Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (ММА)
Причиной является то, что эта сварка обеспечивает высокое качество сварных соединений и то, что поверхность шва менее окислена по сравнению со сваркой МАГ, например.
Такие швы не требуют последующей обработки (зачистки шлифовки или травления), которая сводит на нет иногда достоинства сварки МИГ/МАГ. В любом случае необходимо удалять оксидный слой с поверхности швов, поскольку он уменьшает коррозионную стойкость в этом месте.
Это относится к поверхностям, контактирующим с химически активными веществами — внутренние поверхности труб и сосудов. Наружные швы обрабатываются, в основном, для придания им хорошего внешнего вида.
Для ручной сварки в настоящее время, в основном, применяют электроды с рутиловым покрытием. Сварка рутиловыми электродами по сравнению с электродами с основным покрытием образует легко удаляемый шлак и гладкую поверхность шва (см. рис. 1).
Особенно это относится к угловым швам. Кроме обычных покрытых электродов имеются также порошковые легированные штучные электроды, позволяющие проводить высококачественную и высокопроизводительную сварку.
Основными сварочными источниками в настоящее время являются инверторные источники. Кроме отличных сварочных характеристик они предоставляют различные дополнительные функции, такие как «горячий старт» и функция, предотвращающая прилипание электрода. На рис. 2 показано применение ручной сварки на строительстве химического завода. Привариваются кольцевые усилительные элементы емкости.
Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG)В химической промышленности эта сварка является наиболее распространенной. Ручная сварка ТИГ часто применяется для сварки корневых швов. Тот факт, что подача присадочного материала не зависит от сварочного тока, делает этот процесс наиболее подходящим для выполнения этой работы.
Однако из-за малой производительности заполняющие слои выполняют другим видом сварки, например, ручной покрытыми электродами. Часто для механизированной сварки труб из химически стойкой стали применяют орбитальную сварку ТИГ.
Для этой сварки применяется импульсный режим с частотой до 10 Гц. Такой режим обеспечивает лучший контроль за сварочной ванной и хорошее проплавление. Очень важным фактором является повторяемость результатов сварки коренных швов с очень малым «провисанием» (менее 0,1 мм) шва на внутренней поверхности трубы.
Это особенно важно для труб, внутренняя поверхность которых регулярно прочищается протаскиванием специального устройства (Рис.З).
Орбитальной сваркой приваривают к заготовкам труб фланцы, колена и отводы. Этим же методом приваривают эти участки к трубопроводам. Орбитальная ТИГ — сварка используется для сваривания труб в трубные доски (различные теплообменники или реакторы).
Типичным применением орбитальной сварки ТИГ является сварка различных трубопроводов технологических линий химических производств. Сборка такой линии показана на рис. 4. Сварка плавящимся электродом в среде инертных или активных защитных газов (MIG/MAG). Инертный газ редко применяется в качестве защитного газа для сварки сталей, применяемых в химической отрасли.
Таким образом, в основном применяется МАГ- сварка. Ранее применялась смесь аргона с 15% кислорода. Однако при сварке на шве и в прилегающей к шву области образуется оксидная пленка, которую необходимо удалять со сварных изделий.
Применение газов, содержащих СО2, проблематично, поскольку выделяющийся угарный газ ведет к цементации наплавленного метала, снижающей коррозионную стойкость. Однако, добавка небольшого количества СО, не вызывает никаких проблем. Успешно применяют в настоящее время для сварки химически стойких сталей смесь аргона с 2,5% СО2.
При этом достигается не только лучшая проплавляемость, но и меньшая окисляемость металла шва по сравнению с применением смеси аргон/ кислород. Трех компонентная смесь Аг+5%02+5% СО2, применяемая для сварки нелегированных сталей, не подходит для сварки нержавеющих сталей.
Другим недостатком сварки МАГ является риск появления дефектов непровара между слоями и боковыми поверхностями. Хотя этот риск меньше по сравнению со сваркой нелегированных сталей, поскольку химически стойкие стали имеют меньшую теплопроводность, но эти дефекты трудно поддаются обнаружению методами неразрушающего контроля и могут остаться в сварном изделии.
По этой причине внутренний стандарт и требования различных химических компаний Германии запрещают применять этот процесс сварки при строительстве химических предприятий. Такое положение препятствует широкому применению МАГ — сварки при строительстве химических заводов.
Сварка порошковыми проволоками (FCW)
Все порошковые проволоки, производимые концерном ЭСАБ, требуют при сварке защитный газ, т.е. они применяются в МАГ — сварке. В отличие от сплошных проволок порошковые проволоки могут расплавляться в среде смеси аргона с достаточно большим содержанием СО2, например 18%.
Некоторые марки порошковых проволок могут применяться с чистым СО2. Насыщение углеродом наплавленного металла (цементация) при применении порошковых проволок, особенно шлакосодержащих, становится менее важным фактором.
При применении таких проволок образуется значительно меньше оксидной пленки на поверхности шва и на прилегающих к шву участках, что исключает основной недостаток МАГ- сварки сплошной проволокой. Возможность большей скорости подачи и небольшой риск непровара также являются достоинствами этой сварки. Все это может привести к более широкому применению этого метода при строительстве химических предприятий.
Сварка под флюсом (SAW)
До сих пор распространено мнение, что сварка под флюсом годна только для сварки толстостенных конструкций. С подкладками с обратной стороны стыка можно успешно сваривать односторонним швом встык листы толщиной от 3 мм. Возможна стыковая сварка листов коррозионно-стойких сталей толщиной 5… 10 мм без разделки кромок. При толщинах листов больших 10 мм необходима разделка кромок (Y-образная и Х-образная).
Для сварки под флюсом коррозионно-стойких сталей применяют специальные флюсы, которые либо металлургически уменьшают потери при плавлении хрома, либо даже полностью исключают его потери. Последнее возможно только при применении керамических флюсов.Сварка под флюсом обеспечивает очень гладкую наружную поверхность шва с легко удаляемым оксидным покрытием.
Поскольку этот процесс является полностью механизированным, то для его применения необходимы капиталовложения. Он применяется только для сварки длинных швов или для кольцевых швов. В большинстве случаев — это сварка кольцевых швов на больших сосудах.
Другой областью применения сварки под флюсом является наплавка лентой поверхностей. Наплавку производят на изделия, изготовленные из нелегированной стали или низколегированной стали. Наплавка высоколегированной стали защищает поверхности от возможного соприкосновения с химически активными веществами.
Другие процессы
При строительстве химических заводов применяют также плазменную сварку. Она применяется для сварки в один проход продольных швов сосудов из CrNi стали с толщиной стенок 3…6 мм.
Начинают постепенно применять электрошлаковую наплавку поверхностей сосудов вместо наплавки под флюсом, т.к. электрошлаковая наплавка дает лучшие результаты. Применение формирующих газов. Было отмечено, что на поверхности шва и около него образуется оксидная пленка, вызывающая коррозию металла.
Для удаления этой пленки применяют различные методы очистки, шлифовки и травления. Однако эти методы неприемлемы для внутренних поверхностей сосудов малого диаметра или труб. В этом случае для предотвращения образования оксидной пленки во внутреннюю поверхность сосуда или трубы при сварке подают защитный газ.
Кроме аргона для этих целей можно применять смесь аргона с водородом. Применяют и менее дорогие газы, например, азот или смесь водорода и азота в том случае, когда материал изделия позволяет применение таких газов.
Поскольку эти газы позитивно воздействуют на процесс формирования обратной стороны корневого шва благодаря их охлаждающему эффекту, их называют формирующими газами.