Значение и вызовы сварки в экстремальном климате
Влияние температуры воздуха на сварочные процессы
- Реакция сварочных материалов на экстремальные температуры и выбор сварочных материалов
- Изменение свойств сварочных соединений
Практические рекомендации для сварки в экстремальном климате
Защита сварочного процесса от воздействия экстремальной температуры
Низкие температуры могут негативно сказаться на качестве сварных швов. Тем не менее, иногда сварочным монтажом приходится заниматься на открытом воздухе в зимний период. В статье мы дали практические рекомендации по сварке в экстремальном климате.
Значение и вызовы сварки в экстремальном климате
Монтаж трубопроводов, металлоконструкций и оборудования проводят не только в обычных условиях, но и зимой в умеренно-холодном климате и даже в полярной климатической зоне.
Чтобы обеспечить качественную сварку при отрицательных температурах, необходимы специальные технологии. Без них было бы невозможно осваивать месторождения полезных ископаемых, строить газопроводы и другие производственные и инфраструктурные объекты в северных регионах.
Стабильно функционировать при отрицательных температурах способно далеко не всё сварочное оборудование. Для такой задачи нужны аппараты и сварочные материалы высокого качества. Также компаниям бывает непросто найти квалифицированный персонал, который согласится работать в экстремальных условиях.
Влияние температуры воздуха на сварочные процессы
Реакция сварочных материалов на экстремальные температуры и выбор сварочных материалов
Электроды
При сварке электродами на морозе шов остывает очень быстро. Из-за этого кромки заготовок плохо проплавляются и заполнение стыка остается неполным. Неметаллические частицы, которые при обычных условиях должны превращаться в шлаковую корку, задерживаются внутри. Не успевают покинуть материал стыка и газы. Ситуацию усугубляет то, что образование водорода идет более интенсивно из-за собирающегося на поверхности металла конденсата. В результате велика вероятность появления пор и трещин.
Тем не менее, для сварки в экстремальных условиях обычно выбирают именно электроды. Но они должны быть изготовлены из металла с большей вязкостью, пластичностью, особым химическим составом обмазки. Это предупреждает формирование дефектов.
Важно не нарушать условия хранения электродов (15°С и выше), прокалки (все режимы прописываются на упаковке), и последующего подогрева и перемещения в пеналах.
Газы
Большинство защитных и инертных газов выдерживают температуру минус 20°С. При температурах до минус 36°С рекомендуется использовать смеси (углекислота — аргон или гелий — водород). Если температура еще ниже, используют подогреватель газов, который устанавливается на выходе из баллона и перед входом в инвертор.
Проволока
В целом проволока не очень любит отрицательные температуры и сварка с ее помощью трудозатратна, так как требует дополнительного подогрева газа и основного металла. При выборе проволоки важно обращать внимание на рекомендации производителя. Чаще всего на морозе используют омеднённую порошковую проволоку. Однако она не отменяет подготовительных работ по зачистке и постоянной просушке и подогреву основного металла.
Изменение свойств сварочных соединений
Чем ниже температура, тем более хрупкой становится кристаллическая решетка металлов. Под воздействием морозов ее зерна увеличиваются и для гибкости не остается места. У каждого материала свой предел текучести, который зависит от химического состава. Есть стали, которые можно сломать при минус 5°С, другие выдерживают до минус 40°С. Самый крепкий, морозостойкий материал — титан, ему не страшны морозы до минус 80°С.
Практические рекомендации для сварки в экстремальном климате
Выбор подходящих сварочных методов
Для каждой стали специалисты подбирают свою технологию сварки с учетом температуры окружающего воздуха.
При необходимости зоны сварочного монтажа защищают специальными тентами, куда устанавливают обогреватели (создают «тепляки»).
Важный компонент — подбор технологий предварительного, сопутствующего подогрева и послесварочной термообработки. Все эти методы прописывают в технологических картах.
Предотвращение проблем и повышение качества сварочных работ
Чтобы избежать сварочных дефектов, используют следующие методы подогрева:
- подогрев газовыми горелками
- электрический подогрев
- индукционный подогрев
- радиационный подогрев (электрические ковры)
Подогрев пламенем ацетиленовых горелок начали применять еще в советское время. Метод обеспечивает местный нагрев в зоне шва. Однако на процедуру уходит много времени, при очень низких температурах бывает сложно зажечь пламя. Чтобы достичь равномерного прогрева, используют две горелки.
От электрического подогрева сейчас практически отказались, поскольку он обеспечивает общий нагрев заготовки и тем самым ухудшает свойства металла.
При индукционном подогреве катушка создает магнитное поле в зоне сварного шва. Под воздействием поля молекулы ускоряются, выделяют больше энергии и, соответственно, больше тепла. Таким образом металл нагревает сам себя в определенной зоне.
Радиационный подогрев также происходит местно, за счет керамических пластин (ковров), через которые пропущены электрические провода из нихрома. Метод эффективнее индукционного для металлов с низкими электромагнитными характеристиками. Он удобен для стыков сложной формы.
Защита сварочного процесса от воздействия экстремальной температуры
Применение термических изоляционных материалов
При определенных условиях (они зависят от марки стали, толщины стенки, температуры окружающего воздуха) охлаждение сварочного шва нельзя проводить в естественных условиях. Сразу после завершения сварки место стыка нужно укрыть слоем изоляционного материала. В качестве теплоизоляции можно использовать огнеупорную стекловату (каолиновую вату, одеяло из керамического волокна). Такой утеплитель оставляют на изделии в течение суток, чтобы избежать брака.