Зварювальні роботи при низьких температурах

Зима наближається, і зварювальні роботи в умовах знижених температур навколишнього середовища стають все більш актуальними. Зварювання сталевих металоконструкцій при низьких температурах повітря вимагає особливих заходів. Основні заходи обережності полягають у підвищенні погонної енергії зварювання та виключенні ударних навантажень на зварювані вироби. Крім того, може знадобитися попередній, супутній та подальший підігрів зварюваних деталей, а також ретельне прожарювання зварювальних електродів.

Вплив фізичних властивостей сталі на зварювання при низьких температурах

При низьких температурах фізичні властивості сталі та її зварних з’єднань критично змінюються: підвищується твердість, тимчасовий опір, межа плинності та втома, а пластичність та ударна в’язкість – знижуються. При правильному підборі витратних матеріалів для зварювання суттєвих відмінностей у величині цих показників для основного металу та металу зварного шва не спостерігається.

Ключовою властивістю сталі, яка впливає на експлуатаційні характеристики металоконструкцій при низькій температурі, є критична температура крихкості. Це точка, при якій спостерігається різке зниження ударної в’язкості та пластичності сталі. Чим нижча критична температура крихкості, тим надійніше сталева конструкція працює при низькій температурі. Відповідно, стає можливим виконувати зварювальні роботи при більш низьких температурах.

При зварюванні вуглецевих сталей, які схильні до загартування, може знадобитися попередній та подальший підігрів зварюваних деталей. Деякі метали, наприклад алюміній та мідь, а також хромонікелеві аустенітні сталі типу 08Х18Н10Т (аналог AISI 321) добре переносять зварювання навіть при найнижчих від’ємних температурах. Ці матеріали можуть зварюватися при низьких температурах без підігріву.

Вплив теплообміну на якість зварного шва

Підвищений теплообмін при зварюванні в умовах зниженої температури сприяє погіршенню механічних властивостей зварного шва. При більш низьких температурах підвищується швидкість охолодження та кристалізації металу зварної ванни. В результаті цього зростає ймовірність отримання непроварів у зварних швах. Щоб уникнути цього, рекомендується підвищити зварювальний струм на 10-15% або зменшити швидкість рухів зварювальника.

Крім того, збільшується насичення металу газами та іншими шлаковими включеннями, які не встигають сплисти на поверхню зварної ванни та перейти у шлак. Щоб мінімізувати шкідливий вплив, необхідно використовувати електроди, які не схильні до утворення пор у наплавленому металі. Також слід особливу увагу приділити ретельному прожарюванню електродів та належному режиму зберігання інших витратних матеріалів для зварювання.

Вплив вологості на якість зварювальних робіт

Особливо слід звертати увагу на погіршення якості металу зварного шва через наявність у зоні зварювання вологи. Під дією дуги вода (H2O) розпадається на складові компоненти (водень та кисень), які негативно впливають на властивості наплавленого металу. Попадання вологи в зону виконання зварювання надзвичайно небажане через вже згадану підвищену швидкість кристалізації металу зварного шва.

Джерелами вологи можуть бути конденсат, іній, а також непрожарені електроди. Слід ретельно очищати кромки під зварювання, а також використовувати при зварювальних роботах добре прожарені електроди. Електроди для ручного дугового електрозварювання та зварювальний дріт для аргонодугового зварювання потрібно зберігати у герметичній тарі та при температурі не нижче +15°С.

Загальні рекомендації щодо виконання зварювальних робіт при низьких температурах

Збірка металоконструкцій під зварювання в умовах від’ємних температур повинна виконуватися без застосування ударів. У разі необхідності виправити якісь дефекти, допускається використовувати ударний інструмент лише з підігрівом. Перевертати, завантажувати та розвантажувати металоконструкції також слід обережно, не допускаючи випадкових ударів та падінь з будь-якої висоти.

При ручному аргонодуговому зварюванні в умовах низьких температур повинні виконуватися такі ж вимоги попереднього підігріву, як і при зварюванні покритими електродами. У разі аргонодугового зварювання надзвичайно бажано забезпечити захист робочого місця зварювальника від вітру та атмосферних опадів.