Сварка трубы порошковой проволокой

Обновлено: 16.05.2024

9.6.1 Способ механизированной сварки самозащитной порошковой проволокой при применении труб как с заводской разделкой кромок, так и со специализированной разделкой кромок и предназначен для сварки корневого, заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб диаметром от 325 до 1220 мм с толщинами стенок от 6 до 22 мм. Сварка труб с толщиной стенки свыше 19 выполняется только в специальную (узкую) разделку кромок.

9.6.2 Сварка самозащитной порошковой проволокой может быть использована для выполнения специальных сварочных работ – сварке разнотолщинных соединений труб и захлестов (раздел 10).

9.6.3 Сварка самозащитной порошковой проволокой осуществляется способом сверху - вниз на постоянном токе прямой полярности. Перед началом сварки на механизме подачи проволоки следует установить два параметра: скорость подачи проволоки и напряжение на дуге.

9.6.4 Перед выполнением первого слоя шва порошковой проволокой необходимо осуществить тщательную шлифовку корневого слоя (горячего прохода) абразивным кругом до состояния «чистый металл».

9.6.5 В связи с неравномерностью заполнения разделки по периметру стыка и ослаблением сечения шва в вертикальном положении перед выполнением облицовочного слоя в положении 1.00 − 4.30 час выполняется дополнительный (корректирующий) слой.

9.6.6 Заполняющие и облицовочный слои шва стыков труб с толщинами стенок до 13 мм включительно следует выполнять по методу «слой за один проход».

9.6.7 В случае использования труб с заводской разделкой кромок при сварке стыков с толщинами стенок более 14 мм заполняющие слои начиная со второго (третьего при использовании проволоки диаметром 2мм) выполняются по методу «слой за два прохода», а облицовочный слой по методу «слой за два (три) прохода». Ширина каждого прохода облицовочного слоя не должна превышать 4 диаметров применяемой проволоки.

9.6.8 Состав оборудования: источник питания, механизм подачи порошковой проволоки, сварочная горелка со шлангом и кабелями.

9.6.9 Механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой типа Innershield в стандартную разделку.

9.6.9.1 Вылет проволоки, в зависимости от пространственного положения, должен составлять:

- 20 мм в положении 0.00-4.30 (5.00) час;

- 25-30 мм в положении 4.30 (5.00) – 6.00 час.

9.6.9.2 Угол наклона горелки от перпендикуляра (углом назад), в зависимости от пространственного положения, должен составлять:

- от 25 0 до 45 0 в положении 0.00-4.30 (5.00) час;

- от 25 0 до 0 0 в положении 4.30 (5.00) – 5.30 час;

- от 5 до 10 углом вперед в положении 5.30 − 6.00 час.

9.6.9.3 Режимы, при сварке в стандартную заводскую разделку различной проволокой, приведены в таблице 9.29.

Таблица 9.29 – Параметры режимов при сварке самозащитной порошковой проволокой

Наименование Слоя	Марка проволоки
Innershield NR-207 и Innershield NR-208 Special диаметром. 1,7 мм	Innershield NR-208 Special диаметром 2,0 мм	Innershield NR-208 XP диаметром 2,0 мм
Скорость подачи проволоки, дюйм/мин	Напряжение В	Скорость подачи проволоки, дюйм/мин	Напряжение В	Скорость подачи проволоки, дюйм/мин	Напряжение В
«Горячий проход»
Заполняющие
Корректирующий, Облицовочный

9.6.9.1 Количество слоев в зависимости от толщины стенки трубы и диаметра применяемой проволоки приведено в таблицах 9.30 и 9.31 (уточняется в процессе производственной аттестации технологии сварки).

Таблица 9.30 – Количество заполняющих и облицовочных слоев шва при сварке самозащитной порошковой проволокой диаметром 1,7 мм

Толщина стенки, мм	Наименование слоя
заполняющие*	корректирующий	облицовочный
-
1-2
2-3
3-4
* Количество заполняющих слоев зависит от величины зазора при сборке, угла разделки кромок и ряда других параметров.

Таблица 9.31 – Количество заполняющих и облицовочного слоев шва при сварке самозащитной порошковой диаметром 2,0 мм

Особенности сварки порошковой проволокой

О СВАРКЕ

Сварка порошковой проволокой помогает отказаться от использования защитного газа. Ее можно применять при работе с конструкциями сложной конфигурации. Порошковая присадка используется в сочетании со многими технологиями сварки. Работы с применением этого расходного материала могут вестись на улице.

История появления

В начале XX в. человечество начало пользоваться новыми технологиями соединения металлических деталей: газовой, дуговой и контактной сваркой. Дальнейшие усилия были направлены на улучшение разработанных способов. Например, качество электродуговой сварки зависело от типов присадочных прутков. Были представлены стержни с порошковым наполнением.

Если ранее обмазка находилась на внешней стороне, то после 1938 г. конструкция прутка сильно изменилась. Проволока стала изготавливаться из готовых трубок, в полость которых вводили наполнитель.

Что такое порошковая проволока

Так называют специальный тип присадочного материала для сварки, самостоятельно защищающий ванну от контакта с кислородом. Это становится возможным благодаря введению в конструкцию прутка флюсового сердечника.

Наполнение и внешняя оболочка

Проволока имеет вид полой трубки, внутри которой находится порошок. Оболочка изготавливается из металла, необходимого для формирования сварного соединения. Содержание порошкового наполнителя составляет 50-70%. Стенки снабжены усилителями, препятствующими деформации оболочки, улучшающими проводимость.

При повышении температуры стенки прутка расплавляются, наполнитель превращается в газовое облако, которое препятствует поступлению воздуха в сварочную ванну.

В состав порошка вводят разные вещества. Производители выбирают их с учетом ГОСТа, что помогает получить расходный материал с оптимальными характеристиками.

Сферы применения

Ручная, автоматическая или механизированная сварка с порошковой присадкой применяется в:

автомобилестроении (при производстве крупных кузовных и несущих элементов машин);
промышленности (при изготовлении металлоконструкций разного назначения);
ремонте металлических элементов.

Этот метод соединения деталей расширяет возможности сварщика при работе в разных пространственных положениях. Особенно удобен способ при потолочной сварке, что объясняется необязательностью применения защитного газа гелия, не оседающего при осуществлении верхних соединений.

Виды порошковой проволоки

Материалы делятся на самозащитные и газозащитные. Первый тип считается более распространенным.

Газозащитная

При использовании такого прутка требуется дополнительная защита газом. Чаще всего применяется углекислота или смесь этого вещества с аргоном. Ввиду высокой себестоимости работ, газозащитные прутки используются редко.

Самозащитная

При работе с этим материалом газ не применяют. Это делает пруток удобным в применении. Самозащитная проволока имеет вид полой трубки малой толщины. Внутри находится флюс, защищающий сварочную ванну от содержащихся в воздухе примесей.

Требования к порошковой проволоке

При производстве расходного материала учитывают необходимость:

поддержания равномерного плавления присадки без образования брызг;
легкого розжига и стабильного горения электрической дуги;
получения однородного ровного шва без трещин и посторонних включений;
равномерного распределения образующегося при плавлении металла шлака по шву, легкого отделения окалины после охлаждения.

Эти требования считаются главными параметрами расходного материала, определяющими его использование для сварки стали разными способами.

Выбор порошковой проволоки

Параметр подбирают с учетом толщины заготовок, способа сварки. С такими прутками можно варить нержавеющую, оцинкованную или углеродистую сталь.

Полярность

Не все аппараты дают возможность переключения этого параметра. Это нужно учитывать при покупке оборудования. Сварку с порошковой присадкой ведут только на прямой полярности. По умолчанию на полуавтоматах устанавливается обратный вариант, когда плюс подключается к электроду.

Технология сварки

Процедура делится на 3 основных этапа:

подготовительный;
основной;
заключительный.

Подготовительные работы

На этом этапе края заготовок очищают от механических загрязнений. При необходимости обрабатывают поверхности обезжиривающим средством. В домашней мастерской можно обойтись удалением грязи и оксидной пленки. При толщине детали более 3 мм разделывают кромки угловой шлифмашиной. Шлифовальную насадку удерживают под углом по отношению к краю заготовки.

Основной этап

При работе с полуавтоматическим аппаратом выполняют следующие действия:

Настраивают оборудование. Напряжение и силу тока выбирают с учетом толщины заготовок, вида металла, диаметра проволоки.
Вставляют кассету с присадкой до подключения агрегата к сети. Это препятствует поражению сварщика током.
Подсоединяют оборудование к сети. Нажимают кнопку пуска на подающем механизме. Проволока должна поступить в наконечник. Выступающую часть обрезают до нужной длины кусачками.
Устанавливают подающий наконечник в правильное положение. Его выбирают с учетом необходимости обзора сварочной ванны.
Начинают формирование шва. Технику сварки выбирают так, чтобы пруток не совершал поперечных колебаний. Это препятствует ненужному расширению ванны.

Завершающие работы

На этом этапе сварное соединение очищают от формирующегося шлака молотком и металлической щеткой. Это помогает обнаружить непровары и другие дефекты. Кроме того, зачистка требуется при проведении многопроходной сварки.

Применяемые материалы и оборудование

Для сварки потребуются:

автоматический или полуавтоматический источник тока;
механизм подачи расходного материала с роликами, подбираемыми с учетом диаметра прутка;
кабели для подведения тока к наконечнику;
устройства для закрепления деталей перед сваркой;
щетка для очищения шва;
сварочный молоток для механической обработки соединения;
кусачки.

Сварщик должен использовать защитные средства:

изготовленный из огнеупорной ткани рабочий костюм, защищающий мастера от поражения током;
затемненную сварочную маску, исключающую негативное влияние высоких температур на глаза;
рукавицы, предотвращающие ожоги рук или поражение током;
страховочную оснастку при работе на большой высоте.

Характеристики шва с применением порошковой проволоки

На поверхности соединения появляется плотная шлаковая корка, которую после остывания сбивают молотком. При многопроходной сварке налет может мешать сцеплению слоев. Сам шов с использованием порошковой присадки получается грубым, с крупной чешуей и наплывами. Брызги расплава на поверхностях появляются в умеренных количествах. Нередко обнаруживаются дефекты в виде непроваров.

Преимущества и недостатки

К положительным качествам рассматриваемого способа сварки относятся:

возможность отказа от использования тяжелых газовых баллонов;
свободное передвижение аппарата, возможность работы со сложными конструкциями;
увеличенная производительность труда (в сравнении со сваркой в защитном газе с простой проволокой);
нечувствительность дуги к ветру, исключение смещения защитного облака.

Отрицательными характеристиками метода считаются:

увеличенная стоимость расходных материалов;
необходимость наличия специальных навыков, ограничивающая возможность применения способа в быту;
более низкое, по сравнению с аргонодуговым способом, качество шва (часть нерасплавленного активного порошка попадает в сварочную ванну, что способствует появлению посторонних включений).

Дополнительная информация

Порошковая сварка должна вестись с невысоким напряжением, малой скоростью подачи присадки. Слишком мощные аппараты применять не рекомендуется. При сварке деталей толщиной 15 мм устанавливают напряжение 15 В. Скорость подачи должна составлять 2 м в минуту. Горелку удерживают под наклоном, ведя ее вперед. Дуга должна прерываться. Ролики подающего механизма нельзя прижимать слишком сильно. В противном случае, тонкие стенки присадки деформируются. Сопло использовать необязательно.

Сварка трубопроводов порошковой проволокой (метод Иннершилд)

Область применения:Этот способ предназначен для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва неповоротных и поворотных стыков труб диаметром 325-1220 мм с толщиной стенок 6-20 мм.

Сварочные материалы: Порошковая проволока — сварочный материал, представляющий собой стальную оболочку, заполненную порошкообразным наполнителем. Это как бы электрод, вывернутый наизнанку. Но при этом электрод бесконечной длины.

В состав наполнителя порошковой проволоки входят следующие компоненты:

газообразующие — обеспечивают защиту расплавленных капель и сварочной ванны от азота и кислорода воздуха (мрамор, целлюлоза и карбонаты Са, Na, Mg);

шлакообразующие — соединения, образующие шлаковую защиту (рутиловый концентрат, флюоритовый концентрат, алюмосиликаты),

раскислители — участвуют в металлургических процессах,протекающих в сварочной ванне, обеспечивая металлургическое качество сварного шва (ферромарганец, ферротитан);

металлические составляющие — повышают производительность наплавки (металлический порошок, соединения железа).

Для сварки газо-, нефтепроводов могут применяться только специальные самозащитные порошковые проволоки производства фирмы "Линкольн Электрик" (США).

Марку самозащитной порошковой проволоки выбирают в зависимости от прочностного класса свариваемых труб.

Порошковая проволока, поставляемая для использования в трассовых условиях, должна быть упакована в герметичные полиэтиленовые ведра. В каждом ведре находится по четыре катушки весом 6,3 кг.

Способ сварки самозащитной порошковой проволокой имеет следующие особенности, обусловливающие его преимущества перед ручной дуговой сваркой покрытыми электродами: высокая линейная скорость сварки (14 — 20 м/ч по сравнению с 4 — 8 м/ч для электродов с основным видом покрытия); возможность форсировать режим сварки например, при использовании проволоки диаметром 1,98 мм повышается производительность наплавки на 50 — 75 % по сравнению с ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия диаметром 4,0 мм, для которых производительность наплавки составляет 1,4-1,5 кг/ч; более высокая эффективность работы сварщика в связи с отсутствием необходимости останавливать процесс сварки для смены электродов; низкий процент ремонта сварных швов за счет возможности выплавить дефекты, используя характерную для способа высокую плотность тока; возможность осуществления сварки при сильном ветре за счет особой системы защиты капель расплавленного металла и ванны; устранение значительного количества дефектов, обычно образующихся при обрыве и зажигании дуги при частой смене электрода; отсутствие необходимости сушки проволоки перед использованием; возможность использования способа для сварки захлестов и при специальных сварочных работах; техника сварки порошковой проволокой достаточно проста, и срок обучения сварщиков составляет 10 — 20 дней.

Самозащитная порошковая проволока может быть использована в составе следующих комбинированных технологических вариантов сварки: сварка корневого слоя электродами с основным видом покрытия и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд; сварка корневого слоя шва и "горячего" прохода электродами с целлюлозным видом покрытия и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд; сварка корневого слоя шва электродами с целлюлозным видом покрытия, "горячего" прохода и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд; сварка корневого слоя шва полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа методом STT и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд.

При сварке согласно первому технологическому варианту корневой слой шва должен выполняться электродами типа Э50А (Е7016) диаметром 2,5 — 3,25 мм марок ЛБ-52У, Линкольн 16П, Феникс К50Р Мод, ОК 53.

При сварке согласно второму и третьему технологическим вариантам корневой слой шва выполняется электродами типа Э42 — Э50 (Е6010 — Е7010) диаметром 3,2 — 4,0 мм марок Флитвелд 5П+ , Пайпвелд 6010, Фоке Цель и др.

Сварку "горячего" прохода допускается выполнять как электродами с целлюлозным видом покрытия (второй технологический вариант сварки), так и проволокой типа Иннершилд (третий технологический вариант сварки).

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

В процессе работы с использованием самозащитной порошковой проволоки следует учитывать следующие технологические особенности: корневой слой шва выполняется электродами с основным или целлюлозным видами покрытия.

В случае использования для сварки корневого слоя шва электродов с целлюлозным видом покрытия "горячий" проход выполняется либо также электродами с целлюлозным видом покрытия, либо порошковой проволокой.

Однако при сварке труб большого диаметра данная технология экономически мало оправдана из-за того, что требует затрат на приобретение дополнительных комплектов оборудования и обучения звена, выполняющего корневой слой шва, как технике сварки порошковой проволокой, так и технике сварки электродами с целлюлозным видом покрытия; перед выполнением первого слоя порошковой проволокой необходимо тщательно (до чистого металла) зачистить абразивным кругом (толщиной 3 — 4 мм) предварительно сваренный электродами корневой слой шва или "горячий" проход; процесс сварки порошковой проволокой во всех случаях выполняется на постоянном токе прямой полярности;

Определение вылета проволоки вылет электрода до 25 — 30 мм; уменьшение вылета проволоки менее рекомендуемой величины приводит к появлению пористости, а увеличение — к недостаточному разогреву конца проволоки, вследствие чего она начинает "стучать" по трубе; процесс сварки становится нестабильным; угол наклона электрода постоянно меняется в процессе сварки (рис.

В случае рестарта (возобновления процесса сварки) сварка начинается с верхней части предварительно очищенного от шлака кратера, который заполняется с малыми колебаниями электрода,

Ремонт стыков, сваренных самозащитной порошковой проволокой, осуществляется электродами с основным видом покрытия.

Начинающие сварщики часто задаются вопросом: «Зачем вообще нужны другие комплектующие, если есть полуавтомат, выполняющий быструю и качественную сварку с помощью обычной проволоки и газа?». Да, для любительской и профессиональной сварки часто используют полуавтоматическое сварочное оборудование. В таких аппаратах проволока подается непрерывно, поэтому швы получаются прочными и долговечными. Нет необходимости постоянно менять электрод, если нужно сварить длинный шов или наплавить много металла. При этом качество сварочных работ на голову выше, чем работа с электродами. Однако, есть одно «но».

Сварка с помощью полуавтомата требует наличия газового баллона, вес которого достигает 80 килограмм. Если вы работаете на улице или вынуждены постоянно перемещаться с места на место во время сварки, то связка полуавтомат + газовый баллон значительно усложняет задачу. Эта проблема решается с помощью газового шланга, но он стоит недешево. Альтернативой является порошковая сварка (FCAW), имитирующая работу в среде защитных газов, при этом газовый баллон не требуется.

Что это? Как это работает, и каковы преимущества и недостатки сварки порошковыми электродами? Давайте разбираться.

Основная информация

Сварка порошковой проволокой в среде без газа — очень интересный метод. При работе электрическая дуга формирует шов, при этом в сварочную зону может попасть кислород, что негативно скажется на качестве сварного соединения. Чтобы избежать проблем, нужно защитить зону сварки от негативного влияния из атмосферы. Для этих целей можно использовать громоздкий баллон с газом, но это усложняет и замедляет рабочий процесс. Поэтому была изобретена сварка полуавтоматом порошковой проволокой без газов.

Что является отличительным признаком дуговой сварки порошковой проволкой? Прежде всего, состав этого материала. Проволока полая, ее стенки оснащены ребрами жесткости, а внутри закладывается специальный порошок. Благодаря такой уникальной конструкции проволока не сминается и хорошо пропускает ток. При этом плавится поверхность и порошок, образуя газовое облако, защищающее металл от негативного влияния кислорода.

Порошок внутри проволоки — это флюс. Каждый производитель использует свой состав, поэтому он может отличаться. От состава также зависит сфера применения порошковой проволоки. Обычно состав пишут на упаковке проволоки, он регулируется специальным ГОСТом. Внимательно изучите эту информацию на упаковке, чтобы не допустить ошибок при сварке порошковой проволокой.

Производители выпускают проволоку с большим количеством диаметров, так что вы сможете сварить практически любой металл. На выбор комплектующие диаметров от 0.8 до 3 миллиметров. Можно сварить тонкую сталь, углеродистую сталь, нержавейку и даже оцинковку. Просто выберите правильный тип флюса в проволоке и приступайте к работе, нужен лишь полуавтомат.

Применение

Сварка самозащитной порошковой проволокой полезна для работы в труднодоступных местах. Например, для сварки на большой высоте или в глубоких тоннелях. Для таких целей рекомендуем приобрести компактный сварочный аппарат, который можно повесить на плечо, и который работает со стандартной розеткой в 220В. Порошковая сварка металлических конструкций таким методом требует некоторой сноровки, чтобы проводить работы быстро и качественно.

Плюсы и минусы

Любой технологический процесс имеет свои преимущества и недостатки, сварка порошковой проволокой без газов не стала исключением. Давайте начнет с плюсов:

Не нужно использовать громоздкие баллоны с газом.
Беспрепятственное перемещение, работать можно на любой высоте и в труднодоступных местах.
Высокая производительность труда по сравнению со сваркой электродами.
Дуга практически не чувствительна к ветру.

Сварка порошковой проволокой в среде без газа имеет и свои недостатки. Главный из них — высокая цена на комплектующие. Если вы просто хотите сэкономить газ, то вариант с порошковой проволокой тут не пройдет. При этом ее использование в рядовых работах не совсем оправданно. Если вы работаете в комфортном цеху или гараже, то лучше перетащите газовый баллон и не переплачивайте. Еще один недостаток — худшее качество шва, по сравнению со сваркой в среде газа.

Особенности сварки

При сварке порошковой проволокой нужно учесть несколько ключевых особенностей, чтобы получить качественный результат. Новичкам порой бывает трудно вести дугу и формировать ровный шов, поэтому рекомендует установить на своем полуавтомате прямую полярность при сварке. Чтобы это сделать нужно переключить контакты, расположенные внутри полуавтомата. Провод, подсоединенный к горелке, нужно отсоединить и подключить к массе, а кабель с массы переключают к горелке.

Для работы с проволокой также нужно установить специальные ролики, с помощью которых осуществляется подача материала. Ролики подбираются в соответствии с диаметром самой проволоки. Обычно один комплект роликов можно использовать сразу с несколькими диаметрами, они указываются сбоку. Не забывайте, что проволока полая и не нужно зажимать ролики слишком сильно, чтобы не деформировать ее. Чтобы проволока легко протягивалась нужно снять наконечник. Также не обязательно использовать сопло, ведь мы не применяем в работе газ. Чтобы не прилипли брызги металла на наконечник нужно смазать его специальным средством, которое можно легко найти в магазине для сварщиков.

Порошковая сварка с помощью проволоки должна выполняться на небольшом напряжении и с минимальной скоростью подачи проволоки. Поэтому мы не рекомендуем использовать для этих целей слишком мощные аппараты. Их «сил» может быть слишком много для работы с порошковой проволокой. Если вам нужно сварить металл толщиной полтора сантиметра, то установите напряжение не более 15В и скорость подачи не более 2 метров в минуту. Сначала вам может показаться, что эта скорость недостаточная, но поверьте, вы не потеряете много времени. Горелку лучше держать под углом и вести ее вперед. Дуга должна быть прерывистой.

Обратите внимание! Во время сварки образуется шлак, который затем застывает на сварочном шве. После остывания металла шлак необходимо удалить механическим способом. Если планируются многопроходные швы, то удаление шлака просто обязательно. Чтобы улучшить характеристики шва после удаления шлака нужно зачистить поверхность металлической щеткой.

Немаловажным является тот факт, что соединения получаются грубоватыми и не совсем ровными (по сравнению со сваркой в среде газа), могут образоваться наплывы и видимые дефекты, похожие на чешую. Это следствие работы с прерывистой дугой. Также часто встречаются не проваренные места. Это нужно принять, как данность, и использовать порошковую сварку только в особых случаях.

Вместо заключения

Сварка полуавтоматом порошковой проволокой без газа — это отличный метод, если нужно произвести работы в труднодоступных местах и нет нужды экономить на газе. Достаточно установить прямую полярность при сварке на вашем аппарате и приступить к работе. Конечно, вам понадобится время, чтобы привыкнуть к такому способу сварки, но это очень полезный опыт.

Преимущества такого метода значительно упрощают сварку в различных ситуациях: начиная от работы на высоте, заканчивая быстрым ремонтом металлических конструкцией с необходимостью постоянно перемещаться. Новичкам может быть труднее на первом этапе, но со временем вы освоитесь и будете чувствовать все особенности «поведения» дуги. Обязательно протестируйте порошковые электроды и расскажите о своем опыте в комментариях. Также делитесь этой статьей в социальных сетях. Желаем удачи!

Читайте также: