Сварочные работы

Благодаря своим уникальным возможностям сварочные работы прочно закрепились на самой вершине топ-листа основных технологических процессов ─ они и родственные им технологии участвуют в создании как минимум половины валового национального продукта промышленно развитых стран. В огромном числе случаев соединение при помощи сварки является оптимальным в силу своей надежности, технологичности, экономичности и функциональности, а зачастую вообще единственно возможным.

Развитие сварочных технологий определяет скорость движения научно-технического прогресса в машиностроении. И, в первую очередь, в отраслях, находящихся в его авангарде, ─ авиастроении, производстве космических летательных аппаратов, судостроительной промышленности, автомобилестроении.

Сварка сделала возможным надежное и быстрое соединение не только однородных материалов, но и, казалось бы, мало совместимых.

Например, алюминия и стали, что позволяет производить сверхфункциональные крепкие и легкие комбинированные кузова.

Сварка широко применяется в большинстве видов строительства. Стоимость сварочных работ составляет значительную часть затрат при возведении зданий и сооружений разного назначения. А от их качества нередко решающим образом зависит надежность и долговечность строительных конструкций.

Важнейшая область применения сварки ─ изготовление металлоконструкций. Если раньше преимущественно стальных, то сегодня во все большей степени алюминиевых.

С помощью сварки созданы сотни тысяч километров различных трубопроводов, густой сетью опоясавших не только земные просторы, но и морское дно.

Качеством и своевременностью сварочных работ в значительной степени определяется нормальное функционирование жилищно-коммунального хозяйства: к сварке постоянно приходится прибегать для поддержания в работоспособном состоянии инженерных сетей.

Сварочные работы в ремонтных технологиях

Сварочные технологии, столь активно применяемые при создании новых изделий и конструкций, помогают долго и с минимальными затратами поддерживать в рабочем состоянии действующие. Используя сварку, с успехом производят ремонт вышедших из строя металлических компонентов машин и оборудования.

Ремонт с применением сварочных работ, восстанавливающий функциональные свойства детали или узла, нередко обходится на порядок дешевле, чем их замена. А в целом ряде случаев (например, когда сломанную деталь невозможно заменить новой) ремонтная сварка остается единственным способом восстановления его нормальной работы.

Особенно наглядно неоспоримые преимущества ремонтной сварки проявляются в автосервисе, коммунальном секторе и в отраслях с непрерывным циклом производства, где каждая минута простоя грозит обернуться громадными убытками ─ горнодобывающей, металлургической, нефтехимической и т. д.

Один из видов сварочных технологий ─ наплавка ─ применяется для усиления базового материала деталей и механизмов как при необходимости восстановления изношенных рабочих поверхностей, так и для защиты от самых разных видов нагрузок ─ механических (абразивных, ударных), химических, термических, комбинированных.

Ремонтная сварка ─ сложная работа. Каждый ремонт по-своему уникален и требует индивидуального подхода. Успешно и, что крайне важно, экономично ее может осуществить специализированная компания, персонал которой обладает необходимыми знаниями и умениями, использует самые современные оборудования и материалы, а масштабы и оптимальная организация производства позволяют свести издержки к минимуму.

О важности подготовительного этапа

Сварочные работы должны выполняться по четко продуманной схеме, включающей необходимый объем исследований и проектирования. И еще ─ обязательную подготовку. Подготовительный этап ─ важнейший аспект сварочных технологий, значение которого особенно хорошо видно на примере сварки алюминия.

Свойства этого металла делают подготовительный этап не менее важным, чем непосредственно сварку.

Начинать нужно с самого простого ─ тщательно очистить свариваемые кромки от оксидной пленки и влаги ─ главного поставщика водорода.

Оксидная пленка традиционно считается барьером «номер один» при сварке алюминия и его сплавов. Это та самая пленка, о которой говорят исключительно в положительном контексте, напоминая о высокой коррозионной способности алюминия. Надежный барьер на пути коррозии, она превращается в проблему при его сварке. Борются с ней как до, так и во время сварочного процесса.

«До» ─ удаляют механическим (например, с помощью карщетки) и химическим путем. Широко применяется обезжиривание органическими растворителями, концентрированными щелочами и водными растворами кислот с последующей промывкой в холодной воде и сушкой сжатым воздухом. Особенно тщательно необходимо очищать поверхность присадочного металла.

Перед контактной сваркой алюминия лучший способ удаления оксидной пленки с поверхности деталей ─ ультразвуковая обработка.

Поскольку коэффициент теплового расширения оксидной пленки меньше этого показателя алюминия, поможет прогрев детали. При нагреве металла в пленке образуются трещины.

Предварительный прогрев позволит решить другие проблемы. Он снизит вероятность образования горячих трещин в массивных деталях. При сварке металла большой толщины повышение температуры до 150-250 °C поможет уменьшить пористость.

Сварка

Сколь бы ни был важен подготовительный этап, во время самой сварки груз ответственности многократно возрастает.

И здесь продолжается борьба с оксидной пленкой. Для этого используют специальные сварочные флюсы, обеспечивающие разрушение оксида алюминия и его перевод в летучее соединение.

Другой способ ─ катодное распыление оксидной пленки в результате ударов тяжелых ионов о поверхность катода при дуговом разряде.

Еще одна трудность, которую приходится преодолевать при сварке алюминия, ─ снижение его прочности в процессе нагрева. При температуре в несколько сотен °C прочность алюминия заметно уменьшается. Из-за этого, а также большой жидкотекучести алюминия при сварке плавлением приходится применять подкладки из керамики, стали или графита. И все равно опасность прожогов и расплавления детали остается высокой, поэтому от сварщика требуются 100-процентная концентрация внимания и достаточный опыт.

Алюминий и алюминиевые сплавы, обладая высоким коэффициентом линейного расширения и низким модулем упругости (коэффициент линейного теплового расширения алюминия составляет 22,2×10-6 °С-1, стали ─ 13,0×10-6 °С-1; модуль упругости алюминия - примерно втрое ниже, чем у стали), имеют склонность к остаточным деформациям сварных соединений.

У ряда сплавов наблюдается склонность к образованию кристаллизационных (т. н. горячих) трещин. А при сварке сплавов повышенной прочности (например, легированных цинком и магнием) возможно появление трещин холодных.

Предупредить появление трещин можно еще на стадии производства металла (т. н. «металлургические» мероприятия), ведением модифицирующих добавок ─ небольших количеств циркония, титана и скандия. Доставка этих элементов может быть адресной ─ непосредственно в зону шва, если использовать содержащую их присадочную проволоку.

Надежным противоядием от трещинообразования являются специальные технологические мероприятия. Например, оптимизация режима сварки ─ ускоренное охлаждение металла шва (это особенно актуально для сплавов АМг) за счет применения концентрированных источников нагрева и высокой скорости сварки. Снизить вероятность возникновения горячих трещин можно, избегая близкого расположения сварных швов.

Фактор, который обязательно необходимо учитывать при сварке алюминия и его сплавов, ─ высокая, примерно в 4-5 раз выше, чем у стали, теплопроводность. Даже предварительно подогретая деталь остается относительно холодной, а тепло от сварочной ванны быстро передается свариваемым деталям. Поэтому для сварки алюминия необходимы мощные источники тепла. Для достижения требуемой глубины проплавления скорость сварки приходится замедлять.

Неудобство для сварщика может представлять свойство алюминия не менять цвет при нагреве, затрудняющее возможность контроля размеров сварочной ванны.

Время профессионалов, или чего ждет Заказчик

Технология сварочных работ ─ удел профессионалов. И хотя сварочные работы своими руками ─ популярное увлечение среди автолюбителей и т. н. «домашних мастеров», сварку ответственных конструкций разумнее доверить профессионалам.

Профессионализм складывается из многих компонентов и проявляется на разных уровнях. Свои слагаемые в него вносят все сотрудники специализированной компании.

Профессионализм ─ это умение, учитывая особенности рабочих режимов последующей эксплуатации изготавливаемых изделий и конструкций, применять технологии, оборудование, инструмент и материалы, полностью соответствующие решаемым задачам. Очень важен правильный подбор материалов. Если говорить об алюминии, сплавы которого имеют различную свариваемость, ─ особенно.

Знания и умения требуются не только от непосредственных исполнителей, но и от проектировщиков. Производство сварных конструкций и изделий ─ это инжиниринг в самом бескомпромиссном понимании этого слова. Только профессиональной компании по силам выполнить весь комплекс работ, в котором сама сварка окажется лишь в середине технологической цепочки. Предварять ее будут проектирование, разработка конструкторской документации, создание технологических карт. А после сварочных работ последуют сопровождение произведенной конструкции, в т. ч. организация доставки и весь комплекс мероприятий, требуемых для обеспечения гарантийного срока службы.

Только профессиональная компания способна обеспечить полный производственный цикл, включающий подготовку металла (резку профилей и труб, гильотинную резку, фигурную резку листового проката), сборку металлоконструкций и выполнение сварочных работ с использованием всего ассортимента существующих на сегодняшний день сварочных технологий. Только команда профессионалов умеет выполнять все виды сварочных работ: электросварку и газосварку, ручную сварку и работу сварочным полуавтоматом, TIG, MIG и т. д.

Важнейшая составляющая профессионализма ─ организация сварочных работ. А это означает, что они выполняются в полном соответствии с производственно-технологической документацией (ПТД) ─ технологическими картами, в которых приведены режимы сварки, последовательность операций, технические приемы, а также технологические особенности процесса сварки, обеспечивающие качество сварных соединений. И все это с учетом требований к сварочным технологиям, технике сварки, сварочным материалам и сварочному оборудованию, содержащимся в нормативных документах.

Не приходится говорить, что используются только качественные и сертифицированные материалы.

Заказчик ждет встречи с компанией, ориентированной на клиента. Он вправе рассчитывать на индивидуальный подход и готовность искать оптимальные решения поставленных им задач с учетом всех факторов: технологических, экономических, эргономических. Для него крайне важна оперативность, но, пожалуй, главное из его ожиданий ─ безупречное качество.

Проведение сварочных работ: контроль качества и денежный вопрос

Одним из главных условий качества является организация и технические возможности его контроля. Контроль сварных соединений должен проводиться в объеме и методами, предусмотренными нормативно-технической и проектной документацией.

Организационный аспект контроля за производством сварочных работ заключается в том, как он построен, каким образом распределены зоны ответственности, какой суммой профессиональных навыков обладают контролеры. Важнейшее значение имеет материальная база ─ арсенал технических средств, позволяющих осуществлять эффективные методы контроля качества сварных работ. Прежде всего, современная аппаратура для неразрушающего контроля: портативное оборудование для ультразвукового контроля, электромагнитно-акустические дефектоскопы, акустико-эмиссионные системы, ультразвуковые томографы, спектрально-акустические системы контроля.

Помимо качества Заказчика не могут не интересовать расценки на сварочные работы. Прайс на сварочные работы ─ важный аргумент в конкурентной борьбе. Цены на сварочные работы не должны быть низкими ─ от них требуются обоснованность и прозрачность. Заказчик должен иметь возможность ознакомиться с подробной сметой еще до их начала. Важный аспект ─ удобная схема расчетов.

Безопасность сварочных работ

Еще один аргумент в пользу того, чтобы доверить выполнение сварочных работ профессионалам ─ повышенные требования к безопасности их выполнения. На любом предприятии производство сварочных работ всегда находится под особым контролем. Техника безопасности при сварочных работах включает несколько аспектов. Наряду с пожарной безопасностью большое значение имеет охрана труда при сварочных работах.

Согласно постановлениям Правительства Российской Федерации лица в возрасте до 18 лет не могут работать по профессиям газорезчик, газосварщик, электрогазосварщик, сварщик на установках таких видов сварки как контактная (прессовая), электронно-лучевая, диффузионная. А женщины любого возраста не могут работать газосварщиками и электросварщиками ручной сварки в закрытых емкостях, на высотных (свыше 10 метров) сооружениях и верхолазных работах.

При проведении сварочных работ оформляется исполнительная документация, включающая такие документы как журнал сварочных работ, журнал контроля сварных соединений неразрушающими методами, заключения по контролю, протоколы испытаний сварных соединений и другие.

Техника сварочных работ постоянно совершенствуется. Растет доля механизированных и автоматических способов сварки в защитных газах. Развиваются такие перспективные направления сварочных работ как лазерная, плазменная, электронно-лучевая сварка.

Успехи, демонстрируемые сварочными технологиями, не дают оснований усомниться в том, что и в обозримом будущем сварочные работы будут востребованы ничуть не меньше, чем сегодня.