«учебный центр профессиональной подготовки работников строительного комплекса атомной отрасли»



страница1/4
Дата09.08.2019
Размер0.86 Mb.
#127966
ТипЗадача
  1   2   3   4

НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ РАБОТНИКОВ

СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА АТОМНОЙ ОТРАСЛИ»


Дистанционный раздел программы

повышения квалификации руководителей и специалистов предприятий

СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ»

«Подготовка и сертификация специалистов в области сварочного производства в рамках требований PerCerf TÜV»

(С-6.5)

Лицензированное направление:



«Технология выполнения строительных, монтажных, пусконаладочных работ на объектах использования атомной энергии»

Виды работ : 6.5

Москва - 2015
1.Учебный план:

2.Общие требования международных, национальных и российских стандартов в области сварочного производства.

3. Этапы развития процессов сварки металлов. Терминология техники сварки.

4. Охрана труда и пожарная безопасность при производстве сварочных работ.

5. Стандартизация сварных соединений, аттестация сварщиков.

6. Материаловедение.

7. Сварочные процессы.

8. Графическое изображение сварных швов.

9.Термическая резка металлов.

10.Технические газы.

11.Источники сварочного тока.

12.Нормативные документы и список литературы.


Тема 2

Общие требования международных, национальных и российских стандартов в области сварочного производства

МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ



(ИСО)

International Organization for Standardization (ISO)

www.iso.org

ИСО является всемирной федерацией национальных органов по стандартизации - Комитетов-членов ИСО.

Задача ИСО – содействие развитию стандартизации и смежных видов деятельности в мире с целью облегчения международного обмена товарами и услугами, развитию сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях.

ИСО насчитывает в своем составе 156 членов, по одному от каждой страны. Российская Федерация представлена в ИСО Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

ИСО официально функционирует с 1947 года.

Результатом технической работы ИСО является разработка, утверждение и публикация международных стандартов ИСО, учитывающих интересы производителей, пользователей, правительственных и научных кругов.



iso_logo

МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ (МЭК)

International Electrotechnical Commission (IEC)

www.iec.ch

Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) - всемирная организация по стандартизации, состоящая из национальных комитетов 66-ти стран-членов.

Целью МЭК является развитие международного сотрудничества по всем вопросам, касающимся стандартизации в области электротехники, электроники и технологий, связанных с ними.

МЭК издает Международные стандарты, Технические отчеты и Руководства, в разработке которых принимают участие все заинтересованные национальные комитеты, а также другие международные, правительственные и неправительственные организации, связанные с МЭК.

В целях содействия международной унификации Национальные Комитеты МЭК берут на себя обязательства применять Международные Стандарты МЭК в максимально возможной степени при разработке своих национальных и региональных стандартов.


Задачи, стоящие перед МЭК:

  • отвечать требованиям глобального рынка;

  • гарантировать первенство и максимальное использование во всем мире стандартов и схем оценки соответствия;

  • оценивать и улучшать качество продуктов и услуг, исходя из требований стандартов;

  • создавать условия для взаимодействия сложных систем;

  • увеличивать эффективность производственных процессов;

  • вносить свой вклад в усовершенствование человеческого здоровья и безопасности;

  • вносить свой вклад в защиту окружающей среды.

iec_logo
Европейский комитет по стандартизации

(ЕКС)

Европейский комитет по стандартизации (CEN) был создан в 1961 национальными органами по стандартизации Европейского экономического сообщества.

CEN своими техническими стандартами (EN), которые применяются добровольно, способствует целям Европейского союза и Европейской экономической зоны в области свободной торговли, безопасности работников и потребителей, высокоэффективных информационных технологий, защиты окружающей среды, использования программ развития и исследований, информированности общественности.

Европейская стандартизация должна рассматриваться в рамках национальных, международных или - глобальных – Европейских национальных органов по стандартизации (Европейский комитет по стандартизации (СЕN) и Международной организации по стандартизации (ISO).

В процесс по разработке стандартов EN Европейского комитета по стандартизации включены:

- 29 представителей стран-членов и экспертов из этих стран. Эти представители имеют право голосовать за принятие и применение стандартов в качестве Европейских;

- 8 ассоциированных членов и два представителя в ранге советников;

- Исполнительный центр Европейского комитета по стандартизации (CEN) в Брюсселе.

CEN работает в тесном контакте с Европейским электротехническим комитетом по стандартизации (CENELEC), Европейским институтом по стандартам связи (ETSI) и Международной организации по стандартизации (ISO).

CEN также поддерживает связи с Европейскими торговыми и профессиональным организациями.


ГЕРМАНСКИЙ ИНСТИТУТ СТАНДАРТОВ

Deutsches Institut fuer Normung

(DIN)

www.din.de

Германский институт стандартизации - образован в 1918 году, является общественным объединением, занимающимся вопросами стандартизации на национальном уровне.

В DIN состоят около 6-ти тысяч членов: университеты, фирмы-производители самого разного профиля, отраслевые союзы.

В его работе действует 4 тысячи рабочих групп, представляющих самые разные отрасли производства.

DIN принял более 25-ти тысяч национальных стандартов.  
Британский институт стандартов

(BSI)

В 1901 году институты Инженерно-строительный, Инженерно-механический, Морской архитектуры и Cтали и сплавов Великобритании создали Комитет с целью стандартизировать стальные и металлические секции для мостов, железных дорог и пароходов.

В 1929 году Комитет был преобразован в Ассоциацию Инженерных стандартов Британии, которой был предоставлен статус Королевской организации. Через год Ассоциация была переименована в Британский институт стандартов (BSI).

В 1946 году, после окончания Второй мировой войны, BSI был одним из основателей Международной организации по стандартизации (ИСО). В 2001г. BSI отметил свое столетие.

Британские стандарты разрабатываются Национальным органом по стандартизации Великобритании (BSI), который отвечает за содействие, разработку проектов, публикацию и целесообразность применения Британских стандартов.

В настоящее время в Великобритании существует более 20000 действующих стандартов и ежегодно BSI создает или пересматривает более 2000 международных, национальных стандартов и стандартов Европейского союза.


Ассоциация стандартизации Франции

(AFNOR)

Началом национальной стандартизации во Франции считают 1918 г., когда правительственным декретом была создана Постоянная комиссия по стандартизации, направившая свои усилия на унификацию типов изделий машиностроительных отраслей. Эта предшественница AFNOR просуществовала недолго, хотя результаты ее работы были весьма нужными и полезными.

Заинтересованность правительства в развитии стандартизации очевидна, в связи, с чем внимание к этой деятельности постоянно. Так, в 1984 г. декретом правительства создается Высший совет по стандартизации при Министерстве промышленности, который должен играть роль связующего звена с другими министерствами и определять приоритетные направления работ по стандартизации, вести консультирование по составлению годовых программ и утверждать эти программы.

В национальной системе стандартизации Франции под методическим руководством AFNOR действуют отраслевые бюро по стандартизации (их более 30). Их организует Административный совет AFNOR, а утверждают государственные органы управления. Отраслевые бюро выполняют основную нагрузку по стандартизации в отрасли, однако далеко не все отрасли имеют бюро по стандартизации.

Информационное подразделение AFNOR располагает несколькими банками данных, наиболее популярным из них признан NORIANE, включающий более 45 тыс. справок по национальным, международным и зарубежным стандартам и техническим регламентам. В течение 80-90-х гг. AFNOR активно участвует в создании отраслевых банков данных.

С 1987 г. в ассоциации новая служба — подразделение маркетинга, в задачи которого входит информирование членов AFNOR об изменениях на рынке (товарная и фирменная структура, спрос и предложение, степень и формы конкуренции, характер потребительских предпочтений и их требования к товару и др.).

Система сертификации на соответствие национальным стандартам является сертификацией третьей стороной, роль которой выполняет AFNOR. Однако за последние годы отмечается децентрализация в деятельности по присвоению знака соответствия — область сертификации систем качества передается частично другим организациям, к примеру Французской ассоциации по обеспечению качества. О масштабах сертификации на соответствие национальным стандартам говорит тот факт, что более НО тыс. наименований продукции маркированы французским знаком соответствия.

Стратегические задачи, сформулированные AFNOR, касаются различных областей. Так, по качеству — это пересмотр международных стандартов ИСО серии 9000 с целью адаптации их к мелкому и среднему бизнесу, а также сфере обслуживания. По этому направлению организация планирует совещания с европейскими, североамериканскими и японскими партнерами.

В связи с усиливающейся глобализацией экологических проблем AFNOR считает необходимым активизировать.
Австрийский институт по стандартизации

(OENORM)

Главной задачей Австрийского института по стандартизации является разработка и издание австрийских стандартов. Помимо этого ON сотрудничает с другими национальными и международными организациями по стандартизации (DIN, CEN, ISO и т. д.). Институт координирует работу более 5000 экспертов из различных областей экономики, науки и техники, которые в свою очередь объединены в 180 технических комитетов, занятых в разработке нормативных документов

Австрийский институт по стандартизации был основан 23 сентября 1920 года. Первоначальное название — Австрийский промышленно-ремесленный комитет (Ö.N.I.G). В его состав входило 13 комитетов, занимавшихся разработками стандартов. Главными направлениями их работы стали машиностроение, электротехника и автомобилестроение. Первый стандарт был издан 1921 году.

В 1932 году комитет был переименован в Австрийский комитет по стандартизации (ÖNA). С 1946 года комитет является членом Международной организации по стандартизации (ISO).

В 1969 году Австрийский комитет по стандартизации (ÖNA) получил название, действующие и по сей день — Австрийский Институт по стандартизации (ON).
ЯПОНСКАЯ АССОЦИАЦИЯ СТАНДАРТОВ

(JIS)

Японская Ассоциация Стандартов была создана в Японии 1945 году. Японские Промышленные Стандарты Комитета правила были опубликованы в 1946 году по Японским меркам.

В Промышленной Стандартизации Закон был принят в 1949 году, который создает правовую основу для нынешних Японских Промышленных Стандартов (JIS).

В Промышленной Стандартизации Закон был пересмотрен в 2004 году и JIS "марк" (продукт системы сертификации), был изменен, и новый JIS марк, применяемым с 1 октября 2005 года по повторной сертификации. Старый знак может использоваться до 30 сентября 2008 года, в переходный период от 3 лет. Поэтому все JIS Японской продукции, должны иметь новый JIS знак после 1 октября 2008 года.

В целях обеспечения того, чтобы в Японии системы оценки соответствия выполнения обязательств, изложенных в ВТО/ТБТ, JSA, установил национальных комитетов по ИСО/КАСКО (Комитет по Оценке Соответствия) и IEC/CAB (Оценка Соответствия Совет), чтобы обсудить технические вопросы, связанные с проект международных стандартов и разработать Японские Промышленные Стандарты.
ГОСТ 2601-84 СВАРКА МЕТАЛЛОВ Термины и определения
ГОСТ 5264-80  РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Типы швов и конструктивные элементы  
ГОСТ 16037-80 СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Основные типы, конструктивные элементы и размеры
ГОСТ 14771-76 ДУГОВАЯ СВАРА В ЗАЩИТНОМ ГАЗЕ. СОЕДИНЕНИЯ СВАРНЫЕ Основные типы, конструктивные элементы и размеры
ГОСТ ISO9692-1-201 (ПРОЕКТ) РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ, ДУГОВАЯ СВАРКА МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА, ГАЗОВАЯ СВАРКА, ДУГОВАЯ СВАРКА ВОЛЬФРАМОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ИНЕРТНОГО ГАЗА И ЛУЧЕВАЯ СВАРКА СТАЛЕЙ
РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю
ПНАЭ Г-7-008-89 ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ПНАЭ Г-7-009-89 ОБОРУДОВАНИЕ И ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ ЭНЕРГИТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК СВАРКА И НАПЛАВКА. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПНАЭ Г-7-010-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля

ПНАЭ Г-7-023-90 ОБОРУДОВАНИЕ И ТРУБОПРОВОДЫ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ.
ПНАЭГ-10-031-92 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СВАРКЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЛОКАЛИЗУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
ПНАЭ Г-10-032-92 ПРАВИЛА КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ

ЛОКАЛИЗУЮЩИХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Тема 3.

Этапы развития процессов сварки металлов. Терминология сварки

Сварка возникла на первом этапе развития человеческой цивилизации. Еще в каменном веке камнем подходящей формы древний человек мог отковать изделия из самородков благородных металлов – золота, серебра, меди. Таким же технологическим приемом, когда необходимо было увеличить размеры изделия, соединяли эти пластины между собой, т.е. применяли один из видов сварки – холодную сварку,- сварка металлов в холодном состоянии путем приложения деформирующих усилий. Этот первый вышедший из древнего периода способ сварки получил развитие в настоящее время для соединения медных, алюминиевых проводов, оболочек кабелей связи, морозильных камер холодильников и т.д. В древние времена этот способ был использован при сварке благородных металлов, которые практически не окисляются. Ударяя по сложенным вместе кускам металла, удавалось добиться прочного соединения. В Дублинском Национальном музее хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней бронзы, стенки и днище ее скованы плотным швом. Как считают эксперты, изготовлена она с помощью холодной сварки.

За несколько тысячелетий до н.э. некоторые племена (например, на территории Бесарабии, Украины) добывали из руды медь, свинец. Но техникой литья они еще не овладели, поэтому они подогревали и сковывали отдельные куски, получая более крупные куски и изделия из них.

Появление бронзы – сплава меди и олова – заставило древних умельцев приняться за разработку новых методов соединения отдельных элементов вместе (сварку). Бронза обладает высокой твердостью, прочностью, сопротивлению истиранию. Однако достаточно низкая пластичность не позволяла применять кузнечную сварку для соединения отдельных заготовок. Вдобавок возросли и габариты изделия, и трудно равномерно разогреть их. В III-II тыс. лет до н.э. умельцы трипольских племен применяли скручивание, фальцовку, склепывание, паяние.

Привести пример о находках на землях бывшей Римской Империи бронзовые сосуды цилиндрической формы h=310 мм d=0,5-0,7 мм были сварены по образующей литейной сваркой!

В начале железного века начали получать кричное железо. Куски железной руды (оксиды и др. соединения железа) нагревали вместе с углем и получали комки, в которых перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля. А затем эти комки (крицы) многократно нагревали и проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частицы железа соединялись между собой – связывались, образуя плотный металл. Многократный нагрев и ковка – сварка делали металл чище и плотнее. Для раскисления добавляли природные сланцы.

При сыродутном или кричном способе получения железа, который господствовал на протяжении тысячелетий крицы получили относительно небольших размеров и для получения изделий действительно больших размеров их (куски) необходимо было соединять между собой. Для увеличения длины изделий сварку вели внахлестку.

Клинки и мечи выковывали из нескольких полос среднеуглеродистой стали (0,3-0,4%).

Большое значение для развития техники обработки черных металлов имела сварка железа с разным содержанием углерода с целью улучшения качества лезвия режущих и рубящих орудий. Это требовало большого мастерства кузнецов, т.к. температура сварки железа с различным содержанием углерода неодинакова. При изготовлении мечей, дротиков, ножей выполняли сварку полос железа и стали с выходом последней на режущую часть лезвия. Это давало хорошее сочетание мягкого и вязкого железа или низкоуглеродистой стали с твердой, но хрупкой сталью, содержащей большое количество углерода.

Часто при изготовлении ножей, серпов, топоров кузнецы – сварщики наваривали небольшую стальную пластину на режущую часть лезвия.

В скифский период в некоторых случаях делались попытки произвести сварку бронзы с бронзой путем прилива. Однако не всегда получалось прочное соединение. Литейщики раннего железного века при починке изделий (например, котлов) пробивали в стенках отверстие, таким образом, получалась соединяющая отливка, напоминающая форму заклепки.

При изготовлении ювелирных изделий из золота, серебра, бронзы в раннем железном периоде широко использовали пайку. Между частями, которые нужно соединить в единое целое изделие, закладывались кусочки сплава – припоя и собранное таким образом изделие нагревали до температуры, достаточной для расплавления припоя, но ниже основного металла. Припой растекается по зазору, смачивая кромки, диффундировал в металл и после остывания схватывал кромки.

Рано или поздно ювелиры должны были обнаружить, что для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять также сплавы, которые плавятся при значительно меньших температурах, чем материал соединяемых деталей изделий. Например, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовался сплав со значительно меньшей температурой (например, сплав 20% золота и 80% меди плавится при температуре 886°С (золото - 1064°С, медь - 1083°С), сплав 70% серебра и 30% меди - 780°С(Ag - 961°С)).

Это свойство сплавов и было использовано для пайки. Искусство пайки совершенствовалось, появлялись новые припои, начали применять флюсы, растворяющие и связывающие оксиды, мешающие припою диффундировать. В VIII-X в.в. появляются легкоплавкие припои – свинцовисто-оловянистые.

Металлургия и металлообработка больших успехов достигли в Древней Руси в X-XIII в.в. в связи с высоким развитием древнерусского ремесла. Технический уровень на Руси был выше, чем в Западной Европе. С помощью кузнечной сварки изготавливалось более 70% металлических изделий. С успехом применяли сварку железа с высокоуглеродистой сталью (до 0,9%).

С помощью сварки изготавливали огнестрельное оружие. До появления в конце XV века пушек отлитых из бронзы, артиллерийские орудия выковывали из железа. Их изготавливали следующим образом:

1) Выковывали из крицы железный лист;

2) Скручивали его на железной оправке в трубу;

3) Сваривали продольным швом внахлестку;

4) Затем на нее наваривали одну или две трубы, так чтобы продольные швы располагались в разных местах.

Полученные заготовки были короткие, поэтому для получения достаточно длинного ствола орудия несколько таких заготовок соединяли между собой также при помощи сварки. Для этого соответствующие концы труб выковывались в виде внутреннего и наружного конуса, соединяли и сваривали их внахлестку. В казенную часть ствола вваривали коническую железную заглушку, а рядом прорубалось запальное отверстие.

Древнерусские мастера успешно применяли сварку бронзы и стали (например, топорики, найденные в районе Старой Ладоги – обух бронзовый, а лезвия стальные).

При изготовлении пушек применяли и литейную сварку – заливали расплавленной бронзой соединяемые детали.

В то же время сварка металлов – кузнечная, литейная, пайка развивались медленно. В 19 веке в промышленности была механизирована кузнечная сварка. Ручной труд молотобойца был механизирован (заменен работой машин), т.е. стали применяться механические молоты с весом бойка до 1 т., производящим от 100 до 400 ударов в минуту.

Значительно улучшилась конструкция печей для нагрева свариваемых деталей, заменивших примитивные кузнечные горны. Печи переводятся на твердое, жидкое и газообразное топливо. Совершенствуется и технология сварки. Способом кузнечной сварки готовили биметалл. Листы разнородных металлов собирали в пакет, нагревали в печах и пропускали через валки прокатного стана.

Значительное применение кузнечная сварка находила в производстве стальных труб с прямолинейным продольным нахлесточным швом, а также спирально – шовные трубы.

Применялась сварка и при ремонте клепаных конструкций (рамы паровозов, корпуса судов) когда доступ по крайней мере с одной стороны после их сборки был возможен. Кроме того, применялась она при производстве инструментов, орудий труда и т.д.

Однако во многих отраслях производства кузнечная и литейная сварка ввиду ограниченных возможностей пламени, уже не удовлетворяла возросшим требованиям техники. Крупногабаритные конструкции и сложные по форме изделия невозможно было равномерно нагреть пламенем и успеть проковать или полностью залить стык до его остывания.

Следует заметить, что кроме сварочных методов соединения древние умельцы применяли скручивание, фальцовку, склепывание, а в более поздние времена – резьбовые соединения.

Развитие электрической сварки

В начале 19 века на основе достижений в области физики и электротехники в развитии сварки произошел качественный скачек, результатом которого было появление новых способов сварки, являющихся основой современной сварочной техники.

Просмотрим в хронологическом порядке некоторые открытия и события предшествующие появлению электрической сварки.

О природе электрических явлений люди знали издавна. Древние мудрецы установили связь между свойствами натертого шерстяной тканью янтаря и атмосферным электричеством.

За 2000 лет до нашей эры в Китае использовали компас.

В 1600 г. англичанин Уильям Гильберт опубликовал книгу «Про магнит, магнитные тела и большой магнит-Землю”, занимаясь вопросами электрических и магнитных явлений, открыл магнитную индукцию.

В 1672г. немецкий физик Отто фон Герике создал машину, в которой при трении получался заряд статического электричества.

В 1745г. нидерландский физик Питер фон Мушенбрук изобрел электрический конденсатор для накапливания электричества.

Исследование по выяснению природы грозового электричества производили Ломоносов и Рихман.

В 1799г. итальянский ученый Вольта построил первый в мире источник электрического тока – «вольтов столб», состоящий из разнородных металлических прутков (медь+цинк), проложенных бумажными кружками, смоченными водным раствором нашатыря.

Одним из важных в этом ряду было открытие сделанное русским академиком Петровым В.В.. В 1802г на построенной им мощной гальванической батарее он впервые в мире наблюдал явление электрической дуги.

история и развитие сварочного производства

Проводя опыты он использовал электрометр изобретенный Георгом Рихманом по изучению электропроводности различных материалов, он подсоединял к источнику эл. тока различные предметы из цинка, серебра, олова, железа и даже льда и по отклонению льняной нити на определенный угол определял, какое количество тока проходит через тот или иной проводник.

Когда он присоединял угольный стерженек обожженный из древесной палочки, она случайно разломилась пополам и между разломанными частями вспыхнуло ярчайшее маленькое пламя - электрическая дуга.

Он повторил опыт несколько раз и каждый раз горение дуги повторялось

Часть открытия дуги начали присваивать Г. Дэви- крупному английскому физику и химику, который в 1808 году также обнаружил электрическую дугу. Доклад, сделанный им по этому поводу не привлек внимания научного мира, т.е. отнеслись к этому открытию как к научному курьезу.

В 1815г английский физик Чилдрен расплавил и наварил в электрической дуге иридий, оксид церия и другие тугоплавкие материалы.

Петрова не вспоминали до тех пор, пока электрическая дуга не стал служить человечеству и один петербуржский студент не обнаружил книгу Петрова, изданную в 1803 году «Известие о гальвани-вольтовых опытах » о световом явлении посредством гальвани-вольтовой жидкости. «Пламя» горящее между двумя горизонтально расположенными углями – электродами принимало форму направленной вверх дуги и позже получило это название.

В 1900 году на Всемирной Парижской выставки в числе выдающихся электриков была названа фамилия русского ученого Петрова.

В 1820 году датский физик Эрстед открыл магнитное поле, окружающее проводник с током.

В 1821 году Деви продолжал исследования с дугой, описал действие магнитного поля на дугу.

Примерно в это же время французский ученый Араго Д.Ф. изобрел электромагнит, а французский же физик Ампер установил, что протекающие по параллельным проводникам токи притягивают или отталкивают друг друга.

В 1831 году английский физик Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, заложив тем самым основы электротехники.

Максвелл вывел уравнение характеризующее электромагнитные поля и происходящие в них процессы.

Большой вклад в развитие основ электротехники внесли русские ученные – Якоби, Ленц, Лачинов и другие.

В середине 19 века разрабатываются конструкции ламп для бытового освещения и прожекторов.

В 1876 году русский изобретатель Яблочков создал так называемую «свечу Яблочкова»- дуговые лампы освещения улицы Петербурга, Парижа, Лондона. Они были снабжены автоматическими регуляторами, содержащие настоящую длину дуги.

Большой вклад в совершенствование конструкций ламп внес Чиколев.

Эти работы позволили глубже изучить свойства дугового разряда и были

При создании и совершенствовании дуговой сварки.

И вот в 1881 году Бенардос создал первый в мире реальный способ дуговой сварки.

То что способ родился в России не было случайным – основой ему были исследования и технические разработки в области электротехники, металлургии, металловедения.

Из биографии Бенардоса 1842года.

Он был разносторонним изобретателем – источники питания дуги – аккумуляторы, сельсхозустройства, устройства для точечной сварки.Свой способ дуговой он назвал «электрогефест».

В октябре 1888 года на заводе в Перьми другой русский изобретатель Славянов демонстрировал свой способ сварки. Способ заключался в том, что вместо угольного электрода была использована сварочная проволока при этом дуга горела между изделием и проволокой и грела а роль присадочной меры накладывали отдельными участками и чтобы расплавленный металл не растекался, зону сварки ограничивали барьером из земли.

В 1891 году он получил русскую привилегию на изобретенный им метод электрической отливки металлов.

За небольшой срок (3.5 года) на Метовилихинском заводе было выполнено более 1600 работ по сварке и наплавке ответственных изделий.

Заплавляли дефекты отливок, трещины и т.д.

В 1889 году в США Коффин, будущий основатель фирмы «Днерал электрик» предложил двухэлектродный держатель для сварки тонколистового металла дугой косвенного действия. Он также как и Бенардос, создавал под свариваемыми листами магнитное поле влияющее на дугу и сварочную ванну.

В это же время в Германии Церенер разрабатывает такой же способ и держатель.

В 1884 году американский изобретатель Томсон сконструировал мощный трансформатор и клещи для зажима металлических брусков, которые были сварены в стык.

(Следует заметить что и у Бенардоса тоже имеется патент на точечную сварку).

Вообще конец 19 начало 20 века не были годами широкого распространения электротехнологии и в, частности, электрической сварки. Электрическая энергия оставалась дефицитной. Известные способы сварки были достаточно сложны, а удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось ценой высокой трудоемкости.

Некоторые сварщики конца 19века на исходной ступени - применяя электрический ток для нагрева и размягчения отдаленных участков кромок изделия, а затем просовывая их, применяя метод сварки.

В тоже время для дуговой сварки по способу Славянова нужны были плавящиеся стальные электроды.

В 1907 году шведский инженер Оскар Кельберг предложил наносить на металлический стержень слой покрытия из различных веществ повышающих устойчивость горения дуги.

Несмотря на все трудности возникающие в процессе сварки без нее уже нельзя было обойтись

В конце 19 начало 20 века (на рубеже веков) появился новый способ не только соединения но и разделения металлов, основанный на использовании теплоты химических реакций.

Исследования проведенные французским ученым Ле Шателье способствовали созданию способа газовой сварки и резки. В 1895 году он доложил французской академии наук о получении высокотемпературного пламени (3150-32000С) при сжигании смеси ацетилена и кислорода.

В начале 19 века французские инженеры Фуше и Пикар разработали конструкцию ацетилено-кислородной горелки, которые практически не изменились до настоящего времени.

В 1904 году были разработаны резаки.

В 1908-09 годах во Франции и Германии были выполнены основные работы по подводной резки металлов. Вскоре подводная газовая резка применялась на флотах Америки и Англии.

В 1915 году за границей разрабатывается и используется технология дуговой резки.

В России газовая сварка и резка применялась прежде всего для исправления браков литья, в ремонтных работах и очень ограниченно для неответственных изделий с использованием оборудования и материалов.

В 1910-11 годах на заводах Урала и Украины в эксплуатации буквально единицы газовых постов, а с 1911года в Петербурге на заводе «Перун» начинается изготовление аппаратуры для газовой и резки металлов.

В этом же году газовая сварка была допущена при изготовлении паровых котлов, разрешив сварку неответственных частей котлов, но с условием проковки после сварки и по мере возможности – отжига.

В период первой мировой войны газовая сварка развивалась более интенсивно и до начала 30-х годов она занимала ведущее положение в сварочном производстве.

С ее помощью выполнялись ответственные работы. Например, в 1926-35 годах с ее применением и были настроены магистральные трубопроводы Гурьев-Орск, Баку-Батуми, Грозный-Туапсе.

И до 1948 года газовая и особенно газопрессовая сварка использовалась при сооружении трубопроводов.

А дуговую электрическую сварку по способам Бенардоса и Славянова продолжали применять в России и странах западной Европы главным образом на железных дорогах, а также на машиностроительных и металлургических заводах.

Например, в Воронежских народных мастерских исправляли дефекты колесных пар, паровозных рам, при ремонте паровозных котлов и т.д.

На Каменском машиностроительном заводе – для сварки труб, резервуаров пневматических тормозов, ремонта чугунных изделий и т.д.

Несмотря на отдельные положительные моменты дуговая сварка отставала от газовой. Для решения вопросов создания конкурентоспособного способа необходимо было решить ряд проблем, особенно для способа сварки плавящимся электродом.

Дело в том, что дуга на угольном электроде зажигается легко и устойчиво горит. Электрод почти не обгорает, длина дуги поддерживается в широком диапазоне (3-15мм). Выполнять сварку в таких условиях вручную практически легко и просто.

При сварке же плавящимся электродом дуга на металлическом электроде имеет малую длину. При удлинении дуги имеет место значительное разбрызгивание металла, дуга горит неустойчиво, наблюдается «блуждание» ее. Кроме того электрод плавится с большой скоростью (200мм/мин) при этом сварщик должен поддерживать дуговой промежуток (длину дуги) в пределах 1-3 мм. Поэтому необходимо было найти не только способы защиты металла зоны сварки и легирование сварочной ванны, но и обеспечить процессы возбуждения и поддерживания дуги.

То есть необходимо было совершенствовать источники питания сварочной дуги.

Продолжались исследования и проводились работы по созданию электродов, обеспечивающих высокое качество сварки. Электроды предложенные Къельбергом не обеспечивали достаточную защиту расплавленного металла от воздуха, ванна насыщалась азотом и окислялась кислородом окружающего воздуха. В тоже время идея Къельберга легла в основу целого направления в сварочном производстве – метода ручной дуговой сварки штучными электродами.

В 1911году англичанин Строменгер предложил обматывать металлический стержень асбестовым шнуром и приматывать жидким стеклом (силикатом натрия Na2O*SiO2) (поташ – K2CO3, мел – CaCO3)

Тонкая Al проволока наматывалась поверх покрытия. Покрытие электрода было толще, шлака хватало для защиты, а с помощью Al – активного раскислителя, часть железа восстанавливалось и попадало в металл шва. Под названием «Квази-арк»они распространялись в Европе и Америке. Вскоре одна из американских фирм наладила выпуск специализированных электродов, при этом стержень электрода выбирали в зависимости от сорта стали, которую нужно было сварить.

В 1914 году англичанину Джонсу был выдан британский патент на электрод, покрытие которого наносилось методом опресовки. Покрытие состояло из шлака, жидкого стекла.

В 1917 году американские инженеры Андрус и Стресау предложили электроды, стальной стержень которого был обернут бумагой приклеенной силикатом натрия (жидким стеклом). Дым при сгорании улучшал защиту зоны сварки, а присутствие в дуговом разряде натрия, имеющего низкий потенциал ионизации, облегчало технику выполнения ручной дуговой сварки.

Благодаря этим и другим техническим решениям были разработаны электроды с покрытиями обеспечивающими высокое качество сварных соединений из стали и других металлов.

Разработка технологии «электрогефеста» развивалось одновременно с разработкой источников питания. Сварочный аккумулятор Бенардоса нашел применение во всех странах мира.

Однако эксплуатация большого числа аккумуляторов представляла серьезные трудности вызванные вредными условиями труда, необходимостью систематической зарядки, невозможностью транспортировки.

В 1925 году англичанин Смит А.О. предложил конструкцию электрода – обмотал мастерски бумажной лентой и обмазал ее жидким стеклом с порошкообразными добавками веществ улучшающих защиту и даже легирующих Ме шва.

В том же году французские изобретатели О. Монейрон и О. Саразен разработали еще один рецепт покрытия металлических стержней толстым слоем обмазки. Компонентами в рецепте стали соединения щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, кальция) полевой шпат, мел, мрамор, сода. Эти элементы обладаю низким потенциалом ионизации те для отрыва электрона от атома требуется меньше энергии, чем при ионизации железа, марганца, кремния.

Легче возбуждать и поддерживать горение дуги.

Дело в том, что ионизирующие вещества вводили в состав электрода для ламп дугового освещения.

Сварочный генератор предложенный и построенный Славяновым, несколько упростил уход за источником питания. Однако для сглаживания пиков тока в цепи оставалась аккумуляторная батарея, т.е. конструкция генераторов была еще не совершена.

В 1907 году на заводе «Линкольн электрик» в Америке был выпущен первый генератор с регулируемым напряжением.

В 1909 году свой генератор постоянного тока создал американский промышленник и изобретатель Вестингауз.

В это же время начинает выпускать мотор-генераторы фирма «Дженерал электрик» возглавляемая Коффином.

Электрическая промышленность разных стран уже осваивала переменный ток. Его применение сулило большие преимущества, и в первую очередь, упрощение источников энергии - сварочных трансформаторов, так как в них не было сложных вращающих деталей, работали они бесшумно, были просты в обслуживании.



Электрическая дуговая сварка

В настоящее время электрическая дуговая сварка занимает первое место среди многочисленных способов сварки материалов.

Дуговая сварка основана на явлении электрической дуги.

Электрическая дуга представляет собой один из видов устойчивого электрического разряда через газовый или парогазовый промежуток, характеризующийся высокой плотностью тока и температурой.

Для сварки важно, чтобы дуга легко возбуждалась, устойчиво существовала и легко регулировалась по своим энергетическим параметрам.

Известно несколько способов возбуждения дугового разряда. По способу В.В. Петрова два электрода, соединенные с источником тока, сближают до соприкосновения и сразу же разводят на небольшое расстояние. В этот момент между ними вспыхивает дуга.

Что же происходит при этом? Упрощенно это можно представить себе так: при соприкосновении электродов электрическая цепь замыкается и по ней идет ток. В соответствии с законом Джоуля-Ленца при протекании тока в проводниках выделяется теплота. Поскольку соприкосновение электродов вследствие неровностей их поверхностей осуществляется лишь в отдельных физических точках, сопротивление протеканию тока в них будет значительным, поэтому материал в точках контакта нагревается сильнее и быстрее, чем в остальных участках цепи. При высокой температуре электрода возникает явление так называемой термоэлектронной эмиссии - испускание электронов под действием теплового возбуждения. Если в этот момент разорвать контакт между электродами, то под действием электрического поля электроны, образовавшиеся вследствие термоэмиссии, начнут перемещаться к положительному электроду (аноду). Сталкиваясь с нейтральными молекулами газа или атомами в межэлектродном промежутке, электроны «раскалывают» их на ионы и новые электроны (рис. 2.1).

В результате этих и других более сложных и тонких процессов в межэлектродном промежутке образуется плазма ~ достаточно ионизированный и квазинейтральный газ, обладающий хорошей проводимостью тока. Следует отметить, что наряду с образованием ионов в межэлектродном промежутке наблюдается и обратная картина, т.е. образование нейтральных атомов и молекул за счет присоединения (поглощения) электронов. При этом происходит выделение энергии в виде фотонов, т.е. возникает излучение в виде света (рис. 2.1).


история и развитие сварочного производства

Рис. 2.1. Схема ионизации молекул в дуговом промежутке:

М — молекула; А — атом; Ф — фотон; «-» электрон; « + » — ион

Как уже ранее упоминалось, открытие Н.Н. Бенардоса усовершенствовал Н.Г. Славянов, заменив угольный электрод металлическим, плавящимся. Однако использование непокрытого, голого (или покрытого тонким слоем мела для стабилизации дугового разряда) прутка-электрода не обеспечивало получения сварных швов высокого качества из-за насыщения металла кислородом и азотом из атмосферы воздуха.

В 1907 г. шведский инженер О. Кьельберг предложил первые качественные или толстопокрытые электроды, применение которых значительно повысило качество сварных швов (механические свойства, внешний вид). Поэтому ручная дуговая сварка покрытым электродом нашла быстрое применение за рубежом — на заводах США, Англии, Австро-Венгрии и других стран. В СССР первые электроды с толстым покрытием были разработаны почти одновременно (1930—1935) в ряде организаций. Большинство марок электродов (ЛИМ, ВЭТ-26, ОММ-1, ОММ-2, ОММ-5, АН-4 и др.) предназначались для сварки малоуглеродистых сталей. Несколько позднее были созданы в ЦНИИТМАШе электроды ЦМ-7, нашедшие большое применение при изготовлении сварных конструкций из тех же сталей. В 1940—1941 гг. группой Ленинградских инженеров под руководством К.В. Петраня была разработана серия покрытий типа УОНИ-13, которые по праву и сегодня можно отнести к лучшим электродам. С их появлением стало возможным сваривать не только малоуглеродистые и низколегированные, но и среднеуглеродистые, различные легированные конструкционные стали, сварка которых ранее была весьма затруднена.

В 60-е годы в СССР была разработана серия малотоксичных электродов (АНО, ОЗС, МР), при сварке которыми, в отличие от применявшихся, например ЦМ-7, ОММ-5 и др., выделяется весьма мало вредных для здоровья веществ — силикатной пыли, окислов марганца; эти электроды предпочтительны и по другим показателям.

В создании низкотоксичных электродов, их внедрении в промышленность принимали участие многие организации и в первую очередь такие как Институт электросварки им. Е.О. Патона АН УССР, Московский опытно-сварочный завод, Институт металлургии им. А.А. Байкова АН СССР, Промстальконструкция и другие, а коллективу специалистов во главе с академиком АН УССР И.К. Походней, осуществлявших эту работу, была присуждена Государственная премия СССР в 1971 г,

В настоящее время в странах СНГ выпускается более 500 типов электродов с самыми различными качественными покрытиями, которыми успешно свариваются стали, чугуны, цветные металлы, их сплавы и другие различные материалы. Толщина покрытия современных качественных электродов составляет 1—3 мм (рис. 2.4). Оно представляет собой тонкоизмельченную смесь, состоящую из различных минералов, рудных продуктов, горных пород, ферросплавов, органических и других веществ, скрепленных между собой и с поверхностью металлического прутка водным раствором жидкого стекла. Такое сложное по составу покрытие выполняет ряд функций помимо защитной от вредного воздействия воздуха (кислорода и азота) на жидкий металл, облегчения зажигания дуги и устойчивости ее горения. Составляющие покрытия осуществляют очень важную металлургическую обработку расплавленного металла — его раскисление, т.е. освобождение в той или иной мере от кислорода, внесение в металл специальных добавок, улучшающих его свойства (легирование), очищение металла от вредных примесей — серы и фосфора (рафинирование), измельчение размеров кристаллов в процессе затвердевания металла. В зависимости от того, для сварки каких металлов предназначаются электроды, прутки, на которые наносится покрытие, могут быть из различных металлов или сплавов. В электродах общего назначения, широко применяемых для сварки разнообразных стальных конструкций, прутки изготавливаются из стальной малоуглеродистой, почти бескремнистой, холоднотянутой проволоки, для которой характерна повышенная чистота металла, ограничение содержания вредных примесей — серы и фосфора.


В сварке, как и в любой другой области техники, терминология имеет весьма существенное значение. Терминологическая путаница частенько приводит к непониманию и грубым ошибкам. Во избежание подобных ошибок приведены некоторые общепринятые термины, относящиеся к сварочному оборудованию:

Сварочная установка - сочетание сварочного источника питания и различных элементов для подвода тока, защитного газа, флюса и присадочного материала в зону дуги и перемещения сварочной ванны по линии стыка.

Сварочные движения - 1) подача присадочного материала в зону сварочной дуги; 2) перемещение сварочной ванны по линии стыка.
Ручная сварка - вид сварки, при котором оба сварочных движения выполняются вручную.
Полуавтоматическая сварка - вид сварки, при котором одно из сварочных движений (чаще - подача присадочного материала в зону сварочной дуги) выполняется сварочной установкой.
Автоматическая сварка - вид сварки, при котором оба сварочных движения выполняются сварочной установкой.
Сварочный источник питания - электрический или электромеханическ ий прибор для создания сварочного тока.
Сварочный трансформатор - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в переменный сварочный ток той же частоты.
Сварочный выпрямитель - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в постоянный сварочный ток.
Сварочный генератор - сварочный источник питания, преобразующий энергию вращения от внешнего привода в постоянный сварочный ток.
Сварочный агрегат - сочетание сварочного генератора и привода вращения на базе двигателя внутреннего сгорания.
Сварочный инвертор - сварочный источник питания, преобразующий ток промышленной частоты в переменный сварочный ток высокой частоты.
Установка для сварки неплавящимся электродом - сварочный источник питания для сварки TIG; состоит из сварочного выпрямителя (трансформатора) или инвертора, блока формирования характеристики и осциллятора.
Осциллятор - высокочастотное устройство для возбуждения пилотной (дежурной) дуги при сварке TIG и плазменной сварке.
Сварочный полуавтомат - сварочная установка для сварки MIG/MAG (чаще всего) или TIG; состоит из источника питания (чаще - выпрямитель или инвертор), блока подачи электродной проволоки, сварочной горелки, кабелей и шлангов; при этом перемещение зоны сварки по стыку сварного соединения осуществляется вручную.
Сварочный автомат - сварочная установка для сварки MIG/MAG, TIG или SAW; состоит из источника питания, блока подачи электродной проволоки, сварочной головки, устройства перемещения сварочной головки, кабелей и шлангов; при этом перемещение зоны сварки по стыку сварного соединения осуществляется автоматически.
Электрододержатель - инструмент для фиксации штучного электрода и подвода к нему тока.
Сварочная горелка - инструмент для подачи тока и защитного газа в зону сварки при сварке TIG и MIG/MAG, при сварке MIG/MAG также служит для подачи зону сварки сварочной проволоки.
Блок подачи проволоки - часть сварочного полуавтомата или автомата, служащая для размещения сварочной проволоки, ее размотки и подачи в сварочную горелку.
Механизм подачи проволоки - элемент блока подачи проволоки, непосредственно осуществляющий размотку, правку и подачу сварочной проволоки в сварочную горелку; состоит из электродвигателя подачи и комплекта роликов (подающие ролики, правящие ролики).
Сварочная головка - сочетание сварочной горелки для какого-либо метода сварки и устройств и приспособлений, служащих для крепления, позиционировании и перемещения сварочной горелки по линии стыка.

Каталог: wp-content -> uploads -> file -> 4NOU UCPR -> Ucheb Deyatelnost -> Programms PK -> Stroy
Stroy -> «учебный центр профессиональной подготовки рабочих строительно-монтажного комплекса атомной отрасли»
Stroy -> «учебный центр профессиональной подготовки рабочих строительно-монтажного комплекса атомной отрасли»
file -> Руководство по установке основные технические характеристики 15 Общие рекомендации по установке системы 15
Programms PK -> Дистанционный раздел программы повышения квалификации инженерно-технических работников проектных организаций сро нп «союзатомпроект»


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница