ГОСТ 30430-96
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СВАРКА ДУГОВАЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ЧУГУНОВ
Требования к технологическому процессу
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 72 «Сварка и родственные процессы», Институтом электросварки им. Е.О. Патона Национальной Академии наук Украины
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 10 от 03.10.96)
За принятие проголосовали:
|
Наименование государства |
Наименование национального органа по стандартизации |
|
Азербайджанская Республика |
Азгосстандарт |
|
Республика Беларусь |
Госстандарт Республики Беларусь |
|
Республика Казахстан |
Госстандарт Республики Казахстан |
|
Кыргызская Республика |
Кыргызстандарт |
|
Российская Федерация |
Госстандарт России |
|
Республика Таджикистан |
Таджикгосстандарт |
|
Туркменистан |
Главгосинспекция «Туркменстандартлары» |
|
Республика Узбекистан |
Узгосстандарт |
|
Украина |
Госстандарт Украины |
3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 16 января 2001 г. № 13-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30430-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2002 г.
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ГОСТ 30430-96
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
|
СВАРКА ДУГОВАЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ЧУГУНОВ Требования к технологическому процессу Arc welding of structural cast irons. |
Дата введения 2002-01-01
Настоящий стандарт распространяется на технологические процессы ручной и механизированной дуговой сварки, применяемые при исправлении дефектов чугунного литья, восстановлении поврежденных чугунных деталей и создании литосварных изделий из чугуна.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.2.032-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования
ГОСТ 12.2.033-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования
ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.003-86 Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.004-75 Система стандартов безопасности труда. Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.4.028-76 Система стандартов безопасности труда. Респираторы ШБ-1 «Лепесток». Технические условия
ГОСТ 12.4.034-85 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Классификация и маркировка
ГОСТ 12.4.035-78 Система стандартов безопасности труда. Щитки защитные лицевые для электросварщиков. Технические условия
ГОСТ 12.4.123-83 Система стандартов безопасности труда. Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требования
ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями
ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия
ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки
ГОСТ 1585-85 Чугун антифрикционный для отливок. Марки
ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества
ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств
ГОСТ 7293-85 Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки
ГОСТ 9466-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия
ГОСТ 14651-78 Электрододержатели для ручной дуговой сварки. Технические условия
ГОСТ 16130-90 Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные. Технические условия
ГОСТ 18130-79 Полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом. Общие технические условия
ГОСТ 19200-80 Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов
ГОСТ 21694-94 Оборудование сварочное механическое. Общие технические условия
ГОСТ 26271-84 Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Общие технические условия
ГОСТ 26358-84 Отливки из чугуна. Общие технические условия
ГОСТ 28394-89 Чугун с вермикулярным графитом для отливок. Марки
№ 1009-73 Санитарные правила при сварке, наплавке и резке металлов
В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 графитизирующие элементы: Химические элементы, способствующие выделению графитной фазы при кристаллизации чугуна.
3.2 литосварное изделие: Изделие, полученное сваркой литых (чугунных) заготовок.
3.3 модифицирующие элементы: Химические элементы, обеспечивающие изменение (модифицирование) формы графита от пластинчатой до шаровидной при кристаллизации чугуна.
3.4 подформа: Форма, изготовленная из формовочного материала по месту дефекта на отливке, для удержания жидкого металла при заварке дефекта и придания восстановленной части отливки требуемой формы и размеров.
Определение литейных дефектов по ГОСТ 19200.
Iсв - сила сварочного тока, А;
Uд - напряжение на сварочной дуге, В;
Vcв - скорость сварки, м/ч;
Vп.пр. - скорость подачи электродной проволоки, м/ч;
sв - временное сопротивление разрыву, МПа;
d - относительное удлинение, %;
НД - нормативный документ.
Дуговой сварке подлежат отливки, детали и заготовки из серых чугунов (с пластинчатой формой графита) всех марок по ГОСТ 1412, ковких (с графитом хлопьевидной формы) всех марок по ГОСТ 1215, антифрикционных (с пластинчатой формой графита) всех марок по ГОСТ 1585, высокопрочных (с червеобразным графитом) всех марок по ГОСТ 28394 и высокопрочных (с шаровидным графитом) всех марок по ГОСТ 7293.
В качестве электродных материалов при дуговой сварке чугуна используют покрытые электроды (далее - электроды), порошковые проволоки и проволоки сплошного сечения на основе черных или цветных металлов.
Электродные материалы при сварке чугуна должны обеспечивать получение металла шва (наплавленного металла) сварного соединения, по химическому составу и структуре аналогичного основному металлу или (в случае применения электродов на основе никеля, меди или железа) более пластичного, чем чугун, сплава.
Типы металла шва (наплавленного металла) и соответствующие им рекомендуемые марки и сортамент сварочных материалов для дуговой сварки чугуна приведены в таблице А.1.
5.1.1 Требования к составу, характеристикам, свойствам свариваемых материалов
Химический состав и механические свойства свариваемых конструкционных чугунов должны соответствовать требованиям ГОСТ 26358.
Электроды для ручной дуговой сварки чугуна в части размеров и прочности покрытия, сварочно-технологических свойств, упаковки, хранения и транспортирования должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9466.
Порошковые проволоки для механизированной дуговой сварки чугуна в части состояния поверхности, наполнения порошком, размеров и массы мотка, сварочно-технологических свойств, упаковки, хранения и транспортирования должны удовлетворять требованиям ГОСТ 26271.
Проволоки сплошного сечения для механизированной дуговой сварки чугуна в части состояния поверхности, размеров и массы мотка, сварочно-технологических свойств, упаковки, хранения и транспортирования должны удовлетворять требованиям ГОСТ 16130.
Формовочная смесь, используемая для изготовления подформ, должна обеспечивать удержание ванны жидкого металла и получение требуемых формы и размеров заваренного дефекта в соответствии с требованиями НД на отливку или деталь.
5.1.2 Требования к способам и порядку подготовки материалов, заготовок
Удаление формовочной смеси, пригара, ржавчины, накипи, масел и других загрязнений на отливках, деталях или заготовках осуществляют механической зачисткой, химическим травлением, выжиганием с помощью газового пламени, кипячением в щелочных ваннах и другими способами. Выбор способа очистки и порядок его выполнения устанавливаются НД на чугунные отливки, детали или заготовки.
Подготовка чугунных заготовок под сварку должна включать:
зачистку поверхностей заготовок в месте сварки;
выполнение разделки;
обезжиривание кромок разделки;
сборку заготовок с применением струбцин или прихваток;
установку в нужное положение.
Подготовка чугунных отливок под заварку дефектов должна включать:
зачистку поверхностей отливок в месте литейного дефекта;
разделку дефектов до их полного удаления;
изготовление подформ по месту сквозных или краевых дефектов.
Подготовка поврежденных чугунных деталей под восстановительную сварку должна включать:
зачистку поверхностей деталей в месте повреждения;
выполнение разделки;
засверловку концов трещин;
обезжиривание кромок разделки;
сборку с отбитыми частями или вставками с применением прихваток;
установку в нужное положение.
При подготовке чугунных заготовок под сварку литосварных изделий, а также при разделке трещин на поврежденных деталях с толщиной стенки до 30 мм должны применяться только механические способы, а способы термической резки (строжки) не допускаются.
При подготовке отливок с толщиной стенки более 30 мм для исправления литейных дефектов заваркой допускается применение для разделки воздушно-дуговой резки (строжки) или специализированных электродов для резки.
Концы трещин на поврежденных деталях из чугуна следует засверлить. Для надежного выявления концов трещин следует применять травление зачищенной поверхности слабыми растворами (2 - 4 %) азотной или соляной кислоты. Порядок выполнения засверловки и травления трещин определяется НД на деталь.
Подформу на дефектной части отливки выполняют из огнеупорной формовочной смеси следующего состава: песок кварцевый - 4 части, глина белая огнеупорная - 4 части, графит - 2 части. Порядок подготовки смеси и нанесения ее на отливку устанавливается НД на отливки. Для изготовления подформ допускается использовать также графитовые пластины, огнеупоры и др.
5.1.3 Требования к методам контроля материалов, заготовок
Входной контроль материалов и заготовок осуществляют по параметрам и методам, установленным в НД на продукцию.
При подготовке чугунных заготовок под сварку в литосварное изделие проверяют:
соответствие марок чугуна заготовок марке чугуна литосварного изделия;
отсутствие внешних литейных дефектов: трещин, раковин, усадочной пористости, рыхлот, спаев и др.;
соответствие формы и внешнего вида заготовок чертежам техническим условиям.
При сборке заготовок под сварку в литосварное изделие проверяют:
соответствие формы и основных размеров собранного под сварку изделия рабочим чертежам;
соответствие зазора в корне разделки под сварку заданному значению согласно НД на сварное изделие;
отсутствие следов масла, жиров и других загрязнений на кромках разделки.
5.1.4 Требования к маркировке материалов, заготовок
Маркировка материалов и заготовок, а также последовательность нанесения дополнительных реквизитов маркировки должны быть указаны в НД на материалы и заготовки конкретных видов.
5.1.5 Нормы расхода материалов
Нормы расхода основных материалов должны быть указаны в НД на продукцию конкретных видов.
Ориентировочные нормы расхода сварочных материалов приведены в таблице А.2.
Основное требование к технологическому процессу дуговой сварки конструкционных чугунов - обеспечение равнопрочности сварных соединений и основного металла. Только в отдельных случаях, оговоренных в НД на отливки и детали, допускается ухудшение механических свойств сварных соединений (sв и d) до 25 % сравнительно с механическими свойствами основного металла.
Процессы ручной и механизированной дуговой сварки чугуна выполняют на постоянном токе прямой или обратной полярности. Проволоки сплошного сечения или порошковые проволоки должны подаваться в зону сварки непрерывно, без рывков и задержек. Коэффициент использования электродных материалов не должен превышать пределы, установленные в таблицах А.3, А.4.
5.2.1 Требования к составу и последовательности операций технологического процесса
5.2.1.1 Сварка изделий
Технологический процесс дуговой сварки литосварных изделий из чугуна включает операции:
предварительный подогрев заготовок в сборе;
сварку изделия;
контроль качества сварных соединений;
испытание литосварных изделий.
Предварительный подогрев заготовок, собранных под сварку, выполняют в электропечи или газовым пламенем.
Дуговую сварку изделий из чугуна осуществляют, в основном, механизированными методами с использованием проволок сплошного сечения: ПАНЧ-11, ПАНЧ-12, МН-25 и др. - без предварительного подогрева (или с предварительным подогревом изделия до температуры 200 - 300 °С) или порошковых проволок: ПП-АНЧ-5, ППСВ-7 и др. - с предварительным подогревом изделия до температуры 400 - 600 °С. Однако при сварке изделий из чугуна предпочтительно использование автоматизированных процессов дуговой сварки, так как они выполняются без перерывов при небольшом расходе электродных материалов. В случае многопроходной сварки процесс может прерываться на зачистку швов, кантовку изделия, изменение режима сварки.
В случае необходимости сварные изделия подвергают термической обработке (отжигу) для снятия остаточных сварочных напряжений. Режимы термической обработки устанавливают в соответствии с НД на сварное изделие.
Требования к контролю качества сварных соединений чугуна - в соответствии с п. 5.8.
5.2.1.2 Исправление литейных дефектов на отливках
Технологический процесс дуговой сварки (заварки) дефектов на чугунных отливках включает операции:
предварительный подогрев отливок;
сварку (заварку) дефектов;
контроль качества сварных соединений;
испытание отливок с исправленными дефектами.
Предварительный подогрев отливок с разделанными дефектами и подформами на них выполняют в электропечи, газовыми горелками или на горне с коксом.
Ручную дуговую сварку (заварку) дефектов осуществляют на чугунных отливках из серого чугуна с пластинчатым графитом электродами ЭЧ-1, ЭЧ-2, ЦЧ-5, на отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом - электродами ЭВЧ-1.
Механизированную дуговую сварку (заварку) дефектов на отливках из серого чугуна с пластинчатым графитом осуществляют с применением порошковых проволок ПП-АНЧ-2, ППСВ-7, на отливках из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом - проволоки ПП-АНЧ-5.
Сварку (заварку) дефектов с предварительным подогревом отливок выполняют только в нижнем положении.
Дефекты с объемом наплавленного металла до 100000 мм3 заваривают непрерывно от краев к центру с подваркой усадки. Дефекты с большим объемом наплавленного металла разбивают на участки по форме в виде круга (диаметром 100 мм) или квадрата (100 ´ 100 мм). Заварку начинают с участка, расположенного в наиболее глубоком месте. Далее заваривают (наплавляют) последовательно участки толщиной примерно 10 мм с небольшим перекрытием заваренных участков. Между заваркой отдельных участков делают небольшие перерывы для зачистки поверхности шва (наплавки).
Замедленное охлаждение отливки с заваренным дефектом осуществляют с использованием тех же средств, которые применяют для предварительного подогрева.
В случае необходимости отливки с исправленными дефектами подвергают термической обработке (отжигу) для снятия остаточных сварочных напряжений и обеспечения обрабатываемости сварных соединений механическим инструментом. Режимы термической обработки устанавливают в соответствии с НД на отливки.
Требования к контролю качества чугунных отливок с исправленными литейными дефектами в соответствии с п. 5.8.
5.2.1.3 Восстановление деталей
Технологический процесс дуговой сварки разрушенных или изношенных чугунных деталей включает операции:
сварку поврежденных деталей;
контроль качества сварных соединений;
испытание восстановленных деталей.
Предварительный подогрев при дуговой сварке поврежденных чугунных деталей, как правило, не применяют.
Ручную дуговую сварку поврежденных чугунных деталей осуществляют с использованием покрытых электродов на никелевой (ОЗЧ-3, ОЗЧ-4, МНЧ-2), никележелезной (ОЗЖН-1), медной (ОЗЧ-2, ОЗЧ-6) или железной (ЦЧ-4) основе. Сварку ведут швами длиной 30 - 50 мм с перерывами на охлаждение и зачистку швов. Длинные трещины разбивают на участки длиной 50 - 60 мм и сварку осуществляют по участкам в определенном порядке в соответствии с НД на восстанавливаемую деталь. Таким же образом ведут сварку отбитых частей или вставок. Сварные швы, выполненные электродами со стержнем из никелевых сплавов, как правило, проковывают молотком непосредственно после обрыва дуги. При использовании электродов с медным стержнем проковка швов обязательна.
Механизированную дуговую сварку поврежденных чугунных деталей осуществляют с использованием проволок сплошного сечения на медной (МН-25) или никелевой (ПАНЧ-11, ПАНЧ-12) основе. Сварку ведут швами длиной 60 - 80 мм (проволокой ПАНЧ-11 до 150 мм) с перерывами на охлаждение. Длинные трещины разбивают на участки длиной 80 - 100 мм и осуществляют сварку по участкам в определенном порядке в соответствии с НД на восстанавливаемую деталь. Допускается сварные швы проковывать.
В случае необходимости восстановленные детали подвергают термической обработке (отжигу) для снятия остаточных сварочных напряжений и обеспечения обрабатываемости сварных соединений механическим инструментом. Режимы термической обработки устанавливают в соответствии с НД на деталь.
Требования к контролю качества восстановленных сваркой чугунных деталей в соответствии с п. 5.8.
5.2.2 Требования к режимам и параметрам технологического процесса
Дуговую сварку конструкционных чугунов выполняют с использованием покрытых электродов, порошковых проволок и проволок сплошного сечения.
5.2.2.1 Режимы сварки покрытыми электродами
Рекомендуемые режимы ручной дуговой сварки чугуна и коэффициенты использования электродов приведены в таблице А.3.
5.2.2.2 Режимы сварки порошковыми проволоками
Рекомендуемые режимы сварки чугуна порошковыми проволоками, а также коэффициенты использования порошковых проволок приведены в таблице А.4.
5.2.2.3 Режимы сварки проволоками сплошного сечения
Рекомендуемые режимы сварки чугуна проволоками сплошного сечения приведены в таблице А.5.
5.3.1 Требования к основному технологическому сварочному оборудованию электродержатели для ручной дуговой сварки чугуна электродами диаметром 2 - 6 мм должны удовлетворять требованиям ГОСТ 14651.
При механизированной дуговой сварке чугуна проволоками сплошного сечения или порошковыми проволоками основное технологическое оборудование должно обеспечивать равномерную подачу электродной проволоки в зону сварки со скоростью ее плавления и поддержание на заданном уровне параметров режима сварки, в первую очередь сварочного тока и напряжения дуги в соответствии с ГОСТ 18130.
Скорость подачи проволоки сплошного сечения регулируют от 50 до 150 м/ч, а порошковой проволоки - от 80 до 350 м/ч.
Источники питания для механизированной дуговой сварки чугуна (сварочные преобразователи или выпрямители постоянного тока) должны иметь жесткую или пологопадающую внешнюю характеристику.
5.3.2 Требования к механическому и вспомогательному технологическому оборудованию
Механическое оборудование, применяемое при сварке литосварных изделий из чугуна, должно соответствовать требованиям ГОСТ 21694.
Требования к вспомогательному технологическому оборудованию устанавливают в конструкторской документации на изделие.
Требования к технологической оснастке устанавливают в конструкторской документации на изделие.
Участок для дуговой сварки чугуна должен быть расположен в хорошо освещенном вентилируемом помещении, по объему и площади соответствующем санитарным нормам.
Организация рабочих мест сварщиков должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.032 и ГОСТ 12.2.033.
На участке должны быть расположены посты ручной и (или) механизированной дуговой сварки, устройство для предварительного, сопутствующего и последующего подогрева заготовок или отливок и деталей, оборудованное место для подготовки заготовок под сварку (разделка дефектов, изготовление подформы на разделанном дефекте и др.), оборудованное место для контроля качества сварных соединений, устройства для отвода и локализации выделяющихся при сварке аэрозолей.
В зависимости от массы чугунных заготовок, отливок или деталей участок следует размещать в зоне действия цехового крана достаточной грузоподъемности или других грузоподъемных механизмов.
Питание участка электроэнергией должно быть от отдельного распределительного щита мощностью 20 - 100 кВ×А (при количестве постов от 1 до 5).
На постах дуговой сварки чугуна не должно быть сквозняков.
Контроль выполняют на всех стадиях дуговой сварки чугуна от подготовки отливок, деталей и заготовок до контроля качества сварных соединений.
На стадии подготовки проверяют чистоту поверхностей, зачищенных под сварку: отсутствие на них загрязнений и дефектов литейного происхождения - раковин, пористости, засоров, микротрещин и др. Для этого применяют методы визуального контроля с использованием луп и увеличительных стекол, а также травление слабыми растворами кислот для более надежного выявления микротрещин.
Проверяют правильность подготовки разделок под сварку: угол раскрытия кромок, притупление и зазор в корне разделки, засверловку концов трещин.
Подформу на крупных литейных дефектах проверяют на обеспечение формы и размеров отливки после заварки дефекта согласно требованиям чертежа на изделие.
При выполнении сварки с предварительным подогревом заготовок или отливок требуемую температуру подогрева контролируют с точностью ±10 °С.
В процессе сварки проверяют напряжение и сварочный ток вольтметрами и амперметрами классом точности 0,5. Контроль тока и напряжения проводят в начале сварки, а при длительной заварке крупных дефектов порошковой проволокой - периодически через каждые 5 - 7 мин.
Требования к испытаниям устанавливают в конструкторской документации на изделие или восстановленную деталь (отливку).
Если литосварное изделие или восстановленная деталь (отливка) работают под давлением, то после сварки их подвергают гидравлическим испытаниям на герметичность сварных соединений избыточным давлением 0,2 - 1,0 МПа или «керосиновой пробе». Условия и параметры испытаний на герметичность устанавливают в НД на изделия или детали.
Сварные соединения чугуна, выполненные дуговой сваркой, должны обеспечивать служебные характеристики, установленные нормативным документом на изделие.
Сварные соединения чугуна, выполненные дуговой сваркой, подвергают визуальному контролю с применением луп или увеличительных стекол с двух-пятикратным увеличением. При визуальном контроле выявляют дефекты, выходящие на поверхность: трещины, поры, подрезы, непровары. Волосовидные трещины, трудно выявляемые визуально, обнаруживают методом цветной дефектоскопии в соответствии с ГОСТ 3242.
Контроль качества сварных швов допускается осуществлять растяжением до разрушения образцов-«свидетелей», вырезанных поперек шва по ГОСТ 6996 из сваренных стыковых соединений чугуна, из которого изготовлены изделия, и по технологии сварки этих изделий.
Внутренние дефекты: трещины, поры, шлаковые включения, непровары и др. - при толщине металла до 250 мм могут выявляться радиационным методом (рентгеновскими или g-лучами) в соответствии с ГОСТ 3242.
В зависимости от назначения свариваемых изделий и ус