Стартовая >> Архив >> Генерация >> Способы нанесения активирующих флюсов при сварке трубопроводов ТЭС и АЭС

Способы нанесения активирующих флюсов при сварке трубопроводов ТЭС и АЭС

Паршин С. Г.

При монтаже трубопроводов пара и горячей воды согласно нормативным документам предусматривается использовать аргонно-дуговую сварку неплавящимся электродом с активирующими флюсами [1,2]. В настоящее время разработаны активирующие флюсы и флюсы-пасты, которые в зависимости от химического состава предназначены для увеличения проплавляющей способности дуги для улучшения формирования шва и отделимости шлаковой корки, для защиты обратной стороны корневого шва [3].
Статья посвящена повышению производительности сборочно-сварочных операций при аргонно- дуговой сварке с активирующим флюсом за счет разработки рациональных способов нанесения и введения активирующих флюсов. Активирующие флюсы - мелкодисперсные порошки химических соединений, которые в виде шликера - раствора порошка в этиловом спирте - наносят перед сваркой на внешнюю часть кромок соединяемых труб. После сушки по слою флюса производят автоматическую или ручную аргонно-дуговую сварку вольфрамовым электродом.
Если традиционная технология аргонно-дуговой сварки предусматривает сварку труб с разделкой кромок за 3-7 проходов, то сварка по слою флюса позволяет выполнять полное проплавление труб с толщиной стенки до 10 мм за один проход без разделки кромок, что в 1,9 - 3,5 раза увеличивает производительность сварочных операций. Обладая существенной привлекательностью, этот способ сварки применяется ограниченно, что связано с рядом причин организационного и технологического характера. В частности, отсутствуют нормативные документы, регламентирующие производство и технику применения активирующих флюсов. Например, в [1] имеется ссылка на марки активирующих флюсов ВС-2ЭК и ВС-31К, однако указания о технологии их применения отсутствуют. Разрозненные сведения о составе и технологии применения флюсов содержатся в описаниях некоторых изобретений.
Разработаны десятки составов флюсов для аргонно-дуговой сварки сталей и цветных металлов, увеличивающие проплавляющую способность сварочной дуги и снижающие образование пор при сварке в неблагоприятных условиях. Однако отсутствуют классификация флюсов и конкретные рекомендации по их применению для конкретных марок сталей. Практика показывает, что составы флюсов обладают разной эффективностью при сварке аустенитных, мартенситно-ферритных и теплоустойчивых сталей, что связано с разным воздействием компонентов флюса на горение дуги и расплав стали при формировании сварного шва.
Традиционная технология применения флюса предусматривает нанесение слоя флюса в виде спиртового шликера мелкодисперсного порошка флюса. При сварке спирт, выполняющий роль связующего вещества, испаряется и слой флюса покрывается трещинами. В результате часть флюса отслаивается от металла и под давлением плазмы дуги рассеивается, что снижает общее количество флюса, поступающее в зону сварки. Другая часть флюса относительно большими фракциями втягивается в зону сварки, что нарушает стабильность горения дуги. Для равномерного плавления флюс необходимо было бы наносить в виде сухого мелкодисперсного порошка с размером фракций 30-150 мкм. Однако при этом возрастает рассеивание и нанесение порошка возможно в нижнем положении деталей.
нанесения флюса в виде шликера
Рис. 1. Способы нанесения флюса в виде шликера:
а - тонкий слой флюса; б - слой флюса повышенной толщины
Способы нанесения флюса в виде негерметичной ленты
Рис. 2. Способы нанесения флюса в виде негерметичной ленты:

Большинство флюсов содержат фтористые соли, которые обладают низкой адгезией с металлической поверхностью. При установке орбитальной головки сварочного автомата или перемещении свариваемых труб нанесенный слой флюса легко повреждается и требуется его восстановление. Для качественного процесса сварки слой флюса должен быть равномерным по толщине и ширине, что невозможно обеспечить при нанесении ручными способами: кистью или напылением. После нанесения спиртового шликера требуется его сушка, что увеличивает время сборочных операций. При сварке сгорает и используется средняя зона слоя флюса и около 50% флюса теряется в виде остатков.
Эти недостатки сдерживают применение активирующих флюсов и требуют разработки более эффективных способов нанесения и введения флюсов. Основой для разработки таких способов является метод изоляции, при котором порошок флюса располагается внутри герметичной оболочки из нейтральной по отношению к свариваемому металлу термостойкой ткани в виде шнура или ленты. В качестве материала ткани можно применить стеклоткань толщиной 0,1 - 0,2 мм с предельной рабочей температурой до 1100 С. что позволяет получить различные виды активирующих лент и шнуров круглого и квадратного сечения.
Материал и толщина оболочки выбираются таким образом, чтобы обеспечить одновременное плавление оболочки и порошка флюса. Применение флюса в герметичной оболочке позволяет в 2-3 раза сократить время сборочных операций и получить экономию флюса около 50% за счет отсутствия рассеивания и остатков.

Среди существующих способов нанесения и введения флюсов следует выделить следующие:
слой флюса толщиной 0,05 - 0,3 мм. Наиболее простой способ нанесения. Недостатки: низкая ада - плоская лента с флюсом; б - лента с флюсом переменной толщины гезия, неравномерность слоя по толщине и ширине;
слой повышенной толщины 1 — 2 мм. Этот способ применяется при толщине стенки труб более 6 мм при токе более 150 А для увеличения проплавляющей способности дуги и стабильности формирования шва при отклонениях длины дуги. Наносится в виде спиртового шликера смеси состава: 50 - 40% порошка флюса, 60 - 50% порошка MgO или СаО (рис. 1). Недостатки: трудоемкость нанесения и низкая стойкость к механическим повреждениям;
слой флюса между слоями нейтральной термостойкой ткани толщиной 0,1-1 мм с рабочей температурой 500 - 1100°С.
М
Рис. 3. Способ нанесения флюса в герметичной оболочке в виде шнура круглого сечения:
1,2- свариваемые кромки труб; 3 - порошок флюса; 4 - оболочка из стеклоткани
Способ применяется для увеличения проплавляющей способности дуги и стабильности формирования однопроходного шва при отклонениях длины .дуги (рис. 2);
слой флюса переменного сечения, располагаемый между слоями термостойкой ткани, в виде негерметичной активирующей ленты. Способ применяется для увеличения проплавляющей способности дуги и стабильности формирования однопроходного шва при отклонениях длины дуги и скорости сварки;
порошок флюса в герметичной оболочке, в виде активирующего шнура круглого или квадратного сечения. Способ применяется для сварки стыковых, угловых и тавровых соединений в любом пространственном положении для увеличения проплавляющей способности дуги (рис. 3);
нанесение флюса парафиновым карандашом. Основной недостаток: использование органического вещества, что приводит к образованию пор и разрушению электрода;
введение мелкодисперсного порошка флюса в газовую магистраль, совместно или раздельно с инертным газом. Недостатки: низкая эффективность, снижение стабильности горения дуги и стойкости вольфрамового электрода;
введение порошка флюса из бункера впереди дуги. Недостатки: нарушение газовой защиты и стойкости вольфрамового электрода.

Почти все составы активирующих флюсов способствуют снижению газонасыщения сварочной ванны и образованию пор при сварке в неблагоприятных условиях, которые часто наблюдаются при монтаже и ремонте. Причиной этого эффекта является связывание водорода в атмосфере дуги в нерастворимые летучие соединения HF, HCL, а также образование на поверхности сварочной ванны тонкой шлаковой пленки, препятствующей диффузии Н2, N2 вглубь сварочной ванны.

Выводы

  1. Использование активирующих флюсов является перспективным направлением для развития сварочных технологий при монтаже трубопроводов. Причинами их ограниченного применения является отсутствие нормативных документов, подробно регламентирующих технологию производства и применения активирующих флюсов.
  2. Предложенные способы нанесения и введения флюсов, в отличие от традиционных, обладают точностью, быстротой и надежностью, что сокращает время сборочных операций и расход активирующего флюса.

Список литературы

  1. РД 34 15.027-93. Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте оборудования электростанций (РТМ -1С-93).
  2. ПН АЭ Г-7-009-89. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварка и наплавка. Основные положения. М: Госатомэнергонадзор СССР, 1989.
  3. Паршин С. Г. Состав и выбор пастообразных флюсов для дуговой сварки энергетического оборудования. - Промышленная энергетика, 2000, № 2.
 
« Состояние и перспективы развития ветроэнергетики США   Сравнение экономичности ионитного и обратноосмотического обессоливания воды »
электрические сети