Među najrasprostranjenijim i najučinkovitijim procesima automatskog zavarivanja u modernoj teškoj industriji i proizvodnji čeličnih cijevi jedan jezavarivanje pod vodom(SAW). Kao zrela tehnologija, SAW ima karakteristike kao što su potopljeni luk, zaštita od fluksa, duboko prodiranje, stabilan kvalitet zavarivanja i manje prskanja. Za razliku od metoda MIG i TIG (otvorenog luka) zavarivanja, cijeli luk i rastopljeni bazen zavarivanja pod vodom su potpuno prekriveni i zaštićeni fluksom, čime se izoluje područje zavarivanja od zraka i izbjegavaju oksidacijski defekti. Od početka industrijske proizvodnje, zavarivanje pod vodom je postalo osnovni proces zavarivanja spiralno zavarenih cijevi, čeličnih konstrukcija sa-debelim zidovima, posuda pod pritiskom, proizvodnje kotlova, brodogradnje i proizvodnje velike opreme. Zbog svoje pogodnosti za zavarivanje debelih ploča, jakog strujnog kapaciteta i lakoće automatizacije, zavarivanje pod vodom zauzelo je nezamjenjivu poziciju u proizvodnji teške industrije.
Osnovna definicija i princip rada
Zavarivanje pod vodom je automatski ili polu{0}}automatski proces elektrolučnog zavarivanja koji koristi punu žicu kao materijal za punjenje iflukskao zaštitni medij. Ključna karakteristika ovog procesa je da je tokom procesa zavarivanja luk prekriven slojem fluksa i ne može se vidjeti otvoreni plamen. Celokupna metalurška reakcija zavarivanja je završena u zatvorenom okruženju zaštite od šljake.
Njegov princip rada može se podijeliti u četiri faze: paljenje luka, topljenje topline, metalurška reakcija i zaštita od stvaranja šljake. Kada se aparat za zavarivanje pokrene, kratki spoj između žice za zavarivanje i radnog komada stvara prolaznu struju, čime se pali luk. Istovremeno, visoko{2}}toplina luka topi okolni fluks, žicu za zavarivanje i osnovni materijal. Otopljeni fluks formira viskozan i gust tečni sloj šljake koji može u potpunosti pokriti rastopljeni bazen na visokim{4}}ima. Ovaj sloj troske može izolirati kisik, dušik i vodenu paru u zraku, sprječavajući štetne plinove da uđu u zavareni šav. Istovremeno, između rastaljene troske i rastaljenog čelika dolazi do niza složenih metalurških reakcija, kao što su deoksidacija, odsumporavanje i defosforizacija, čime se pročišćava mikrostruktura zavarenog šava i poboljšavaju mehanička svojstva zavarenog spoja. Nakon hlađenja, tečna šljaka se stvrdne u tvrdu ljusku na površini vara, koja se lako uklanja i formira glatki i ujednačeni zavareni spoj.
Glavna oprema i materijali SAW sistema
Kompletan sistem zavarivanja pod vodom sastoji se od profesionalne opreme za zavarivanje, žice za zavarivanje i specijalnog fluksa.
1. Oprema za zavarivanje
Osnovna oprema se uglavnom sastoji od automatskog napajanja za zavarivanje, dodavača žice, kolica za zavarivanje ili mobilnog portalnog sistema, uređaja za opskrbu i povrat fluksa. Napajanje za zavarivanje osigurava stabilnu struju i napon kako bi se osiguralo kontinuirano i stabilno sagorijevanje luka. Automatski dodavač žice može precizno kontrolirati brzinu dodavanja žice i uskladiti je sa brzinom kretanja zavarivanja kako bi se izbjegao prekid luka i nestabilna otopina. Kolica za hodanje pokreću pištolj za zavarivanje da se kreće ravnomjernom brzinom, osiguravajući konzistentnost širine zavara i dubine prodiranja. Osim toga, automatski sistem cirkulacije fluksa može postići automatsko širenje i obnavljanje fluksa, ne samo da osigurava kontinuiranu zaštitu tokom procesa zavarivanja, već i poboljšava korištenje materijala i na taj način smanjuje troškove proizvodnje.
2. Žica za zavarivanje i fluks
Zavarivanje pod vodom se oslanja na kombinovani efekat žice za zavarivanje i fluksa kako bi se postigla metalurška optimizacija. Žica za zavarivanje daje dodatni metal i legure, dok fluks služi kao zaštita, deoksidacija i sredstvo za uklanjanje nečistoća. Različite vrste čelika, kao što su ugljični čelik, nisko-legirani čelik visoke-čelike i čelik za cjevovode, zahtijevaju odgovarajuće neutralne, kisele ili alkalne fluksove. Među njima, alkalni tokovi imaju relativno jaku sposobnost uklanjanja nečistoća, što može značajno poboljšati žilavost na niskim-naporima i otpornost na pucanje šava, te su pogodni za visoko{6}}standardno zavarivanje cjevovoda i posuda pod pritiskom; kiseli fluksovi imaju dobre performanse procesa, stabilan luk i lijepo formiranje zavara i uglavnom se koriste za zavarivanje običnog konstrukcijskog čelika.
Kompletan tehnološki proces zavarivanja pod vodom
1. Pred-Priprema zavarivanja
Obrada prije {0}zavara je ključni korak u osiguravanju kvaliteta šava. Prvo, površina proizvoda i područje zavara moraju se temeljito očistiti, uklanjajući hrđu, oksidne ljuske, mrlje od ulja, vlagu i druge nečistoće kako bi se spriječili defekti kao što su pore, inkluzije šljake i pukotine uzrokovane nečistoćama. Drugo, fluks se mora sušiti na specifičnoj visokoj temperaturi da bi se uklonila unutrašnja vodena para, čime se smanjuje sadržaj vodonika u zavarenom šavu i izbjegava vodonik{3}}indukovano hladno pucanje. Osim toga, operater treba podesiti razmak sklopa za zavarivanje i ugao zavarivanja prema debljini lima i standardima zavarivanja kako bi osigurao ujednačen prodorni sloj i dobro spajanje.
2. Postavke parametara i probno zavarivanje
Prije formalnog procesa zavarivanja, osoblje treba da postavi osnovne parametre procesa, uključujući struju zavarivanja, napon, brzinu kretanja luka i dužinu žice, itd. Struja određuje unos topline i dubinu prodiranja zavarenog spoja; napon kontroliše širinu zavarenog šava i izgled zrna zavarivanja; brzina kretanja luka utiče na efikasnost zavarivanja i kvalitet fuzije. Ako se parametri ne podudaraju pravilno, to može rezultirati nedovoljnom dubinom prodiranja, izgaranjem-, nepotpunom fuzijom ili neravnomjernim formiranjem zavara. Da bi se osigurala stabilnost parametara i kvalifikovane performanse zavarivanja u velikoj-proizvodnji, mora se izvršiti probno zavarivanje.
3. Formalno zavarivanje i zaštita fluksa
Tokom formalnog procesa zavarivanja, uređaj za dovod fluksa ravnomjerno raspoređuje fluks po zavarenom šavu, formirajući dovoljnu debljinu sloja fluksa. Žica za zavarivanje se kontinuirano dovodi, a električni luk stabilno gori ispod sloja fluksa. Visok-električni luk topi osnovni materijal i žicu za zavarivanje, formirajući rastopljeni bazen. Istovremeno, nakon što se fluks topi, formira se zaštitni sloj šljake, koji izolira zrak i dovršava metalurško pročišćavanje. Kolica za zavarivanje kreću se naprijed konstantnom brzinom kako bi se postiglo kontinuirano i{5}}zavarivanje na velike udaljenosti. Za spiralno zavarene cijevi i čelične konstrukcije debelih{7}}zidova obično se koristi-obostrano zavarivanje pod vodom. Prvo se radi unutrašnji zavar, a zatim vanjski zavar, kako bi se osigurala potpuna penetracija i gusta struktura zavara.
4. Po-tretman i pregled nakon zavarivanja
Nakon što je zavarivanje završeno, pričekajte prirodno hlađenje i uklonite površinski omotač troske. Površina zavara je glatka i ravna, dobrog kvaliteta oblikovanja. Za-kvalitetne proizvode kao što su čelik za cjevovode i posude pod pritiskom, potrebno je ispitivanje nakon{3}}nerazaranja nakon -zavarivanja kao što je ultrazvučno ispitivanje i X-detekcija grešaka kako bi se otkrile unutrašnje pukotine, inkluzije šljake i nepotpuni defekti fuzije. U isto vrijeme, potrebno je provesti ispitivanja mehaničkih svojstava kao što su zatezna ispitivanja i ispitivanja na udar kako bi se provjerilo da li čvrstoća i žilavost zavara zadovoljavaju industrijske standarde.
Osnovne tehnološke prednosti
U procesu industrijske proizvodnje, zavarivanje pod vodom ima nezamjenjive tehničke prednosti u zavarivanju debelih ploča i zavarivanju dugih šavova. Prvo, sistem zaštite od fluksa može u potpunosti izolirati zrak, što rezultira vrlo niskim sadržajem plina unutar zavarenog šava i gustom unutrašnjom strukturom sa odličnim mehaničkim svojstvima. Drugo, zavarivanje pod vodom može izdržati velike struje i postići veliki unos topline, imajući dobru sposobnost prodiranja, a posebno je pogodno za zavarivanje debelih ploča koje se ne može završiti uobičajenim procesima zavarivanja. Štaviše, ova metoda automatskog zavarivanja ima visoku proizvodnu efikasnost, stabilan proces zavarivanja, nisku stopu oštećenja i vrlo malu ovisnost o ljudskom radu. Četvrto, zagađenje od dima od zavarivanja je značajno smanjeno, poboljšavajući-radno okruženje i sigurnost na gradilištu. Peto, zavareni šav je gladak i ujednačen, gotovo bez prskanja, što značajno smanjuje radno opterećenje naknadnog brušenja i fine obrade i poboljšava efikasnost proizvodnje.
Ograničenja
Iako zavarivanje pod vodom ima značajne prednosti, ono ima i određena tehnička ograničenja. Zbog potrebe za pokrivanjem fluksa tokom procesa zavarivanja, zavarivanje pod vodom je pogodno samo za ravno zavarivanje i horizontalno zavarivanje, a ne može postići zavarivanje u punom-položajnom položaju kao što je vertikalno zavarivanje i zavarivanje iznad glave. Stoga postoje poziciona ograničenja. Osim toga, zavarivanje pod vodom nije pogodno za zavarivanje tankih ploča jer je unos topline kod zavarivanja pod vodom prevelik, što može uzrokovati deformaciju ploče ili izgaranje-. Istovremeno, zbog velike veličine opreme za zavarivanje, nije pogodan za složene i nepravilno oblikovane male radove-kao ni za scenarije mobilnih konstrukcija. U stvarnoj proizvodnji mora se provoditi stroga ključna kontrola procesa: striktno kontrolisati temperaturu sušenja fluksa kako bi se spriječile pukotine izazvane vodonikom-; precizno uskladiti struju i napon kako bi se izbjeglo prodiranje elektrode ili pregrijavanje; osigurati jednoliku pokrivenost fluksa kako bi se spriječio prodor zraka; razumno kontrolirajte brzinu zavarivanja kako biste stabilizirali formiranje zavara.
Glavne industrijske primjene
Elektrolučno zavarivanje se široko koristi u proizvodnim poljima teške industrije gdje su potrebni visoki standardi kvaliteta i efikasnosti.
1. U industriji čeličnih cijevi, to je specijalizirani proces zavarivanja spiralno zavarenih cijevi i cijevi velikog-prečnika uzdužnih šavova zavarenih cijevi, i široko se koristi u-naftovodima na velikim udaljenostima, vodovodnim cjevovodima i cjevovodima vjetroelektrana.
2. U industriji teških čeličnih konstrukcija, tehnologija zavarivanja pod vodom se koristi za čelične ploče za mostove, konstrukcije koje nose opterećenje-i proizvodnju lučkih mašina.
3. U proizvodnji posuda pod pritiskom i kotlova, ova tehnologija se koristi za zavarivanje cilindara sa debelim-zidovima kako bi se osigurala visoka-tolerancija na pritisak i nepropusnost zraka.
4. U području brodogradnje i brodogradnje, zavarivanje pod vodom može osigurati strukturnu stabilnost i otpornost na koroziju čeličnih ploča brodskog tijela i komponenti platforme na moru.
Uz kontinuirani razvoj automatizacije i inteligentne proizvodnje, tehnologija zavarivanja pod vodom postepeno se razvija prema inteligentnom podešavanju parametara, zavarivanju robota u suradnji i efikasnom zavarivanju, dodatno povećavajući učinkovitost industrijske proizvodnje.
Zavarivanje pod vodom je efikasan,-kvalitetan i visoko automatiziran proces zavarivanja kojim se postiže zavarivanje kroz zaštitu fluksa i metalurško pročišćavanje. Za razliku od tradicionalnog elektrolučnog zavarivanja, zavarivanje pod vodom koristi granulirani fluks za zaštitu, omogućavajući zatvoreno zavarivanje, efikasno eliminišući porozne defekte i pročišćavajući metal šava, što rezultira boljim mehaničkim svojstvima. Ima značajne prednosti kao što su duboka penetracija, stabilan proces, estetski izgled zavara i niska stopa oštećenja. Posebno je pogodan za debele ploče, duge zavarene spojeve i industrijsku proizvodnju-velikih razmjera.
Iako ima određena ograničenja u pozicijama zavarivanja i zavarivanja tankih ploča, i dalje ima dominantnu poziciju u teškoj industriji, proizvodnji cevovoda, proizvodnji posuda pod pritiskom i inženjerstvu čeličnih konstrukcija. U budućnosti, uz kontinuirane inovacije u tehnologiji zavarivanja i automatskim kontrolnim sistemima, zavarivanje pod vodom će postići veću efikasnost zavarivanja, niže stope kvarova i stabilnije performanse zavarivanja, nastavljajući biti osnovni proces zavarivanja koji podržava izgradnju moderne industrijske infrastrukture.
