует осуществлять без ударов и чрезмерного натяжения собираемых элементов. Холодная правка не допускается.

При температуре ниже минус 30 °С конструкции из любой стали, если возможно, следует собирать без прихваток.

Если необходимо срезать монтажные или крепежные приспособления при низких температурах, основной металл в местах расположения таких приспособлений в радиусе 200—300 мм перед резкой следует подогревать до 100—150 °С.

С целью повышения хладостойкости металла сварных швов для механизированной сварки металлических конструкций из низколегированных сталей рекомендуется применять керамический флюс флюоритно-основного типа, например АНК-57. Этот флюс в сочетании с низкоуглеродистой и низколегированной проволокой обеспечивает высокие механические свойства металла шва при температуре минус 40 °С. Флюс обладает высокими сварочно-технологическими свойствами: дает хорошее формирование швов, легкую отделимость шлаковой корки, устойчивое горение дуги.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности величиной 600—750 А; напряжение на дуге 30—36 В; скорость сварки 22—30 м/ч. Разделка кромок должна соответствовать ГОСТ 8713—79.

Швы, заваренные под флюсом АНК-57, по стойкости против образования пор и против образования кристаллизационных трещин, не уступает швам, заваренным под флюсом АН-348А.

Сварка соединений из низколегированных сталей с нитридным упрочнением классов С52/40 и С60/45 толщиной до 28 мм под флюсом с подачей на вылет электрода металлической крупки (ППМ) после проварки корневого шва электродами УОНИ-13/45 (после создания мягкой прослойки) возможна без предварительного подогрева за 2 прохода вместо 4—5 проходов с предварительным подогревом по обычной технологии.

Отказ от предварительного подогрева основан на том, что при сварке под флюсом с крупкой сопротивляемость образованию горячих трещин возрастает в 2—4 раза по сравнению с обычной сваркой.

Удовлетворительные результаты механических испытаний получены при сварке стыковых и угловых швов такой стали в среде защитных газов. В частности, допускается использовать для сварки в среде смеси углекислого газа с аргоном проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2—2 мм и проволоку Св-10ХГСН2М10 диаметром 1,6 мм.

Двухстороннюю сварку проволокой диаметром 1,2 мм при Х-образной разделке кромок стали толщиной 28 мм рекомендуется вести на режиме: сварочный ток 120—180 А; напряжение на дуге 20—21 В; скорость подачи проволоки 170—210 м/ч; скорость сварки 0,9—1,6 м/ч.

3.4.1. Ðó÷íàÿ è ïîëóàâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà ñòàëüíûõ ìåòàëëîêîíñòðóêöèé äîëæíà ïðîèçâîäèòüñÿ áåç ïîäîãðåâà ïðè òåìïåðàòóðå âîçäóõà íå íèæå óêàçàííîé â òàáë. 10. –

Ñâàðêó ïðè îòðèöàòåëüíîé òåìïåðàòóðå (áåç ïîäîãðåâà) ñëåäóåò âûïîëíÿòü òåìè æå ýëåêòðîäàìè è ñâàðî÷íîé ïðîâîëîêîé, ÷òî è ïðè ïîëîæèòåëüíîé òåìïåðàòóðå.

Àâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó ìåòàëëîêîíñòðóêöèé èç óãëåðîäèñòîé è íèçêîëåãèðîâàííîé ñòàëè ïðè òåìïåðàòóðå âîçäóõà íå íèæå ¾20 °Ñ ðàçðåøàåòñÿ âåñòè ïî òîé æå òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè, ÷òî è ïðè ïîëîæèòåëüíîé òåìïåðàòóðå ïðè îáåñïå÷åíèè òðåáóåìîãî êà÷åñòâà øâà.

Òàáëèöà 10

Ïðèìå÷àíèå. Ðó÷íóþ è ïîëóàâòîìàòè÷åñêóþ ñâàðêó ïðè òåìïåðàòóðå âûøå —20 °Ñ, íî íèæå óêàçàííîé â òàáëèöå, ñëåäóåò ïðîèçâîäèòü ñ ïîäîãðåâîì ñòàëè äî 100—150 °Ñ, â çîíå âûïîëíåíèÿ ñâàðêè íà øèðèíó íå ìåíåå 100 ìì ñ êàæäîé ñòîðîíû. Ïîäîãðåâ ïðîèçâîäèòñÿ òàêæå â ñëó÷àÿõ, óêàçàííûõ â ïï. 3.4.2—3.4.5.

Ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå àâòîìàòè÷åñêàÿ ñâàðêà ìîæåò ïðîèçâîäèòüñÿ òîëüêî ïî ñïåöèàëüíî ðàçðàáîòàííîé òåõíîëîãè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè, ïðåäóñìàòðèâàþùåé óâåëè÷åíèå òåïëîâëîæåíèÿ è ñíèæåíèå ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ, à òàêæå îáåñïå÷èâàþùåé ïîëó÷åíèå êà÷åñòâåííûõ ñâàðíûõ øâîâ.

3.4.2. Ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåãî âîçäóõà íèæå —5 °Ñ âñå øâû, âûïîëíÿåìûå âñåìè âèäàìè ñâàðêè, çàâàðèâàþò îò íà÷àëà äî êîíöà áåç ïåðåðûâà â ïîñëåäîâàòåëüíîñòè, ïðåäóñìîòðåííîé òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì ñâàðêè.

Ïåðåðûâ äîïóñêàåòñÿ ëèøü ïðè íåîáõîäèìîñòè ñìåíû ýëåêòðîäà èëè ýëåêòðîäíîé ïðîâîëîêè è çà÷èñòêè øâà â ìåñòå âîçîáíîâëåíèÿ ïðîöåññîâ, êàê óêàçàíî â ï. 3.3.13.

Ïðåêðàùàòü ñâàðêó äî âûïîëíåíèÿ ïðîåêòíîãî ðàçìåðà øâà è îñòàâëÿòü íåçàâàðåííûìè îòäåëüíûå ó÷àñòêè øâà íå äîïóñêàåòñÿ.  ñëó÷àå âûíóæäåííîãî ïðåêðàùåíèÿ ñâàðêè (èç-çà îòñóòñòâèÿ òîêà, âûõîäà èç ñòðîÿ àïïàðàòóðû è ò.ï.) ïðîöåññ ñëåäóåò âîçîáíîâëÿòü òîëüêî ïîñëå ïîäîãðåâà ìåòàëëà â ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíîëîãèåé ñâàðêè, ðàçðàáîòàííîé äëÿ äàííîé ìåòàëëîêîíñòðóêöèè.

3.4.3. Ê ñâàðêå ñòûêîâûõ øâîâ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå òðåáîâàíèÿ:

òåõíèêà äóãîâîé ñâàðêè ìíîãîñëîéíûõ, îäíîñòîðîííèõ è äâóñòîðîííèõ ñèììåòðè÷íûõ è íåñèììåòðè÷íûõ øâîâ ïðè òîëùèíå ìåòàëëà äî 16 ìì îòëè÷àåòñÿ îò òåõíèêè ñâàðêè ïðè íîðìàëüíîé òåìïåðàòóðå. Ïðè òîëùèíå ìåòàëëà áîëåå 16 ìì è òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåãî âîçäóõà íèæå —15 °Ñ ñâàðêà ïåðâûõ äâóõ ñëîåâ âåäåòñÿ ñ ñîïóòñòâóþùèì ïîäîãðåâîì äî 180—200 °Ñ;

ïðè íåñèììåòðè÷íûõ øâàõ è òîëùèíå ìåòàëëà äî 35 ìì â ïåðâóþ î÷åðåäü çàâàðèâàòü îñíîâíóþ ÷àñòü øâà. Ïðè ñâàðêå ñîåäèíåíèé ñ ïîäâàðêîé ïîñëåäíþþ ðåêîìåíäóåòñÿ âåñòè ïîñëå ñâàðêè îñíîâíîãî øâà. Åñëè ýòè òðåáîâàíèÿ íåâûïîëíèìû, òî íåîáõîäèìî îñòîðîæíî ïðîâîäèòü êàíòîâêó ýëåìåíòà:

ïðè ñâàðêå ìåòàëëà òîëùèíîé 36—60 ìì îáÿçàòåëüíîé ÿâëÿåòñÿ êàíòîâêà äëÿ íàëîæåíèÿ ïîäâàðî÷íîãî ñëîÿ ñ ïðîòèâîïîëîæíîé ñòîðîíû ïîñëå ñâàðêè ïåðâûõ 4—5 ñëîåâ. Çàâàðêà øâà ïîëíîñòüþ ñ îäíîé ñòîðîíû íåäîïóñòèìà;

ñâàðêó ëèñòîâ îáúåìíûõ ìåòàëëîêîíñòðóêöèé èç ñòàëè òîëùèíîé áîëåå 20 ìì ñëåäóåò âåñòè êàñêàäîì èëè ãîðêîé, äâóñòîðîííåé ñâàðêîé ñåêöèÿìè è äðóãèìè ðàâíîöåííûìè ìåòîäàìè;

çà÷èñòêó êîðíÿ øâà, åñëè îíà ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì, ñëåäóåò ïðîèçâîäèòü ïóòåì âûðóáêè èëè øëèôîâêè.

Âûðóáêà ìåòàëëà çóáèëîì ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ òîëüêî ïîñëå åãî ïîäîãðåâà äî 100-150 °Ñ.

3.4.4. Ê ñâàðêå òàâðîâûõ è óãëîâûõ øâîâ ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñëåäóþùèå òðåáîâàíèÿ:

åñëè ñå÷åíèå øâà ðàâíî èëè áîëüøå çíà÷åíèé, ïðèâåäåííûõ â òàáë. 11, à êîýôôèöèåíò ôîðìû ïðîâàðà  áîëåå 1,3 (ðèñ. 10), òî ñâàðêà îäíîñëîéíûõ è ìíîãîñëîéíûõ øâîâ áåç ðàçäåëêè êðîìîê äëÿ âñåõ ìàðîê ñòàëåé ïðîèçâîäèòñÿ áåç ïîäîãðåâà îñíîâíîãî ìåòàëëà;

åñëè ñå÷åíèå øâà ìåíåå ðåêîìåíäóåìîãî òàáë. 11 è êîýôôèöèåíò ôîðìû ïðîâàðà  ìåíåå 1,3 è åãî íåëüçÿ èçìåíèòü, òî ïðè ñâàðêå äëÿ âñåõ ìàðîê ñòàëåé ïðè òåìïåðàòóðå âîçäóõà —15 °Ñ è íèæå íåîáõîäèì ïîäîãðåâ ìåòàëëà äî òåìïåðàòóðû 200-220 °Ñ;

ñâàðêà ìíîãîñëîéíûõ øâîâ ñ ðàçäåëêîé êðîìîê ïðîèçâîäèòñÿ ïðè ñîáëþäåíèè óñëîâèé, ïðèíÿòûõ äëÿ ìíîãîñëîéíûõ ñòûêîâûõ øâîâ.

3.4.5. Äåôåêòíûå ó÷àñòêè øâà ñëåäóåò çàâàðèâàòü òîëüêî ïîñëå ïîäîãðåâà ìåòàëëà äî òåìïåðàòóðû 180-200 °Ñ.

3.4.6. Ê ðàáî÷åìó ìåñòó ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû ñëåäóåò ïîäàâàòü íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä ñâàðêîé â êîëè÷åñòâå, íåîáõîäèìîì íà ïåðèîä íåïðåðûâíîé ðàáîòû ñâàðùèêà. Ýëåêòðîäíóþ ïðîâîëîêó ðåêîìåíäóåòñÿ ïîäàâàòü íà ðàáî÷åå ìåñòî íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä çàïðàâêîé â àïïàðàò.

Ó ðàáî÷åãî ìåñòà ñâàðî÷íûå ìàòåðèàëû íåîáõîäèìî õðàíèòü â óñëîâèÿõ, èñêëþ÷àþùèõ óâëàæíåíèå (â ïëîòíî çàêðûâàþùåéñÿ òàðå èëè îáîãðåâàåìûõ óñòðîéñòâàõ).

Òàáëèöà 11

Èñïîëüçîâàíèå ñâàðî÷íûõ ìàòåðèàëîâ, íàõîäèâøèõñÿ íà ìîðîçå, ðàçðåøàåòñÿ òîëüêî ïîñëå èõ ïðîñóøêè.

3.4.7. Äëÿ âñåõ ñïîñîáîâ ñâàðêè ñëåäóåò ïðèìåíÿòü èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà, îáåñïå÷èâàþùèå áîëåå âûñîêóþ ñòàáèëüíîñòü äóãè. Ïðèìåíåíèå ïåðåìåííîãî òîêà äîïóñêàåòñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà êîëåáàíèÿ ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ íå ïðåâûøàþò ± 6 %.

3.4.8. Ñâàðùèê, âïåðâûå â äàííîì  ñåçîíå  ïðèñòóïàþùèé ê ðàáîòå ïðè òåìïåðàòóðå íèæå ¾5 °Ñ, äîëæåí ïðîéòè øåñòè-ñåìè÷àñîâóþ ïðàêòèêó. Ïðàêòèêó ïðîâîäÿò íà ñïåöèàëüíûõ îáðàçöàõ èëè ïðè ñâàðêå íåðàñ÷åòíûõ êîíñòðóêöèé. Ïîñëå åå îêîí÷àíèÿ ñâàðèâàþò êîíòðîëüíûå îáðàçöû äëÿ ìåõàíè÷åñêèõ èñïûòàíèé.

Ñâàðùèê, ñäàâøèé èñïûòàíèÿ ïðè äàííîé òåìïåðàòóðå, äîïóñêàåòñÿ ê ñâàðêå ïðè ëþáîé áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå è ïðè òåìïåðàòóðå íà 10 °Ñ íèæå òîé, ïðè êîòîðîé ñâàðèâàëèñü êîíòðîëüíûå îáðàçöû.

Ïðè íåîáõîäèìîñòè âûïîëíåíèÿ ðàáîòû ïðè áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðå ñâàðùèê îáÿçàí âíîâü ñâàðèòü îáðàçöû äëÿ ìåõàíè÷åñêèõ èñïûòàíèé. Ïîâòîðíàÿ ïðàêòèêà â ýòîì ñëó÷àå íå òðåáóåòñÿ.