ГОСТ 30482-97 Сварка сталей электрошлаковая. Требования к технологическому процессу
ГОСТ 30482-97
Группа В05
МКС 25.160.10
ОКСТУ 0072
Дата введения 2002-01-01
1 РАЗРАБОТАН Институтом электросварки им. Е.О.Патона Национальной Академии наук Украины; Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 72 «Сварка и родственные процессы»
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 11 от 23.04.97)
За принятие проголосовали:
Наименование государства | Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика | Азгосстандарт |
Республика Армения | Армгосстандарт |
Республика Беларусь | Госстандарт Республики Беларусь |
Кыргызская Республика | Кыргызстандарт |
Республика Молдова | Молдовастандарт |
Российская Федерация | Госстандарт России |
Республика Таджикистан | Таджикгосстандарт |
Туркменистан | Главгосинспекция «Туркменстандартлары» |
Республика Узбекистан | Узгосстандарт |
Украина | Госстандарт Украины |
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к технологическому процессу электрошлаковой сварки (далее — ЭШС) проволочным электродом или плавящимся мундштуком углеродистых и низколегированных сталей с содержанием легирующих элементов не более 2,5%.
Стандарт не распространяется на электрошлаковую сварку пластинчатым электродом.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.4.028-76 Система стандартов безопасности труда. Респираторы ШБ-1 «Лепесток». Технические условия
ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями
ГОСТ 380-94* Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 380-2005. Здесь и далее. — Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 859-78* Медь. Марки
________________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 859-2001. Здесь и далее. — Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия
ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия
ГОСТ 1577-93 Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали. Технические условия
ГОСТ 2226-88 (ИСО 6590-1-83, ИСО 7023-83) Мешки бумажные. Технические условия
ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения
ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества
ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия
ГОСТ 5520-79 Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия
ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Технические условия
ГОСТ 14637-89 (ИСО 4995-78) Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия
ГОСТ 14792-80 Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза
ГОСТ 15164-78 Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры
ГОСТ 19281-89 (ИСО 4950-2-81, ИСО 4950-3-81, ИСО 4951-79, ИСО 4995-78, ИСО 4996-78, ИСО 5952-83) Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент
ГОСТ 24297-87 Входной контроль продукции. Основные положения
ГОСТ 25054-81 Поковки из коррозионно-стойких сталей и сплавов. Общие технические условия
ГОСТ 26131-84 Поковки из жаропрочных и жаростойких сплавов. Общие технические условия
3 Определения
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 входной карман: Устройство для обеспечения начала процесса сварки при ЭШС.
3.2 выводные планки: Устройство для обеспечения вывода шлаковой ванны при завершении ЭШС шва.
3.3 плавящийся мундштук: Устройство для токоподвода и направления подачи электродной проволоки; плавится одновременно с проволокой при ЭШС.
3.4 подкарманник: Устройство, удерживающее флюс для подстраховки кармана от прогорания при начале ЭШС кольцевого шва.
3.5 сварка с колебаниями электрода: Сварка с возвратно-поступательными перемещениями электрода в зазоре по толщине шва.
3.6 сухой вылет электрода: Длина электрода от нижнего торца токоподводящего мундштука до зеркала шлаковой ванны.
3.7 формирующее устройство: Устройство, обеспечивающее формирование внешней поверхности шва и удерживающее от вытекания расплавленный шлак и металл при ЭШС.
3.8 шлаковая ванна: Объем расплавленного флюса при ЭШС, ограниченный свариваемыми кромками заготовок и формирующими устройствами.
4 Обозначения
В настоящем стандарте приняты следующие обозначения:
— толщина стенок свариваемого металла заготовок, мм;
— расчетный завариваемый зазор между свариваемыми кромками заготовок, мм
— ширина завариваемого зазора между заготовками, мм;
— длина шва, мм;
— скорость подачи электродной проволоки, м/ч;
— скорость сварки, м/ч;
— напряжение сварочного тока на электродных проволоках, В;
— сила сварочного тока, А;
— глубина шлаковой ванны, мм;
— сухой вылет электрода, мм;
— количество электродных проволок, шт.;
— расстояние между электродами, мм;
— суммарная площадь поперечного сечения электродных проволок, , см;
— площадь завариваемого зазора, , см;
— скорость поперечных колебаний электрода, м/ч;
— расстояние между смежными электродами в момент нахождения их в противоположных крайних положениях при совершении колебаний, мм;
— наименьшее расстояние от электродной проволоки до кромки заготовки при ее колебательных движениях, мм;
— длительность остановки электродных проволок у формирующих устройств, с;
— площадь поперечного сечения плавящегося мундштука, , см;
— ширина плавящегося мундштука, мм;
— толщина пластины плавящегося мундштука, мм;
— объем флюса, см.
5 Требования
5.1 Требования к основным и вспомогательным сварочным материалам
ЭШС применяют для сварки сталей:
— углеродистых обыкновенного качества марок Ст3 и Ст5 по ГОСТ 380;
— углеродистых качественных конструкционных марок 20, 25, 30 по ГОСТ 1050; 15К, 20К по ГОСТ 5520; 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 35Л по ГОСТ 977;
— легированных конструкционных марок 09Г2С, 16ГС по ГОСТ 19281; 35Х, 30ХГСА, 35ХМ, 20ХНМФ, 20ХНЗМА по ГОСТ 4543; 20ГСЛ, 08ГДНФЛ по ГОСТ 977; 16ГНМА, 10ГН2МФА, 15Х2МФА, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632.
Стали применяют в виде заготовок из толстолистового проката поковок и отливок.
Толстолистовой прокат поставляют толщиной не более 160 мм в соответствии с ГОСТ 14637, ГОСТ 1577, ГОСТ 5520, ГОСТ 19903.
Поковки должны соответствовать ГОСТ 25054, ГОСТ 26131.
Отливки должны соответствовать ГОСТ 977.
Поковки и отливки могут быть поставлены заказчику по другим согласованным нормативным документам.
ЭШС стали выполняют электродной проволокой диаметром 3 мм по ГОСТ 2246.
Перед использованием в технологическом процессе ЭШС проволоку из бухты, при наличии на ней заводского ярлыка и номера партии, необходимо перемотать на катушку и при необходимости очистить проволоку от технологической пленки, а конец проволоки после наматывания вставить в отверстие на щеке катушки и загнуть.
Категорически запрещается конец проволоки на катушке заводить под витки с целью предотвращения размотки.
При необходимости допускается соединять концы проволоки контактной стыковой сваркой. Место стыка должно быть тщательно зачищено до номинального диаметра проволоки и помечено белой краской для контроля прохода стыка в мундштук.
Флюс следует просушить в сушильном шкафу от 3 до 4 ч при температуре, указанной в НД, для конкретной марки флюса.
Транспортирование флюса из склада в цех и по цеху должно осуществляться только в закрытой таре.
При ЭШС используют плавленые флюсы АН-8, АН-22 по ГОСТ 9087.
Для уплотнения зазоров между формирующими устройствами и свариваемыми кромками заготовок используют глину.
Категорически запрещается использовать для уплотнения мокрый асбест, так как он является канцерогенным материалом.
Для охлаждения устройств, формирующих наружную поверхность шва, используют воду из цеховой системы водоснабжения с замкнутым циклом водоиспользования.
5.2 Требования к подготовке свариваемых заготовок и сварочных материалов
Поставляемые материалы подвергают входному контролю в соответствии с требованиями ГОСТ 24297.
Перед запуском в производство толстолистовой прокат, кованые и литые заготовки должны быть очищены от случайных загрязнений и влаги.
Размер заготовок из листового проката определяют с учетом расчетного зазора в соответствии с ГОСТ 15164.
Заготовки из листовой углеродистой и низколегированной стали вырезают механизированной кислородной резкой.
Допустимая шероховатость поверхности реза и предельные отклонения реза от перпендикулярности для листовой стали толщиной до 100 мм должны соответствовать требованиям, предъявляемым к заготовкам 2-го класса точности по ГОСТ 14792; при толщине листа более 100 мм отдельные выступы и впадины не должны быть более 3 мм и отклонение от перпендикулярности поверхности реза не должно быть более 4 мм.
Подготовку кромок в месте сварки литых и кованых заготовок толщиной 200 мм и более выполняют резанием на металлообрабатывающих станках.
Подготовку кромок свариваемых заготовок из среднелегированных сталей выполняют резанием на металлообрабатывающих станках.
На литых заготовках прибыли не должны располагаться в местах сварки.
В литых и кованых заготовках поверхность под формирующие планки выполняют резанием с шероховатостью поверхности 125 мкм по ГОСТ 2789 на ширину не более 80 мм от кромки в местах сварки.
В заготовках из проката поверхность под планки зачищают от окалины и заусенцев шлифовкой переносным наждачным кругом.
Кромки под кольцевые швы выполняют обработкой металла кислородным резанием.
Для ультразвукового контроля сварного соединения поверхность заготовки, прилегающую к сварному шву на ширину, равную 1,5 толщины свариваемого металла, обрабатывают с шероховатостью 1,6 мкм по ГОСТ 2789.
При формировании поверхности шва неподвижными или переставными медными водоохлаждаемыми накладками поверхность под них допускается не обрабатывать.
Форма разделки кромок в местах сварки и ее геометрические параметры по ГОСТ 15164.
Для компенсации деформации свариваемых заготовок и сохранения в процессе сварки заданного заварочного зазора последний должен иметь форму клина, расширяющегося кверху.
Размеры зазора между свариваемыми заготовками должны соответствовать указанным в таблице 1.
Таблица 1
В миллиметрах
Толщина свариваемого металла | Размер зазора между кромками в месте сварки | |||
в нижней части зазора | в верхней части зазора при длине сварного шва | |||
300-1000 | 1001-3000 | 3001-5000 | ||
30-80 | 28 | 30 | 33 | 40 |
81-160 | 30 | 33 | 36 | 49 |
161-240 | 31 | 35 | 38 | 50 |
241-350 | 32 | 37 | 40 | 51 |
351-450 | 32 | 39 | 42 | 52 |
Примечание — Размеры зазора должны быть выдержаны с точностью ±0,5 мм. | ||||
Фиксацию свариваемых заготовок при сборке осуществляют скобами и (или) планками.
Конструкция и размеры скоб должны соответствовать приведенным на рисунке 1. Скобы следует изготовлять из листового металла толщиной 30-50 мм.
Рисунок 1 — Конструкция и размеры скоб для фиксации заготовок при ЭШС
Рисунок 1 — Конструкция и размеры скоб для фиксации заготовок при ЭШС
Расстояние между скобами устанавливают 500-800 мм вдоль завариваемого зазора между заготовками.
Скобы и планки приваривают односторонними угловыми швами. Швы следует располагать не ближе 80 мм от кромок заготовок.
Размеры сварочных планок и скоб зависят от толщины и массы свариваемых заготовок и при необходимости транспортирования конструкции в сборе должны быть рассчитаны вместе со швами на прочность.
Для начала электрошлакового процесса с одного конца завариваемого зазора устанавливают входной карман. Для вывода усадочной раковины с другого конца зазора устанавливают выводные планки (рисунок 2).
Рисунок 2 — Схема ЭШС прямого завариваемого зазора между заготовками
1 — свариваемые заготовки; 2 — входной карман; 3 — выводные планки; 4 — закрепляющие скобы
Рисунок 2 — Схема ЭШС прямого завариваемого зазора между заготовками
Приварку входного кармана, выводных планок, скоб и сборочных планок к сталям, склонным к закалке, производят с подогревом мест сварки до 200 °С. Для предотвращения образования холодных трещин в заготовках из сталей с углеродным эквивалентом 0,5 следует вести ЭШС с предварительным подогревом мест сварки. Углеродный эквивалент стали в процентах вычисляют по формуле
, (1)
где , , , , , , , , — массовое содержание в процентах соответствующих химических элементов.
Режимы подогрева сталей в зависимости от углеродного эквивалента должны соответствовать указанным в таблице 2.
Таблица 2
Углеродный эквивалент | Марка свариваемой стали (пример) | Толщина заготовок в месте сварки, мм | Температура, °С | ||
предварительного подогрева кромок, | сварного соединения до посадки в печь после сварки, не менее | печи | |||
Не более 0,5 | Ст3, 20, 09Г2С, 15К, 20К, 25, 15Л | 30-450 | Без подогрева | Без ограничения | Без ограничения |
08ГДНФЛ, 16ГНМА | 451-1000 | 100 | 100 | 150-450 | |
0,51-0,60 | Ст5, 35, 30ГСЛ | 30-250 | 100 | 100 | 150 |
12ХМ, 20Х2МА | 251-1000 | 150 | 150 | 150-450 | |
0,61-0,70 | 45, 20ХНМФ, 25Х2ГНМТ, 35ХМ | 200-1000 | 200 | 200 | 100-450 |
0,71-11 | 34ХМТА, 25ХНЗМФА | 450 | 250 | 250 | 300-450 |
Примечания | |||||
Сборку кольцевых завариваемых зазоров выполняют с помощью центрирующих сборочных планок и дистанционных прокладок, фиксирующих значение требуемого зазора. Для начала ЭШС в зазоре устанавливают карман и подкарманник (рисунок 3) по разметке.
Рисунок 3 — Схема ЭШС кольцевого завариваемого зазора между заготовками
Рисунок 3 — Схема ЭШС кольцевого завариваемого зазора между заготовками
В точке I (дно кармана) размер зазора должен быть минимальным ().
В точке II пересечения радиуса, перпендикулярного к линии АВ, с внешней окружностью кромок свариваемых заготовок размер зазора должен быть максимальным (). Линия АВ проведена через точку пересечения линии стыка кольцевого сварного шва с внешней окружностью кромок свариваемых заготовок и их центр.
В точке /// размер зазора должен составлять .
Размеры зазора между кромками свариваемых кольцевых заготовок должны соответствовать указанным в таблице 3.
Таблица 3
В миллиметрах
Толщина свариваемого металла | Минимальный зазор в точке / | Максимальный зазор в точке // при длине сварного шва | ||
350-1200 | 1201-2200 | 2201-3200 | ||
30-50 | 25 | 29 | 30 | 32 |
51-100 | 28 | 32 | 33 | 35 |
101-150 | 30 | 34 | 35 | 37 |
151-200 | 32 | 35 | 36 | 38 |
201-250 | 33 | 37 | 38 | 40 |
251-300 | 34 | 38 | 39 | 41 |
301-450 | 36 | 41 | 42 | 44 |
Входной карман и подкарманник выполняют из листовой стали толщиной 30-40 мм. По наружной окружности кольцевого завариваемого зазора приваривают к заготовкам сборочные планки на расстоянии 500-600 мм друг от друга, при этом швы не должны доходить до свариваемых кромок заготовок на 80 мм.
Превышение одной кромки над другой не должно быть более 1 мм.
Форма плавящегося мундштука определяется конфигурацией завариваемого зазора между заготовками. Плавящийся мундштук представляет собой набор стальных пластин или стержней, снабженных направляющими каналами диаметром от 4,5 до 5 мм для подачи электродной проволоки диаметром 3 мм. Направляющие каналы могут иметь форму спирали, навитой из сварочной проволоки. Длину мундштука определяет длина завариваемого зазора между заготовками с учетом длин входного кармана, выходных планок и конструкции держателя мундштука. По длине мундштука со стороны кромок заготовок на расстоянии от 200 до 250 мм закрепляют изоляторы для предотвращения замыкания электрического тока на корпус изделия при ЭШС.
Изоляторы изготовляют из стеклоткани и жидкого стекла или из смеси плавикового шпата и жидкого стекла по НД. Количество электродных проволок в мундштуке определяют по формуле (2). Полученное значение округляют до целого числа и вновь подставляют в формулу (2), уточняя значение .
. (2)
Толщину пластины плавящегося мундштука выбирают в зависимости от расстояния между электродными проволоками согласно таблице 4.
Таблица 4
В миллиметрах
Расстояние между электродами в мундштуке | Толщина пластины плавящегося мундштука |
50-110 | 4-6 |
90-120 | 8-10 |
При установке плавящегося мундштука в завариваемый зазор нижний торец его должен находиться на расстоянии 40-50 мм от дна входного кармана. Крайние каналы мундштука должны быть параллельны кромкам заготовок и находиться на расстоянии 15-17 мм от их поверхности.
5.3 Требования к технологическому процессу сварки
Электрошлаковая сварка | Сварка и сварщик
При сварке под флюсом источником тепла служит сварочная дуга в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую. На ином принципе основана электрошлаковая сварка. При этом способе превращение электрической энергии в тепловую происходит в шлаковой ванне, являющейся проводником электрического тока. При прохождении электрического тока через жидкий шлак в последнем выделяется тепло, которое используется на плавление металла.
При электрошлаковой сварке в пространстве между кромками свариваемого изделия и формирующими устройствами находится ванна расплавленного шлака, в которую погружен металлический электрод. Проходя между электродом и основным металлом, электрический ток нагревает шлак в ванне. Превращение электрического тока в теплоту происходит в шлаке, на контактных поверхностях шлак — металл и в самом металле. При этом расплавляются как погруженная в шлак часть электрода, так и кромки изделия. Расплавленные основной и электродный металлы собираются на дне шлаковой ванны в виде металлической, ванны. При ее затвердевании образуется шов, соединяющий кромки изделия.
Электрод, по мере его расплавления, подается в шлаковую ванну, а уровень металлической ванны постепенно повышается. При этом зона сварки перемещается вверх до тех пор, пока изделие не будет полностью сварено. При электрошлаковой сварке металл сварочной ванны и расплавляемый электродный металл защищены от действия воздуха слоем жидкого шлака.
Во время сварки плавлением происходит взаимодействие между жидкими шлаком и металлом. Длительность этого взаимодействия обычно очень невелика. При электродуговой сварке она колеблется от 10 с до 1 мин. При электрошлаковой сварке шлак и металл взаимодействуют значительно дольше — до нескольких минут. Из-за весьма небольшого расхода флюса при электрошлаковой сварке жидкий металл и шлак взаимодействуют слабо.
Электрошлаковый процесс принципиально отличается от электродугового, поэтому флюсы для электрошлаковой сварки тоже имеют характерные особенности, обусловленные, с одной стороны, необходимостью обеспечения устойчивости электрошлакового процесса, с другой — наличием устройств для удержания шлаковой и металлической ванн.
В связи с тем, что электрошлаковый процесс основан на электропроводности жидкого шлака, существенное влияние на него оказывает электропроводность шлакового расплава. Устойчивость электрошлакового процесса растет с повышением электропроводности жидкого шлака. Чем выше его электропроводность, тем при более низком напряжении тока должна вестись электрошлаковая сварка. Однако при прохождении электрического тока через шлаки с высокой электропроводностью выделяется мало тепла, а поэтому для успешного осуществления процесса сварки требуются значительные электрические мощности. При небольших силах тока сварка с применением таких шлаков не обеспечивает необходимого оплавления кромок. Электрошлаковую сварку обычно выполняют на переменном токе.
Способ электрошлаковой сварки широко используют в промышленности для соединения металлов повышенной толщины: стали и чугуна различного состава, меди, алюминия, титана и их сплавов. К преимуществам способа относится возможность сварки за один проход металла практически любой толщины, что не требует удаления шлака и соответствующей настройки сварочной установки перед сваркой последующего прохода, как при других способах сварки. При этом сварку выполняют без снятия фасок на кромках. Для сварки можно использовать один или несколько проволочных электродов или электродов другого увеличенного сечения. В результате этого достигается высокая производительность и экономичность процесса, повышающиеся с ростом толщины свариваемого металла.
К недостаткам способа следует отнести то, что электрошлаковая сварка технически возможна при толщине металла более 16 мм и за редкими исключениями экономически выгодна при сварке металла толщиной более 40 мм. Способ позволяет сваривать только вертикальные швы. При сварке некоторых металлов образование в металле шва и околошовной зоне неблагоприятных структур требует последующей термообработки для получения необходимых свойств сварного соединения.
Принцип действия электрошлаковой сварки
Суть электрошлаковой сварки состоит в том, что электрическая дуга проходит через флюс, нагревая его. Флюс располагается в зазоре сварного изделия с утопленной в нем электродной проволокой/электродом/электродной пластиной (в зависимости от разновидности электрошлаковой сварки).
Электрошлаковая сварка является таковой, что свариваемые изделия устанавливаются вертикально, с зазором между кромками сварных зон. Зазор закрывается с обоих сторон медными ползунами с системой водного охлаждения, и снизу специальным карманом. В зазор засыпается сварочный флюс, и подается проволока при помощи роликов, подвод тока осуществляется мундштуком.
Расплавленный флюс образует электропроводный шлак, который и служит источником тепла, плавит электродную проволоку и кромки сварных изделий, образуя сварочную ванну. Электрическая дуга отсутствует, так как она шунтируется расплавленным шлаком. Сварка происходит применяя оборудование для электрошлаковой сварки; снизу вверх, с перемещением ползунов и сварного автомата, формируя сварной шов.
Виды электрошлаковой сварки
- сварка электродными проволоками;
- сварка электродами большого сечения/пластинами;
- сварка плавящимся мундштуком.
Сварка электродными проволоками производится таким образом, что они подаются по мере их расплавления в образовавшуюся шлаковую ванну. Самый распространенный способ сварки, используемый в строительстве.
Сварка электродами большого сечения или пластинами электрод занимает большую часть пространства между кромками (в зазоре) сварных изделий.
Электроды- пластины устанавливают в зазоре неподвижно, подаются в шлаковую ванну лишь по необходимости, в случае недостатка металла для сварки зазора.
Сварка плавящимся мундштуком — это комбинация первых двух способов, т. к. в зазор устанавливается электрод в виде пластины, по боковым граням или внутри которого располагаются трубки, через которые осуществляется подача проволоки в шлаковую ванну.
Электрошлаковая сварка: сущность, флюсы, процесс, применение
Это тоже сварка. Тоже металлов. Тоже через нагревание соединяемых деталей. Вот только тепло для этого нагревания формируется от тока, который проходит через оплавленный шлак. Зачем такие трудности, когда можно нагреть детали без лишней возни?
А вот зачем: это классный способ для сварки в самых проблематичных для сварщиков плоскостях – вертикальных. Или для работы с металлическими кромками большой толщины, которые также являются весьма непростыми объектами для мастеров.
Подробнее о способе сварки
Как выполняется электрошлаковая сварка?
Теперь официально: электрошлаковая сварка ЭШС – способ, основанный на выделении тепла в результате прохождения тока через специальный расплавленный шлак. Этот шлак плавится в ванне – пространстве между краями соединяемых металлических деталей. В ванну погружается электрод из металлического стержня, чтобы ток шел между электродом и металлом детали.
Температура в шлаковой ванне должна быть очень высокой, вплоть до 1600 – 1700°С, во всяком случае она должна превышать уровень температур плавления электрода и основного металла. Когда проволока электрода расплавляется, дуга гаснет, и дальнейший процесс идет за счет тепла, получаемого от тока в шлаке. Дальше плавка является уже бездуговой.
Немного физики и шлака
Схема электрошлаковой сварки в принципе несложная: когда в шлаке плавится электрод и кромка заготовки, расплавленный металл оседает на дно, формируя новую – металлическую ванну. Эта ванна твердеет и формирует в итоге сварочный шов. Электрод в таком процессе всегда подается сверху вниз.
Это технология принудительного образования сварочной ванны, которая отлично подходит при вертикальных осях швов. Суть этой технологии – искусственное охлаждение той самой «новой» металлической ванны.
Причем здесь шлак? Главная его функция – превращение энергии электрической в тепловую. Поэтому сам шлак должен быть электропроводным. Проводимость шлака – величина, к сожалению, не постоянная. Она резко повышается с ростом температуры, особенно в состоянии плавления. А при понижении температуры шлак вовсе перестает проводить ток.
Этот фактор никак не облегчает рабочий процесс. Главное условие стабильности сварки – это постоянная температура в шлаковой ванне.
Конечно, проводимость зависит и от состава шлака. Если в нем присутствует, к примеру, титан, шлак является неплохим проводником даже в твердом состоянии при обычной температуре. Это называется электронной проводимостью. Что же касается привычной проводимости, появляющейся в жидком расплавленном шлаке, она называется ионной.
Фтористый кальций также является весьма желанной составной частью шлака: электропроводность с ним просто отличная, она помогает сэкономить и время, и энергию, которые нужна для трансформации дугового этапа плавления в электрошлаковому.
Классификация типов электрошлаковой сварки
Схема аппарата для электрошлаковой сварки.
Электрошлаковая сварка может подразделяться по самым разным критериям.
По типу формирования сварочной ванны:
- свободное формирование ванны;
- принудительное формирование ванны.
Если принять во внимание тип электродов и способ их погружения в сварочную ванну, ЭШС делится на три вида:
ЭШС с проволокой
По данной технологии электродная проволока подается в сварочную шлаковую ванну постепенно, по ходу их расплавления. Электроды передвигаются в горизонтальной плоскости медленно и ровно – их движение поступательное.
В результате обеспечивается ровное нагревание толщины кромок свариваемых металлических заготовок. Немаловажный фактор: для реализации данного способа нужен практический опыт сварщика, новичкам здесь будет непросто.
ЭШС с пластинами
Это метод с использованием электродов в виде пластин и с большим диаметром, который нужен для того, чтобы максимально перекрыть зазор между соединяемыми заготовками. Пластинки электродов фиксируются, чтобы подаваться в ванну через короткие промежутки времени – в зависимости от того, хватает ли расплавленного металла в ванне для заполнения зазора между поверхностями.
Следует ответить, что конструкция аппаратов для ЭШС пластинами или электродами с большим диаметром проще в использовании, чем при ЭШС с помощью проволоки.
Электроды с большим диаметром бывают разной формы: их сечения могут быть прямоугольными или круглыми, если нужно работать с заготовками цилиндрической формы. Они бывают даже полые внутри, заполненные металлической крупкой.
ЭШС плавящимся мундштуком
По своей сути это комбинация двух первых технологий. Пластина из электрода также фиксируется в зазоре, в который подается проволока с помощью направляющих трубок. В процессе сварки пластины неподвижны, потому что расплавленного металла в ванне вполне достаточно за счет подающейся проволоки.
В аппарат для ЭШС с мундштуком входит специальный переносной механизм для подачи проволоки. Все детали и мелкие конструктивные элементы в ЭШС описаны в ГОСТе 15164.
Какие выводы можно сделать? Для сварки металлических деталей с краями большой толщины нужно использовать либо специальные колебательные движения электродов для постепенности прогревания, либо электроды с пластинами или большого диаметра. А самым лучшим вариантом будет сочетание этих способов.
В промышленности чрезвычайно популярна сварка проволокой. Это швы самой разной формы с любой длиной, края деталей любой толщины: от 20-ти до 600 миллиметров. Если применяются пластины, варить можно швы тоже любой толщины, но с ограниченной длиной до 1,5 метров. Пластинчатая ЭШС возможна с чугунными электродами, ведь из чугуна практически невозможно сделать проволоку.
Особенности и отличия ЭШС, плюсы и минусы
Для начала определимся с особенностями ЭШС в сравнении с дуговой технологией – как ручной, так и автоматической.
Экономия ресурсов
При ЭШС ток проходит через шлак, поэтому в процессе нет никакого разбрызгивания, которое обычно имеет место в дуговой сварке из-за массивного выделения газов. Шлак не разбрызгивается вообще. Благодаря этому факту сварочная шлаковая ванна может оставаться открытой.
Шлак подается в нее очень понемногу: его количество должно быть таким же, как в шлаковой корке толщиной 1,5 мм на поверхности сварочного шва. Такие малые дозы делают возможной высокую производительность и экономию электроэнергии, она полностью расходуется на плавку металла и электрода.
Кроме этого, плавление краев металлических заготовок проводится на значительно большем расстоянии от электрода. Такое практически невозможно при дуговой сварке.
Любая толщина металла по плечу
Схема электрошлаковой сварки.
Электрошлаковая сварка – истинная любимица в тяжелом машиностроении благодаря огромным возможностям в сварке массивным металлических деталей с кромками большой толщины. На один электрод можно осуществить сварку одним проходом краев с толщиной от 150-ти до 200 мм.
А если электродов несколько, то толщина кромок практически не ограничена. Эти свойства делают технологию ЭШС весьма перспективной в промышленности.
Оборудование для ЭШС
Технология электрошлаковой сварки относится к особым методам. Оборудование и расходные материалы для нее тоже особые. Это касается, прежде всего, химического состава многочисленных вариантов флюсов, предлагаемых на рынке для ЭШС.
- Марганцевые флюсы с высокими долями кремния и железа. Отлично подходят для работы со сталями низколегированных типов.
- Низкокремниевые марганцевые флюсы также предназначены для сталей теплоустойчивого типа перлитного класса, а также для низко- и среднелегированных сплавов стали.
- Безмарганцевые низкокремнистые смеси подходят для бронированных металлов.
- Фторидные флюсы выбирают для сварки деталей из нержавейки или чугуна.
Пара слов о сварочном шве высокого качества.
Качество сварочного шва – самый главный в итоге критерий эффективности всех технологий работы по металлу. Особенность ЭШС в виде минимального и очень постепенного пополнения шлаковой ванны новыми дозами флюса выливается в постоянный химических состав металла сварочного шва. А это напрямую влияет на его высокое качество.
Мы уже писали выше, что электрошлаковая сварка проводится при вертикальном положении оси шва. Благодаря этому факту газовые пузыри и частицы шлака всплывают и удаляются легче и быстрее, чем при горизонтальном положении. Вследствие этого пустоты шва заполняются металлом намного лучше.
При ЭШС практически не образуются поры и никакие другие участки низкой плотности, по крайней мере, эти дефекты наблюдаются намного реже и в меньшем количестве, чем при дуговой сварке в нижнем расположении.
Следующее преимущество – отличные температурные условия для рабочей зоны. Нагревание краев металлических деталей стартует на поверхностном уровне шлаковой ванны, а расплавление этих краев начинается лишь в самой близости от вновь образованной металлической ванны.
Между этими процессами – началом подогрева краев свариваемых металлических заготовок и их расплавлением проходит совсем небольшое время – всего 2 – 3 минуты. Но их вполне хватает, чтобы скорость нагрева и скорость следующего за ним охлаждения были ниже, чем при других способах сварки. Это называется стабильностью, что напрямую работает по высокое качество шва.
Перед сваркой по технологии ЭШС кромки металлических деталей разделывать не нужно. Их складывают с зазором, который по идее заменяет эту разделку. Такой подход позволяет снизить ресурсные затраты при подготовке кромок к процессу сварки.
Электрошлаковая сварка предполагает симметричное расположение электродов. Поэтому при ее использовании нет никаких угловых изменений в виде деформации. Если толщина свариваемых металлов небольшая, например, в пределах 40 – 50 мм, ресурсные затраты на ЭШС выше, чем при дуговой сварке по флюсовой технологии, так что тонкие детали лучше варить без шлака.
А вот если толщина кромок большая, выше, например, 100 мм, то применять лучше ЭШС, которая намного производительнее и экономичнее дуговой.
Конечно, есть и кое-какие недостатки. Ориентация шва должна быть только вертикальной, иногда это не очень удобно. Процесс сварки должен быть непрерывным в обязательном порядке, в противном случае могут образоваться дефекты, в результате чего придется делать повторную сварку. Шов при ЭШС отличается своеобразной структурой – она особая, крупнозернистая.
Где и зачем нужна ЭШС
Режимы электрошлаковой сварки.
Экономия металлов, их долговечность и надежность, снижение металлоёмкости конструкций с одновременным повышением их прочности – только часть задач постоянного характера, которые стоят в отраслях, связанных с современным машиностроением.
Давно высчитано, что при производстве сварных металлических конструкций затраты на промежуточные ресурсы и расходные материалы составляют больше половины общих расходов. Особенно это актуально для отраслей, касающихся массивного крупногабаритного оборудования разного толка, но больше всего газовой, нефтяной и энергетической.
Если с самого начала электрошлаковая технология была изобретена исключительно для сварки в вертикальном положении, то в последующем обнаружились серьезные преимущества этого способа с точки зрения экономии ресурсов.
Важно знать перед работой
Есть ряд нюансов, о которых нужно помнить всегда:
- Обязательное требование – тщательнейшая очистка поверхностей в месте сварки от грязи и любых следов окисления. Если этого не сделать, внутри шлаковой ванны потеряется одно из самых главных достоинств: стабильность плавления.
- Еще одно обязательное условие – соблюдение одной и той же температуры нагрева металла и плавления, это должна быть наибольшая приближенность.
Источник: https://tutsvarka.ru/vidy/elektroshlakovaya-svarka
Что такое электрошлаковая сварка
18.02.2019
В промышленных масштабах для вертикального соединения металлов используют метод ЭШС. Электрошлаковая сварка позволяет при минимальных затратах получать качественное соединение.
Флюс не только предохраняет расплав от окисления, но и обеспечивает прогрев деталей. Электрод или сварная проволока выступают легирующим металлом, в составе расплава до 20% присадки. Он заполняет зазор между соединяемыми элементами, образуется плотный шов однородной структуры.
Об особенностях ЭШС, преимущества и недостатках стоит сказать подробнее.
Сущность процесса и область применения
Что же такое электрошлаковая сварка? Нагрев металла в шлаковой массе, разогреваемой электрической дугой переменного тока. Она возникает между электродом и деталью. Другого не дано. Шлаковая ванна выполняет роль защитной атмосферы.
С обеих сторон от расползания он сдерживается двумя параллельно расположенными бегунами. Они ограничивают площадь разогрева деталей. Электрод или присадочную проволоку опускают во флюс.
При прохождении тока он плавится, образуя с металлом ванну расплава.
В сущности, электрошлаковая сварка – это бездуговая вертикальная сварка, в процессе задействован температурный потенциал разогреваемого током шлака. Он остается в зоне шва благодаря ползунам. Фокус заключается в том, что вертикальным способом можно за один проход проварить толстый слой сплава.
В процессе разогрева жидкий металл за счет большой плотности оседает вниз, заполняя зазор, а легкие шлаковые образования всплывают, захватывая с собой пузырьки воздуха из расплава. Ванна расплава четко разграничена на две фракции: металл/неметалл благодаря высоте сварочной зоны.
Область использования метода ЭШС ограничена:
- не применяется для тонкостенных элементов, они под шлаком расплавятся полностью;
- не образует разнонаправленных швов;
- размер деталей не должен выходить за рамки возможностей установки ползунов.
Метод удобен для сварки массивных элементов из различных стальных сплавов от чугуна до высоколегированных.
Чем варить нержавеющую сталь в домашних условиях
Виды электрошлаковой сварки
Разновидности ЭШС по виду присадки, способу ее подачи:
- С использованием проволоки. Она подается в ванну расплава постепенно, сверху вниз, вслед за перемещающимися в одной горизонтальной плоскости электродами.
- С использованием пластин и токоподающих электродов круглой или прямоугольной формы. Пластины опускаются к зазору по мере необходимости образования расплава. В отличие от проволоки одномоментно образуют большой объем расплава.
- С использованием мундштука. По сути, это унификация первых двух способов. Токоподающие пластины фиксируются в определённом положении, флюс быстро прогревается. А к зазору по направляющему мундштуку подается проволока. Этот метод разработан для криволинейных швов.
— это … Что такое электрошлаковая сварка?
Электрошлаковая сварка — (ESW) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых материалов (от более 25 мм до примерно 300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положению. (ESW) похожа на электрогазовую сварку, но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — Электрошлаковая сварка. См. Электрошлаковая сварка. (Источник: «Металлы и сплавы.Справочник. » Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал, НПО Мир и семья; Санкт Петербург, 2003 г.)… Словарь металлургических терминов
электрошлаковая сварка — Смотри электрошлаковая сварка… Энциклопедический словарь по металлургии
Сварка — это процесс изготовления, при котором материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния. Часто это делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования лужи расплавленного материала (сварочной ванны), которая охлаждается до…… Wikipedia
Дуговая сварка — источник сварочного тока используется для создания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки.Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.…… Wikipedia
Электрогазовая сварка — (EGW) — это процесс непрерывной дуговой сварки в вертикальном положении, разработанный в 1961 году, при котором дуга зажигается между плавящимся электродом и заготовкой. Иногда используется защитный газ, но давление не применяется. Основное различие между…… Wikipedia
Газовая дуговая сварка — RMD перенаправляет сюда.RMD может также относиться к минимальным распределениям, требуемым IRA. Газовая дуговая сварка… Wikipedia
Дуговая сварка в среде защитного металла — (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA), дуговая сварка в среде защитного флюса… Wikipedia
Дуговая сварка вольфрамовым электродом — Сварка бронзовой скульптуры TIG Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как инертный газ вольфрама (TIG… Wikipedia
Газовая сварка и резка — Кислородно-ацетиленовая сварка перенаправляется сюда.Для песни см Cubanate. Сторона металла, прорезанная пропановым кислородом резаком… Wikipedia
Сварка сопротивлением — (ВПВ) относится к группе сварочных процессов, таких как точечная и шовная сварка, которые производят слияние стыковых поверхностей, где тепло для образования сварного шва генерируется за счет электрического сопротивления материала в зависимости от времени и силы. используется для хранения…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — с английского на русский
Электрошлаковая сварка — (ESW) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых (от 25 мм до примерно 300 мм) материалов в вертикальном или близком к вертикальном положении. (ESW) похожа на электрогазовую сварку, но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — Электрошлаковая сварка. См. Электрошлаковая сварка. (Источник: «Металлы и сплавы.Справочник. » Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал, НПО Мир и семья; Санкт Петербург, 2003 г.)… Словарь металлургических терминов
электрошлаковая сварка — Смотри электрошлаковая сварка… Энциклопедический словарь по металлургии
Сварка — это процесс изготовления, при котором материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния. Часто это делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования лужи расплавленного материала (сварочной ванны), которая охлаждается до…… Wikipedia
Дуговая сварка — источник сварочного тока используется для создания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки.Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.…… Wikipedia
Электрогазовая сварка — (EGW) — это процесс непрерывной дуговой сварки в вертикальном положении, разработанный в 1961 году, при котором дуга зажигается между плавящимся электродом и заготовкой. Иногда используется защитный газ, но давление не применяется. Основное различие между…… Wikipedia
Газовая дуговая сварка — RMD перенаправляет сюда.RMD может также относиться к минимальным распределениям, требуемым IRA. Газовая дуговая сварка… Wikipedia
Дуговая сварка в среде защитного металла — (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA), дуговая сварка в среде защитного флюса… Wikipedia
Дуговая сварка вольфрамовым электродом — Сварка бронзовой скульптуры TIG Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как инертный газ вольфрама (TIG… Wikipedia
Газовая сварка и резка — Кислородно-ацетиленовая сварка перенаправляется сюда.Для песни см Cubanate. Сторона металла, прорезанная пропановым кислородом резаком… Wikipedia
Сварка сопротивлением — (ВПВ) относится к группе сварочных процессов, таких как точечная и шовная сварка, которые производят слияние стыковых поверхностей, где тепло для образования сварного шва генерируется за счет электрического сопротивления материала в зависимости от времени и силы. используется для хранения…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — это … Что такое Электрошлаковая сварка?
Электрошлаковая сварка — (ESW) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых материалов (от более 25 мм до примерно 300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положению. (ESW) похожа на электрогазовую сварку, но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается…… Wikipedia
электрошлаковая сварка — Смотри электрошлаковая сварка… Энциклопедический словарь по металлургии
Сварка — это процесс изготовления, при котором материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния.Часто это делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования лужи расплавленного материала (сварочной ванны), которая охлаждается до…… Wikipedia
Дуговая сварка — источник сварочного тока используется для создания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки. Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.…… Wikipedia
Электрогазовая сварка — (EGW) — это процесс непрерывной дуговой сварки в вертикальном положении, разработанный в 1961 году, при котором дуга зажигается между плавящимся электродом и заготовкой.Иногда используется защитный газ, но давление не применяется. Основное различие между…… Wikipedia
Газовая дуговая сварка — RMD перенаправляет сюда. RMD может также относиться к минимальным распределениям, требуемым IRA. Газовая дуговая сварка… Wikipedia
Дуговая сварка в среде защитного металла — (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA), дуговая сварка в среде защитного флюса… Wikipedia
Дуговая сварка вольфрамовым электродом — Сварка бронзовой скульптуры TIG Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как инертный газ вольфрама (TIG… Wikipedia
Газовая сварка и резка — Кислородно-ацетиленовая сварка перенаправляется сюда.Для песни см Cubanate. Сторона металла, прорезанная пропановым кислородом резаком… Wikipedia
Сварка сопротивлением — (ВПВ) относится к группе сварочных процессов, таких как точечная и шовная сварка, которые производят слияние стыковых поверхностей, где тепло для образования сварного шва генерируется за счет электрического сопротивления материала в зависимости от времени и силы. используется для хранения…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — с русского на английский
Электрошлаковая сварка — (ESW) — это высокопроизводительный однопроходный процесс сварки толстых материалов (от 25 до 300 мм) в вертикальном или близком к вертикальному положении. (ESW) похожа на электрогазовую сварку, но основное отличие состоит в том, что дуга зажигается…… Wikipedia
Электрошлаковая сварка — Электрошлаковая сварка. См. Электрошлаковая сварка. (Источник: «Металлы и сплавы.Справочник. » Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал, НПО Мир и семья; Санкт Петербург, 2003 г.)… Словарь металлургических терминов
электрошлаковая сварка — Смотри электрошлаковая сварка… Энциклопедический словарь по металлургии
Сварка — это процесс изготовления, при котором материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния. Часто это делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования лужи расплавленного материала (сварочной ванны), которая охлаждается до…… Wikipedia
Дуговая сварка — источник сварочного тока используется для создания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки.Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.…… Wikipedia
Электрогазовая сварка — (EGW) — это процесс непрерывной дуговой сварки в вертикальном положении, разработанный в 1961 году, при котором дуга зажигается между плавящимся электродом и заготовкой. Иногда используется защитный газ, но давление не применяется. Основное различие между…… Wikipedia
Газовая дуговая сварка — RMD перенаправляет сюда.RMD может также относиться к минимальным распределениям, требуемым IRA. Газовая дуговая сварка… Wikipedia
Дуговая сварка в среде защитного металла — (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA), дуговая сварка в среде защитного флюса… Wikipedia
Дуговая сварка вольфрамовым электродом — Сварка бронзовой скульптуры TIG Дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), также известная как инертный газ вольфрама (TIG… Wikipedia
Газовая сварка и резка — Кислородно-ацетиленовая сварка перенаправляется сюда.Для песни см Cubanate. Сторона металла, прорезанная пропановым кислородом резаком… Wikipedia
Сварка сопротивлением — (ВПВ) относится к группе сварочных процессов, таких как точечная и шовная сварка, которые производят слияние стыковых поверхностей, где тепло для образования сварного шва генерируется за счет электрического сопротивления материала в зависимости от времени и силы. используется для хранения…… Wikipedia