Критический разбор существующих автоматических методов сварки трубопроводов.

Автоматическая сварка – один из основных способов выполнения сварочных работ в промышленности. Многие сварочные операции по технологической необходимости выполняют ручной дуговой сваркой. Автоматическая сварка производится  с помощью автоматической установки. Эта установка подает электродную проволоку и флюс в зону сварки, перемещает дугу вдоль свариваемого шва и поддерживает стабильное ее горение. Электродная проволока с помощью ведущего и нажмного роликов подается в зону сварки. Кромки свариваемого изделия в зоне сварки покрываются слоем флюса, подаваемогоиз бункера. Толщина слоя флюса 30…50 мм. Сварочный ток подводится от источника тока к электроду через токоподводящий мундштук, находящийся нанебольшом расстоянии от конца электродной проволоки. Дуга возбуждается между свариваемым изделием и электродной проволокой. При горении дуги образуется ванна расплавленного Ме, закрытая сверху расплавленным шлаком и оставшимся нерасплавленным флюсом. Нерасплавившийся флюс отсасывается шлангом обратно в бункер. Пары и газы, образующиеся в зоне дуги, создают вокруг дуги замкнутую газовую полость. Некоторое избыточное давление, возникающее при термическом расширении газов, оттесняет жидкий Ме в сторону, противоположную направлению сварки. У основания дуги сохраняется лишь тонкий слой Ме. С остыванием Ме образуется сварной шов. Жидкий шлак, имея более низкую температуру плавления, чем Ме, затвердевает несколько позже, замедляя охлаждение Ме шва. Продолжительное пребывание Ме шва в расплавленном состоянии и медленное остывание способствуют выходу на поверхность всех неМе включений и газов, получению чистого, плотного и однородного по химическому составу Ме шва.

Ручная дуговая сварка

Ручную электродуговую сварку применяют для труб всех диаметров, но при сварке труб больших диаметров производительность ручной сварки снижается.Для увеличения производительности используют комбинированные методы сварки.

Достоинства способа:

    * Простота оборудования;

    * Возможность сварки во всех пространственных положениях;

    * Возможность сварки в труднодоступных местах;

    * Быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;

    * Большая номенклатура свариваемых металлов.

Недостатки способа:

    * Большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;

    * Качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором;

    * Низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия);

    * Вредные и тяжёлые условия труда.

Рациональные области применения:    * Сварка на монтаже;    * Сварка непротяжённых швов.

Сущность процесса сварки под флюсом

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом.

 Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Достоинства способа:

•          Повышенная производительность;

•          Минимальные потери электродного металла (не более 2%);

•          Отсутствие брызг;

•          Максимально надёжная защита зоны сварки;

•          Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

•          Мелкочешуйчатая поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги;

•          Не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса;

•          Низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва;

•          Малые затраты на подготовку кадров;

•          Отсутствует влияния субъективного фактора.

Недостатки способа:

•          Трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;

•          Трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;

•          Неблагоприятное воздействие на оператора;

•          Нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.

Области применения:

•          Сварка в цеховых и монтажных условиях

•          Сварка металлов от 1,5 до 150 мм и более;

•          Сварка всех металлов и сплавов, разнородных металлов.

Контактная сварка - это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.

Родоначальник контактной сварки - английский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин), который в 1856 г. впервые применил стыковую сварку. В 1877 г. в США Элиху Томсон самостоятельно разработал стыковую сварку и внедрил ее в промышленность. В том же 1877 г. в России Н.Н.Бенардос предложил способы контактной точечной и шовной (роликовой) сварки. На промышленную основу в России контактная сварка была поставлена в 1936 г. после освоения серийного выпуска контактных сварочных машин.

Преимущества контактной сварки перед другими способами:

• Высокая производительность (время сварки одной точки или стыка составляет 0,02... 1,0 с)
• Малый расход вспомогательных материалов (воды, воздуха)
• Высокое качество и надежность сварных соединений при небольшом числе управляемых параметров режима, что снижает требования к квалификации сварщика
• Это экологически чистый процесс, легко поддающийся механизации и автоматизации

В настоящее время при строительстве трубопроводов практически не применяется.Специфические условия строительства трубопроводов требуют нового подхода к разработке стыковой сварки оплавлением.