Пневматические работы

Виды пневматических работ. Пневматическими работами в судостроении называют работы, которые выполняются с помощью пневматических инструментов, приводимых в действие энергией сжатого воздуха. При сборке корпусных конструкций осуществляют следующие пневматические работы: рубку, зачистку, сверление, развертывание и зенкование отверстий, клепку соединений, чеканку заклепочных соединений.
Пневматические работы (кроме зачистки) выполняют в большинстве случаев рабочие соответствующих профессий. Однако в условиях бригадной организации труда сборщики вес чаще совмещают выполнение части пневматических работ (рубки, зачистки, сверления) со сборочными работами.
Оборудование и инструмент для пневматических работ. В зависимости от характера работ все ручные пневматические машины, применяемые в судостроении, можно разделить на две основные группы: 1) ударного действия с возвратно-поступательным движением рабочего инструмента; 2) вращательного действия с вращательным движением рабочего инструмента.
К пневматическим машинам ударного действия относятся: рубильные и клепальные молотки, ручные клепальные прессы и др. Рубильные молотки используют главным образом для удаления дефектных сварных швов и временных сборочных креплений.

Рис. 91. Рубильно-чеканный молоток.
/ — рукоятка; 2 — ствол; 3 — ударник; 4 — букса; 5 — золотниковая коробка; 6 — золотник; 7 — резьбовая футорка; 8 — вентиль; 9 — курок.

На рис. 91 показано устройство пневматического рубильного молотка. При нажатии пусковой кнопки сжатый воздух заставляет ударник совершать возвратно-поступательное движение и наносить удары определенной частоты по хвостовику вставного инструмента.
Клепальные молотки предназначены для производства заклепочных соединений. В качестве вставного инструмента для пневматических машин ударного действия применяют: зубила, крейцмейсели, обжимки, бойки, чеканы и др. (рис. 92).

Рис. 92. Вставной инструмент для пневматических машин ударного действия: а — зубило; б — крейцмейсель; в — чекан; г — обжимка; д — боек для клепки.

К пневматическим машинам вращательного действия  относятся машины, с помощью которых, выполняют сверление, развертку и зенкование отверстий, зачистку металла перед сваркой и т. п. (рис. 93). Рабочим инструментом для машин этого типа служит абразивный круг (наждак) или круглая проволочная щетка.

Рис. 93. Пневматические машины вращательного действия: а — сверлильная роторная машина пистолетного типа для сверления мелких отверстий; б — шлифовальная машина роторного типа; в — сверлильная угловая роторная машина; г — машина роторного типа с проволочной щеткой.

Применение пневматических шлифовальных машин не требует от рабочего больших физических усилий. Абразивный круг машины при каждом обороте снимает с поверхности металла тонкий слой, не вызывая сколько-нибудь значительных реактивных моментов. Большая скорость вращения круга (20— 65 м/с) обеспечивает высокую производительность труда. Благодаря этим преимуществам пневматические шлифовальные машины широко применяют при выполнении сборочных работ. Вставным инструментом для машин вращательного действия, кроме шлифовальных кругов, служат сверла, развертки, зенкеры, изготовляемые из специальных инструментальных сталей.
Для работы пневматического инструмента используется сжатый воздух, вырабатываемый из атмосферного путем сжатия его на компрессорных станциях. Последние обеспечивают одновременную работу большого количества пневматических машин. Сжатый воздух подается к местам потребления по трубопроводам давлением 0,4—0,5 МПа.
Рубка. Начиная рубку, рабочий держит молоток под углом 60° к обрабатываемой поверхности, плотно прижимает к ней рабочий инструмент и включает подачу воздуха. Рубка металла и перемещение молотка вдоль обрабатываемой кромки осуществляются силой его ударов. Прирубку и разделку кромок стыкуемых деталей  выполняют за несколько проходов, в зависимости от толщины обрабатываемого металла. В процессе рубки необходимо следить за исправным состоянием зубила, периодически смачивать его водой (окунанием); затупленный  или  поврежденный  инструмент заменять исправным.
Зачистка. К этим работам относятся зачистка от ржавчины и грата соединяемых кромок деталей, поверхности сварных швов при многопроходной сварке, мест установки корпусных конструкций, удаление брызг от сварки, электроприхваток, остатков временных сборочных приспособлений рымов и т. п. За-чистные работы выполняют с помощью пневматических шлифовальных машин.
Сверление, развертывание и зенкование отверстий. Для получения заклепочных соединений отдельные детали корпуса (съемные и накладные листы, ширстрек, палубный стрингер, наклепыши и др.) подвергают сверлению. Детали, подлежащие сверлению, должны быть предварительно размечены, а центры отверстий — накернены. Отверстия могут ^ быть просверлены с применением кондукторов или шаблонов.
В качестве инструмента для сверления отверстий применяют специальные сверла из быстрорежущей или инструментальной углеродистой стали. Отверстия проверяют на радиаль-но-сверлильных станках, имеющих центральную опорную колонку и консоли с суппортом. Поворотная консоль позволяет сверлить листы или профили без перемещения их для наведения сверла на размеченные центры отверстий. Для сверления отверстий на судах применяют пневматические сверлильные машины.
Для клепки листов заклепками с потайными головками их зенкуют, т. е. придают им на некоторой глубине коническую форму с помощью специального инструмента — зенкера.
При заготовке деталей, подлежащих клепке, возможны некоторые погрешности при разметке отверстий под заклепки. Поэтому в цехе эти отверстия сверлят не на полный диаметр, а на диаметр, который на несколько миллиметров меньше указанного в чертеже. После сборки и плотного обжатия соединений болтами на месте производится развертка отверстий до необходимого диаметра под заклепки. Рабочими инструментами служат зенкеры и развертки.
Клепка соединений. Назначение клепки состоит в соединении деталей или конструкций корпуса в одно целое посредством заклепок. Заклепка — это металлический стержень цилиндрической формы со штампованной головкой. Вторая головка заклепки (замыкающая) формируется в процессе клепки. Стержень заклепки, деформируясь, плотно заполняет отверстие, создает прочное соединение. Клепка может быть горячей или холодной.
Горячий способ клепки предусматривает применение предварительно нагретых заклепок. Соединение, подготавливаемое к клепке, должно быть стянуто сборочными болтами, пропущенными через заклепочные отверстия. Расположение болтов и их количество (из расчета один болт на четыре отверстия) должны быть такими, чтобы достигалось плотное обжатие соединяемых деталей.
Заклепки нагревают в переносных горнах или электрических нагревателях до светло-красного каления, т. е. до температуры 1073—1373 °К. Горячую клепку обычно выполняет бригадэ из трех рабочих: клепальщика, подручного и нагревальщика. Нагревальщик, пользуясь клещами, извлекает из горна раскаленную заклепку и передает ее подручному. Подручный вставляет заклепку в отверстие и удерживает ее с помощью поддержки в течение всего процесса клепки. Клепальщик, действуя пневматическим молотком со вставленным плоским бойком, расклепывает выступающий конец заклепки, деформирует ее до плотного заполнения заклепочного отверстия. При остывании стержень заклепки укорачивается, стягивает клепанные элементы и обеспечивает необходимую прочность. Схема процесса клепки показана на рис. 94.

Рис. 94. Схема технологического процесса ручной пневматической клепки: а — развернутое отверстие; б — раззенковка под замыкающую головку; в — подача стержня заклепки в отверстие; г — расклепывание стержня. / — боек клепального молотка; 2 — замыкающая головка заклепки; 3 — склепываемые листы; 4 — закладная головка заклепки; 5 — поддержка.

Для обеспечения непроницаемости клепаных соединений, в особенности при однорядной клепке, выполняется дополнительная операция — чеканка. Назначение чеканки состоит в том, чтобы устранить дефекты клепки, обеспечить полную непроницаемость соединения. В процессе чеканки (рис. 95) часть металла вдоль кромок заклепочного соединения осаживается ударами чекана до плотного соприкосновения его со второй кромкой.

рис. 95. Чеканка клепального соединения.

Пневматические работы, в особенности рубка и клепка, вредны для здоровья работающих. Вследствие сильной вибрации и повышенной шумности они вызывают нарушение кровообращения в кистях рук, злокачественные изменения в костях и суставах, вредно влияет на центральную нервную систему работающего. Поэтому пневматическая рубка повсеместно заменяется тепловой резкой и электровоздушной строжкой, клепка — электрической сваркой. Там, где замену нельзя осуществить, пневматические молотки снабжают виброгасящими устройствами (пружинами, амортизаторами и др.)

Тепловая строжка

Тепловая строжка является разновидностью тепловой резки металла. Сущность этого процесса состоит в том, что режущая струя кислорода направляется не перпендикулярно, а почти параллельно поверхности металла или под острым углом к ней (рис. 89).

Рис. 89. Тепловая резка (строжка).

При перемещении резака кислородная струя выжигает на поверхности металла узкую, неглубокую канавку. Размеры канавки (ее глубина и ширина) зависят от угла наклона режущей струи к поверхности металла и ее диаметра, а также от скорости перемещения резака.
Тепловая строжка широко применяется при выполнении корпусосборочных работ для удаления поверхностных дефектов в сварных швах, прихваток и временных сборочных приспособлений, разделки кромок металла под сварку.
Тепловая строжка в судостроении выполняется ручным газовым строгачем. Он дает нагревающее пламя большей мощности и пониженную скорость режущей струи кислорода, чем обычный резак. Строгач отличается конструктивно от ручного резака большей длиной и увеличенными размерами выходных отверстий подогревающего пламени и режущего кислорода.
Приемы выполнения тепловой строжки во многом аналогичны приемам тепловой резки. Металл нагревают в начальной точке до температуры воспламенения, держа головку строгача под углом 70—80° к поверхности металла. После воспламенения металла пускают струю режущего кислорода и, установив головку строгача под острым углом (10—30°) к поверхности металла, начинают равномерно перемещать его по линии строжки. Если канавка, полученная тепловой строжкой, имеет недостаточную глубину или ширину, процесс повторяют в обратном направлении после первого прохода. Края канавки зачищают от шлака с помощью пневматической турбинки. Чистота обработки металла зависит от чистоты кислорода и его давления, наклона режущей струи к поверхности металла, ско-' рости и равномерности перемещения строгача, мощности подогревающего пламени.
В последние годы большое распространение в судостроении получила воздушно-дуговая строжка. Она более экономичная, чем тепловая. Сущность ее состоит в том, что обрабатываемый металл расплавляется электрической дугой, возникающей между ним и электродом, и выдувается из полости реза струей сжатого воздуха. В этом случае применяют неплавящиеся угольные или графитовые электроды. Поток сжатого воздуха направлен параллельно электроду.

Рис. 90. Схема воздушно-дуговой строжки.
/ — электровоздушный строгач; 2 — струя сжатого воздуха; 3 — электрод; 4 — канавка; 5 — направление строжки.
Выполняя воздушно-дуговую строжку (рис. 90), электрод располагают под углом 30— 45° к поверхности металла, несколько погружая его в образовавшееся углубление. Выплавленный металл разбрасывается струей сжатого воздуха вперед и в стороны.

Приемы выполнения кислородной резки

Режимы резки определяются давлением кислорода и горючего газа, номером мундштука — внутреннего и наружного, скоростью резки, расстоянием от мундштука до поверхности металла. Для каждой толщины или группы толщин разрезаемой стали существуют свои режимы резки, отличающиеся одни от других.
Из газов-заменителей ацетилена для кислородной резки в судостроении чаще применяют пропан-бутан. Он отличается от ацетилена меньшей температурой пламени. Подогрев им более длительный, чем ацетиленом. При установившемся режиме различий в скорости резки не наблюдается. Для работы на пропан-бутане мундштук подогревательного пламени берется на номер больше, чем при резке на ацетилене.
Наряду с некоторыми недостатками резка газами-заменителями по сравнению с ацетиленово-кис-лородной имеет некоторые преимущества: отсутствует оплавление кромок, обеспечивается чистота кромок.

Рис. 87. Расположение штрихов на кромках реза в зависимости от скорости резки: а — при пониженной; б — при  нормальной;  в — при повышенной.

Для получения чистого реза резак должен перемещаться равномерно. При малой скорости резки след струи кислорода (штрихи на поверхности реза) расположен перпендикулярно поверхности металла (рис. 87). С увеличением скорости штрихи отклоняются назад. Рез имеет сужение книзу. При дальнейшем увеличении скорости процесс резки может прекратиться.
Чистоту поверхности реза проверяют наружным осмотром, на рабочих местах вывешивают эталоны-образцы. Это, а также повышение чистоты кислорода до 99,7—99,9 % способствует повышению качества реза.
Допустимая глубина выхватов и гребешков на толщинах 5—25 мм — не более 1 мм. Средняя ширина реза для толщин 5—25 мм — от 2 до 4 мм.
Начиная резку, рабочий, держит в руках резак с отрегулированным пламенем, направляет его на предполагаемую точку начала реза; разогрев металл до соломенно-желтого цвета, он включает режущий кислород; при появлении снопа искр с обратной стороны реза начинает перемещать резак вдоль линии реза. Время подогрева металла зависит от его толщины и при правильном подогревающем пламени составит около 5—10 с для толщины 10—12 мм; для толщины до 100 мм время разогрева может достигнуть 30 с.
Рез обычно начинают с кромки детали или листа. В процессе резки следует поддерживать постоянным расстояние от мундштука до металла. С ростом мощности пламени это расстояние увеличивают, так как возрастают размеры ядра подогревающего пламени. Практически расстояние от конца мундштука до поверхности металла примерно на 2 мм больше высоты ядра пламени. Уменьшение или увеличение этого расстояния не влияет на скорость резки. Слишком близкое расположение мундштука к металлу приводит к оплавлению кромок реза. Увеличение расстояния от мундштука до металла обусловливает более широкий рез.
Положение резака в процессе резки металла должно обеспечивать вертикальность струи режущего кислорода и перпендикулярность ее относительно поверхности разрезаемого металла. С увеличением толщины металла резак следует устанавливать под углом 15—25° от вертикали, чтобы пламя было направлено вперед по движению резака. Это необходимо для устранения рисок на поверхности реза.
Скорость резки зависит от толщины разрезаемого металла (чем толще металл, тем меньше скорость резки) и чистоты кислорода, применяемого при резке. Присутствие влаги в кислороде снижает скорость резки, ухудшает ее качество.
Определить правильность выбранной скорости резки можно по снопу искр, вылетающих из-под детали. Если скорость нормальная, он  падает вертикально, с небольшим отклонением назад. При уменьшении скорости резки искры летят больше вперед, а при слишком большой скорости сноп искр искривляется назад (рис. 88).

Рис. 88. Определение скорости резки по направлению потока искр: а — нормальная скорость; б — замедленная скорость; в — повышенная скорость резки.

Оборудование и аппаратура для кислородной резки

Пост для ручной кислородной резки изображен на рис. 80.

Рис. 80. Пост для ручной кислородной резки.
1 — кислородный баллон; 2 — вентиль с редуктором; 3 — шланги; 4 — резак; 5 — ацетиленовый баллон. 

Кислородные баллоны служат для хранения и транспортировки сжатого кислорода. Как правило, они имеют водяной объем от 0,4 до 50 дм3, но наибольшее распространение получили баллоны на 40 дм3. В предельно наполненном баллоне кислород находится под давлением 15 МПа. При этом давлении на манометре и температуре 293 К в баллоне, имеющем водяной объем 40 дм3, содержится около 6 м3 кислорода. Масса такого баллона (рис. 81) составляет около 60 кг (без вентиля, колпака и башмака). Башмак служит для устойчивости баллона в вертикальном положении.

Рис. 81. Кислородный баллон.
/ — днище; 2 — цилиндрический корпус; 3 — горловина; 4 — кольцо; 5 — предохранительный колпак;  6 — вентиль;  7 — опорный башмак.

Кислородные баллоны, окрашенные в голубой цвет, имеют надпись черной краской «Кислород». В использованном кислородном баллоне должно быть остаточное давление не менее 0,05 МПа.
Ацетиленовые баллоны служат для хранения и транспортировки растворенного ацетилена. Ацетиленовые баллоны заполняются специальной пористой массой (активированным углем), пропитанной ацетоном. Ацетилен растворяется в ацетоне и становится взрывобезопасным при значительном давлении. Предельно допустимое давление внутри наполненного баллона ацетилена равно 1,9 МПа при температуре 293 К.
Корпус ацетиленового баллона аналогичен кислородному.
Вентили. На всех баллонах устанавливают вентили — запорные приспособления, препятствующие выходу газа из баллона. Вентиль необходим также для присоединения к баллону редуктора или наполнительной рампы. От исправности вентиля зависит безопасность работы. Вентиль ввертывают в горловину баллона хвостовиком с конической резьбой.
В кислородном вентиле металлические части, непосредственно соприкасающиеся с кислородом, обычно изготовляют из латуни марок ЛС59-1 и Л62. Вентиль кислородного баллона (рис. 82) открывают вращением (по часовой стрелке) маховика, который поворачивает шпиндель. Это вращение через муфту передается клапану, который поднимается вверх, открывая канал, соединяющий баллон с боковым штуцером.

Рис. 82. Вентиль кислородного баллона.
/ — маховик; 2 — шпиндель; 3 — сальниковая гайка; 4 — фибровая прокладка; 5 — боковой штуцер; 6 — заглушка; 7 — хвостовик с конической резьбой; 8 — корпус вентиля; 9 — клапан; 10 — соединительная муфта; // — гайка шпинделя.
Вентиль ацетиленового баллона по конструкции отличается от кислородного тем, что не имеет маховика и штуцера. Для ацетиленрвого вентиля нельзя использовать медь и сплавы, содержащие более 70 % меди. Нижняя часть корпуса вентиля имеет резьбу и ввертывается в горловину баллона. Вентиль открывают специальным торцевым ключом, надеваемым на верхнюю часть шпинделя.
Редукторы. Кислород и горючий газ подают к рабочим местам под высоким давлением от баллона или под рабочим давлением от магистральных трубопроводов. Понижение давления до рабочего и поддержание его постоянным в процессе работы производится прибором, называемым редуктором. Постовой редуктор рассчитан на обслуживание одного поста для газовой резки или сварки.
По роду газа редукторы разделяют на кислородные, ацетиленовые и др. Кислородные баллоны рассчитаны на рабочее давление 0,05—1,5 МПа и пропускную способность 7,5— 60,0 м3/ч, ацетиленовые —на 0,01—0,12 МПа и 3,0—5,0 м3/ч соответственно.
Для подачи газов в магистрали применяют рамповые редукторы. Принцип их действия не отличается от баллонных.
Корпус редукторов окрашивают в различные цвета: кислородных— в голубой, ацетиленовых — в белый, пропан-бутановых — в красный. На рис. 83 показано устройство редуктора для ацетилена, а на рис. 84 — схема работы редуктора для сжатых газов.

Рис. 83. Схема устройства редуктора типа ДАП-1 для ацетилена.
/ — хомут; 2 — фильтр; 3 — манометр; 4 — мембрана; 5 — седло; 6 — толкатель; 7 — винт регулирующий; 8 — пружина нажимная; 9 — диск нажимной; 10 — манометр низкого давления; // — штуцер; 12 — клапан предохранительный; 13 — пружина запорная; И — клапан редуцирующий.

Рис. 84. Схема работы редуктора для сжатых газов: а — газ не идет через редуктор; б — рабочее положение редуктора — газ идет в резак.
Сжатый газ поступает в камеру высокого давления и, проходя через отверстие между седлом и клапаном, поступает в камеру низкого давления. Отсюда редуцированный газ подается посредством толкателя к резаку. Количество газа, проходящего через редуктор, регулируется с помощью клапана, вращаемого винтом. Давление газа на входе в редуктор показывает манометр высокого давления, на выходе — манометр низкого давления. Установленное рабочее давление автоматически поддерживается в редукторе постоянным.
Ацетиленовый однокамерный редуктор отличается от кислородного лишь окраской корпуса и конструкцией присоединения к баллону.
Редукторы подлежат профилактическому осмотру и ремонту один раз в квартал. Профилактику производят в специальных мастерских, оборудованных в соответствии с правилами техники безопасности.
Неполадки в работе редукторов. Основными неполадками в кислородных редукторах являются самотек и замерзание.
Самотек заключается в том, что при полностью вывернутом винте редуктора газ из камеры высокого давления все же поступает в рабочую камеру вследствие неплотного прилегания клапана к седлу. На самотек и исправность предохранительный клапан редукторов проверяется не реже одного раза в неделю. Устранение самотека производится только в мастерской.
Замерзание кислородного редуктора может произойти при недопустимо большом отборе газа из баллона (резаки и горелки большой мощности) и повышенной влажности кислорода. Корпус редуктора покрывается инеем, подача газа прекращается. Причиной замерзания редуктора является резкое изменение объема газа, понижение его температуры при прохождении из камеры высокого давления в камеру низкого давления.
Отогрев редуктора можно производить только чистой горячей водой, не имеющей следов жира, или другими способами, обеспечивающими требования безопасности (на батарее парового отопление, отогрев паром и т. п.).
Распределительные рампы, трубопроводы, рукава, шланги. По действующим в СССР правилам при наличии в одном помещении десяти и более рабочих постов газопламенной обработки требуется централизованное питание этих постов газами (кислородом и горючим), которое осуществляется с помощью распределительных рамп и трубопроводов.
Распределительная рампа состоит из коллектора, имеющего две ветви (на 5 или 10 баллонов каждая) с вентилями, к которым подключаются баллоны. На рампах предусмотрены рамповые редукторы, понижающие давление кислорода от 15 до 0,3—1,0 МПа и ацетилена от 1,9 до 0,02—0,1 МПа. В ацетиленовой рампе, кроме того, между редуктором и коллектором устанавливают огнепреградители, защищающие рампу от проникновения в нее пламени при взрывчатом распаде ацетилена. Кислородные баллоны присоединяются к своей рампе при помощи медных трубок (змеевиков) с накидными гайками, а ацетиленовые — посредством бронированных резинотканевых рукавов с хомутами.
У каждого рабочего поста от трубопроводов кислорода и горючего газа делают отводы. На отводе от кислородопровода устанавливают запорный вентиль и редуктор, а на отводе горючего газа — вентиль и предохранительный затвор. Отводы вместе со смонтированной на них аппаратурой необходимо закрывать металлическими шкафчиками.
Рукава для ацетилена рассчитывают на наибольшее рабочее давление, равное 0,63 МПа, а для кислорода — не более 2,1 МПа. При недостаточной длине рукавов разрешается соединить отдельные отрезки, каждый не короче 3 м, при помощи специальных ниппелей — латунных для кислорода и стальных для ацетилена, с закреплением винтовыми хомутами. Ацетиленовый рукав снаружи должен быть окрашен в красный цвет, а кислородный — в синий. Рукава необходимо осматривать и испытывать один раз в месяц.
Предохранительные затворы. Предохранительные затворы предназначены для защиты ацетиленовых трубопроводов от проникновения в них пламени при обратном ударе, а также кислорода из горелки и атмосферного воздуха.
В СССР применяют затворы закрытого типа (для работы от трубопроводов). Затворы могут быть мембранными и безмембранными.
Мембранный затвор имеет мембрану из тонкой алюминиевой  фольги;  при обратном   ударе она разрывается и взрывчатая смесь выбрасывается в атмосферу. В остальном работа  мембранных и  безмембранных затворов аналогична.

Рис. 85. Схема работы предохранительного безмембранного жидкостного затвора закрытого типа.
/ — газоподводящая трубка; 2 — шариковый клапан; 3—корпус затвора: 4 — диск-отражатель; 5 — ниппель; 6 — контрольный краник.
В безмембранном затворе марки ЭСП-8 при нормальной работе (рис. 85) ацетилен через газоподводящую трубку и шариковый клапан проходит в корпус затвора, заполненный водой или незамерзающей жидкостью до уровня контрольного краника, и через ниппель поступает в горелку.
В случае обратного удара (см. рис. 85, а) взрывная волна гасится в узком кольцевом зазоре между стенкой затвора и диском-отражателем (см. рис. 85, б), давление в затворе резко повышается, в результате обратный клапан под давлением жидкости закрывается, прекращая дальнейшее поступление ацетилена.
Предохранительные затворы в судостроении должны осматриваться и испытываться один раз в месяц.
Резаки. Резак служит для смешивания кислорода и горючего газа, образования подогревающего пламени и подачи чистого кислорода в зону реза.
По назначению различают резаки: ручные универсальные (типа «Пламя-66», «Факел», «Ракета» и др.)» специальные (срезка заклепок, вырезка отверстий и т. п.); кислородно-флюсовые (газовая резка чугуна и спецсталеи); прочие специальные. По роду применяемого газа резаки бывают: ацетилено-кислородные для природного газа, жидкого газа, жидкого горючего (керосин).

Рис. 86. Схема резака для кислородной резки.
/ — внутренний мундштук; 2 — наружный мундштук; 3 — трубка для подачи режущего кислорода; 4 — трубка для подачи горючего газа с кислородом; 5 — смесительная камера; 6 — инжектор; 7 — вентиль для регулирования подачи горючего газа; 8 — вентиль для регулирования подачи кислорода; 9 — то же режущего газа.

Наибольшее распространение в судостроении получили резаки типа «Пламя» на ацетилене. Промышленность выпускает ручные резаки, в основном инжекторного типа (рис. 86). В таком резаке для регулирования подачи газа служит вентиль 7, а для подачи режущего кислорода — вентиль 8. Инжектор 6 установлен перед смесительной камерой 5. К головке резака горючая смесь подается по трубке 4, а режущий кислород — по трубке 3. В головку резака ввертывают внутренний 1 и наружный 2 мундштуки. Горючий газ, поступая из шланга через вентиль в инжектор, засасывается в смесительную камеру струей кислорода, где образует горючую смесь, поступающую в кольцевой, зазор, образованный внутренним и наружным мундштуками. При зажигании эта смесь воспламеняется и образуется подогревающее пламя. Режущий кислород подается через осевое отверстие внутреннего мундштука.
Эксплуатация ацетиленового резака. Новые резаки должны быть проверены в мастерской по ремонту газорезательной аппаратуры (а где ее нет — слесарями, имеющими право на ремонт газорезательной аппаратуры) на подсос, плотность и горение.
Основные неполадки резака. При работе резака часто получается несимметричное пламя. Это явление вызвано переносом внутреннего мундштука относительно наружного. Кольцевой зазор между внутренним и наружным мундштуками неравномерный. Устраняется этот дефект в мастерской по ремонту горизонтальной аппаратуры. При засорении сопла струя режущего кислорода отличается от формы цилиндра. Для устранения этого дефекта сопло режущего кислорода прочищают латунной иглой. Если и в этом случае струя режущего кислорода отклоняется от цилиндрической формы, следует заменить внутренний мундштук. При появлении хлопков необходимо выяснить причину (перегрев головки резака, попадание брызг в мундштуки) и подтянуть накидную гайку, присоединяющую смесительную камеру к корпусу резака и трубке режущего кислорода. Следует также проверить плотность присоединения инжектора в корпусе резака и уплотнительиые поверхности в местах присоединения.

Тепловая резка

В судостроении применяют следующие виды тепловой резки: кислородную, кислородно-флюсовую, плазменную и электродуговую. Кислородная резка основана на свойстве металла сгорать в струе чистого кислорода. При кислородно-флюсовой резке в режущую струю кислорода вводят дополнительно порошкообразные флюсы, которые сгорая выделяют большое количество тепла. В процессе плазменной резки металл проплавляется мощным дуговым разрядом, сконцентрированном на малом участке поверхности разделяемого металла и удаляется из зоны реза высокоскоростным газовым потоком (рис. 79).

Рис. 79. Схема плазменной резки.
/ — источник постоянного тока; 2 — электрод из вольфрама; 3 — плазмообразующий газ (аргон, азот, воздух или смеси); 4 — сопло резака; 5 — плазма (дуга); 6 — разрезаемый металл (стрелкой показано направление реза).
При электродуговой резке расплавление металла вдоль линии реза достигается теплом электрической дуги.
Из перечисленных видов тепловой резки наибольшее распространение получила кислородная резка. Кислородную резку широко применяют при сборке корпусных конструкций. Пользуясь кислородной резкой подгоняют сопрягаемые элементы собираемых конструкций, удаляют припуски, прихватки, временные сборочные крепления, разделывают кромки соединений под сварку и корень сварных швов и др.
Из всех металлов и сплавов, применяемых в судостроении, в наибольшей степени поддаются газовой резке малоуглеродистые и легированные стали, потому что они обладают следующими свойствами:
температура их горения в струе кислорода ниже температуры их плавления;
количество теплоты, выделяемое при сгорании металла (70 % от общей потребности), обеспечивает непрерывность и устойчивость процесса;
окислы металла, образующиеся в процессе резки, находятся в жидком состоянии и могут быть удалены из зоны реза струей кислорода.
Материалы, не удовлетворяющие этим требованиям (цветные металлы, чугун, легированные стали и др.), можно разрезать только с применением кислородно-флюсовой или плазменной резки.
При кислородной резке для нагрева и расплавления обрабатываемых материалов используется химическая реакция горения в кислороде горючих газов.
Кислород — бесцветный газ без запаха и вкуса, ооладающии высокой химической активностью и способный образовывать окислы со всеми элементами, кроме инертных газов. При контакте сжатого газообразного кислорода с органическими веществами (маслами, жирами, угольной пылью и т. п.) может возникать их самовоспламенение. Поэтому, используя кислород, необходимо не допускать его контакта с легковоспламеняющимися веществами.
Кислород получают путем сжижения атмосферного воздуха и испарения из него азота. Для кислородной резки применяется технический кислород по ГОСТ 5583—78 с чистотой до 99,7 объемных процентов.
В качестве горючих газов при кислородной резке используют ацетилен и пропан-бутан, в отдельных случаях применяют природный газ и горючие жидкости (керосин и др.).
Технический ацетилен получают из карбида кальция СаС2 в результате разложения его водой в ацетиленовых генераторах. Из-за присутствия фосфористого водорода и сероводорода технический ацетилен обладает резким запахом.
Пропан-бутановая смесь получается при добыче и переработке, природных нефтяных газов, а также при переработке нефти. Пропан-бутан в сжиженном состоянии хранится в баллонах.

Правка конструкций с общими и местными деформациями

Правка конструкций с общими деформациями. Правка сварных балок, узлов и фундаментов. При общем изгибе балок, превышающем допустимые нормы, правку их следует производить до установки на секции холодным методом на прессах. Допускается выполнять правку сварных балок путем нагрева отдельных участков по выпуклой стороне пояска  или стенки   (рис. 65).

Рис. 65. Схема правки продольного изгиба сварных и катанных балок: я, ву д —в случае изгиба на поясок; б, г, е — при изгибе на стенку.
1,2,3... — очередность нагрева.

При правке балок набора комбинированным методом дополнительную подсадку   металла   следует производить с помощью груза, закреплений или других приспособлений (рис. 66).

Рис. 66. Схема правки сварных тавровых балок нагревом с принудительной посадкой.
/ — скоба;  2 — струбцина   сборочная;   /',   /",  2',  2",  3', 3" очередность нагрева.

Если высота стенки тавровой балки больше двадцати пяти ее толщин, перед нагревом необходимо устанавливать «рыбину» на скобах вдоль свободной кромки стенки (рис. 67).

Рис. ,67. Схема правки сварных тавровых балок с высокой стенкой.
1 — скоба; 2 — клин; 3 — «рыбина» ; /', 2', 3' . . . — очередность нагрева.

 Деформации балки можно также устранить ударами кувалдой с применением обмедненной стальной поддержки. При одновременном изгибе балки в двух плоскостях (в плоскости стенки и в плоскости пояска) правку следует начинать в плоскости стенки.
Завал стенки относительно пояска или ребра правят путем нагрева полосами вдоль стенки со стороны тупого угла на расстоянии 20—30 мм от сварного шва. Следует применять упоры, стяжки и другие приспособления (рис. 68,6).

Рис. 68. Схема правки завала стенки сварной тавровой балки: а — наложением сварного шва по предварительно выстроганной канавке;, б — нагревом с упругим отгибом стенки. / — канавка в шве; 2 — клин; 3 — скоба; 4 — талрепы (стяжки); 5 — участок нагрева (со стороны тупого угла).

В исключительных случаях допускается правка завала стенки относительно пояска наложением шва со стороны тупого угла. При этом необходимо выстрогать в сварном шве канавку газовым или воздушно-дуговым строгачом на глубину не более двух третей толщины стенки (рис. 68, а), затем тщательно ее зачистить и заварить.
Правку простейших , сварных узлов выполняют холодным методом ( на прессе. Простейшие сварные фундаменты необходимо править холодным методом на прессе или местными нагревами аналогично правке тавровых балок. Расположение и количество мест нагрева выбирается в каждом случае в зависимости от жесткости фундамента и стрелки его изгиба (рис.69).

Рис. 69. Схема правки сварных фундаментов.
1,2,3... — очередность нагрева.

Правка общего изгиба секций. Правка секций, получивших общую деформацию изгиба, может производиться холодным, тепловым безударным или комбинированным методами.
Общий изгиб небольших секций, имеющих набор одного направления, следует править холодным методом, путем обратного пластического выгиба их посредством грузов, домкратов иди прижимных балок.
При правке общего изгиба конструкций тепловым безударным или комбинированным методами используют местный нагрев набора или полотнища в зависимости от вида конструкции и характера деформации.
Правку секций, получивших изгиб в сторону набора («завал»), следует производить путем местных нагревов обшивки полосами перпендикулярно плоскости изгиба. При этом нужно совмещать правку бухтиноватости и ребристости полотнища секции. Полосы нагрева необходимо располагать по обшивке с обратной стороны приварки набора (в случае ребристости полотнища обшивки) и между набором (в случае бухтиноватости полотнища обшивки).
Для секций, получивших изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, нагрев полосами следует производить в этих направлениях. Пересечение полос нагрева не допускается. В первую очередь нужно править наибольший изгиб. Для этого полосы нагрева располагают перпендикулярно плоскости изгиба.

Рис. 70. Схема правки поперечного «завала» днищевой секции.
/ — участки  нагрева:  2 — положение  секции  до  правки:  3 — то  же  после правки.

Правку поперечного «завала» днищевых секций выполняют путем нагрева полосами по наружной обшивке с обратной стороны приварки вертикального киля, стрингеров и продольных ребер жесткости (рис. 70). Наряду с нагревом обшивки допускается нагрев участков набора.
Правку «развала» днищевых секций с настилом второго дна выполняют в результате нагрева полосами настила второго дна с обратной стороны приварки набора (рис. 71).

Рис. 71. Схема правки поперечного «развала» днищевой секции.
/ — участки нагрева; 2— положение секции до правки; 3 — то же после правки; /', 2', 3' ... — очередность нагрева.

Правку плоскостных секций, получивших изгиб в сторону обшивки («развал»), следует производить путем местных нагревов набора, параллельного плоскости изгиба (рис. 72).

Рис.  72.  Схема правки «развала» бортовой секции.
/ — участки нагрева; 2 — положение секции до правки; 3— то же после правки; /', /", 2', 2", 3', 3". . . -очередность нагрева; /, // — очередность  ряда нагревов.

Участки нагрева по набору одного направления необходимо располагать в одной плоскости сечения конструкции.
Правка общего изгиба перьев рулей, стабилизаторов и подобных конструкций должна производиться нагревом полосами по обшивке с обратной стороны приварки набора. Нагрев следует начинать с обратной стороны приварки- набора, перпендикулярного плоскости большого изгиба.
Правка конструкций с местными деформациями. Метод правки конструкций с бухтинами необходимо выбирать в зависимости от типа бухтин, размеров, назначения и жесткости конструкции, а также жесткости опорного контура.
Бухтины тонколистовых конструкций (наружные стенки надстроек, незашиваемые переборки и выгородки обитаемых помещений, палубы, мостики и другие конструкции) устраняют тепловым безударным методом. Невидимые (внутренние) и зашиваемые тонколистовые конструкции из листов толщиной более 10 мм допускается править комбинированным методом.
Правку обшивки с набором одного направления (палубы, платформы и т. п.) исправляют тепловым безударным методом путем нагрева штрихами. Штрихи следует располагать под углом 45° к набору (рис. 73).

Рис. 73. Схема нагрева при выполнении правки обшивки с набором одного направления: а, б — при бухтинах переменного знака; в, г — при бухтинах одного знака.
t — расстояние между набором; / — длина штриха; /г= (0.10-J-0,15) ^. /г,=30-=-50 мм— расстояние ряда штрихов от набора; т = 2 Ъ — расстояние между рядами штрихов; с — расстояние между штрихами; /, 2, 3 ... — очередность нагрева.

Бухтины обшивки с перекрестным набором исправляют путем нагрева участков обшивки с обратной стороны приварки набора (рис. 74).

Рис. 74. Схема нагрева при выполнении правки обшивки с перекрестным набором. t, t\ — расстояние между набором; / — длина штриха; т = 2Ь — расстояние между рядами штрихов; п={0,\0-^--s-0,15) /, пх= (0,10-f-0,15) tx— расстояние ряда штрихов от набора; с — расстояние между штрихами; 1, 2, 3 очередность нагрева штрихами; /, //, /// ... — очередность нагрева полосами.

Бухтины тонколистовых конструкций при толщине обшивки 4 мм и менее допускается править нагревом пятнами (рис. 75).

Рис. 75. Схема нагрева при выполнении правки тонколистовой обшивки. d — диаметр пятна; п > 100 мм — расстояние ряда пятен от набора; m = 6d — расстояние между рядами пятен; c = 6d — расстояние между пятнами в ряду; /, 2, 3 ... - - очередность нагрева пятнами.

При этом штрихи (пятна) следует наносить рядами равномерно по всему деформированному участку конструкции. Нагревать, конструкции необходимо через одну ячейку. Если после остывания выпрямляемой конструкции прогиб бухтины будет превышать допустимый, правку следует продолжить, т. е. нагреть пропущенные ячейки.
Впадины на криволинейных конструкциях устраняют комбинированным методом. Необходимо перед правкой впадину выжать наружу механическим путем и после этого произвести нагрев обшивки над набором по контуру впадины. Если описанным приемом не удалось выправить впадину до допустимого размера, следует правку ее продолжить механическим воздействием (домкратами, талрепами), т. е. создать пластические деформации растяжения в волокнах впадины, или упруго выжать ее наружу и подкрепить дополнительным ребром жесткости, для чего приварить его к перекрестному набору (рис. 76).

Рис. 76. Схема правки впадин f (бухтин) холодным методом.
/ — положение обшивки до правки; 2 — то же после правки.

Конструкции с ребристостью. Бухтины типа впадин, обращенных к набору (ребристость) устраняют путем нагрева участков обшивки с наружной стороны над набором.
Нагрев обшивки необходимо вести через одно ребро. Если после остывания  ребристость будет  превышать допустимую, правку следует продолжить нагревом над пропущенными промежуточными ребрами. Ширина зоны нагрева обшивки над набором должна быть такой же, как при правке конструкций с грибовидностью таврового набора.
Если набор был приварен прерывистыми швами, ребристость таких конструкций правят путем нагрева штрихами, длина которых должна соответствовать длине участка сварного прерывистого шва. Располагать штрихи следует со стороны, обратной приваренному набору, над участками сварных швов.
Конструкции с волнистостью и заломом свободных кромок. Такие конструкции правят в результате нагрева участков в виде расширяющихся к кромке полос (треугольников), как указано на рис. 77.

Рис. 77. Схема правки волнистости свободных кромок обшивки плоскостных секций. 1,2,3... — очередность нагрева

Участки нагрева располагают в первую очередь вдоль торцов приваренного набора помощи «вилки» (обратного пластического отгиба кромки) либо путем обратного упругого выгиба при нагреве полотнища обшивки полосой с наружной стороны вдоль линии приварки крайнего набора (рис. 78).

Рис. 78. Схема правки залома свободных кромок путем нагрева с предварительным отгибом кромок.
/ — клин; 2 — кница.

Конструкции с «домиками». Местные деформации листовых деталей полотнища в виде прогибов (домиков), образующиеся в районе стыковых сварных соединений узлов, секций и блоков, устраняют следующими способами:
нагревом полотнища полосами или штрихами вдоль сварного соединения;
повторной заваркой сварного соединения после предварительной газовой или воздушно-дуговой строжки части шва (в виде канавки глубиной не более чем 2/з высоты этого шва) с выпуклой стороны «домика».
Правку конструкций из алюминивых сплавов производят холодным методом, прокаткой или пластическим деформированием зоны сварных соединений. Допускается правка конструкций из алюминиевых сплавов тепловым безударным или комбинированным методами: путем нагрева выпрямляемых участков конструкций электрической дугой непла-вящимся вольфрамовым электродом без присадки и с присадкой (холостыми валиками).
Расстояние между холостыми валиками, а также между холостыми валиками и швами сварных соединений должно быть не менее 100 мм.
Правку конструкций, составленных из алюминиевых панелей, следует производить методами, применяемыми для конструкций с набором.

Методы правки и требования, предъявляемые к ней

Методы правки. Правку корпусных конструкций выполняют холодным, тепловым безударным и комбинированным методами.
Холодный метод правки конструкций выполняют одним из перечисленных способов:
1) изгибом конструкций на прессе;
2) растяжением сварных конструкций на правильно-растяжных машинах;
3) прокаткой сварных соединений конструкций (полотнищ, обечаек, труб и т. п.) в листоправильных машинах;
4) прокаткой зоны сварных соединений конструкции в специальных установках и листогибочных вальцах;
5) проколачиванием зоны сварных соединений конструкций.
При тепловом безударном методе правку конструкций осуществляют путем нагрева пламенем газовых горелок, теплом плазменной струи или электрической дуги с последующим охлаждением.
В качестве горючих газов используют ацетилен или его заменители (пропан-бутан, природный газ и др.) При этом допускается применение многосопловых горелок.
Комбинированный , метод правки конструкций предусматривает местный нагрев и применение механического поджатия или раскрепления при помощи талрепов, скоб, стяжек, домкратов, грузов и т. п.
Домики по стыковым сварным соединениям следует устранять в результате строжки сварного шва по выпуклой стороне домика на глубину до двух третей его высоты с последующей заваркой выстроганных участков. Если стрелка прогиба домиков превышает значения трех допусков, до деформации необходимо устранять путем роспуска этих соединений с последующими разделкой кромок, выравниванием, стыкованием и заваркой. Для конструкций из алюминиевых сплавов сварные соединения допускается распускать при значении стрелки прогиба уже более двух допусков.
Считается допустимым исправлять;
бухтины со стрелкой прогиба, превышающей значения трех допусков, для чего производят надрез по центру бухтины с последующими разделкой кромок, выравниванием и заваркой разрезанного участка. Перед резкой бухтины в начале и конце участка должны быть просверлены отверстия диаметром 3— 6 мм;
единичные бухтины по свободным кромкам (волнистость) на алюминиевых конструкциях со стрелкой прогиба более двух допусков (на длине не более 0,5 м) в результате надреза их дисковой пилой с последующими разделкой кромок, выравниванием и заваркой;
бухтиноватость обшивки, для чего устанавливают дополнительные подкрепляющие рёбра жесткости, толщина которых не должна превышать 0,6—0,8 от толщины подкрепляемой обшивки, а высота — 8—10 толщины ребр.а. В одной ячейке обшивки можно устанавливать не более одного дополнительного ребра жесткости. При этом ребра не должны достигать перекрестного набора н&. 10—15 мм. Концы ребер жесткости следует срезать на «ус» (рис. 59).

Рис.  59.   Форма  концов  дополнительных  ребер  жесткости: . а — на конструкциях из алюминиевых сплавов; б — на стальных конструкциях.

Правка корпусных конструкций должна производиться только в тех случаях, когда общие и местные деформации, возникающие в процессе их изготовления, превышают допустимые значения, регламентируемые чертежом и отраслевыми стандартами.
Общие требования правки. Правка узлов и конструкций состоит либо в удлинении волокон сварных соединений, получивших пластические деформации укорачивания, либо в сокращении волокон других участков, имеющих излишнюю длину.
Удлинение волокон материала производят холодным методом, или методом тепловых  домкратов, а  укорочение волокон — тепловым безударным методом посредством концентрированного нагрева или комбинированным методом путем местного концентрированного нагрева и механического воздействия.
Правку узлов и секций следует выполнять после окончания всех сборочно-сварочных работ.
Участки конструкций в районе установки насыщения, оборудования, фундаментов и вышележащих конструкций должны быть выправлены до установки последних.
При правке многоярусных надстроек в первую очередь нужно править наружные стенки, а затем перекрытия между ними. Правку надстроек по ярусам следует производить, начиная с первого яруса.
Правку гофрированных конструкций осуществляют методами, принятыми для плоских секций. При этом важно, чтобы количество нагреваемых участков конструкции было минимальным, снижающем деформации до допускаемых значений.
Требования к правке холодным методом. Сварные плоские полотнища без набора правят на правильно-растяжных машинах или в многовалковых листоправильных машинах и в исключительных случаях на гидравлических прессах. Перед правкой нужно очистить рабочую поверхность валков от металлической пыли, окалины, грязи и масла. Валки не должны иметь выступающих «гребешков» и других дефектов.
Во избежание смятия сварных швов необходимо применять прокладки.
Сварные полотна могут быть также выправлены проколачиванием зоны сварных соединений пневматическим молотком со специальным зубилом или кувалдой через гладильный молоток (рис. 60 и 61).

Рис. 60. Рабочая часть зубила для проколачивания сварных швов стыковых (а) и тавровых (б) соединений.

Рис. 61. Рабочая часть гладильного молотка.

Правку конструкций (балок и секций) пластическим изгибом холодным методом следует производить на прессах, домкратами или грузами (рис. 62).

Рис. 62. Схема правки холодным методом секций с набором одного направления.
/ — пуансон; 2 — опорные балки; 3 — секция.
Режим правки конструкций холодным методом регламентирован отраслевыми стандартами. Ширина зоны прокатки или проколачивания сварных соединений при правке корпусных конструкций должна составлять 60—100 мм (по 30— 50 мм с каждой стороны сварного соединения). Допустимые размеры конструкций (сечение балок, высота набора и ширина секций), подвергаемых правке пластическим изгибом холодным методом, определяются максимально возможным усилием Р, создаваемым прессом, домкратами или грузом,   а  также устойчивостью элементов балок и набора секций. Ширина опор и прокладки В должна быть не меньше высоты набора Н секции или узла.
Требования к правке конструкций тепловым безударным и комбинированным методами. Корпусные конструкции, местные деформации которых не превышают трех допустимых для данной конструкции значений, следует править тепловым безударным методом.
При правке тепловым безударным и комбинированным методами нагрев рекомендуется производить:
штрихами (короткими полосами) — при правке бухтин обшивки и волнистости по свободным кромкам;
полосами по обшивке с обратной стороны приварки набора — при правке ребристости;
«треугольниками» — при правке общего изгиба балок;
«пятнами» — при правке бухтин обшивки тонколистовых конструкций (толщиной 4 мм и менее).
При нагреве исправляемых участков теплом электрической дуги правка осуществляется путем наплавки холостых валиков или в результате нагрева поверхности конструкции холостыми проходами. Кратеры должны быть тщательно заделаны.
В случае нагрева конструкций пламенем газовых горелок, плазменной струей, а также электрической дугой перемещение источника тепла производится прямолинейно или зигзагообразно с постоянной скоростью.
При выполнении холостых валиков или холостых проходов их следует располагать параллельно один другому с невидимой внутренней стороны конструкции или со стороны, подлежащей покрытию. Пересечение полос нагрева или участков нагрева не допускается.
Если холостые валики или холостые проходы одним концом выходят на свободную кромку детали (при правке изгиба балок или волнистости по свободным кромкам конструкции), то к этой кромке в районе нагрева следует установить технологическую планку для вывода кратера (рис. 63).

Рис. 63. Схема перемещения источника тепла при нагреве «треугольником»: а — нагрев пламенем ацетилено-кислородной горелки и плазменной струей; б—нагрев электрической дугой.
/ — пятно пламени; 2 — участки нагрева; 3 — технологическая планка. Стрелка показывает направление движения источника.
После удаления технологической планки кромка должна быть зачищена механическим способом. Оплавление кромки не допускается. Если выпрямляемые кромки обработаны по торцу под сварку или имеют технологический припуск, установка технологических планок не требуется. В первом случае валики следует доводить до кромки заделывая кратеры, во втором — кратеры должны быть выведены на припуск.
Механическое воздействие при правке комбинированным методом рекомендуется производить специальными балками, талрепами, грузами, приспособлениями типа «рыбий хвост», которые устанавливаются до нагрева конструкции.
Провалы криволинейных стыков в конструкциях следует устранять низкотемпературным нагревом прилегающих к стыковому шву участков (тепловыми домкратами). Нагрев производят полосами шириной по 15 толщин одновременно с каждой стороны сварного соединения (рис. 64).

Рис. 64. Схема нагрева обшивки при правке «тепловыми домкратами».
/ — участки нагрева; 2 — сварной шов; 3 — технологическая планка; 4— клин.
Криволинейные участки рекомендуется выжимать наружу посредством приспособлений типа «рыбий хвост» или поперечными технологическими планками с клиньями.

Деформации и напряжения при сварке корпусных конструкций

При сварке корпусных конструкций могут возникнуть различные деформации и напряжения. Причинами их возникновения являются неравномерный нагрев, охлаждение и усадка сварного шва. Остывание и затвердевание металла шва сопровождается его усадкой (укорачиванием) в поперечном и продольном направлениях, чему препятствуют соседние, менее нагретые участки металла. В результате этого после сварки возникают усадочные напряжения. Последние в отдельных случаях вызывают появление трещин металла, если он недостаточно пластичен.

Рис. 58. Схема возникновения сварочных деформаций: а — продольная усадка;    б — угловая деформация.
1,2 — сваренные детали; / — длина деталей; Ь — ширина деталей; А / — усадка по длине; А6 — усадка по ширине; а — угол поворота при деформации.

Продольная усадка (рис. 58, а) порождает коробление полотнищ в продольном направлении, поперечная— угловые деформации (рис. 58,6), т. е. смещение сварных деталей вокруг оси шва. Угловые деформации в практике корпусосборочных работ называют «домиками». Все виды сварочных деформаций корпусных конструкций разделяются на местные и общие. Местные деформации изменяют форму элементов конструкции, общие — конструкцию в целом.
Для борьбы с деформациями на стадии проектирования предусматриваются конструктивные мероприятия. К основным мероприятиям относятся: уменьшение числа сварных соединений, повышение жесткости конструкций, проектирование соединений с минимальным количеством наплавленного металла. Для предотвращения общих и местных сварочных деформаций от потери устойчивости тонколистовых конструкций используют гофрированные полотнища вместо плоских с приварным набором, прессованные панели.
Одним из путей повышения местной устойчивости полотнищ в листовых конструкциях является увеличение толщины листов, однако это экономически нецелесообразно, а в ряде случаев невозможно из-за ограничения массы конструкций по условиям эксплуатации.
Одним из мероприятий, связанных с предупреждением сварочных деформаций и напряжений, является выбор наилучшей последовательности выполнения сборочно-сварочных работ при изготовлении конструкции. Для уменьшения влияния нежелательных жестких связей, создаваемых швами, и удобства автоматизации сварки рекомендуется отдельно сваривать узлы, а потом соединять их в конструкцию. В первую очередь сваривают стыковые соединения, а затем угловые и тавровые.
На практике часто применяют жесткое крепление свариваемых конструкций по контуру с помощью электроприхваток (крепление конструкции к сборочной плите, сборочной постели). При сварке полотнищ используют также наложение грузов на плоскость полотнища. Применяемые на концах швов выводные планки способствуют уменьшению образования «домиков». Для борьбы с общим изгибом конструкции или с угловыми деформациями эффективен метод обратного выгиба, который заключается в предварительном изгибе свариваемых элементов в сторону, обратную ожидаемой деформации.
Если применение конструктивных и технологических мероприятий по уменьшению деформаций не обеспечивает снижения их до допустимых значений, сварные конструкции подвергают правке.

Контроль качества сварных соединений

Дефекты в сварных соединениях корпусных конструкций нарушают их прочность и герметичность и могут привести к снижению эксплуатационных характеристик. В зависимости от места расположения дефекты сварных конструкций подразделяются на наружные и внутренние.

Рис. 55. Наружные дефекты сварных соединений: а — неравномерность сечения швов по длине, вогнутость корня шва; б — кратеры с усадочной раковиной, смещение продольной оси швов от заданного положения; в — наплывы 1 и подрезы 2\ г — непровары.

Наружными дефектами сварных соединений (рис. 55) являются дефекты формы шва: неравномерность сечения швов по их длине и вогнутость корня шва (рис. 55, а); смещение продольной оси шва от заданного положения, незаваренные кратеры от предыдущего валика (рис. 55,6); наплывы металла шва и подрезы зоны сплавления по краям швов (рис. 55, в); непровары на односторонних швах, наблюдаемые с обратной стороны (рис. 55, г); протеки металла, видимые с обратной стороны швов; прожоги шва — сквозные дыры посередине шва. К наружным дефектам относятся также видимые на поверхности швов газовые включения — поры и свищи (поры, уходящие глубоко внутрь шва), рис. 56, а; смещения кромок листов и выходящие на поверхность трещины (рис. 56, д).

Рис. 56. Внутренние дефекты сварных соединений: а — поры и свищи; б — твердые включения (шлак); в — несплавления; г — непровар; д — трещина.

Внутренними дефектами являются: газовые включения (поры)—рис. 56, а; твердые включения (шлака, инородного металла) (рис. 56, б), несплавления, в том числе и межваликовые при многослойной сварке (рис. 56, в), непровары (рис. 56, г), внутренние трещины различного рода (рис. 56, д).
Причинами возникновения рассмотренных дефектов могут служить физико-химические явления, протекающие в процессе образования сварного соединения, а также нарушения режима сварки, неправильная техника ее выполнения.
Методы контроля качества сварных соединений. Наружные дефекты выявляются внешним осмотром и специальными методами. Внешним осмотром определяют качество подготовки и сборки деталей под сварку: смещение кромок листов, размеры зазора. Параметры швов измеряют с помощью шаблонов, поверхность шва оценивают путем сравнения с эталонами, для выявления дефектов пользуются лупой.
Сквозные трещины, несплавления, свищи могут быть выявлены с помощью различных методов. Наиболее простым и эффективным методом является испытание керосином и другими жидкостями. Способ основан на высокой проникающей способности этих веществ.
Правила Регистра СССР ограничивают допустимые размеры наружных дефектов. Не допускаются: поры размерами более 0,1 толщины листа или 0,1 катета углового шва, но не более 2 мм; подрезы основного металла более 0,5 мм и длиной более 15 мм при суммарной протяженности подрезов не более 10 % длины шва; бугристость и чешуйчатость при высоте бугорков более 3 мм свыше установленной высоты шва.
Внутренние дефекты обнаруживаются радиографическим и ультразвуковым методами.
Радиография — метод получения на детекторах (фоточувствительной пленке, бумаге) видимого изображения внутренней структуры изделия, просвечиваемого ионизирующим, в частности, рентгеновским излучением.

Рис. 57.  Схема  рентгеновского контроля сварного соединения: а — схема рентгеновской трубки; б — рентгенограмма сварного соединения. / — шоз; 2 — фотопленка.

Источниками рентгеновского излучения служат рентгеновские трубки (рис. 57). Рентгеновские лучи, проходя через просвечиваемый металл, частично поглощаются и рассеиваются. При пропускании через шов рентгеновских лучей на фотопленке получают рентгеновский снимок шва. Дефекты шва, поглощающие рентгеновские лучи в меньшей степени, чем более плотный основной металл (например, поры), выделяются на светлом фоне шва в виде точек, полос или линий (см. рис. 57, б).
В практике радиационной дефектоскопии находят применение рентгеновские аппараты: передвижные типа РУП-50-20-1, РУП-120-5-1 и стационарные высоковольтные аппараты типа РУП-400-50-1.
Для оценки качества сварных швов по результатам просвечивания в СССР принята трехбалльная система. Баллом 3 оцениваются снимки, на которых отсутствуют внутренние дефекты или имеются газовые включения размером до 0,1 толщины шва, но не более 2 мм; неметаллические включения протяженностью до 0,3 толщины шва, но не более 3 мм и площадью каждое не более 5 мм2. Баллом 2 оцениваются снимки швов, в которых имеются: газовые и твердые включения размером до 0,1 толщины шва, но не более 2 мм; шлаковые включения протяженностью до 0,3 толщины шва, но не более 5 мм и площадью каждое до 15 мм2; цепочки газовых и твердых включений несплошного характера на протяжении не более 10 % длины шва при размере дефектов в цепочке не более указанных выше; местные скопления газовых и твердых включений несплошного характера на участке длиной не более 15 мм при размерах дефектов, указанных выше. Суммарная протяженность всех упомянутых дефектов не должна превышать 10 % длины контролируемого участка. Баллом 1 оцениваются снимки швов, в которых имеются несплавления и трещины или количество дефектов превышает указанное для балла 2.
Методы ультразвуковой дефектоскопии основаны на исследовании процесса распространения упругих колебаний с частотой 0,5—25 МГц в контролируемых соединениях. Для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний используют электроакустические преобразователи из пьезоэлектрических материалов: кварца, цирконата, титана, титаната бария и др. Пьезоэлектрическая пластина помещается в специальном устройстве-искателе, изготовленном в виде призмы из плексигласа или капрона. Под действием импульсов тока в пластине преобразователя возникают собственные упругие колебания. Введенные в упругую среду импульсы вызывают перемещение самой среды, т. е. продольные и поперечные волны. Волны, проходя сквозь металл, отражаются от среды, имеющей иное акустическое сопротивление, т. е. от границ трещин и пор в сварном шве. При наличии отраженной волны от дефекта наблюдается сигнал («всплеск»).
Ультразвуковой контроль сварных соединений осуществляют с помощью импульсных дефектоскопов. Дефектоскопы снабжены электронными глубиномерами, позволяющими определить глубину залегания, дефекта.

Ручная и механизированная сварка

Ручную сварку покрытыми электродами применяют при сварке узлов и секций, но более широко при монтаже всего корпуса на построечном места и при достройке на плаву.
Электроды. Для сварки корпусных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей применяют электроды типов Э42А, Э46А, Э50А. К новым электродам специального назначения следует отнести длинномерные марок ИТС-1 и ОЗС-17И для механизированной сварки, а также электроды ИТС-4, разработанные для замены электродов марки УОНИ-13/45А.
Тип электрода выбирают исходя из требуемых механических показателей металла шва и с учетом пригодности для сварки в том или ином пространственном положении, коэффициента наплавки и т. п. Выбор диаметра электрода зависит от толщины свариваемого металла:
Толщина металла,      Диаметр электрода, мм мм
1,0-1,5                                1,2
1,5—3                                2
3—5                                   3 или 4
5—10                                 4 или 5
10 и более                         5,6
Требования к обработке кромок и сборке под сварку. Угол разделки, притупление, зазоры и несовмещение кромок по высоте деталей, стыкуемых под ручную сварку, должны соответствовать требованиям действующих стандартов. Недопустимые зазоры, получившиеся за счет неточности сборки сварных соединений или в результате деформаций от сварки, исправляются наплавкой, зачисткой кромок и другими методами.

Рис. 52. Места зачистки кромок, стыкуемых под ручную сварку (показаны утолщенными линиями)

Стыкуемые под сварку кромки не должны иметь влаги, ржавчины, окалины, краски, масла и различных загрязнений; сварка должна выполняться только по чистым кромкам. Места зачистки кромок указаны на рис. 52; при ручной сварке зачистка должна выполняться по поверхности кромок на ширине не менее 10 мм.
Устанавливаются следующие размеры электроприхваток и расстояния между ними:
для стыковых соединений деталей толщиной до 4 мм высота усиления электроприхваток должна быть не более меньшеи толщины одной из свариваемых деталей;
для стыковых соединений деталей толщиной 4 мм и более высота электроприхваток должна быть не более 0,5— 0,7 меньшей толщины одной из свариваемых деталей;
для угловых соединений катеты электроприхваток пропорциональны толщинам свариваемых деталей и должны быть в пределах 3—6 мм;
для стыковых и угловых соединений длина электроприхваток пропорциональна толщине свариваемых деталей и должна составлять 15—40 мм;
Для электроприхваток применяют электроды той же марки, что и для сварки.
Механизированная сварка под флюсом. При механизированной сварке углеродистых и низколегированных сталей под флюсом в судостроении используют проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-10Г2, Св-ЮГИ, Св-08-ГСМТ. Проволока выпускается диаметром от 0,8 до 12,0 мм. Наибольшее применение нашла проволока диаметром 3—5 мм, а при полуавтоматической сварке — диаметром 1,6—2,0 мм.
Для сварки углеродистых и низколегированных сталей часто применяют флюсы марок ОСЦ-45, АИ-348-А, ФЦ-9, АИ-8, АН-22.
Перед сборкой кромки деталей, имеющие влагу, покрытые ржавчиной, окалиной, маслом и т. д., должны просушиваться и зачищаться. Места зачистки и размеры зачищаемых поверхностей показаны на рис. 53.

Рис. 53. Размеры зачищаемой поверхности стыкуемых соединений: а — для стыковых соединений L = = £/2+(5-М О мм); б — для тавровых соединений L\ = K+ (5-МО) мм, L2 = s + 2(5-M0) мм, Lz = s+g+gx + + (5-МО) мм.
В — ширина шва, мм; К, g\, g2 — катеты швов мм; s — толщина детали, мм.

При сборке деталей под сварку с использованием флюса необходимо следить за тем, чтобы размеры зазора в соединениях не превышали допустимых. Относительное смещение стыкуемых кромок должно быть: не более 0,5 мм для листов толщиной не свыше 4 мм; 1,0 мм для листов толщиной 4—10 мм и не более 3 мм для листов толщиной свыше 10 мм. После проверки правильности сборки детали прихватывают ручной или полуавтоматической сваркой в двуокиси углерода. Сварочные материалы для прихватки применяют такие же, как и для сварки стали данной марки. Длина прихватки в зависимости от толщины свариваемого металла изменяется от 10 до 50 мм. Высота усиления прихватки не должна превышать 3 мм. Прихватки устанавливают на расстоянии не более 500 мм одна от другой. Прихватка должна быть качественной, без пор или трещин. Некачественно выполненные прихватки вырубают и на их место ставят новые. Сборка стыков осуществляется с установкой на их концах выводных планок. Длина и ширина планки должна быть не менее 100 мм, толщина — одинаковая со свариваемыми деталями. При наличии технологического припуска не менее 50 мм выводные планки можно не устанавливать.
Режим сварки под флюсом назначают исходя из толщины свариваемого металла и диаметра электродной проволоки.
Механизированная сварка в двуокиси углерода углеродистых и низколегированных сталей. Сварочные материалы. Двуокись углерода относится к газам, которые весьма активно вступают в химические реакции с большинством элементов, содержащихся в расплавленном металле, в том числе и с железом,
При использовании двуокиси углерода в качестве защитной среды к ней при сварке предъявляются наиболее высокие требования по содержанию примесей. Отечественная промышленность выпускает специальную сварочную двуокись углерода чистотой 99,5 %, а также двуокись углерода с государственным Знаком качества по ГОСТ 8050—76 (чистотой 99,8 %).
Для сварки корпусных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей применяют сварочные проволоки марок Св-08ГС и Св-08Г2С. При сварке в двуокиси углерода вместо проволоки, легированной кремнием и марганцем, может быть использована обычная углеродистая проволока в сочетании со шлакообразующими и легирующими компонентами, которые подаются в зону сварки одновременно с проволокой. В качестве такой применяют трубчатую (порошковую) проволоку. Ее изготовляют путем сворачивания и опрессования стальной ленты в трубку определенного диаметра, которую заполняют специальным порошком (флюсом).
Полуавтоматическая сварка. Наиболее характерные конструктивные элементы подготовки кромок под сварку в двуокиси углерода приведены на рис. 54.

Рис. 54. Конструктивные элементы подготовки кромок (а) стыковых, (б) тавровых и (в) угловых соединений под автоматическую сварку в двуокиси углерода.

Разделку кромок при сварке стыковых соединений следует назначать при толщине листов от 6 мм и выше, а при сварке угловых и тавровых соединений от 4 мм и выше.
Конструкцию под сварку собирают на прихватках. В зависимости от толщины свариваемых элементов длина прихваток должна быть от 10 до 40 мм, расстояние между ними — 50— 320 мм, а высота 1,5—2,5 мм.
Автоматическая сварка. Автоматическая сварка в двуокиси углерода, за исключением некоторых ее разновидностей, применяется для соединений, расположенных в нижнем положении. Ведение автоматической сварки в двуокиси углерода на высоких сварочных токах способствует увеличению глубины проплавления основного металла, что позволяет выполнять сварку встык без разделки кромок листов толщиной от 6 до 16 мм включительно. При сварке стыковых соединений листов толщиной 16—30 мм необходимо предусматривать У- или Х-образную разделку кромок.
Конструктивные элементы кромок под автоматическую сварку выбирают, руководствуясь ГОСТ 14771—76.
В связи с более глубоким проплавлением кромок при автоматической сварке по сравнению с полуавтоматической первый шов можно выполнять как со стороны прихваток, так и с обратной стороны.
При сборке соединений под сварку, чтобы избежать впоследствии прожогов, необходимо тщательно соблюдать требования по допустимому размеру зазора, который не должен превышать 1,0—2,0 мм в зависимости от толщины свариваемых конструкций.
Для удовлетворительного формирования шва стыковые соединения без разделки кромок рекомендуется сваривать на листах толщиной до 16 мм включительно. Сварка стыковых соединений большей толщины должна выполняться с обязательной разделкой кромок.
При вертикальном положении свариваемого стыкового соединения длиной 10 м и более применяется однопроходная автоматическая сварка в двуокиси углерода с принудительным формированием сварного шва. Со стороны автомата шов формируется медным буксируемым ползуном, с обратной стороны — с помощью медной подкладки либо посредством второго медного ползуна. Стыковые соединения, подвергающиеся вертикальной автоматической сварке, должны собираться с зазором 12—16 мм. Чрезмерное увеличение зазора в стыке приводит к снижению производительности сварки и делает ее нерентабельной, уменьшение зазора может вызвать нарушение процесса сварки и замыкание электродной проволоки на кромку. На верхней кромке стыка необходимо установить выводные планки размером 200—500 мм с зазором, равным зазору в стыке. Толщина выводных планок должна быть равна толщине свариваемых листов.
Многодуговая сварка перекрестий набора. Для сварки перекрестий высокого набора днищевых секций создано специальное оборудование, позволяющее выполнять одновременно   сварку четырех швов (автоматы «Залив», ОБ-1494, «Вододарец» и др.). Сварка швов выполняется снизу вверх со свободным формированием сварного шва. Используется тонкая электродная проволока диаметром 1,2—1,4 мм.
Для обеспечения равномерной и полной загрузки оборудования сварка перекрестий должна выполняться на специализированном участке, куда подаются подготовленные под сварку секции. Участок должен быть оборудован специальным порталом с установленными на нем несколькими сварочными установками.
Многодуговая приварка набора. Для многодуговой приварки набора разработаны и используются установки, обеспечивающие одновременную приварку четырех и восьми ребер жесткости как с одной стороны, так и с двух сторон одновременно (автоматы «Мир», «Балтия»). Подготовленная под сварку секция поступает на участок для приварки продольного набора. Портал со сварочными головками подается к одному из концов секции, сварочные головки размещаются по ребрам жесткости. Каждая головка настраивается строго в угол привариваемого набора. Затем сварщик-оператор устанавливает необходимую скорость подачи сварочной проволоки на каждой головке, проверяет подачу защитного газа, после чего определяет необходимую скорость сварки (скорость перемещения портала вдоль изделия) и начинает процесс сварки.
После окончания сварки одной группы набора портал и сварочные головки передвигают и настраивают на следующую группу набора. Окончив приварку всего набора, производят подварку недоваренных участков и передвигают секцию на следующую позицию для установки и приварки поперечного набора. При многодуговой приварке набора вместо двуокиси углерода можно применять флюс.