Сварка в строительстве

1. Определение сварки 

 
Под сваркой понимают комплекс несколько одновременно проводимых мероприятий, основными из которых являются:

• тепловое воздействие на металл в околошовной зоне;
• плавление;
• металлургические процессы;
• кристаллизация металлошва и взаимная кристаллизация металлов в процессе сварки.

2. Перечислить и охарактеризовать  способы сварки в строительстве.

В строительстве широко применяются  следующие способы сварки:

• дуговая сварка (ручная, автоматическая, полуавтоматическая);
• контактная;
• эллилановая;
• газовая;
• процессы резки.

3. статическая  вольтамперная  характеристика дуги.

Зависимость между напряжением  и током дуги, или источником питания  дуги наз. статической вольтамперной  хар-кой дуги. Статическая вольтамперная характеристика определяется особыми свойствами дуги, как одного из элементов электрической цепи, сопротивление которой зависит от величины сварочного тока.

4. Виды ионизации и понятие  эмиссия.

       Виды ионизации:

Фотоионизация

Тепловая ионизация проходит при высоко увеличенных температурах

Ионизация электрическим полем

Существует термоэлектронная эмиссия, которая заключается в сообщении работы по испусканию электронов за счёт нагревания поверхности катода.

Также существует автоэлектронная эмиссия, которая вырывает электроны за счёт сильного электрического поля в катодном пространстве, образованного положительными ионами.

5. Влияние тепла дуги на зону  термического влияния и возможные  последствия.

Тепловые  свойства сварочной дуги определяются при рассмотрении её в качестве источника  тепловой энергии.

Закон Джоуля - Ленца: .

Эффективная тепловая мощность ( ) зависит от величины сварочного тока ( ), падения напряжения ( ) и времени, затраченного на нагрев затраченного металла.

 – коэффициент процесса  нагрева.

6. Характеристика процессов кристаллизации  сварного шва. 

Электрическая сварка плавлением относится к металлургическим процессам, поскольку при ней происходит расплавление основного металла  с образованием общей жидкой ванны, которая в процессе охлаждения начинает кристаллизоваться вокруг не полностью  оплавленного основного металла, расположенного на границе сплавления. В результате в шве образуются кристаллы и  кристаллиты, состоящие частично из металла шва, частично из присадочного металла, что обеспечивает непрерывную  металлическую связь между основным металлом и металлом шва. Сварочная  дуга, перемещаясь вдоль шва, образует подвижную сварочную ванну, в  передней части которой происходит расплавление основного и присадочного металла, а в тыльной части – кристаллизация.

 

7. Особенности металлургических  процессов при сварке:

1. в процессе участвуют 2 разных металла;
2. объём расплавленного металла очень мал;
3. процесс протекает при очень высоких температурах;
4. время процесса очень мало;
5. во время процесса происходит интенсивный отсос тепла в окружающую ванну твёрдый металл;
6. окружающая среда активно воздействует на ванну

8. 3 зоны  при дуговой эл. сварке

Какая наиболее опасная и почему

1. зона основного металла, где структура осталась неизменной;
2. зона термического влияния – участок основного металла, глубиной 3-6 мм при ручной дуговой сварке (РДС) и 2-4 мм при полуавтоматической и автоматической сварке. Этот участок прилегает к шву, в котором произошли структурные изменения;
3. зона наплавленного металла (сварной шов), имеющая собственную структуру.

Наиболее  опасной, с точки зрения возможности  нарушения целостности соединения, является зона 2. Особенно это проявляется  при сварке легированных сталей.

9. причины  возникновения концентрации напряжений

Возникновение концентрации напряжений может быть следствием:

1. технологических дефектов швов (поры, шлаковые включения, непровары, трещины);
2. отступление от требуемой геометрии сварного шва;
3. нерациональные конструкции сварного соединения.

10. как распределяются  напряжения в сварных конструкциях

В любом элементе конструкции могут просуществовать  внутренние или собственные напряжения, наличие которых не зависит от внешних условий. Особенностью таких  напряжений является то, что они  образуют взаимоуравновешенную систему сил.

11. внутренние напряжения 1,2,3 рода

Напряжения  I рода уравновешиваются в крупных объёмах соизмеримо с величиной изделия, обладают определённой ориентацией и определяются расчётным путём.

Внутренние напряжения II и III рода определить расчётным путём невозможно, т.к. они уравновешены в микроскопических объёмах

12. классифик. Внутренних напряжений. Их характер

В зависимости от причин, вызвавших внутренние напряжения, подразделяются на:

• температурные (временные);
• начальные (образуются в упруго-напряжённом состоянии);
• остаточные (не исчезают после устранения причин, вызвавших это напряжение).

 

13Физическая свариваемость подразумевает возможность получения монолитных сварных соединений с химической связью. Такой свариваемостью обладают практически все технические сплавы и чистые металлы, а также ряд сочетаний металлов с неметаллами.

Технологическая свариваемость — это характеристика металла, определяющая его реакцию на воздействие сварки и способность образовывать сварное соединение с заданными эксплуатационными свойствами. В этом случае свариваемость рассматривается как степень соответствия свойств сварных соединений одноименным свойствам основного металла или их нормативным значениям.

Химический состав металла  – определяет его температурный  интревал кристаллизации, фазовый состав, фазовые и структурные преващения на этапе нагрева и охлаждения. 
Теплофизические свойства – определяют область и степень завершенности процессов превращений, проходящих в сталях под воздействием сварочного цикла.

14По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: 1 - хорошая свариваемость; 2 - удовлетворительная свариваемость; 3 - ограниченная свариваемость; 4 - плохая свариваемость.

К группе 1 относят стали, сварка которых может быть выполнена без подогрева до сварки и в процессе сварки и без последующей

термообработки. Но применение термообработки не исключается для снятия внутренних напряжений. Хорошей свариваемостью обладают стали Ст1 - Ст4 по ГОСТ 380-94; стали 08; 10; 15; 20; 25 по ГОСТ 1050-88; стали 15Л; 20Л по ГОСТ 977-88, стали 15Г; 20Г; 15Х, 20Х; 20ХГСА; 12ХН2 по ГОСТ 4543-71. Стали 12Х18Н9Т, 08Х18Н10; 20Х23Н18 по ГОСТ 5632-72.

К группе 2 относят преимущественно стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещины не образуются, а также стали, которые для предотвращения трещин нуждаются в предварительном нагреве; стали, которые необходимо подвергать предварительной и последующей термообработке. Удовлетворительной свариваемостью обладают стали Ст5пс, Ст5сп по ГОСТ 380-94; стали 30; 35 по ГОСТ 1050-88; стали ЗОЛ; 35Л по ГОСТ 977-88; стали 20ХНЗА; 12Х2Н4А по ГОСТ 4543-71.

К группе 3 относят стали, склонные к образованию трещин в обычных условиях сварки. Их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Большинство сталей этой группы термически обрабатывают и после сварки. Ограниченной свариваемостью обладают стали Ст6пс, Ст6сп по ГОСТ 380-94; стали 40; 45; 50 по ГОСТ 1050-88; стали 30ХМ; 30ХГС; 33ХС; 20Х2Н4А по ГОСТ 4543-71; стали 17Х18Н9; 12Х18Н9 по ГОСТ 5632-72.

К группе 4 относят стали, наиболее трудно сваривающиеся и склонные к образованию трещин. Сваривают обязательно с предварительной термообработкой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.

Плохой свариваемостью обладают стали 40Г; 45Г; 50Г, 50Х по ГОСТ 4543-71, сталь 55Л по ГОСТ 977-88; стали У7; У8; У8А; У8Г; У9; У10; У11; У12 по ГОСТ 1435-99; стали 65; 75; 85; 60Г; 65Г; 70Г; 50ХГ; 50ХГА; 55С2; 55С2А; 60С2; 60С2А по ГОСТ 14959-79; стали Х12; Х12М; 7X3; 8X3; ХВГ; ХВ4; 5ХГМ; 6ХВГ по ГОСТ 5950-2000.

15Большинство низколегированных конструкционных сталей обладает удовлетворительной свариваемостью. Ввиду возросшего значения сварки новые марки конструкционных низколегированных сталей, как правило, выпускаются с удовлетворительной свариваемостью. 

16Главной и общей особенностью сварки является склонность к образованию в шве и околошовной зоне горячих трещин, имеющих межкристаллитный характер. Они могут наблюдаться как в виде мельчайших микронадрывов, так и видимых трещин. Горячие трещины могут возникнуть и при термической обработке или работе конструкции при повышенных температурах. Образование горячих трещин связано с формированием при сварке крупнозернистой макроструктуры, особенно выраженной в многослойных швах, когда кристаллы последующего слоя продолжают кристаллы предыдущего слоя, и наличием напряжений усадки.

Металлу сварных швов свойственны  ячеисто-дендритные формы кристаллизации, что приводит к образованию крупных  столбчатых кристаллов и обогащению междендритных участков примесями, образующими легкоплавкие фазы

171)    в околошовной зоне сварных соединений возможно образование холодных трещин; 
2)    в зоне термического влияния вероятно появление участка разупрочнения, снижающего прочность сварного соединения.

Вследствие наличия  легирующих элементов, повышающих устойчивость аустенита, эти стали чувствительны  к скорости охлаждения. Но опасность  возникновения холодных трещин в  околошовной зоне здесь меньшая, чем в углеродистых конструкционных сталях,

18Для выполнения сварочных работ применяют различные приспособления и оборудование, обеспечивающие получение сварных швов необходимого качества. 
Например, для сушки кромок соединения, предварительного и сопутствующего подогрева, термической обработки сварных швов применяют гибкие нагреватели, форсунки, теплоизоляционные маты и различные индукторы. 
Решетчатые и сплошностенчатые конструкции из углеродистых и низколегированных сталей, имеющих толщину листов до 30 мм, можно сваривать при температуре до -30°С. Эти же конструкции при толщине листов свыше 30 мм можно сваривать при температуре не ниже -20°С. Если толщина листов находится в пределах 30-40 мм, то сварку конструкций, изготовленных из углеродистой стали, выполняют при температуре до -10°С, а конструкции, изготовленные из низколегированных сталей, сваривают при температуре 0°С. При толщине листов свыше 40 мм сварка конструкций выполняется при температуре 0°С из углеродистых сталей и при температуре +5°С из низколегированных сталей. 
Трубопроводы при толщине стенки труб до 16 мм различного назначения при температуре окружающей среды до -20°С свариваются по обычной технологии, а при температуре от -20 до -30°С - с использованием специальных приемов сварки.