Вопрос 1. Сварочное пламя (способы получения, виды, основные характеристики, строение).

Вопрос 1. Сварка трубных конструкций дуговой сваркой.
При сооружении трубопроводов сварные стыки труб могут быть поворотными, неповоротными и горизонтальными (рис. 1).

Рис. 1. Сварные стыки труб:
а – поворотный; б – неповоротный; в – горизонтальный

Перед сборкой и сваркой трубы проверяют на соответствие требованиям проекта, по которому сооружается трубопровод, и техническим условиям. Основными требованиями проекта, а также технических условий являются: наличие сертификата на трубы; отсутствие эллипсности труб; отсутствие разностенности труб; соответствие химического состава и механических свойств металла трубы требованиям, указанным в технических условиях или ГОСТах.
При подготовке стыков труб под сварку проверяют перпендикулярность плоскости реза трубы к ее оси, угол раскрытия шва и величину притупления. Угол раскрытия шва должен составлять 60-70°, а величина притупления - 2-2,5 мм (рис. 2). Фаски снимают с торцов труб механическим способом, газовой резкой или другими способами, обеспечивающими требуемую форму, размеры и качество обрабатываемых кромок.
Разностенность толщин стенок свариваемых труб и смещение их кромок не должны превышать 10% толщины стенки, но быть не более 3 мм. При стыковке труб должен обеспечиваться равномерный зазор между соединяемыми кромками стыкуемых элементов, равный 2-3 мм.
Перед сборкой кромки стыкуемых труб, а также прилегающие к ним внутренние и наружные поверхности на длине 15-20 мм очищают от масла, окалины, ржавчины и грязи.

Прихватки, являющиеся составной частью сварного шва, выполняют те же сварщики, которые будут сваривать стыки, с применением тех же электродов.
При сварке труб диаметром до 300 мм прихватка выполняется равномерно по окружности в 4 местах швом высотой 3-4 мм и длиной 50 мм каждая. При сварке труб диаметром более 300 мм прихватки располагают равномерно по всей окружности стыка через каждые 250-300 мм.
При монтаже трубопроводов необходимо стремиться к тому, чтобы по возможности больше стыков сваривалось в поворотном положении.
Количество слоев шва при дуговой сварке труб определяется толщиной стенок труб и их диаметром. При толщине труб свыше 8 мм и диаметре больше 300 мм, сварку ведут в четыре слоя (корневой, два основных, декоративный). В случае, когда толщина стенок трубы до 8 мм, сварку выполняют в два слоя сплошным швом.
По внешнему виду сварной шов должен иметь слегка выпуклую поверхность с плавным переходом к поверхности основного металла. Высота усиления шва должна быть одинаковой по всему периметру в пределах от 1 до 3 мм, ширина не должна превышать 2,5 толщины стенки труб.
Сварку труб малого диаметра и малой толщины стенки производят поворотным способом. В процессе сварки поворачивают трубу (рис. 3) в сторону, противоположную направлению сварки. Второй слой выполняют аналогично первому, но в противоположном направлении.

Билет № 3

1. Подготовка металла под сварку.

2. Задача. Назовите и напишите формулу, по которой определяется сила сварочного тока.
Сила сварочного тока определяется по формуле:
I=k∙D_эл или I=(20+6D_эл)D_эл,
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от диаметра и типа электрода, А/мм;
D_эл - диаметр электрода, мм.

Билет № 4

Вопрос 1. Сварочные горелки (назначение, классификация, устройство, маркировка, подготовка к работе, требования техники безопасности).
Сварочная горелка служит для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени.
Сварочные горелки подразделяются следующим образом:
• по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру - инжекторные и безынжекторные;
• по роду применяемого горючего газа - ацетиленовые, для газов-заменителей, для жидких горючих и водородные;
• по назначению - универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка) и специализированные (выполнение одной операции).
Инжекторная горелка (рис. 15) - эта такая горелка, в которой подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла. Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа - инжекторными.

Рис. 15. Конструкция инжекторной сварочной горелки:
1 - мундштук; 2 - сменный наконечник; 3 - смесительная камера; 4 - сопло инжектора; 5 - кислородный вентиль; 6 - кислородный ниппель; 7 - ацетиленовый вентиль; 8 - ацетиленовый ниппель

Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 0,15-0,5 МПа, а давление ацетилена значительно ниже - 0,001-0,12 МПа.
Принцип действия ее заключается в следующем. Кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и вентиль 5 поступает в сопло инжектора 4. Выходя из сопла инжектора с большой скоростью, кислород создает разряжение в ацетиленовом канале, в результате этого ацетилен, проходя через ниппель 6, трубку и вентиль 7, подсасывается в смесительную камеру 3.
В этой камере кислород, смешиваясь с горючим газом, образует горючую смесь. Горючая смесь, выходя через мундштук 1, поджигается и, сгорая, образует сварочное пламя. Подача газов в горелку регулируется кислородным вентилем 5 и ацетиленовым 7, расположенными на корпусе горелки. Сменные наконечники 2 подсоединяются к корпусу горелки накидной гайкой.
Безынжекторная горелка - это такая горелка, в которой горючий газ и подогревающий кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05-0,1 МПа. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки.
Правила обращения с горелками:
1. Не допускается эксплуатация неисправных горелок, так как это может привести к взрывам и пожарам, а также ожогам газосварщика.
2. Исправная горелка дает нормальное и устойчивое свариваемое пламя.
3. Для проверки инжектора горелки к кислородному ниппелю подсоединяют рукав от кислородного редуктора, а к корпусу горелки - наконечник. Наконечник затягивают ключом, открывают ацетиленовый вентиль и кислородным редуктором устанавливают необходимое давление кислорода соответственно номеру наконечника.
Пускают кислород в горелку, открывая кислородный вентиль. Кислород, проходя через инжектор, создает разрежение в ацетиленовых каналах и ацетиленовом ниппеле, которое можно обнаружить, приставляя палец руки к ацетиленовому ниппелю.
При наличии разряжения палец будет присасываться к ниппелю. При отсутствии разряжения необходимо закрыть кислородный вентиль, отвернуть наконечник, вывернуть инжектор и проверить, не засорено ли его отверстие.
При засорении его необходимо прочистить, при этом надо проверить также отверстия смесительной камеры и мундштука. Убедившись в их исправности, повторяют испытание на подсос (разрежение).
4. Величина подсоса зависит от зазора между концом инжектора и входом в смесительную камеру. Если зазор мал, то разрежение в ацетиленовых каналах будет недостаточным, в этом случае следует несколько вывернуть инжектор из смесительной камеры.
5. Вначале немного открывают кислородный вентиль горелки, создавая тем самым разрежение в ацетиленовых каналах. Затем открывают ацетиленовый вентиль и зажигают горючую смесь.
6. Пламя регулируют ацетиленовым вентилем при полностью открытом кислородном.
7. При хлопках сначала перекрывают ацетиленовый, а потом кислородный вентили.
8. Причины хлопков:
• сильный перегрев горелки;
• засорение мундштука горелки;
• если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникнет в канал мундштука и произойдет обратный удар.
9. В этом случае горелку нужно погасить, охладить ее водой и прочистить мундштук иглой.

Билет № 5

Вопрос 1. Сварочное пламя (способы получения, виды, основные характеристики, строение).

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя при резке нагревает основной металл до температуры его горения.
Наибольшее применение при газовой сварке и резке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы - заменители ацетилена: пропан - бутан, метан, природный и городской газы.
Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет ярко различимые зоны:
• ядро;
• восстановительную зону;
• факел.
Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения.
Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси - его длину.
Восстановительная (средняя) зона располагается за ядром и по своему более темному цвету заметно отличается от него. Длина ее зависит от вида пламени и достигает 20 мм. Этой зоной пламени выполняют сварку. Она имеет наиболее высокую температуру - 3140ºС в точке, отстающей на 3-6 мм от конца ядра.
От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл.
Изменяя состав горючей смеси, сварщик или газорезчик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.
В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени (рис. 26):
• нормальное (на один объем ацетилена подают несколько больше - от 1,1 до 1,3 объема кислорода);
• окислительное (получают при избытке кислорода, на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода);
• науглероживающее (получают при избытке ацетилена, когда на один объем ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода).

Билет № 6

1. Объясните назначение покрытия на плавящихся электродах.
1. Защита расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при сварке. Это достигается газами, которые образуются из покрытия в зоне дуги.
2. Теплоизоляция расплавленного металла шва. Этим достигается пластичность шва.
3. Обеспечение устойчивого горения дуги, за счет введения в покрытие ионизирующих добавок.
4. Легирование металла шва.

Билет № 7

Вопрос 2. Газовая сварка трубных конструкций.
Широкое применение получила газовая сварка труб небольшого диаметра (до 100 мм с толщиной стенок до 2-3 мм), особенно при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения, водопроводов, газопроводов и других трубчатых конструкций.
Трубы сваривают чаще всего встык, так как стыковые соединения требуют наиболее простой подготовки кромок, наименьших затрат времени и расхода горючего газа.
При толщине стенок труб до 5 мм сварку проводят без разделки кромок, а стык собирают с зазором 1,5-2 мм.
При сварке труб с толщиной стенок более 5 мм применяют одностороннюю разделку кромок под углом 70-90º, оставляя притупление от 1,5 до 2,5 мм. Притупление необходимо для того, чтобы при сварке кромки не проплавлялись, и расплавленный металл не протекал внутрь трубы.
В зависимости от назначения конструкции используют и другие способы стыковки труб - без скоса кромок с подкладным кольцом, с раструбом и вставным кольцом.
Перед сваркой трубы выравнивают так, чтобы оси их совпадали, и прихватывают. Для центровки труб применяют центраторы и другие приспособления.
Сварку труб можно выполнять как левым, так и правым способами.
Газовой сваркой стыки сваривают в один слой.
Если трубу можно поворачивать, то сварку ведут в нижнем положении; неповоротный стык сваривают во всех пространственных положениях, что является наиболее трудным для сварщика.
Сварку труб большого диаметра (300 мм и более) выполняют четырьмя отдельными участками, как показано на рис. 56, а.

Рис. 56. Последовательность сварки труб большого диаметра:
а - 200-300 мм; б - 500-600 мм; в - сварка без поворота

При сварке труб диаметром 500-600 мм сварку могут вести одновременно два сварщика. Вначале заваривают верхнюю часть трубы на участках 1 и 2 (рис. 56, б), затем трубу поворачивают и также одновременно заваривают участки 3 и 4.
Если поворачивать трубу нельзя, то участки 3 и 4 сваривают в порядке, указанном на рис. 56, в, пунктирными стрелками.

2.Задача

1-5 мм - Без скоса кромок, с присадкой, зазор 0,5- 2. Притупления нет

0,5-2 с отбортовкой кромок, без присадки, зазор 0-1

Билет № 8

1. Левый способ сварки. Его преимущества.

Левым способом газовой сварки называется такой способ, при котором сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще несваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени.
Левый способ наиболее распространен и применяется при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла предварительно подогревают, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва получается лучше, чем при правом способе.При сварке металла толщиной до 3 мм более производителен левый способ.

2. Задача. Прочитайте условное обозначение электрода

Э46 - тип электрода, 460 МПа – минимальное сопротивление наплавленного металла шва на разрыв (предел прочности);
АНО-4 - марка электрода;
3,0 - диаметр электрода;
У - для сварки углеродистых сталей;
Д - толстое покрытие;
Е432 - характеристика наплавленного металла;
Р - рутиловое покрытие;
2 - для сварки во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху вниз;
1 - переменный ток.

Билет № 9

1. наряд-допуск оформить, за подписью лица уполномоченного. Обеспечить принудительную вентиляцию и местно освещение с напряжением 12 в. Не менее 2-х работников. Один страхует.

Запах газа – остановка работы и покинуть раб. место. Спецодежда – брезентовая или асбестовая

Запрещается работать при условиях, когда в воздухе кислорода менее 19%. Без второго работника, резать варить емкости под давлением или содержащих взывоопасные вещества, использовать аппаратуру на горючем топливе, оставлять горелку горящей

2.. Задача. Из предложенных марок сталей выберите, которые свариваются хорошо, удовлетворительно, ограниченно, плохо. Обоснуйте свой выбор: БСт1кп; сталь 10; сталь 35; ВСт5пс; сталь 65; У7.
Свариваемость углеродистых сталей определяется процентным содержанием углерода в ней. С повышением содержания углерода свариваемость сталей ухудшается, т. е. возникает склонность к образованию трещин в шве.
БСт1кп и сталь 10 - хорошо свариваются, так как относятся к низкоуглеродистой стали (содержание углерода до 0,25%).
Сталь 35 удовлетворительно сваривается, так как относится к среднеуглеродистой (содержание углерода 0,35%).
ВСт5пс - ограниченно сваривается, так как относится к среднеуглеродистой (содержание углерода практически 0,45%).
Сталь 65 и У7 - плохо сваривается, так как содержание углерода 0,65%, т. е. высокоуглеродистая; сталь У7 - относится к инструментальной стали, углерода 0,7%. Эти стали практически не свариваются.

Билет № 10

1. Сварочная дуга (определение, физическая сущность, способы зажигания, условия устойчивого горения, строение, влияние длины дуги на производительность и качества шва, окончание шва).
Если случайно или намеренно разомкнуть электрическую цепь, то в месте разрыва цепи проскакивает электрическая искра. Это явление, представляющее собой прохождение электрического тока через воздух, носит название искрового разряда.
Сварочной дугой называют дугу, представляющую собой длительный устойчивый электрический разряд в газовой среде между электродом и изделием либо между электродами, отличающуюся большим количеством тепловой энергии и сильным световым излучением.
Сварочные дуги квалифицируют по следующим признакам:
• по среде, в которой происходит дуговой разряд; на воздухе - открытая дуга, под флюсом – закрытая дуга; в среде защитных газов;
• по роду применяемого электрического тока - постоянная, переменная;
• по типу электрода - плавящаяся, неплавящаяся;
• по длительности горения - непрерывная, импульсная дуга;
• по принципу работы - прямого действия, косвенная дуга, комбинированная или трехфазная.
Для сварки металлов наиболее широко используют сварочную дугу прямого действия, в которой одним электродом служит металлический стержень (плавящийся или неплавящийся электрод), а вторым – свариваемая деталь. К электродам подведен электрический ток - постоянный или переменный.
Теплота, выделяемая сварочной дугой, не вся переходит в сварной шов. Часть теплоты теряется бесполезно на нагрев окружающего воздуха, плавление электродного покрытия.
Дугу возбуждают двумя способами - касанием или чирканьем. В обоих случаях процесс возбуждения сварочной дуги начинается с короткого замыкания. При этом в точках контакта увеличивается плотность тока, выделяется большое количество теплоты, и металл плавится. Затем электрод отводят, разрядный промежуток заполняется нагретыми частицами паров металла, и начинается горение дуги.
При отводе электрода от изделия (после короткого замыкания и мгновенного расплавления металла) жидкий мостик металла вначале растягивается, сечение его уменьшается, температура металла повышается, а затем жидкий мостик металла разрывается. При этом происходит быстрое испарение металла, и разрядный промежуток заполняется нагретыми ионизированными частицами паров металла, электродного покрытия и воздуха - возникает сварочная дуга.
Для повышения устойчивости горения сварочной дуги в электродное покрытие или в защитный флюс вводят элементы (калий, натрий, барий и др.), которые повышают степень ионизации и, следовательно, стабилизации сварочной дуги.
Сварочную дугу можно возбудить без касания электродом свариваемого изделия. Для этого нужно в сварочную цепь параллельно включить источник тока высокого напряжения и высокой частоты (осциллятор). При этом для возбуждения дуги достаточно приблизить конец электрода на расстояние 2-3 мм к поверхности изделия.
Дуговой промежуток подразделяется на три основные области:
• катодную;
• анодную;
• столб дуги.

2.

Задача. Для сварки дан металл толщиной 8 мм. Объясните ваши действия по подготовке кромок металла к сварке.
В зависимости от толщины свариваемого металла сварка изделия может идти как с разделкой кромок, так и без. Разделка кромок металла начинается с толщины 5 мм, и она необходима для наилучшего провара металла на всю его толщину. В данном случае разделку осуществляют V-образную, хотя возможны и другие виды разделки (в зависимости от толщины металла и вида конструкции). После разделки зачищают кромки стыкуемых элементов, а также прилегающие к ним поверхности на длине 15-20 мм, очищают от масла, окалины, ржавчины и грязи, так как от состояния поверхности свариваемых изделий зависит качество сварного шва. Делают это стальной металлической щеткой.

Билет № 11

1. Различные отклонения от установленных норм и технических требований, ухудшающие работоспособность сварных конструкций, называются дефектами сварных швов. Они уменьшают прочность сварных соединений и могут привести к их разрушению.
Все дефекты сварных швов могут быть разделены на три основные группы:
• дефекты формы и размеров;
• наружные и внутренние макроскопические дефекты;
• дефекты микроструктуры.
Наиболее частыми дефектами формы и размеров сварных швов являются их неполномерность, неравномерные ширина и высота, бугристость, седловины, перетяжки.
Эти дефекты швов косвенно указывают на возможность образования дефектов внутри сварного шва и околошовной зоны.
К наружным и внутренним макроскопическим дефектам относят наплывы, подрезы, прожоги, непровары, трещины, шлаковые включения и газовые поры (приложение 1).
К дефектам микроструктуры относят перегрев и пережог.
На участке перегрева металл имеет крупнозернистое строение, что ведет к хрупкости металла. Перегретый металл плохо сопротивляется ударным нагрузкам.
Наиболее опасным дефектом является пережог. Такой металл хрупок и не поддается исправлению. Причиной образования пережога является плохая защита сварочной ванны от кислорода воздуха, а также сварка на чрезмерно большом сварочном токе.

2. Задача. З аполните таблицу

_____________________________________________________________________________

Билет № 12

Сварку металлов постоянным током можно проводить двумя режимами: с прямой полярностью и обратной. Прямая полярность при сварке – это когда к электроду подключается минус, к металлической заготовке плюс. При сварке током обратной полярности все наоборот, то есть, к стержню подключается плюс, к изделию минус.

• При сварке током прямой полярности основная температурная нагрузка ложится на металлическую заготовку. То есть, она разогревается сильнее, что позволяет углубить корень сварочного шва.
• При сварке током обратной полярности концентрация температуры происходит на кончике электрода. То есть, основной металл при этом нагревается меньше. Поэтому этот режим в основном используют при соединении заготовок с небольшой толщиной.

Необходимо добавить, что режим обратной полярности применяют также при стыковке высокоуглеродистых и легированных сталей, нержавейки. То есть, тех видов металлов, которые чувствительны к перегреву.

Билет № 13

1. Сварка обладает рядом преимуществ, основные из которых следующие:
1. Экономия металла вследствие наиболее полного использования рабочих сечений элементов сварных конструкций, придания им более целесообразной формы, в соответствии с действующими нагрузками и уменьшения веса соединительных элементов.
2. Сокращение сроков работ и уменьшение стоимости изготовления конструкций за счет снижения расхода металла и уменьшения трудоемкости работ.
3. Возможность широкого использования сварки, наплавки и резки при ремонте, где эти способы обработки металла позволяют быстро и с наименьшими затратами восстанавливать изношенное, вышедшее из строя оборудование и разрушенные сооружения.
4. Возможность изготовления сварных изделий сложной формы из штамповочных и листовых элементов взамен ковки и литья.
5. Удешевление технологического оборудования, так как отпадает необходимость в дорогих сверлильных, дыропробивных станках и клепальных машинах.
6. Герметичность и надежность получаемых сварных соединений.
7. Уменьшение производственного шума и улучшение условий труда в цехах.
Сваркой можно получить сварное соединение прочностью выше основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении ответственных конструкций, работающих при высоких давлениях и температурах, а также динамических (ударных) нагрузках, - паровых котлов, химических аппаратов высокого давления, мостов, самолетов, паровых турбин, гидросооружений, ракет, космических кораблей, искусственных спутников Земли и др.
Если говорить отдельно о газовой сварке, то недостатками ее являются:
1. Уменьшение производительности процесса с увеличением толщины свариваемого металла. Поэтому газовую сварку применяют в основном для металла толщиной до 10 мм.
2. Большая зона теплового воздействия на основной металл, что приводит к значительным короблениям свариваемых деталей.
К преимуществам газовой сварки относятся:
1. Простота способа и его универсальность.
2. Несложность оборудования.
3. Отсутствие источника электрической энергии.

2.

Задача. Нужно, используя газовую сварку, соединить трубы диаметром 45 мм, толщиной стенки 3 мм. Назовите диаметр проволоки, количество слоев сварки.

Трубы сваривают в один слой поворотным способом, левым способом, так как он применяется при сварке металла толщиной до 5 мм, диаметр проволоки 2,5 мм.

Билет № 14

Задача. Расшифруйте условное обозначение электродов на этикетке