Оценка сварочно-технологических свойств и качества металла шва при сварке трубопроводов: в среде защитных газов; порошковой проволокой; под флюсом (Дальневосточный Государственный Университет Путей Сообщения)
При строительстве нефтегазопроводов сварка является одним из наиболее распространенных процессов. Она позволяет создавать конструкции, отличающие высокой технологичностью, обеспечивать короткие сроки изготовления, ремонта, восстановления и модернизацию при большой экономии труда и металла.
Целью данной работы является определения метода сварки, обеспечивающего требуемые свойства и качество металла сварного шва, а также экономические и экологические аспекты. В данной выпускной квалификационной работе (ВКР) выполнен сравнительный анализ трех основных механизированных способов сварки (среде защитных газов (СО2), порошковой проволокой и под слоем флюса).
В работе дано сравнение преимуществ данных способов сварки, проведено исследование микроструктуры, состава и свойств металла сварного шва. Кроме того, выполнен технико-экономический расчет и приведены основные факторы по технике безопасности при выполнении сварочных работ.
Данная работа затрагивает такие аспекты, как качество сварных швов при выполнении их разными методами сварки, производительность данных методов и экономический эффект.
В первой и второй главах анализировалась работа трубопроводов и описывались методы их сварки.
Третья глава была посвящена исследованиям трех выбранных методов сварки с целью выявить тот, который будет более всего удовлетворять техническим требованиям по качеству и показывать большую производительность.
Сварка под слоем флюса обеспечивает лучшую производительность в 9-10 раз за счет флюса, поскольку место сварки окутано им на сварной шов не попадает молекул кислорода и отсутствует какое-либо воздействие извне. Прочность такого шва будет выше благодаря стабильному проходу и постоянной скорости прохода линии. Качество структуры на высоком уровне – не обнаружено шлаковых включений, раковин, трещин, непровара и другого. При измерении твердости результаты показали, что изменение значений соответствует требованиям технических условий. Но повсеместно такой метод использовать не получится, так как возможность работы во всех пространственных положениях невозможна, выполняется только горизонтально или автоматическим способом для сварки трубопроводов.
Сварка порошковой проволокой имеет структуру без включений, при измерении твердости оказалось, что твердость центра шва (490 HB) отлично от основного металла (136 HB) на 354 единицы. Большая разница неблагоприятно сказывается на соединении и такое выполнение неприменимо для использования для трубопроводов, работающих под нагрузкой. В качестве основных преимуществ выступают – возможность работы в труднодосягаемых местах, отсутствие газовой аппаратуры и работа на любой высоте. Главными же недостатками являются – очень высокая стоимость расходных материалов, малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки.
Сварка в среде защитных газов – это самый дешевый и доступный для повсеместного применения за счет своей простоты. Главные преимущества – механизация и автоматизация метода, возможность сварки металлов от десятых долей до десятков миллиметров, высокая производительность по сравнению с ручной дуговой сваркой. При исследовании в структуре были выявлены незначительные шлаковые включения, которые не оказывают существенного влияния на элементный состав. Изменение значений твердости удовлетворяет требования технических условий. Недостатками являются – разбрызгивание электродного металла, наличие газовой аппаратуры и возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха.
В заключении стоит отметить, что в среде защитных газов является экономически выгодным, но уступает по производительности порошковой проволоки и под флюсом. Однако его целесообразно применять в полевых условиях; сварка под флюсом выступает в качестве самого производительного метода из представленных. Сварочно-технологические свойства лучше, за счет флюса. Но по техническим причинам его можно применять только в нижнем положении.
