Требования безопасности при проведении сварочных работ

При конструировании и изготовлении источников учитывают положения Системы стандартов безопасности труда (ССБТ), а также ГОСТ Р МЭК 60974-1-2004 «Источники питания для сварки. Требования безопасности», идентичного стандарту Международной электротехнической комиссии IEC 60974-1:1998 подобного названия. По этому стандарту входные цепи источников рассчитывают на подключение к сети переменного тока напряжением не более 1000 В, обычно — на 380 В. Бытовые источники обычно подключают к сети 220 В. Если источник работает в среде без повышенной опасности поражения электрическим током, то напряжение холостого хода не должно превышать 113 В пикового значения. Например, для источника переменного тока это соответствует 80 В действующего (среднеквадратичного) значения. Если источник переменного тока предназначен для работы в среде с повышенной опасностью, то его напряжение холостого хода ограничивается 48 В действующего значения. Напряжение холостого хода при механизированной сварке может достигать 141В пикового значения (для переменного тока 100 В действующего значения). Для специальных способов, например, плазменной резки допускается напряжение 500 В. Подключение источника к сети выполняется на доске зажимов, выполненной из прочного изоляционного материала. Провода питающего кабеля присоединяются к стальным зажимам гайками или болтами с шайбами, а сам кабель дополнительно крепится к корпусу. Доска имеет надпись «сеть» и закрывается крышкой с помощью винтов. Если у источника предусмотрена возможность подключения к разным сетям питания, например, 220 В и 3 х 380 В, то зажимы маркируются, чтобы предотвратить путаницу. Если источник укомплектован постоянно подключенным кабелем, то его длина не должна превышать 2 м, а провода снабжаются маркировкой, в частности провод для подключения к нейтрали сети может быть полосатым желто-зеленым.

Устройства для включения-выключения питания (контактор, автоматический выключатель) должны переключать все фазные провода и давать видимую информацию о включенном состоянии (положение рукоятки, сигнальная лампа и т. д.). Не должно быть гальванической связи входной и сварочной цепей — их связь осуществляется только через трансформатор. Не допускается внутреннего соединения сварочной цепи с заземлением, корпусом и другими металлическими деталями. Внутренние провода должны иметь двойную изоляцию (основную и дополнительную на случай повреждения основной) или усиленную основную изоляцию и соответствующее расчетным токам сечение. Провода закрепляют, чтобы избежать их разматывания и касания друг друга и корпуса. Подвижные катушки и шунты, а также неизолированные провода сварочных цепей располагают с достаточным воздушным зазором от остальных частей.

Подключение сварочных проводов к источнику выполняется с помощью быстродействующих байонетных разъемов или винтовым соединением на доске зажимов, отдельной от доски зажимов входной цепи. Разъемы и зажимы маркируются знаками «—» и «+» или символами электрододержателя (горелки) и струбцины (детали). Корпус источника должен иметь болт на защищенном от коррозии участке с определенным символом или надписью «Земля» (РЕ —point of earthing) для крепления внешнего защитного провода (заземления).

Если корпус источника выполнен в форме шкафа, то он должен иметь электрическую блокировку дверей или запираться на замок. Конструкцией осциллятора предусматривается блокировка, исключающая его работу при снятом кожухе, и не допускается непосредственный контакт цепей высокой и низкой частоты. Если в составе источника имеются конденсаторы, то при выключении источника необходимо предусмотреть их автоматический разряд ниже 60 В в течение 1 с.

Источники, как и другие виды электротехнических изделий, по способу защиты человека относят к одному из пяти классов: 0, 0I, I, II и III. Классу 0 соответствуют источники, имеющие по крайней мере рабочую (основную) изоляцию и не имеющие заземления. Таковы, например, агрегаты с двигателями внутреннего сгорания. Большая часть источников относится к классам 0I и I, они имеют по крайней мере рабочую изоляцию и болт для заземления. Бытовые источники соответствуют классу II, в них предусматривается двойная изоляция, поскольку бытовая сеть обычно не имеет линии заземления.

Кожух источника должен обеспечивать защиту сварщика от прикосновения к токоведущим и вращающимся частям, а также защиту источника от попадания внутрь него воды и твердых тел. По этим признакам устанавливается степень защиты IP (index protection) источника. Большинство источников имеют степень защиты IP 22. Это означает, что кожух защищает от попадания внутрь источника пальцев и твердых тел диаметром более 12 мм, а также от капель воды, падающих под углом до 15° к вертикали.

Эргономические требования относятся, в частности, к наружной окраске источников. Принято окрашивать источники питания в немаркие нейтральные цвета — серый, стальной, темно-зеленый. Источники повышенного напряжения, например, для плазменной резки, для привлечения внимания, наоборот, окрашивают в яркий цвет — желтый или красный. Крупные фирмы, как правило, пользуются своей гаммой цветов, позволяющей выделить их оборудование среди прочих. Приборы и органы управления источников располагают на высоте от 600 до 1800 мм от пола на передней вертикальной или горизонтальной поверхности. Кнопка «аварийный стоп» выполняется в виде красного грибка диаметром не менее 40 мм, удобной для нажатия формы. Источники для механизированной сварки снабжаются пультом дистанционного управления.

Лабораторная работа №2

Ручная дуговая сварка

При ручной дуговой сварке (РДС) покрытыми электродами возбуждение сварочной дуги, поддержание постоянства ее длины в процессе образования шва, перемещение дуги вдоль свариваемых кромок со скоростью сварки и подача электрода по мере его плавления осуществляется сварщиком вручную. Поэтому качество сварного соединения определяется в основном квалификацией сварщика (умения возбудить дугу, поддерживать постоянство ее длины, выполнять требуемые колебательные движения электрода, сваривать швы в разных пространственных положениях, видеть и контролировать формирование сварочной ванны и шва и т. д.).

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами в настоящее время широко используется при изготовлении сварных конструкций, как в нашей стране, так и за рубежом. Это объясняется универсальностью процесса, простотой и мобильностью применяемого оборудования, возможностью выполнения сварки в разных пространственных положениях.

Существенным недостатком ручной дуговой сварки покрытыми электродами является невысокая производительность процесса и зависимость качества сварного шва от практических навыков сварщика.

К электроду и свариваемому изделию для возбуждения и поддержания сварочной дуги от источника питания подводится постоянный или переменный ток (рис. 2.1.). Дуга расплавляет металлический стержень электрода, его покр тие и основной металл. Расплавляющееся покрытие образует шлак и газы. Шлак обволакивает капли металла, образующиеся при плавлении электродной проволоки. В сварочной ванне электродный металл смешивается с расплавленным металлом изделия, а шлак всплывает на поверхность ванны.

Расплавленный шлак, покрывая капли электродного металла и поверхность сварочной ванны, способствует предохранению их от контакта с воздухом и участвует в металлургической обработке расплавленного металла.

При расплавлении и распаде покрытия газы оттесняют воздух из зоны дуги и способствуют созданию лучших условий для защиты расплавленного металла сварочной ванны.

Электроды для РДС

Для РДС плавящимся электродом применяют электроды, представляющие собой стержни из сварочной проволоки (длиной 225-450 мм) с электродным покрытием.

Электродное покрытие предназначено для повышения устойчивости горения дуги, образования комбинированной газошлаковой защиты, легирования и рафинирования металла.

Для изготовления покрытий применяют различные материалы (компоненты):

Газообразующие компоненты – органические вещества: крахмал, пищевая мука, декстрин либо неорганические вещества, обычно карбонаты (мрамор СаС0₃, магнезит MgC0₃ и др.).

Легирующие элементы и элементы – раскислители: кремний, марганец, титан и др., используемые в виде сплавов этих элементов с железом, так называемых ферросплавов. Алюминий в покрытие вводят в виде порошка-пудры.

Ионизирующие или стабилизирующие компоненты, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации, а также различные соединения, в состав которых входят калий, натрий, кальций, мел, полевой шпат, гранит и др.

Шлакообразующие компоненты, составляющие основу покрытия - обычно это руды (марганцовая, титановая), минералы (ильменитовый и рутиловый концентраты, полевой шпат, кремнезем, гранит, мрамор, плавиковый шпат и др.).

Связующие – водные растворы силикатов натрия и калия, называемые натриевым или жидким калиевым стеклом, а также жидким натриево-калиевым стеклом.

Формовочные добавки – вещества, придающие обмазочной массе лучшие пластические свойства, – бентонит, каолин, декстрин, слюда и др.

Для повышения производительности сварки, увеличения количества дополнительного металла, вводимого в шов, в покрытии электродов может содержаться железный порошок до 60% массы покрытия. Многие материалы, входящие в состав покрытия, одновременно выполняют несколько функций, обеспечивая и газовую защиту в виде газа СO₂, и шлаковую защиту в виде СаО и т. д.

Газовая защита образуется в результате диссоциации органических веществ при температурах выше 200°С, диссоциации карбонатов при температуре ~ 900°С

, ,

а также последующей диссоциации С0₂

.

Состав шлакообразующих может быть различным. Это оксиды СаО, MgO, MnO, FeO, A1₂0₃, Si0₂, Ti0₂, Na₂O, галогены CaF₂ и др.

Плавящиеся штучные электроды (с покрытием) согласно ГОСТ 9466 - 75 классифицируют:

по назначению,

типам,

толщине и виду покрытия,

группам,

роду и полярности тока,

допустимым пространственным положениям сварки.

Согласно этой классификации электроды маркируют.