Зима приближается и сварочные работы в условиях пониженных температур окружающей среды становятся все более актуальными. Сварка стальных металлоконструкций при низких температурах воздуха требует особых мер. Основные меры предосторожности состоят в повышении погонной энергии сварки и исключении ударных нагрузок по свариваемым изделиям. Кроме того может потребоваться предварительный, сопутствующий и последующий подогрев свариваемых деталей, а также тщательное прокаливание сварочных электродов.
Влияние физических свойств стали на сварку при низких температурах
При низких температурах физические свойства стали и ее сварных соединений критично изменяются: повышается твердость, временное сопротивление, предел текучести и усталости, а пластичность и ударная вязкость – снижаются. При правильном подборе расходных материалов для сварки, существенных различий в величине этих показателей для основного металла и для металла сварного шва не наблюдается.
Ключевым свойством стали, которое влияет на эксплуатационные характеристики металлоконструкций при низкой температуре, является критическая температура хрупкости. Это точка, при которой наблюдается резкое снижение ударной вязкости и пластичности стали. Чем ниже критическая температура хрупкости, тем надежнее стальная конструкция работает при низкой температуре. Соответственно, становится возможным производить сварочные работы при более низких температурах.
При сварке углеродистых сталей, которые склонны к закалке может потребоваться предварительный и последующий подогрев свариваемых деталей. Некоторые металлы, например алюминий и медь, а также хромоникелевые аустенитные стали типа 08Х18Н10Т (аналог AISI 321) хорошо переносят сварку даже при самых низких отрицательных температурах. Эти материалы могут свариваться при низких температурах без подогрева.
Влияние теплоотдачи на качество сварного шва
Повышенная теплоотдача при сварке в условиях пониженной температуры способствует ухудшению механических свойств сварного шва. При более низких температурах повышается скорость охлаждения и кристаллизации металла сварочной ванны. В результате этого повышается вероятность получения непроваров в сварных швах. Чтобы избежать этого рекомендуется повысить сварочный ток на 10-15% или уменьшить скорость движений сварщика.
Кроме того, увеличивается насыщение металла газами и другими шлаковыми включениями, которые не успевают всплыть на поверхность сварочной ванны и перейти в шлак. Для того, чтобы минимизировать вредное воздействие, необходимо использовать электроды, не склонные к образованию пор в наплавленном металле. Также следует особое внимание уделить тщательному прокаливанию электродов и надлежащему режиму хранения других расходных материалов для сварки.
Влияние влажности на качество сварочных работ
Особо следует обращать внимание на ухудшение качества металла сварного шва из-за наличия в зоне сварки влаги. Под действием дуги вода (H20) распадается на составляющие ее компоненты (водород и кислород), которые негативно влияют на свойства наплавленного металла. Попадание влаги в зону выполнения сварки крайне нежелательно, из-за уже упомянутой повышенной скорости кристаллизации металла сварного шва.
Источниками влаги могут быть конденсат, иней, а также не прокаленные электроды. Следует тщательно очищать кромки под сварку, а также использовать при сварочных работах хорошо прокаленные электроды. Электроды для ручной дуговой электросварки и сварочную проволоку для аргонодуговой сварки нужно хранить в герметичной таре и при температуре не ниже +15°С.
Общие рекомендации выполнения сварочных работ при низких температурах
Сборка металлоконструкций под сварку в условиях отрицательных температур должны производиться без применения ударов. В случае необходимости выправить какие-либо дефекты, допускается использовать ударный инструмент только с применением подогрева. Переворачивать, загружать и разгружать металлоконструкции также следует с осторожностью, не допуская случайных ударов и падений с любой высоты.
При ручной аргонодуговой сварке в условиях низких температур должны выполняться такие же требования предварительного подогрева, как при сварке покрытыми электродами. В случае аргонодуговой сварки крайне желательно обеспечить защиту рабочего места сварщика от ветра и атмосферных осадков.