Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях
Механизированные и автоматизированные процессы дуговой сварки и наплавки порошковыми проволоками находят
 все более широкое применение во многих странах при изготовлении и ремонте различных изделий и конструкций во
 многих отраслях и производствах. Рассмотрены преимущества МАГ-процес...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102096 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях / Р. Розерт // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 60-64. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860250924161695744 |
|---|---|
| author | Розерт, Р. |
| author_facet | Розерт, Р. |
| citation_txt | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях / Р. Розерт // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 60-64. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Механизированные и автоматизированные процессы дуговой сварки и наплавки порошковыми проволоками находят
все более широкое применение во многих странах при изготовлении и ремонте различных изделий и конструкций во
многих отраслях и производствах. Рассмотрены преимущества МАГ-процесса порошковыми проволоками в сравнении с ММА-и МАГ-процессами проволоками сплошного сечения. Областью эффективного применения порошковых
проволок является, в частности, строительство магистральных трубопроводов. Приведены виды разработанных в ряде
стран сварочных систем для выполнения неповоротных стыков трубопроводов.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:43:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
60 6-7/2014
Конференция «Сварочные материалы»
УДК 621.791.75.042-492
применение пОрОШКОвых прОвОлОК
ДлЯ сварКи в прОмыШленных УслОвиЯх
Р. РОЗЕРТ
ItW welding GmbH. 67317, Altleiningen, Germany. E-mail: Reinhard.Roserte@drahtzug.com
механизированные и автоматизированные процессы дуговой сварки и наплавки порошковыми проволоками находят
все более широкое применение во многих странах при изготовлении и ремонте различных изделий и конструкций во
многих отраслях и производствах. рассмотрены преимущества маГ-процесса порошковыми проволоками в сравне-
нии с мма-и маГ-процессами проволоками сплошного сечения. Областью эффективного применения порошковых
проволок является, в частности, строительство магистральных трубопроводов. приведены виды разработанных в ряде
стран сварочных систем для выполнения неповоротных стыков трубопроводов. табл. 3, рис. 12.
К л ю ч е в ы е с л о в а : механизированная дуговая сварка, порошковая проволока, преимущества применения, произ-
водительность сварки (наплавки), автоматизированные системы сварки, механические свойства
сварка относится к самым распространенным
способам, применяемым в промышленности для
изготовления металлических конструкций. с
этим связано развитие многочисленных процес-
сов сварки и присадочных материалов. Главными
целями этих разработок являются: разработка сва-
рочных материалов для сварки различных типов
сталей; развитие новых способов сварки с целью
увеличения производительности; разработка но-
вых высокопроизводительных способов сварки.
тенденции развития сварочных процессов идут
в направлении механизации и автоматизации. на
графике (рис. 1) видно, как отдельные сварочные
процессы распределяются по различным реги-
онам мира. в сШа, Японии и ес используют, в
основном, механизированные и автоматизирован-
ные способы сварки. применение штучных элект-
родов относительно невелико.
в Китае и многих странах азии более 50 %
всех сварочных материалов являются штучными
электродами. соответственно уровень механиза-
ции ниже, что снижает производительность про-
цесса сварки. применение ручной дуговой сварки
штучными электродами в этих странах предпоч-
тительнее, так как затраты на сварочное оборудо-
вание и вспомогательные материалы относитель-
но низки.
альтернативой использованию штучных сва-
рочных электродов являются порошковые прово-
локи. порошковая проволока — это бесконечный
электрод в виде проволоки, заполненной следую-
щими компонентами различного назначения: шла-
кообразующие, газообразующие, стабилизаторы
горения дуги, легирующие порошки, ферромате-
риалы и микролегирующие элементы.
существует два основных вида порошковой
проволоки: бесшовная (рис. 2, а) и вальцованная
(рис. 2, б).
в зависимости от назначения используют ос-
новные и рутиловые порошковые проволоки как
шлакосодержащие, так и металлопорошковые.
на рис. 3 показана классификация порошковых
проволок по различным критериям. применение
порошковых проволок обеспечивает следующие
преимущества:
♦ выполнение швов высокого качества сварщи-
ками более низкой квалификации;
♦ обучение в короткие сроки сварщиков тех-
нике сварки в различных пространственных
положениях;
♦ снижение риска образования непровара при
отклонении горелки от правильной траектории,
так как столб дуги имеет большую ширину;
♦ минимализация чувствительности качества
проплавления и формирования шва к непредусмо-
тренному изменению настроек режима сварки;
♦ снижение затрат на исправление дефектов.
© р. розерт, 2014
рис. 1. структура применения процессов сварки в мировом
производстве по состоянию на 2010 г.: 1 — под флюсом; 2 —
порошковой проволокой в защитных газах; 3 — сплошной
проволокой в защитных газах; 4 — штучными электродами
616-7/2014
Материалы для механизированных способов сварки
в настоящее время порошковые проволоки на-
ходят все большее применение в различных про-
изводствах, таких как судостроение, мостостро-
ение, трубостроение, турбиностроение, буровые
платформы, автомобилестроение, стальные кон-
струкции, строение трубопроводов, сосудо- и ап-
паратостроение, химическая промышленность,
рельсовые транспортные средства, литейная и
металлургическая промышленность, мобиль-
ные краны, машины для строительства и ремонта
дорог.
производительность сварки порошковыми
проволоками находится в прямой зависимости от
величины сварочного тока и достигает высоких
значений (рис. 4).
в промышленности в основном применяют
рутиловые порошковые проволоки с быстроот-
вердевшим шлаком, которые можно сваривать
высоким током в неудобных пространственных
положениях. химический состав наплавленного
металла обеспечивает необходимые механические
свойства и высокую ударную вязкость (до -60 °C).
потенциал экономии при сварочных операциях
ограничивается выбором эффективного процесса
сварки, механизацией (увеличение эффективно-
го времени горения дуги), сокращением простоев
(чистка от шлака и брызг).
наибольшая экономия времени по сравнению
со сваркой сплошной проволокой или электродом
реализуется при сварке в неудобных простран-
ственных положениях (условиях).
порошковые проволоки успешно применяют
при сварке неповоротных стыков (изготовление
больших трубопроводов). например, трубопровод
«северный поток» для поставки природ-
ного газа в Германию в основном изготов-
лен с помощью таких проволок.
использование трубопроводов для воды и
газа имеет определенную историю:
♦ первые системы трубопроводов для
поставки воды (каменные или деревян-
ные);
♦ 1911 г. — первая попытка сварки тру-
бопроводов;
♦ 1922 г. — первое применение дуговой
сварки трубопроводов;
♦ 1927 г. — первая попытка сварки элек-
тродами с целлюлозным видом покрытия;
рис. 2. виды порошковых проволок
рис. 3. Классификация порошковых проволок
Т а б л и ц а 1 . Сопоставление преимуществ применения
порошковых и сплошных проволок
Критерии порошковая
проволока
сплошная
проволока
полное проплавние кромок + -
смачивание кромок,
сварочная надежность + -
Опасность непроваров + -
плавные переходы без подрезов + -
склонность к образованию
трещин + -
Образование брызг + -
стабильность процесса + -
порообразование/внутренние
дефекты + -
производительность в стеснен-
ных положениях + -
возможность поставки
специальных типов + -
микролегирование при низких
температурах + -
цена + -
производственные расходы - +
62 6-7/2014
Конференция «Сварочные материалы»
♦ 1969 г. — применение механизированно свар-
ки в защитных газах;
♦ 1980 г. — применение автоматических си-
стем сварки на аналоговой основе;
♦ 1993 г. — применение технологии сварки
корня шва без подкладки;
♦ 2000 г. — использование автоматических си-
стем сварки на цифровой основе.
в настоящее время используют процессы руч-
ной дуговой и автоматической сварки. сравнивая
их, можно увидеть следующее преимущества ав-
томатической сварки:
♦ лучшее качество сварных соединений с точ-
ки зрения обеспечения требуемых механических
свойств;
♦ экономия на необходимой численности пер-
сонала (сварщиков, операторов) и оборудования;
♦ более быстрее обучение операторов процессу
автоматической сварки;
♦ экономия сварочных материалов;
♦ общая экономия при строительстве трубо-
провода (уменьшение времени простоя).
в мире ежегодно строится примерно 25 тыс. км
трубопроводов для различных целей. если учесть,
что труба в среднем имеет длину от 12 до 15 м,
то для указанной длины трубопроводов необхо-
димо более 1,6 млн труб. в основном используют
два варианта автоматической сварки: сварка с са-
мозащитной порошковой проволокой и сварка по-
рошковых проволок в атмосфере защитного газа.
Для сварки в среде защитных газов труб боль-
шого диаметра разработан перечень порошковых
проволок, учитывающий требования по механи-
ческим свойствам применяемых трубных сталей.
параллельно с этим разрабатывали соответству-
ющие источники питания и сварочные аппараты.
такая система включает в себя следующие компо-
ненты: две сварочные головки с приводом; источ-
ник питания и генератор; гибкий направляющий
рельс; контроллер и различные запчасти.
соответствующий источник питания можно при-
менять для следующих процессов сварки: тиГ;
мма с основными и целлюлозными электродами;
миГ/маГ со сплошной и порошковой проволокой;
сварка порошковой проволокой для корневого про-
хода. Контроль за работой сварочной головки осу-
ществляется с использованием цифровой обработки.
Для сварки сохраняются, в зависимости от толщины
трубы и материала, различные сварочные програм-
мы. сварщик выбирает программу, например, для
сварки корня шва. Коррекцию параметров сварки
(в определенных пределах в ходе процесса сварки)
можно реализовать с помощью панели управления.
Общая технологическая процедура описана ниже.
вначале сваривается корень шва. Для это-
го используют сплошную проволоку диаметром
1,14 мм. скорость сварки 15…20 см/мин. высо-
та корня шва 4 мм. начиная со второго слоя свар-
ка осуществляется рутиловой порошковой прово-
локой. параметры сварки в основном зависят от
вида защитного газа, диаметра и толщины стенки
трубы, подготовки кромок.
Обычно используют две сварочные головки с
обеих сторон трубы. вторая сварочная головка
начинает сварку только тогда, когда первая сва-
рочная головка проработала 3 ч. таким образом
обеспечивается непрерывный двусторонний про-
цесс сварки для всех слоев. при сварке следует
обратить внимание на выбор защитного газа. Для
большинства систем используют защитные газы
следующего состава: 75…82 % Ar, 25…18 % CO2.
Далее приведены фотогафии головок для
сварки труб разных производителей. системы
отличаются механизмом подачи проволоки, ме-
ханизмомзакрепления головок к трубе и т. д. при-
меняют катушки диаметром 200 и 300 мм, массой
от 5 до 16 кг. в основном оператор должен наблю-
дать за процессом сварки, при этом возможны не-
которые коррекции (рис. 5–9).
Для сварки корня шва начали применять ме-
таллопорошковые проволоки. это связано с тем,
что проволока сплошного сечения класса прочно-
сти 560 мпа хорошо себя зарекомендовала при
температуре испытаний на ударную вязкость до
-20 ºс.
испытания на ударную вязкость при темпера-
турах -40 ºс и ниже показали ненадежные и не-
стабильные результаты, что вызвано недоста-
точным легированием и отсутствием запаса по
вязкопластическим свойствам металла шва в кор-
невой зоне при критических низких температурах.
Геометрические показатели разделки (зазор и
притупление) определяют высоту корневого шва.
при попадании в сечение ударного образца для
испытаний на KCV даже 1 мм по высоте корнево-
го слоя шва, выполненного сплошной проволокой
происходит резкое снижение показателей ударной
рис. 4. производительность наплавки различными присадоч-
ными материалами в зависимости от величины сварочного
тока (нижнее положение сварки)
636-7/2014
Материалы для механизированных способов сварки
вязкости всего образца. это ведет к снижению на-
дежности процесса автоматической сварки.
на рис. 10 показана зависимость ударной вяз-
кости нижних слоев шва, сваренных по техноло-
гии апи+мп, от высоты корневого слоя шва h в
ударном образце*.
из анализа рис. 10 можно сделать вывод о том,
что при высоте корневого слоя шва внутри раздел-
ки более 3 мм и использовании проволоки сплош-
ного сечения, ударная вязкость металла нижних
слоев шва всегда будет резко уменьшаться. что-
бы этого не происходило, необходимо механиче-
ски выпиливать лишнюю высоту корневого слоя
шва, что негативно влияет на производительность
автоматической сварки. при использовании ме-
таллопорошковой проволоки ударная вязкость ме-
талла из нижних слоев шва не зависит от высоты
корневого слоя. механического удаления «лишне-
го» металла корневого слоя при этом не требуется.
в табл. 2 приведены рекомендуемые параметры
рис. 5. система сварки неповоротных швов фирмы «CRC
Evans» (сШа)
рис. 6. система сварки неповоротных швов фирмы «GUL-
LKO» (Канада)
рис. 7. система сварки неповоротных швов фирмы «BUGO»
(сШа)
рис. 8. система сварки неповоротных швов фирмы «PWt»
(италия)
рис. 9. система сварки неповоротных швов фирмы «итс»
(россия)
рис. 10. Зависимость ударной вязкости металла нижних сло-
ев шва, сваренных сплошной (1) и порошковой (2) проволо-
ками от высоты корневого слоя шва
* Карасев М. Б. новые технологии, оборудование и матери-
алы ЗаО нпФ «итс»// V междунар. науч.-техн. семинар
«технологии контактной, дуговой и специализированных ви-
дов сварки в современной промышленности», санкт-петер-
бург, 16–18 мая 2012 г. – с.-пб, 2012. – с. 126–141.
64 6-7/2014
Конференция «Сварочные материалы»
для сварки труб. на рис. 11 показан, как пример,
внешный вид корня шва на трубе, полученный
сваркой металлопорошковой проволокой.
в табл. 3 приведены значения ударной вязко-
сти металла шва, полученные сваркой, при этом
заполняющие и облицовочные слои шва выпол-
нены рутиловой порошковой проволокой, а кор-
невой слой — сплошной. на рис. 12 показан ма-
крошлиф такого соединения.
таким образом, приведенные данные позво-
ляют говорить о преимуществах применения по-
рошковых проволок по сравнению со сплошными
и электродами при изготовлении трубопроводов.
применение порошковых проволок обеспечивает
высокую экономичность по сравнению с техноло-
гией сварки электродами и хорошие механические
показатели.
перспективность применения порошковых
проволок подтверждена приведенными в статье
примерами.
поступила в редакцию 30.04.2014
Т а б л и ц а 2 . Параметры неповоротной сварки труб металлопорошковой проволокой
слой шва направление
сварки
скорость подачи
проволоки,
см/мин
род тока,
полярность
сила
тока, а
напряжение
на дуге, в
вылет
проволки, мм
скорость сварки,
см/мин
Корневой на спуск 60…150 = (+) 90…130 14,0…17,0 5…16 18…23
Горячий проход -»- 620…660 -»- 230…250 23,0…25,0 7…12 40…45
Заполняющий на подъем 530…600 -»- 200…220 22,0…23,5 10…15 30…35
Облицовочный -»- 520…600 -»- 190…220 22,0…23,5 10…15 30…35
рис. 11. внешний вид при сварке металлопорошковой прово-
локой корня шва (а) и обратной стороны (б)
Т а б л и ц а 3 . Ударная вязкость металла шва сварных соединений, выполненных рутиловой порошковой проволо-
кой
маркировка
образца
расположение
надреза
температу-
ра испыта-
ния, °с
сечение
образца, мм
работа
разрушения
KV, Дж
Ударная
вязкость
KCV, Дж/см2
Усредненная ударная
вязкость
KCV, Дж/см2
2-5-1
металл шва
снизу
-40
8,04×10,00 85,8 106,7
113,72-5-2 8,06×10,01 88,2 109,3
2-5-3 8,06×10,01 100,8 124,9
2-5-4
-20
8,05×10,00 114,0 141,6
139,32-5-5 8,02×10,00 114,6 142,9
2-5-6 8,04×10,01 107,4 133,4
2-51-1
металл шва
сверху
-40
8,05×10,01 88,8 110,2
102,72-51-2 8,03×10,00 91,8 114,3
2-51-3 8,04×10,01 67,2 83,5
2-51-4
-20
8,05×10,00 105,6 131,2
138,12-51-5 8,04×10,02 118,2 146,7
2-51-6 8,05×10,00 109,8 136,4
рис. 12. макрошлиф (увелич. 3,5) сварного соединения, вы-
полненного рутиловой порошковой проволокой
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102096 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:43:09Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Розерт, Р. 2016-06-10T12:30:16Z 2016-06-10T12:30:16Z 2014 Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях / Р. Розерт // Автоматическая сварка. — 2014. — № 6-7 (733). — С. 60-64. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102096 621.791.75.042-492 Механизированные и автоматизированные процессы дуговой сварки и наплавки порошковыми проволоками находят
 все более широкое применение во многих странах при изготовлении и ремонте различных изделий и конструкций во
 многих отраслях и производствах. Рассмотрены преимущества МАГ-процесса порошковыми проволоками в сравнении с ММА-и МАГ-процессами проволоками сплошного сечения. Областью эффективного применения порошковых
 проволок является, в частности, строительство магистральных трубопроводов. Приведены виды разработанных в ряде
 стран сварочных систем для выполнения неповоротных стыков трубопроводов. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Материалы для механизированных способов сварки Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях Application of flux-cored wires for welding under industrial conditions Article published earlier |
| spellingShingle | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях Розерт, Р. Материалы для механизированных способов сварки |
| title | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| title_alt | Application of flux-cored wires for welding under industrial conditions |
| title_full | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| title_fullStr | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| title_full_unstemmed | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| title_short | Применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| title_sort | применение порошковых проволок для сварки в промышленных условиях |
| topic | Материалы для механизированных способов сварки |
| topic_facet | Материалы для механизированных способов сварки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102096 |
| work_keys_str_mv | AT rozertr primenenieporoškovyhprovolokdlâsvarkivpromyšlennyhusloviâh AT rozertr applicationoffluxcoredwiresforweldingunderindustrialconditions |