Для восстановления и ремонта металлоконструкций, как правило, используют стандартные технологии сварки плавлением. В большинстве случаев они не учитывают специфики ремонтных соединений, обусловленной влиянием значительных остаточных напряжений и термического цикла сварки. Определенную проблему представляет также ограниченный выбор способов удаления дефектов и разделки кромок.
Практика показывает, что технологии восстановления следует уделять гораздо большее внимание, чем первоначальной сварке. Важнейшей задачей при этом является выбор или разработка таких сварочных приемов, которые обеспечат низкий уровень остаточных напряжений и позволят в ряде случаев полностью отменить мероприятия по их снятию.
К числу основных дефектов металлоконструкций, бывших в эксплуатации и подлежащих ремонту сваркой, относятся трещины усталостного характера, вызванные конструктивными или технологическими концентраторами напряжений (трещины в области перехода от более жесткого узла к менее жесткому, дефекты сварных соединений, заложенные при изготовлении).
Развитие усталостных трещин происходит под влиянием коррозионной среды, циклических и ударных нагрузок. Это в ряде случаев приводит к полному выходу металлоконструкции из строя.
Поскольку значительная доля разрушений металлоконструкций связана с образованием в них усталостных трещин, основное внимание при разработке технологии восстановления и ремонта уделяют выбору способов повышения сопротивляемости отремонтированных соединений именно этому виду разрушения.
Также учитывают особенности конструкций и причины разрушения. В связи с этим рекомендуется перед проведением ремонта сваркой проанализировать следующее:
- Позволяет ли состояние конструкции производить на ней ремонтную сварку
- Какое количество ремонтов способом сварки возможно выполнить на одном и том же участке конструкции
- Какая технология восстановления может быть использована для обеспечения лучшей работоспособности и меньшей степени деградации свойств металла вблизи сварного соединения
Одной из наиболее важных характеристик для разработки технологии ремонта и восстановления является химический состав материала конструкции. Например, высоколегированные ферритные стали и аустенитные марганцевые, широко применяемые для изготовления горного и карьерного оборудования, при внешней схожести имеют различные показатели свариваемости.
Высоколегированные ферритные стали часто требуют предварительной и после сварочной термической обработки при высоких температурах, в то время как аустенитную марганцевую сталь с целью предупреждения растрескивания следует подвергать термической обработке при низких температурах.
При разработке технологии ремонта и восстановления выбор способа сварки часто бывает ограничен. К тому же назначение сварочных материалов необходимо производить с учетом условий, в которых будет выполняться ремонт сваркой, так как они обычно более сложные, чем при первоначальном изготовлении конструкции.
К числу типичных проблем относятся следующие:
- Затрудненный доступ к месту сварки
- Сложное пространственное положение
- Повышенная влажность окружающей среды
- Присутствие смазки на ремонтном участке
В таких ситуациях целесообразно выбирать более «толерантные» сварочные материалы в сравнении с теми, которые используют для сварки в обычных условиях. Например, для сталей ферритного класса могут потребоваться материалы с низким содержанием водорода, в то время как обычно их сваривают универсальным рутиловым электродом.
Для более прочных сталей использование в качестве присадочного материала аустенитной коррозионностойкой стали будет способствовать повышению пластичности и сопротивлению растрескиванию.
При восстановлении изношенных элементов деталей оптимальные результаты нередко могут быть достигнуты лишь после ремонта нескольких аналогичных деталей и их достаточно длительной эксплуатации в реальных условиях. Регистрация параметров технологического процесса и контроль условий эксплуатации обеспечивают получение ценной информации, которая будет полезна при устранении других неисправностей подобного рода.
Какой бы технологический процесс ни был использован для ремонта и восстановления металлоконструкции, важно, чтобы основные его параметры измерялись и регистрировались, а в условиях ремонта ручной или полуавтоматической сваркой все более актуальными становятся технологический инструктаж и обучение исполнителей перед выполнением ответственных работ.
По материалам статей журналов «Автоматическая сварка» №3 и «Сварщик» №2 2005г
Как и для изготовления металлоконструкций при их ремонте необходимо руководствоваться технологическими картами или инструкциями, разработанными квалифицированными специалистами.
Одним из примеров разработанной группой WTC технологической карты ремонта и восстановления металлоконструкции является представленная ниже технологическая инструкция на металлоконструкцию клапана горячего дутья доменной печи, корпус которой изготовлен из стали 10ХСНД толщиной 16 мм.
В процессе эксплуатации клапана были выявлены скрытые дефекты, для чего потребовалось выполнить их ремонт и восстановление работоспособности металлоконструкции из 10ХСНД.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
НА РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ
«КЛАПАНА ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ» из стали 10ХСНД
Способ сварки — 135 (полуавтоматическая плавящимся электродом в защитном газе)
Сварной шов: нестандартный
Положение: нижнее
Материал: 10ХСНД
Толщина (мм): 16,0
Сварочные материалы: сварочная проволока Св 08Г2С Ø1,2 мм
Защитный газ: газовая смесь Аr +СО2
Технология подготовки к ремонту и восстановлению:
- Металлоконструкция для подготовки к ремонту и восстановлению демонтируется в удобное для работы положение. Производится механическая разделка видимых дефектов слесарным инструментом. В процессе разделки дефектов необходимо осуществлять послойный визуальный осмотр на предмет наличия трещин, прожогов, несплавлений металла, пор и свищей;
- При выявлении в разделанном участке газовых пор, трещин и раковин, которые распространяются на все сечение шва необходимо удалить полностью дефектный участок и сформировать угол раскрытия разделки 60 ± 5 под сварку;
- Зачистить прилегающие к выполненной разделке кромки на ширину не менее 20мм до металлического блеска.
- В зависимости от длины разделки для обеспечения ремонта и восстановления работоспособности металлоконструкции корпуса клапана из 10ХСНД необходимо предусмотреть постановку технологических деталей с целью сохранения геометрических размеров металлоконструкции согласно прилагаемому эскизу;
Технология сварки:
- К сварке допускаются квалифицированные сварщики, аттестованные в соответствии с действующими нормативными документами для сварки стали 10ХСНД, на соответствующий способ , толщину, тип деталей и соединений, положения в пространстве;
- Заварка разделанных участков выполняется согласно прилагаемой схеме, разработанной с учетом свойств стали 10ХСНД;
- Выводить кратеры на основной металл 10ХСНД запрещается.
- В процессе сварки не допускать перегрева основного металла из 10ХСНД выше 100 С;
ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМА СВАРКИ стали 10ХСНД
| Полуавтоматическая сварка | |||||
| Диаметр электрода, мм | №прохода | Сила тока ,А | Напряжение на дуге, В | Расход газа, л/мин | Вылет, мм |
| 1,2 | 1-2 | 110-130 | 18-26 | 12-16 | 20-25 |
Требования к термообработке: местная термическая обработка по отдельной технологической карте;
Контроль качества ремонта и восстановления металлоконструкции клапана из стали 10ХСНД:
- Дефекты сварных швов, выявленные в процессе или после завершения сварки, подлежат исправлению путем удаления механическим способом с последующей заваркой. Исправление одного и того же дефектного участка сварного соединения допускается не более двух раз. При обнаружении дефектов в шве после повторного исправления вопрос о возможности и способе исправления сварного шва решается по согласованию с квалифицированным специалистом сварочного производства.
- Сварные швы должны иметь плавный переход к основному металлу без видимых дефектов.
- Деформацию (коробление) участков металлоконструкций допустимо исправлять только по отдельной технологической карте.
- Выполнить контроль на непроницаемость сварных швов рабочим гидравлическим давлением. Течи и запотевания сварных швов не допускаются.
Фото внутренних дефектов литой части корпуса
