Рассмотрены особенности горения дуги, переноса металла и формирования соединения при сварке под водой. Сформулированы принципы создания покрытых электродов и самозащитных порошковых проволок для подводной сварки. Даны характеристики сварочных материалов. Рассмотрены различные типы сварных соединений и приведена методика проведения подготовительных работ для предстоящей сварки. Описаны возможные дефекты соединений и способы предупреждения их образования. Обобщены сведения о типичных повреждениях подводных металлоконструкций и предложены технологические решения для их восстановления подводной сваркой с использованием плавящегося электрода. Рассмотрены технические характеристики современного оборудования для дуговой сварки под водой. Представлены основные способы подводной термической резки, приведена сравнительная характеристика электродных материалов и примеры применения технологий подводной термической резки.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.76 + К642.76

Рубрики:

Підводне зварювання металів

Підводне різання металів

Шифр НБУВ: ІВ209449 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Із використанням систем штучного інтелекту (СШІ) оцінено якість зварних з'єднань, виконаних під водою, двох видів дефектів збирання: зміна відстані деталь-пальник, зміна зазору між пругами деталей. Контроль якості проводився за електричними параметрами дугового процесу. Показано ефективність використання СШІ для виявлення вказаних видів дефектів.

  Скачати повний текст

Вивчено особливості впливу водного середовища на фізико-металургійні закономірності процесу дугового зварювання та розроблено на цій базі теоретичні засади і науково-обгрунтований комплекс металургійних і технологічних заходів забезпечення якості зварних з'єднань маловуглецевих на низьколегованих сталей з міцністю до 600 МПа. Установлено умови стабільного горіння дуги у водному середовищі за підвищеного тиску. Розвинуто уявлення про механізм утворення пор водневого походження та встановлено закономірності впливу умов зварювання на щільність металу шва. Визначено методи керування структурою та властивостями металу швів, виконаних під водою, та принципи їх легування для зварювання сталей, схильних до утворення холодних тріщин у ЗТВ. Вивчено якісний і кількісний вплив структурного та водневого факторів, які визначають підвищену схильність зварних з'єднань до пришовних тріщин за екстремальних умов підводного зварювання. Розроблено комплекс металургійних і технологічних методів забезпечення якості зварних з'єднань низьколегованих сталей підвищеної міцності, принципи побудови електродних матеріалів нового покоління та приклади їх реалізації.

Рассмотрены особенности горения дуги, перенос металла и условия формирования соединения при сварке под водой. Сформулированы общие принципы создания покрытых электродов и самозащитных порошковых проволок для выполнения подводной сварки, представлены их механические свойства. Приведены типы сварных соединений и электрические параметры дугового процесса. Обобщены типичные повреждения подводных металлоконструкций и приведены технологические решения, изпользовавшиеся при их успешном восстановлении с помощью подводной сварки плавящимся электродом. Описано оборудование для реализации процессов мокрой и сухой подводной сварки плавящимся электродом. Излоджены основные способы подводной резки, даны их сравнительные характеристики. Приведены сравнительные данные электродных материалов. Кратко описаны примеры успешной реализации технологий подводной резки.

Для улучшения качества, физических и механических характеристик сварных соединений при подводной сварке стали типа 15ХНСД с помощью приспособления для полуавтоматической "мокрой" сварки с порошковым никелевым электродом применено внешнее переменное магнитное поле. Доказано, что применение внешнего переменного магнитного поля при подводной сварке существенным образом улучшает структуру сварного соединения. Благодаря электромагнитному взаимодействию при подводной сварке выравнивается химический состав материала сварного шва, уменьшается доля закалочных структур в структуре металла, уменьшаются и гомогенизируются размеры кристаллических зерен и газовых пузырьков, улучшается комплекс механических свойств сварного соединения.

Описаны методика исследований основных характеристик дуги под водой и оборудование для их проведения. Найдены значения напряжения холостого хода источника питания для возбуждения и поддержания устойчивого существования дуг с голыми стальными и порошковыми (ППС-АН1) электродами при давлении воды 0,1...5,0 МПа. Для устойчивых дуг установлены зависимости значений напряжения и тока от давления воды, найдены градиенты напряжения в их столбах и суммы приэлектродных падений потенциала.

Установлено, что применение электромагнитного воздействия является эффективным способом дегазации швов. Наличие в экспериментальных кривых экстремума позволит оптимизировать параметры управляющего магнитного поля.

Рассмотрено влияние глубины погружения и температуры испытаний на ударную вязкость участков сварного соединения стали 17Г1С.

Рассмотрена проблема обеспечения устойчивости дуги, горящей в воде, в условиях высокого гидростатического давления окружающей среды. Изложены современные представления о причинах неустойчивости дугового разряда и сформулированы исходные положения для постановки исследований в указанных условиях применительно к задаче расширения технологических возможностей способа механизированной подводной сварки порошковой проволокой, разработанного в ИЭС им. Е. О. Патона.

С помощью расчетно-экспериментального метода рассмотрены особенности транспорта водорода при мокрой подводной дуговой сварке корневого прохода стыкового шва из малоуглеродистой и низколегированной стали. Показано влияние глубины сварки и типа присадочного металла на концентрацию водорода в металле шва и зоны термического влияния.

С помощью математического моделирования изучены закономерности эволюции образовавшихся перед фронтом кристаллизации газовых пузырьков при мокрой подводной сварке. По результатам численных экспериментов установлена зависимость влияния скорости кристаллизации, гидростатического давления и концентрации водорода на критический радиус газового пузырька и динамику его изменения.

Приведены результаты исследований, выполненных в специальной камере для имитации глубоководных условий сварки порошковой проволокой. Показана эффективность введения в состав проволоки активизирующих добавок в целях стабилизации дуги при работе на значительных глубинах.

Исследовано влияние типа заряда взрывчатых веществ и способа их наложения при предварительной ударноволновой обработке свариваемых кромок на параметры ЗТВ соединений стали 17Г1С, выполненных под водой. Установлена возможность значительного измельчения зерен на участке ЗТВ, уменьшения его ширины, локализации строчечных неметаллических включений. Применение предварительной обработки кромок взрывом позволяет снизить риск образования холодных трещин в металле ЗТВ.

Приведены обобщающие материалы о ряде конструкторских разработок в области подводной сварки и резки, выполненных в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины с 1966 г., которые оценены с позиции пользователя.

Исследованы сварные соединения низколегированной стали повышенной прочности, выполненные под водой электродами со стержнем из хромоникелевого сплава. Оценено влияние окружающей среды на газонасыщенность и плотность наплавленного металла, структуру и свойства различных зон соединения. Показано, что применение высоколегированных электродов позволяет повысить пластичность и прочность металла шва до уровня свойств основного металла.

Изучено влияние содержания никеля на механические свойства соединений, полученных мокрой сваркой под водой самозащитными порошковыми проволоками. Установлено, что введение никеля повышает механические свойства металла швов. Исследования состава неметаллических включений позволили установить отсутствие в некоторых из них адгезионной связи между неметаллическим включением и ферритной матрицей. Это объясняется повышением концентрации водорода, который в процессе формирования структуры собирается на границе неметаллического включения и матрицы. Наличие таких "ловушек" может снижать скорость массопереноса водорода при сварке под водой. Установлено, что при массовой доле никеля более 1,2 % формируется смешанная ферритная структура металла швов с химической микронеоднородностью.

На основе анализа экспериментальных зависимостей механических свойств сварных швов от индукции управляющего магнитного поля оптимизирован режим внешних электромагнитных воздействий для условий мокрой подводной сварки.

Численным методом выполнена оценка характера влияния гидростатического давления, скорости перемещения фронта кристаллизации сварочной ванны и концентрации водорода в жидком металле при мокрой сварке под водой на значение критического радиуса газового зародыша. Полученные результаты позволяют установить закономерности влияния условий подводной сварки на склонность к образованию пор.