Термитная сварка крупногабаритных деталей

При эксплуатации в металлургической промышленности прокатного, кузнечнопрессового и другого оборудования, испытывающего большие динамические нагрузки и выдерживающего высокие температуры, происходят разрушение крупных деталей и выход из строя станин прокатных станов, прессов и ковочно-высадочных машин. Термитная сварка позволяет восстанавливать разрушенные детали. При этом необходимо обеспечить минимальную деформацию восстанавливаемого узла. Если, например, прямоугольная замкнутая рама разрушена с одного конца, то необходимо производить предварительный подогрев не только места сварки, но и противоположной стороны, чтобы компенсировать температурные деформации при сварке.

Нагрев противоположной стороны необходимо продолжить и после сварки до тех пор, пока сваренная часть несколько охладиться, а температура противоположных сторон рамы выровняется.

В технической литературе освещено применение термитной сварки при:

а) производстве крупногабаритных деталей, состоящих из нескольких элементов: коленчатых валов, рулевых рам судов, приварке лопастей к гребным валам судов и пр.;

б) восстановлении цилиндров прессов, поршневых штоков, колонн кузнечных прессов, роторных валов, валков, а также ведущих реверсивных шестерен прокатных станов, всевозможных станин-клетей прокатных станов, станин прессов и главных станин ковочно-высадочных машин и пр.;

в) ремонте чугунного технологического оборудования сталелитейных цехов: изложниц, шлаковых ковшей, поддонов и т. д.

Термитную сварку крупногабаритных деталей лучше всего производить в литейном цехе, где имеется необходимое технологическое оборудование, а также грузоподъемные механизмы.

Летом в сухую погоду термитную сварку можно производить и под открытым небом - на монтажной площадке, удаленной от огнеопасных объектов.

Перед сваркой крупногабаритной детали следует сделать химический анализ на содержание в металле основных примесей. На основании полученных данных определяют, какими элементами нужно легировать термитную сталь, и производят расчет количества легирующих элементов и стального наполнителя для введения в термитную шихту. Необходимо также рассчитать количество термитной шихты для сварки данной детали. Для этого подсчитывают объемы всей сварочной зоны, литниковой и выпорной систем, а также прибыльной части.

Перед сваркой обрезают газом поверхности, которые будут свариваться, а затем зачищают их. После этого фиксируют взаимное положение частей, подлежащих сварке. Свариваемые элементы прихватываются электросваркой по зазору при помощи технологических перемычек. После прихватки одна из свариваемых частей должна быть раскреплена для свободного перемещения от температурного воздействия.

Термитная сварка деталей из серого чугуна

Термитная сварка крупных чугунных деталей дает большой экономический эффект, особенно для восстановления технологического оборудования металлургического производства: различных ковшей, изложении, поддонов, а также всевозможных станин.

Приступая к термитной сварке чугунных деталей, нужно учитывать повышенную чувствительность чугуна к температурным изменениям. При нагревании чугуна выше критической точки и охлаждении со скоростью, превышающей 149^ в мин., он становится хрупким.

В процессе сварки в зоне, прилегающей к термитному металлу, чугун разогревается выше критической точки. Чтобы ликвидировать отрицательное влияние температуры на эту зону, необходимо уменьшать скорость ее охлаждения за счет предварительного нагрева смежных участков.

Одним из важнейших условий успешного проведения термитной сварки чугунных деталей является предварительный подогрев. При сварке чугунных деталей, помимо местного подогрева в зоне сварки до 900 , необходимо произвести и общий подогрев всей детали до 450-500°.

Сваривая жесткие конструкции типа чугунных замкнутых рам, нужно предотвращать появление в них напряжений, которые могут привести к разрушению детали. Для этого с успехом применяют общий компенсационный подогрев.

Усадка термитного металла почти в два раза превышает усадку чугуна; при слишком большом отношении длины свариваемого сечения к толщине могут образоваться поперечные трещины - поэтому термитную сварку чугунных деталей целесообразно применять лишь тогда, когда ширина деталей превосходит ее толщину не более чем в восемь раз.

Если в относительно тонкой детали имеются длинные трещины, ее целесообразно разделить по оси трещины на две части и произвести сварку всего сечения. Узкие трещины нужно расширить и несколько удлинить. Это необходимо для качественного провара.

При сварке удлиненных стыков их по возможности следует располагать в вертикальном положении, чтобы создать наиболее благоприятные условия для удаления в прибыльную часть песка и шлака. Если сварку производят в горизонтальном положении, шов нужно "промыть" термитным металлом, чтобы освободить его от вредных включений.

Приварка стыковых соединений к рельсам

На железнодорожном транспорте широко применяется термитная приварка электросоединений к рельсам. Для этого используется специальный термит, состоящий из окислов меди, сплава меди с алюминием и ферромарганца. Сжигается этот термит в тигельформе из жаропрочного графита, способного выдержать несколько сот плавок.

При сгорании термитной шихты получается марганцовистая бронза, которая приваривает стыковой соединитель к рельсу. Таким же термитом, но с применением специальной сварочной оснастки производится приварка заземляющих устройств к мечтам линий высоковольтных электропередач и контактной сети.

Термитная наплавка рельсов

Трещины в головке, участки пробуксовки и другие дефекты рельсов устраняют термитной наплавкой, которая состоит из следующих операций:

1. поврежденное место рельса вырезается газом до здорового металла;
2. устанавливается форма;
3. производится предварительный подогрев горелкой наплавляемого участка до 900-950°. При этом желательно применять горелку с прямолинейным соплом, рабочая ширина которого равна ширине головки рельса;
4. заливка термитной сталью. Чтобы получился качественный провар, термитную сталь из тигля льют непосредственно на ремонтируемый участок рельса. Между запорным устройством тигля и наплавляемой поверхностью рельса необходимо выдерживать расстояние не более 150 мм, чтобы уменьшить разбрызгивание заливаемой стали;
5. после этого удаляют формы, обрубают шлак, обрезают газом излишки наплавленного металла и шлифуют рабочие поверхности.

Для повышения износоустойчивости наплавляемой термитной стали в термитную шихту вводят несколько повышенное количество легирующих элементов-ферромарганца и углерода.

Термитная сварка стыков узкоколейных рельсов

Термитная сварка стыков узкоколейных рельсов без предварительного подогрева может применяться в горной и лесной промышленности. Для этого используют такие же сухие формы, как и при термитной сварке арматурных стержней.

Количество термита для сварки стыка без предварительного подогрева удваивается. Это компенсируется высокой производительностью (7-10 мин.) на один стык и компактностью применяемой оснастки.

Приварка элементов заземления к металлоконструкциям

На действующих газопроводах для предохранения их от разрушения почвенной коррозией осуществляется электродренажная защита - привариваются стальные стержни, которые подключаются к источникам постоянного тока. Стальные стержни приваривают только термитом. Использование других видов сварки - электрической или газовой - недопустимо, так как в ходе сварки может произойти прожог труб, по которым подается горючий газ под давлением. Термит для приварки стержней дренажной защиты состоит из железоалюминиевой шихты с введением в нее дополнительно магния и ферромарганца.

Для сварки стальных проводов широко применяют спрессованный в цилиндрические шашки термит, который состоит из 25% металлического магния и 75% железной окалины.

Магниевый термит применяется потому, что при сгорании он не образует жидких шлаков.

Термитно-муфельная шашка, сгорая в течение нескольких секунд, выделяет большое количество тепла, причем размеры шашки после окончания термитной реакции остаются неизменными. Это и позволяет с большим успехом использовать магниевый термит в качестве концентрированного источника местного подогрева стыков проводов, которые после необходимой выдержки осаживаются специальными клещами.

Термитная сварка многопроволочных проводов

При строительстве электрических установок высокого напряжения часто приходится сваривать стыки многопроволочных проводов. Перед сваркой производят механическую подготовку и обезжиривание стыков, закладывают подготовленные концы проводов в цилиндрический термитный патрон и закрепляют их в сварочных клещах.

Стык проводов при поджигании термитного патрона и в процессе сварки должен быть в горизонтальном положении.

После осадки проводов клещами процесс сварки заканчивается. Остывший шлак необходимо сбить.

При сварке сталеалюминевых и алюминиевых проводов со сваренного стыка необходимо удалять металлический кокиль - оболочку термитного патрона.