ЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ
- Способы сварки и наиболее широко используемое оборудование
Сварка в строительстве ведется как на постоянном, так и переменном токе. Наиболее распространенное сварочное оборудование приводится в табл. 6.
Таблица 6
Примечание. Кроме того, применяются сварочные агрегаты (сварочный ток 300 а) с двигателями внутреннего сгорания бензиновыми марки АСБ-300 и дизельными АДТ-303.
К основным преимуществам сварочных работ на постоянном токе относятся: равномерная загрузка трехфазной сети (при применении сварочных преобразователей и выпрямителей), большая устойчивость дуги и лучшее качество сварки при токах ниже 250 а, более высокий коэффициент мощности, возможность применения необмазанных электродов, меньшие потери металла на угар и разбрызгивание.
Сварочные установки на постоянном токе применяются только при повышенных требованиях к качеству сварных соединений, а также при автоматической сварке.
У сварочных установок на переменном токе более высокий к. п. д. За ними проще уход; меньшая стоимость оборудования.
Наиболее широко применяемые в строительстве аппараты переменного тока — это сварочные трансформаторы. Масса их зависит от величины номинального тока, продолжительности включения ПВ (ПР), напряжения холостого хода, пределов регулирования тока, исполнения. Чем выше указанные параметры, тем тяжелее трансформатор.
Сварочные трансформаторы выпускаются на напряжение 380 или 220 в, вентиляция преимущественно естественная; трансформаторы снабжаются фильтрами радиопомех. При периодах работы (ПР), меньших чем номинальные (паспортные), допускается сварка токами, превышающими номинальные. Трансформаторы могут использоваться как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. Величина сварочного тока (ориентировочная) определяется по шкале.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает только однокорпусные сварочные трансформаторы с достаточно широким диапазоном регулирования тока.
Сварочный трансформатор ТС-500 — однопостовой, стержневого типа с обмотками, выполненными из алюминиевого провода. Параллельное соединение катушек первичной и вторичной обмоток соответствует основному диапазону сварки 165—650 а, последовательное — сварке в диапазоне 40—165 а.
Трансформатор ТСК-500 дополнительно укомплектован статическим конденсатором типа КМС-0,38. Аналогичны по конструкции трансформаторы ТС-300 и ТСК-300 па ток 300 а.
Промышленность выпускает облегченные малогабаритные переносные трансформаторы, предназначенные для ручной дуговой сварки при ремонтных и монтажных работах. Например, трансформатор ТСП-1 применяется для сварки при токах до 180 а.
Трансформатор ТСП-2 (на ток до 300 а) —однофазный, стержневой, на стержнях магнитопровода расположены по две катушки попарно. Сварочный ток регулируется изменением индуктивного сопротивления рассеяния: ступенчатое (две ступени) осуществляется переключением соединения катушек вторичной обмотки, плавное регулирование — изменением расстояния между обмотками (вращением рукоятки).
Трансформатор ТД-500 (выпускается взамен ТС-500) рассчитан на работу с ПР = 60%. Он имеет две ступени регулирования. Для получения надежного электрического контакта выводы катушки армированы медью методом холодной сварки. Доски зажимов закрываются специально предусмотренными крышками. Для переключения диапазонов тока применен барабанный переключатель. Величина тока определяется по шкале. Трансформатор снабжен колесами, ручками и скобами.
Трансформаторы СТШ-300 и СТШ-500 предназначены для сварки, резки и наплавки металла при ПР = 60% номинальными токами 300 и 500 а; питание осуществляется от сети 220 или 380 в.
Кокандский экспериментальный электромашиностроительный завод начал серийно выпускать сварочные трансформаторы ТД-304 (300 а) с дистанционным регулятором сварочного тока, предназначенные для строительно-монтажных работ.
На строительных площадках продолжают использовать сварочные трансформаторы, выпуск которых промышленностью прекращен. Наиболее распространенными являются трансформаторы типа СТЭ-34.
Опытом строительно-монтажных организаций определена целесообразность использования сварки под слоем флюса. Сварка закладных частей под слоем флюса внедрена трестами Харьковоргтехстрой, Харьковжелезобетон и Харьковжилстрой-2. Под флюсом возникает электрическая дуга, которую поддерживают в течение всего времени сварки. При таком способе сварки отпадает необходимость в электродах и в 4 раза повышается производительность труда. Для автоматической дуговой сварки под слоем флюса предназначены трансформаторы типов ТСД-500-1, ТСД-1000-4 и ТСД-2000-2.
Из числа мотор-генераторных преобразователей для дуговой сварки наиболее широко используются в строительстве преобразователи ПСО-300 (14 кВт) и ПСО-500 (28 кВт). Преобразователь состоит из генератора постоянного тока, электродвигателя и пускорегулирующей аппаратуры. Якорь генератора и ротор электродвигателя насажены на общий вал. В настоящее время разработан новый сварочный преобразователь типа ПД-302, позволяющий вести сварку на переменном токе с частотой 400 Гц, но при небольшой протяженности проводов (10—12 м).
Большая роль в повышении уровня механизации сварочных работ принадлежит полуавтоматам для дуговой сварки в среде углекислого газа, созданным в СССР. Сварка в среде углекислого газа обеспечивает высокое качество соединения, дает возможность сравнительно легко механизировать процесс в любых пространственных положениях при соединении металлов толщиной от 0,1 до 100 мм. При таком способе сварки производительность труда повышается в 2—2,5 раза. Для сварки в монтажных условиях при токах до 300 а серийно выпускаются полуавтоматы облегченного (ПДГ-301) и ранцевого (ПДГ-302) типов. Совместно с полуавтоматами используется сварочный преобразователь ПСГ-500.
В строительстве уже достаточно широко применяется способ ванной сварки стержней арматуры железобетонных конструкций. При этом способе расплавление металла изделия происходит в значительной мере за счет тепла, передаваемого изделию ванной жидкого металла. Наиболее широко встречается ручная ванная сварка одним электродом (можно несколькими) на повышенных токах (рекомендуемые режимы [67], том II, стр. 186).
Госстроем СССР утвержден ГОСТ 14098—68 «Соединения сварные арматуры железобетонных изделий и конструкций. Контактная и ванная сварка. Основные типы и конструктивные элементы». Стандарт отражает отечественные достижения, в частности ванной сварки, в инвентарных формах [77].
Стандарт предусматривает конструкции крестообразных и стыковых сварных соединений, выполняемых контактной сваркой, ванной полуавтоматической сваркой под флюсом в инвентарных формах, ванной многоэлектродной сваркой в инвентарных формах. Согласно стандарту стержни должны соединяться ванным способом сварки в съемных формах (из меди или графита) многоразового использования (из керамики).
Применение предусматриваемых стандартом типов сварных соединений увеличивает производительность труда сварщиков, ведет к снижению расхода стали и сварочных материалов и повышает эксплуатационную надежность.
Большое применение получили разработанные в СССР полуавтоматы и автоматы для электрошлаковой сварки. Производительность при этом способе сварки выше в 10 раз и более, чем при многопроходной сварке под флюсом изделий больших толщин.
Трестом Южстальконструкция была впервые применена полуавтоматическая электрошлаковая сварка стыков арматуры при монтаже железобетонного каркаса четырнадцатиэтажных зданий курорта на мысе Пицунда.
При этом способе сварки был применен шланговый полуавтомат А-765, разработанный Институтом электросварки имени Е. О. Патона АН УССР и серийно выпускаемый промышленностью. Механизм, подающий электродную проволоку в плавильное пространство разъемной формы, в которой производится сварка стыка, приводится в движение асинхронным электродвигателем мощностью 0,27 кВт. Держатель со шлангом, предназначенный для подачи электродной проволоки диаметром 2 мм в плавильное пространство, отделен от сварочного кабеля, что создает удобство пользования держателем.
В качестве источника питания применяется сварочный преобразователь ПСГ-500, у которого генератор имеет жесткую характеристику. Полуавтомат Л-765 подключается к сети с помощью восьмижильного кабеля.
Применение полуавтоматической электрошлаковой сварки стыков арматуры позволяет значительно повысить механизацию сварочных работ в строительстве и снизить их трудоемкость. Машинное время сварки одного стыка стержней диаметром 36 мм при полуавтоматической сварке составляет 2-3 мин вместо 15-18 при ручной ванной сварке. Кроме того, вместо дорогостоящих электродов, применяемых при ванной сварке, при данном способе используется низкоуглеродистая сварочная проволока, которая дешевле электродов в 1,5 раза.
Разработано малогабаритное, маневренное оборудование для сварки вращающейся дугой в магнитном поле неповоротных стыков труб санитарно-технических систем и трубопроводов.
Широко используются в строительстве автономные источники питания — сварочные агрегаты постоянного тока (от 125 до 1000 а) с двигателями внутреннего сгорания бензиновыми (ЛСБ-300-7 и прежних выпусков) и на дизельном топливе (ЛДТ-303 и др.). За последние годы в сварочных агрегатах скорость вращения повышена с 1500 до 3000 об/мин, что позволило снизить вес (на 40—46%) и габариты; пики токов короткого замыкания снижены на 15—30%, а" это способствует уменьшению коэффициента разбрызгивания металла в 2 раза. В настоящее время создаются облегченные агрегаты переменного тока повышенной частоты, бесколлекторные агрегаты постоянного тока и сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
Перед институтами, проектирующими сварочное оборудование, поставлена задача в ближайшие годы добиться исключения из производства вращающихся преобразователей. Замена сварочных преобразователей выпрямителями снижает расход металла на 30-50%, к. п. д. повышается на 20%.
В настоящее время промышленность выпускает сварочные выпрямители с кремниевыми вентилями типов ВД-101, ВД-301, ВДГ-301. Они представляют собой передвижные установки с трехфазным питанием от сети 220 или 380 в и предназначены для ручной дуговой сварки, резки и наплавки металлов выпрямленным постоянным током. Выпрямители ВД-101 и ВД-301 могут быть использованы для сварки нержавеющей стали в защитных газах неплавящимся электродом.
Эти выпрямители состоят из понижающего трехфазного трансформатора с повышенным рассеянием, выпрямительного кремниевого блока с вентилятором (для охлаждения вентилей), пускорегулирующей и защитной аппаратуры.
Выпрямитель типа ВДГ-301 предназначен для автоматической сварки плавящимся электродом в среде углекислого или инертного газа. Он имеет три ступени регулирования напряжения дуги. Плавное регулирование в пределах каждой ступени производится дистанционно дросселем насыщения. Охлаждение выпрямителя — воздушное, принудительное.
Многопостовые сварочные выпрямители типов ВКОМ-1000-1, ВДМ-1601 и ВДМ-3001 предназначены для одновременного питания постоянным током 6, 9 и 18 сварочных постов ручной дуговой сварки (ток одного поста 300 а).
Выпрямитель ВКСМ-1000-1 может применяться на участках и базах механизации строительных трестов, изготавливающих металлоконструкции, а также на ремонтно-механических заводах строительных ведомств.
Выпрямитель питается от сети трехфазного тока напряжением 380 в, потребляемый ток 115 а, коэффициент мощности 0,89, коэффициент полезного действия 0,88, режим работы— продолжительный. Регулируется сварочный ток на сварочных постах балластными реостатами, представляющими собой активные сопротивления с несколькими ступенями, которые, независимо одна от другой, отдельными рубильниками могут включаться в цепь сварочной дуги.
Выпрямитель смонтирован в шкафу. Основными узлами выпрямителя являются: силовой понижающий трехфазный трансформатор, выпрямительный блок с вентилятором, пускорегулирующая и защитная аппаратура. Выпрямительный блок собран из кремниевых вентилей типа ВК-2-200. Предусмотренное реле контроля вентиляции предотвращает включение выпрямителя без вентилятора, а также неправильное направление вращения вентилятора.
Рис. 1. Печь индукционного нагрева для сушки и прокалки сварочных электродов.
За счет внедрения выпрямителя ВКСМ-1000-1 и печи для сушки и прокалки электродов (рис. 1) на участке механизации строительного треста № 3 было повышено качество сварных соединений (так как соблюдаются технические условия по сушке и прокалке электродов, а также производится сварка на постоянном токе); достигнута значительная экономия электроэнергии. Присоединенная мощность выпрямителя 76 кВА, а присоединенная мощность использовавшихся шести сварочных трансформаторов типа ТС-500 составляла 192 кВА. Паспортная продолжительность включения (ПВ или ПР) сварочных трансформаторов ТС-500 соответствует 60%, а сварочного выпрямителя—100%. Это значит, что при
использовании выпрямителя с паспортной нагрузкой расходуется электроэнергии на холостые хода значительно меньше, чем при использовании сварочных трансформаторов.
Значительно повысился средневзвешенный коэффициент мощности на участке механизации. Он оказывается близким к номинальному коэффициенту мощности выпрямителя (в пределах 0,85). Так как сварка на участке механизации ведется электродами диаметром 4-5 мм, следовательно, сварочный ток находится в пределах 250 а. Таким образом, сварочные трансформаторы типа ТС-500 были загружены только на 50%.
Сварочный выпрямитель ВК-1000-1 является трехфазным аппаратом, поэтому он загружает сеть симметрично. Следовательно, условия работы сети значительно улучшаются. Если при шести сварочных трансформаторах, согласно действующим правилам устройства электроустановок и технической эксплуатации, требовалось соответственно шесть подключательных пунктов, то при пользовании сварочным выпрямителем необходимость в. них отпала.
Кроме того, улучшились условия электробезопасности вследствие применения электрододержателей заводского изготовления. Высвободившихся шесть сварочных трансформаторов использовали на других строительных площадках.
За рубежом также уделяют много внимания использованию сварочных трансформаторов. Комбинированный трансформатор типа Т (ГДР) может быть подключен к сети 220 или 380 в. При напряжении 220 в рабочий ток допускается до 135 а и сварка электродом диаметром 3,25 мм, при присоединении к сети 380 в максимальный тока составляет 175 а, рабочее напряжение — 26 в, сварку можно производить электродом диаметром 4 мм, в том числе толстообмазанным, и чугунным прутком. Масса трансформатора 29 кг.
Для монтажных работ в ГДР применяются сварочные трансформаторы с изоляционными кожухами. Помимо повышения электробезопасности такие кожухи защищают рабочую часть от попадания влаги и масла, а также от коррозии.
Фирма Осака (Япония) выпускает сварочные трансформаторы, снабженные подключательными пунктами, закрепленными непосредственно на кожухе.
Финская фирма Кемппи выпускает сварочные трансформаторы со встроенными выключателями.
