Issuu on Google+

Мир Сварки научно-технический журнал

№2/11/ 2010

Санкт-Петербург. Выставка «Сварка» Лето 2010 - новые стандарты сварочного производства Гибридная сварка металлов больших толщин Сварка трением с перемешиванием при строительстве скоростных судов Nord Stream. Оценка соответствия

 «C -  :    »

« »   7

   1

www.severstalmetiz.com +7 (4862) 39-16-31, +7 (8202) 53-82-18 . 31                             -082 -08   

www.shtorm-its.ru +7(343)2830050 . 20      !" :   MIG/MAG  


МИР СВАРКИ № 2 (11) 2010

СОДЕРЖАНИЕ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ ЖУРНАЛА: Главный сварщик ОАО «ПО «СЕВМАШ» Аввакумов Ю. В. Генеральный директор ОАО «Адмиралтейские верфи» д. т. н. Александров В. Л.

6 12

Председатель Совета Санкт-Петербургской ТПП, президент Российского союза выставок и ярмарок, вице-президент Всемирной ассоциации выставочной индустрии (UFI) Алексеев С. П. Зам. генерального директора ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ» Баранов А. В. Профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик РИА, д.т.н. Башенко В. В. Ведущий специалист ЗАО «Электродный завод» к. т. н. Белов Ю. М.

20

Главный сварщик ОАО «Северная верфь» Вейнбрин Я. И. Д.т.н., профессор Кархин В. А. Зав. кафедрой сварки судовых конструкций СПбМТУ к. т. н. Мурзин В. В. Д. т. н., профессор Руссо В. Л. ИЗДАТЕЛЬ: ООО «ИТЦ «Альянс сварщиков Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона»

24 26 30

РЕДАКЦИЯ: Главный редактор Рубцова Н. Н. Заместитель главного редактора Кляровский А. В. Технический редактор Жигунов А. В. Выпускающий редактор Косарева Е. В.

35

АДРЕС РЕДАКЦИИ: Санкт-Петербург, ул. Софийская, 66; Тел.: (812) 309-03-68, 448-37-75; www.alians-weld.ru

36

ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ: Валиев Р. Ш. тел.: (812) 309-03-68; E-mail: valiev@welding.spb.ru, Тираж 1000 экз.

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Технологии сварки и оборудование: новые процессы MIG/MAG сварки Первые шаги к автоматизации производства Есть на Урале завод СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Продукция «Северсталь-метиз: сварочные материалы» отвечает новейшим требованиям НТД

47

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ Теория и технология гибридной сварки металлов больших толщин Сварка трением с перемешиванием тонкостенных соединений из морского алюминиево-магниевого сплава 1561 Аргонодуговая сварка методом «автопрессовки»

51

ОХРАНА ТРУДА Экологические проблемы MIG/MAG сварки

42

ТЕМА НОМЕРА

Выставка «Сварка» 19-21 мая, ВЦ «Ленэкспо»

ЧТО ПРОИСХОДИТ Санкт-Петербург. «Сварка 2010» Новости сварки: Прорывные технологии в реконструкции Лучший сварщик Сибири - девушка Ресурсосберегающие технологии Четыре тендера для освоения Сибири И снова о подводной сварке Петербург становится лидером по внедрению самых мощных волоконных лазеров в России 7500000 в месяц? Легко! От Сковородино до Тихого океана Тихвин – центр высоких технологий Начаты работы по оценке соответствия организации сварочного производства строительства морского газопровода Nord Stream в Балтийском море

57

60

КАФЕДРА СВАРКИ Казанский технический университет им. А. Н. Туполева. Кафедра материаловедения, сварки и структурообразующих технологий: вузы нового поколения появились в России СТАНДАРТИЗАЦИЯ Разработка национальных стандартов сварочного производства на основе международных стандартов

64

ИСТОРИЯ Воспоминания. Николай Оскарович Окерблом

68

Фото номера


ОТ РЕДАКТОРА

ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ! Журнал «Мир сварки», появившийся на свет в Санкт-Петербурге, горячо любит родной город. Поэтому проведение выставки «Сварка» – международного форума, в котором принимают участие ведущие российские и мировые производители сварочной техники, научнотехнические организации, малые предприятия, торговые представительства – является для журнала событием более чем значимым. С каждым годом выставка «Сварка» все в большей степени становится реальным инструментом развития и совершенствования промышленного производства. Она представляет участникам возможность продемонстрировать последние научно-технические достижения, способствует их внедрению в практическое производство, становится площадкой для обмена опытом между специалистами, установления новых деловых контактов, служит расширению международных связей. В этом году «Сварка» сделала большой шаг в сторону развития международного партнерства. Подготовку выставки ОАО «Ленэкспо» и «Альянс сварщиков Санкт - Петербурга и Северо-Западного региона»

осуществляют вместе с MESSE ESSEN GmbH и CMES – китайским обществом машиностроителей. Значительную часть экспозиции занимает Международный стенд Essen Welding Pavilion и Китайская национальная отраслевая экспозиция. Особое внимание на выставке «Сварка-2010» уделено проблемам инновационного развития сварочной техники, с акцентом на автоматизацию и роботизацию, а также подготовке кадров. Выставка cтанет учебным классом и аудиторией для студентов профессионально-техни- ческих училищ и высших учебных заведений по специальности «Сварка». Сознавая необходимость повышения престижа профессии сварщика, журнал выступил организатором в рамках выставки Второго молодежного форума сварщиков – встречи молодых специалистов из технических вузов и учебных заведений среднего профессионального образования. Главная задача форума – познакомить начинающих специалистов с опытными коллегами, способствовать передаче опыта от старшего поколения к младшему. Надеемся, что и выставка «Сварка», и новый номер журнала доставят Вам немалое удовольствие.

НОМЕР В ЦИТАТАХ ЧТО ПРОИСХОДИТ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ cтр. 16 «В апреле в учебном центре DVS cтр. 36 «Для детального понимания прив Ганновере были организованы курсы роды динамических процессов, проте- СТАНДАРТИЗАЦИЯ подготовки сварщиков-подводников по кающих в сварочной ванне при сварке cтр. 58 «01.07.2010 на территории РосEN ISO15618-1». с глубоким проплавлением, необходимо сии начнут действовать новые стандарcтр. 21 «Россия не имеет своих нор- иметь динамическую модель сварочного ты, адаптированные с международным мативных документов по сварке под- процесса…». уровнем сварочной науки и техники». водных магистральных трубопроводов, ОХРАНА ТРУДА поэтому в качестве основных техниче- cтр. 51 «Распределение токсичных ве- ИСТОРИЯ ских требований для принятия реше- ществ, образованных в результате фото- cтр. 62 «”Преподаватель вуза, как и ний в части выбора материала труб, ме- химических реакций на рабочих местах любое тело, чувствует себя устойчиво, тодов сварки, оборудования, свароч- сварщиков, практически не изучено. От- только опираясь не менее чем на три ных материалов, контроля качества и дельные сведения о случаях острых отрав- точки”. Подразумевалась постоянная изоляции трубопроводов Nord Stream лений с поражением легких при плохой работа одновременно не менее чем в принял Правила DNV-OS-F101». вентиляции не систематизированы…» трех местах - вуз, НИИ, завод…».


6

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №15

С юбилеем! «Альянс сварщиков СанктПетербурга и Cеверозападного региона» поздравляет Отдел главного сварщика «Севмаша» с семидесятилетием! Уровень организации сварочного производства, созданный вашим коллективом, может служить образцовым примером для любого предприятия!

   !" 23 – 26 марта в Челябинске состоялся Третий Международный промышленный форум «Реконструкция промышленных предприятий – прорывные технологии в металлургии и машиностроении».          –   

    

  ,           ;  

                    .  !   

 "

  

        #        $

,   %        

 &  

, ' 

, (

, #   $  , ) , * 

, $  + .    !    /    «0    -       » (    -        «2  . 2 », «2   

. 2  . 3 . '   », «4     »).

   !   : - 2 %       !  «'  

    

  ,           . 4 

                    ». - 2 % -  

  

: • «'  



      »; • «'  



  ,           » • «2     

»; • «*       6   

%  -       

   

»; • «'  



      ,  »; - )  : • «7    .    %  . 8  »; • «4 

          ,   6"     -  6    »; • «8     #2)   " 

349-6, 2=>?-4      A 1 (  300-2).


ЧТО ПРОИСХОДИТ

7

#$ $% 11 марта ООО «Мир сварки» и ООО «Учебнопроизводственный центр «Специалист» провели семинар для образовательных учреждений начального и среднего профессионального образования, готовящих специалистовсварщиков для различных отраслей промышленности города и области.   6     % 

          

" .  «049 «3    »        ,  

  

  

    4+03-273-03 " , %  6"      . 3                % ,    

  04,      " ,       6,     

6          ,        . ?    ,   

6 ,  6             G          ,   %     %. 0      %    

 6"

     %  : -                %  ,            

; -    

    6"            ,            

 %         ; -    

   

,   6"     6 " . H -     -

ЛУЧШИЙ СВАРЩИК СИБИРИ – ДЕВУШКА В Новосибирске весной прошел конкурс сварочного мастерства «Сварщик Сибири», в котором принимали участие пятьдесят лучших специалистов из двадцати предприятий города. Первое место среди представителей профессиональных училищ заняла девушка – Ольга Пензаева, преподаватель училища №39. Она привлекла внимание не только журналистов, но и жюри. «Была поставлена цель – сделать работу качественно и уложиться в положенные пятнадцать минут. Я справилась с задачей», – говорит победительница. За первое место она получила букет живых цветов, подарочный сертификат на косметику и медиаплеер.

   ,     IH)3,  ,          %

    . 4        "            

. ) ,     "         "  " ,       

,       "        .


ÏßÒÀß ÌÅÆÄÓÍÀÐÎÄÍÀß ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈß

«Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå è 8 èíôîðìàöèîííûå òåõíîëîãèè â ñâàðêå è ðîäñòâåííûõ ïðîöåññàõ»

Мир сварки 2010 №15

Óêðàèíà, Êðûì, ïîñ¸ëîê Êàöèâåëè, 25–28 ìàÿ 2010 ã.

Íàöèîíàëüíàÿ àêàäåìèÿ íàóê Óêðàèíû Èíñòèòóò ýëåêòðîñâàðêè èì. Å.Î. Ïàòîíà ÍÀÍ Óêðàèíû Ìåæäóíàðîäíàÿ àññîöèàöèÿ «Ñâàðêà» Ìåñòíûé áëàãîòâîðèòåëüíûé ôîíä «Ñîäðóæåñòâî ñâàðùèêîâ»

Òåìàòèêà êîíôåðåíöèè Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå:

Š òåðìîäåôîðìàöèîííûõ ïðîöåññîâ ïðè ñâàðêå

Š ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé, îïðåäåëÿþùèõ ýôôåêòèâíîñòü è ðàñïðåäåëåíèå òåïëîâëîæåíèé ïðè ñâàðî÷íîì íàãðåâå;

äàâëåíèåì ñ ó÷¸òîì áîëüøèõ äåôîðìàöèé; Š òðàíñïîðòà âîäîðîäà â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ;

Š ïðîöåññà ïåðåíîñà ìåòàëëà ïðè ñâàðêå; Š îáðàçîâàíèÿ è ãèäðîäèíàìèêè ñâàðî÷íîé âàííû ïðè ñâàðêå ïëàâëåíèåì ñïëîøíûõ è ïîðèñòûõ ìàòåðèàëîâ; Š êðèñòàëëèçàöèè ñâàðî÷íîé âàííû, õèìè÷åñêîãî

Š îöåíêè ðèñêà îáðàçîâàíèÿ õîëîäíûõ (âîäîðîäíûõ) òðåùèí; Š îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé è äåôîðìàöèé ïðè ìíîãîïðîõîäíîé ñâàðêå ñ ó÷åòîì èçìåíåíèé ìèêðîñòðóêòóðû ìåòàëëà; Š äåãðàäàöèè ñâîéñòâ ìàòåðèàëà ñâàðíûõ ñîåäèíåíèé ïîä âîçäåéñòâèåì âûñîêèõ òåìïåðàòóð, õèìè÷åñêè àãðåññèâíûõ ñðåä è ÿäåðíîãî îáëó÷åíèÿ;

ñîñòàâà çîíû ïðîïëàâëåíèÿ è îáðàçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè; Š êèíåòèêè ìèêðîñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé ïðè îäíî- è ìíîãîïðîõîäíîé ñâàðêå; Š çàâèñèìîñòè õèìè÷åñêèé ñîñòàâ — ìèêðîñòðóêòóðàìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà; Š êèíåòèêè äåôîðìàöèîííûõ ïðîöåññîâ â òåìïåðàòóðíûõ èíòåðâàëàõ îáðàçîâàíèÿ ãîðÿ÷èõ

Š ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññà èäåíòèôèêàöèè äåôåêòîâ â ñâàðíûõ ñîåäèíåíèÿõ ïðè íåðàçðóøàþùèõ ìåòîäàõ èñïûòàíèé.

Èíôîðìàöèîííûå òåõíîëîãèè â ñâàðêå, íàïëàâêå è íàíåñåíèè ïîêðûòèé.

òðåùèí è óñëîâèé èõ ïðåäóïðåæäåíèÿ; Š Ðàáî÷èå ÿçûêè êîíôåðåíöèè — óêðàèíñêèé, ðóññêèé, àíãëèéñêèé. Š Äëÿ ó÷àñòèÿ â êîíôåðåíöèè íåîáõîäèìî çàïîëíèòü ðåãèñòðàöèîííóþ êàðòî÷êó è íàïðàâèòü å¸ â Îðãêîìèòåò äî 20 ìàðòà 2010ã. Ê íà÷àëó êîíôåðåíöèè áóäóò èçäàíû òåçèñû äîêëàäîâ. Š Òðåáîâàíèÿ ê îôîðìëåíèþ òåçèñîâ. Òåêñò ñëåäóåò íàáèðàòü íà îäíîì èç ðàáî÷èõ ÿçûêîâ â ðåäàêòîðå WORD (êåãëü 12, ÷åðåç 1.5 èíòåðâàëà). Îáúåì òåçèñîâ — 1 ñòðàíèöà.

Îñíîâíûå äàòû Ïîäà÷à çàÿâîê íà ó÷àñòèå è òåçèñîâ äîêëàäîâ äî 20.03.2010 ã. Ðàññûëêà âòîðîãî èíôîðìàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ äî 31.03.2010 ã. Ðàññûëêà ïðèãëàøåíèé íà êîíôåðåíöèþ è ïîäòâåðæäåíèå ó÷àñòèÿ äî 25.04.2010 ã. Îïëàòà îðãàíèçàöèîííîãî âçíîñà äî 15.05.2010 ã.

Îðãêîìèòåò Óêðàèíà, 03680, ã. Êèåâ, óë. Áîæåíêî 11 Èíñòèòóò ýëåêòðîñâàðêè èì. Å.Î. Ïàòîíà ÍÀÍ Óêðàèíû Òåë./ôàêñ: (38044) 529-26-23, 271-26-33 E-mail: d34@paton.kiev.ua, journal@paton.kiev.ua


9


10

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №15

  

     

В Санкт-Петербурге 13-16 апреля состоялась 12-я Международная научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», организаторами которой являлись научно-производственная фирма «Плазмацентр» и Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. )          $

  3=&    .                  " 

    ,                        " 

 %        . $    

         : 1. H 

      ()   

   

 ,  ,       . 2. '%      ,    

         %

  ,    ,       . 3. H 

  ,       

  -         ,   

     . 4. H 

  

,   , 

  .     

  



               $

, &  

, +  , 0  , ) , * %, 2

, * 

, )

. +    50-    . =   

  200  

  ,       6,       www.plasmacentre.ru.

ОАО «Уралхиммаш» выиграло четыре тендера на поставку оборудования для компании Nafta Industrija Srbije (NIS) (Сербия). Уже заключены договора на сумму более 180-ти миллионов рублей. 3      * «0 »           ,   ,     

. "  G      560 . 

         6"    . 4 ,    "

            . 4        2011 . H    6  G6    % 

:    %            ) ASME

     6   

PED 97/23/EC. Nafta Industrija Srbije (NIS) —       9   I            ,                 , "        

3 

*. NIS 

     6"    4  = -3   " 6 7,3    . * «0 »    

          ,   -    6"        ,        ,         

,             ,            .  

     

      ,          

3    %             ISO 9001:2008.  6 2009 .          6          

    ) ASME (*    "   %  -  ). 3      NIS   %  :         %        .

        

         

               . 4 3         ?-     

      

3            (   -              6 «I»)        6  - "     

   . 3   +     "   Lloyd's Register EMEA (  -  ,        %   ?32)        6      : - «= 

          6       ). 3       - 

   ,    6                    ».


11


12

ЧТО ПРОИСХОДИТ

               DVS  &        " -   EN ISO15618-1. 4           ,       6      6        .  

        , "  

 6       6"  "  -  . 4% 

"         . 6      . H

  6     "   % . 3    ,    $

                 «" - » - %   .

           C         *                -

Мир сварки 2010 №15

     «

     ». 3             ,                "   * «3    «)

+ ».

     !    ! !    "    =''8!* . \. . I  "  15      . 3    "  6-    Motoman. 0  ,    6"

     " ,          10                 2  .       " 6     "   15-20   

           1 . 3  "       

3 / .


13


14

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №15

7500000  !#? $ ! Специалисты технического управления Нижнетагильского металлургического комбината (НТМК) предложили новую схему раскисления и легирования стали марки 17Г2МФ, предназначенной для производства непрерывнолитой слябовой заготовки. За месяц экономический эффект от предложения сотрудников НТМК составил порядка 7,5 млн руб. 4   6"  

 ,              , %       "            %

    . 2   %        

     %"   ,              "  . 4    

      

    :    %       ,        %         %      . 4                         I. >6   %    % 

   6          .

&   ':    – 60  Ижорские заводы завершили сварку монтажных кольцевых швов длинноцикловых корпусных изделий для Нововоронежской АЭС-2 и болгарской АЭС «Белене». )            =*83-2 -         ,      

*83  «   » 90- . $       =*83-2         *83-2006

   26-   ,            !               .   *83-2006             8$-1200

" 6 1200  .    % 

               -                  ,   -       

 6"   

      "  10–12 . 3 

 -     -   

       ,              

     %             60-  .     ,     )    ,   -      .   *83 «+   »,    



    ,   '% 

   *83-2006  = %  *83-2. 3  

, "            %    

   6, 6        

  . 3  



- 6  

       "  -


ЧТО ПРОИСХОДИТ

15

 & (   – ) #" Челнинская компания ООО «Энергогазкомплект» совместно с французской фирмой «Matiere Public Travaux» строит завод по производству металлоконструкций.                      % : «2  

 «$  6»           . 3  %    120 ,  %             

. 2      "6          ,       ». )   «Matiere Public Travaux» "    1932 . =                       

  3-    !

        . &   

— 100 

.     ,    "АК «Транснефть» приступила к сварке труб в рамках реализации второй очере        $

 ди строительства нефтепроводной системы Восточная Сибирь – Тихий океан     ,        - (ВСТО-2). На 3806 км трассы ВСТО, в районе станции Ин Еврейского автономно. 0%        го округа сварены, первые 180 метров трассы ВСТО-2.       

 - В рамках проекта с заводов уже отгружено 37 км труб, по

–  G       )- ступило на объекты и развезено вдоль трассы около 3 км.  ,         3H           *        . 3   H      . $   6      "       

-       . 4                    ,  -  6     2009 . =             "

       -   H ('     ) - 3   (2694 )          % H    -  ) .  3  . «2    6 ,    H            %    . =                         3 ,            -   % H        

"   " ,    ,    - .  ,     

. 3" -  % ,    6     ,       6. 4         . 3     H        6"  - H        (H3?)  6    , #    -    ,               

    2  . ?  - KUKA (&   ),   

     

   ,    - -      

ALTA (#  ),   %    % . 3    -                %     %  ,   

-    

*H2 (*  ). 4          ».    III   2010 .,      6 –  IV   2010 .

    *    

*   – #    


16

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №15

НАЧАТЫ РАБОТЫ ПО ОЦЕНКЕ СООТВЕТСТВИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА МОРСКОГО ГАЗОПРОВОДА NORD STREAM В БАЛТИЙСКОМ МОРЕ Левченко А.М. («Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр», НАКС) директор, С.-Петербург

В соответствии с требованиями правил аттестации сварочного производства САСв Ростехнадзора СЗР ГАЦ НАКС в феврале 2010 г. начал работы по аттестации сварочного персонала, технологий, оборудования и материалов для оценки соответствия сварочного производства требованиям Ростехнадзора компаний, участвующих в строительстве магистрального подводного газопровода проекта Nord Stream. Проект Nord Stream обеспечит стабильное функционирование и динамическое развитие топливно-энергетического комплекса европейских стран. Для Российской Федерации, имеющей достаточно большие запасы топлива, участие в международном энергетическом строительстве является одной из главных политических и технических государственных задач. «Северный поток» - проект совместного предприятия Nord Stream AG четырех ведущих компаний: ГАЗПРОМ, E.ON Ruhrgas, Wintershall Holling AG и Gasunie. Председателем комитета акционеров является Герхард Шрёдер. Важность проекта определяется двумя важнейшими факторами: Во-первых, Nord Stream будет поставлять в Европу газ. Во-вторых, Nord Stream укрепит экономические связи между Евросоюзом и Россией. Информация о газопроводе Nord Stream размещена на сайте www.nord-stream.com 2010 г. – Укладка первой линии газопровода. 2011 г. – Ввод в эксплуатацию первой линии (27,5 млрд.м3/год). 2011 – 2012 г.г. – Строительство второй линии. 2012 г. – Ввод в эксплуатацию второй линии (55 млрд.м3/год).

Специалисты компании Nord Stream обладают обширным опытом в области строительства и эксплуатации газопроводных сетей. Поставщиком труб будет EUROPIPE (Германия) и OMK (Россия). Контракт на трубоукладку подписан с компанией «Сайпем» (Италия), субподрядной организацией по укладке труб утверждена компания «Оллсиз» (Нидерланды). При строительстве газопровода Nord Stream будут применяться трубы с внутренним антифрикционным покрытием. Снаружи трубы оснащены бетонной «рубашкой» толщиной от 60 до 110 мм. Для противодействия плавучести 1 метр трубы покрывают одной тонной бетона. Длина каждой трубы составляет 12 метров. Осуществление задач строительства Nord Stream выдвигает на первый план проведение сварочных работ с высоким качеством. На борту трубоукладочного судна две трубы сваривают в «двухтрубки» (длина становится 24 метра) и передают на линию непрерывной сварки. Всего будет сварено около 100000 труб. После приварки очередной секции длиной 24 метра судно продвигается вперёд на 24 метра. Производительность укладки составляет до 3 км газопровода ежедневно. Трубопровод открыто укладывается на морское дно. На участках с интенсивным судоходством трубопровод будет заглубляться в траншею и засыпаться от контактов с якорями кораблей. После сварки всей длины газопровода его заполняют водой и испытывают 24 часа под давлением выше рабочего давления. До начала транспортировки газа вода будет полностью удалена. При укладке труб на территории Российской Федерации качество сварки будут дополнительно контролировать специалисты Ростехнадзора и НАКС (Северо-Западного регионального Головного аттестационного центра). Россия не имеет своих нормативных документов по сварке подводных магистральных трубопроводов, поэтому в качестве основных технических требований для принятия решений в части выбора материала труб, методов сварки, оборудования, сварочных материалов, контроля качества и изоляции трубопроводов Nord Stream принял Правила DNV-OS-F101. Начало газопровода — г. Выборг (Россия) —

Автоматическая установка ультразвукового контроля


ЧТО ПРОИСХОДИТ

труба Ду 1200 мм и толщиной стенки 41 мм, а окончание – г. Грайфсвальд (Германия) – труба Ду 1200 мм и толщиной стенки 26,8 мм. Для строительства магистрального газопровода в зоне территориальных вод Российской Федерации иностранные компании освидетельствуют свои сварочные технологии, сварщиков, специалистов сварочного производства, сварочные материалы и оборудование. В соответствии с приказом №112 Ростехнадзора утвержден административный регламент, положениями которого сварочное оборудование, измерительные комплексы ультразвукового контроля сварных швов и машины для гидроизоляции сварных стыков должны получить соответствующие разрешения на применение на территории России. На первых этапах работ по освидетельствованию сварочных производств этих компаний специалисты ООО «РСЗ МАЦ», в состав которого входит СЗР ГАЦ, установили, что компании «Сайпем» и «Оллсиз» обладают квалифицированными кадрами и современным сварочным и контрольным оборудованием для успешного проведения работ. Сварщики и руководители сварочных работ имеют международные сертификаты. Сварочное оборудование и материалы имеют сертификаты ИСО. Технологические процедуры утверждаются заказчиком Nord Stream.

17

Начиная с июня 2009 г. фирма «Сайпем» на своей технической базе в Хорватии (г. Риека) выполнила плановые работы по сварке труб разных толщин и разных поставщиков в количестве более ста стыков. В январе 2010 г. получены подтверждения о высоком качестве сварных стыков, отвечающих требованиям DNV-OS-F101. Фирма «Оллсиз» приступила к технологической подготовке сварочных работ в январе 2010 г. Во время работ по освидетельствованию процедур сварки труб специалисты – экзаменаторы СЗР ГАЦ изучили содержание, полноту и параметры технологий сварки на соответствие требованиям DNV-OS-F101 требованиям РД 03-613-03, РД 03-614-03, РД 03-615-03 и техническим приемам работ. Оформление требований к сварке в технологических картах строителей газопровода Nord Stream отличается от российских незначительно. В технологические карты по РД03-615-03 вносят все вспомогательные операции, необходимые для обязательного и рекомендательного применения. В картах «Сайпем» указаны главные основные параметры: марка стали, режим сварки, режим термообработки, нормативный документ по контролю и т.д. Однако все вспомогательные операции – контроль кромок, осмотр и контроль каждого сварного прохода,


18

ЧТО ПРОИСХОДИТ

требования к подготовке сварочных материалов и оборудования выполняются вспомогательным персоналом и сварщиками в полном объеме без дополнительных указаний со стороны руководителей сварочных работ. В отличие от требований нормативных документов, применяемых в России, все сварные соединения в объеме 100% подвергаются испытаниям на дефектность автоматическим ультразвуковым контролем, который исполняется немедленно после сварки и охлаждения стыка потоком воды. Установки УЗК имеют в своем устройстве более 20-ти ультразвуковых искателей, расположенных разноориентированно к объему металла сварного шва, которые прозвучивают все его сечение и околошовную зону. Компьютерная программа оценивает наличие дефектов, их размеры и ориентацию в пространстве. При необходимости ремонт производится по оценке превышения допустимого размера дефектов по нормам DNV-OS-F101 методами ручной дуговой сварки и механизированной сварки порошковой проволокой в среде защитных газов. При строительстве газопровода Nord Stream будут применяться автоматическая сварка под флюсом для сварки двухтрубок, автоматическая орбитальная сварка проволоками сплошного сечения для непреры��ной сварки стыков, механизированная сварка порошковой проволокой в среде активных газов и ручная дуговая сварка покрытыми электродами для ремонтных работ и случаев остановки производства работ с погружением конца газопровода в глубину. Все сварочные работы выполняются на плавучих базах фирм «Сайпем» и «Олсиз». Практические работы по аттестации сварочного производства фирмы «Сайпем» Северо-Западным региональным Головным аттестационным центром НАКС начаты в феврале 2010 г. Программы и вопросы для теоретических экзаменов по ПБ 03-273-99 в СЗР ГАЦ были заранее переведены на английский язык. На специальную подготовку к практическому и теоретическому экзаменам на трубосварочном судне было собрано около ста сварщиков. За две недели работы по выполнению специальной подготовки по требованиям ПБ 03-273-99 было сварено более 50-ти стыков сварщиками из Тайланда, Индонезии, Турции, Колумбии и Бангладеш. Во время предварительной подготовки специалисты оценили высокие профессиональные навыки сварщиков и умение оперативно управлять сложной современной сварочной техникой. Со специалистами фирм «Сайпем» и «Оллсиз» ведутся постоянные консультации по вопросам аттестации сварочных материалов, сварочного оборудования и сварочных технологий. Эти фирмы получили также технические консультации специалистов Северо-Западного управления Ростехнадзора и выполняют требования нормативных документов Российской Федерации.

Мир сварки 2010 №15

При исполнении этих требований мы можем быть уверены, что строительство газопровода Nord Stream в зоне акватории Российской Федерации будет выполнено надежно и с планируемым ресурсом эксплуатации. Автоматическая сварка под слоем флюса двухтрубок

Автоматическая орбитальная сварка в защитных газах


19 19


20

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №15

Новые процессы MIG/MAG сварки (Фивейский А.М., к.т.н., гл. технолог ООО«Шторм») &'( ')

   ( * & + ,.' ( /   .  0 (  ( (  1& 21  / ' /). 4 ' ( 1 1 /  +    (. ('.  5   /  ( & ,.' (    ) 2   1 /  (  6 11 /) '( 1 (  ,1 /)  *  &   ./  ( (/& * 2.1) +) / 9 1'&  , 1 ,/ < 1 1

«/. 1 » / 1+ 1 2 1)

6 1.    1

/)  * /) ' ( / .  1+ 1  6 * & * (MIG/MAG 1 ). Новинками 2009 года (на международной выставке в г. Эссен) стали три сварочных процесса компании LORCH (Германия) для MIG/ MAG сварки: SpeedPuls, SpeedArc и SpeedUp. Все они имеют свое назначение и область применения. Функция SpeedPuls. Особенность процесса заключается в особом модулировании импульса несущей частоты сварочного тока. При этом возникает особая разновидность переноса металла, при котором сформированные капли находятся в постоянном столбе дуги. Внешне это выглядит как струя жидкого металла с периодическими уплотнениями, падающая с электродной проволоки в сварочную ванну. Объединение импульсной сварки и струйного переноса металла существенно повлияло на производительность и скорость сварки, а именно: •до 48% быстрее автоматизированной импульсной MIG/MAG сварки; •до 35% быстрее ручной импульсной MIG/ MAG сварки; •до 10-15% быстрее обычной MIG/MAG сварки; •до 30% быстрее при MIG/MAG сварке нержавеющей стали в отличие от ручной импульсной MIG/MAG сварки; •до 20% быстрее при сварке алюминия в отличие от ручной импульсной MIG/MAG сварки. Функция SpeedArc – высокопроизводительный процесс сварки со струйным переносом металла на более короткой дуге, чем при обычной сварке MIG/MAG со струйным переносом. Дуга становиться более сфокусированной и устойчивой. Благодаря высокому плазменному давлению в дуге и наличию высокоскоростных обратных связей обеспечивается более глубокое проплавление. При этом за счёт меньшей длины дуги возможна сварка на больших вылетах, что позво-

ляет выполнять сварку «в узкую разделку» и получать гарантированный провар корня шва. Скорость сварки за счет более эффективного использования энергии дуги можно увеличить до 30% в сравнении с обычной сваркой MIG/MAG. Вертикальный шов снизу вверх

Функция SpeedUp – это высокопроизводительный процесс сварки в вертикальном и потолочном положении. Повышение скорости сварки – до 100% в сравнении с обычной сваркой MIG/MAG вертикальных или потолочных швов достигается существенным упрощением техники сварки. С функцией SpeedUp сварщику не нужно выполнять сложные движения горелки – техникой сварки «ёлочкой» или поперечными колебаниями, ему необходимо лишь перемещать горелку вдоль стыка с постоянной скоростью, сварочный аппарат выстроит алгоритм импульсов (за счёт синергетических на-

Функция SpeedArc Сечение швов: а) стыковой с разделкой б) угловой

Вертикальный шов на аппарате с функциией SpeedUp

Преимущество по скорости сварки вертикального шва с помощью функции SpeedUp строек, предусмотренных в аппарате) так, чтобы обеспечить уверенный провар корня и получить качественное формирование шва с плавным переходом на основной металл. Таким образом, процессы SpeedPuls, SpeedArc и SpeedUp не только существенно упрощают технику сварки, значительно повышая качество и производительность, но и, самое главное, позволяют нивелировать низкую квалификацию или отсутствие опыта сварщиков. Более подробно с описанным выше оборудованием и процессами вы можете ознакомиться на нашем стенде (№ С7) на выставке «Сварка-2010».


21

           300        ·     ·              ·             ·     

www.cloos.de www.ipc-weld.ru     « !  " !» (495) 645 28 92


22

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №15

ПЕРВЫЕ ШАГИ К АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА  . . (         « », www.dukon.ru) Почему автоматизация производства становится все более популярной в последнее время? Тому есть несколько причин, в числе которых можно назвать увеличение производительности, повышение качества изделий, снижение себестоимости, а также выполнение задач, которые невозможно произвести вручную изза опасности производства либо недоступности расположения объекта. Применение роботов позволяет упростить технологический процесс, отказаться от неквалифицированных рабочих кадров, а также снизить влияние человеческого фактора в целом. На сегодняшний момент автоматизация начинает затрагивать все больше и больше отраслей промышленности. Среди них традиционно лидируют такие отрасли, как автомобилестроение, крупное машиностроение, производство металлической мебели, радиаторов (для отопления помещений) и полотенцесушителей, производство

нимум на 30% (при использовании кондукторов или фиксаторов для изделия общий процент брака всегда постоянен и может составлять максимум 1%), а затраты на производство за смену снижаются приблизительно на 28-30%. Себестоимость производственных затрат на изделия на участке сварки при этом падает в 10 раз. При минимально возможной прибыли с реализации изделия за год в случае с роботом она будет в 20 раз больше! В этом случае установка не только окупает себя за год, но и приносит прибыль гораздо большую, чем два сварочных поста. При всех описанных преимуществах роботов у производителей часто возникают сомнения в их использовании в конкретных производственных условиях. Эти сомнения вызываются тем, что для эффективного их внедрения требуется достаточно высокий технический уровень подготовки кадров (знание основ программирования, технологического процесса, экономического анализа и т.п.), соответствующий уровень технологической и организационной подготовки производства, технологической дисциплины. Получается, что применять роботов может позволить себе промышленник только с очень подготовленным штатом сотрудников. А как же быть тем компаниям, которые имеют все показания к автоматизации производства, но не имеют возможности держать огромный штат сотрудников ИТР для этих целей? К сожалению, мало кто из производителей знает, что выход есть и в этом случае. Для таких случаев уже достаточно долгое время, к примеру, в Европе, на производствах используют так называемые стандартные сварочные ячейки. Такие простейшие сварочные модули производятся несколькиРис.1. Сварочная ячейка

дверей, оконных конструкций, производство котельного и трубопроводного оборудования, противопожарные системы. Однако следует заметить, что роботизацию наиболее целесообразно использовать на предприятии, где имеет место серийный и массовый выпуск однотипных изделий или производятся сложные и ответственные узлы, агрегаты или законченные единицы (например, газовые коллекторы высокого давления, теплообменники, радиаторы), требующие большого количества операций. Объективные цифры также говорят в пользу автоматизации. К примеру, если сравнить два традиционных сварочных поста и современную стандартную установку с двумя роботами, то получается, что при сварке небольших изделий (длина до 300 мм, диаметр до 100 мм, с привариваемыми частями не более 5-ти штук) робот производит в среднем в семь раз больше изделий. При этом количество брака уменьшается как ми-


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

5. Сварочный аппарат. 6. Системы защиты оператора, фиксаторов и робота от повреждений. 7. Опции (устройства для чистки горелки, устройства контроля положений и прочее). Этот сварочный модуль должен полностью соответствовать требованиям заказчика, поэтому его размеры, количество роботов, кратное количеству источников, габариты и оснащение стола, оснастка и ее количество проектируются и подбираются согласно спецификации изделий заказчика. Чем удобен такой модуль? Преимущества видны с первого взгляда: модуль закрыт, а значит, он защищен от влияний внешней среды производственного цеха, что немаловажно для условий российского производства. Модуль специально разработан таким образом, чтобы его установка занимала минимальное время (не более 48-ми часов), остальное время, которое проводит наладчик на предприятии заказчика, тратится на отработку технологического процесса производства и обучение операторов работе. Такие модули поставляются по системе «Plug & Weld», что дословно означа-

Рис.2б. Автомобильная траверса, сваренная деталь

Рис.2а. Автомобильная траверса с оснасткой

ми компаниями по всему миру, как производителями самих роботов, так и системными интеграторами. Ниже будет описано устройство и принцип действия стандартной сварочной ячейки производства крупного голландского интегратора AWL-Techniek (эксклюзивный поставщик на российский рынок – компания «Дюкон»). На рис.1 изображен самый простой сварочный модуль из существующих. Поворотный стол приводится в движение вручную, малые габариты и простейшее управление делают эту ячейку идеальным инструментом для сварочных цехов, где есть производство однотипных несложных изделий. Эта стандартная роботизированная ячейка включает в себя: 1. Модуль – металлический каркас, жесткое основание, отверстие под вытяжку. 2. Робота с устройством управления и набором стандартных программных «блоков». 3. Стол (как правило, поворотный) или ручные/механические позиционеры. 4. Оснастку (кондуктор/фиксатор) для детали.

23

ет «Подключай и вари». Подробнее об этом: если, скажем, заказчик хочет изготавливать автомобильные бамперы для разных марок автомобилей, но конструктивно одного типа, то в процессе проектирования модуля инженерами AWL будет учтено количество необходимых заказчику изделий, разработаются соответствующие фиксаторы, на каждое изделие будет своя программа. Один модуль может производить неограниченную номенклатуру изделий с габаритами согласно спецификации ячейки. Заказчику нужно будет только подключить данный модуль в сеть, обеспечить необходимым (сделать подводку сжатого воздуха, провести вытяжку, установить баллоны со сварочными смесями, подвести воду, если необходимо, и прочее), обучить оператора работе – и все. С этого момента оператору нужно будет только выбирать программу в соответствии с деталями и нажимать кнопку «Пуск», загружать заготовки и выгружать готовые изделия. Такая простота эксплуатации становится возможной благодаря работе системного интегратора, который, согласуя каждый свой шаг с заказчиком, детально прорабатывает весь проект. Отдельной строкой стоит выделить работу по проектированию и изготовлению оснастки, которую берет на себя системный интегратор. В зависимости от пожелания заказчика она может фиксировать отдельные части деталей как вручную, так и пневматически. Очевидно, что пневматика дает, наряду с удорожанием, еще и повышение производительности, а также исключает ошибки оператора. Оснастка всегда имеет средства контроля положения детали и контроля закрытых/открытых элементов фиксации – «пока йока» (Poka yoke). Это делается с целью обеспечения безопасности оператора и защиты оснастки от повреждения. Всю сложность и трудоемкость процесса проектирования и изготовления можно легко оценить из рис. 2а. На нем изображена деталь автомобильной траверсы с оснасткой. На рисунке видно, какое большое количество фиксаторов используется для точного позиционирования частей изделия. Рис. 2б иллюстрирует эту модель траверсы в готовом виде.


24

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Так, в январе 2010 года компания Вообще автомобильная промышленность традиционно – основной заказ- AWL-Techniek cовместно с компанией чик комплексных автоматизирован- «Дюкон» начала запуск 2-х автоматиных сварочных линий в мире. Появле- зированных сварочных линий по проние мировых производителей на рын- изводству туннельных рельс для новоке России принесло с собой новые тех- го Opel Astra на заводе «Stadco». General Motors – одна из немногих нологии производства, которые позволили выпускать изделия, отвечающие иностранных компаний, которые присамым высоким стандартам качества. няли решение размещать заказ на изгоТеперь компании-субпоставщики, кото- товление ответственных деталей кузорые производят в России узлы и агрега- ва в России. Вероятно, такая тенденция ты для автомобилей иностранных брен- распространится и среди других автодов, все чаще и чаще оснащаются са- производителей. мым современным автоматизированНа рис. 3 и 4 представлены прототиным сварочным оборудованием, анало- пы одной из деталей и установки, на когичным тому, которое используется на торой эта деталь будет изготавливаться. заводах за рубежом. Указанная установка состоит из 4-х

Рис.3. Деталь, свариваемая установкой, разработанной для GM

Рис.4. Сварочная установка, разработанная для GM

Мир сварки 2010 №15

роботов, 2 из которых осуществляют сварку, 2 - роботы-перехватчики, один из которых перегружает деталь с одной сварочной станции на другую, а другой подносит деталь к стационарным сварочным клещам и выгружает готовую деталь на конвейер. Также установлена система контроля качества сварного шва и система маркировки изделия. В случае если контролер определил, что прошла сварка ненадлежащего качества, изделие маркируется как брак и сбрасывается на отдельный конвейер. Установка оборудована роботами производства ABB (Швеция) и оборудованием контактной сварки ARO (Франция). Режимы автоматической сварки координирует сварочный контроллер BOSCH, согласованность всей системы находится под контролем PLCсистемы Siemens. Особенностью линии является также то, что она имеет постоянное онлайн-соединение с офисом компании-изготовителя в Голландии, осуществляется постоянный мониторинг всех процессов и режимов, при необходимости все изменения могут быть внесены дистанционно, что сокращает до минимума срок простоя линии в случае неисправности. Линия будет полностью введена в эксплуатацию в конце мая, первые детали поступят на сборочный конвейер в начале июня. Промышленная Группа «Дюкон» www.dukon.ru Стенд на выставке «Сварка» - А48


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

25

ОТЧЕТ О ДОСТИГНУТЫХ УСПЕХАХ

Компания «Мир сварки» работает на рынке сварочного оборудования с 2001 года и является одной из ведущих российских компаний в области оснащения сварочным оборудованием учебных заведений и промышленных предприятий. Перечень учебных заведений, оснащенных нашей фирмой: - Невский политехнический лицей им. Неболсина; - Российский колледж традиционной культуры; - Санкт-Петербургский государственный университет путей сообщения; - ПУ – 14, г. Петрозаводск; - ПУ – 29, г. Вологда; - ПУ – 5, г. Вологда; - Каменский колледж, г. Каменск; - ПУ – 5, г. Великие Луки; - ПУ – 26, г. Шацк, - УПЦ «Специалист», г. Санкт-Петербург. Поручив нам весь комплекс работ по обустройству сварочного поста, заказчик получает гарантию качества. Наша технология работы с клиентами предполагает удовлетворение интересов любого уровня. Высокий профессионализм специалистов, применение новейших достижений в области сварки позволяют компании оснащать объекты самого высокого уровня. Специалисты фирмы внимательно подходят к каждому заказу, предоставляя оптимальное сочетание цены и качества и выполняя его в короткие сроки. Например, в заявке на оснащение Невского политехнического лицея им. Неболсина требовалось следующее оборудование: две мультисистемы Quad, плазменный резак Plasma Cut и системы конверторов низкого напряжения. После предварительных расчетов стало ясно, что на такую нагрузку электрическая сеть сварочной лаборатории лицея не рассчитана, и мы заменили часть проводки, ведущей к новым аппаратам. После поставки оборудования наши специалисты в течение трех дней обучали мастеров колледжа работе на новом оборудовании. Таким образом, несмотря на неожиданные осложнения, была переоснащена сварочная лаборатория и цель, поставленная в заявке лицея, достигнута.

На все работы наших специалистов предоставляется гарантия 2 года, в течение которых осуществляется бесплатное обслуживание. При покупке наших аппаратов пуско-наладка и обучение (подбор режимов, разъяснение функций, подробный инструктаж, техника безопасности) проводятся бесплатно, с выездом нашего сотрудника на Ваше предприятие. Нельзя не упомянуть о высококлассном оборудовании, которое собирается на нашей базе из европейских комплектующих. Например, самое популярное и наиболее перспективное оборудование для многопостовой сварки - система Off-shore, заменяет балластные реостаты и за счёт инновационных технологий даёт огромный выигрыш в потребляемой энергии. Что в свете последних событий в экономической сфере крайне актуально. Об аппаратах данной серии получены положительные отзывы с таких крупных предприятий, как: «Северная верфь», «Кировский завод», «Канонерский судоремонтный завод», «СЕВМАШ», «Обуховский завод». Из новинок также отметить линейку сварочных мультисистем под названием QUAD. Этот аппарат может варить следующими видами сварки: ручная дуговая (MMA); аргонодуговая как на постоянном, так и на переменном токе(TIG AC/DC); полуавтоматическая сварка в инертном и активном газах (MIG/MAG). Также в QUADе предусмотрен пульсирующий режим для облегчения перехода электродного металла в сварочную ванну и уменьшения (исключения) разбрызгивания. В ассортименте нашей фирмы также присутствуют обычные, всем известные, аппараты для ручной дуговой сварки покрытыми электродами линейки CRONOS, с хорошим выбором по диапазону мощностей и надёжной защитой от внешней среды. Аппараты с автоматизированной подачей сварочной проволоки в сварочную ванну серии FUTURA выполнены по традиционной схеме на базе трансформатора и тиристорного выпрямителя, что уже само по себе является гарантией надёжности работы аппарата. С полным ассортиментом нашей продукции Вы можете ознакомиться на сайте компании: www.welding.spb.ru. тел. (812) 448-37-75


26

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №15

ЕСТЬ НА УРАЛЕ ЗАВОД

Генеральный директор Юрий Борисович Ездаков Завод сварочного оборудования «Уралтермосвар» был го оборудования. Среди продукции завода много уникальных основан в 1996 году командой специалистов, имеющих мно- моделей, с высокими сварочно-технологическими свойстваголетний опыт в области разработки и производства свароч- ми, не имеющих аналогов в России. 2009-й год ознаменовался несколькими яркими событиями ного оборудования. С момента создания завода им бессменно руководит генеральный директор Юрий Борисович Ездаков. в жизни завода: 1. На базе разработанного в 2007 году нового поколения Все 14 лет завод постоянно увеличивал объёмы производвысокочастотных сварочных генества. На сегодняшний день ЗАО «Уралтермосвар» является од-         1100 - раторов создана линейка автоном 

!" #" $ ных сварочных агрегатов. Устаним из крупнейших произво 50-  %. &#! # ! новленные в них генераторы имедителей сварочного оборудо        ' . вания в России.    *    12  #  . . ют новые электромагнитную часть и электронный блок управления Предприятие выпускает в ме-    $ 400 # . собственного производства. Сравсяц около 1100 единиц професнительные лабораторные испытасионального сварочного оборудования 50-ти наименований. Значительная часть продук- ния показали, что генераторы по сварочно-технологическим ции завода поставляется на экспорт. Производственные пло- свойствам не уступают, а по некоторым параметрам и прещади составляют 12 тысяч кв. м. На предприятии работает восходят сварочные генераторы ведущих мировых производителей. Линейка агрегатов включает в себя однопосто400 человек. На международной выставке по сварке Schweissen вые АДД-4005 «Урал» и малогабаритный «Урал-260», а также & Schneiden-2009 Россию представляло только одно предприятие-производитель сварочного оборудования – ЗАО «Уралтермосвар». Конструкторское бюро ЗАО «Уралтермосвар» – самое крупное в России среди предприятий-производителей сварочного оборудования. Новейшие разработки ЗАО «Уралтермосвар» защищены 8-ю патентами. За разработку новой наукоемкой продукции предприятие неоднократно награждалось золотыми и серебряными медалями на специализированных выставках, а главный конструктор и генеральный директор награждены почетными грамотами губернатора Свердловской области. Мощный научно-исследовательский потенциал позволяет предприятию ежегодно ставить на конвейер несколько образцов разработанного или модернизированного сварочно-


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

двухпостовой агрегат АДД-2х2501ВУ1 (06Б) «Урал». Использование нового генератора и импортных двигателей позволило не только значительно улучшить сварочные свойства, но и уменьшить габариты и вес сварочных агрегатов. Например, сварочный агрегат «Урал-260» весит всего 160 кг. 2. Запущены в серийное производство: • универсальный двухпостовой дизельный сварочный агрегат АДДУ-2х400 «Урал»; • сварочный инвертор «Урал-Мастер 300»; • двухдуговой сварочный трактор АДФ-2х630 «Урал» для сварки под флюсом; • модернизированный частотный постовой регулятор ЧПР-315 «Урал». 3. Проведены квалификационные испытания автоматического комплекса для сварки неповоротных стыков трубопроводов «Полисвар» в ООО «Газпром ВНИИГАЗ». Результаты испытаний – положительные, контрольные сварные соединения успешно прошли неразрушающие виды контроля и механические испытания. Совместный проект с компанией Polysoude (Франция) по созданию данного комплекса был начат в 2007-м году. По жестким техническим требованиям французских инженеров был разработан новый сварочный источник – выпрямитель ВДУ-500 «Урал-Орбита», питающий французскую сварочную головку. Возможность сварки различными видами проволоки, а также возможность заранее программировать изменение параметров сварочного режима в зависимости от пространственного положения головки позволяет широко применять комплекс «Полисвар» для решения различных задач сварки узлов и деталей трубопроводов. Запуск комплекса «Полисвар» в серийное производство намечен на 2010-й год. С начала 2008-го года на базе ЗАО «Уралтермосвар» действует «Учебный центр», в котором специалисты сварочного производства могут на практике познакомиться с новым высокотехнологичным сварочным оборудованием и повысить свою квалификацию. Вся продукция завода имеет сертификат соответствия Госстандарту России. Большая часть производимого ЗАО «Уралтермосвар» оборудования аттестована профильными научно-исследовательскими институтами для применения на объектах ОАО «Газпром» и ОАО АК «Транснефть». Предприятие имеет сертификат соответствия системе менеджмента качества ISO 9001:2000. Постоянные потребители продукции завода - ОАО «Газпром», ОАО «Роснефть», ОАО «Газпромнефть», ОАО АК «Транснефть» и другие. ЗАО «Уралтермосвар» имеет представительства в городах России (Москва, Тюмень, Нижний Новгород, Хабаровск, Новосибирск, Иркутск, Сургут, Краснодар, Красноярск), в Республике Казахстан (Костанай, Караганда, Актау, Алматы) и Республике Узбекистан (Коканд).

27


28

Đ&#x153;иŃ&#x20AC; Ń Đ˛Đ°Ń&#x20AC;ки 2010 â&#x201E;&#x2013;15

    ÂŤ  2010Âť    

  10%      

197373, 1-,.&, . . .51 , 85 +7 (812) 430-28-31 www.electra-its.ru


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

29

КАХОВСКИЙ ЗАВОД ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Более 80-ти лет ОАО «Каховский завод электросварочного оборудования» выпускает сварочное оборудование, широко используемое во многих отраслях промышленности. Накопленный опыт, мощный производственный и кадровый потенциал, а также тесное сотрудничество с ИЭС им. Е. О. Патона позволяет КЗЭСО быть крупнейшей в Украине и СНГ инжиниринговой и производственной компанией и обеспечивать заказчиков универсальным и специальным сварочным оборудованием, а по рельсосварочному оборудованию (машины К-922, К-1000) занимать лидирующее место на мировом рынке. Кроме того, начиная с 2007 г. набирает обороты новое направление деятельности КЗЭСО – разработка и производство путевой техники. Щебнеочистительная машина СЧ-1000/UA, планировщик балласта СПЗ-5/UA, рельсосварочный комплекс КРС-1, капремонт и модернизация ПРСМ-3 - уже более десятка таких машин эксплуатируются на предприятиях Украины. КСМ-005 – рельсосварочный комплекс на базе МАЗа на комбинированном авто и ж/д ходу, незаменимый не только для железнодорожников, но и в трамвайном хозяйстве: сварка бесшеечного и трамвайного рельса типа Т-62 не требует электроподключения, специальных разрешений для перемещения в черте города.

Благодаря постоянной модернизации выпускаемой техники, разработке и выпуску нового современного сварочного оборудования и путевых машин, КЗЭСО всегда участвует в решении насущных задач во многих странах. Сегодня это – мировое строительство скоростных бесстыковых железных дорог; осуществление инфраструктурных проектов в рамках подготовки «Евро-2012»; замена исчерпавшей себя советской техники современной.


30

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Мир сварки 2010 №15

ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ СВАРКИ НЕФТЕПРОВОДОВ И ГАЗОПРОВОДОВ Сварка нефтепроводов и газопроводов – ответственный процесс, требующий не только значительного уровня мастерства сварщика, но и использования высококачественных сварочных материалов. В свою очередь применение качественных отечественных сварочных материалов подразумевает использование низководородных электродов, не уступающих зарубежным по сварочным и механическим характеристикам.

Специалистами Лосиноостровского электродного завода разработаны импортозамещающие низководородные электроды для сварки нефтепроводов и газопроводов марки ЛЭЗ ЛБгп, ЛЭЗ ЛБ-60, которые по своим сварочно-технологическим свойствам и механическим характеристикам не уступают широко применяющимся в России импортным электродам марок LB52U (Япония), OK 53.70 (Швеция) и ОК 74.70, LB-62D соответственно. Электроды ЛЭЗ ЛБгп предназначены: • Диаметром 2,5 мм и 3,0 мм – для сварки и ремонта корневых швов труб прочностных классов до К60 включительно (с пределом прочности до 588 MПa); • Диаметром 3,0 мм и 4,0 мм – для сварки и ремонта заполняющих и облицовочных слоев швов труб прочностных классов до К54 включительно (с пределом прочности до 588 MПa), а также для сварки и ремонта подварочного слоя труб прочностных классов до К60 включительно. Известно, что водород ухудшает пластичность сварных соединений и способствует образованию пор, флокенов и трещин в металле шва и зоне термического влияния. Новые электроды ЛЭЗа являются низководородными. Хорошо сбалансированная специальная шлаковая система электродов обеспечивает формирование плоских сварочных швов и отделимость шлака во всех пространственных положениях, одновременно гарантируя необходимое усиление обратного валика корня шва. Электроды демонстрируют высокую стойкость шва к образованию пор, имеют отличное повторное зажигание и стабильное горение на малых токах, что делает возможным получение высококачественных швов при сварке стыков труб с повышенными зазорами и депланациями.

Также следует отметить электроды ЛЭЗ ЛБ-60, в которые добавлен ферритизатор молибден 0,3-0,5 %. Электрод обеспечивает ударную вязкость по ISO-V при Т= -60°С более 40 Дж/см2. Это очень ценно при сварке и использовании сварного соединения в условиях холода. Электроды получили сертификат НАКС, также они включены в Руководящий документ РД153-006-02 «Сварка при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов» АО АК «Транснефть» и в Реестр сварочных материалов, технических условий, которые соответствуют ТУ ОАО «Газпром» при выполнении работ по диагностике и ремонту объектов транспорта газа (на 01.01.2009 г.). Электроды прошли испытания на Северо-Байкальском нефтепроводе в одном из подразделений ОАО «Стройтрансгаз» и успешно применялись, например, на строительстве нефтепровода Кстово-Приморск («Верхневолжские нефтепроводы» - АО АК «Транснефть»).


СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Продукция «Северстальметиз: сварочные материалы» отвечает новейшим требованиям НТД Компания ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы» получила сертификаты Национального Агентства Контроля и Сварки на марки стальных сварочных проволок СВ-08Г2С и СВ-08ГА по группе КСМ (конструкции стальных мостов). Следующий этап работы компании в направлении сертификации продукции – аттестация новой марки электродов УОНИ-13/55КСМ.

31

В конце 2008 года были введены жесткие требования, регламентирующие строительство конструкций стальных мостов – с целью повышения прочности, износостойкости, коррозионной стойкости и безопасности этих сооружений. Мостостроители, в свою очередь, ужесточили контроль над качеством закупаемых материалов, применяемых в строительстве КСМ, в том числе, при производстве сварочных работ. Основной материал, используемый для возведения мостов – высокопрочные стали типа 15ХСНД – соответственно, предел прочности сварного шва должен составлять не менее 510 МПа. Существенные изменения появились и в НТД. ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы» оперативно на них отреагировало и предоставило для испытаний в лабораторию НАКС опытные образцы омедненной проволоки и проволоки без покрытия СВ-08Г2С тонких диаметров (1,2; 1,6; 2,0 мм), а также образцы проволоки СВ-08ГА диаметром 4,0 мм, произведенные согласно новой документации. Проволока успешно прошла испытания, качество сварного шва было признано отвечающим всем требованиям предприятий мостостроения, и на основании полученных данных НАКС выдал сертификаты соответствия по группам СК (стальные конструкции) и КСМ. При этом проволока СВ-08Г2С отвечает требованиям по качеству и по многим другим группам: ГДО (горнодобывающее оборудование), ГО (газовое оборудование), КО (котельное оборудование), МО (металлургическое оборудование), НГДО (нефтегазодобывающее оборудование), ОТОГ (оборудование для транспортировки опасных грузов), ОХНВП (оборудование химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих и взрывопожароопасных производств), ПТО (подъемно-транспортное оборудование). ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы» инициировало аттестацию по группе КСМ электродов марки УОНИ13/55. Для того чтобы продукт соответствовал самым жестким требованиям мостостроителей, специалисты изменили рецептуру электродов, улучшили механические свойства наплавочного металла. Специально были разработаны технические условия, регламентирующие новую марку – УОНИ-13/55КСМ. Они уже прошли согласование в НАКС, и в настоящий момент в компании проводится производственный аудит на соответствие требованиям стандарта.

По вопросам приобретения продукции обращайтесь в ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы» по телефонам групп продаж в Орле +7(4862)39-16-31 и Череповце +7(8202)53-82-10. За консультациями по техническим вопросам обращайтесь в службу технической поддержки продаж по телефону: +7(8202)53-82-18. Полный ассортимент продукции представлен в каталоге на сайте www.severstalmetiz.com


32

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ГИБРИДНОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ БОЛЬШИХ ТОЛЩИН +. . /#, 3. . 6$! %, 7. . 8% , . 8. 9  , (    # "% $+:, ;

, email: gleb@ltc.ru) Введение В соответствии с современными представлениями о физической природе процессов лазерной сварки причиной появления пористости и формирования корневых пиков в сварных швах [1] является развитие автоколебаний парогазового канала и сварочной ванны при сварке с глубоким проплавлением [2]. Анализ причин формирования дефектов сварного шва при гибридной лазерно-дуговой сварке позволяет предположить, что характер процессов в сварочной ванне в этом случае качественно подобен случаю лазерной сварки. Многочисленные экспериментальные результаты подтверждают, что процесс сварки с глубоким проплавлением не является стационарным даже при стабилизации всех внешних факторов, влияющих на сварочную ванну [3]. В частности, высокоскоростная киносъемка лазерной сварки составных образцов из металла и оптически прозрачного материала [4] показала непрерывное изменение формы канала, квазипериодическое движение зоны с максимальной яркостью по глубине канала, а также наличие таких зон на задней стенке канала. Съемка плазменного факела также показывает наличие его квазипериодических флуктуаций [5]. Сравнительные исследования движения жидкого металла на поверхности сварочной ванны и процесса образования корневых пиков подтверждают соответствие между пикообразованием и выплескиванием расплавленного металла из сварочной ванны. Такие же результаты были получены позднее при рент-

геновской съемке [6]. Анализ автоколебательных процессов при воздействии концентрированных источников энергии на вещество основывается обычно на линейной теории устойчивости [7, 8] с учетом совместного развития тепловых, гидро- и газодинамических возмущений, релаксационных процессов и экранировки поверхности мишени продуктами испарения. Попытки учесть реальную геометрию поверхности канала при лазерной сварке ранее предпринимались авторами [9, 10], но непосредственно использовать полученные результаты для случая гибридной сварки не представляется возможным. Линейный анализ устойчивости позволяет только определить границы области устойчивых режимов сварки, но непригоден для анализа случая развитых колебаний большой амплитуды. Для этих целей более удобным является описание временной динамики радиуса парогазового канала на основе редукции задачи к одному обыкновенному дифференциальному уравнению, подобное приведенному в [11]. Авторы этой работы рассматривают баланс давлений на поверхности канала как движущую силу процесса и используют осевую симметрию модельной задачи для редукции уравнений гидродинамики к одному обыкновенному дифференциальному уравнению, но данная модель предсказывает только затухание колебаний. Исследования природы автоколебаний при лазерной и гибридной сварке продолжаются и в последние годы [12]. Для детального понима-

ния природы динамических процессов, протекающих в сварочной ванне при сварке с глубоким проплавлением, необходимо иметь динамическую модель сварочного процесса, основанную на физически адекватной картине процесса лазерной сварки с глубоким проплавлением. Использование такой модели в системах контроля и управления требует возможности работы в режиме реального времени. Эти требования не позволяют создать динамическую модель лазерной сварки на базе прямых решений всех взаимосвязанных физических задач, как это было сделано для стационарной модели [13, 14, 15]. Наиболее целесообразный путь разработки динамической модели - это использование вариационных принципов и формализма механики Лагранжа, что позволяет свести модель к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Построение динамической модели процесса гибридной сварки Для построения динамического описания активной зоны при гибридной лазерно-дуговой сварке с глубоким проплавлением на основе механики Лагранжа необходимо, в первую очередь, выбрать обобщенные координаты, временная динамика которых позволит с необходимой точностью описать все интересные для приложени�� процессы, такие как волновое движение поверхности парогазового канала, изменение формы и размеров сварочной ванны во времени и влияние движения канала в целом на колебания его глубины и радиуса. Так-


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

33

Рис. 1 – Схема деления сварочной ванны и ее конформное отображение, где Ω - область расплава, дΩ - граница области расплава, a и А – соответственно радиусы образов парогазового канала и канала проплавления, H – глубина парогазового канала, Hp – глубина проплавления,G и g – образы поверхностей канала проплавления и парогазового канала соответственно

же необходимо принять во внима- В объеме расплава такое течение рисунке 6 слева невозможно, но, исние влияние вязких сил в распла- описывается потенциалом течения пользуя конформное отображение ве, процессов испарения и давления , удовлетворяющим уравнению Ла- [16], можно свести задачу к опреотдачи при испарении на динами- пласа Δϕ = 0 и граничным усло- делению поля скоростей в области, ку расплава. Первым этапом на этом виям: ограниченной двумя коаксиальныпути является построение в явном ∂ ми цилиндрами с радиусами A и a, и ϕ ∂ϕ = 0 ; = f ( θ , t ) виде функции Лагранжа, что требудалее строить все описание в про∂n ∂Ω2 ет знания кинетической и потенци- ∂n ∂Ω1 странстве отображения. Особенальной энергии системы. Кинетиче- где функция «f» определяется дви- но удобно это будет сделать, если в ская энергия определяется движе- жением канала, n – нормаль к по- пространстве отображения предстанием расплава и требует для расче- верхности парогазового канала. По- вить энергию как функцию только та знания поля скоростей течения. лучить аналитическое решение за- площадей сечения отображений каСложность задачи приводит к не- дачи о потенциальном движении нала проплавления S и парогазовообходимости использования геоме- расплава в области, показанной на го канала s. трии модели и возможных упрощений при выводе уравнений движения с помощью Лагранжева формализма. Положим, что глубина проплавления H>>a, где a – радиус парогазового канала, и будем игнорировать отклонение стенок канала и сварочной ванны от направления оси лазерного луча. Схематически разбиение активной зоны, на части Рис. 2. Временное поведение глубины канала (а) и площади поперечного сечения (б) для облегчения вычисления кинетической энергии течения расплава и отображение активной зоны с помощью конформного отображения представлено на рисунке 1. Поскольку диапазон чисел Рейнольдса для типичных режимов сварки лежит в пределах от 10 до 100, то с достаточной точностью течение Рис. 3. Временное поведение волн на поверхности канала первого (s1) и второго (s2) расплава может быть принято потен- порядка циальным с пограничными слоями.


34

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

d ∂L ∂L − = Qi + Ri dt ∂qi ∂qi (1) где q i последовательно принимает значения обобщенных координат H, s0, s1,...sn,..., L – функция Лагранжа. Для проведения динамических вычислений система уравнений Лагранжа была «обрезана» на s2, и полученная система из четырех обычных дифференциальных уравнений второго порядка была решена численно методом Рунге-Кутта. Для проверки разработанной модели была проведена серия численных экспериментов по сварке малоуглеродистой стали в диапазоне мощностей от 1 до 10 кВт и при скорости сварке от 0,3 до 5 см/с. На рисунках 2, 3 приведены примеры вычислений при следующих параметрах: мощность Q = 3 kW, скорость сварки v = 1 см/с, поперечная мода TEM 00 и фокальный радиус луча 0,015 см (86% от полной мощности), фокусное расстояние 20 см. Начальные условия взяты из результатов моделирования лазерной сварки по стационарной модели [18]. Моделирование образования дефектов Разработанный математический формализм был использован в системе CAE LaserCAD. Вместе с этой моделью, LaserCAD теперь можно использовать для динамического анализа появления пористости и спайкинга. Проведенные вычислительные эксперименты показывают, что процесс гибридной сварки с глубоким проплавлением является существенно нестационарным. При этом наиболее нестабильна прикорневая части парогазового канала и канала проплавления. Застабилизировать сварочную ванну возможно введением кругового сканирования лазерного луча с небольшими (до 0.5 мм) радиусами и высокой (свыше 300 Гц) частотой сканирования. При

Рис. 4. Моделирование появления пористости, связанной с периодическими коллапсами парогазового канала (справа), и экспериментально наблюдаемые поры при лазерной сварке трубных сталей (слева)

Рис. 5. Результаты моделирования динамического поведения сварочной ванны при лазерной сварке с глубоким проплавлением с использованием LaserCAD. Коллапс парогазового канала в нижней части. Результаты расчетов через 1 мс. Мощность излучения 15 кВт, скорость сварки 4 см/с, фокальный радиус 0,2 мм, фокусное расстояние 150 мм, материал – высокопрочная легированная сталь

отсутствии такой стабилизации в ре- образцов. зультате коллапса парогазового каТехнологические эксперименты нала возможно формирование пор по сварке низкоуглеродистых и небольшого диаметра и корневых пи- ржавеющих сталей, проведенные ков (рисунки 4 и 5), хорошо замет- с помощью гибридного лазерноных на шлифах и изломах сварных дугового комплекса, показали, что


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

35

в ряде случаев формирование сварного шва сопровождается формированием на его верхней и нижней поверхностях развитой квазипериодической волновой неустойчивости (рис. 6), иначе называемой хампинг-эффектом. При этом различные комбинации параметров режима гибридной сварки, обеспечивающие одинаковую глубину проплавления, характеризуются различной степенью стабильности формирования шва. Таким образом, можно заключить, что динамическая модель процесса формирования шва при гибридной лазерно-дуговой сварке является эффективным средством анаРис. 7. Лазерно-дуговой гибридный технологический комплекс лиза нестационарных процессов и может обоснованно применяться для отбора стабильных технологических режимов. Результаты моделирования и экспериментальных исследований показывают, что стабильность формирования сварного шва определяется, в основном, значениями фокального радиуса лазерного луча и формой распределения интенсивности лазерного излучения. При этом повышение скорости сварки до значений, превышающих 1 м/мин. и выше ведет к повышению стабильности формирования сварного шва. Также стабилизирующее влияние оказывает повышение тока электрической дуги и, соответственно, скорости подачи электродной проволоки. Эксперименты по сварке материалов больших толщин Технологические эксперименты проводились на базе гибридной лазерно-дуговой сварочной установки, показанной на рисунке 7. В качестве источника лазерного из-

Рис. 6. Квазипериодические волны закристаллизовавшегося расплава на нижней поверхности сварного шва. Материал – сталь 10Г2ФБЮ, мощность излучения 15 кВт, скорость сварки 45 мм/с

Рис. 8 Сварочная головка, системы управления подачей газов и слежения за положением головки относительно шва


36

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

Рис. 9. Процесс лазерно-дуговой сварки

Рис. 10. Микроструктура сварного соединения

лучения использовался иттербиевый волоконный лазер ЛС-15 с максимальной выходной мощностью 15 кВт. В качестве источника питания электрической дуги использовался выпрямитель ВДУ 506дк. Излучение транспортировалось по волоконному кабелю к оптической сварочной головке лазерно-дугового модуля (рис. 8). Также установка снабжена системами управления и слежения за процессом сварки. Сварочная головка комплекса снабжена однокоординатным сканатором, позволяющим разворачивать лазерный луч с частотой до 600 Гц и амплитудой до 2 мм и системой ви-

Материал – сталь класса X80. Заполняющий материал – металлопорошковая проволока Powerbridge. Скорость сварки 3 м/мин. Мощность лазерного излучения 12,5 кВт, мощность дуги 7 кВт. Ударная вязкость (-40 C) 200J.

Рис. 11 - Сварные соединения трубных сталей толщиной 24 мм. Слева – технологический шов, справа – заполнение разделки


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

деонаблюдения. Проведенные металлографические исследования сварных швов на трубных сталях (рис. 10), полученных с помощью разработанного гибридного лазерно-дугового технологического процесса, показали, что при правильном выборе параметров технологического процесса возможно получить мелкозернистую структуру металла сварного шва и узкую зону термического влияния. Подбор присадочного материала при сварке среднелегированных сталей позволяет получить значения механических свойств металла сварного соединения, не уступающие свойствам основного металла. Проведенные технологические исследования показали, что проплавляющая способность созданного технологического комплекса позволяет сваривать за один проход металл толщиной до 15 мм при скорости сварки 3 м/мин. Проведенные технологические исследования показали, что с помощью гибридной технологии можно вести сварку по зазору до 2 мм, что открывает возможности практического использования разработанной технологии. Высокое качество формирования сварного шва возможно в широком диапазоне скоростей сварки. Использование гибридной сварки для сварки встык прямошовных труб большого диаметра для газо- и нефтепроводов позволяет получить первый, «технологический» шов за один проход глубиной до 15 мм, что позволяет, при использовании сварки под флюсом для заполнения остающейся разделки, получать швы, показанные на рисунке 11. Выводы И стационарная, и динамическая модели позволяют моделировать лазерную и гибридную лазернодуговую сварку с использованием мощных волоконных лазеров с высокой точностью.

1. Нестабильное поведение парогазового канала при сварке волоконным лазером связано с величиной радиуса луча и распределением интенсивности. 2. Выбор параметров режима сварки и сканирования луча может стабилизировать поведение ванны расплава при гибридной сварке, а влияние лазерного излучения стабилизирует поведение ванны расплава по сравнению с MAG –сваркой. 3. Использование в качестве заполняющего материала металлопорошковой проволоки и сканирование луча позволяет сваривать трубную сталь толщиной до 15 мм с зазором до 2 мм без потери качества. Список использованных источников 1. Matsunawa A., Mizutani M., Katayama S. and Seto N. «Porosity formation mechanism and its prevention in laser welding», Welding International 2003 17 (6) 431–437. 2. V. Lopota, G. Turichin, I. Tzibulsky, E. Valdaytzeva, E.W. Kreutz, W. Schulz «Theoretical description of the dynamic phenomena in laser welding with deep penetration», Bellingham/Wash.: SPIE, 1999 (SPIE Proceedings Series 3688), pp.98-107. 3. T. Forsman, J. Powell, C. Magnusson «Process instability in laser welding of aluminum alloys at the boundary of complete penetration», Journal of Laser Applications, October 2001, V. 13, Issue 5, pp. 193-198. 4. Bashenko V.V., Mitkevich E.A., Lopota V.A. «Peculiarities of heat and mass transfer in welding using high energy density power sources», 3-d Int. Coll. on EBW. - Lion. - 1983. - p. 61 - 70. 5. В.А. Лопота, В.С. Смирнов. Структура материала и его параметры в зоне действия луча при лазерной сварке с глубоким проплав-

37

лением/ФиХОМ, 1989 - № 2 - стр. 104-115. 6. Akira Matsunawa, Jong-Do Kim, Naoki Seto, Masami Mizutani, and Seiji Katayama «Dynamics of keyhole and molten pool in laser welding», Journal of Laser Applications, December 1998, V. 10, Issue 6, pp. 247-254. 7. I.V. Zuev, S.V. Selischev, V.I. Skobelkin «Self-oscillations under action of high density energy source on materials», Physics and Chemistry of Material Treatment, 1980. N 6. p. 3 - 7. 8. А.А. Углов, С.В. Селищев. Автоколебательные процессы при воздействии концентрированных потоков энергии - М.: Наука, 1987, 152 с. 9. Ф.Х. Мирзоев. Испарительнокапиллярная неустойчивость в глубокой парогазовой каверне/ Квантовая электроника, 1994, 21 (2), 147-150. 10. Туричин Г.А. Гидродинамические аспекты устойчивости парогазового канала при лучевых видах сварки, ФиХОМ, 1996, №4, с. 74-81. 11. V. V. Semak, J.A. Hopkins, M.H. McCay, T.D. McCay «Melt pool dynamics during laser welding», 1995, J. Phys. D: Appl. Phys., V. 28 p. 2443-2450. 12. Lee Jae Y.; Ko Sung H.; Farson Dave F.; Yoo Choong D. «Mechanism of keyhole formation and stability in stationary laser welding», 2002 J. Phys. D: Appl. Phys. 35 1570-1576. 13. A.Kaplan «A model of deep penetration laser welding based on calculation of the keyhole profile», J.Phys.D: Appl.Phys. 27 (1994), p. 1805 1814. 14. Beyer E., Dahmen M., Fuerst B., Kreutz E., W.,Nitchs H., Schulz W. «A Tool for Efficient Laser Processing», Proceedings of 14.


38

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

СВАРКА ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ ТОНКОСТЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ МОРСКОГО АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВОГО СПЛАВА 1561 Е. А. Алифиренко, В. И. Павлова, Е. П. Осокин, (ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей», Санкт-Петербург)

На основе экспериментальных исследований термических циклов разработана расчетная методика определения параметров режима процесса, позволяющая минимизировать тепловложение при сварке трением с перемешиванием алюминиевомагниевого сплава марки 1561 с целью получения сварных соединений со свойствами на уровне свойств основного металла.

Введение В настоящее время для строительства скоростных судов малого и среднего водоизмещения широко используются свариваемые деформируемые сплавы системы алюминиймагний, обладающие высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Наибольшее распространение при изготовлении средне- и высоконагруженных крупногабаритных сварных конструкций и изделий получил сплав марки 1561, разработанный специально для судостроения ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей». Основной объём сварных конструкций из-

готавливается из холоднокатаных листов и прессованных панелей толщиной от 2 до 6 мм. Изготовление тонколистовых сварных конструкций распространенными способами аргонодуговой сварки плавлением неизбежно связано с образованием значительных остаточных деформаций, вызванных процессами плавления металла сварного шва [1]. При этом прочность сварных соединений составляет не более 0,9 от прочности основного металла. В качестве альтернативы существующим способам сварки плавлением в начале 90-х годов институтом сварки TWI (Великобритания) был предложен новый способ сварки – сварка трением с перемешиванием (СТП) [2]. Процесс СТП осуществляется благодаря вращающемуся сварочному инструменту, который внедряют в свариваемые кромки на всю их толщину. За счет теплоты, выделяющейся при трении поверхностей сварочного инструмента с поверхностью заготовки, материал последней нагревается до пластифицированного состояния.

При поступательном перемещении вращающегося инструмента вдоль линии стыка пластифицированный материал, обтекая наконечник, перемещается из зоны захвата в зону приема металла, образующуюся позади сварочного инструмента. Физический контакт перемещенных слоев металла с нагретым основным металлом и их совместное пластическое деформирование способствуют протеканию процессов схватывания и динамической рекристаллизации с образованием сварного шва [3] (рис. 1). В отличие от сварки плавлением, при которой металл шва формируется в результате кристаллизации присадочного металла, частично перемешенного с металлом расплавленных свариваемых кромок, процесс СТП осуществляется за счет пластификации свариваемого металла без его расплавления. Благодаря относительно низкому тепловложению при СТП сварные соединения имеют незначительные сварочные деформации.

. 1.   , : 1 –    , 2 –         , 3 –     , 4,5 –   , 6,7 –     , 8 –       ,  –           , V –  !  , D –  

 

   


39

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

500

500

400 400

, 0

, 0

Основными параметрами, определяющими уровень тепловложения при сварке при постоянном осевом давлении, являются скорость сварки, частота вращения сварочного инструмента и диаметр опорной поверхности уступа (рис.1). Сообщается, что в зависимости от режима сварки максимальная температура может изменяться в диапазоне 0,5 - 0,8 от температуры плавления свариваемого металла [4-5]. Очевидно, что для минимизации остаточных деформаций и степени разупрочнения зоны термического влияния основного металла необходимо выбирать режим сварки, соответствующий минимально возможному тепловложению, при котором формируется качественное соединение. Методика, результаты и анализ экспериментального исследования Выбор оптимального теплового режима сварки осуществлен по результатам изучения влияния параметров процесса сварки трением с перемешиванием алюминиево-магниевого сплава марки 1561 на тепловложение. Использована разработанная экспериментальная методика, основанная на контактном методе измерения температуры, которая обеспечи-

300

  8 , 800 /

300 710 / ,   10,5  1000 / ,   10,5 

200

1400 / ,   10,5  800 / ,   8 

  10 , 800 /

630 / ,   8 

  12 , 800 / 200

500 / ,   8 

100 0

а)

2

4

6

8



    , 

0

б)

2

4

. 3.      !       , #

     ,   !      : -  

 

    , " –        

 

. 4. $        , 

 

        ,  1 –     , 2 – #        #, 3 – #     , 4 –      A, B -           , D –  

 

    , d –      , %,  -   #            #

500 450 400

, 0

350 300 250 200 150 100 50 0 0

10

20

30

40

50

6



    , 

60

70

80

90

100

 ,

. 2.              

", 

    v = 85 /, = 1400 "/, D = 10,5 

. 5. $      , X 400

8


40

а)

в)

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

б)

г)

. 7. '  #        #      1561    3 

. 8. &    " # , 

 , #      1561

       #"

. 9. &     ", 

  

Рис. 6. Зависимость расчетной максимальной температуры нагрева металла от параметров процесса СТП соединений алюминиевого сплава марки 1561 толщиной: а – 2 мм, б – 3 мм, в – 4 мм, г – 6 мм вала погрешность, не превышающую 15 °С [6]. Варьируемыми параметрами были выбраны частота вращения в диапазоне 500-1400 об/мин, диаметр опорной поверхности уступа - от 8 до 12 мм и скорость сварки – от 80 до 210 мм/мин. Полученные термические циклы (рис. 2) подчиняются закономерностям основных положений теории распространения тепла при сварке, что свидетельствует о корректности полученных результатов и подтверждает правомерность использования разработанной экспериментальной методики. Анализ экспериментальных результатов показал, что наиболее существенное влияние на достижение максимальных температур имеют диаметр уступа и частота вращения сварочного инструмента (рис. 3 а, б). Влияние скорости сварки в исследуемом диапазоне незначительно и составляет 4 %, что сопоставимо с погрешностью экспериментальных измерений. Исследование структуры металла сварных соединений свидетельствует о типичном для процесса сварки тре-


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

нием с перемешиванием формировании зон сварного соединения вне зависимости от режима сварки (рис. 4). Геометрические границы сварного шва А и В определяются размерами сварочного инструмента D и d, а ширина зон термического и термомеханического воздействи�� Е и С зависит, главным образом, от диаметра опорной поверхности уступа D и частоты вращения сварочного инструмента #. Структуры металла сварных швов, полученных при различных тепловых режимах, имеют существенные отличия. Установлено, что швы, выполненные в диапазоне температур 280-380°С, характеризуются выраженной слоистой структурой, в кото-

рой наблюдаются протяженные межслойные трещины как в центральной, так и в корневой части, и являются неприемлемыми для получения качественных соединений. Швы, выполненные при температурах нагрева металла свариваемых кромок выше 390 °С, характеризуются плотным формированием, без трещин, расслоений и несплошностей (рис. 5). Таким образом, экспериментально установлено, что обязательным условием качественного соединения перемещаемых слоев металла при СТП алюминиево-магниевого сплава марки 1561 является обеспечение максимальной температуры в зоне формирования более 390 °С.

41

Для обобщения факторов, влияющих по совокупности на тепловложение, проведено численное моделирование процесса перемещения сварочного источника вдоль линии стыка свариваемых заготовок. В соответствии с данными исследований [7] источник тепла принимался распределенным по поверхности сварочного инструмента с учетом, что 20 % теплоты при сварке вводится наконечником, 80 % - опорной поверхностью уступа по квадратичной зависимости от радиуса. Суммарная величина тепловложения, вводимого при расчете, контролировалась условием максимального приближения решения к экспериментальным данным.

/$ 1.                  (  1561)    ,     

П р и м е ч а н и я : Б – с технологической плакировкой; М – отожженный; СТП – сварка трением с перемешиванием; АрДС – аргонодуговая сварка.


42

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

В результате были получены численные решения термических циклов исследуемых режимов сварки, различие которых с экспериментальными данными не превышает 6 °С, и установлена зависимость тепловложения от конструктивно-технологических параметров сварки. Результаты расчета тепловложения позволили определить закономерность изменения температуры при варьировании диаметра уступа и частоты вращения сварочного инструмента при сварке алюминиевого сплава марки 1561 толщиной от 2 до 6 мм (рис. 6). Таким образом, на основании проведенных исследований определены закономерности изменения максимальной температуры металла шва от параметров сварки и установлены оптимальные диапазоны режимов, соответствующие минимальному тепловложению и обеспечивающие качественное формирование сварного соединения. На выбранных режимах сварки изготовлены сварные пробы размером 500x500 мм для проведения механических испытаний. Результаты испытаний показали, что механические свойства сварного соединения реализуются на уровне свойств основного металла (Таблица 1). Разрушение сварных образцов происходит по основному металлу на расстоянии более 4 мм от границы со швом (рис. 7). Для сравнительного анализа испытаны соединения, выполненные сваркой плавлением. Сварные стыковые соединения алюминиевого сплава марки 1561 толщиной 4 мм выполнены ручной аргонодуговой сваркой с заполнением разделки свариваемых кромок присадочным материалом СвАМг61 (ГОСТ 7871-75) диаметром 3 мм на режиме: сила тока 150-200 А, диаметр вольфрамового электрода – 4 мм, расход аргона 7-8 л/мин. Количество проходов - 2. Испытания на статическое растяже-

Мир сварки 2010 №15

ных конструкций // Сварочное производство. – 1998. - №9. – С. 28-32. 2. International Patent Application No. PCT/GB92/02203 and GB Patent Application No. 9125978.8 МКИ В23К 20/12, В29С65/06 Friction stir welding / W.M. Thomas, E.D. Nicholas, J.C. Needham, M.G. Church а. о.; Applicant The Welding Institute // Public. 10.06.1993 3. Microstructure evolution in friction stir welded aluminium alloys / I. Kalemba, S. Dymek, C. Hamilton, M. Blicharski. // Archives of metallurgy and materials. – 2009. Volume 54, P. 75-82. 4. Особенности структуры сварных соединений алюминиевых сплавов, полученных фрикционной сваркой / М. И. Силис, А. А. Елисеев, В. Э. Силис и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2009. – №4. – С. 34-39. 5. Li Y., Murr L.E., McClure J.C. Flow visualization and residual microstructures associated with the friction-stir welding of 2024 aluminium to 6061 aluminium // Materials science & engineering. – 1999, - A271. – P. 213-223 6. Павлова В. И., Алифиренко Е. А., Осокин Е. П. Исследование температурно-временных условий сварочного нагрева, структуры и свойств металла стыковых соединений из алюминиевомагниевого сплава, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Вопросы материаловедения. – 2009. – №4(60). С. 74-88. 7. Covington J. L. Experemental and numerical investigation of tool heating during friction stir welding. A thesis submitted to the faculty of Brigham Young University in partial fulfillment of the requirements for the degree of 1. В.И. Рязанцев, В.А. Федосеев. Master of Science -Brigham Young Аргонодуговая сварка тонкостен- University, 2005, P. 135.

ние показало, что достижение прочности, близкой к основному металлу, возможно только для соединений, выполненных с нормированным усилением шва (таблица 1), при этом разрушение образцов локализуется по границе соединения. Испытания на статический изгиб образцов с поперечным и продольным швом, выполненных сваркой трением с перемешиванием, свидетельствуют о практически одинаковой способности стыковых соединений к деформированию. При испытаниях на оправке диаметром 6 толщин появления трещин не было зафиксировано при углах изгиба, равных 180° (рис. 8). Оценка остаточных деформаций не выявила отклонения размеров сварных заготовок, вызванных сварочным нагревом. Максимальная величина стрелки прогиба составляет 10 % от толщины заготовок, что находится на уровне разнотолщинности исходного материала (рис. 9). Заключение Таким образом, на основе экспериментально установленных закономерностей распределения максимальных температур в зависимости от основных технологических параметров процесса сварки выбраны оптимальные режимы сварки, обеспечивающие качественное формирование металла шва при минимальном тепловложении. Показано, что свойства сварного соединения алюминиевомагниевого сплава марки 1561, выполненного сваркой трением с перемешиванием, определяются свойствами основного металла и удовлетворяют требованиям Российского морского регистра судоходства, предъявляемым к сварным соединениям морского алюминиевомагниевого сплава марки 1561. Список литературы


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

43

+,&-.,+/ +1+ 23*-2 «+*31» Чубуков А. С.

  



            

      -      

            

,    

 !             !               (     

). "!   

    

  .

*    -      ( . $ .1),    , "     « -    ,       »,       -          



,       -  "       ,         - (H  1). 4      

               4              - 

      (       ) ,      "        -    5 .      

           -      $&))          - % –           (08/18=10H  )   "      .  -,   

   4  –        .       4     % - 

     ,           ,  -     6    :      -     (l=1-2        - );          (  -         ).       4       

0,3-0,5 ( . $ .3);    -     -   

       "   - ,       5 . 4   "    ;       -       -

       

" , "        6"

     , 6"      . 0   

    

        %       %        

      6"  6 ( ,  " 

       – 27%,     6   – 30%     – 43%),               6 (   0,5 )   . 4      6        ,       "            "         . \              

     6 %    - 

 (25% , 75%   ) 

-   (4-6% ).    6"

 6   6 

 -   (    ),   

       2-3 ,   

      -

Рис. 1. а) б) в) г) д) а) Кромки до сварки б)Шов после первого прохода в) Шов после второго прохода г)Шов после третьего прохода д) Шов после последнего прохода


44

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

       ,  "       

%      %  (3 . $ .1). 4         %    %   %              

800°3     

        %   ( %       H  2). \     

 %   %  %    6      

   (H  2),           –   . 4            

    3-5    0,5-2&. & "                  , 6"      ,     

              (3 . $ .4). \       (   )t~5V/Q,

Мир сварки 2010 №15

Рис. 2 Схема выполнения участков и проходов шва при вертикальном расположении плоскости стыка. При горизонтальном положении стыка рекомендуется применять варианты а) и г) Таблица 1 Подготовка кромок под сварку и размеры выполненного шва

"  

8 % ?

s, 

p, 

n, 

e, 

2

2

3

2,5

3,5

3

4

3,5

4,5

4

5-7

4

2

6-8

8-15

5

2

6-12

h1, 

h2, 

g, 

1,0 4-6

1,5

5-7 6-8

0-2

1-2

0-2

0-1


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

 t –     ,  ; V –   G ; Q –  , 2-5  . '      

    %   

 %    

  15-25*,      

1-2  ,               .   "

       

 %         (  "6   ),              . *             «»,  –   ,     

    $ . 2. 4  

     %            

   

   % ,    

  –   

   %         . \           "      (H  2). 4     %  6"     "  %         % 100°3. 4   6                    "            «   »

 6"

 -   



"  : -  " 

   ; -  6 

        ,                  "   "     

; -     

            ; -               .

45

Рис. 3 Заточка электрода Время полного оборота горелки вокруг стыка определяется по формуле:

Dн, мм S, мм V, м/час

, СЕК/ОБ

Расход защитного газа в горелку примерно 7 - 15 л/мин, на наддув 2 - 5 л/мин, зависит от конструкции горелки, от устройства поддува и пропорционально величине сварочного тока.

Рис. 4 Схема поддува аргона с внутренней стороны стыка

Рис 5. Сварные соединения труб диаметром D=81mm


46

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

Рис. 6 Изменение зоны проплавления и характера формирования корневого прохода шва в различных пространственных положениях с изменением свароччного тока. Труба D = 32 mm, б = 2,7 mm, V = 5 м/ч Ток 68 А - оптимальный (усиление этого шва получено сваркой по методу «автоопрессвки».

Рис 7. Корневые проходы и швы, полностью выполненные ручной сваркой. D = 108 мм, б = 11 мм.

Рис 8. Корневые проходы шва, выполненные ручной аргоно-дуговой сваркой. Трубы D = 108 мм, б = 11 мм. Таблица 2. Режимы сварки стыковых соединений трубопроводов

 6  ., 2 2.5 3 4 4.5 5 6 7 8 10 12 15

  /*' 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2-3 1 2-3 1 2-4 1 2-5 1 2-7 1 2-9 1 2-12

+ 1, $

1

1

50-70

6-14

60-80

5-11

65-100

4.5-10

85-120

2.5-6.5

90-125

2.5-6.5

95-125

2.5-6.5

100-130

2-5

105-130

2-5

105-130

2-5

110-140

2-5

110-140

2-5

110-140

2-5

L  

/&    /*', 1. 3-1 0.5 5-1.5 0.5 6-2 0.5 8-3 0.5 9-4.5 0.5 10-5 0.5 11-6 0.5 12-7 0.5 12-7 0.5 12-7 0.5 12-7 0.5 12-7 0.5

L  

& ( '.& , 1 4 5 6 8 9 10 12 12 12 12 12 12


ОХРАНА ТРУДА

47

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ MIG/MAG СВАРКИ Ю. С. Корюкаев ( ЗАО «СовПлим», Санкт-Петербург, главный специалист по безопасности труда и окружающей среды, к. м. н., заслуженный эколог РФ)

На рисунке, взятом мною из междуна- ты от озона органов дыхания оператора. родной сети в качестве эпиграфа, ясно MIG/MAG сварка выполняется как в видно, что, несмотря на обилие инфор- углекислом газе, так и в защитных газомации об опасности и вредности про- вых смесях. Состав наиболее применяецессов сварки, проблемы по-прежнему мых смесей и характеристики процесса существуют. Оператор не защищенны- представлены в таблице 1. ми от короткого ультрафиолета рукаСодержащие аргон многокомпонентми демонстрирует работу сварочной го- ные газовые смеси имеют технические ловки. Хотелось бы думать, что за ка- преимущества перед чистым углекисдром есть сварочный щиток, местное лым газом и уверенно заполняют рынок вытяжное устройство с очисткой возду- сварочных технологий. И если проблеха или средство индивидуальной защи- мы условий и безопасности труда при

сварке в аргоне ранее сосредотачивались лишь на оборонных предприятиях, то сейчас они встают перед сварщиками во всех отраслях промышленности. 1. Проблема фотохимических реакций в воздухе, окружающем сварочную дугу Более сорока лет назад было установлено, что основным источником опасных и вредных факторов сварки в защитных газах является световое излучение ионизированного в дуге аргона. Пики излучения короткого ультрафиолета ионизированного аргона приходятся на 185.0, 194.1, 197.1 и 200.0 нм. Это излучение характерно для Солнца в открытом космосе. До поверхности Земли от Солнца доходят только лучи длиной 290 нм, более короткие тормозятся атмосферой. Поглощение фотона с длиной волны ~ 100-1500 нм, чему соответствует энергия 0,8-12,4 эВ (80 1200 кДж/моль), вызывает квантовый переход молекул воздуха и веществ, содержащихся в нем, из основного электронного состояния в одно из возбужденных состояний, или фотоионизацию - отщепление электрона и образование катион-радикала с последующими так называемыми фотохимическими реакциями. (Ю. С. Другов, В. Г. Березкин. Газохроматографический анализ загрязнённого воздуха. – М.: Химия, 1981, 256 с.) Таблица 1

!"#$ %& CO2 97%Ar + 3%O2 82% Ar + 18% CO2 78% Ar + 20% CO2 + 2% O2 86% Ar + 12% CO2 + 2% O2

I'*,

U/, 

200 - 210 300 - 310 200 - 210 300 - 310 200 - 210 300 - 310 200 - 210 300 - 310 200 - 210 300 - 310

22 - 23 30 - 33 21 - 22 29 - 30 24 - 25 30 - 31 25 - 26 30 -31 21 - 22 29 - 30

Q, :%/<' 2,3 4,3 3,0 4,3 3,7 6,0 3,7 6,0 3,1 4,4

=, %

?"@, %

4,7 6,7 1,4 0,5 3,8 2,9 3,2 2,9 1,4 0,5

1,5 2,0 0,2 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 -

Iсв - ток сварки, Uд - напряжение дуги, Q - количество наплавленного металла в единицу времени, E - коэффициент потерь металла на разбрызгивание, Анб - коэффициент набрызгивания, определяющий трудозатраты на удаление брызг с поверхности свариваемых деталей


48

ОХРАНА ТРУДА

Мир сварки 2010 №15

Наиболее активная часть излучения, длиной до 157 нм, тормозится воздухом в радиусе 0,5 м от центра дуги. На расстояние до 1 м доходит излучение длиной до 184 нм и на расстояние до 10 м - 212 нм. При торможении короткого ультрафиолета происходят фотохимические реакции как с основными газами воздуха, так и с многокомпонентной смесью загрязнителей воздуха рабочих мест, содержащих множество токсичных веществ, относящихся к химическим соединениям различных классов. В настоящее время наиболее изучены реакции с молекулярным кислородом и азотом, с образованием озона и оксида азота. Озон - О3, аллотропная форма кислорода, является мощным окислителем. В отличие от молекулы кислорода, молекула Рис 1. Оплавление фильтровальной кассеты в результате тления сварочозона состоит из трех атомов и имеет боной пыли лее длинные связи между атомами кисОтравление озоном и окислами азолорода. По своей реакционной способ- путей, повреждает ткани легких. Высокие ности озон занимает второе место, усту- токсичные концентрации озона вызывают та при высоких концентрациях может пая только фтору. Благодаря своей хими- раздражение дыхательных путей, кашель привести и к летальному исходу, причем смерть наступает в результате паралича ческой активности озон имеет очень низ- и головокружение. кую предельно допустимую концентраОкись азота – NО. На воздухе быстро дыхания. В воздухе производственных помещецию в воздухе (соизмеримую с ПДК бое- окисляется в двуокись азота - NО2, котовых отравляющих веществ) 5·10-8 % или рая и играет основную роль при отрав- ний практически всегда содержатся угле0,1 мг/м3, что в 10 раз больше обонятель- лении окислами. Предельно допустимая родсодержащие примеси, которые поного порога для человека. Иными слова- концентрация 2мг/м3 (среднесуточная ступают в помещения, где производитми, если чувствуешь запах озона, то в по- 0,04 мг/м3). Окислы азота вызывают пора- ся сварка, либо с атмосферным воздухом, мещении его в десять раз больше, чем до- жение глубоких отделов воздухоносных либо от рядом выполняющихся работ по пустимо санитарными нормами. Озон - газ, путей, в тяжелых случаях – отек легких. обезжириванию, окраске, переработке токсичный при вдыхании. Он раздражает Изменения со стороны верхних дыхатель- пластмасс, термических процессов и литейных работ. слизистую оболочку глаз и дыхательных ных путей при этом слабо выражены. Таблица 2 Параметры горючести металлов EFG<B'!H

t 'JE*E'KDJB"B"L MFE&EDL, °

t !DB"L, °

'!E<": &N%"L

DGJ"$, K#DH, '!FPN:

+#% 

520

410

 %

BDB&E, KEFERE:

/"#%, "#%

B!DD

BDB&E, *E''!"E*DB""EB, KEFERE: /J$, KEFERE: F%"BS B/H :BDH-DGJ"$, ":BDH-!!", KEFER: DE*E, KEFERE: *"BS !" FEJ ":

10000  ?

+#%

240

 %

+#% +#% +#%

250240-450 270 -700

+#%

150 -500

 %

+#% +#% +#% +#%

520 - 660 270 - 580 320 440

 %  %  %  %

+#%

310 - 600

 %

570  '

 %  %  %


ОХРАНА ТРУДА

Возбужденные светом молекулы органических веществ могут вступать в различные химические реакции. При этом активность полученных соединений может быть выше, чем в их основном состоянии. В результате происходят необычные химические превращения, не свойственные веществам в невозбужденном состоянии. Токсикология полученных соединений пока не изучена. Но, например, известно, что совместное фотохимическое окисление углеводородов и оксидов азота приводит к образованию токсичных веществ группы ПАН (пероксиацетилнитрата и др.). Уже при концентрации 0,2 мг/м3 эти вещества обладают резким слезоточивым действием, повреждают растения и разрушают резину. В более высоких концентрациях они, также как озон и окислы азота, опасны для легких. Распределение токсичных веществ, образованных в результате фотохимических реакций на рабочих местах сварщиков, практически не изучено. Отдельные сведения о случаях острых отравлений с поражением легких при плохой вентиляции не систематизированы. По нашим наблюдениям, при сварке плавящимся электродом титановых сплавов в аргоне концентрация озона на рабочих местах варьировалась от 8 до 30 ПДК. Все рабочие применяли средства защиты органов дыхания. В результате после 6 часов работы отмечались лишь умеренные колебания функций сердечно-сосудистой и вегетативной нервной системы без выраженных изменений со стороны легких. Нелишне напомнить, что короткий ультрафиолет сам по себе опасен для живого организма. Он вызывает злокачественные изменения в клетках кожи, убивает не только бакт��рии и грибки, но и клетки растений. В окружающем нас пространстве короткого ультрафиолета нет. Его задерживает атмосфера, которая и защищает все живое на Земле от губительной части излучения Солнца. Об агрессивности УФ-излучения говорит тот факт, что при массовой сварке титановых изделий за счет отраженного ультрафиолета сварщики, несмотря на наличие надлежащих средств защиты и спецодежды, в 16-ти % имели стойкое раздражение кожи груди и предплечий (эритему) и минимум 1 – 2 раза в год каждый из них обращался в

здравпункт для закапывания в глаза обезболивающих и дезинфицирующих капель. 2. Проблема образования биологически активных веществ в зоне сварочной дуги В зону дуги при струйной защите смесью аргона и углекислого газа попадает порядка 3 - 6% атмосферного воздуха. В нее же выделяются растворенные в металле газы. Исследованиями, выполненными в Могилевском государственном техническом университете определено, что в зоне дуги в диапазоне температур 1000 – 6000К возможен синтез биологически активных веществ (БАВ) – СN, HCN, NO2, N2O, СО, которые поступают в воздух рабочей зоны. Наименьшая концентрация БАВ образуется при сварке в чистом аргоне и при сварке в смеси Ar +5% O2. Наибольшая – при сварке в смеси Ar + СО2 (Е. А. Лупачева. Образование биологически активных веществ в зоне горения дуги при сварке в защитных газах. Труды 1-й Международной научно-практической конференции. Защита окружающей среды, здоровье. Безопасность в сварочном производстве. 11-14 сентября 2002 года. – Одесса, с. 456-466). 3. Проблема чистых, неокисленных паров металлов Аргон, как известно, химически инертен. В сварочной ванне металл нагревается до температуры свыше температуры плавления. На периферийных участках она близка к температуре плавления металла, а на участках, находящихся под воздействием электрической дуги, значительно выше. При сварке низкоуглеродистой стали наименьшая температура сварочной ванны 1530°С, наибольшая - около 2300°С и средняя - около 1800°C. Температура кипения 2750°С. Постоянный поток аргона снижает температуру над поверхностью ванны, в результате чего испарившаяся часть основного металла и компонентов, пройдя через инертный слой аргона не окислившись, с тепловым потоком поступает во внешнюю среду. Диаметр частиц аэрозолей металла колеблется в интервале 0,10,5 мкм, диаметр агломератов составляет 5-10 мкм, удельная геометрическая поверхность - 2,1-2,5 м2/г.

49

Проблема образования аэрозолей неокисленных металлов в струе защитного газа имеет важное значение, как для обеспечения безопасности работ, так и для решения экологической безопасности сварки за счет утилизации образовавшихся высокодисперсных аэрозолей металлов. Все неокисленные металлы горючи (таблица 2). Например, при сварке оцинкованной стали в смеси аргона и углекислого газа пары цинка, не окислившись, концентрировались на поверхности полиэфирного фильтра. При этом концентрация цинка в аэрозоле составила 18%. Нами определено, что уплотненная сварочная пыль, под воздействием открытого огня тлеет (температура красного каления) до полного окисления с образованием белого дыма окиси цинка. На рисунке представлены последствия оплавления фильтровальной кассеты в результате тления сварочной пыли. При сварке медно-никелевых трубок для парогенераторов на «Севмашпредприятии» в среде аргона наблюдалось образование видимых в проходящем свете дуги блестящих частиц неокисленного аэрозоля. Для определения химического состава аэрозоля пришлось доработать методику определения улавливанием пыли с дополнительным окислением металлического никеля в жидкостном поглотителе Рыхтера, заполненном азотной кислотой. 4. Проблема шума При струйном переносе металла в дуге в газовом пузыре возбуждаются звуковые колебания. Шум сварочной дуги в производственных условиях практически не слышен из-за шума ручного инструмента, шума вентиляции и другого оборудования. Однако, как это видно из рисунка, он приближается к линии допустимых Рис 2. Частотные характеристикизвука дуги при разных токах


50

ОХРАНА ТРУДА

уровней в наиболее опасной для слуха высокочастотной области. (Ровная линия на рисунке - граница ПДУ шума на данных частотах по СН .2.4/2.1.8.562-96).

Выводы 1. При торможении короткого ультрафиолета, излучаемого аргоном, происходят фотохимические реакции, как с основными газами воздуха, так и с многокомпонентной смесью загрязнителей воздуха рабочих мест, содержащих множество токсичных веществ, относящихся к химическим соединениям различных классов. В настоящее время наиболее изучены реакции с молекулярным кислородом и азотом, с образованием озона и оксида азота. 2. Короткий ультрафиолет опасен для живого организма и поражает глаза и незащищенную кожу. 3. В струе защитного газа в зоне дуги возможен синтез биологически активных веществ (БАВ) – СN, HCN, NO2, N2O, СО, которые поступают в воздух рабочей зоны. Наименьшая концентрация БАВ образуется при сварке в чистом аргоне и

Мир сварки 2010 №15

при сварке в смеси Ar +5% O2. Наибольшая – при сварке в смеси Ar + СО2 . 4. Аэрозоли неокисленных металлов представляют пожарную опасность при накоплении в фильтрующих материалах. 5. MIG/MAG сварка является источником высокочастотного шума, часто замаскированного шумом производственного оборудования. Рекомендации 1. Никакая MIG/MAG сварка не должна выполняться без эффективной местной вытяжной вентиляции и улавливания пыли. 2. В качестве фильтровальных установок предпочтительны установки, имеющие фильтры для очистки воздуха от газов. 3. Фильтровальные установки должны быть защищены от источников возгорания неокисленной пыли. 4. При проведении сварки необходимо максимально экранировать сварочную дугу, применяя для этого пе-

реносные прозрачные для видимого света экраны. 5. Рабочие места сварщиков должны быть экранированы от остальных помещений, с установкой непрозрачных для ультрафиолета экранов. 6. Желательно принимать меры для снижения уровня отраженного ультрафиолета, используя краски на основе окиси цинка, поглощающие УФ-излучение. 7. Никакая MIG/MAG сварка не должна выполняться без средств индивидуальной защиты - сварочных щитков с переменной оптической плотностью, средств защиты рук, плотно закрытой спецодежды и противошумных заглушек. 8. При повышенной чувствительности к воздуху рабочей зоны, даже при положительных результатах анализа воздуха, желательно применять дополнительную защиту органов дыхания - специальные респираторы для сварщика, защищающие от озона.


51


52

Мир сварки 2010 №15


КАФЕДРА СВАРКИ

53

В конце прошлого года 12 вузов страны получили статус национального исследовательского института, присваиваемый сроком на десять лет. Каждый из вузов получит от государства до 1,8 миллиарда рублей. Причины подобных нововведений ясны любому, кто имеет хотя бы косвенное отношение к системе современного высшего образования. Если сегодня не предпринять попытку сформировать новую структуру отечественной высшей школы, и без того державшейся последние 20 лет исключительно на энтузиазме сотрудников, о качественном высшем образовании в стране можно будет забыть. Новый материал рубрики «Кафедра сварки» посвящен одному из университетов – Казанскому техническому университету им. А. Н. Туполева. О том, принесла ли что-то ВУЗу новая государственная программа, рассказывает заведующий кафедры материаловедения, сварки и структурообразующих технологий Энгель Рафикович Галимов.

ВУЗЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ПОЯВИЛИСЬ В РОССИИ — Университету присвоен статус национального исследо- бежное предприятие. Наше производство работает по стандарвательского института. Как это событие отразится на учеб- там, которые сильно разнятся с зарубежными. Можно, конечно, ном заведении? пройти дополнительную подготовку в Москве, но это стоит таких — Действительно, наш университет вошел в 12 лучших вузов денег, что ни один сварщик не заработает. в России, из которых три – авиационные институты: Самарский Но можно сказать уже сейчас: у преподавателей сегодня пояуниверситет, МАИ и наш КГТУ им. Туполева. Привлечь финанси- вился совершенно другой подход к обучению и, думаю, не тольрование государства было непросто – нужно отвечать опреде- ко на нашей кафедре. На каждом совете ректор дает установленным требованиям: сюда входит защита кандидатских и док- ку: «Ребята, хватит, эйфория закончилась – надо работать». Все торских диссертаций, количество публикаций в журналах, соче- преподаватели чувствуют, что вместе с новыми возможностями тание учебной и научной работы, решение производственных на их плечи лег и новый груз ответственности. задач и многие другие показатели. — Насколько своевременной оказалась поддержка госуС точки зрения наименования изменится не так много – мы дарства университету и на что пойдут выделенные средстанем не научно-исследовательским университетом, а научно- ства? исследовательским техническим университетом. Но статус при— Развитие невозможно без вложений. Очень важно, что касвоен еще совсем недавно и говорить о том, что нам это при- федра сегодня стала приобретать новое оборудование, переонесет, пока рано. Нельзя забывать к том�� же, что звание наци- снащать лаборатории. На это выделены огромные средства в 1,8 онального исследовательского миллиарда рублей от федеральНа каждом совете ректор дает установку: «Ребята, института необходимо регулярно ного бюджета и еще предполахватит, эйфория закончилась – надо работать». Все подтверждать. Так, например, на гается, что выдадут из местнопреподаватели чувствуют, что вместе с новыми возУкраине специалисты национальго. Оборудования понадобится можностями на их плечи лег и новый груз ответственного университета должны регуочень много: и для обеспечения ности. лярно проходить стажировки на учебного процесса, и для обопредприятиях в Европе, должны знать современные технологии. рудования технологически важного производства, и для прове— Выпускники и преподаватели университета нового по- дения научных исследований. Недавно было заседание кафеколения будут качественно отличаться от более ранних вы- дры, на котором обсуждались вопросы потребностей промышпусков? ленных предприятий, являющихся для нас базовыми. Это такие — Сегодня наши молодые специалисты очень хорошо показы- предприятия, как моторостроительное производство, авиационвают себя на производстве. Востребованность выпускников со- ный 22-ой завод, вертолетный завод, оптико-механический заставляет 97-98%. Главное, что принесет университету новый ста- вод, завод «Радиоприбор». Наши кафедры будут привлекаться тус – это международный уровень. Наши выпускники должны с научной стороны с учетом требований промышленных предбыть полезны в любом месте, где бы ни потребовалось. приятий. Но будем реалистами. На сегодняшний день выпускник на— Какие новые проекты могут возникнуть в связи с такой шего университета не может свободно уехать работать на зару- мощной финансовой поддержкой?


54

КАФЕДРА СВАРКИ

Мир сварки 2010 №15

ботка, есть свое сырье, газ, нефть. У нас много предприятий по переработке этого сырья в Казани, в Нижнекамске. При этом везде оборудование очень сложное. Трубопроводы могут достигать сотни километров – естественно, что там присутствует нескончаемое количество сварных соединений. Речь идет не только о трубопроводах, но и о всевозможных осушителях, реакторах, которые работают в разных эксплуатационных условиях — от самых низких температур до самых высоких. Роль инженеров-сварщиков на таких предприятиях велика. Проблемы связаны с технологическими и ресурсными решениями. На предприятиях очень много изношенного оборудования, и если сегодня заниматься перевооружением, то это может стать серьезной угрозой как для самой организации, так и для молодого специалиста, пришедшего на предприятие. Перевооружать нужно не только учебные заведения, но и предприятия. Какой смысл, если мы обучим студента космосу, а на предприятии он будет ползать по земле? — Оказывает ли кафедра помощь городу? — Недавно прошло заседание с крупными промышленны— Наши специалисты принимают активное участие в строими предприятиями, на котором обсуждались вопросы опреде- тельстве метро. В процессе работы возникают вопросы, связанленных инновационных программ. Но все равно сейчас, гово- ные с разрушением, а если есть разрушения, без сварки уже не ря об инновационных программах в области сварки, что-то го- обойтись. Вот как раз в таких вопросах университет и принимаворить конкретное преждевременно хотя бы, потому, что, как я ет участие. Причем иногда приходится работать очень оперативупоминал раньше, статус национального университета присво- но. К примеру, не так давно проходило празднование тысячеен совсем недавно. Так что заявлять об инновациях пока рано. летия Казани. К празднованиям обещали построить несколько Ведь инженерная мысль подобна ребенку: ее надо холить, ле- станций метро. Доходило до того, что технологии прорабатывалеять и, может быть, через некоторое время от нее будет поль- лись ночью и осуществлялись уже днем. И наша кафедра в этих за. Оборудование необходимо не только закупить, но и устано- вопросах принимала самое активное участие. Ведь в целом ревить его, запустить, освоить – только после этого можно говорить гионе мы — единственные, кто готовит сварщиков, и поэтому по об инновациях. Кроме того, на сегодняшний день мы все-таки самым разным вопросам в разное время к нам обращаются. сделали упор на учебное оборудование, ведь — Обозначьте проПеревооружать нужно не только учебные замногих студентов в срочном порядке нужно блемы сварочной отпереучивать: долгое время было полное за- ведения, но и предприятия. Какой смысл, если расли, мешающие ее пустение, многие машины были пятидесятых- мы обучим студента космосу, а на предприятии развитию? он будет ползать по земле? шестидесятых годов. — Можно сказать, что — Какие проблемы, по вашему мнению, на сегодняшний день в подстерегают сегодняшнего выпускника кафедры сварки? развитии специалистов по сварке есть два основных сдержива— В нашем регионе достаточно развита химическая перера- ющих фактора. Причем оба они политические. Во-первых, это, как я уже упоминал, отсталость материально-технической базы. Во-вторых, отсутствие престижа технического образования в нашей стране. На самом деле все трудности решаются достаточно быстро. Как только технарь будет получать должную зарплату, сразу появится конкурс, сразу лучшие специалисты пойдут на производство, а не куда-то еще. Мне приходится вести занятия у радистов и у электронщиков. Это люди, уважающие и ценящие свою будущую профессию. Их знания, возможности и стремления намного выше, чем у студентов, которые приходят в сварку. Исходный материал на нашей кафедре совершенно другой в сравнении с другими специальностями. На мой взгляд, очень серьезная проблема. Беседовал Рафаэль Валиев


КАФЕДРА СВАРКИ

Вопросник: 1. Прием по специальности на первый курс: 10 человек – дневное, 18 мест – заочное отделение. 2. Преподавательский состав кафедры: Всего 30 человек, из которых доценты - 6 человек, профессора – 2 человека, ассистенты – 2 человека. 3. Дисциплины раздела ОПД.В – общепрофессиональные дисциплины, вузовский раздел: ОПД.В.01 - Компьютерная графика; ОПД.В.02 - Механическая обработка элементов конструкции. 4. Места проведения производственной практики: КВЗ, Зеленодольский завод им. М. Горького, завод «Электроприбор», ОАО «КMПО». 5. Оснащенность кафедры новым оборудованием. Сварочный автомат «Форсаж», 2005г.; Компрессор Super Tiger 265 М, 2008г.; Автомат для дуговой сварки под флюсом MX 1000 (комплект), 2008г.; X SRT 10/Digit 8 Машина стыковой сварки проволоки, пневм., СИЛ, 2008г.; Разрывная машина Instron, модель 5884. Автомат сварочный АДФ-1002, 2008г.; Сварочный aimapai ТРАССА М. 2009г.; Машина FPZ-100/1. Установка для сварки ПЭ труб СС1 IT 225М, 2009г.; Контактная точечная машина (машина точечной и рельефной сварки) PPN 53 MPS 300, 2008г. 6. Число студентов, обучающихся по договору с предприятием: нет 7. Возможность получения студентами рабочей специальности: закончилась лицензия 8. Количество аспирантов на текущий момент: Кудрин А.Г., Зарипова Л.З., Валиев P.P. 9. Специфика научно-исследовательской деятельности кафедры: -

55

10. Основные научные публикации студентов, аспирантов и сотрудников кафедры: - Солопова Е. А., Муратаев Ф. И., Анваров А. Д. Исследование структуры и свойств сварных соединений трубопроводов из стали 12X1811101 по вариантам гехнологии и эксплуатации / Сборник докладов., т.З. ВНТК, ПГТУ «Сварка и контроль» – Пермь, 2004. – с.270-276. - Солопова Е. А., Анваров А. Д., Муратаев Ф. И. Обоснование термической обработки сварных соединений из стали 12X18Н10Т по критериям структуры и свойств / Сборник научных трудов, кн.1. MНТК «Сварка XXI век. Славянские чтения» – Липецк, 2004. – с.228-234. - Муратаев Ф. И. «Прогнозирование циклической долговечности сварных конструкций мри комбинированном нагружении / Материалы V всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики». - Солопова И. А., Муратаев Ф. И. Закономерности термодеформационного формирования структуры сварных швов аустетиных сталей / Материалы докладов МПТК «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы» – Казань, 2008. - Солопова И. А., Муратаев Ф. И., Левушкин М. Л. Определение закономерностей структуры и свойств сварных соединений при ремонте толстостенных трубопроводов / МПТК «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики», АНТЭ 07. 11. Есть ли при кафедре совет по защите докторских и кандидатских наук? Нет. 12. Процент выпускников, работающих по специальности: 90%.

История Кафедра была создана одновременно с институтом и организационно оформлена приказом по институту 11 сентября 1932 года как « Кафедра общей механической технологии и термической обработки металлов». Организатором и первым заведующим кафедрой до 1937г. был инженер Векслин Моисей Залманович. В 1938г. заведующим кафедрой назначается Александр Давидович Облак, который закончил аспирантуру у известного советского металловеда проф. Н. В. Гевелинга. Руководя кафедрой в предвоенные годы, А. Д.. Облак одновременно являлся проректором института по учебной и научной работе. В качестве преподавателей на кафедру была привлечена большая группа видных ученых страны, эвакуированных в г. Казань. Среди них чл.-корр. ЛИ СССР Акимов Г. .В., профессор Погодин С. Л., доктор технических наук Курбатов и др. С 1942г. по 1943г. кафедрой заведовал профессор С. Л. Погодин.

С 1943г. по 1963г. заведующим кафедрой был доцент Е. В. Мишин. С 1963г. по 1979г. кафедру возглавлял специалист с большим опытом производственной работы, главный металлург авиамоторного завода, заслуженный деятель науки и техники ТЛССР, профессор Давид Яковлевич Брагин. С 1979г. по 1998г. кафедрой руководил воспитанник института, высокоэрудированный специалист в области металловедения и теории прочности проф. И. Н . Шканов, который совершенствовал и развивал традиции, сложившиеся на кафедре. С 1998г. кафедрой заведует д.т.н, проф. Галимов Э. Р, создавший новое научное направление, связанное с разработкой и внедрением высокоэффективных ресурсосберегающих технологий производства новых полимерных композиционных материалов и защитных покрытий, оптимизацией технологических процессов и х переработки в готовые изделия.


56

СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Мир сварки 2010 №15

(Слева направо)В. А. Кархин, руководитель подкомитета ПК 11 «Терминология, обозначения и унификация требований в сварочном производстве» Технического комитета ГОСТ Р ТК 364 «Сварка и родственные процессы», ГОУ СанктПетербургский государственный политехнический университет А. М. Левченко, директор Регионального Северо-Западного межотраслевого аттестационного центра (Санкт-Петербург), Национальное Агентство Контроля и Сварки В. В. Сулима, начальник отдела качества стандартизации и сертификации ЗАО «Электродный завод», Санкт-Петербург

РАЗРАБОТКА НАЦИОНАЛЬНЫХ СТАНДАРТОВ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ Сварщики! 01.07.2010 на территории России начнут действовать новые стандарты, адаптированные к международному уровню сварочной науки и техники. В международной практике в настоящее время действует более 350 международных стандартов в области сварки. Разработкой стандартов занимаются Технический комитет Международной организации по стандартизации (ИСО) ISO TC 44 “Welding and allied processes” (ТК 44 «Сварка и родственные процессы»), Технический комитет Международной электротехнической комиссии IEC TC 26 “Electric welding” (МЭК ТК 26 «Электрическая сварка») и Международный институт сварки (МИС). Технический комитет 44 ИСО представлен 33 странами-участниками (включая Россию, Украину и Белоруссию) и 38 странаминаблюдателями (включая Молдавию). Все стандарты ИСО должны пересматриваться с промежутком времени не более 5 лет. При разработке большинства международных стандартов за основу берутся стандарты Американского сварочного общества (ANSI/ AWS) и европейские нормы (EN), причем последние часто основываются на стандартах Германского института национальных стандартов (DIN). Вопросами стандартизации сварочного производства в Европе занимается Технический комитет CEN TC 121. Стандартизацией в СНГ занимается межгосударственный Технический комитет МТК 72 «Сварка и родственные процессы», секретариат ко-

торого находится в Институте электросварки имени Е.О. Патона (Киев). По объективным причинам работа комитета оказалась в последнее десятилетие недостаточно плодотворной. В России большой вклад в развитие технического регулирования в сварочном производстве внесло и вносит «Национальное Агентство Контроля Сварки» (НАКС). НАКС возглавляет Технический комитет по стандартизации ТК 364 «Сварка и родственные процессы», который состоит из 12 подкомитетов. За последние годы разработаны десятки отечественных стандартов сварочного производства. Председателем ТК-364 является академик РАН Алешин Н. П. Состав комитета ТК-364 и его подкомитеты представлены на сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии www.gost.ru. В настоящее время в России действует более 200 стандартов (ГОСТ и ГОСТ Р) сварочных процессов и процедур. Согласно правительственной концепции развития национальной системы стандартизации необходимо ежегодно обновлять 10% стандартов, что означает ожидание ежегодного обновления более 20 стандартов. Следует отметить, что в течение почти 20 лет до 2008 г. Россия активно не участвовала в работе ИСО и МИС, не проводилась работа по адаптации стандартов сварочного производства с международными в части терминологии, технологии, материалов, персонала, испытаний сварных соединений и т.п. До


СТАНДАРТИЗАЦИЯ

2008г. очень медленными темпами велись работы по гармонизации отечественных стандартов с международными. Нынешнее состояние стандартизации сварочного производства не является исключением, оно соответствует общему состоянию стандартизации в России. Такое отставание приводит к многочисленным практическим проблемам по оценке соответствия сварочного производства и сварных конструкций при международном обмене товарами и услугами, а также отставанию в уровне технического прогресса. Приведем один пример. В российских стандартах на сварочные электроды (за исключением судостроительной промышленности) отсутствуют требования к содержанию диффузионного водорода в наплавленном металле, который является одним из основных факторов образования холодных трещин. В то же время практически во всех стандартах ИСО (например, ISO 2560, ISO 3580, ISO 3581) и в европейских нормах (например, EN 499, EN 757, EN758, EN 1599, EN12071, EN 12535) содержится требование о необходимости определять содержание диффузионного водорода в сварочных материалах и указывать его в обозначении сварочных электродов. Образование холодных трещин от воздействия диффузионного водорода возможно при сварке (при изготовлении, монтаже и ремонте) всех видов конструкций (особенно для конструкций из высокопрочных сталей). Однако в России не существует никаких количественных ограничений по величине уровня водорода (кроме повторной прокалки или упаковки в пеналы) при использовании сварочных материалов, допускаемых к применению Ростехнадзором на опасных производственных и строительных объектах. Нормативные отраслевые документы промышленности и строительные нормы содержат устаревшие термины и информацию о материалах и технологиях сварочного производства. Основная масса СНиПов ведет свою историю от 70-х и 80-х годов прошлого столетия. Они как нормативы не учитывают прогресс современной техники, а уровень диффузионного водорода как критерий в России замалчивается. Идентификация трещин после окончательного контроля сварных конструкций остается неопределенной во времени. Экспорт новейшей сварочной продукции требует сертификации составляющих сварочного производства в соответствии с международными стандартами и дополнительных специальных испытаний. Поэтому регламентации в российских стандартах и нормативных

57

документах Ростехнадзора требований, соответствующих (идентичных) требованиям современных зарубежных стандартов, является весьма актуальной задачей для развития промышленности России и сближения уровня развития сварочного производства России с современным уровнем мировых достижений. Мы считаем необходимым напомнить, что исторически Россия является одним из основателей ИСО, и русский язык, наряду с английским и французским, является официальным языком ИСО. Однако продолжительная самоизолированность привела к тому, что в стандартах ИСО русские тексты не публикуются, а используется немецкий язык, который не является официальным. Отсутствие официальных русских переводов затрудняет работу с содержанием стандартов. Практическое применение русского языка в ходе разработки стандартов российскими специалистами будет способствовать распространению международных стандартов в России и союзных государствах. Гармонизация национальных и международных стандартов в России встречает трудности по следующим причинам. • Психологически трудно перейти от привычной исторически сложившейся системы терминологии и системы стандартов к новой, хотя и более логичной и полной (это основная причина для специалистов с большим рабочим стажем). • Любой стандарт по технической солидарности знаний связан со многими другими стандартами, поэтому принятие или изменение одного стандарта требует принятия или изменения многих других. Здесь нецелесообразно ставить вопрос: стандарт какой системы лучше? Ответ на этот вопрос для России такой: тот стандарт, который соответствует более высокому уровню развития техники. Система стандартов может быть принята или отвергнута только целиком. Это решение принято ТК 364. • Многие международные стандарты не являются совершенными. Они не учитывают богатый российский опыт. Для оказания влияния на обновление международных стандартов необходимо постоянное и активное участие в работе ИСО и МИС на всех этапах разработки стандартов, особенно при адаптации стандартов ISO для России. При разработке российского стандарта следует стремиться к тому, чтобы он был идентичен международному стандарту по содержанию, структуре и изложению. Этим обеспечивается максимальная степень гармонизации, что приводит к устранению технических барьеров в применении стандартов для изготовления и реализации продукции.


58

СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Кафедра «Сварка и лазерные технологии» СанктПетербургского государственного политехнического университета совместно с Региональным СевероЗападным межотраслевым аттестационным центром (РСЗ МАЦ) по заданию комитета ТК 364 создала инициативную группу по гармонизации и разработке российских стандартов на основе следующих международных стандартов: 1. ISO 544:2003 Welding consumables - Technical delivery conditions for welding filler materials - Type of product, dimensions, tolerances and markings (Материалы сварочные. Техническийе условия поставки присадочных материалов. Вид продукции, размеры, допуски и маркировки). 2. ISO 857-1:1998 Welding and allied processes Vocabulary - Part 1: Metal welding processes. Соответствующий ГОСТ Р ИСО 857-1 – 2009 «Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения» вводится в действие 01.07.2010. 3. ISO 857-2:2005 Welding and allied processes Vocabulary - Part 2: Soldering and brazing processes and related terms. Соответствующий ГОСТ Р ИСО 8572 – 2009 «Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 2. Процессы пайки. Термины и определения» вводится в действие 01.07.2010. 4. ISO 2560:2009 Welding consumables - Covered electrodes for manual metal arc welding of non-alloy and fine grain steels - Classification (Материалы сварочные. Электроды покрытые для ручной дуговой сварки нелегированных и мелкозернистых сталей. Классификация). 5. ISO 3580:2004 Welding consumables - Covered electrodes for manual metal arc welding of creepresisting steels - Classification (Электроды покрытые для ручной дуговой сварки металлическим электродом жаропрочных сталей. Классификация). 6. ISO 3581:2003 Welding consumables - Covered electrodes for manual metal arc welding of stainless and heat-resisting steels - Classification (Электроды покрытые для ручной дуговой сварки, металлические электроды для коррозионностойких и жаростойких сталей. Классификация). 7. ISO 4063:2009 Welding and allied processes – Nomenclature of processes and reference numbers (Сварка и родственные процессы. Перечень и условные обозначения процессов). 8. ISO 17659:2002 Welding - Multilingual terms for welded joints with illustrations. Соответствующий ГОСТ Р ИСО 17659 – 2009 «Сварка. Многоязыч-

Мир сварки 2010 №15

ные термины для сварных соединений» вводится в действие 01.07.2010. В разработке приведенных стандартов участвовали и участвуют в качестве экспертов сотрудники кафедры «Сварка и лазерные технологии» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, Регионального СевероЗападного межотраслевого аттестационного центра, научно-исследовательских институтов, предприятий Санкт-Петербурга и других организаций: к.т.н., начальник отдела ЦНИИМ В.Б. Вихман, к.т.н., доцент Б.Л.Григорьев, д.т.н., профессор В.А.Кархин, д.т.н., профессор Л.А.Копельман, к.т.н., доцент А.М. Левченко, д.т.н., профессор Н.А. Соснин, начальник ОКСС, ЗАО «Электродный завод» В.В.Сулима, к.т.н., доцент Б.В. Федотов, д.т.н., ЦНИИ КМ «Прометей» М.Г. Шарапов. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии публикует тексты национальных стандартов для ознакомления на официальном сайте http:/www.gost.ru. Информацию о деятельности ISO можно найти на сайте http:/www.iso.org; МИС – на сайте http:/www.iso-iis.org; Международной электротехнической комиссии - на сайте http:/www.iec. ch; Европейской сварочной федерации (European Federation for Welding, Joining and Cutting) - на сайте http:/www.ewf.be; НАКС - на сайте http:/www.naks.ru. Весь 2009 год инициативная группа работала на территории Государственного политехнического университета по разработке гармонизированных стандартов сварочного производства для России. Наша страна в результате этой работы получила для развития стандартизации сварочного производства важнейшие и самые значимые из стандартов – стандарты терминов ГОСТ Р ИСО 17659-2009, ГОСТ Р ИСО 857-12009, ГОСТ Р ИСО 857-2-2009, которые вводятся в действие 01 июля 2010г. В заключение подчеркнем, что, несмотря на большие трудности, разработка и внедрение в практику международных стандартов является безальтернативной стратегией стандартизации сварочного производства в России. Это не только обновление базы стандартизации, но и одновременно установление для России современного научно-технического уровня и ликвидация отставания в техническом уровне знаний. Участие в работе инициативной группы СПбГПУ и передача своего личного интеллекта в новейшие стандарты России – дело чести каждого специалиста сварочной школы Санкт-Петербурга и служение процветанию нашего великого отечества.


СТАНДАРТИЗАЦИЯ

59

Принятые стандарты в области сварки Действуют в России с 01.07.2010 №

Код

Номер и наименование стандарта

Дата введения

1

25.160.10

ГОСТ Р ИСО 15607-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Общие правила (IDT) ГОСТ Р ИСО 15609-1-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Технические требования к процедуре сварки. Часть 1. Дуговая сварка (IDT) ГОСТ Р ИСО 15609-2-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Технические требования к процедуре сварки. Часть 1. Газовая сварка (IDT) ГОСТ Р ИСО 15610-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Аттестация, основанная на испытании сварочных материалов (IDT)

01.07.2010 Введен впервые

2

25.160.10

3

25.160.10

4

25.160.10

5

25.160.10

ГОСТ Р ИСО 15611-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Аттестация, основанная на опыте ранее выполненной сварки (IDT)

01.07.2010 Введен впервые

6

25.160.10

ГОСТ Р ИСО 15612-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Аттестация путем принятия стандартной процедуры сварки (IDT)

01.07.2010 Введен впервые

7

25.160.10

ГОСТ Р ИСО 15613-2009 Технические требования к аттестации процедур сварки металлических материалов. Аттестация, основанная на предпроизводственном испытании сварки (IDT)

01.07.2010 Введен впервые

8

25.160.30

ГОСТ Р ИСО 8206-2009 Приемочные испытания машин для кислородной резки. Воспроизводимая точность. Экстраполяционные характеристики (IDT) ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1.Процессы сварки металлов. Термины и определения (IDT)

01.07.2010 Введен впервые

9

25.160.10

10

25.160.40

ГОСТ Р ИСО 17659-2009 Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений. (IDT)

11

25.160.50

ГОСТ Р ИСО 857-2-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 2.Процессы пайки. Термины и определения (IDT)

Остальные стандарты на сегодняшний день считаются официально непринятыми. Тексты стандартов доступны в Интернете. Поиск (только для чтения) осуществляется следующим образом: 1. Выйти на сайт Ростехрегулирования по адресу www.gost.ru 2. Нажать раздел «Новые стандарты» - крайняя правая графа в верхнем ряду (белого цвета). 3. В поисковом окошке набрать полный номер стандарта, например ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. 4. В появившейся таблице нажать на номер стандарта (крайний правый столбец) 5. Читать постранично текст стандарта.

01.07.2010 Введен впервые 01.07.2010 Введен впервые 01.07.2010 Введен впервые

01.07.2010 Введен впервые 01.07.2010 Введен впервые 01.07.2010 Введен впервые


60

ИСТОРИЯ

Мир сварки 2010 №15

НИКОЛАЙ ОСКАРОВИЧ

ОКЕРБЛОМ (продолжение. Начало в №1, 2010)

Довоенная работа и жизнь Совмещение профессий На протяжении всей трудовой жизни Н.О. постоянно совмещал три направления деятельности: преподавание, практическую работу в промышленности и научные исследования. В этом он был продолжателем традиции, которую ему передал профессор Передерий. В начале тридцатых годов Передерий был профессором двух вузов, заведующим кафедрой, директором Ленинградского отделения ЦНИИ Сооружений и одновременно руководил строительными и монтажными работами. Необходимость подобного совмещения еще в пору моей аспирантуры сформулировал ученик Н.О., тогда блестящий доцент, Георгий Львович Петров: «Преподаватель вуза, как и любое тело, чувствует себя устойчиво, только опираясь не менее чем на три точки. Опора менее чем на три точки неустойчива». Подразумевалась постоянная работа одновременно не менее чем в трех местах - вуз, НИИ, завод. И действительно, разве может воспитать творческих инженеров-практиков человек, который сам постоянно не занимается практическим и творческим инженерным трудом на передовых предприятиях и на современном уровне? Разве может, как считал Передерий, приучить студентов по всем крупным и мелким вопросам становиться на путь научного исследования человек, лично не ведущий такие исследования в передовом НИИ? Политехнический институт (1918-1925 годы) После окончания гимназии в 1918 году Н.О. поступил в Политехнический институт. Но шла Гражданская война, была разруха и безработица. В Петрограде свирепствовал голод. Жители в буржуйках сжигали мебель. Н. О. жил у родителей на Фурштатской улице у середины Литейного проспекта. Городской транспорт не работал. Политехнический институт находился за городом в восьми километрах от его дома. Для того чтобы учиться, Н.О. нужно было пешком по снегу проходить шестнадцать километров в день. Не было зимней обуви. Мать Н.О. сама вырезала из ковра и сшила ему чуни. В них он и ходил. И все же из-за нехватки денег в семье Н.О. пришлось на два года прервать учебу. Он поступил на службу в Петроградский окружной комитет по перевозкам Комиссариата Северо-Западного округа путей сообщения, работал там техником-чертежником. Благодаря этому месту у семьи появились деньги и продукты. Жить стало легче. В 1919 г. Н. О. был откомандирован из города на восстановление дорог Восточного фронта. Вернулся в Петроград в июле 1920 года и почти сразу по приказу руковод-

ства был откомандирован для продолжения учебы в Политехнический институт. Дочь Н. О., Марианна Николаевна, рассказывает, что все годы учебы Н.О. продолжал работать. Он часто давал консультации разным организациям. Вероятно, он использовал знакомства в Комитете по перевозкам и Комиссариате путей сообщения и протекцию профессора Передерия. Во время своего студенчества Н. О. женился. В 1923 г. у него родился сын Николай. Молодой специалист (1925-1927 годы) После окончания института, в 1925 году, только три месяца Н.О. проработал на Пятом государственном вагоно- и обозостроительном заводе имени тов. Егорова. Думаю, работа там не оказалась творческой – той, к которой его приучал Передерий. Уже в июле 1925 года он с женой и двухлетним сыном приехал в Севастополь и снял комнату в частном доме. На следующий год, в 1927-м, у него родилась дочь Марианна. Место основной работы с июля 1925 года – Акционерное общество «Рудметалторг», где он создавал рабочие проекты поворотных консольных кранов над многочисленными ножницами фирмы «Pils». Кроме того, он руководил строительными работами общества за пределами Севастополя. По совместительству он преподавал строительные дисциплины в Севастопольской профессиональной школе Наркомата путей сообщения. В это же время Н.О. выполнил работу «Проект металлической эстакады для подачи материалов к строящимся судам для Севастопольского морского завода». Потом, после переезда в Ленинград в 1927 году, в течение долгого времени он проводил каждое лето в Севастополе. Семья отдыхала на море, а Н.О. ездил по предприятиям Севастополя и другим городам Крыма, заканчивая начатые в 1925-1927 годах работы. Инженер-проектировщик (1927-1938 годы) После переезда в Ленинград в течение десяти лет основной работой Н.О. являлось проектирование гидротехнических сооружений. Работая последовательно в проектных бюро Днепростроя, Средволгостроя, Чирчигстроя и, позднее, в институте Гидропроект (Гидроэнергопроект), в который были преобразованы эти проектные бюро, Н.О. занимал должности младшего инженера, иженера-проектировщика, старшего инженера, инженераспециалиста технической части, начальника отдела (сектора) металлических конструкций и механизмов.


ИСТОРИЯ Для Днепрогэс в 1927-1932 годах Н.О. спроектировал портальный кран на сорок тонн, кран на плотине на двести тонн, кран на разгрузке барж на восемьдесят тонн, щиты Стонея плотины, щитовые затворы перед турбинами, решетки перед турбинами, захватные балки. В 1932-1934 годах им или под его руководством разработаны технические проекты сварных конструкций Колвинского шлюза Камо-Печерского пути (ворота шлюза, щиты водопроводных галерей, цилиндрические шандоры ремонтно-аварийного заграждения); технические проекты металлоконструкций Ярославской и Пермской ГЭС. После 1934 года под его руководством созданы технические проекты металлоконструкций Черчигской ГЭС (напорные трубопроводы, затворы, шандоры, решетки, крановое оборудование плотины, отстойники напорных бассейнов, металлические перекрытия машинных залов, автоматические затворы типа Даквер), проекты металлоконструкций для Баксанстроя и Нивской ГЭС. Занимаясь основной работой, Н. О. в 1927 году разработал для Научно-мелиоративного института проект типовых мостиков через оросительные и водосборные каналы в Голодной степи, составил оригинальный проект вращающегося на горизонтальной оси регулирующего щита электростанции «Красный Октябрь», с 1931 года работал руководителем группы в НИИ гидротехники. В 1932-1933 годах Н. О. был приглашен работать по совместительству руководителем группы Ленинградского отделения ЦНИИ сооружений, которое до 1934 года возглавлял его учитель Передерий. Там Н. О. выполнил следующие работы: 1. «Экспериментальные и теоретические исследования распределения напряжений в стыках сварных балок разного типа». 2. «Рациональное размещение стыков полок в сварных балках». 3. «Выбор наивыгоднейшего сечения подкрановых балок». 4. «Продольный изгиб сварных составных стержней». Первые три работы из этого списка явно выполнены для обоснования технических и технологических решений, принятых при строительстве моста Лейтенанта Шмидта в Ленинграде. В 1934-1936 годах году Н. О. был по совместительству руководителем группы металлических конструкций в НИИ гидротехники. Там его группа выполнила следующие работы: 1. «Изучение работы затворов с цилиндрическими оболочками» (новой системы, предложенной Н. О. еще в 1927 году, свежие проекты по которой я видел в Гидропроекте в 1970-х годах). 2. «Исследование работы стыков изгибаемых элементов». 3. «Вопросы применения сварки в гидротехнических сооружениях». Одновременно, по совместительству, с 1934 года Н. О. являлся штатным консультантом по металлическим конструкциям в институтах Промстройпроект (выполнил «Рабочий

61

проект сварных опор для трубопроводов горячего дутья Магнитостроя») и Союзникельоловопроект. Н. О. постоянно вел педагогическую работу. В 1929-1931 годах он читал курсы лекций на темы: «Металлические конструкции», «Железобетон» и «Статика сооружений» в Ленинградском строительном техникуме. В 1930-1934 годах он работал ассистентом кафедры железобетонных и металлических конструкций Политехнического института, потом – доцентом кафедры инженерных конструкций Гидротехнического института, где читал курс «Металлические конструкции». В 1931-1932 годах он одновременно был ассистентом кафедры «Статика металлических конструкций» Института инженеров водного транспорта, где читал курс «Металлические конструкции». В 1932-1934 годах в Ленинградском электросварочном институте, работая по совместительству заведующим кафедрой, Н. О. организовал кафедру «Сварные конструкции», разработал ее учебные планы, с помощью аспирантов выполнил ряд важнейших теоретических и экспериментальных работ. Еще в 1932 году он прочел курс лекций по проектированию сварных конструкций сотрудникам Промстройпроекта с практикой на заводах по различным способам сварки. Я тут усматриваю начало его «конструктивнотехнологического проектирования». В эти же годы он систематически читал лекции в Стальпроммеханизации, ЦКТИ, Буммашпроекте, на заводах им. Сталина, им. Кирова, Кировском заводе, в Институте повышения квалификации, на курсах НИТО сварщиков. Кроме этого, Н. О. с 1932 года работает в Сварочной секции Ленинградского отделения Научно-технического комитета машиностроения Наркомата тяжелой промышленности. Там он, совместно с Н. Г. Базилевским и Я. Р. Гротовым, разработал проект «Технических условий на проектирование и приемку металлических конструкций». В 1934 году этот проект был использован в качестве основного материала при разработке «Технических условий и норм на проектирование металлических конструкций и сооружений» Главстройпрома. В 1933 году Н. О. была написана и в 1934 году издана книга «Проектирование сварных конструкций». Она являлась итогом инженерной деятельности за 1927-1933 годы и первой (по крайней мере, на русском языке) фундаментальной, глубоко теоретически обоснованной и систематической монографией-учебником по этой тематике. В ней впервые вопросы прочности сварных соединений разнообразной конфигурации решаются на основе анализа полей напряжений от внешней нагрузки и остаточных напряжений, действующих в них. В этой книге можно найти даже всю логику графоаналитического метода расчета сварочных напряжений. Доработать этот метод до практического внедрения в инженерную практику ему удалось только в послевоенные годы. Очень хорошие отзывы на эту монографию написали крупнейшие ученые: Г. А. Николаев (виднейший ученыйсварщик Москвы, позднее - ректор МВТУ), В. П. Вологдин (инициатор и организатор внедрения сварки в судо-


62

ИСТОРИЯ

строении), Н. С. Стрелецкий (общепризнанный глава школы проектирования металлических конструкций в СССР, автор метода расчетов металлических конструкций не по допускаемым напряжениям, а по предельным состояниям, автор первых «Строительных норм и правил по проектированию металлоконструкций»). Эта книга принесла Н. О. широкую известность. Она явилась основным трудом, за который в 1938 году ВАК присудил Н.О. ученую степень кандидата технических наук без защиты диссертации. В 1934-1937 годах Н. О. - штатный консультант многих организаций: Гипроводтранс, Теплоэлектропроект, Дорводтрест, СКБ, Бюро прямоточного котлостроения, Волгобалтстрой, Ульбастрой, Свирьстрой, Управление по проектированию Мингечаурской ГЭС, заводов им. Сталина (спецсектор), им. Ленина (каркасы котлов), им. Кирова (краны, их усиление), им. Жданова (проект Володарского моста), Кировского завода, заводов «Судомех», строительства Володарского моста (дефекты сварки), Невского завода (здание кузницы), Инженерного управления Красной армии (проектирование специальных конструкций), проектных институтов Промстройпроект, ЦНИИ водного транспорта (плавучий волнолом), Союзникельоловопроект (проект цехов «Североникеля»), «Красная Заря» (усиление перекрытий), Центролит (дефекты литья). Кроме этого, он постоянно работал в Экспертной комиссии по мосту Лейтенанта Шмидта (Ленинград) и в Комиссии ЦНИИ промсооружений по пересмотру единых норм проектирования (Москва). С 1932 года Н. О. - член правления Областного НТО сварщиков, с 1935 года - заместитель председателя сектора металлических конструкций Ленинградского областного НТО строителей, с 1939 года - председатель Правления Ленинградского областного НТО сварщиков. Он - автор пособия для проектирования: «Сварные конструкции гидротехнических сооружений», совместно с Н. Г. Базилевским написал пособие «Сварка в мостостроении», совместно с Е. В. Мятлюком - пособие «Сварные конструкции промышленных сооружений». К 1937 году он подготовил докторскую диссертацию «Термические и усадочные напряжения в сварных конструкциях», основанную на графоаналитическом методе их расчета. Но в то время не было простых формул для расчета температурных полей при сварке, которые можно было бы использовать для практической реализации этого расчетного метода. Думаю, именно поэтому Н. О. не вынес эту диссертацию на защиту. У меня нет сомнений, что все перечисленные работы Н.О. выполнял в полную силу, с полной отдачей, результативно. Но как это все можно было успеть сделать одному человеку – для меня остается загадкой! Примеры некоторых работ Н.О. 1. Проектировочное бюро «Днепрострой». Ворота Шлюза. Ворота представляют собой водонепроницаемое полотнище, сваренное из достаточно толстых листов малоуглеродистой стали, подкрепленное клеткой из крупных прокатных двутавров. Высота ворот – пятиэтажный дом. Ши-

Мир сварки 2010 №15

рина - несколько больше максимальной ширины самого крупного речного корабля. Я не знаю, какова точная высота этих ворот, но думаю, что она порядка 12-ти метров. Тогда среднее давление воды на ворота (посередине высоты) равно 0,6 килограмма на квадратный сантиметр, или 6 тонн на квадратный метр. Представим себе, что для испытаний эти ворота уложены горизонтально, превращены в мост. Тогда на каждую полосу, шириной в 1 метр и длиной 12 метров нужно приложить нагрузку в 6x12 = 72 тонны. Если эту нагрузку создавать полностью загруженными четырехосными вагонами по 80 тонн каждый с шириной 3.6 метра, то на мост нужно будет положить 72x3.6/80 = 3.2 слоя. Для того чтобы создать испытательную нагрузку, нужно больше трех слоев полностью загруженных вагонов, поставленных вплотную друг к другу! Неучтенная тут неравномерность давления только утяжелит нагрузку в опасных местах конструкции. Представьте себе картину разрушения ворот при этом эксперименте, картину падения трех этажей, вплотную поставленных друг к другу загруженных товарных вагонов, и вы поймете меру ответственности, возложенную на проектировщика этой конструкции. Несущие балки этой конструкции были по проекту в два раза длиннее поставляемого проката. Поэтому каждую пару прокатных двутавров сваривали меловыми электродами встык, а потом этот стык усиливали приваркой мощных накладок по полкам балок. После сварки каждая несущая балка нагружалась на стенде гидроцилиндром до нагрузки, несколько превышающей расчетную нагрузку. Для инженеров обстановка на стройке была не из легких. Указания инженеров повысить качество швов воспринимались рабочими как вредительство, как попытка буржуазных специалистов сорвать планы завершения строительства досрочно. Борьба за качество шла с переменным успехом до тех пор, пока на механические испытания не попала балка с полностью несваренным стыковым швом, в которой одни накладки выдержали проектную нагрузку! После этого борьба за качество стыковых швов балок стала бессмысленной. Ворота шлюза смонтировали глубокой осенью перед самым ледоставом. Из Москвы приехала высокая комиссия для помпезного пуска шлюза. При заполнении водой ворота с грохотом разрушились. Сначала лопнул один из стыковых швов, который был сварен с большими дефектами. При разрушении каждого квадратного сантиметра этого шва, как при разрыве резинки в ваших руках, конструкция получает удар с силой более двух тонн. В стыке двутавра № 70 таких сантиметров сто сорок. Следовательно, при разрушении стыка удар по накладкам превысил двести восемьдесят тонн. Этого удара накладки стыка не выдержали, и несущая балка полностью разрушилась. После этого соседние несущие балки получили большую динамическую перегрузку. Они посыпались одна за другой. Теперь работу по изготовлению ворот нужно было начинать сначала. Начинать с выбивания дополнительного, и


ИСТОРИЯ всегда дефицитного при социализме, металла. Вот где получился действительно срыв сроков строительства шлюза, а не только досрочного его пуска. Ни дирекция строительства, ни МВД (которое обычно реально руководило такими стройками, поскольку большинство рабочих были заключенными), ни газеты никак не были заинтересованы в том, чтобы официальной причиной аварии признали гонку, агитацию ударного труда и досрочного завершения работ. Всем гораздо удобнее было списать аварию на вредительство, на саботаж специалистов – прихвостней буржуазии. В те времена это было очень модно: способствовало развитию у трудящихся советского патриотизма. Это должно было еще теснее сплотить трудящихся (только рабочих и крестьян) в жестокой борьбе государства против мировой буржуазии. Как удалось Н. О. спастись от ареста, я не представляю. Он не рассказывал. Наверное, потребовалась вся сила его логики, убеждения, вся сила его воли, способной влиять на людей. Марианна Николаевна мне говорила, что семья, находящаяся в это время в Ленинграде, необычайно сильно переживала за него. Н. О. для Днепрогэса проектировал много разных металлоконструкций и подъемных механизмов. Каждому проекту при его реализации нужен авторский надзор. Каждый проект добавляет проектанту ответственности за работу созданного объекта. Нелегка и опасна настоящая инженерная работа! Дочь Н. О. помнит, что он часто ездил в командировки на Днепрогэс. Иногда пропадал там по три месяца. Тогда, если было тепло, к нему приезжала жена с детьми. В возрасте 4-5 лет Марианну водили на стройку этой плотины. Гигантское строительство с глубокими котлованами, огромными бетонными блоками и торчащей из них арматурой вызывало у нее чувство страха. 2. НИИ Гидротехники. Оригинальный затвор Авария на Днепрогэс показала, как трудно удержать напор воды плоской (как у ворот шлюза) конструкцией, работающей на изгиб. Н. О. предложил затвор с рабочей поверхностью в виде части горизонтального цилиндра. Поверхность затвора работает на сжатие. Вращением вокруг горизонтальной оси такой затвор легко открывается и закрывается. Нет такого трения, какое возникает у плоского затвора, когда он, прижатый к направляющим огромным давлением воды, скользит по ним, как заслонка в печном дымоходе. Недаром у таких затворов наиболее часто приходится ремонтировать изношенные направляющие. В НИИ гидротехники Н. О. создал группу, исследующую напряженное состояние и надежность конструкции предложенных им затворов, и был ее руководителем. Затворы этого типа я видел через много лет после смерти Н. О. на свежих чертежах в Гидропроекте. 3. Мост Лейтенанта Шмидта Это первый в СССР сварной мост. Я слышал, что он появился только потому, что в стране не хватало металла. Раньше на его месте стоял очень тяжелый чугунный мост. Решили его разобрать для того, чтобы добыть таким образом металл. На месте старого моста нужно было соорудить мост, на кото-

63

рый пошло бы как можно меньше металла. Профессор Передерий (в 1930-1934 годах - директор ЛО ЦНИИС) спроектировал для этих целей мост в виде цельносварной неразрезной металлической балки. Это наиболее легкий мост при заданных пролетах и габаритах. Идет трамвай, и чувствуется, как мост изгибается, колышется. Профессор Передерий руководил и строительством, и исследованиями, связанными с этим мостом. В 1932-1933 годах Н. О. по совместительству работал в ЦНИИС руководителем группы. Он выполнил многочисленные предварительные исследования сварных узлов, сварочных и реактивных напряжений в них. Н. О. отвечал за качество сварки моста. Тут гонка не допускалась. К 1945 году в мире было построено более четырехсот пятидесяти сварных мостов. Некоторые зарубежные сварные мосты катастрофически разрушились, поэтому во всех странах приступили к детальной инспекции сварных мостов. В результате во всех мостах обнаружились трещины. Мост Лейтенанта Шмидта оказался единственным, в котором не было дефектов! Это было укором для всех других строителей сварных мостов. А объяснялось все пунктом третьим из приведенных выше «Задач правильного преподавания» Передерия: «Приучить студентов по всем крупным и мелким вопросам становиться на путь научного исследования». Говорят, все исследования в области сварки моста Лейтенанта Шмидта выполняла группа, возглавляемая в ЦНИИС Н. О. Он же возглавлял авторский надзор за всеми сварочными работами. Я считаю, что только поэтому самый экономичный по расходу материала и, следовательно, самый напряженный мост, сваренный меловыми электродами, до сих пор не имеет трещин. Это и есть эффект конструктивно-технологического проектирования. И конструкция, и технология сварки этого моста разрабатывалась одной и той же группой очень грамотных людей. Все детали, в надежности которых эти специалисты сомневались, были подвергнуты предварительному экспериментальному или теоретическому исследованию. Именно тут Н. О. сформулировал понятие о реактивных сварочных напряжениях, сделал вывод о необходимости их суммирования с напряжениями от внешней нагрузки при расчетах на прочность. Он разработал технологию уменьшения этих напряжений. Сначала сваривались стенки крупных балок, у которых поясные швы у стыка были не сварены на длине, примерно один метр. Это позволяло предварительно изогнуть поясные листы так, чтобы зазор в их стыках увеличился на величину поперечных сварочных деформаций будущего сварного соединения. В этом положении делались прихватки, после чего изгибающие поясные листы приспособления убирались. При сварке поясных листов они натягивались от сварочных деформаций и выпрямлялись. В последнюю очередь доваривались поясные швы. По этой технологии реактивные напряжения практически не возникали. (Продолжение в следующем номере)



 F. . 9 !


64

ФОТО НОМЕРА

Мир сварки 2010 №15

СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ С ЗАЗЕМЛЕНИЕМ . ЕГИПЕТ


Đ Đ&#x2022;Đ&#x161;Đ&#x203A;Đ?Đ&#x153;Đ?

65

L$ $ N!$ ÂŤ4 $Âť $ 2010 .  

%   %  ,  G  #    #

     # .  '" $  !        % G" #  G ÂŤ Âť. H  RB'!H F& * %E/.  ! " %     2010 ". â&#x20AC;&#x201C; 1800 FP@DB$ (*:D.  18%) & E/" :EJKDB:!. !"      G $ # !  ÂŤ3/6 ÂŤ  Âť ; :   ÂŤCJK KÂť ". -$", / # 40702810800000000929, / # 30101810500000000747 K39 044030747 3/9 7804343145/781601001 9 96716045 98J 74.84, 22.1 +; 5067847209843        ( )/. 3. . ( #    # )__________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________ 3/9_____________________________________________________________________________________________________________________ K   ___________________________________________________________________________________________________________ # %  /     G_____________________________________________________________________________________ M# %  _____________________________________________________________________________________________________________ BD/T:'__________________________________________________________ :ED-*E :EJKDB:!E*__________________________________________ /FB' FB/:S NPF"D ÂŤF *F:Âť: 192289 ":!-B!BF@PF%, PD. ET$':L, 66 BD/T:': (812) 448-37-75 E-mail: kosareva@welding.spb.ru, journal@welding.spb.ru



 -             # ¡ ¡ ¡

          

   

www.cloos.de www.ipc-weld.ru     ÂŤ !  " !Âť (495) 645 28 92


66

Мир сварки 2010 №15


mir svarki magazine_2010_2-1