37.Механизированная сварка корневого слоя шва труб

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССА STT

Область применения

Сварка с использованием процесса STT предназначена для односторонней механизированной сварки корневого слоя шва стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325–1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков труб аналогичных диаметров с толщиной стенки до 8 мм включительно.

Аббревиатура STT расшифровывается как "Surface Tension Transfer" — это так называемый механизм переноса капли с помощью сил поверхностного натяжения. Он представляет собой одну из разновидностей процесса переноса короткими замыканиями, который реализуется при дуговой сварке в среде защитных газов с одним важным отличием — расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая как бы втягивает в себя жидкую каплю металла с конца проволоки. Электромагнитное сжимающее давление (Пинч-эффект) дополнительно помогает капле отделиться, но не является основным механизмом переноса, как это наблюдается при обычной сварке короткими замыканиями. Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Простота способа STT сокращает время обучения сварщиков.

Основными параметрами сварки STT являются:

скорость подачи сварочной проволоки; пиковый ток; базовый ток; длительность импульса (см. рис)

Рис. Основные параметры сварки методом STT

Изменение сварочного тока при сварке методом STT

Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается источником питания. Это приводит к тому, что количество тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Это приводит к тому, что улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны. Этап Пинч-эффекта также автоматически контролируется источником.

Влияние различных сварочных параметров процесса STT на

форму корневого слоя шва

При заданной скорости подачи сварочной проволоки форму корневого слоя шва (наружный и обратный валик) можно независимо контролировать.

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис. 7). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

Рис. 7. Влияние различных сварочных параметров процесса STT на форму корневого шва

38.Автоматическая сварка. Технология

И ОБОРУДОВАНИЕ

Автоматическая сварка основана на применении устройства, производящее зажигание сварочной дуги, подачу электродов и обеспечивающее устойчивое горение дуги. Данное устройство называется автоматической сварочной головкой или дуговым автоматом. Вместо отдельных коротких электродов, применяемых в процессе ручной сварки, при автоматической сварке используется электродная проволока большой длины, в мотках или бухтах, сматываемая механизмом автомата и подаваемая в зону дуги по мере её плавления.

Проволока подаётся через передаточный механизм. Проволока поступает в мундштук или токоподвод автомата, где прижимается к токоведущим контактам и скользит по ним, проводя сварочный ток, питающий дугу.

Расстояние от токоподводящих контактов до дуги невелико (несколько сантиметров), поэтому автомат работает как бы коротким непрерывно возобновляемым электродом. Это является преимуществом автомата, так как уменьшается нагрев проволоки и создаётся возможность применения высоких плотностей тока в электродной проволоке без её перегрева. Подача проволоки производится автоматически со скоростью её плавления, поэтому длина дуги при сгорании проволоки остаётся практически постоянной. Существуют автоматы, позволяющие автоматически производить зажигание сварочной дуги в начале сварки и повторное зажигание при её случайном обрыве в процессе работы.

При коротком замыкании, когда напряжение дуги падает почти до нуля, направление подачи электродов меняется, т.е. электрод не подаётся вперёд к свариваемому изделию, а отдёргивается назад, и конец электрода удаляется. После включения автомата, когда конец электрода ещё не касается изделия и дуга отсутствует, напряжение между электродом и изделием равно полному напряжению холостого хода источника тока. Это напряжение выше нормального напряжения дуги, и потому электрод подаётся вперёд, к изделию. Когда коней электрода касается изделия и замыкает накоротко дуговой промежуток, происходит реверсирование подачи и зажигание дуги. Если при отрыве электрода дуга не загорится, описанный процесс повторяют. После зажигания дуги начинается подача электрода вперёд к изделию с изменением скорости подачи соответственно напряжению дуги. Таким образом, длина дуги поддерживается автоматически постоянной с точностью, недоступной для ручной и механизированной сварки.

Современные автоматы поддерживают напряжение дуги с точностью ± 0,5 В, что соответствует точности поддержания длины дуги ± (0,2-0,3) мм.

Дуговой аппарат представляет собой автоматический регулятор, поддерживающий постоянство режима дуговой сварки независимо от воздействия внешних и случайных возмущающих факторов.

В основу регулирования работы дугового автомата с плавящимся металлическим электродом положены два основных принципа:

- регулирование электрических величин;

- постоянство скорости подачи электрода.

В автоматах первого типа регулируемой является какая-либо электрическая величина сварочной дуги, регулирующей величиной – скорость подачи электрода. Регулируемой величиной могут служить напряжение, ток или мощность дуги и т.д. В современных автоматах за регулируемую величину принимают напряжение сварочной дуги. В сварочной дуге напряжение U практически не зависит от силы тока, зависит только от длины дуги L, изменяясь пропорционально изменению длины: U~L.

Открытие процесса саморегулирования сварочной дуги позволило разработать сварочные автоматы, основанные на принципе непрерывной подачи электрода в дугу с постоянной скоростью, равной скорости его плавления.

Саморегулирование дуги вызывается тем, что скорость плавления электрода изменяется с изменением длины дуги: с увеличением длины дуги уменьшается скорость плавления, с уменьшением длины дуги эта скорость увеличивается. При постоянной скорости подачи электрода случайное изменение длины дуги вызывает изменение скорости плавления электрода, направленное на восстановление первоначальной длины дуги.

При высоких плотностях тока и постоянной скорости подачи саморегулирование протекает наиболее интенсивно при пологих характеристиках источника питания, и лучшие результаты дают источники тока с постоянным напряжением, а в некоторых случаях используют источники с возрастающей внешней характеристикой, когда напряжение возрастает с увеличением тока.

Для получения сварного шва необходимо перемещать дугу по линии сварки. В зависимости от способа перемещения дуги различают подвесные автоматы, самоходные автоматы, сварочные тракторы. Сварочным трактором называется лёгкий компактный самоходный аппарат, перемещающийся непосредственно по поверхности изделия или по лёгкому переносному пути, укладываемому на поверхности изделия. Сварочные тракторы особенно удобны для сварки изделий больших размеров.

В настоящее время при сварке труб, резервуаров и газгольдеров используются сварочные автоматы: для сварки поворотных сварных швов неповоротных сварных швов и протяжённых сварных швов.