Анализ и совершенствование технологии ручной дуговой сварки неповоротных кольцевых стыков магистральных трубопроводов

В этой работе сделана попытка проанализировать физические основы и технологию ручной дуговой сварки, систематизировать рассредоточенные по различным источникам данные о схемах и принципах организации производства работ при использовании этого метода, сравнить теоретический материал с практическим, полученным за время работы на строительстве (производственной практики) трех различных трубопроводоводных систем, а также постараться дать рекомендации по возможному усовершенствованию технологии, выводы о целесообразности и перспективах дальнейшего применения ручной дуговой сварки при сооружении объектов магистрального транспорта нефти и газа.

Оглавление 4
Введение 7
1.Элементы теории сварочных процессов 11
1.1 Сварка как способ получения монолитных соединений 11
1.1.1 Понятие сварки 11
1.1.2 Механизм образования монолитного соединения 11
1.1.3 Образование монолитного соединения при сварке плавлением 13
1.1.4 Образование монолитного соединения при сварке давлением 14
1.2 Классификация сварочных процессов 16
1.2.1 Признаки классификации 16
1.2.2 Классификация сварочных процессов по физическим признакам 17
1.2.3 Классификация методов сварки магистральных трубопроводов 18
1.2.3.1 Сущность метода ручной дуговой сварки 19
1.2.3.2 Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса 20
1.2.3.3 Автоматическая дуговая сварка в среде защитных газов 21
1.2.3.4 Автоматическая сварка неповоротных стыков порошковой проволокой с принудительным формированием шва 22
1.2.3.5 Электроконтактная сварка оплавлением 23
1.3 Физическо-металлургические явления при дуговой сварке плавящимся электродом 24
1.3.1 Физика сварочной дуги 24
1.3.1.1 Природа, строение и область существования сварочной дуги 24
1.3.1.2 Строение сварочной дуги и ее вольтамперная характеристика 25
1.3.1.3 Элементарные процессы в плазме дуги. Ионизация и деионизационные процессы в дуге 27
1.3.1.4 Термодинамическая характеристика плазмы. Понятие эффективного потенциала ионизации 30
1.3.1.5 Явления переноса, баланс энергии и температура в столбе дуги 31
1.3.1.6 Приэлектродные области дугового разряда 33
1.3.1.6.1 Эмиссионные процессы в катодной зоне. Виды электронной эмиссии 33
1.3.1.6.2 Физические явления в приэлектродных областях 34
1.3.1.6.3 Краткая характеристика приэлектродных зон 35
1.3.1.7 Элементы магнитогидродинамики сварочной дуги 37
1.3.1.7.1 Электромагнитные силы в дуге 37
1.3.1.7.2 Магнитное дутье. Влияние ферромагнитных масс 38
1.3.1.7.3 Влияние на дугу внешнего магнитного поля 39
1.3.1.8 Перенос металла в сварочной дуге 41
1.3.1.9 Краткая характеристика сварочных дуг с плавящимся электродом 43
1.3.2 Металлургические процессы при сварке 44
1.3.2.1 Процессы окисления металла шва 44
1.3.2.2 Раскисление металла сварочной ванны 46
1.3.2.3 Защита металла сварочной ванны от воздействия атмосферы 47
1.3.2.4 Покрытие электродов, его компоненты и их функции 48
1.3.2.5 Металлургические процессы при РДС покрытыми электродами 49
1.3.2.6 Особенности металлургических процессов при сварке электродами с покрытием основного и целлюлозного вида 50
1.3.2.7 Способы легирования металла шва 51
1.3.2.8 Вредные примеси при сварке и их влияние на качество металла шва 52
1.3.3 Термодеформационные процессы и превращения в металлах при сварке 54
1.3.3.1 Термодеформационные процессы при сварке 55
1.3.3.1.1 Понятие о сварочных деформациях и напряжениях 55
1.3.3.1.2 Методы определения остаточных деформаций и напряжений 58
1.3.3.1.3 Типичные поля остаточных напряжений при сварке многослойных швов 59
1.3.3.2 Образование сварных соединений и формирование первичной структуры металла шва 60
1.3.3.2.1 Понятие свариваемости 60
1.3.3.2.2 Общие положения теории кристаллизации 62
1.3.3.2.3 Особенности кристаллизации и формирования первичной структуры металла шва 67
1.3.3.2.4 Химическая неоднородность сварного соединения и ее виды 68
1.3.3.2.5 Характер изменения прочности и пластичности металлов и сплавов в области высоких температур при сварке 71
1.3.3.2.6 Горячие трещины при сварке 73
1.3.3.3 Превращения в металлах при сварке 78
1.3.3.3.1 Характерные зоны сварных соединений 78
1.3.3.3.2 Виды превращений в металле сварных соединений 80
1.3.3.3.2.1.Фазовые превращения. Кинетика диффузионного превращения 80
1.3.3.3.2.2 Кинетика мартенситного превращения 83
1.3.3.3.3 Фазовые и структурные превращения при сварке сталей. Превращения в основном металле при нагреве 84
1.3.3.3.4 Превращения в шве и основном металле при охлаждении 88
1.3.3.3.5 Способы регулирования структуры сварных соединений 92
1.3.3.3.6 Холодные трещины при сварке 93
2 Особенности технологии ручной дуговой сварки неповоротных стыков 97
2.1 Сварочные электроды 97
2.1.1 Классификация сварочных электродов 97
2.1.2 Условное обозначение сварочных электродов 99
2.1.3 Краткая характеристика материалов покрытия и стержня электродов 100
2.2 Сварные соединения и швы 103
2.2.1 Сварные соединения и швы. Виды швов и их геометрические характеристики 103
2.2.2 Конструкция шва. Назначение и технология сварки отдельных его слоев 105
2.3 Этапы разработки технологии РДС 109
2.3.1 Подготовка кромок труб 109
2.3.2 Выбор электродов 110
2.3.3 Сварочный ток 112
2.3.4 Выбор конструкции шва 114
2.3.5 Определение скорости сварки 116
2.4 Подготовительные операции 117
2.4.1 Очистка полости, осмотр, ремонт и зачистка кромок труб 117
2.4.2 Сборка стыка 118
2.4.3 Предварительный подогрев 121
2.5 Схемы и методы производства сварочно-монтажных работ 124
2.6 Особенности технологии сварки трубопроводов из различных видов стали 127
2.6.1 Сварка трубопроводов из сталей повышенной и высокой прочности 127
2.6.2 Сварка термически уплотненных сталей 128
3 Патентные изыскания 130
Заключение 132
Список литературы 136
Приложения 139