Что такое магнитное дутье и как оно проявляется

Магнитное дутье при сварке

Во время сварки массивных металлических изделий, таких, как трубопроводы большого диаметра или крупногабаритные емкости зачастую возникает явление магнитного дутья. Магнитное поле большой массы металла взаимодействует с электродугой, вызывая ее отклонение. Отклонение может достигать значительных величин, затрудняя электросварку или делая ее вовсе невозможной. Инженерами и учеными разработано несколько способов борьбы с этим негативным явлением.

Сущность и основные причины появления

Сильный электроток, протекающий по электродуге, создает собственное магнитное поле. Оно взаимодействует с постоянным полем массивной металлической конструкции. В результате этого взаимодействия возникает сила, направленная к центру поля. Если массовый провод подключен близко к месту работы, то эта сила действует вдоль столба и не вызывает ее смещения от вертикали. Однако чем дальше подключена масса, тем более проявляется поперечная составляющая этой силы. Под ее действием электродуга отклоняется в сторону подключения. Степень отклонения пропорциональна расстоянию от места подключения, намагниченности металлической конструкции и квадрату рабочего тока.

Эффект проявляется особенно сильно при высоких значениях сварочного тока и при сварке постоянным напряжением. При работе переменным током эффект дуться ослабляется изменением направления отклонения с частотой сварочного напряжения. Кроме того, возникающая электродвижущая сила наводит вихревые токи в поверхностных слоях металла, также стабилизирующие положение электродуги. Даже при больших значениях рабочего электротока, достигающих тысяч ампер, магнитное дутье проявляется незначительно.

Причины отклонения дуги

Особую трудность создает эффект при работе с угловыми и стыковыми швами. Для определения степени намагниченности конструкции применяют — индикатор магнитного дутья

Влияние полей на сварочную дугу

На эффект дутья оказывают влияние несколько факторов

Магнитное дутье сварного шва

В некоторых случаях эффект магнитного дутья в сварке удается компенсировать, комбинируя воздействие этих факторов так, что их влияние взаимно компенсируется.

Методы борьбы

Для снижения негативного воздействия эффекта магнитного дутья применяют следующие меры борьбы с ним:

В некоторых случаях эти меры не дают желаемого результата. Тогда для устранения явления дутья применяют более сложный метод размагничивания, связанный с использованием дополнительного оборудования. На заготовки наматывают по 5-7 витков сварного кабеля сечением от 25 кв. мм. По нему несколько минут пропускают ток 200-300 ампер от сварочного выпрямителя.

Результат размагничивания проверяют индикатором намагниченности.

Источник

Магнитное дутье и способы его устранения

Магнитное дутье при сварке: что это?

Так что же такое происходит во время сварки, если металл намагничен. С самой заготовкой все нормально, чего никак не скажешь о дуге. Она ведет себя совсем нетипично. Таким образом, магнитное дутье — это явление, заключающееся в отклонении дуги от оси электрода. Конец ее при этом в процессе ручной сварки блуждает по заготовке, тем самым мешая получению качественного шва. Помимо этого, могут наблюдаться прожоги, непровары, излишне сильное разбрызгивание металла, образование пор и даже залипание электрода.

Магнитное дутье: причины возникновения

Чаще всего эффект намагниченности остается после проведения неразрушающего контроля с использованием магнитного дефектоскопа. Данная процедура помогает быстро обнаружить любые изъяны, такие как, например, слишком тонкие участки труб, неровности. Все это, бесспорно, необходимо и очень важно. Но остаются последствия, устранять которые приходится сварщику.

Нередко намагниченность может быть следствием и таких явлений, как упругие механические напряжения в процессе производства и транспортировки. Оказывает свое влияние на металл и магнитное поле Земли. Аналогичное действие на трубопроводы производят и линии электропередач. Особенно актуальна такая проблема, если они находятся в непосредственной близости к объекту.

Борьба с магнитным дутьем

Уже понятно, что эффект магнитного дутья просто мешает специалистам работать. Теперь осталось только понять, как бороться с этой проблемой. Абсолютно полностью устранить магнитное поле невозможно, а вот сделать так, чтобы оно не оказывало воздействия на результат сварочных работ, можно. Сразу оговоримся, что существуют определенные общепринятые нормы. Обычно специалисты при работе с важными объектами ориентируются на стандарт СТО Газпром 2-2.2-136-2007. В инструкции очерчен максимально допустимый предел намагниченности, который установлен на показателе в 2 мТл или 20 Гс. В случае, если остаточная намагниченность переступает этот рубеж, специалисту стоит приступить к размагничиванию.

Всего же принято выделять три уровня намагниченности стуков трубопроводов: слабый до 20 Гс, средний — 20–100 Гс, высокий — свыше 100 Гс.

Конечно, истории известны случаи, когда сварщикам приходилось справляться с намагниченностью без дополнительных приспособлений, просто подстраиваясь под угол и силу отклонения дуги. Но получить шов достойного качества таким методом просто не получится. Поэтому мы предлагаем вашему вниманию три основных способа борьбы с намагниченностью:

Импульсный. В его основе приложение нескольких импульсов магнитного поля к свариваемой поверхности. При этом направлены они должны быть в противоположную сторону относительно уже имеющегося поля. В результате этого общая намагниченность заметно снижается.
Циклический. В данном случае размагничивание происходит благодаря приложению знакопеременного поля с амплитудой, которое постепенно уменьшается. При этом тут просматривается определенная закономерность. Чем будет больше проницаемость детали и ее толщина, тем ниже требуется частота поля.
Компенсационный. Он считается самым простым и часто используемым. Суть метода в том, что к трубе прикладывают постоянное поле, которое обычно создают специальные магниты. Вектор его направлен навстречу намагниченности. Таким образом происходит компенсация, сварщик может спокойно выполнять свою работу. При этом по окончанию работ магниты убирают, тем самым отключая поле.

В нашем каталоге вы найдете все необходимое не только для размагничивания, но и для дальнейших работ. Мы предлагаем инверторы, комплектующие, аксессуары, расходные материалы, магниты для устранения магнитного дутья при сварке по отличным ценам и с быстрой доставкой. Заходите, выбирайте и заказывайте!

Источник

Билеты экзамена для проверки знаний специалистов сварочного производства 1 уровень

Магнитное дутье при сварке: что это?

Так что же такое происходит во время сварки, если металл намагничен. С самой заготовкой все нормально, чего никак не скажешь о дуге. Она ведет себя совсем нетипично. Таким образом, магнитное дутье — это явление, заключающееся в отклонении дуги от оси электрода. Конец ее при этом в процессе ручной сварки блуждает по заготовке, тем самым мешая получению качественного шва. Помимо этого, могут наблюдаться прожоги, непровары, излишне сильное разбрызгивание металла, образование пор и даже залипание электрода.

Сущность [ править | править код ]

В процессе сварки в сварочной цепи протекает ток в электрической дуге и в сварочной цепи изделия. Эти токи создают магнитное поле.

Взаимодействие магнитного поля цепи тока в изделии с током столба дуги создает силу, направленную к его центру (явление пинч-эффекта). Эта сила, при подключении электрического провода к месту где заканчивается дуга, не вызывает отклонения столба, а возвращает его при отклонении в начальное положение.

Если место подключения провода находится на каком-либо расстоянии от перпендикуляра, то возникающее магнитное поле является поперечным и вызывает отклонение столба. Отклоняющая сила пропорциональна квадрату дугового тока, поэтому магнитное дутье увеличивается при увеличении сварочного тока. Дутье приводит к ограничению сварки постоянным током на больших значениях электрического тока.

Магнитное дутье: причины возникновения

Чаще всего эффект намагниченности остается после проведения неразрушающего контроля с использованием магнитного дефектоскопа. Данная процедура помогает быстро обнаружить любые изъяны, такие как, например, слишком тонкие участки труб, неровности. Все это, бесспорно, необходимо и очень важно. Но остаются последствия, устранять которые приходится сварщику.

Нередко намагниченность может быть следствием и таких явлений, как упругие механические напряжения в процессе производства и транспортировки. Оказывает свое влияние на металл и магнитное поле Земли. Аналогичное действие на трубопроводы производят и линии электропередач. Особенно актуальна такая проблема, если они находятся в непосредственной близости к объекту.

Борьба с магнитным дутьем

Уже понятно, что эффект магнитного дутья просто мешает специалистам работать. Теперь осталось только понять, как бороться с этой проблемой. Абсолютно полностью устранить магнитное поле невозможно, а вот сделать так, чтобы оно не оказывало воздействия на результат сварочных работ, можно. Сразу оговоримся, что существуют определенные общепринятые нормы. Обычно специалисты при работе с важными объектами ориентируются на стандарт СТО Газпром 2-2.2-136-2007. В инструкции очерчен максимально допустимый предел намагниченности, который установлен на показателе в 2 мТл или 20 Гс. В случае, если остаточная намагниченность переступает этот рубеж, специалисту стоит приступить к размагничиванию.

Всего же принято выделять три уровня намагниченности стуков трубопроводов: слабый до 20 Гс, средний — 20–100 Гс, высокий — свыше 100 Гс.

Конечно, истории известны случаи, когда сварщикам приходилось справляться с намагниченностью без дополнительных приспособлений, просто подстраиваясь под угол и силу отклонения дуги. Но получить шов достойного качества таким методом просто не получится. Поэтому мы предлагаем вашему вниманию три основных способа борьбы с намагниченностью:

В нашем каталоге вы найдете все необходимое не только для размагничивания, но и для дальнейших работ. Мы предлагаем инверторы, комплектующие, аксессуары, расходные материалы, магниты для устранения магнитного дутья при сварке по отличным ценам и с быстрой доставкой. Заходите, выбирайте и заказывайте!

Евгений Костенко — Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Рис. 16. Влияние места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги

Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс также нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс.

Магнитное дутье ухудшает стабилизацию горения дуги и затрудняет процесс сварки. Для снижения влияния магнитного дутья на сварочную дугу необходимо применять специальные меры. К таким мерам относятся: сварка короткой дугой; подвод сварочного тока к точке, максимально близкой к дуге; наклон электрода в сторону действия магнитного дутья; размещение у места сварки дополнительных ферромагнитных масс.

Если невозможно избавиться от влияния магнитного дутья указанными способами, то следует заменить источник питания и производить сварку на переменном токе, при котором влияние магнитного дутья значительно меньше.

1. Перечислите факторы, влияющие на зажигание и устойчивое горение дуги. В каком соотношении находятся напряжение холостого хода источника питания и напряжение дуги?

2. Что выражает статическая вольт-амперная характеристика дуги?

3. Почему вольт-амперная характеристика дуги может быть падающей?

4. В чем различие падающей и жесткой вольт-амперной характеристик?

5. Какое первое важнейшее условие зажигания и горения дуги?

6. Объясните роль ионизации при зажигании и горении дуги.

7. Для чего в сварочную цепь включают дроссель (индуктивность)?

8. Для чего применяют осцилляторы?

9. Что такое магнитное дутье и как оно проявляется?

10. Каковы меры борьбы с магнитным дутьем?

Перенос металла через дугу

При горении сварочной дуги происходит взаимодействие электрического и магнитного полей, в результате чего возникают электромагнитные силы, которые сжимают столб дуги (пинч-эффект). Эти силы направлены от наружной поверхности дуги к ее оси.

Под действием сжимающих электромагнитных сил и высокой температуры на конце электрода происходит плавление металла, образование и отрыв капли, которая переносится на изделие. В зависимости от размера и скорости образования капель различают капельный и струйный перенос. Размер капель зависит от плотности сварочного тока и напряжения дуги. При увеличении плотности сварочного тока происходит уменьшение размера капель жидкого металла, а число их увеличивается. При повышении напряжения дуги размер капель жидкого металла увеличивается, а число их уменьшается. Для уменьшения разбрызгивания металла при дуговой сварке плавящимся электродом сварку проводят с повышенной плотностью сварочного тока при относительно малых значениях напряжения дуги или применяют импульсный режим сварки.

При ручной сварке в виде капель переносится в сварочную ванну примерно 95 % электродного металла, остальное – это брызги и пары, значительная часть которых осаждается в разных местах на изделии.

Капельный перенос происходит при сварке штучными покрытыми электродами. В этом случае большинство капель заключено в оболочку из шлака, образовавшегося из расплавляемого покрытия. Аналогичные процессы переноса металла электрода в шов наблюдаются при сварке под флюсом и сварке порошковой проволокой.

Струйный процесс переноса металла характерен для сварки плавящимся электродом в защитных газах.

При струйном переносе образуются мелкие капли, которые следуют друг за другом в виде непрерывной цепочки (струи). Струйный процесс переноса электродного металла возникает при сварке проволокой малого диаметра с большой плотностью тока. Например, при сварке полуавтоматом (механизированной) в аргоне проволокой (электродом) диаметром 1,6 мм струйный перенос металла осуществляется при критическом токе 300 А. При сварке на токах ниже критического наблюдается уже капельный перенос металла. Обычно струйный перенос электродного металла приводит к меньшему выгоранию легирующих элементов в сварочной проволоке и к повышенной чистоте металла капель и сварного шва. Скорость расплавления сварочной проволоки при этом увеличивается. Поэтому струйный перенос имеет преимущества перед капельным.

При импульсно-дуговой сварке перенос металла через дугу имеет свои особенности. Импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом имеет существенное преимущество по сравнению со сваркой неплавящимся и плавящимся электродами в защитных газах и другими видами сварки, так как с помощью специальной, системы создаются условия управляемого и направленного переноса металла с незначительными потерями металла на угар и разбрызгивание.

Существуют две разновидности управляемого переноса металла. Первая состоит в том, что при каждом импульсе сварочного тока от электрода отделяется и переносится в сварочную ванну одна капля расплавленного металла (при сварке в среде аргона). Вторая разновидность состоит в том, что во время прохождения импульса сварочного тока большей длительности, чем в первом случае, происходит интенсивное плавление электрода со струйным переносом металла.

Этот процесс переноса металла характерен для сварки активированным электродом на постоянном токе прямой полярности в активных и инертных газах, а также при сварке в аргоне постоянным током обратной полярности.

1. Объясните сущность переноса металла через дугу в процессе сварки?

2. Какие виды переноса металла через дугу вы знаете?

3. Как влияют плотность тока и напряжение дуги на перенос капель жидкого металла в процессе сварки?

4. При каких видах сварки происходят процессы капельного переноса металла через дугу?

5. В чем особенности переноса металла через дугу при импульсно-дуговой сварке?

Особенности металлургических процессов при сварке, влияние кислорода, азота и водорода, содержащихся в воздухе, на металл шва

Процесс электрической сварки плавлением характеризуется химическими реакциями, которые возникают между расплавленным металлом и окружающей средой. При переносе металла с электрода в сварочную ванну капли и пары электродного металла и сварочной ванны, нагретые до высоких температур, взаимодействуют с атмосферными и другими газами и жидким шлаком.

Поэтому химический состав наплавленного металла может существенно отличаться от химического состава электродов и основного металла. Это, как правило, усугубляется высокой температурой сварочной ванны и малым временем пребывания металла в жидком состоянии.

Таким образом, в процессе сварки в течение короткого промежутка времени происходят сложнейшие процессы взаимодействия различных химических элементов. Основное влияние на качество сварного шва оказывают кислород, азот и водород. При неправильном ведении процесса сварки водород образует поры в шве, а кислород и азот существенно ухудшают механические свойства наплавленного металла.

Кислород попадает в зону сварки из окружающего воздуха, из влаги кромок свариваемого металла, из влаги флюсов, обмазки электродов и защитных газов, а также из материалов обмазки и флюсов. В материалах обмазки и флюсах кислород находится в виде оксидов марганца, кремния и др. В процессе сварки кислород соединяется с железом и остается в металле шва в виде оксида FeO.

С повышением содержания кислорода в металле шва снижается предел прочности, предел текучести, ударная вязкость; ухудшается коррозионная стойкость, жаропрочность сталей. Удаление кислорода из расплавленного металла достигается за счет введения в сварочную ванну таких элементов, как марганец и кремний. Эти элементы взаимодействуют с оксидом железа FeO, кислород в связанном состоянии переходит в шлак или на поверхность сварочной ванны. Такой процесс называется раскислением.

Азот попадает в зону сварки из окружающего воздуха. Азот растворяется в железе, марганце, титане, молибдене и вступает с ними в химическое взаимодействие с образованием нитридов. Нитриды резко увеличивают прочность и снижают пластичность сварного шва. Для уменьшения содержания азота в металле шва необходимо исключить азот из зоны сварки. Этого достигают при сварке в защитных газах.

Водород, подобно кислороду и азоту, поглощается в процессе сварки металлом шва. Источником водорода в зоне сварки может служить атмосферная влага, влага покрытия или флюса, влага ржавчины на поверхности сварочной проволоки и на свариваемых кромках. В отличие от кислорода и азота водород не образует в процессе сварки химических соединений с железом, а лишь растворяется в расплавленном металле. Повышенная растворимость водорода в жидком металле приводит к пористости.

Уменьшения содержания водорода в металле шва можно добиться путем предварительного прокаливания толстопокрытых электродов и флюсов, тщательной зачисткой свариваемых кромок от ржавчины, окалины и других загрязнений, предварительным нагревом деталей.

Одновременно с удалением из металла шва кислорода, азота водорода необходимо также очищать (рафинировать) металл шва от серы и фосфора, являющихся вредными примесями в сталях. Сера попадает в сварочную ванну из основного металла, сваркой проволоки, покрытий и флюсов. Наиболее неблагоприятной формой сернистых соединений в металле шва является сульфид железа FeS. В процессе кристаллизации он образует с железом эвтектику с температурой плавления ниже, чем у основного металла. Эвтектика располагается между зернами кристаллизующегося металла и является причиной возникновения горячих трещин сноломкость. Избавиться от появления такого дефекта позволяют марганец и кальций, содержащиеся в сварочной проволоке и обмазке электрода.

Источник

Магнитное дутье при сварке и способы его устранения

При сварке трубопроводов и других массивных металлоконструкций сварщики нередко встречаются с эффектом “магнитного дутья”.

Магнитное дутье возникает при воздействии постороннего магнитного поля (намагниченные трубы) на магнитное поле дуги. Дуга отклоняется от оси электрода и зоны сварки, нарушается стабильность горения.

Отклонение дуги внешним магнитным полем

Действие постороннего магнитного поля может быть настолько сильным, что отклонение сварочной дуги не позволяет сварщику наложить сварной шов.

Для устранения или уменьшения магнитного дутья могут быть применены следующие меры:

1. выполнять сварку, когда это возможно, на переменном токе;

2. крепить обратный провод возможно ближе к месту сварки;

3. надежно заземлять свариваемое изделие;

4. ограждать место сварки металлическими экранами для защиты от посторонних магнитных полей.

Если вышеперечисленные методы не устраняют магнитное дутье, то существует более радикальный способ борьбы с этим эффектом.

На трубу, подлежащую сварке, или на обе трубы, подготовленные к стыковке либо уже состыкованные, наматывают сварочный провод сечением не менее 25мм² (6-8 витков). Концы провода подключают к сварочному источнику постоянного тока (выпрямитель, инвертор) и пропускают через провод ток 200 – 300 А в течение 2-3 мин.

Устранение намагниченности проверяется стальной проволокой диаметром 1-1,6мм и длинной примерно 0,5м – проволока не должна притягиваться к трубе.

Если проволока притягивается, то надо пропустить через провод ток в обратном направлении (поменять полярность подключения концов провода).

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник

Дополнительный материал Магнитное поле дуги и сварочного контура

Магнитное дутье при сварке: что это?

Так что же такое происходит во время сварки, если металл намагничен. С самой заготовкой все нормально, чего никак не скажешь о дуге. Она ведет себя совсем нетипично. Таким образом, магнитное дутье — это явление, заключающееся в отклонении дуги от оси электрода. Конец ее при этом в процессе ручной сварки блуждает по заготовке, тем самым мешая получению качественного шва. Помимо этого, могут наблюдаться прожоги, непровары, излишне сильное разбрызгивание металла, образование пор и даже залипание электрода.

ДУГОВАЯ СВАРКА

ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМА ДУГОВОЙ СВАРКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФОРМУ ВАННЫ И РАЗМЕРЫ ШВОВ

К основным параметрам дуговой сварки относятся сила тока дуги Iдуги, напряжение дуги Uдуги и скорость сварки vсв. Полная мощность сварочной дуги Q определяется по формуле:

Тепловложение на единицу длины шва определяется погонной энергией (qoηи/Vсв) и условиями сварки оказывающими влияние на ηи. Величина ηи в зависимости от условий сварки может меняться от 0,3 до 0,95. nbsp; Сила тока дуги в наибольшей степени определяет тепловую мощность. При постоянном диаметре электрода с уве­личением силы тока дуги возрастает концентрация тепловой энергии в пятне нагрева, повышается температура плазмы столба дуги, стабилизируется положение активных пятен на электроде и изделии. С увеличением силы тока дуги возрастает длина сва­рочной ванны, ее ширина и глубина проплавления. Особенно интенсивно растет глубина проплавления. Это обусловлено не только увеличением тепловой мощности и сосредоточенности энергии в пятне нагрева, но и значительным повышением давления дуги на ванну, которое пропорционально квадрату силы свароч­ного тока. В определенных пределах изменения силы тока глу­бина проплавления ванны приближенно может быть оценена зависимостью, близкой к линейной:

где k- коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и др. С увеличением напряжения дуги также возрастает тепловая мощность дуги, а следовательно, и размеры сварочной ванны. Особенно интенсивно возрастают ширина и длина ванны. Ширина ванны связана с напряжением практически прямой зависимостью

E = k·Iдуги·Uдуги / vсв·s

где s — толщина свариваемого металла.

При постоянной силе сварочного тока повышение напряжения дуги незначительно сказывается на глубине проплавления ванны. По-видимому, это обусловлено некоторым снижением эффектив­ного к. п. д. дуги и большими возможностями для блуждания активного пятна по поверхности сварочной ванны.

Рис. 1. Схема сварки погруженной дугой.

Путем медленного уменьшения длины дуги и, соответственно, напряжения дуги можно перейти к сварке погруженной дугой (Рис.1). При постоянной погонной энер­гии повышение скорости сварки вызывает увеличение термичес­кого к. п. д. процесса, а это, в свою очередь, приводит к возрастанию глубины проплавления и уменьшению ширины шва. Изменение скорос­ти сварки при постоянной тепловой мощности дуги заметно ска­зывается на размерах сварочной ванны и шва. Это можно видеть из уравнений для определения ширины е и длины Lсварочной ванны:

L = k (UдугиIдуги)2 / (vсвs2).

При постоянной силе сварочного тока диаметр элек­трода определяет плотность энергии в пятне нагрева и по­движность дуги. В связи с этим при увеличении диаметра элек­трода уменьшается давление дуги на расплав, снижается глубина проплавления ванны и возрастает ее ширина. Дополнительные параметры связаны с условиями ведения процесса сварки и особенностями горения дуги. Так, при одной и той же погонной энергии можно изменять диаметр электрода, род тока и полярность, использовать колебания электрода и др. Эти особенности процесса также сказываются на формировании ванны и конечных размерах швов. В зависимости от рода тока и полярности на изделии выделяется различное количество теплоты. Если теплоту, выде­ляющуюся на аноде Waи катоде Wкприближенно оценивать по эффективному падению напряжений, то получим зависимости

где U3 и UK- анодное и катодное падение напряжений; φ, kT — потенциальная и кинетическая энергия электронов.

Рис. 2 Характер горения дуги и фор­ма сварочной ванны:а — на прямой полярности; б — на обратной полярности

Рис. З. Влияние угла наклона электрода α на формирование сварочной ванны и шва при сварке: а — вертикальным электродом; б — углом вперед; в — углом назад.

Аналогичные результаты могут быть получены отклонением столба дуги магнитным полем при вертикальном расположении электрода (рис. 4.).

Рис. 4. Отклонение дуги магнитным полем при сварке: а — углом вперед; б — углом назад; И — направление магнитного потока; α — угол наклона дуги

При поперечных колебаниях электрода возрастает ширина шва и снижается глубина проплавления. Изменяются условия кристаллизации и тепловой цикл в зоне термического влияния. Колебания электрода в процессе сварки обычно осу­ществляются с частотой 10-60 Гц и амплитудой 2-4 мм. Для этих целей используют различные по конструкции и принципу действия устройства. На практике часто используют сварку двумя одновременно горящими дугами с общим и раздельным плавильным про­странством; расщепленным электродом (двумя или более) и, особенно, сварку трехфазной дугой (рис. 5.). Изменяя характер воздействия дуги, можно при той же мощности добиваться суще­ственного изменения глубины проплавления и ширины сварочной ванны. Так, например, сварка расщепленным электродом обеспе­чивает меньшую глубину проплавления при значительном уве­личении ширины шва по сравнению с одноэлектродной сваркой.

Рис. 5. Многодуговая сварка: а — двумя дугами; б — расщепленным электродом; в — трехфазной дугой

СВАРКА ПЛАВЯЩИМСЯ И НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДАМИ Скорость плавления электрода жестко связана со сварочным током. При сварке различных видов сварных соединений и типов швов требуется неодинаковая скорость плавле­ния электрода. В одних случаях она должна быть минимальной, в других, наоборот, максимальной. При сварке стыковых соединений без разделки кромок и без зазора расплавленный металл электрода образует выпуклость шва. По мере увеличения толщины свариваемых элементов для полного их проплавления необходимо увеличение силы тока дуги. Одновременно с этим увеличивается и количество расплавляюще­гося электрода металла. В результате образуются швы с чрез­мерно большой выпуклостью. Для получения швов с нормальной выпуклостью следует искать пути снижения скорости плавления электрода или прибегать к разделке кромок, сварке с увеличенным фиксированным зазором и другим приемам. При выполнении стыковых соединений с разделкой кромок, а также при сварке угловых швов желательно увеличивать ско­рость плавления электрода, поскольку в этих случаях производи­тельность процесса в, значительной мере определяется количе­ством электродного металла, расплавляющегося в единицу вре­мени, необходимого для заполнения разделки или формирования угловых швов с заданным катетом. На практике в качестве характеристики используют среднюю скорость плавления электрода, определяющуюся количеством расплавленного металла: Gp = αрIд

где: αр — коэффициент расплавления электрода, г/(А. ч); Iд — сила тока дуги, А. Количество наплавленного металла или средняя скорость наплавки

где: αн — коэффициент наплавки, г/(А. ч). Коэффициенты расплавления электрода и наплавки зависят от способа сварки и плотности тока на электроде. Для небольших плотностей тока при ручной дуговой сварке сталей их значение не превышает 7-10 г/(А. ч). С увеличением плотности тока значе­ние коэффициентов возрастает до 17 г/(А. ч) и более. Разница коэффициентов αр и αн определяется потерями электродного металла на разбрызгивание, испарение и т. п.:

где: Ψ — коэффициент потерь, % Для различных способов дуговой сварки потери составляют 1-15 %. С увеличением сварочного тока потери на разбрызгива­ние во многих случаях возрастают. На формирование сварочной ванны и шва влияет характер переноса электродного металла при его плавлении. Перенос расплавленного металла с электрода в сварочную ванну осуще­ствляется под действием электродинамических сил и газовых потоков, образующихся в столбе дуги. При сварке
неплавящимся электродом отсутствует перенос расплавленного металла через дуговой про­межуток. Это в значительной мере облегчает условия горения дуги и обусловливает более высокую ее стабильность. Присадоч­ный металл по мере необходимости подается в головную часть сварочной ванны. В отличие от сварки плавящимся электродом скорость плавления присадочного металла не связана жесткой зависимостью со сварочным током. Количество присадочного металла, подаваемого в ванну, выбирают из условия обеспечения требуемой доли участия присадочного металла в образовании шва. При сварке стыковых соединений без разделки кромок присадочный металл необходим в основном для создания выпук­лости шва. Переход присадочного металла в сварочную ванну, минуя дуговой промежуток, исключает его разбрызгивание. Сокра­щаются потери на испарение и ограничивается взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой столба дуги. При сварке неплавящимся электродом создаются благоприят­ные условия для защиты ванны и формирования шва. Стойкость вольфрамового электрода в первую очередь определяется плот­ностью тока. Большое влияние оказывают род тока и полярность при постоянном его значении. На рис. 6а приведены зависимости стойкости вольфрамового электрода от условий горения дуги. Особенно мала стойкость вольфрамового электрода при сварке на постоянном токе обратной полярности. Это связано с двумя причинами. Во-первых, на аноде выделяется большее количество теплоты, чем на катоде. Во-вторых, боковой нагрев электрода затрудняет отвод теплоты с его торца. В связи с этим сварку вольфрамовым электродом обычно ведут или на переменном токе, или на постоянном токе прямой полярности.

Рис. 6. Допустимые значения постоянного (прямой и обратной полярности) и переменного тока в зависимости от диаметра вольфрамового (ВЧ) электрода (а) и марки вольфрамового электрода (б); ВЧ — вольфрам чистый

Для повышения стойкости электродов в вольфрамовые стержни при их производстве вводят добавку оксидов тория, лантана и иттрия в количестве 1-3 % (рис. 6, б), например, электроды ЭВТ-15 (торированные), ЭВЛ-10 (лантанированные) и ЭВИ-30 (иттриевые). При введении оксидов снижается работа выхода электронов. Это позволяет эмитировать большие потоки электронов при меньшем разогреве катода.

СПОСОБЫ СВАРКИ В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

В последние годы предложены способы дуговой сварки в вакууме. В процессе сварки осуществляется непрерывная откачка камеры, и дуга горит в атмосфере паров, образующихся при расплавлении металла. При сварке в разреженном пространстве существенно меняются условия плавления основного и присадочного металлов и улучшается дегазация ванны. Получает широкое распространение способ сварки в вакууме сжатой дугой сплошным и полым вольфрамовым элек­тродами.

При дуговой сварке применяют два способа газовой защиты: струйную местную и общую в камерах.

Струйная защита относится к наиболее распространенному способу местной защиты при сварке. Качество струйной защиты зависит от конструкции и размеров сопла, расхода защитного газа и расстояния от среза сопла до поверхности свариваемого материала. Характер истечения защитного газа из сопла горелки показан на рис. 7. Только в потенциальном ядре скорость исте­чения защитного газа и его состав остаются постоянными и рав­ными их значениям на срезе сопла: W = W0 и С = С0 где W0и С0 — скорость и состав защитного газа на срезе сопла.

Рис. 7. Схема истечения защит­ного газа из сопла горелки: 1 — сопло горелки; 2 — потенциаль­ное ядро струи; 3 — пограничный слой; 4 — периферийный участок струи

Рис. 8. Конструктивные схемы сопл: а — конические; 6 — цилиндрические; в — профилированные

Защитные свойства струи могут быть оценены длиной началь­ного участка Н. Чем больше этот участок, тем легче осуществлять защиту металла при сварке. Максимальная длина начального участка наблюдается при ламинарном истечении газа. К этому и следует стремиться при выборе конфигурации сопла, его размеров и расхода защитного газа. Наиболее полно оценить за­щитные свойства струи можно по диаметру защитного пятна d3на поверхности свариваемых элемен­тов. Размеры пятна зависят не только от характера истечения струи. Большое влияние оказы­вает диаметр сопла dcи расстояние от среза сопла hдо свариваемой поверхности. На практике применяют три вида сопл: конические, цилиндри­ческие и профилированные (рис. 8). Лучшая защита обеспечи­вается при применении профили­рованных сопел. Расход защитного газа выби­рают оптимальным для обеспече­ния истечения струи, близкого к ламинарному. Для улучшения струйной защиты на входе в сопло устанавливают мелкие металли­ческие сетки, пористые материалы и т. п. Перспективно примене­ние сопла, обеспечивающего кольцевую защиту (разработанного в МАТИ).

Рис. 9. Схема аргонодуговой сварки с местной камерой: 1 — струя основного защитного газа; 2 — сопло сварочной горелки; 3 — корпус мест­ной камеры; 4 — сетка; 5 — струя дополнительного защитного газа

При сварке со струйной защитой возможен подсос воздуха в ре­акционную зону. Поэтому с точки зрения защиты ванны ее нельзя признать совершенной. Для улучшения защиты в ряде случаев, особенно при сварке активных металлов, применяют местные ка­меры (рис. 9). Общая защита в герметичных камерах обеспечивает наиболее высокую степень защиты металла в процессе сварки. Это необ­ходимо при сварке особо активных металлов и сплавов (например, титана, циркония, молибдена, тантала, ниобия и сплавов на их основе). Сварку в камерах чаще всего выполняют неплавящимся элект­родом вручную или автоматически, реже автоматически плавящимся электродом. Для заполнения камер в большинстве случаев используют аргон и гелий высокой частоты. В камере поддержива­ется небольшое (0,005-0,01 МПа) избыточное давление газов. В настоящее время ведутся работы по сварке в камерах при повышенном давлении. Применение высокого давления позволяет сжимать дугу и увеличи­вать концентрацию энергии в пятне нагрева. Сокращается выделение газов из расплавленного металла. Это предупреждает возникновение пористости при сварке металлов, содержащих повышенное количество растворенных газов.

Сварка вольфрамовым электродом. Высокая стойкость электрода наблюдается только при использовании защитных газов, не взаи­модействующих с вольфрамом. Основной защитный газ при этом способе — аргон. Горение дуги в гелии происходит при более высоком напряжении (в 1,4-1,7 раза выше, чем в аргоне). Это требует применения для питания дуги специализированных ис­точников с повышенным напряжением холостого хода. Гелий ис­пользуют как добавку к аргону. Применение аргоногелиевых смесей целесообразно в тех случаях, когда требуется повысить проплавляющую способность дуги без увеличения сварочного тока. Наряду с инертными газами для сварки вольфрамовым элект­родом используют и некоторые активные газы, например, водород и азот или их смеси с аргоном.

Способы сварки свободногорящей дугой в непрерыв­ном режиме в настоящее время имеют наибольшее применение. Процесс ведут с местной и общей защитой вручную или автомати­чески, одной дугой или трехфазной.

Ручную дуговую сварку вольфрамовым электродом при непре­рывном режиме горения дуги применяют главным образом для соединения металла относительно небольшой толщины (1-5 мм) при небольшой протяженности швов, расположенных в трудно­доступных местах. Иногда этот процесс используют при много­слойной сварке изделий с большим сечением.

Конструкции, имеющие протяженные швы при толщине соеди­няемых элементов 1-5 мм, изготовляют автоматической сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом с автоматической пода­чей присадочного металла в зону дуги.

Сварку вольфрамовым электродом необходимо выполнять при определенном ориентировании электрода и присадочной проволоки относительно стыка. Наиболее предпочтительно расположение электрода углом вперед (а = 754-85°). Сварочная проволока по­дается в головную часть ванны под небольшим углом к поверх­ности свариваемых кромок (5-12°). Необходимо предусматривать скольжение торца проволоки по кромкам свариваемого стыка. Угол между присадочной проволокой и вольфрамовым электродом должен быть близким к прямому (рис. 10.).

Рис. 10. Схема сварки вольфрамовым электродом: 1 — Сопло горелки; 2 — вольфрамовый электрод; 3 — дуга; 4 — присадочный металл

Формирование шва зависит от диаметра присадочной проволоки и скорости ее подачи. При выборе режима сварки следует учиты­вать, что увеличение диаметра присадочной проволоки снижает глубину проплавления ванны. Ориентировочно диаметр присадоч­ной проволоки выбирают в зависимости от мощности дуги или диаметра вольфрамого электрода du = (0,5-f-0,7) d3. Основной недостаток способов сварки свободногорящей дугой — их невысокая производительность. Применение высокоамперных дуг (иттриевый вольфрамовый электрод) в значительной мере устра­няет этот недостаток. Наибольшая производительность процесса на­блюдается с применением трехфазной дуги. Параметры режима и тип источника питания выбирают в соответствии со способами сварки. Состав и расход,плазмообразующего газа выбирают исходя из свойств электрода, марки свариваемого металла и требований к устойчивости дуги. Для сварки тонколистового металла широкое применение нахо­дит автоматическая сварка вольфрамовым электродом свободно-горящей и сжатой дугой в импульсном режиме. При этом способе сварки между электродом и свариваемым изделием воз­буждается маломощная дежурная дуга, поддерживающая дуговой промежуток в ионизированном состоянии. Импульсное введение теплоты позволяет точно регулировать тепловложение и сваривать металл толщиной от десятых долей миллиметра. При соответству­ющем выборе длительности импульса и паузы, а также перекры­тия точек можно влиять на кристаллическую структуру металла швов и их свойства. При импульсной сварке проявляется нестационарность тепло­вого режима, обусловленного наличием паузы. Вследствие этого проплавляющая способность дуги зависит от толщины сваривае­мых кромок. При сварке небольших толщин (s = 0,2ч-1,5 мм для сталей) проплавляющая способность импульсной дуги выше, чем непрерывной дуги. С увеличением толщины свариваемых элемен­тов это свойство дуги проявляется в меньшей степени (s=2 мм). При дальнейшем увеличении толщины свариваемых кромок про­плавляющая способность импульсной дуги становится меньше, чем у непрерывной. При достигнутом уровне развития оборудования и технологии импульсная сварка целесообразна только для соединения тонко­стенных элементов конструкций. Предельная толщина зависит от свойств свариваемого металла. Основное преимущество импульс­ной сварки — более широкие возможности регулирования про­плавляющей способности дуги. Это достигается за счет не только новых дополнительных параметров процесса, но также изменения формы импульса тока. Сварка плавящимся электродом. Механизированную и авто­матическую сварку выполняют в основном при непрерывном го­рении дуги. При импульсном горении появляется дополнительная возможность управления процессом плавления и переноса элект­родного металла. В этом случае используют тот же принцип пи­тания дуги, что и при сварке вольфрамовым электродом. От источника небольшой мощности питается дежурная дуга, форми­рующая каплю на электроде, которая сбрасывается в момент по­дачи импульса тока большой величины. При сварке плавяшимся электродом используют инерт­ные и активные газы: в основном аргон, углекислый газ и их смеси. Способ сварки с защитой инертными газами получил широкое применение для сварки сталей, алюминия, титана, их сплавов и других металлов. При сварке сталей в основном исполь­зуют аргон с добавками углекислого газа или кислорода (1-5 %). Введение активных газов стабилизирует горение дуги, снижает разбрызгивание. Наряду с этим окислительная среда повы­шает стойкость швов к водородной пористости. При сварке в атмосфере угекислого газа происхо­дит окисление металла и потеря легирующих элементов. Для компенсации этих потерь сварку ведут специальной проволокой. Защитное действие углекислого газа сводится к изоляции реакци­онной зоны дуги от взаимодействия с воздухом и в конечном счете рассчитано на защиту металла ванны от проникания азота. Степень защиты и раскисления металла при сварке в углекислом газе мо­жет быть повышена применением порошковой проволоки и маг­нитного флюса. Широкое распространение получили способы механизирован­ной и автоматической дуговой сварки в углекислом газе плавя­щимся электродом (диаметром 0,8-2 мм) углеродистых и низко­легированных сталей толщиной более 3 мм. Некоторое приме­нение сварка в углекислом газе имеет при изготовлении конструк­ций из высоколегированных сталей. Основные преимущества сварки в углекислом газе — его эко­номичность, недефицитность защитного газа и достаточно высокое качество металла швов. Механизированная сварка в углекислом газе как более производительный способ успешно конкурирует с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. При сварке в углекислом газе даже на высоких плотностях тока трудно добиться струйного переноса металла. Аномальный характер переноса, по-видимому, связан с сильным сжатием дуги и снижением размера пятна нагрева. Это следует учитывать при выборе режима сварки и источников питания дуги. Наряду с С02 возможно использование смесей газов С02 + + Аг; С02 + 02 и др.

Защитные газы, применяемые при сварке различных металлов и сплавов.

Основными защитными газами, применяемыми для дуговой сварки, являются:

аргон; двуокись углерода; гелий; аргон-гелий (Ar-He); двуокись углерода-гелий-аргон (CO2+He+Ar); аргон-кислород (Ar+O2); аргон-двуокись углерода (Ar+CO2); двуокись углерода-кислород-аргон (CO2+O2+Ar); двуокись углерода-азот-аргон (CO2+N2+Ar).

Аргон применяется для сварки нержавеющих сталей, цветных металлов (алюминий, медь), химически активных металлов (цирконий, титан). Он обеспечивает прекрасную свариваемость и глубину проплавления этих металлов. Для сварки черных металлов аргон обычно используются в смеси с другими газами — кислородом, гелием, двуокисью углерода. Низкий потенциал ионизации аргона помогает получить превосходный профиль сварочного шва и стабильные показатели сварки.

Магнитное дутье: причины возникновения

Чаще всего эффект намагниченности остается после проведения неразрушающего контроля с использованием магнитного дефектоскопа. Данная процедура помогает быстро обнаружить любые изъяны, такие как, например, слишком тонкие участки труб, неровности. Все это, бесспорно, необходимо и очень важно. Но остаются последствия, устранять которые приходится сварщику.

Нередко намагниченность может быть следствием и таких явлений, как упругие механические напряжения в процессе производства и транспортировки. Оказывает свое влияние на металл и магнитное поле Земли. Аналогичное действие на трубопроводы производят и линии электропередач. Особенно актуальна такая проблема, если они находятся в непосредственной близости к объекту.

Типы вакуумных выключателей

Как и любая другая электротехническая продукция, вакуумные выключатели подразделяются на несколько типов, в зависимости от класса напряжения, для которого предназначен аппарат. Поэтому условно их можно подразделить на:

Вторым критерием является мощность отключаемого потребителя, в соответствии с которой модели отличаются по максимальному рабочему току или по мощности.

Борьба с магнитным дутьем

Уже понятно, что эффект магнитного дутья просто мешает специалистам работать. Теперь осталось только понять, как бороться с этой проблемой. Абсолютно полностью устранить магнитное поле невозможно, а вот сделать так, чтобы оно не оказывало воздействия на результат сварочных работ, можно. Сразу оговоримся, что существуют определенные общепринятые нормы. Обычно специалисты при работе с важными объектами ориентируются на стандарт СТО Газпром 2-2.2-136-2007. В инструкции очерчен максимально допустимый предел намагниченности, который установлен на показателе в 2 мТл или 20 Гс. В случае, если остаточная намагниченность переступает этот рубеж, специалисту стоит приступить к размагничиванию.

Всего же принято выделять три уровня намагниченности стуков трубопроводов: слабый до 20 Гс, средний — 20–100 Гс, высокий — свыше 100 Гс.

Конечно, истории известны случаи, когда сварщикам приходилось справляться с намагниченностью без дополнительных приспособлений, просто подстраиваясь под угол и силу отклонения дуги. Но получить шов достойного качества таким методом просто не получится. Поэтому мы предлагаем вашему вниманию три основных способа борьбы с намагниченностью:

В нашем каталоге вы найдете все необходимое не только для размагничивания, но и для дальнейших работ. Мы предлагаем инверторы, комплектующие, аксессуары, расходные материалы, магниты для устранения магнитного дутья при сварке по отличным ценам и с быстрой доставкой. Заходите, выбирайте и заказывайте!

Устройство и принцип действия

Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки.

Общий вид вакуумного автоматического выключателя

Устройство вакуумного выключателя.

Из картинки ниже видно, что внутри устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов. Один из них выполняется подвижным, второй стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течении длительного периода времени (несколько десятков лет). Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки. Именно этот элемент стал камнем преткновения для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого века.

Современные технологии предоставляют возможность сохранения вакуума внутри емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится претерпевать во время коммутаций. Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Конструкция вакуумного выключателя

Принцип гашения электрической дуги.

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. Если в воздушных выключателях с методом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на несколько метров, а в элегазовых и масляных выключателях стараются погасить диэлектрическим материалом, то в вакуумных применяется другая технология. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное к выделению заряженных частиц. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает пустое пространство с высокой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

Источник