Температура металла и воздуха
Обновлено: 19.05.2024
Теплота может передаваться посредством теплопроводности, конвекции или излучения.
Второе начало термодинамики гласит, что теплота всегда передается от более горячего тела более холодному, однако о механизме теплопередачи там не говорится ни слова. Однако характер переноса теплоты крайне важен с инженерно-физической точки зрения, и не удивительно, что механизмы теплообмена стали важным предметом исследований в первой половине девятнадцатого столетия. Как уже упомянуто в аннотации, было открыто три способа теплообмена, и за каждым из них стоит уникальный физический процесс.
Теплопроводность
Положите загнутой конец железной кочерги в горящий камин — и уже через пару минут вы не сможете притронуться к ее свободному концу, хотя он находится на значительном удалении от пламени. А происходит это в результате того, что любой металл обладает высокой теплопроводностью, и жар огня от разогретого конца кочерги очень быстро распространяется по всей ее длине.
А обусловлена высокая теплопроводность металла следующим: атомы металла организованы в трехмерную кристаллическую решетку и постоянно вибрируют около своего среднестатистического положения. Атомы погруженного в огонь конца кочерги под воздействием соударения с быстро движущимися молекулами углей и раскаленного газового пламени быстро разогреваются и начинают вибрировать значительно интенсивнее. Очень скоро температура прогреваемого конца кочерги практически сравнивается с температурой пламени, о чем можно судить по тому, что металл разогревается докрасна.
Одновременно сами термически возбужденные атомы, соударяясь с соседними атомами, передают последним энергию теплового движения, и те, в свою очередь, также очень быстро разогреваются до температуры, близкой к температуре горения. При этом, отдав свою тепловую энергию соседям, атомы погруженного в пламя конца кочерги практически тут же компенсируют ее за счет непрерывного поступления тепловой энергии, выделяющейся при горении.
Таким образом, посредством цепочки межатомных взаимодействий теплота быстро распространяется вверх по ручке кочерги, постоянно пополняясь за счет энергии сгорания дров, пока не достигнет рукояти, которую вы держите в ладони, и тогда вы, почувствовав, как она нагрелась, вынуждены будете выпустить кочергу во избежание ожога.
Таким образом, теплопроводность представляет собой механизм теплового обмена посредством соударения между отдельными атомами или молекулами теплопроводящего вещества. То есть, тепловое движение распространяется по веществу, однако сами атомы или молекулы остаются жестко закрепленными внутри его структуры, и переноса вещества, как такового, мы не наблюдаем.
Уравнение, описывающее механизм теплопроводности, выглядит следующим образом:
Q = A × Δ T /R
где Q — количество передаваемой тепловой энергии, А — площадь сечения теплопроводящего тела, Δ T — разность температур между двумя точками, а R — тепловое сопротивление материала, характеризующее, насколько он тормозит теплопередачу. В вышеприведенном примере с кочергой, одним концом опущенной в камин, Δ T равняется разнице между температурой пламени на одном конце и комнатной температурой воздуха на другом, А — площади сечения железного прута, из которого сделана кочерга, а R определяется свойствами металла. В целом же, приведенная формула подсказывает, что чем больше разность температур и чем больше площадь поперечного сечения, тем большее количество теплоты будет передаваться. В то же время, при фиксированных значениях разности температур и площади поперечного сечения количество передаваемой теплоты будет обратно пропорционально тепловому сопротивлению, то есть, чем оно выше, тем медленнее будет нагреваться рукоять. Поэтому материалы с высокими значениями R (например, асбест, стекловолокно или пух) являются хорошими теплоизоляторами.
Конвекция
Теперь представьте себе кастрюлю с водой на плите. Сначала вода ведет себя неподвижно, и теплота от нижних слоев к верхним передается посредством теплопроводности. По мере нагревания, однако, характер теплопередачи меняется, поскольку запускается процесс, который принято называть конвекцией.
Нагреваясь вблизи дна, вода расширяется. Соответственно, удельный вес придонной разогретой воды оказывается легче, чем вес равного объема воды в поверхностных слоях. Это приводит всю водную систему внутри кастрюли в нестабильное состояние, которое компенсируется за счет того, что горячая вода начинает всплывать к поверхности, а на ее место опускается более прохладная вода.
Однако процесс этот одним актом не ограничивается, поскольку, обменявшись местами, горячая и прохладная вода очень скоро обмениваются и ролями, в силу того, что опустившая ко дну вода быстро разогревается и расширяется, а всплывшая горячая — быстро остывает и уплотняется за счет излучения (см. ниже). В результате ситуация нестабильности повторяется и слои воды снова меняются местами.
Нетрудно увидеть, что такая ситуация, по сути, приводит к постоянной нестабильности воды в кастрюле, и начинается непрерывная циркуляция водной массы: разогретая вода со дна всплывает, вытесняя ко дну остывающую воду с поверхности. В результате мы наблюдаем циркулярные потоки, которые принято называть конвекционными токами (см. рисунок). Присмотритесь внимательно к поверхности воды в кастрюле при ее закипании — и вы увидите конвекцию в действии: прозрачные области — это вода, поднимающаяся со дна, а пузыристые — это места, откуда вода только что пошла ко дну, оставив на поверхности накипь.
Конвекционные токи — весьма распространенный в природе способ теплообмена. Конвекция происходит в недрах Солнца, в слое между ядром и короной, именно она доставляет к поверхности светила тепловую энергию, вырабатываемую в ходе реакции термоядерного синтеза (см. Эволюция звезд). Непрерывная конвекция происходит в земной мантии, в результате чего мы наблюдаем движение тектонических плит. Конвекционные атмосферные потоки определяющим образом сказываются на климате нашей планеты, перенося тепло из экваториальных широт в приполярные вместе с воздушными и океаническими массами. Даже на уровне отдельно взятого крупного города конвекция приводит к значительным перемещениям атмосферных слоев: перегретый асфальт в центре города в этом случае играет роль конфорки под днищем кастрюли, если вернуться к исходному примеру. Фактически, благодаря конвекции в городах устанавливается особый микроклимат.
Обобщая, подчеркнем, что конвекция, по сути, представляет собой теплообмен посредством переноса вещества. Накопив теплоту в одном месте, вещество-носитель переносит его в более холодное и там отдает окружающей среде. В этом коренное отличие конвекции от теплопроводности, когда вещество-проводник тепла само остается на месте.
Излучение
В отличие от двух предыдущих видов теплообмена при лучевом переносе тепла вещество — будь оно в твердом, жидком или газообразном состоянии — не задействовано вовсе. В этом случае теплообмен осуществляется в силу того, что любая материя, имеющая температуру выше абсолютного нуля, излучает энергию в окружающую среду (см. Закон Стефана—Больцмана). Тип излучения зависит от температуры тела. Это нетрудно понять на повседневном опыте: металл в кузнице сначала раскаляется докрасна, потом до желто-оранжевого цвета и, наконец, практически добела. Это свидетельствует о повышении температуры вещества, потому что, чем выше температура, тем короче длина излучаемых волн. Относительно холодные тела излучают в инфракрасном диапазоне волн, и мы их излучения не видим, а только осязаем, как тепловое. Самые горячие тела испускают также невидимое излучение в микроволновом диапазоне.
Возможно, самым знаменитым примером открытия невидимого излучения стало открытие реликтового микроволнового фона космического излучения, ставшее одним из основных подтверждений правильности гипотезы Большого взрыва. По сути, этот фон излучается всей Вселенной в ее совокупности, поскольку она расширяется и постепенно остывает, теряя свою изначально колоссальную среднюю температуру.
Научный форум dxdy
Кстати, мне попадались люди, которые путают понятия "металл" и "железо". И соответственно, "железяками" в просторечии иногда могут называть любой металл неизвестного состава.
А как быть с испарением? Например, на металле был лёд, а при сильном ветре он испаряется быстрее и соответственно температура металла должна упасть. Как посчитать на сколько?
nds
Лед не так быстро испаряется, чтобы говорить о заметном влиянии потери быстрых молекул. И потом ветер с поверхностью льда все равно находятся в термическом равновесии.
Человек способен в голом виде просидеть в сауне при температуре чуть выше 100 градусов. И даже простоять на морозе при минус 40. Правда без резких движений. Но он не может даже залезть в бочку с водой в 45 градусов. И способен просидеть только пару минут в воде 10 градусов без заметного переохлаждения. То есть все зависит от соотношения теплопроводности на контакте двух сред и теплоемкости этих сред.
Кстати, в олимпиадной задачке, которую я дал про теплообменник, это можно даже посчитать.
topic122608.html
DimaM
Давайте только без фанатизма.
Тренированные на холод - это скорее народ с тюленим слоем жира.
Физику еще никто не отменял. Если обычного нежирного человека засунуть на несколько минут в холодную воду, он скорее всего простудится, получит воспаление легких.
Я понимаю о чем вы говорите. Сам бегал на лыжах в мороз в одних плавках и так-же в метель спускался на горных лыжах в чем мать родила. Но не простужался исключительно напряжением силы воли. Сейчас бы таких подвигов не повторил. А тренированные люди еще намазываются тюленим жиром. И не один раз во время заплыва.
А насчет горячей воды. Белок начинает сворачиваться при температуре 42 градуса, а вот если он обернут в толстый слой сала, тогда другое дело. Я пробовал в корейской бане просидеть в горячей 40 градусной бочке. Больше 2-х минут не сидел. Как-то не хотелось рисковать здоровьем.
Мы тут вообще физику обсуждаем, или кое чем меряемся?
Вы делаете излишне категоричные утверждения. Я привожу примеры обратного. Насчет "мерянья" не понимаю: я не утверждаю, что проделывал это лично .
DimaM
Я делаю не категоричные, а среднестатичтически утверждения.
Среднестатистический человек может продержаться без воздуха от силы минуту. Тренированный 5-6 минут. А рекорд мира 22 минуты.
Когда я говорю человек способен. Я естественно не имею ввиду рекордсмена мира.
Я имею ввиду обычного среднего человека. Не вижу тут никакой категоричности.
быстрее, чем при слабом ветре или при отсутствии оного.
Кстати, наветренная сторона (с которой дует ветер) должна быть теплее подветренной при прочих равных условиях. Космические аппараты при спуске с орбиты горят с фронтальной стороны, оставаясь вполне холодными с другой.
Последний раз редактировалось realeugene 17.11.2017, 13:35, всего редактировалось 1 раз.
Кстати, наветренная сторона (с которой дует ветер) должна быть теплее подветренной при прочих равных условиях. Космические аппараты при спуске с орбиты горят с фронтальной стороны, оставаясь вполне холодными с другой.
Вопрос только в том, насколько именно теплее. Всё-таки гиперзвуковых ветров не бывает, даже, в Сибири.
Последний раз редактировалось Gleb1964 17.11.2017, 14:27, всего редактировалось 2 раз(а).
Если рассматривать как установившийся процесс, то металл тут и не при чем.
Но если потом кто-то захочет оценить температуру по ощущениям при прикосновении, то здесь теплопроводность материала проявиться. При большей теплопроводности как-бы более толстый слой материала вовлекается в процесс ощущения, учитывая то, что при прикосновении рука потеряет часть тепла, что и будет создавать ощущение, но это самое тепло от руки одновременно изменит температуру поверхности предмета. Для материала с низкой теплопроводностью температура поверхности измениться сильнее за счет меньшей толщины слоя, вовлеченного в процесс. Для металла ощущение разницы температур будет сильнее за счет высокой теплопроводности. Шероховатость поверхности тоже должна играть роль, потому что от нее зависит эффективная площадь пятна контакта и тепловое сопротивление.
Шероховатость поверхности тоже должна играть роль, потому что от нее зависит эффективная площадь пятна контакта и тепловое сопротивление.
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА КАЧЕСТВО ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ.
Большое влияние на качество и долговечность лакокрасочных покрытий оказывают климатические условия при выполнении окрасочных работ:
- температура воздуха;
- температура окрашиваемой поверхности;
- влажность воздуха;
- увлажнение поверхности.
Для большинства лакокрасочных материалов естественной сушки рекомендуемый температурный интервал нанесения находится в диапазоне от 5 до 35ºС. Увеличение температуры воздуха или окрашиваемой поверхности сказывается, главным образом, на скорости испарения растворителей или химической реакции отверждения. Поэтому для сокращения времени сушки и отверждения обычно стараются использовать более высокую температуру. Однако при этом не стоит забывать, что скорость испарения растворителей не должна быть чрезмерно большой, так как в покрытии могут возникнуть внутренние напряжения, отрицательно влияющие на его свойства. Кроме того, при слишком быстром удалении растворителей из верхнего слоя покрытия вязкость этого слоя возрастает и образуется поверхностная пленка, что затрудняет удаление растворителей из нижних слоев. При дальнейшей сушке пары оставшегося растворителя, стремясь улетучиваться, раздувают образовавшуюся пленку, и в ней появляются мелкие пузыри, поры и другие дефекты. При правильном температурном режиме нанесения и сушки улетучивание растворителей происходит постепенно. Скорость реакции в химически отверждающихся лакокрасочных материалах в еще большей степени зависит от температуры. Быстрое отверждение материала при повышении температуры может привести к большим внутренним напряжениям в покрытии, которые обычно успевают релаксировать при более медленной сшивке.
При выполнении работ на открытых площадках необходимо учитывать возможный нагрев окрашиваемой поверхности солнечным излучением. Разница между температурой воздуха и температурой металла может достигать 20ºС. Быстрое испарение растворителей из лакокрасочного материала на нагретой поверхности или быстрое химическое отверждение может препятствовать получению гладкого равномерного покрытия, т.к. отдельные капли лакокрасочного материала будут высыхать, не успев растечься по поверхности. Поэтому при выполнении контроля климатических условий обязательно следует измерять температуру окрашиваемой поверхности.
При температуре воздуха или окрашиваемой поверхности ниже 5ºС полного отверждения покрытий может не происходить. Многие из лакокрасочных материалов химического отверждения могут при температуре ниже 5ºС образовать покрытие за счет испарения входящих в них растворителей, однако образование необратимого сшитого покрытия при этом не происходит. При температуре ниже 5ºС следует применять только материалы физического отверждения, учитывая при этом увеличение времени сушки при понижении температуры.
В случае выполнения окрасочных работ при отрицательных температурах недопустимо присутствие льда и инея на окрашиваемой поверхности. Также недопустимо выполнять окрашивание во время осадков (дождя, снега) или по еще влажной поверхности.
Водяной пар является одним из компонентов окружающего воздуха, но его содержание очень сильно изменяется в зависимости от климатического района (от 3% во влажных тропических районах до 2 % в Антарктиде). Чем выше температура, тем больше влаги может содержаться в воздухе. Однако при каждой конкретной температуре в воздухе может удерживаться влага не более определенного максимального значения. Например, при нормальном давлении в 1м3 воздуха при температуре минус 20ºС может удерживаться 1,07 г воды, а при 20ºС – 17,31 г. В случае понижения температуры избыток влаги будет оседать на поверхности, в случае повышения температуры начинается процесс испарения воды с поверхности и увеличение абсолютного содержания воды в воздухе.
Для практических целей обычно пользуются значениями не абсолютной влажности, а относительной влажности воздуха, которая характеризует опасность выпадения избытка влаги (конденсата) на поверхности.
Относительная влажность воздуха – это отношение количества водяного пара, присутствующего в данном объеме воздуха при данной температуре, к максимальному количеству водяного пара, которое этот объем воздуха может удержать при данной температуре.
Относительная влажность (RH) обычно выражается в процентах. На открытом воздухе относительная влажность обычно изменяется от 50% до 100%. При относительной влажности 100% воздух называется насыщенным.
Температура, при которой воздух становится насыщенным и водяной пар, присутствующий в воздухе, начинает конденсироваться в жидкое состояние, называется точкой росы (конденсации). Вода, которая конденсируется из воздуха может оседать на поверхности, в том числе окрашенные или подготовленные к окрашиванию.
Конденсация воды на поверхности обычно происходит при снижении температуры воздуха. Чем больше исходная относительная влажность воздуха, тем меньший перепад температур требуется для конденсации воды на поверхности. На открытом воздухе конденсация наиболее вероятна в спокойные ясные вечера, когда происходит снижение температуры. Большая вероятность конденсации при изменчивой погоде.
Конденсация также имеет место на холодных поверхностях, окруженных теплым влажным воздухом, например, на наружной поверхности цистерн, если они заполнены холодной жидкостью.
Влага, сконденсированная на поверхности, может привести к нежелательным последствиям:
- вызвать коррозию металла;
- нарушить смачиваемость поверхности лакокрасочным материалом;
- уменьшить сцепление лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью;
- вызвать образование в лакокрасочной пленке дефектов (пор, кратеров, сморщивания).
Конденсация влаги на свежеокрашенной поверхности может вызвать сильное пузырение или шелушение покрытия. Причиной подобного эффекта является смешение воды с растворителями, входящими в лакокрасочный материал, и проникновение ее внутрь жидкой лакокрасочной пленки к поверхности металла, вследствие чего нарушается сцепление лакокрасочного покрытия с металлом.
Основным требованием для исключения конденсации влаги при проведении окрасочных работ является повышение температуры поверхности по отношению к точке росы по крайней мере на 3º. Если разница между температурой поверхности и точкой росы ниже 3º, то вероятность конденсации считается высокой.
При относительной влажности воздуха выше 85% резко снижается скорость испарения растворителей из лакокрасочной пленки: при влажности воздуха близкой к 100% испарения растворителей практически не происходит. Растворители в этом случае могут диффундировать в нижние (ранее нанесенные) слои и вызвать их повреждение – пузырение и шелушение.
Поэтому непременным условием при проведении окрасочных работ является обеспечение относительной влажности воздуха ниже 85%. Если относительная влажность воздуха 85% и выше, то условия для окрашивания считаются критическими.
Рассказать друзьям:
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разница температур металла и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать выпадения влаги на поверхностях объекта испытаний. Используемая для гидравлического испытания вода не должна загрязнять объект или вызывать интенсивную коррозию. [1]
Разница температур металла и окружающего воздуха во время испытания не должна вызыв-ать выпадения влаги на поверхностях объекта испытаний. Используемая для гидравлического испытания вода не должна загрязнять объект или вызывать интенсивную коррозию. [2]
Для уменьшения разницы температуры металла в начале н в конце заливки ковш перед заливкой в него металла нагревают до нужной температуры; толщина обмазки ручных ковшей должна быть не менее 25 мм. [3]
Тепловой эффект обусловлен разницей температуры металла в канале и шахте печи и, следовательно, разницей его плотности. Поэтому в печах с вертикальным каналом ( см. рис. 4 - 10 а) менее нагретый металл в шахте печи с большим удельным весом поступает в нижние слои канала, а металл из канала поднимается в шахту. [4]
Для того чтобы уменьшить разницу температуры металла в ковше в начале и в конце заливки, ковш перед заливкой в него металла необходимо прогреть ( прокалить) до температуры 600 ( красное каление), а обмазка ручных ковшей по тем же соображениям не должна быть тоньше 25 мм. [5]
Сопутствующий сварке местный или общий подогрев изделия является надежным средством предотвращения холодных трещин, так как уменьшает разницу температур металла в зоне сварки и периферийных участках, что снижает уровень напряжений первого рода, вследствие чего пики этих напряжений в околошовных участках сглаживаются. [6]
На котлах среднего давления с толстостенным барабаном необходимо следить за скоростью изменения температуры металла барабана ( по температуре насыщения), не допуская ее значения более 3 С / мин, а также разницы температур металла между верхом и низом барабана выше 50 С. [7]
Расслоение пароводяной смеси с раздельным течением воды и пара может происходить при небольшой скорости среды на горизонтальных или слабонаклонных участках труб. При этом разница температур металла трубы в ее паровой и водяной части составляет около 100 - 120 С и практически не может привести к пережогу и разрушению металла. [8]
Заполнение котла водой ( желательно деаэрированной) производится через водяной экономайзер до низшей отметки водоуказательного стекла. После появления воды из воздушников питательной линии и экономайзера их закрывают. Продолжительность заполнения котла водой зависит от разницы температуры металла котла и воды. Чем больше эта разница, тем медленнее заполняют котел водой. Если котел заполнен водой, перед растопкой спускают воду до низшего уровня по водоуказательному стеклу. После заполнения котла водой проверяют его плотность, наблюдая за положением уровня воды. [9]
При использовании наиболее простых прямоточных прямотрубных парогенераторов, обогреваемых жидким металлом, проблема выравнивания удлинения пучка труб в целом и кожуха ( весьма затруднительная для водо-водяных парогенераторов) легко решается за счет установки линзовых компенсаторов на тонкостенном кожухе. Однако может возникнуть опасность температурных напряжений в трубах при неодинаковом удлинении отдельных труб. Поэтому очень важно обеспечение полной стабильности гидравлической характеристики парогенерирующих труб, особенно если учитывать большой недогрев питательной воды до насыщений. Действительно, в случае наличия гидравлической развертки в отдельных трубах кризис может наступать значительно позднее, чем в среднем по пучку, и такие трубы, имея значительно более низкую среднюю температуру металла, будут испытывать большие растягивающие напряжения, так как разница температур металла между зоной пузырькового кипения и закризисным участком много больше, чем в водо-водяных парогенераторах. [10]
Заливают металл переносными ручными ковшами. Носок ручного ковша при заливке формы должен находиться на незначительном расстоянии по высоте от литниковой чаши. Лить металл необходимо без перерыва струи. Ковш необходимо очищать от застывшего металла на носке, краях, боках и на дне. Несоблюдение этого требования приводит к неровной струе металла, разбрызгиванию и к сильному охлаждению металла. Ковш очищают ломиками, заостренными в виде лопатки. Для предотвращения охлаждения металла в ковше его засыпают сверху слоем сухого древесного угля. Для получения качественной отливки важное значение имеет температура заливаемого металла ( см. табл. 53 и 54), особенно при литье цветных сплавов. Для того чтобы уменьшить разницу температуры металла в ковше в начале и в конце заливки, необходимо перед заливкой ковш прогреть до температуры 600 G. Заливать металл в форму следует с большой скоростью, особенно латунь. Необходимо тщательно удалять шлак с поверхности металла. [11]
6.5. Технология сварки стыков труб
6.5.1. Сварку стыков труб рекомендуется начинать сразу после прихватки. Промежуток времени между окончанием выполнения прихваток и началом сварки стыков труб из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, а также мартенситного и мартенситно-ферритного классов должен быть не более 4 ч. Непосредственно перед сваркой необходимо проверить состояние поверхности стыка и в случае необходимости зачистить его в соответствии с указаниями п.6.2.4.
6.5.2. Стыки труб (деталей) из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, а также мартенситного и мартенситно-ферритного классов следует сваривать без перерыва.
При вынужденных перерывах в работе (авария, отключение тока) необходимо обеспечить медленное и равномерное охлаждение стыка любыми доступными средствами (например, обкладкой листовым асбестом), а при возобновлении сварки следует подогреть стык (если это требуется) до температуры, указанной в табл.6.3. Эту температуру нужно поддерживать до окончания сварки.
Не допускается никаких силовых воздействий на стык до завершения его сварки и проведения термообработки, если таковая необходима.
Примечание. Сварное соединение трубопроводов из теплоустойчивых сталей, выполненное с перерывом, должно быть обязательно проконтролировано УЗД по всему периметру шва.
6.5.3. Во всех случаях многослойной сварки разбивать шов на участки необходимо с таким расчетом, чтобы стыки участков ("замки" швов) в соседних слоях не совпадали, а были смещены один относительно другого, и каждый последующий участок перекрывал предыдущий. Размер смещения и перекрытия "а" (рис.6.8) при автоматической сварке под флюсом должен быть не менее 50 мм, при всех других способах сварки - 12-18 мм.
6.5.4. Ручную дуговую сварку следует выполнять возможно короткой дугой, особенно при использовании электродов с основным покрытием, для которых длина дуги должна быть не более диаметра электрода. В процессе сварки необходимо как можно реже обрывать дугу. Перед гашением дуги сварщик должен заполнить кратер путем постепенного отвода электрода и вывода дуги назад на 15-20 мм на только что наложенный шов. Последующее зажигание дуги производится на кромке трубы или на металле шва на расстоянии 20-25 мм от кратера.
6.5.5. При ручной дуговой сварке во избежание зашлаковки металла шва около кромок труб следует наплавлять возможно более плоский валик.
6.5.6. В процессе сварки должны быть обеспечены полный провар корня шва и заделка кратера. По окончании наплавки каждого валика необходимо полностью удалить шлак после его охлаждения (потемнения). При обнаружении на поверхности шва дефектов (трещин, скоплений пор и т.п.) дефектное место следует удалить механическим способом до "здорового" металла и при необходимости заварить вновь.
6.5.7. Для придания сварному соединению надлежащего внешнего вида верхние слои шва следует выполнять по специальной технологии, изложенной в приложении 12.
Независимо от технологии наложения облицовочного слоя, выполненного ручной дуговой сваркой, он должен отвечать следующим требованиям:
выпуклость (усиление) шва следует выдерживать в пределах, указанных в приложении 12; для труб с толщиной стенки более 20 мм максимальный размер выпуклости может составлять 5 мм;
В стыковых швах, выполненных автоматической сваркой, при толщине стенки до 8 мм допускается выполнять шов без выпуклости (шов накладывается заподлицо с трубой).
6.5.8. Во время сварки элементов из подкаливающихся сталей (труб из сталей марок 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12X11В2МФ и литья аналогичного состава) следует заглушать концы труб или закрывать задвижки на трубопроводе.
6.5.9. При температуре окружающего воздуха ниже 0°С сваривать и прихватывать стыки трубопроводов и труб котлов необходимо с соблюдением следующих требований:
а) минимальная температура окружающего воздуха, при которой может выполняться прихватка и сварка элементов котлов и трубопроводов в зависимости от марки стали, приведена в табл.6.4;
б) стыки труб, которые при положительной температуре полагается сваривать с подогревом и термообрабатывать (см. табл.6.3 и 17.1), при отрицательной температуре должны быть подвергнуты термообработке непосредственно после сварки; перерыв между сваркой и термообработкой допускается при условии поддержания в это время в стыке температуры сопутствующего подогрева;
Требования к температуре окружающего воздуха при сварке и прихватке элементов котлов и трубопроводов
Примечание. При сварке деталей из сталей разных марок требования по допустимой температуре окружающего воздуха принимаются по стали, для которой допустимой температурой окружающего воздуха является более высокая температура.
г) металл в зоне сварного соединения перед прихваткой и сваркой должен быть просушен и прогрет с доведением его температуры до положительной. В случае сварки на трассе трубопроводов из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей стык может не прогреваться, если не требуется подогрева стыка согласно табл.6.3;
д) подогрев стыков при прихватке и сварке производится в тех же случаях, что и при положительной температуре окружающего воздуха, но температура подогрева должна быть на 50°С выше указанной в табл.6.3;
е) во время всех термических операций (прихватки, сварки, термообработки и т.д.) стыки труб должны быть защищены от воздействия осадков, ветра, сквозняков до полного их остывания.
Примечание. При сварке в местных укрытиях типа будок, кабин, палаток температурой окружающего воздуха считается температура внутри укрытия на расстоянии 0,5-0,8 м от стыка по горизонтали.
6.5.10. При сварке трубопроводов и других массивных металлоконструкций из ферромагнитных сталей довольно частым явлением бывает так называемое "магнитное дутье", которое значительно затрудняет ведение процесса сварки и приводит к образованию дефектов в сварном шве. Сущность этого явления состоит в том, что магнитное поле, созданное посторонними источниками тока, которые обычно присутствуют вблизи места сварки, взаимодействует с магнитным полем самой сварочной дуги и нарушает ее стабильное горение. Действие постороннего магнитного поля может быть настолько сильным, что отклонение сварочной дуги не позволяет сварщику наложить сварной шов.
Для устранения или уменьшения магнитного дутья могут быть применены следующие мероприятия: выполнять сварку, когда это возможно, на переменном токе; крепить обратный провод возможно ближе к месту сварки; надежно заземлять свариваемое изделие; ограждать место сварки металлическими экранами для защиты от посторонних магнитных полей.
Если эти меры не приводят к устранению магнитного дутья, то следует использовать более радикальные способы борьбы с этим явлением, один из которых сводится к следующему.
На трубу, подлежащую сварке, или на обе трубы, подготовленные к стыковке либо уже состыкованные, наматывают провод (индуктор) (6-8 витков), подключают к источнику постоянного тока (сварочному преобразователю, выпрямителю) и пропускают через индуктор ток 200-300 А в течение 2-3 мин. Если после этого магнитное поле вокруг труб исчезнет, что проверяется стальной проволокой диаметром 1-1,6 мм и длиной примерно 0,5 м, то проволока не должна притягиваться к трубе. Если проволока притягивается, то надо пропустить через индуктор ток в обратном направлении, т.е. присоединить токоподводящие провода к противоположным выводам индуктора.
6.5.11. Сваренный и зачищенный стык труб с толщиной стенки 6 мм и более сварщик должен заклеймить присвоенным ему клеймом. Клеймо ставят на самом сварном шве вблизи верхнего "замка" (на площадке размером около 20x20 мм, зачищенной абразивным камнем или напильником) или на трубе на расстоянии 30-40 мм от шва.
Если стык сваривают несколько сварщиков, каждый ставит свое клеймо в верхнем конце того участка, который он выполнял. Если стык сваривают по технологии, при которой каждый сварщик должен накладывать швы (слои) в разных местах или по всему периметру стыка (например, при сварке поворотных стыков труб большого диаметра), клеймо ставят все сварщики, выполнявшие этот стык, в одном месте, желательно на его верхнем участке.
При зачистке стыка для ультразвукового контроля место расположения клейма не зачищается; если клеймо было сошлифовано, то его необходимо восстановить.
Для стыков труб из углеродистых сталей диаметром 200 мм и более с рабочим давлением до 2,2 МПа (22 ) клеймо может наплавляться сваркой. Клеймение стыков трубопроводов диаметром более 100 мм из перлитных сталей можно производить также с помощью металлической пластины размером 40x30x2 мм, на которой выбивается клеймо сварщика (сварщиков); пластина прихватывается около верхнего "замка" шва вертикального стыка или в любом месте по периметру горизонтального стыка непосредственно к сварному шву или к трубе на расстоянии не более 200 мм от шва. Пластина должна быть изготовлена из малоуглеродистой стали (марок 10, 20, Ст2, Ст3).
7. Ручная дуговая сварка труб из углеродистых и низколегированных сталей
7.1. Сварка трубопроводов пара и горячей воды, на которые распространяются правила Госгортехнадзора России
7.1.1. Конструкция сварного соединения должна отвечать требованиям п.6.2.1. Могут быть применены конструкции сварного соединения в соответствии с рис.7.1. Такие конструкции получаются, если в соединении Тр-6 стачивается нижний пояс на одной (рис.7.1, а) или на обеих трубах (рис.7.1, б).
Читайте также: