Газовая сварка и резка металлов: технология, оборудование, ГОСТ

Главная / Аппараты

Время на чтение: 3 мин

619

Сваривание и резка металлов при помощи горючих газов изобретена давно, однако применяется по сей день. Горелка, которая является одним из основных элементов аппаратуры для обработки металлов газом, имеет функцию плавной регуляции режимов пламени.

Это помогает изменить температуру воздействия, что делает оборудование пригодным для обработки большинства видов металлов. Технология, на основе которой работает это оборудование, позволяет применять его без подключения к электросети.

Это полезно, когда приходится работать в местах, где нет электричества. Эта статья расскажет о технологии газосварки и резке, а также об оборудовании (аппаратах), которое для нее применяется.

Общая информация
Параметры выбора оборудования и его характеристики Горелка либо резак для газовой сварки
Шланги
Газовый редуктор
Баллоны

Заключение

Особенности выполнения газовой сварки

В процессе выполнения работ возможно регулировать состав смеси, в чем помогает редуктор. Мощность и температура пламени регулируется в зависимости от типов работ. Существует несколько видов газовой сварки:

Окислительное.
Восстановительное, которое используется для большинства соединений, материалов.
С повышенным уровнем горючей смеси.

В расплавленной ванне при процессах сварки происходят два основных процесса, восстановление и окисление. Структура прилегающего металла в основном крупнозернистая, для более прочного соединения.

Для улучшенных показателей прочности выполняется нагрев до максимальных температур, своего рода ковка металла.

Несколько основных особенностей при работе газовым оборудованием:

Газовая сварка стальных материалов низкоуглеродистого типа производится различными типами газа, присадочный элемент состоит из стальной проволоки, с малым количеством содержания углерода.
Легированные стали подвергаются сварке материалами, которые взаимодействуют с составом. Например, жаропрочные детали из нержавеющей стали свариваются с применением никелевой проволоки, некоторые марки материала потребуют использования молибдена.
Медные изделия свариваются на повышенных температурах, большая текучесть металла потребует минимального зазора соединений. Присадочный материал состоит из медной проволоки и флюса, который используется для раскисления шва.
Латуневые соединения производятся путем применения присадки из идентичного материала. В силу летучести цинка, для избегания образования пор, при сварке подается большее количество кислорода.
Бронзовые сплавы свариваются восстановительным типом пламени, не выжигая основные компоненты металла. Для присадки используется идентичный материал с применением кремния, способствующего раскислению шва и металла.

Газовая сварка труб

Стоит заметить, что при работе с алюминием или магнием процессы окисления текут быстрее. Участок обработки и шов имеют различные параметры и характеристики, расположенный в непосредственной близости участок прилегания отличается пониженной прочностью, склонен к преждевременным деформациям.

Принцип электродуговой сварки газовых труб

Электросварка газовых трубопроводов начинается с подготовки кромок:

кромки выравниваются болгаркой под прямым углом;
заусенцы обрабатываются напильником;
кромки толще 3 мм разделываются под углом до 60°;
стыки очищаются от грязи и ржавчины, обезжириваются.

Прежде чем выполнять сварку газовых труб электросваркой, нужно в нескольких местах прихватить заготовки плавящимися электродами:

стенки толщиной до 3 мм – свариваются за один подход;
толщиной до 6 мм – в два подхода;
толще 6 мм – в три и более.

Поворотные стыки сваривают с помощью специальных вращателей за один подход. Если доступ к трубопроводу затруднен, то шов заваривают фрагментарно, пока весь стык не заполнится расплавленным металлом. Последний слой сваривают полностью, стыки соединяют внахлест.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Марки сталей: классификация и расшифровка
Марки алюминия и области их применения
Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Принцип действия газосварки

Кислород и горючий газ подаются в устройство через патрубки, происходит воспламенение через сопло, вентилями производится регулировка мощности пламени. Пламя состоит из нескольких основных частей, факела, процесса восстановления и ядра. Наиболее высокие температурные параметры наблюдаются в ядре, процесс происходит частью пламени между ядром и восстановлением.

Воздействие высоких температур на поверхности материалов влекут за собой защиту области сварки от излишнего воздуха, в котором имеются примеси тяжелых газов. Высокие показатели при резке металлов позволяют выполнять работы с высокой точностью, производить необходимые изделия. Существуют различные типы газовой сварки.

Оборудование для сварки

Газ для сварки играет большую роль в плотности, качестве соединения, популярным газом при использовании обозначен ацетилен.

Критерии выбора

Базовым принципом, на основании которого рекомендуется выбирать оборудование для сварки газом, является тип запланированных работ. В зависимости от того, планируется резка или соединение, и делается выбор наиболее доступного по цене газа. В большинстве случаев для сварки газом используется ацетилен.
А также при выборе газосварочного оборудования необходимо учитывать толщину металла. Ацетилен рекомендуется использовать, когда необходимо сварить детали из низкоуглеродистых и легированных сталей, имеющие толщину не более 20 мм. Чтобы разрезать толстостенный металл до 400 мм, необходим пропан, который применяют со стандартным режимом давления. Если же свариваемые изделия имеют толщину порядка 400−800 мм, то в этом случае потребуется повышенная продувка кислородом, а это чревато повышением давления в газопроводе.
Еще одним важным критерием выбора являются технические возможности используемой газовой горелки или резака.

Технология газовой сварки

Технология газовой сварки происходит с использованием присадки из легко сплавного материала, основной задачей которого является наполнение кромки материалов. Ацетиленовая горелка используется для оплавления кромок путем нагрева, после чего происходит соединение. Второй способ подразумевает наплавку или напыление, при зависимости от типа металла и оборудования. Отличие способов в расходе газовой смеси, подвергаемым к обработке материалам, затрачиваемом времени на операцию.

Опыление двух соединений металла затребует больших температурных показателей, на это потребуется повышенное количество горючей смеси. Для нагрева присадочных прутков не требуется высоких температур, структура инструмента состоит из легкоплавких материалов. Существует специальный вид электродов для соединения материалов инверторным типом оборудования.

Техника газовой сварки с применением различных присадок значительно прочнее, приятнее на внешний вид, процесс происходит быстрее, а расходы горючей смеси меньше в разы.

Сварочная проволока

Применяется данная технология сварочных работ в различных сферах, соединение трубопроводов технологического направления, запасных частей машин, наплавление прутка, ковка различных фрагментов.

Для процесса сварки газом потребуются основные элементы:

В качестве газа при большинстве случаев используется пропан. Подойдет различного типа газ с инертной текучестью.
Катализатором к воспламенению выступает баллон с кислородным газом.
Шланги для отвода газовой смеси, сопло, редуктора на баллоне и рукояти.

Калибровочное сопло распыляет газовую смесь под давлением, для поджига применяется кремниевая пьеза-зажигалка, после чего регулируется насыщенность смеси, сила пламени.

Преимущества и недостатки разных методов сварки газовых труб

К достоинствам аргонной сварки газовых труб относят:

получение высококачественного и надежного шва;
долговечность сварного соединения;
возможность использования для работы с трубопроводами из нержавеющей стали и титана.

Среди недостатков:

необходимость специальной подготовки;
не все оборудование может работать в режимах DC и AC/DC.

Преимущества технологии MIG/MAG для сварки газовых труб:

высокая производительность;
небольшое количество дыма;
простая автоматизация сварочного процесса;
отсутствие шлака.

Недостатки заключаются в сложности работ на открытом воздухе и неудобствах, вызванных использованием газового баллона.

Плюсы технологии полуавтоматической сварки газовых труб:

надежные и качественные соединения;
подходит для работы с металлами разной толщины;
позволяет работать в разных положениях;
невысокая стоимость при использовании активных защитных газов.

Достоинства стыковой сварки газовых ПНД труб:

невысокая стоимость работ;
большая скорость;
простота монтажа;
возможность работы с трубопроводами большого диаметра (до 1 200 мм).

Плюсы и минусы газовой сварки

В каждом виде производимых работ подразумевает наличие определенных достоинств и недостатков. Соединение сварочным способом возможно с применением различного оборудования, инструментов и зависит от свойств материала. Преимущества и недостатки газовой сварки определяются несколькими моментами.

Основные плюсы:

Одним из важнейших достоинств газовой сварки является оснащение оборудованием, отсутствие в потребности к энергоносителям. Сварочные работы возможно выполнять с наличием двух баллонов и резака. Отличное решение для удаленных мест от электроэнергии.
Соединение тонколистовых металлов производится очень аккуратно, качественно за счет возможной регулировки расстояния пламени, температурных режимов.
Транспортировка не требует больших затрат, для перемещения и хранения нет необходимости приобретать специальные приспособления.
Надежный шов, качественные работы позволяют не беспокоиться о долговечности сварочных соединений.

Сварочный шов

Недостатки газовой сварки:

Сварка изделий с высокой точностью подразумевает от оператора высокой квалификации, изделия производятся медленно.
Большой окружной диапазон, высокая температура.
Требуются повышенный расход компонентов, сварочного газа и проволок.

Общая схема сварки газовых труб

Работы по монтажу трубопроводов выполняются в соответствии со сварочными схемами, входящими в комплект технической документации. Схемы рисуют в виде эскизов без соблюдения масштаба.

На схеме обозначают поворотные и неповоротные сварные стыки. Проще сваривать поворотные, т. к. специалист может работать с ними в любом удобном для него положении. Кроме того, они менее подвержены появлению дефектов.

На схеме каждому стыку присваивают номер, а также отмечают необходимые виды контроля работ, вносят сведения о классе или группе трубопровода.

В сводную таблицу вносят следующие данные о сварных соединениях:

количество стыков;
параметры стыков;
способы контроля качества сварочных работ.

Допускается выполнение схем в аксонометрической проекции. Документ должен содержать подписи руководителя и исполнителей. Схема – своего рода руководство по правильной сварке газовых труб, включающее процесс планирования работы и контроль по ее завершению.

Материалы для выполнения сварки с использованием газа

Технологический процесс с применением газовых материалов зависит от ряда причин и факторов. Основным и не изменяемым газом является кислород при технологически чистом виде. Предназначение состоит в активации процессов горения металлических деталей для соединения в последующем времени. Газ транспортируется, содержится под высоким давлением для продолжительной работы вне заправочной станции. Хранение, контакты с техническими маслами недопустимо, а также не рекомендуется использовать кислород под прямыми солнечными лучами.

Получение чистого кислорода происходит из обычного воздуха, для очистки используются специальные устройства. Кислород делится на категории, бывает высший, первый и второй сорта. Работа с материалами невозможна без сопутствующего кислороду газа. При большинстве случаев применяется ацетилен бесцветного типа. Ацетилен производится путем соединения воды с карбидом кальция, при определённых температурных воздействия взрывоопасен.

Ацетилен для сварки

Использование ацетилена обуславливается высокими температурными показателями при сварке соединений, более дешевые аналоги не дают возможности производить качественную работу из-за недостаточной температуры горения.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Проволока используется для сварки газа, необходима для восполнения ячеек высвобождаемых соединений. Применение флюса и проволоки дает возможность создавать правильно сформированный шов, с необходимыми характеристиками. Чистота, отсутствие признаков коррозии на материале проволоки дает возможность выполнять качественное изделие, в отдельных случаях возможно использовать кусок того же самого материала, который подвергается сварке. Флюс обеспечивает защиту от окислов, других окружающих установленный метал воздействий.

Сварочный флюс

Пренебрегать использованием флюса для выполнения сварки возможно только при изготовлении материалов из углеродистой стали. Борная кислота, используемая в качестве флюса, наносится на детали из меди, магния или алюминия.

Оборудование для газовой сварки

Кроме используемых газов и баллонов, необходимо наличие других технологических элементов:

Для газовой сварки применяют оборудование, как затвор водяного типа, обеспечивающий защиту от обратной тяги огня. Расположение происходит между емкостью с ацетиленом, газовым соплом.
Редукторы используются для контроля уровня газа на выходе из баллона. Существуют различные модели, обратного или прямого действия. Модификации для работы со сжиженным газом подразумевают наличие рубцов внутри конструкции, что позволяет исключить вымерзание.
Шланги специального типа используются для подачи газа к горелке. Маркировка происходит разным цветом в зависимости от максимального давления.
Горелка необходима для смеси горючей смеси, последующего воспламенения газов. Различные модификации делятся на инжекторные и обычные типы. Также разделение происходит по мощности, необходимой при работе.
Газовая сварка производится на обустроенном столе. Оборудуется столешницей для удобной, продуктивной работы. Аппарат для газовой сварки и резки должен соответствовать параметрам безопасности. Вытяжная вентиляция помогает сварщику, позволяет производить процессы с максимальной скоростью.

Газовая горелка

Оборудование для газовой сварки включает в себя огромный спектр приборов и механизмов. В совокупности оборудование позволяет проводить работы при удаленном от энергетических источников месте. Каждый вид оборудования обустроен под тип используемого газа при грамотном соблюдении техники безопасности.

Оборудование для газосварки

В комплект аппарата для газовой сварки или резки входят:

горелка или резак;
кислородный и ацетиленовый шланг;
кислородный баллон;
ацетиленовый генератор или пропановый баллон;
редукторы.

Каждая деталь газового аппарата имеет большое значение, и обойтись без нее нельзя. Но можно составить комплект аппарата для газовой сварки, покупая приборы постепенно, заменяя их, подбирая нужные параметры.

Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме

Полуавтоматическая газовая сварка подразумевает гибридный метод соединения металлов. Применяется с использованием защитного газа и электрической дуги, процесс происходит следующим образом:

Пуск механизмов, подготовку инструментов к работе.
В специальное отверстие продевается проволока, в непосредственной близости к горелке.
Редуктором контролируется, выставляется уровень горючей смеси.
Скорость подачи проволоки контролируется специальным механизмом на барабане.
Устанавливается напряжение, другие параметры на полуавтомате.
Перед началом процесса необходимо выставить под правильным углом горелку.

Для качественного соединения, равномерного получения шва, при использовании такого вида сварки, разработаны параметры в соответствии с ГОСТом.

Давление редуктора должно быть при определенных величинах, тип и параметры шлангов. Баллоны для содержания газа должны быть опрессованы и проверены, горелки и проволока отличаются по параметрам, должны соответствовать установленным порядкам. Проверку необходимо производить перед тем, как сваривать металлы.

Технические характеристики оборудования

Баллоны для газа

Сварка, которая осуществляется с применением переносного оборудования, предполагает использование газов, хранящихся в специальных герметически закрытых сосудах — баллонах. Каждый газ должен храниться в подходящей для него ёмкости, которая должна иметь специальную форму, размеры и вентиль.

Кислородные баллоны. Для их производства используют легированные или углеродистые стали. Иногда баллоны для кислорода делают из бесшовных труб, однако в них можно хранить только газ, для которого допустимым является давление не более 30 кгс/см². Если же в баллоне необходимо поддерживать более низкое давление, то он должен быть изготовлен только из сварных конструкций. В последнем случае рекомендуется применять типы 150 и 150JL с максимальным объёмом 40 л. Причём важно, чтобы при изготовлении конструкций были соблюдены требования ГОСТ 949–73 .
Ацетиленовые баллоны. При их производстве должны быть соблюдены требования ГОСТ 5948–60 . Чаще всего с целью обеспечения максимальной безопасности подобные ёмкости изготавливают в виде двухкамерных баллонов, позволяющих более эффективно выравнивать давление внутри их. Но при этом важно соблюсти главное условие — внутреннее давление в баллоне с ацетиленом не должно превышать 19 кгс/см² при 20ºС.
Баллоны для пропанобутановой смеси. Их изготовление должно осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 15860–70 . Такие баллоны делают объемом 40 и 50 л. Внутреннее давление в них не должно превышать 16 кгс/м², а весить они должны не больше 24 кг.

С особой осторожностью необходимо обращаться с газовыми баллонами, поскольку они относятся к повышенной категории взрывоопасности. Вследствие этого во время пользования ими должны соблюдаться особенно жесткие требования по их эксплуатации. Чтобы иметь возможность заниматься их транспортировкой или переноской, специалист обязательно должен пройти специальное обучение и получить допуск.

Резаки

Чтобы иметь возможность изменять давление горючего газа на сварочном оборудовании, каждый баллон должен быть оснащен редуктором. При выборе редуктора в первую очередь необходимо обращать внимание на его пропускную способность. Ее следует выбирать с учетом типа проводимых работ и используемых резаков. Редукторы бывают двух типов, в зависимости от конструкционного исполнения: одноступенчатые и двухступенчатые. Более точными являются последние.

Когда газы из баллона достигают резака, происходит их смешивание. Основная часть резака чаще всего выполняется из углеродистой стали и оснащается различными функциональными элементами — запорными клапанами, инжекторами, мундштуком, которые являются ремонтопригодными. Сам резак необходим для управления процессом сварки и смешивания газов.

Резаки могут отличаться друг от друга мощностью, которая подразумевает их пропускную способность. На основании этого можно сделать вывод, что для каждого резака необходимо выбирать и соответствующую горелку, которая должна быть определенного типа и размеров. Все резаки имеют съемные части, поэтому являются универсальными и могут использоваться для сварки с любыми видами газов.

Меры предосторожности и правила использования газовой горелки

Процесс сварки может навредить как работнику, так и окружающим при не соблюдении элементарных правил техники безопасности. Запрещается производить газосварочные работы в замкнутом помещении, или оно должно быть оборудовано хорошей вентиляцией. Защитные очки препятствуют влиянию лучей на сетчатку глаз, а также брызг металла.

Сварочный пост должен содержаться в чистом состоянии, баллоны хорошо закреплены на своих местах, проверены опрессовкой. Газовые баллоны перевозятся на специализированных носилках либо тележке. При транспортировке оператор обязан установить на верхнюю часть емкости защитное устройство. Выполнение работ производится пламенем, отходящим в другую сторону от баллонов. При ограниченном пространстве устанавливается защитный металлический щит, контролируется температура.

Нюансы выполнения работ по сварке газовых труб в квартире

Сварку газовых труб большого диаметра в частном доме выполняют ручным электродуговым или полуавтоматическим способами. Для повышения надежности трубопровода на стыках труб разного диаметра используются переходники.

Прежде чем приступить к сварочным работам, перекрывают газ. При необходимости участок трубопровода демонтируют резаком. Если нужно перенести трубу, на стык устанавливают металлическую заглушку.

Работы проводятся в следующем порядке:

трубу продувают для удаления остатков природного газа;
демонтируют заменяемый участок трубопровода;
зачищают и обезжиривают кромки стыка;
по окончании сварных работ заполняют трубу;
проверяют герметичность стыков (шов обрабатывают мыльным составом, появление на нем пузырьков говорит о негерметичности).

Самостоятельно монтировать и демонтировать газоходы запрещено.

Магистральную разводку газового трубопровода можно выполнять после получения разрешения газовой службы и разработки и утверждения проектной документации. В обязательном порядке должны быть врезаны краны для перекрывания подачи газа.

Общая информация

Газовая сварка — это незамысловатая технология сварки и резки металлов. Для ее осуществления вам понадобится два баллона: с кислородом и с горючим газом. Баллоны подключаются к газовой горелке, и при их одновременной подаче смешиваются, образуя узкий язык пламени. Подача обоих газов регулируется с помощью двух вентилей, так что вы можете самостоятельно выбирать пропорции смешения.

Затем в сварочную зону подается проволока, и ее прогревают с помощью пламени горелки. Пруток плавится вместе с основным металлом и смешивается в сварочной ванне, после чего образуется шов.

Разделяют два типа газового оборудования: стационарное и переносное. Стационарное оборудование используется только на производствах, где сварщику не нужно перемещаться с места на место. Вся его работа проходит на сварочном посту. А переносное оборудование можно встретить у многих мастеров: от домашних сварщиков до организаций, оказывают сварку на выезде.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Для осуществления сварки металлов, кроме газа, необходимы также проволока и флюс. Именно за счет этих материалов создается сварочный шов, формируются все его характеристики. Проволока, которая используется для сварки, должна быть чистой, без признаков коррозии и краски на ее поверхности. В отдельных случаях в качестве такой проволоки можно использовать полоску того же металла, который подвергается свариванию. Для того чтобы обеспечить защиту сварочной ванны от внешних факторов, необходимо использовать специальный флюс. В качестве такого флюса часто используются борная кислота и бура, которые наносятся непосредственно на поверхность свариваемого металла или на используемую для сварки проволоку. Без флюса может выполняться газовая сварка углеродистой стали, а при соединении деталей из алюминия, меди, магния и их сплавов такая защита необходима.

Техника безопасности при сварке газовых труб

Самостоятельно переносить газовые трубы в квартирах запрещено, для этого необходимо обратиться в газовую службу.

Во время сварочных работ металл окисляется, пары окисления остаются в воздухе. Неправильное обращение с ацетиленом и горелкой может вызвать взрыв. Также могут воспламениться клапаны кислородных редукторов, если, например, резко открыть баллон. Опасность представляет взрыв находящегося под давлением кислородного баллона.