Сварка. Решения для промышленного применения

20-21 октября в рамках выставки RusWeld состоялась конференция «Сварка и аддитивные технологии для промышленного применения». В первый день конференции участники конференции ознакомились с опытом ведущих российских и зарубежных компаний в области сварки, обсудили перспективы применения сварки при изготовлении ответственного оборудования для машиностроения и рассмотрели специфические проблемы сварочных технологий. Открыл конференцию генеральный директор ЦНИИТМАШ Виктор Орлов, а ее модератором стал директор института сварки ЦНИИТМАШ Юрий Волобуев. Специалисты института сварки ЦНИИТМАШ в ходе конференции рассказали о передовых технологиях, над которыми сейчас ведется работа: автоматизация сварки и УЗК сварных соединений в бассейнах выдержки на АЭС, выполнение однородного однослойного антикоррозионного покрытия при помощи технологии электрошлаковой наплавки лентой под флюсом на оборудовании для АЭС. Прозвучали доклады и о конкретных разработках: инверторных источниках питания для полуавтоматической, автоматической дуговой сварки и плазменных технологий, новых керамических флюсах для сварки и наплавки и объектах их применения в машиностроении и энергомашиностроении, электродах на основе кобальта для уплотнительных наплавок арматуры ответственного назначения. Обсуждения коснулись и текущего состояния нормативной документации по аттестации технологии сварки для оборудования АЭУ и перспектив ее оптимизации.

Rusweld

С докладом «Особенности выполнения однородного однослойного антикоррозионного покрытия при помощи технологии электрошлаковой наплавки лентой под флюсом на оборудовании для АЭС» на конференции выступил Митрофанов Владимир Михайлович, старший научный сотрудник АО «НПО «ЦНИИТМАШ».

«Сегодня большинство видов оборудования для АЭС изготавливается из перлитных сталей и требует обязательного внутреннего антикоррозионного покрытия, – рассказал Владимир Михайлович. – Для крупногабаритного оборудования АЭС с давних пор наиболее распространенным способом защиты является электродуговая наплавка ленты плавленым флюсом. Наплавка выполняется в несколько слоев. После наплавки часть наплавленного металла удаляется механической обработкой для обеспечения равномерности поверхности. Чтобы уйти от необходимости наплавки в несколько слоев и последующей механической обработки антикоррозионного покрытия, специалистами ЦНИИТМАШ была разработана технология, позволяющая наносить антикоррозионные покрытия всего в один слой с обеспечением необходимого качества наплавленного слоя. Эта технология – электрошлаковая наплавка ленты под керамическим флюсом. В чем суть этого процесса? Вначале лента замыкается с наплавляемым изделием, засыпается флюс, подается электрический ток, возникает электрическая дуга, разогревающая и расплавляющая флюс, образуется шлаковая ванна, которая обладает достаточной электропроводностью, чтобы шунтировать дугу. Проходящий через шлаковую ванну ток разогревает ее, и этой теплоты достаточно, чтобы расплавлять ленту и оплавлять поверхность основного металла. В процессе наплавки сверху наплавленного металла кристаллизуется шлаковая ванна, образуя шлаковую корку, которая в последствие удаляется. Наплавочные материалы – лента и флюс – также разработаны сотрудниками ЦНИИТМАШ. В качестве ленты применяется аустенитно хромоникелевая сталь с пониженным содержанием углерода, и содержащая в качестве стабилизатора ниобий. Также используется керамический флюс ФЦК-18, который обеспечивает устойчивость ведения электрошлаковой наплавки и отделимость электрошлаковой корки на разных типах поверхностей, что особенно необходимо для обеспечения непрерывности процесса наплавки».

По словам специалистов АО «НПО «ЦНИИТМАШ», самое главное преимущество электрошлаковой наплавки – высокая производительность процесса и минимальная доля участия основного металла, что и позволяет выполнять наплавку всего в один слой. При электрошлаковой наплавке используются разные типоразмеры лент, как правило, шириной 30, 60 и 90 мм. При наплавке ленты 60 мм для обеспечения оптимальных режимов сварки необходимо вести наплавку при силе тока больше 1 тысячи ампер. При таких значениях тока возникает собственное магнитное поле, которое сжимает токовый канал, тем самым нарушая формирование валика, и образуя по его краям подрезы. Для компенсации вредного влияния собственного магнитного поля в процессе наплавки применяется внешнее магнитное поле. Это внешнее поле создается магнитной системой и состоит из источника питания и двух электромагнитных катушек, со вставленными внутрь их металлическими стержнями. В процессе наплавки металлические стержни располагаются по обоим краям ленты и при взаимодействии внешнего магнитного поля с током наплавки формируются электромагнитные силы, которые заставляют стекать шлак  в сторону, тем самым формируя равномерную наплавленную поверхность. При наплавке цилиндрических поверхностей необходимо смещение лент от зенита на определённую величину, для исключения образования шлаковых включений по линии плавления.

Компания POLYSOUDE(Франция) – известный поставщик установок для орбитальной и механизированной сварки и наплавки. Оборудование находит применение во всех областях промышленности. Компания поставляет широкий ряд сварочных источников, в частности, установки  P4, P6 позволяют решать 80% задач по орбитальной и механизированной сварке, а многофункциональный  источник тока серии PC совместим со всеми головками для орбитальной сварки POLYSOUDE и периферийными устройствами для механизированной сварки и наплавки. Для применения орбитальной сварки используется широкая палитра инструментов от головок закрытого типа для сварки тонкостенной нержавейки и труб присадки, до открытого типа, которые позволяют варить с присадочной проволокой с колебаниями электродов по вертикали и горизонтали. Кроме того, компания поставляет сварочные трактора, которые варят трубы диаметром от 168 мм и до бесконечности (продольные швы) и головки для варки труб.

Фирма предлагает ряд решений и в области роботизированной аргонодуговой сварки. На конференции специалист компании Филиал АОУТ «Полисуд» Гуторов Дмитрий Александрович выступил с докладом «Применение аргонодуговых технологий с подогревом присадочной проволоки при сварке и наплавке – опыт и перспективы». По словам Дмитрия Александровича, аргонодуговая сварка  – решение как для продольных наплавок, так и для наплавок тел вращения цилиндрических и сферических изделий.  Технология автоматический аргонодуговой сварки с применением  присадочной проволоки известна давно. Суть технологии – перед вводом сварочного вала присадочная проволока разогревается в мундштуке до состояния близкого к состоянию плавления. Это позволяет наиболее рационально использовать энергию дуги и повышает производительность процесса. На сегодняшний день этот способ – мировой тренд, порядка 80% всех труб с толщиной стенки от 10 мм и выше варятся с применением аргонодуговой технологии.  Данная технология обеспечивает качество и надежность сварных соединений, равномерность проплавки соединяемых частей, детали из цветных металлов небольшой толщины могут свариваться и без присадочной проволоки. Кроме того, при аргонодуговой сварке существенно увеличивается скорость работы за счет высокотемпературной электрической дуги.

С докладом о развитие порошковой проволоки на конференции выступил Алексей Белов, специалист компании ООО «ЭСАБ».

«В России традиционно используется ручная дуговая сварка, но уже набирают обороты и полуавтоматические процессы, – начал свое выступление Алексей Белов. – Но страны, «заточеные» на выпуск оборудования с сохранением высокого качества продукции уже переходят на порошковую проволоку. Порошковые проволоки бывают шовного и бесшовного типов.  Кроме того,  подразделяются на рутиловые порошковые проволоки (при сварке в разных пространственных положениях сохраняют шлаковую корку, которая помогает удерживать расплавленный металл, с быстро или медленнотвердеющим шлаком), а также металлопорошковые проволоки без содержания рутила (создают красивую сварочную ванну и чаще используются в нижнем положении). В линейке нашей компании представлены и  самозащитные порошковые проволоки, не требующие никакого газа, но из-за большого дымовыделения  применяются исключительно с масками с дополнительной подачей воздуха.  И новое направление, набирающее популярность, – порошковые проволоки для сварки под флюсом.

Сегодня порошковые проволоки завоевывают все большую популярность при сварке в различных пространственных положениях элементов металлоконструкций судов и при сборочно-сварочных работах в доках. Сварку порошковой проволокой начали применять при роботизированной сварке судовых секций. Но данная проволока находит применение и в других отраслях. Данный вид проволоки идеально подходит для сварки крупногабаритных деталей, не требует высокой квалификации специалиста, нет необходимости в дорогих импульсных источниках тока (стандартные полуавтоматы могут увеличить скорость производства на 20-40%). Кроме того, порошковая проволока для сварки углеродистой и нержавеющей стали не требует специальных смесей, достаточно  использовать стандартный газ.

Сегодня предприятие выпускает проволоки под разные задачи. Например, газозащитные рутиловые порошковые проволоки используются в сварке теплоустойчивых сталей, а порошковые проволоки на никелевой основе применяются, где требуется более широкая дуга.

Именно рутиловые порошковые проволоки характеризуются отличными сварочными характеристиками, широким диапазоном сварочных параметров и хорошим внешним видом сварного шва. Рутиловый порошок обеспечивает устойчивую дугу и хорошую растекаемость наплавленного металла, а малое поверхностное натяжение способствует мелкокапельному переносу во всем диапазоне сварочного тока. Именно применение порошковой проволоки принесет ощутимую экономию средств и повышение качества сварочного шва на отечественных предприятиях.

На второй день конференции специалисты обсудили решения для промышленного применения аддитивных технологий. Одной из ключевых тем этой секции стал доклад сотрудника ИТПН ЦНИИТМАШ Сергея Савосина «Особенности получения порошков алюминиевых сплавов для аддитивных технологий на установке газового распыления производства ЦНИИТМАШ». Также специалисты рассмотрели различные технологии 3D-печати и литейных форм и передовые разработки компаний АО «Композит», АО «Полема» и i3D. Модератором дискуссии выступил директор по развитию и ВЭД ЦНИИТМАШ Виктор Дураничев.