Автоматичне зварювання під флюсом

Вступ 
Філософи і історикиминулих років намагалися уявити собі історію першого людського суспільства,спираючись на міфи, перекази, археологічні дослідження. На початку ХІХ ст. вархеології накопичилась більша кількість знань про знаряддя першої людини.Датський археолог К. Томсен запропонував розділити розвиток першогосуспільства на три етапи: кам’яний, бронзовий та залізний. Ця класифікація булаїм заснована на різноманітності матеріалів, із яких переважно виготовляливироби в ці періоди. Однак різниця була не тільки в матеріалах, а й в способах їхобробки. Зараз ми знаємо багато способів з’єднання деталей, а в первісні часиголовним, а можливо і єдиним було зв’язування. Спосіб зв’язування по часу збігаєтьсяз кам’яним віком.
В бронзовому йзалізному віках, коли почали освоювати метали, необхідно було створити новутехнологію з’єднання. Першим способом з’єднання металів була ковальськезварювання.
Ера ковальськогозварювання. Задопомогою каменя відповідної форми людина почала виковувати із самородківзолота, срібла, міді різні предмети вжитку. Не виключено, що цим жетехнологічним прийомом «сковували» разом декілька кусків металу без нагріву.Навіть в ці часи для з’єднання металів, що мали добрі пластичні властивості,застосовували холодне зварювання, основане на прикладанні деформаційних зусиль.
З появою новогоматеріалу – бронзи (сплаву міді з оловом) древні спеціалісти розробили і новіспособи з’єднання. Бронза мала кращі, ніж вихідні матеріали, властивості: вищатвердість, міцність, стійкість до стирання. Але була менш пластична за мідь.Тому ковальське зварювання бронзових виробів з підігрівом не могло дати високоїякості з’єднання. І тоді виникло ливарне зварювання, при якому країз’єднувальних деталей заформовували (закривали спеціальною земляною сумішшю) ізаливали перегрітим рідким металом. Цей присадковий метал сплавлявся з деталямиі застигнувши, створював шов. Такі шви були виявлені на бронзових посудинах, щозбереглися з часів Стародавньої Греції і Стародавнього Риму.
В ІІІ – ІІтисячоліттях до н.е. в різних районах земної кулі для виготовлення предметівпраці і зброї почали використовувати залізо. В процесі виготовлення цьогометалу важливе місце займало ковальське зварювання криж. Крижі – безформніглиби масою 10–100 кг, що складаються із зерен чистого заліза і залізистогошлаку. Крижі отримували з залізної руди при нагріванні її разом з деревнимвугіллям. Спечені частини відновленого заліза, вугілля і шлаку неодноразовопроковували в гарячому стані. При цьому окремі частинки заліза з’єднувались –зварювались, створюючи товстий метал, а частинки вугілля і шлакувиштовхувались. Для збільшення маси металу окремі заготівки розігрівали добілого кипіння, складали разом і проковували.
Високої майстерностідосягли ковалі-зварники в виготовленні предметів праці і зброї в часисередньовіччя. З допомогою ковальського зварювання, покладаючись на досвід іінтуїцію, вони виготовляли метал, де чергувалися у визначеній послідовностішари твердої сталі і мілкого заліза.
Багаточисельні лезаплугів і мечів були самозаточуючими.
Холодне, ливарне іковальське зварювання. Це перші технологічні процеси в історії техніки, за допомогоюяких люди змогли отримати нерозбірні з’єднання металів. При цих процесах міцнезчеплення поверхонь, що торкалися, досягалось за рахунок взаємодії атомівметалів.
В цей час почализастосовувати пайку металу, при якій метали з’єднується за допомогою третього,легкоплавкого металу, так званого присадкового.
Перші способизварювання були недосконалі через відсутність в ті часи потужних джерел тепла.Дуже важко було рівномірно нагрівати більшість конструкцій, складні вироби іневідкладне проколювання місця з’єднання або повністю заливати метал швидкоостигав.
Тому вже в пізньомубронзову віці почали застосовувати ще один вид з’єднання металів – клепання. Передтим, як з’єднати два металевих листа, їх підганяли один до одного, пробивали вних отвори, готовили і розігрівали заклепки, вставляли їх в отвори ірозклепували кувалдою.
В середньовіччі основнимибудівельними матеріалами були дерево і камінь. Для їх з’єднання зварювання булоне потрібне, а з виготовленням невеликої кількості металевих виробів повністюсправлялись за допомогою вже відомих способів зварювання. Особливо частозастосовували клепання і ковальське зварювання.
На дорозі досучасного зварювання. В ХVІІІ ст. виникло машинобудівне виробництво. Різко вирослапотреба в металах, металевих конструкціях, засобах транспорту, механізмах,парових машинах тощо. Потрібні були нові, кращі і унікальні способи з’єднання іремонту металевих виробів.
В кінці ХVІІІ ст.італійський фізик А. Вольт створив довго працююче джерело електричноїенергії – вольт стовп. Це стало поштовхом для використання електричного струмув зварюванні. В 1802 р. російський вчений В.В. Петров відкрив явищеелектричної дуги і доказав можливість використання її для розплавлення металів.В 1841–1842 рр. англійський вчений Дж. Джоуль і російський вчений Є.Х. Ленцнезалежно один від одного зробили відкриття: визначили кількість тепла, якевиділяється в провіднику при проходженні через нього електричного струму.
Розробкою нових джерелтепла успішно займалися і хіміки Н.Н. Бекетов (російський учений),французькі учені Б. Бертло і Ле Шательє.
В другій половині ХІХст. промисловість отримала нові фізико-хімічні засоби дії на метал, які почаливитісняти механічні інструменти.
Явище електричноїдуги, відкрите російським ученим В.В. Петровим, стало використовуватись впрожекторах і спеціальних лампах для освітлення, пристроях для випрямленняструму і управління його силою, в металургії для підігріву і плавлення металів.
Російський винахідник Н.Н. Бенардосв 1881 році винайшов спосіб дугового зварювання вугільним електродом і назвавйого на честь давньогрецького бога–коваля електрогефестом. Щоб зварити деталіелектричною дугою, не потрібно було нагрівати їх повністю. Металеві конструкціїлюбих розмірів і любої конфігурації стало можливим з’єднувати міцними іщільними швами. Так з’явилось електродугове зварювання – найвидатніша знахідкаХІХ ст.
Електродуговезварювання відразу знайшло застосування в найскладнішому на ті часи видіпромисловості – паровозобудуванні. Щоб полегшити процес зварювання, винахідниквинайшов електродотримач, оточений газовими горілками.
Відкриття Н.Н. Бенардосаудосконалив його сучасник Н.Г. Слав’янов, замінивши вугільний електрод наметалевий плавлячий. Винахідник запропонував застосувати шлак, який захищавзварний шов від попадання в нього повітря, і шов ставав міцніший і надійніший.В 1886 році англійський учений Е. Томсон і в 1887 році Н.Н. Бенардосодержали патенти на контактне зварювання. При контактному зварюванніз’єднувальні деталі затискали між електродами. Струмом, що проходив крізьдеталі, вони нагрівались на окремих ділянках і стискались.
В кінці ХІХ ст. був запропонованийспосіб зварювання, заснований на використанні ацетилено-кисневого полум’я.
Потужності дуги іполум’я вистачало для з’єднання сталі, меді, латуні товщиною в кількаміліметрів. Для зварювання стиків рейкових шляхів і сталевих труб застосовувалитерміти (зернисті суміші алюмінію або магнію з оксидами заліза). При їхзгорянні утворюється металеве залізо і виділяється більша кількість тепла.Порцію терміту спалювали у вогнетривкому тиглі і розплавлену виливали в зазорміж стиками.
Таким чином, в останнідва десятиріччя ХІХ ст. було запропоновано перетворювати електричну енергію іенергію хімічних реакцій в тепло, необхідне для зварювання металів. Однак всіці способи зварювання ще не витіснили клепку, тому що шви отримували невисокоїякості.
Зварювання в епохунауково-технічної революції. Область використання зварювання неперервно розширювалась.Зварювання стало ведучим технологічним процесом при виготовленні і ремонтіметалевих конструкційі виробів в промисловості, будівництві,транспорті, в сільському господарстві та ін. Але ще не всі способи зварюваннядостатньо розвинуті. Деякі тільки освоюються, можливості їх ще досліджуються, іосновне використання їх – в перспективі.
Способи зварюваннярозділяються по виду енергії, що використовується для одержання зварногоз’єднання, на механічний, хімічний, електричний, електромеханічний,хіміко-механічний, променевий та ін. Наприклад, до механічних способіввідносяться: зварювання тертям, холодне, ультразвукове та ін; до хімічних –газове та термітне; до електричних – дугове, електрошлакове, плазмово-дугове таін.
А якщо розглядатиспособи зварювання з позиції «хто і чим її виконує», то більшість способівможна розділити на ручні, механізовані, напівавтоматичні, автоматичні. Взалежності від методів отримання зварного з’єднання розрізняють такі основнігрупи зварних процесів: зварювання плавленням і давленням. При зварюванніплавленням спеціальне джерело теплоти нагріває і розплавляє кромкиз’єднувальних деталей на невеликій ділянці. При зварюванні давленням длясхоплювання кромок їх здавлюють. Іноді для полегшення схоплювання місцезварювання нагрівають до пластичного стану металу або також до розплавлення.Більшості способів зварювання назву дано по виду енергії і фізичнимвластивостям, за допомогою яких забезпечуються міжатомні зв’язки в місціз’єднання.
В даний час найчастішевикористовуються способи дугового зварювання.
До зварюваннядавленням відносяться наступні способи: контактне, газопресове, дифузійне,холодне, тертям, ультразвукове, вибухом і інші. Кожний з цих способів має певнітехнологічні можливості і застосовується при виготовленні конкретних виробів зурахуванням потреб і можливостей підприємства.
Газове зварювання булонайбільш розповсюджене в ХХ ст., а зараз відстало від інших способів, використовуєтьсяв основному при ремонтних роботах, а також там, де немає електричного струму.Можливості цього способу обмежені: газове полум’я з’єднує метал (сталь, мідь,чавун) товщиною тільки до кількох міліметрів.
Для виготовленнястальних, мідних, титанових, алюмінієвих конструкцій товщиною до кількох метріві виробів з великим розрізом швів (котли, станини пресів та ін.) в Інститутіелектрозварювання імені Е.О. Патона розробили спосіб електрошлаковогозварювання. «Російське зварювання» (так назвали за кордоном електрошлаковезварювання) було нагороджено золотою медаллю «Гран-при» на Всесвітній виставців Брюсселі. Фірми багатьох країн світу купили апарати для електрошлаковогозварювання, купили ліцензії. В Радянському Союзі за допомогою електрошлаковогозварювання виготовляли сотні тисяч тонн найрізноманітних конструкцій, в томучислі унікальні по розмірах і масі зварно-литі елементи великих машин.
З’єднання товщиною вчастки міліметра і до кількох дециметрів можна виконувати електронно-променевимзварюванням. Електронно-променеве зварювання ведеться в умовах вакууму,необхідного для вільного руху електронів і чистоти шва. Завдяки високійконцентрації енергії (до 108 Вт/ст2) і глибокому вакуумуцей спосіб незамінний при виробництві всіх можливих електровакуумних приборів.Він забезпечує герметизацію під вакуумом без додаткового відкачування. Ватомній енергетиці електронно-променеве зварювання застосовується длязварювання опалювальних елементів. Електронний промінь проникає у вузькі зазориміж деталями розробки, проникає через кілька шарів, з’єднує товсті елементи зтонкими. Ці типи з’єднань дозволяють створювати нові, більш простішіконструкції багатьох важливих машин і апаратів, найбільш ефективновикористовувати властивості матеріалів.
На початку 60-х років ХХст. були створені лазерні зварювальні установки імпульсної дії, а в даний часуспішно виконуються випробовування апаратів для безперервного лазерногозварювання великої потужності.
Промінь лазера можезварювати як однорідні, так і різнорідні метали. Зварні з’єднання при цьомувідрізняються добрими механічними властивостями.
Дифузійне зварюваннязасноване на явищі дифузії у вакуумі. Дифузія (проникнення молекул одної рідинив інші) протікає більш інтенсивно, коли з’єднувальні деталі одночаснонагріваються і стискаються. Зварювання проводять у вакуумній установці, із якоївикачане повітря до 10-4 мм ртутного стовпчика. Деталі нагрівають до600–8000 С струмом високої частоти. При такій температуріруйнується окисна плівка на поверхні з’єднувальних металів, перешкоджаючидифузії. Стискування і добра підгонка поверхонь полегшує дифузію. Цим способомз’єднують також деталі із крихких матеріалів, в тому числі і із різноріднихметалів і неметалів. Однак для дифузійного зварювання необхідна складнаапаратура, розміри деталей обмежені розмірами вакуумної камери, і на процесдифузії витрачається багато часу – 10–30 хвилин.
Самий швидкий спосібзварювання – зварювання вибухом: поверхня в кілька квадратних метрівз’єднується за тисячні долі секунди. При цьому можна з’єднувати деталі, різніпо масі і із різнорідних металів. Такий спосіб успішно використовується привиготовленні виробів, які не можна нагрівати. Наприклад, при встановленніоболонок телефонних кабелів. В 1956 році токар А.І. Чудиков отримав зварнез’єднання на простому токарному верстаті. До обертаючої в патроні деталі вінпритиснув другу, нерухому. Торці деталей за декілька секунд розігрілись допочервоніння, і як тільки обертання закінчилось, деталі щільно зварились.Простий технологічний процес тертям вдалось легко автоматизувати. Цей спосібуспішно застосовується за допомогою високого виробництва і можливостіз’єднувати різнорідні метали. Особливо він ефективний при виготовленніметалоріжучого інструменту із простої мілкої сталі, до якої приварюєтьсяневелика ріжуча частина із дорогоцінних спеціальних сплавів.
На початку 70-х роківХХ ст. ультразвук почали застосовувати для з’єднання, наплавлення і різанняживих тканин. Робота зварювальників під головуванням Героя Соціалістичної Працічлена-кореспондента АН СРСР Г.А. Ніколаєва разом з медиками досяглавеликого успіху. Зварювальним апаратом хірурги почали наплавляти кістковітканини людини.
Розроблені способиз’єднання матеріалів без розплавлення. Це пайка і склеювання.
Під час пайкиміжатомний зв’язок виникає, коли поверхні кромок змочуються розплавленимметалом – припоєм.
Склеюваннязастосовується для тих сплавів і пластмас, в яких зникають їх властивості принагріванні або стисканні. Цей спосіб використовував відомий радянський авіаконструкторГерой Соціалістичної Праці академік АН УРСР
О.К. Антонов пристворенні конструкцій літаків і високоміцних, що важко піддаються зварюванню,алюмінієвих сплавів.Автоматичнезварювання під флюсом – це процес зварювання з додаванням флюсу. В процесізварювання електродний дріт автоматично подається в зону зварювання і флюсодночасно також подається до виробу із спеціального бункера.
При автоматичномузварюванні під флюсом головні робочі рухи – подача електрода в зону йогоплавлення і взаємного переміщення дуги і виробу – механізовані. Крім цьогобагато апаратів для зварювання під флюсом забезпечені установками для подачіфлюсу в зону дуги і його прибирання після зварювання. Зварювальник, що виконуєзварювання під флюсом, безпосередньої участі в формуванні шва не бере. Вінуправляє процесом зварювання за допомогою кнопок, коректорів, рукояток,розташованих на пульті управління і на корпусі зварювального апарата. Такимчином, автоматичне зварювання під флюсом – не повністю автоматизований процес. Цемеханізоване зварювання з різним ступенем механізації основних і допоміжнихоперацій в залежності від конструкції зварювального апарата. Проте термін «автоматичнезварювання» в даний час прийнятий як у вітчизняній, так і зарубіжній технічнійлітературі.
Зварювання під флюсомможе бути одно- і багатоелектродним, одно- і багатодуговим. Особливістюбагатоелектродного зварювання є приєднання всіх електродів (дротів або стрічок)до одного полюсу джерела живлення. При багатодуговому зварюванні кожнийелектрод підключений до одного джерела і всі електроди ізольовані один відодного.
Зварювання під флюсомдозволяє покращити виробничий процес в багато разів порівняно із ручнимзварюванням, забезпечує добре формування і найкращий внутрішній вид швів,покращує умови праці і знижує матеріальні витрати.
Напівавтоматичнезварювання під флюсом відрізняється від автоматичного рівнем механізаціїпроцесу. Тут механізована тільки подача дроту, а операції переміщення іманіпулювання зварною дугою, подачі і прибирання флюсу виконує зварювальник.Зварний дріт від подаючого механізму до тримача, яким маніпулює зварювальник,подається по гнучкому шлангу, який має спеціальний канал.
В даний часнапівавтоматичне зварювання сталей під флюсом використовується в невеликихкількостях, так як її майже скрізь витіснило напівавтоматичне зварювання взахисних газах електродом, що плавиться, як більш мобільний і маневренийпроцес.
1. Плавлені зварювальні флюси 1.1 Виробництвоплавлених флюсів
Як сировинні матеріалипри виготовленні зварювальних флюсів застосовують різні руди і продукти їхзбагачення (марганцеву руду, плавиковий шпат, кварцовий пісок, флюоритовийконцентрат, глинозем і ін.). Номенклатура вживаних сировинних матеріалівзалежить від хімічного складу флюсів, що виготовляються. У технології виготовленняплавлених флюсів найбільш істотне значення і характерні особливості має операціяплавлення флюсу і вживані для цього печі.
Плавка флюсу велектричних печах. Длякрупного промислового виробництва електроплавлених флюсів спочатку були пристосованіневеликі трифазні дугові сталеплавильні печі (0,5–3 т). Надалі були розробленіі серійно виготовлені спеціально призначені для плавки зварювальних флюсівтрьохелектродні печі, розраховані на плавку флюсу масою 400 кг і 3 т. Як приклад на рис. 1 представлена схема трьохелектродної
/>
Рис. 1. Схематрьохелектродної флюсоплавильної печі СКБ-6063.

Це піч закритого типуз кожухом 8, виготовленим з листової сталі. Для захисту кожуха служитьфутерівка 7, виконана з вуглецевої самоспікливої маси і вугільних блоків. Кожухз футерівкою утворює ванну печі. Замість вуглецевої футерівки може бутизастосований сталевий водоохолоджуючий стакан (кокіль). Піч встановлена наоснові 1, по якій перекочується люлька 3 печі при її нахилі. Для зливу флюсупіч нахиляється за допомогою двох гідроциліндрів 2, що живляться віднасосно-акумуляторної станції. Готовий флюсовий розплав виливається черезльотковий канал 6, а потім по зливному жолобу 5 поступає в грануляційнийбасейн. Під час плавки флюсу льотковий канал закритий і відкривається тількипісля закінчення плавки.
Зверху піч закритапідйомним зводом 9, що має отвори для електродів, завантаження шихти івідсмоктування газів. Звід з магнезитової цегли володіє достатньо високоютеплостійкістю. Три рухомих графітових або вугільних електроди 12 кріпляться вголовках електродотримачів 10, які в міру необхідності подаються вниз абовгору. Шихта поступає в печі по завантажувальній трубі 11. Ванну печі можнавикочувати з-під порталу за допомогою приводу 4, що забезпечує її швидку замінупри зносі футерівки і в інших випадках. На її місце закочується заздалегідьвідремонтована інша ванна. Піч живиться енергією від пічного трансформаторавідповідної потужності. Для очищення газів, що відходять від печі, призначена системамокрого газоочищення.
Для початку першоїплавки флюсу використовують дуговий режим. У міру збільшення об'єму флюсовогорозплаву дуговий переходить в режим опору (електрошлаковий). Плавку ведуть доповного розплавлення шихти і належного розкислювання розплаву. Шихту зазвичайподають в печі порціями. Режим плавки контролюється автоматично зміною глибинизанурення електродів в розплав. Ступінь готовності розплаву до випускувизначається взяттям проби з печі. Проба флюсу повинна мати однорідну будову іколір. Готовий флюс виливається з печі і піддається грануляції.
 
Плавка флюсу в газополум'янихпечах. На відмінувід електричних флюсоплавильних печей виплавка флюсу в газополум'яних печахведеться безперервно. Сучасна газополум'яна флюсоплавильна піч є регенеративноюванною піччю з поперечним напрямом полум'я і відрізняється від вживаних вскляній промисловості наступними особливостями: додаткові пилоуловлюючі камеризнижують засмічення регенераторів і газоходів пилоподібними частинками шихти,що рясно виділяються при плавці флюсу;
/>
Рис. 2.Газополум'яна флюсоплавильна піч басейн печі має прямокутну форму;забезпечується вища стійкість футерівки печі проти агресивної дії розплаву.
Газополум'янафлюсоплавильна піч опалюється природним або коксовим газом (рис. 2). Газ іповітря поступають по каналах 3 і 4 в камеру 2 пальника печі, де змішуються.Повітря спочатку проходить через регенератор, в якому нагрівається за рахуноктеплоти насадки. Завдяки попередньому підігріву повітря підвищуєтьсятемпература полум'я. Згоряння суміші повітря з газом відбувається в пальнику ів самій печі. Піч має два пальники. З робочого простору печі гарячі димові газипоступають в другий пальник, а звідти в камеру другого регенератора. Проходячичерез регенератор, димові гази нагрівають його насадку. Далі по відвіднихканалах і через систему очищення вони потрапляють в димар. Через кожніпівгодини автоматичним перемиканням клапанів вони міняють напрям руху пальногоі димових газів. При цьому повітря проходить по нагрітій камері генератора, адимові гази нагрівають насадку другого регенератора, що охолола. Піч має вікнозавалення для завантаження шихти і зливну льотку 5 випуску флюсу. Стіни і звідпечі зазвичай виготовляють з динасової і хромомагнезитової цегли. Як показавдосвід, розплав флюсу вельми агресивний по відношенню до футерівки. Їїстійкість і термін експлуатації вдалося продовжити (у 3 рази) за допомогоювипарного охолоджування стінок басейну печі.      
На початку роботи печінаварюється шар рідкого флюсу, який частково захищає під печі від роз'їдання іразом з тим сприяє інтенсивнішому плавленню шихти. Шихта завантажується в пічмеханічними завантажувачами у міру її розплавлення і випуску розплаву. Уполум'яному просторі підтримується температура біля 1450 °С і відновнагазова атмосфера. У міру готовності розплав випускається з печі і гранулюється.     
Грануляція флюсу маєна меті отримання подрібненого продукту з необхідною структурою зерен і можепроводитися мокрим і сухим способом, причому перший поширеніший. Мокрий спосібполягає в тому, що розплав виливається у воду, при цьому він охолоджується ідробиться на дрібні зерна. Суха грануляція може проводитися розпилюваннямрозплаву повітрям або розливанням його в металеві виливниці з подальшим механічнимдробленням флюсу. Мокрий спосіб простіший і зручніший в експлуатації. З йогодопомогою можна отримувати флюси скловидної і пемзовидної будови. Сухий спосіб грануляціїзабезпечує нижчий вміст водню в металі шва, чим мокрий.
Після мокрої грануляціїфлюс сушиться, розсівається на фракції і проходить магнітну сепарацію. Післяусереднювання і контролю якості флюс упаковують і відправляють споживачам.  
Вартість виготовленняфлюсу при виплавці в газополум’яних печах значно нижче, ніж в електричних. Крімтого, велика хімічна однорідність флюсів при газополум’яній виплавці обумовленанадійним усереднюванням розплаву у великому об’ємі печі. Проте в технологічномувідношенні електричні печі перевершують газополум’яні, оскільки в них можнавиплавляти флюси практично будь-якого складу. У газополум’яних печах доцільновиплавляти лише висококременеві флюси з низьким вмістом фтору.
 1.2 Схеми основних процесів зварювання звикористанням флюсів
Дугове зварювання підфлюсом відрізняється від інших широко застосовуваних способів дуговогозварювання більш високим виробництвом і кращими гігієнічними умовами праці,високим рівнем механізації зварних робіт. Розроблені і використовуються такожінші способи зварювання, в яких в якості одного з основних зварних матеріаліввикористовують флюси: дугове зварювання із флюсом, зварювання відкритою дугою змагнітним флюсом, електрошлакове зварювання.
Зварювальна дугагорить між виробом і кінцем зварного дроту. Під дією теплоти дуги дріт плавитьсяі по мірі розплавлення подається в зону зварювання. Дуга закрита шаром флюсу.Зварювальний дріт (разом з ним і дуга) переміщається в напрямку зварювання задопомогою спеціального механізму (автоматичне зварювання) або вручну(напівавтоматичне зварювання). Під впливом теплоти дуги плавиться такожосновний метал і флюс. Розплавлений дріт, флюс і основний метал утворюютьзварну ванну. Флюс у вигляді рідкої плівки покриває зону зварювання, ізолюючиїї від повітря. Розплавлений дугою метал зварювального дроту крапельнопереноситься в зварну ванну, де змішується із розплавленим основним металом. Помірі віддалення дуги метал зварної ванни починає охолоджуватися, тому що доступтеплоти до нього зменшується, а потім він застигає, утворюючи шов. Розплавленийфлюс (шлак) покриває поверхню метала і залишається рідким ще деякий час післятого, як метал уже застигнув. Потім застигає і флюс, утворюючи на поверхні швашлакову плівку.
Дугове зварюванняпо флюсу. Особливість цього процесу – значноменша товщина флюсу, ніж при зварюванні під флюсом. На металеву підкладкукладуть зварні пластини. Місце зварювання засипають тонким шаром флюсу. Дугагорить в умовах вільного доступу повітря. Розплавлений метал дроту при переходічерез дуговий проміжок не має шлакового захисту. Як метал зварної ванни, так ішов покриті тонким шаром шлаку. При зварюванні по флюсу метал зварної ваннизначно гірше захищений від повітря, ніж при зварюванні під флюсом. Цей процесзварювання супроводжується інтенсивним тепловим і світловим випромінюваннямдуги і виділенням парів і диму в навколишнє середовище.
Процес дуговогозварювання з магнітним флюсом заснований на використанні магнітного поля,яке утворюється в результаті проходження зварювального струму через дріт, дугуі зварювальні вироби. Під дією електромагнітних сил до дроту притягуютьсячастинки флюсу, які мають феромагнетичні властивості. Процес дуговогозварювання з магнітним флюсом нагадує зварювання самозахисним порошковимдротом.
В розглянутих способахзварювання з використанням флюсу джерелом теплоти слугує зварна дуга. Приелектрошлаковому зварюванні теплота, необхідна для розплавлення електрода,основного металу, флюсу виділяється в шлаковій ванні при проходженнізварювального струму через рідкий шлак, що має в цьому стані електропровідність.
В проміжку міжкромками зварних деталей і формуючими установками знаходиться ваннарозплавленого шлаку (флюсу), в яку занурений металевий електрод. Приелектрошлаковому зварюванні метал зварювальної ванни і розплавлений електроднийметал захищені від впливу повітря шаром рідкого шлаку.
 1.3 Роль флюсу при зварюванні
Флюс впливає настійкість дугового процесу, формування і хімічний склад металу шва. Флюс взначній мірі визначає стійкість швів проти утворення пор і кристалізованихтріщин, від його складу залежить відділення шлакової плівки з поверхні шва. Зварювальнадуга є одним із видів електричного розряду в газах, тому стійкість її горінняпри інших рівних умовах визначається складом атмосфери дуги. При нагріваннітеплотою дуги флюс виділяє гази і пари, змінюючи склад її атмосфери. Наявністьу флюсі окисів лужних і лужноземельних металів збільшує електричну провідністьі довжину дугового проміжку, що покращує стійкість процесу зварювання, аз’єднання фтору знижує ці показники. Таким чином, флюси мають різністабілізуючі властивості, які виявляють їх хімічний склад.
На форму шва оказуютьсуттєвий вплив стабілізуючі властивості флюсу, його насипна маса ігранумерований склад. Зміцнюючи довжину дуги і глибину її занурення в основнийметал, ці фактори обумовлюють зміну відношення між шириною шва і глибиноюпроплавлення. Укорочуючи дугу, флюс з поганими стабілізуючими властивостями даєвузькі шви з великою глибиною провару і великою висотою підсилення. Флюс здобрими стабілізуючими властивостями подовжує дугу, даючи широкі шви з малимпроплавленням і невеликою висотою підсилення.
Вплив насипної масифлюсу звичайно чітко проявляється при зрівнюванні швів, зварених під скловиднимі пемзовидним плавлячими флюсами однакового хімічного складу. В цьому випадкурізниця в насипній масі особливо велика, що викликає відповідні різноманітнівитрати енергії на його плавлення.
При скловидному флюсі,що має зазвичай насипну масу 1,4–1,7 г/см3, потрібно удвічі більше енергіїна його плавлення, чим при пемзовидному флюсі, що має насипну масу 0,7–0,9 г/см3.В результаті падіння напруги в дузі при зварюванні під склоподібним флюсомбільше, сама дуга коротша, ніж при використанні пемзовидного флюсу.       
Гранулометричний склад(розмір зерен) флюсу, впливає на форму шва таким чином. При зварюванні піддрібним флюсом шви виходять вужчі, з більшою глибиною проплавлення основногометалу і з більшою висотою посилення, чим при використанні флюсу з крупнимизернами. Звідси можна зробити висновок, що вплив гранулометричного складу флюсуна форму шва також пов'язаний із зміною довжини зварювальної дуги. Частково цеможе бути пояснене зростанням насипної маси флюсу, оскільки при додаваннідрібного флюсу до великого насипна маса суміші зростає.
Зовнішній вигляд швазначною мірою визначається рівномірністю відкладення металу, що твердіє, залежноївід стану зварювальної ванни. «Кипіння» зварювальної ванни унаслідок вигораннявуглецю і виділення розчинних в металі газів значно погіршує зовнішній виглядшва. Підвищення окиснення флюсу, сприяюче інтенсивному вигоранню вуглецю, такожпогіршує зовнішній вигляд шва.
Залежно від темпузміни показників в'язкості із зміною температури розрізняють довгі і короткіфлюси. В'язкість довгого флюсу із зміною температури змінюється значноповільніше, ніж в'язкість короткого. Для кільцевих швів малого діаметрупридатніші короткі флюси, тому що їх шлак твердне швидко і надійно утримуєзварювальну ванну від стікання
А) Вплив флюсу нахімічний склад металу шва. Під час зварювання плавленням відбуваєтьсявзаємодія між рідким шлаком і металом. Тривалість цієї взаємодії зазвичай дуженевелика і при дуговому зварюванні може коливатися від декількох секунд до 1хв. При електрошлаковому зварюванні шлак і метал взаємодіють довше (додекількох хвилин). Взаємодія припиняється після твердіння металу і шлаку. Недивлячись на короткочасність реакції, взаємодія між шлаком і металом придуговому зварюванні може проходити дуже енергійно, що обумовлено високимитемпературами розплавленого металу і шлаку, значними поверхнями їх контакту івідносно великою кількістю шлаку. Останнє в середньому складає 30–40% масиметалу при зварюванні під флюсом і до 10% маси металу при зварюванні по флюсу.У зв'язку з невеликою витратою флюсу при електрошлаковому зварюванні рідкийметал і шлак взаємодіють слабо.   
Реакції, що проходятьміж шлаком і металом, є реакціями витіснення з шлаку в метал одного хімічногоелементу іншим, або ж реакціями їх розподілу між шлаком і металом. Реакціївитіснення переважно ведуть до збагачення або збіднення металу шва тими абоіншими легуючими елементами. Реакції розподілу лежать в основі створення вметалі шва неметалічних включень.       Найбільш важливу роль при зварюванніпід плавленими флюсами грають реакції відновлення кремнію і марганцю:
/>
Символи в круглихдужках позначають вміст з'єднання або елементу в шлаковій фазі, в квадратнихдужках – в металевій. Стрілки показують, що реакції можуть йти в обох напрямах.При високих температурах вони переважно йдуть зліва направо (відновленнямарганцю і кремнію з шлаку в метал). При зниженні температури рівновага цихреакцій зміщується справа наліво, тобто марганець і кремній окислюються іпереходять з металу в шлак. Напрям реакцій залежить також від концентраціїреагуючих речовин. Якщо в металі зварювальної ванни міститься мало марганцю ікремнію, а в шлаку багато МnО і SіO2 і мало FeО, при високихтемпературах (поблизу дуги) марганець і кремній відновлюються з шлаку в метал.Якщо ж в металі зварювальної ванни багато марганцю і кремнію, а в шлаку немаєМnО і SiO2 або багато FeО, марганець і кремній окислюватимутьсянавіть в зоні високих температур. Перехід марганцю в шов тим вище, чим більшеМnО і менше SiO2 міститься в зварювальному флюсі – шлаку. Перехідмарганцю із флюсу в шов залежить також від ступеня окисненості флюсу. Чимбільше окиснений флюс, тобто чим вище в ньому вміст окису марганцю Мn2O3,тим перехід марганцю менший. Погіршує перехід марганцю підвищення вмісту окисузаліза у флюсі, як це витікає з реакції (1).
На відміну відпереходу марганцю, перехід кремнію із зварювального шлаку в метал шва зазвичайневеликий (0,1–0,2%), він пропорційний концентрації кремнезему в шлаку і малозалежить від ступеня окисненості шлаку. Збільшення основності флюсу знижує перехідкремнію з шлаку в метал.
Б) Вплив флюсу настійкість швів проти утворення пір. При зварюванні під флюсом шви можуть виявитися пористими.Появі пір, тобто порожнин, заповнених газом, сприяють наступні обставини:наявність іржі або окалини на зварюваних поверхнях; надмірна вологість флюсу ізварюваних поверхонь; забруднення зварюваних поверхонь органічними речовинами;недостатній захист зони зварювання від повітря (малий шар флюсу, великі зазориміж зварюваними кромками); погані технологічні властивості флюсу абоневідповідність флюсу складу основного металу і електродного дроту. Утворенняпір (газових вкраплень) в шві пов'язане з виділенням газів з рідкого металузварювальної ванни (водню, азоту або окису вуглецю) у момент твердіння. Воденьможе потрапляти в зону зварювання разом з іржею, вологою, маслом і органічнимиречовинами. Азот поступає в зону зварювання при поганому її захисті відповітря. Розчинність водню і азоту в рідкому металі вельми велика і зростає зпідвищенням температури. При твердінні металу розчинність в нім водню і азотустрибкоподібно падає, і надлишок їх виділяється у вигляді бульбашок. Унаслідокшвидкого твердіння металу бульбашки газу не встигають повністю виділятися ватмосферу і залишаються в шві у вигляді довгастих пір. Чим більше водню абоазоту потрапляє в зону зварювання, тим більше їх розчиняється в рідкому металіі тим вище вірогідність утворення пір в шві.
На видалення газів іззварювальної ванни робить вплив її форма: з дрібної і широкої ванни газивидаляються легше, ніж з глибокої і вузької. Збільшення швидкості зварювання ізменшення зварювального струму (зменшення погонної енергії зварювання), як іпониження температури зварюваного металу, приводить до збільшення швидкостікристалізації і підвищення схильності шва до утворення пір. Із збільшеннямнапруги (довжини) дуги при зварюванні під флюсом підвищується вміст азоту іводню в шві і вірогідність створення в ній пір. Розчинення водню в металі придуговому зварюванні і пов'язана з цим пористість шва залежать також від родузварювального струму. Так, при зварюванні на змінному струмі за інших рівнихумов розчинення водню і пористість шва максимальні, при зварюванні напостійному струмі прямої полярності (мінус на електроді) – значно менші, а призворотній полярності – мінімальні.
Щоб водень не попадавв зварювальну ванну, кромки зварюваного металу і поверхню зварювального дротуретельно очищають і висушують, а флюс прожарюють. Головна умова відсутності пірв шві при зварюванні під флюсом – правильний вибір флюсу відповідного хімічногоскладу і будови зерен. За допомогою флюсу водень зв'язують в зоні дуги внерозчинні в рідкому металі з'єднання, перш за все НF. Основну роль при цьомуграють складові флюсу СаF2 і SiO2. У зоні зварювання протікають наступніреакції:
/>
Фтористий водень НF,що утворюється, нерозчинний в рідкому металі, тому вміст водню в металі шва ійого схильність до пір зменшуються. Переважне значення мають реакції (3) – (5),оскільки без SiO2 у флюсі скріплення водню фтором неефективне. Такимчином, найбільшою стійкістю проти пір від водню володіють висококременевіфлюси.
Флюси однаковогохімічного складу, але з різною будовою зерен по-різному впливають на утворенняпір в металі шва. Флюси пемзовидної будови набагато ефективніше запобігаютьутворенню пір в шві, чим склоподібні. Пояснюється це тим, що виділеннягазоподібних фторидів, що зв'язують водень в зоні горіння дуги, починається дорозплавлення флюсу (приблизно з 600° С) з поверхні зерен. Чим розвиненіша поверхнязерен, тим більше виділяється газоподібних фторидів і тим інтенсивнішезв'язується водень в зварювальній ванні в нерозчинні з'єднання. Максимальнорозвинену поверхню, а значить, і стійкість швів проти утворення пір маютьпемзовидні флюси.
В) Вплив флюсу настійкість швів проти утворення тріщин кристалізацій. Кристалізаційнітріщини – це макро- і мікроскопічні несуцільності, що мають характер надрізу іщо зароджуються в процесі первинної кристалізації швів між кристалами, щоростуть. Стійкість швів проти утворення тріщин багато в чому залежить відхімічного складу металу шва. Змінюючи вміст в металі шва вуглецю, сірки,марганцю і інших елементів, флюс робить вплив на стійкість швів проти тріщинкристалізацій. Збільшення змісту вуглецю і сірки в шві знижує, а збільшеннязмісту марганцю підвищує стійкість зварних швів проти утворення тріщинкристалізацій. Найбільш високу стійкість швів проти утворення тріщин призварюванні низьковуглецевих і низьколегованих сталей забезпечуютьвисококременеві флюси з високим вмістом оксидів марганцю (35–40%).
Вельми шкідливоюдомішкою в шві, що надає різкий негативний вплив на його стійкість протиутворення тріщин, є сірка, тому слід всемірно знижувати її вміст в металі шва.Необхідно застосовувати флюси з можливо нижчим вмістом сірки і вводити взварювальну ванну елементи, що перешкоджають переходу сірки в метал шва. Такимелементом перш за все є марганець. Відновлюючись з флюсу і переходячи в металзварювальної ванни, він зв'язує сірку в малорозчинне в рідкому металі з'єднанняМnS, яке надалі переходить в шлак. При вмісті у флюсі 25% МnО і більш сіркамайже не переходить з флюсу в метал шва. Підвищення вмісту марганцю в металізварювальної ванни і введення в неї алюмінію і титану перешкоджають переходусірки з шлаку в метал, тим самим підвищуючи стійкість швів проти утвореннятріщин кристалізацій.
До зниження стійкостішвів проти утворення тріщин приводить підвищення вмісту в них вуглецю і уменшій мірі кремнію. Тому застосування флюсів, що окислюють вуглець взварювальній ванні, сприяє збільшенню стійкості швів проти утворення тріщин.Негативний вплив на стійкість швів проти утворення тріщин надає і фосфор.
Г) Вплив флюсу навіддільність шлакової кірки. Легка віддільність шлакової кірки – необхідна умова високоїпродуктивності зварювальних робіт. При поганій віддільності шлакової кіркидоводиться витрачати немало праці і часу на очищення поверхні швів. Це особливоважливо при багатопрохідному зварюванні. Погана віддільність шлакової кіркиможе бути обумовлена як прилипанням шлаку до поверхні металу шва, так ізаклинюванням шлаку кромками зварного з'єднання.
Прилипання шлаку доповерхні шва залежить від характеру взаємодії рідкого шлаку і вже затверділогометалу. Рідкий зварювальний шлак може надавати окиснюючу дію на поверхню вжезатверділого шва. Шлак міцно утримується на поверхні шва тоді, коли ця поверхняокиснена, а у складі шлаку є з'єднання, які можуть міцно зчіплюватися з цієюповерхнею. Такими з'єднаннями при зварюванні сталей є оксиди алюмінію, хрому іванадію. Механічному утриманню шлаку (заклинюванню) сприяють такі дефекти шва,як підрізи, підгортки і т. п. Заклинювання шлаку часто має місце прибагатошаровому зварюванні у вузьке і глибоке оброблення і при зварюваннікутових швів.
 1.4 Класифікація флюсів
Флюси можнакласифікувати по наступних основних ознаках: способу виготовлення, призначенню,хімічному складу, будові і розміру частинок.
За способомвиготовлення флюси розділяють на плавлені і неплавлені. Плавлені флюсиотримують сплавленням компонентів шихти в електричних і полум'яних печах. Унеплавлених флюсах частинки шихти флюсу з'єднуються в зерна без попередньогосплавлення.
Залежно відпризначення і переважного застосування флюси прийнято ділити на дві великігрупи: для дугового і електрошлакового зварювання.
Розрізняють флюсизагального призначення і спеціальні. Флюси загального призначення призначенідля механізованого дугового зварювання і наплавлення широко поширенихвуглецевих і низьколегованих сталей низьковуглецевими і легованими дротами.Спеціальні флюси мають вужчі області застосування.
Широко поширенорозділення флюсів за вмістом в них SiO2 і МnО – хімічно активнихокисів, що найчастіше зустрічаються. Залежно від вмісту SiO2 флюсирозділяють на висококременеві (більше 37–40% SiO2), низькокременеві(менше 35% SiO2) і безкременеві (не більше 4% SiO2).Флюси, призначені для зварювання вуглецевих і низьколегованих сталейнизьковуглецевим дротом, як правило, висококременеві. Низькокременеві флюсизазвичай застосовують для зварювання легованих сталей. За вмістом МnО плавленіфлюси розділяють на безмарганцеві (не більше 1% МnО) і марганцеві. Длявзаємодії металу і флюсу при зварюванні істотне значення має ступінь основностіфлюсу. Вона визначається співвідношенням у флюсі основних і кислих(кислотоутворюючих) окисів. Основними окисами є СаО, МgО, МnО, FeО і ін.,кислими, – SiO2, ТiO2, ZrO2. Окис алюмінію А12O3і окис заліза Fе2O3 мають амфотерний характер. Іншимисловами, якщо у складі флюсу міститься багато кислих окисів, то А12O3і Fе2O3 поводяться як основні окиси. Якщо ж у флюсібагато основних окисів, А12O3 і Fе2O3поводяться як кислі окиси. Фториди і хлориди зазвичай вважають хімічнонейтральними з'єднаннями. Запропоновано багато формул для виразу ступенюосновності зварювальних флюсів. Найчастіше застосовують формулу, рекомендовануМІЗ:
/>
де В – ступіньосновності флюсу; СаО, МnО і ін. – вміст відповідної хімічної сполуки у флюсі,мас.%. Якщо В >1, флюс відноситься до основного типу, якщо В
Згідно ГОСТ 9087–81флюс поставляється з розміром зерен 0,25–4 мм, причому для напівавтоматичногодугового зварювання призначений флюс з розміром зерен 0,25–1,6 мм, дляавтоматичної – флюс з розміром зерен 0,25–2,5, 0,25–4, 0,35–3 і 0,35–4 мм.Флюси, призначені для дугового зварювання і наплавлення вуглецевих сталей,часто застосовують і для зварювання деяких низьколегованих сталей. Тому їх щеназивають флюсами загального призначення. У наший країні для цієї мети служатьплавлені флюси.
А) Флюси длязварювання вуглецевих сталей
Отримання якісних швівна вуглецевих і деяких низьколегованих конструкційних сталях в даний часпрактично вирішується застосуванням наступних поєднань флюсів і зварювальнихдротів: 1) плавлений висококременевий марганцевий флюс і низьковуглецевий абомарганцевий зварювальний дріт; 2) плавлений висококременевий безмарганцевийфлюс і марганцевий зварювальний дріт; 3) керамічний флюс і низьковуглецевий абомарганцевий зварювальний дріт.
Загальним для першихдвох поєднань є застосування плавлених висококременевих флюсів і дроту зкиплячої або напівспокійної сталі. Для заспокоєння металу зварювальної ванни іпопередження пористості при зварюванні киплячої сталі передбачений перехіддеякої кількості кремнію з флюсу. Легування металу шва марганцем з метоюпідвищення стійкості проти утворення тріщин кристалізацій відбувається абочерез флюс (перше поєднання), або через дріт (друге поєднання). Порівняння цихпоєднань флюсу і дроту показує, що зварювальні властивості висококременевихмарганцевих флюсів дещо краще, ніж висококременевих безмарганцевих. Позитивнавластивість висококременевих марганцевих флюсів – висока стійкість зварних швівпроти утворення тріщин кристалізацій. Це обумовлено малим переходом сірки зфлюсів даного типу в метал шва і порівняно сильним вигоранням вуглецю з металузварювальної ванни.
Перевага висококременевихбезмарганцевих флюсів полягає в кращій віддільності шлаку з поверхні шва, щообумовлене меншою окислювальною дією флюсу на метал шва, що твердіє, унаслідокчого утворення окисної плівки на поверхні шва відбувається повільніше іутруднюється зчеплення шлаку з цією поверхнею. До висококременевих марганцевихфлюсів відносяться флюси АН-348-А, АН-348-АМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-60, ФЦ-9 іін. Вони призначені для механізованого зварювання і наплавлення вуглецевих інизьковуглецевих сталей звичайної якості низьковуглецевим і низьколегованимзварювальним дротом. З них найширше застосовуються флюси АН-348-А, АН-60 і ОСЦ-45.На прохання споживачів можливе постачання флюсу марки АН-348-АМ із вмістом до5,5% СаF2 для автоматичного зварювання дротом діаметром до 3 мм.Флюси АН-348-А і АН-348-АМ відрізняються від флюсів ОСЦ-45 і ОСЦ-45М меншимвмістом СаF2. Великий вміст СаF2 у висококременевомумарганцевому флюсі викликає інтенсивніше виділення в атмосферу дуги фтористихз'єднань, що попереджають утворення пір від водню. Разом з тим погіршуєтьсястійкість дуги і гігієнічні умови праці.
У машинобудуванні,вагонобудуванні, будівництві і ряду інших галузей промисловості переважнозастосовують флюси АН-348-А і АН-348-АМ, в суднобудуванні частішевикористовують флюс ОСЦ-45 і ОСЦ-45М.
Згідно ГОСТ 9087–81«Флюси зварювальні плавлені» перераховані вище флюси повинні поставлятися увигляді однорідних по будові зерен без включення чужорідних частинок, зокремачастинок сировинних матеріалів, що не розчинилися, вугілля, коксу, стружки і т. п.Як виняток допускається вельми обмежений зміст частинок чужорідних матеріалів.
Ці флюси, окрім АН-60,є скловидними з об'ємною масою 1,3–1,8 г/см3. Флюс АН-60 пемзовиднийі має об'ємну масу 0,7–1 г./см3. Розмір зерен флюсів АН-348-А і ОСЦ-45повинен знаходитися в межах 0,35–3 мм, флюсів АН-348-АМ, ОСЦ-45М і ФЦ-9 –в межах 0,25–1,6 мм, флюсу АН-60 – 0,35–4 мм. Скловидний флюс зрозміром зерен до 2,5 або до 3 мм і пемзовидний флюс з розміром зерен до 4 ммпризначені для автоматичного зварювання дротом діаметром не менше 3 мм.Скловидний флюс з розміром зерен до 1,6 мм призначений для зварюваннядротом діаметром не більше 3 мм.
З флюсів пемзовидноїбудови найширше застосовують флюс АН-60. У загальному об'ємі виробництва флюсівв країні він займає майже 50%. Флюс АН-60 призначений для зварювання з великоюшвидкістю, і його використовують в основному при виготовленні сталевих труб великогодіаметру для газо- і нафтопроводів. Його високі зварювальні властивості (добреформування швів і висока стійкість проти появи в них пір) обумовленіпемзовидною будовою зерен.
Флюс АН-348-Ввідноситься до групи висококременевих високомарганцевих флюсів. Від флюсу АН-348-Авін відрізняється декілька меншим вмістом МnО, наявністю ТіО2 і тим,що його виплавляють в електричних печах.
Для напівавтоматичногозварювання вуглецевих і низьколегованих сталей призначений флюс ФЦ-9. Невеликевиділення фтористих газів при зварюванні під флюсом ФЦ-9 обумовлене низькимвмістом в його складі СаF2. Ця особливість дуже важлива при напівавтоматичномузварюванні, коли зварник знаходиться ближчим до дуги, чим при автоматичномузварюванні.
Флюс ФЦ-6 добрезарекомендував себе при багатопрохідному зварюванні кільцевих швів навуглецевих і низьколегованих сталях дротами діаметром 4–8 мм, його успішновикористовують на котельних заводах.
Б) Флюси для зварюваннянизьколегованих сталей
Окрім задоволеннязагальних вимог до флюсів, флюси, призначені для зварювання низьколегованихсталей, повинні сприяти отриманню металу шва підвищеної міцності з високимизначеннями ударної в'язкості при низьких температурах. Якщо міцність і хімічнийсклад металу шва визначаються хімічним складом зварювального дроту і основногометалу, то його ударна в'язкість в значній мірі залежить від флюсу. Дляотримання високої ударної в'язкості металу шва потрібно забезпечити йогодрібнокристалічну структуру, низький вміст шкідливих домішок і неметалічнихвключень. З цією метою необхідно знижувати вміст SiO2 у флюсі. Такавимога до складу флюсу привела до переважного використання низькокременевихфлюсів при зварюванні низьколегованих сталей.
При зварюваннінизьколегованих сталей потрібно забезпечити можливо низький вміст водню вметалі шва, це досягається шляхом застосування флюсів з підвищеноюокиснювальною здатністю і спеціальних технологічних заходів. Необхідна міцністьметалу шва на низьколегованих сталях досягається за рахунок легування йогомарганцем, хромом, нікелем, молібденом і ванадієм, а не за рахунок підвищеннявмісту в нім вуглецю, який сприяє підвищенню схильності швів до утвореннятріщин кристалізацій.
Сучасні низьколегованісталі підвищеної міцності при зварюванні вимагають обмеження підведеннятеплоти, щоб запобігти зменшенню міцності основного металу в навколошовнійзоні. Це досягається накладенням багатошарових швів при зварюванні металусередньої і великої товщини. У зв'язку з цим до флюсу, призначеного длязварювання таких сталей, пред'являються підвищені вимоги відносно віддільностішлакової кірки і якості формування шва.
Існує два принциповорізних підходи до питань металургії зварювання легованих сталей під флюсом.Перший з них полягає у використанні хімічно нейтральних флюсів у поєднанні іззварювальними дротами, близькими по складу до основного металу. Флюси в цьомуваріанті практично не містять таких неміцних окисів, як FeО, МnО, SiO2і ТiO2, які при дисоціації виділяють кисень.
Другий підхідпередбачає створення в зоні зварювання окиснювальних умов шляхом введення доскладу флюсу неміцних оксидів, що легко розкладаються при нагріванні. Цезабезпечує проходження ряду корисних металургійних реакцій, які не можуть матимісця при зварюванні під флюсами нейтрального типу. За рахунок цих реакційзнижується концентрація розчинених в рідкому металі водню і вуглецю, щопідвищує стійкість швів проти утворення пір і тріщин; полегшується утвореннязародків і видалення в шлак виниклих окисних включень; забезпечуєтьсясприятливіший розподіл сірки і фосфору між металом і шлаком, що підвищуєстійкість швів проти тріщин кристалізацій.
Такі особливостіокиснювального варіанту процесу зварювання в порівнянні з нейтральним сприялистворенню більшості матеріалів (зокрема флюсів), що мають окиснювальнийхарактер, для зварювання низьколегованих сталей.
Більшість плавленихфлюсів, призначених для зварювання низьколегованих сталей, є низькокременевимислабоокиснюючими. До них відносяться флюси АН-10, АН-22, АН-47, АН-65 і ін.Дослідним шляхом встановлено, що погіршення формування швів, викликанезниженням вмісту SiO2 у флюсі, частково може бути компенсованепідвищенням вмісту А12О3, яке подібно SiO2 здатнедодавати флюсу в'язкість, робити його шлак довгим. Тому у складі флюсів длязварювання низьколегованих сталей зазвичай багато окису алюмінію, причому йогоконцентрація тим вище, чим менше міститься SiO2. Подібно до окисуалюмінію на в'язкість флюсу діють і інші комплексообразуючі окиси, наприкладZrO2. Введення у флюс значної кількості А12О3замість SiO2 знижує його хімічну активність по відношенню до металузварювальної ванни, зменшує забрудненість металу шва неметалічними включеннямиі сприяє поліпшенню його механічних властивостей.
Низькокременеві флюсисприяють підвищенню ударної в'язкості металу шва при низьких температурах(нижче – 35° С). Якщо така вимога до металу шва не пред'являється, то можливевикористання висококременевих флюсів, що відрізняються вищимизварювально-технологічними властивостями, ніж низькокременеві. В деякихвипадках для зварювання низьколегованих сталей можна застосовувати флюси,призначені для зварювання середньолегованих сталей.
Першими вітчизняниминизькокременевими флюсами, розробленими для зварювання низьколегованих сталей,були АН-10 і АН-22. Флюс АН-22 використовують в даний час при дуговому іелектрошлаковому зварюванні низьколегованих сталей підвищеної міцності. Придуговому зварюванні флюс АН-22 у поєднанні з відповідними дротами забезпечуєотримання зварних швів з необхідними показниками механічних властивостей. Металшва мало забруднений неметалічними включеннями. Проте цей флюс має і недоліки:недостатньо добре формування швів і порівняно низьку їх стійкість протиутворення пір, що обумовлене пониженим вмістом в нім SiO2. Врезультаті подальших розробок були створені флюси АН-42, АН-15, АН-15М, ФЦ-11 іін., що перевершують флюс АН-22 по зварювальних властивостях і разом з тимзабезпечують збільшені вимоги до механічних властивостей металу шва.
Флюс АН-42 призначенийдля зварювання низьколегованих і середньолегованих сталей, в основномусуднобудівних. До цих пір він знаходить деяке застосування, чому сприяєпоєднання задовільних зварювально-технологічних властивостей флюсу зприйнятними механічними властивостями металу шва.
Флюс АН-15,розроблений для зварювання легованих сталей, в основному типу 30ХГСА,забезпечує нижчий вміст фосфору в металі шва, чим флюси АН-42 і АН-22, а призварюванні дротом 18ХМА зрушує поріг холодноламкості металу нижче –70° С. Однакпри використанні флюсу АН-15 формування швів, особливо кілець на трубах,погане. Шлакова кірка відділяється насилу, стійкість проти насичення шва воднемнизька. До того ж технологія виготовлення флюсу АН-15 складна. В даний час флюсАН-15 в основному замінений флюсом АН-15М, який відрізняється нижчим вмістомSiO2, підвищеним вмістом СаО і А12О3, а такожневеликою добавкою NaF. У зв'язку з цим флюс АН-15М менше окисляє вуглець ілегуючі елементи в металі зварювальної ванни, метал шва менше забруднюєтьсясульфідними і оксидними включеннями, при цьому забезпечується така ж стійкістьпроти утворення тріщин, як при використанні флюсу АН-15. За якістю формуванняшвів, стабільності горіння дуги і віддільності шлакової кірки флюс АН-15Мперевершує флюс АН-15.
Флюс ФЦ-11 розробленийдля багатошаровому зварюванні низьколегованих безмарганцевих сталей. Він немістить окисів марганцю, а тому практично не збагачує метал шва фосфором, щоміститься у великій кількості в марганцевій руді. Легування металу швамарганцем здійснюється через дріт. Флюс не вимагає високотемпературної обробкипісля мокрої грануляції, не схильний до вторинної гідратації при зберіганні наповітрі і забезпечує легку віддільність шлакової кірки, що вельми важливе призварюванні з'єднань товстого металу з глибоким і вузьким обробленням кромок.Застосовується у поєднанні з дротами зі спокійної сталі. Відсутність помітноїхімічної взаємодії шлаку з розплавленим металом і переходу кремнію і марганцю зфлюсу в метал шва дозволяє отримувати при багатошаровому зварюванні метал знезначним вмістом неметалічних включень.
Добрі показникиударної в'язкості металу шва при низьких температурах забезпечує пемзовиднийфлюс АН-37П, розроблений для односторонньої зварювання сталей на ковзаючомумідному повзунові. Він володіє також достатньо високимизварювально-технологічними характеристиками.
Для зварюваннятовстого металу у вузьке оброблення з паралельними кромками призначений флюс ФЦ-16,розроблений на основі системи SiO2 – СаО – А12О3 –СаF2. Таке оброблення при зварюванні під флюсом товстого металудоцільніше, ніж несиметрична Х-образна. Вона дозволяє істотно підвищитипродуктивність праці, економити зварювальні матеріали і електроенергію.
Для здійсненнязварюванні у вузьке оброблення необхідний флюс, що задовольняє ряду спеціальнихвимог: легка віддільність шлакової кірки з гарячого металу і її мимовільнерозтріскування, формування швів з гладкою поверхнею, без підрізів навертикальних кромках. З метою зниження інтенсивності проходженнякременевідновного процесу до складу флюсу ФЦ-16 введений NaF при співвідношенніSiO2: СаО = 2: 1, що забезпечує задовільні зварювально-технологічнівластивості флюсу і необхідні властивості металу шва.      
Введення до складунизькокременевих флюсів окисів заліза сприяє значному поліпшенню механічнихвластивостей металу шва на низьколегованих високоміцних сталях і сталяхпідвищеної міцності. Гальмується проходження кремене- і марганцевовідновлюючихпроцесів, відбувається деяке окислення розкислювачів і легуючих елементів.Продукти цих реакцій частково залишаються в металі шва у виглядімілкодисперсної фази, що складається з окисів заліза і окисів легуючихелементів. Серед плавлених низькокременевих флюсів окиснюваного типу,призначених для зварювання таких сталей, першим був розроблений флюс АН-17, щовиготовляється в невеликих кількостях плавкою в електропечі з водоохолоджуванимметалевим стаканом. Потім були розроблені флюси АН-17М і АН-43. Всі ці флюсимають скловидну будову зерен. Унаслідок підвищеного вмісту окисів заліза вониінтенсивно окислюють метал зварювальної ванни, причому чад легуючих елементіввищий, ніж при зварюванні під низькокременевими слабоокиснюваними флюсами. Узв'язку з цим для досягнення однакових міцних властивостей металу шва упоєднанні з низькокременевими сильно окиснюваними флюсами необхіднозастосовувати зварювальні дроти з вищим вмістом легуючих елементів.
Флюси АН-17, АН-17М іАН-43 дозволяють отримувати наплавлений метал з вельми низьким вмістом водню(до 3 мл/100 г. металу). В порівнянні з флюсом АН-43 флюс АН-17М забезпечуєнижчі концентрації фосфору і кисню в металі шва, що зумовлює його переважнезастосування при зварюванні конструкцій з високоміцних сталей.
Окисли заліза містятьтакож флюс НФ-18М, призначений для зварювання низьколегованих сталей венергетичному машинобудуванні. Наявність в нім окислів заліза і титанузабезпечує деяке окислення металу зварювальної ванни, гальмує проходженнякременевідновлюваного процесу і істотно знижує вміст водню в металі шва. Длязменшення окислення марганцю флюс містить окиси марганцю. Але їх введення уфлюс з марганцевою рудою навіть найвищої якості неминуче підвищує в нім змістфосфору і приводить до неприпустимого збагачення металу шва фосфором. З метоюзниження вмісту фосфору в швах окисли марганцю у флюс 11Ф-18М вводять зсинтетичним окисом марганцю. У поєднанні з відповідними легованими дротами флюсНФ-18М при зварюванні корпусів атомних реакторів із сталі 15Х2НМФА забезпечуєоптимальний вміст в металі шва кремнію, марганцю, кисню, фосфору, а такожнизький вміст водню (дифузійного близько 3 мл/100 г., залишкового – 0,0001%).
Принципово новимшляхом гальмування кременевідновлюваного процесу є введення до складу флюсуречовин, поверхнево-активних на міжфазній межі метал – шлак.
Сумісне введення уфлюс порівняно невеликих кількостей окисів цирконію і титану, особливо придотриманні певного співвідношення між їх концентраціями, забезпечує істотне зменшеннякількості окисних неметалічних включень в шві. При цьому ударна в'язкість швівпомітно зростає. Таким чином встановлена принципова можливість створенняплавлених флюсів, наприклад АН-47, з відносно високим вмістом кремнезему, щоволодіють добрими зварювальними властивостями і що разом з тим забезпечуютьвисоку холодостійкість металу шва. Флюс АН-47 призначений для зварюванняповоротних стиків труб великого діаметру з низьколегованих сталей підвищеноїміцності, а також конструкційних низьколегованих сталей звичайної і підвищеноїміцності. Флюс знайшов широке застосування при будівництві магістральних газо-і нафтопроводів. Рекомендується для зварювання мостових і інших конструкційвідповідального призначення.
На цьому ж принципірозроблений склад флюсу АН-65, призначеного для зварювання газонафтопроводнихтруб великого діаметру в заводських умовах. Він поступово витісняє зтрубозварювального виробництва широко вживаний для цієї мети флюс АН-60. ФлюсАН-65 дозволяє зварювати труби з тією ж швидкістю, що і АН-60, але при цьомуістотно понизити напругу дуги, зменшити ширину шва і витрату енергії на йогозварювання. Крім того, при зварюванні під флюсом АН-65 забезпечується вищахолодостійкість швів на трубах із сталей підвищеної міцності.
Інтенсивністьпроходження кременевідновлюваного процесу знижується при зростанні концентраціїкремнію в зварювальному дроті. При достатньо високій його концентрації цейпроцес взагалі може зупинитися. Такий вміст кремнію в дроті, при якому невідбувається ні його вигорання, ні перехід в метал шва, називається нейтральноюточкою даного зварювального флюсу. Мінімальний вміст кисню в шві має місцетоді, коли концентрація кремнію і марганцю в дроті близька до рівноважної дляфлюсу. Тому при зварюванні низьколегованих сталей потрібно застосовуватизаспокоєні або ж леговані кремнієм зварювальні дроти з достатньо високимвмістом марганцю.
В) Флюси длязварювання середньолегованих сталей.        
Дозварювально-технологічних властивостей флюсів для середньолегованих сталейпред'являються такі ж вимоги, як і до флюсів для низьколегованих сталей. Протеє ряд металургійних особливостей, що обумовлюють застосування при зварюваннісередньолегованих сталей спеціальних флюсів. Це перш за все вищий ступіньлегування металу, що викликає його підвищену чутливість до змісту неметалічнихвключень і водню. Тому при зварюванні середньолегованих сталей небезпекаутворення тріщин вища, ніж при зварюванні низьколегованих, і важче забезпечитирівноміцність металу шва з основним металом, оскільки унаслідок небезпекиутворення тріщин кристалізацій вміст вуглецю в шві доводиться жорсткообмежувати. Тому потрібно вводити в шов через зварювальний дріт додатковікількості легуючих елементів і знижувати їх окислення в процесі зварювання.Низька окислювальна здатність флюсу необхідна і для забезпечення легкоївіддільності шлаку від швів, що містять ванадій, ніобій або хром. У нашийкраїні для зварювання і наплавлення середньолегованих сталей застосовуютьнизькокременеві і безкременеві плавлені флюси.
Один з першихвітчизняних низькокременевих плавлених флюсів – флюс АН-20 в даний час застосовуютьголовним чином для наплавлення легованих сталей. Його виготовляють іпоставляють згідно ГОСТ 9087–81 у вигляді трьох марок (АН-20С, АН-20СМ і АН-20П),що мають однаковий хімічний склад, але відрізняються розміром і будовою зерен.Індекси в найменуванні марки флюсу мають наступні значення: С – скловидний, П –пемзовидний, М – (дрібний) мілкий. Флюс АН-20 забезпечує цілком задовільнеформування шва і легку віддільність шлакової кірки від поверхні шва, якхолодного, так і нагрітого до температури 300–400° С. При вищихтемпературах металу (600–850° С) шлак відділяється погано. Для наплавленнячавунною і сталевою стрічкою розроблений флюс АН-28. Його високі стабілізуючівластивості дозволяють надійно вести наплавлення не тільки вузькою, але іширокою стрічкою.
Пемзовиднийнизькокременевий флюс АН-70 призначений для наплавлення середньо- івисоколегованих сталей. Флюс АН-70 більш тугоплавкий і короткий в порівнянні зфлюсом АН-20, тому його можна застосовувати при наплавленні поверхні значнобільшої кривизни, чим при використанні флюсу АН-20. Основна перевага флюсу АН-70– відмінна віддільність шлакової кірки з поверхні нагрітого до температури700–800° С металу, обумовлена його низькою окислювальною здатністю і вельмималим коефіцієнтом термічного розширення.
Флюс ОФ-10застосовують для наплавлення перлітових сталей стрічкою з корозійно-стійкоїсталі, що містить значну кількість хрому. Він характеризується малоюокиснюваною здатністю по відношенню до металу зварювальної ванни і добре формуєнаплавлений метал шириною до 100 мм. Флюс ОФ-10 застосовують тількипемзовидний з насипною масою не більше 0,8 г/см3. Він схильний допоглинання вологи, у зв'язку з чим перед зварюванням його слід прожарювати притемпературі 950 + 30° С.
Хоча окиснювальна діянизькокременевих флюсів, що особливо не містять окисів марганцю, на металзварювальної ванни невелика, все ж таки вона достатня, щоб повністю або взначній мірі окислити і перевести в шлак такі елементи, як титан, алюміній,цирконій і ін. Недолік цих флюсів – не завжди задовільна віддільність шлаку зповерхні швів, що містять ванадій, ніобій і хром, внаслідок окислення поверхнішва рідким шлаком.
Перераховані недолікинизькокременевих флюсів викликали необхідність розробки і застосуваннябезкременевих безмарганцевих флюсів, що не містять SiO2 і МnО іінших неміцних окисів, або ж таких, що містять їх тільки як забруднюючідомішки. Безкременеві флюси складаються з таких міцних окислів, як А1203,СаО і МnО, а також з фторидів лужних і лужноземельних металів. До безкременевихвідносяться флюси АН-30, ОФ-6, АВ-4 і ін. У поєднанні з відповідними легованимидротами вони забезпечують отримання зварних з'єднань з високими механічнимивластивостями, проте по зварювально-технологічних характеристиках помітнопоступаються низькокременевим флюсам.
Пемзовидний флюс ОФ-6застосовують для зварювання і наплавлення середньо- і високолегованих сталей.Він містить SiO2 тільки як неминучу домішку. Маючи в своєму складіфторид кальцію і міцні оксиди, він мало впливає на хімічний склад металу шва.Флюс ОФ-6 гранулюється мокрим способом, тому для можливо повнішого видаленнявологи обов'язкове його прожарення при високій температурі. Зважаючи напідвищену гігроскопічність цей флюс вимагає прожарення перед застосуванням, які флюс ОФ-10.          Спеціально для зварювання середньолегованих високоміцнихсталей розроблені флюси АВ-4 і АВ-5. У групі середньолегованих сталейвисокоміцні (σв ≥ МПа) і надміцні (σв ≥1400МПа) займають особливе місце, оскільки їх використання дозволяє істотнопонизити металоємність конструкцій. Для зварювання середньолегованихвисокоміцних сталей бажано застосовувати флюси, що не окиснюють металзварювальної ванни. Вказаній вимозі найбільшою мірою відповідають флюси нагалоїдній основі. Проте вони володіють вельми низькими зварювально-технологічнимихарактеристиками. Спроба поліпшити ці показники введенням до складу флюсівокремих оксидів (СаО, МgО, ТiO2) не дає позитивних результатів.Сумісні ж добавки міцних оксидів і невеликої кількості SiO2 (в сумідо 15%) помітно покращують властивості флюсу. Так були створені слабоокислюючіфлюси АВ-4 і АВ-5. До їх недоліків слід віднести підвищену схильність догідратації, що вимагає їх прожарення перед застосуванням (600–700° С). Флюс АВ-5володіє кращими в порівнянні з флюсом АВ-4 зварювально-технологічнимивластивостями. При зварюванні середньолегованих сталей крім правильного виборузварювальних матеріалів (флюсу і дроту) необхідно ретельно готувати ціматеріали до зварювання, щоб уникнути підвищеного вмісту водню в шві. Якщовміст водню перевищує 3 мл/100 г. металу, то шви на високоміцних сталяхмають незадовільні механічні властивості незалежно від вмісту в нихнеметалічних включень і характеру структури. Підготовка полягає в ретельномупрожаренні флюсу при температурі, що рекомендується, очищенню дроту ізварюваних кромок від іржі, масла та інших забруднень.
Г) Флюси длязварювання високолегованих сталей
Першими вітчизнянимифлюсами, призначеними для зварювання високолегованих сталей, були АН-26, ФЦЛ-1і ФЦЛ-2. Найбільш вдалий з них – флюс АН-26, який і в даний час широкозастосовують для механізованого зварювання високолегованих корозійно-стійких іжароміцних сталей. Флюс згідно ГОСТ 9087–81 випускають трьох марок однаковогохімічного складу з різною будовою зерен (АН-26С – скловидний, АН-26П –пемзовидний, АН-260П – суміш зерен скловидної і пемзовидної будови).
Для автоматичногозварювання високолегованих чистоаустенітних сталей типу 0Х23Н28М3Д3Трозроблений і застосовується сильноокиснюючий низькокременевий флюс АН-18. Упоєднанні з ним застосовують дріт ідентичного з основним металом хімічногоскладу. Підвищена окиснювальна здатність флюсу АН-18, викликана наявністю вйого складі значної кількості оксидів заліза, істотно підвищує стійкість швівпроти утворення гарячих тріщин і попереджає можливість проходженнякременевідновлюваного процесу. Висока стійкість проти утворення гарячих тріщиндозволяє вести зварювання при збільшеній погонній енергії.
Для зварюванняазотовмісних корозійностійких сталей розроблений флюс АН-45, що забезпечуєпідвищену ударну в'язкість металу шва при низьких температурах. Це досягаєтьсяв результаті зниження в шві вмісту кремнію і сірки, мінімального вигораннялегуючих елементів, а також деякого зниження загального вмісту газів і окиснихнеметалічних включень. Флюс АН-45 можна також застосовувати для зварюваннявисоколегованих хромонікелевих сталей типу 18–8 і ін.
Для наплавлення ізварювання високолегованих аустенітних сталей застосовують також флюси ОФ-10 іОФ-6. Вони забезпечують цілком задовільне формування швів і достатньо високу їхякість. Кращими технологічними властивостями і меншою схильністю до гідратаціїволодіє флюс ФЦ-17. Він містить до 30% SiO2 і спеціальні добавкисолей, що істотно знижують інтенсивність окислення феритообразуючих елементів –хрому і ніобію.
Плавлені безкисневіфлюси серії ІМЕТФ розроблені для зварювання хромонікелевих сплавів іаустенітних сталей, легованих алюмінієм, титаном, вольфрамом, молібденом ііншими елементами. До їх достоїнств відносяться модифіковані структури металушва, підвищення його стійкості проти утворення гарячих тріщин, високий перехідлегуючих елементів з дроту і основного металу, високі механічні властивостізварного з’єднання. Ці флюси розроблені на основі системи СаF2–BaCl2.Крім того, в них міститься NaF. Оптимальні зварювальні властивості флюсівзабезпечуються при 15% BaCl2. Найбільш висока стійкість швів протиутворення гарячих тріщин спостерігається при 5% NaF (флюс ІМЕТ-33).
Д) Керамічні флюси
На відміну відплавлених флюсів, керамічні флюси (у деяких країнах їх називаютьагломерованими) при виготовленні не розплавляють. Вони є механічною сумішшюпорошкоподібних компонентів, зцементованою єднальною речовиною, і виготовлену увигляді гранул відповідного розміру. В якості єднальної речовини зазвичайзастосовують водний розчин силікату натрію – так зване рідке скло.
Оскільки сумішпорошкоподібних матеріалів (суха шихта флюсу) перед гранулюванням ретельноперемішується, то кожне зерно флюсу, що складається з міцно сполучених дрібнихчастинок початкових матеріалів, містить всі компоненти в рецептурномуспіввідношенні. Зерна-гранули флюсу мають однаковий хімічний склад і щільність.Завдяки цьому попереджається можливість розділення керамічного флюсу на йогоскладові частини при транспортуванні і використанні.
Відсутність плавленняпри виготовленні керамічних флюсів дозволяє вводити в їх склад, окрім звичайнихрудомінеральних шлакоутворюючих компонентів, що використовуються в плавленихфлюсах, також феросплави, метали, карбонати, вуглецеві речовини, вищі оксидиелементів і інші матеріали незалежно від їх взаємної розчинності. Ці матеріализберігаються в натуральному стані до моменту їх використання в процесізварювання. Це дозволяє за допомогою керамічного флюсу проводити додатковуметалургійну обробку наплавленого металу, ефективніше впливати на склад і структуруметалу шва.
Разом з тим керамічніфлюси володіють деякими недоліками в порівнянні з плавленими флюсами. Вонибільш гігроскопічні. Гранули керамічних флюсів зазвичай менш міцні і більшсхильні до подрібнення, чим гранули плавлених флюсів. Хімічний складнаплавленого металу при зварюванні під керамічними флюсами, що містять значнікількості легуючих компонентів, більше залежить від режиму зварювання, чим привикористанні плавлених флюсів. Вказані недоліки керамічних флюсів можуть бутиусунені шляхом удосконалення технології їх виготовлення і дотримання параметріврежиму зварювання, що рекомендуються.
Керамічні флюси, щовідкривають широкі можливості металургійної дії на метал шва, не дивлячись навказані недоліки, у ряді випадків незамінні, наприклад, при необхідностіотримання особливо високої якості зварних швів відносно ударної в'язкості принизьких температурах, стійкості швів проти утворення пір і тріщин, легкоївіддільності шлакової кірки і деяких інших спеціальних вимог, що пред'являютьсядо зварних з'єднань.
2. Охорона праці
Санітарно-гігієнічніумови і обов'язкові заходи щодо техніки безпеки регламентуються «Системоюстандартів безпеки праці», «Будівельними нормами і правилами» (СНіП), правиламитехніки безпеки і виробничої санітарії при виконанні окремих видів робіт,правилами пристроїв і безпечної експлуатації окремих видів устаткування,єдиними вимогами безпеки до конструкцій устаткування, різними інструкціями,вказівками і іншими документами.
Всі особи, щопоступають на роботу, пов'язану із зварюванням, повинні проходити попередні іперіодичні медичні огляди.2.1 Вентиляція
Основними професійнимизахворюваннями зварювачів є пневмоконіоз і інтоксикація марганцем, характеррозвитку яких і тяжкість течії залежать від концентрації і змісту аерозолю взоні дихання зварника.
Міністерством охорони здоров'я встановлені норми допустимихконцентрацій (ДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони і кількість повітря,необхідна для розчинення шкідливих аерозолів до ДК, межі швидкості руху повітряу джерел виділення шкідливих речовин.2.2 Засоби індивідуального захисту
Відповідно до характеру виконуваної роботи зварювачам видаєтьсяспецодяг і спецвзуття для захисту від бризок розплавленого металу і шлаку, теплових,механічних і інших дій. Одяг повинен бути із спеціального легкого негорючого матеріалу,спеціальні черевики з шкарпетками, захищеними металевими пластинками і бічною застібкою,що виключає попадання іскор і крапель металу, рукавиці однопалі з крагами зшкіряного спилка. При стельовому зварюванні для захисту верхньої частини тулубавидається пелерина, для захисту предпліч – нарукавники. При плазмовомузварюванні видаються нарукавники, а для шиї і грудей – надгрудникі з м'якоговогнестійкого матеріалу.
Для захисту обличчя і очей від дії променистої енергії дуги,а також від бризок розплавленого металу, зварювачі і оператори плазмових установокзабезпечуються щитками і масками, а газозварники і допоміжні робочі –окулярами. При дуговому електрозварюванні і плазмовій обробці застосовують щиткизахисні по ГОСТ 12.4.035 – 78 з світлофільтрами по ГОСТ 9411–81Е. Іззовнішнього боку світлофільтр закривають прозорим склом, яке міняють у мірузабруднення.
Газозварники і газорізальники забезпечуються захиснимиокулярами закритого типу із світлофільтрами, які вибирають залежно від потужностіполум'я. Для захисту очей допоміжних робочих і кранівників в зварювальних цехахвикористовують захисні окуляри «Схід».
При виконанні важких робіт і при великих концентраціях пилудля захисту органів дихання можуть бути використані маски з поданням чистогоповітря безпосередньо в зону дихання. В деяких випадках використовуютьпротипилові і фільтруючі протигази.
В якості засобівзахисту від шуму при обслуговуванні плазмових установок використовуютьпротишумові навушники і шлеми.2.3 Електробезпека
Стан ізоляції проводів повинен відповідати Правиламупорядження електроустановок (ПЕУ). Опір ізоляції перевіряється не рідше заодин раз на місяць, а стан рухомих контактів і клем – не рідше за один раз натри дні.
Напруга холостого ходу на затисках генератора аботрансформатора не повинна перевищувати 110 В для машин постійного струму і 70 Вдля машин змінного струму. Зварювальні машини повинні знаходитися підспостереженням фахівців. Установку і ремонт їх повинні проводити тількиелектромонтери.
Всі установки, призначені для зварювання в особливонебезпечних умовах (усередині металевих ємностей, при зовнішніх роботах),повинні бути забезпечені пристроями автоматичного відключення напруги холостогоходу або обмеження його до напруги 12В з витримкою часу не більше 0,5 с.
Корпуси зварювальної апаратури і джерел струму необхіднозаземляти. Крім того, обов'язково повинен бути заземлений зварюваний виріб.Устаткування електрозварювання пересувного типу, захисне заземлення якогопредставляє труднощі, повинне бути забезпечене пристроєм захисного відключення.
При появі напруги на частинах апаратури і устаткування, що неє струмоведучим, необхідно припинити зварювання, викликати майстра абочергового електрика.
Перед приєднанням зварювальної установки слід провестизовнішній огляд, звернувши увагу на стан контактів і заземлюючих провідників, наявністьі справність захисних засобів. При виявленні несправностей включати установкузабороняється.
Всі установки електрозварюваня забезпечують пусковимиреостатами і вимірювальними приладами для безперервного контролю за роботою.Пристрої для перемикання повинні бути захищені кожухами, але мати вільнийпідхід. Установки для електрозварювання забезпечують схемами і інструкціями, щопояснюють призначення кожного приладу і його дію.
 2.4 Правила безпечної роботи на установках газового зварювання і різання
Безпека при експлуатації газозварних установок обумовленазнанням властивостей вживаних газів, наприклад, кисень здатний викликатисамозаймання деяких матеріалів, а ацетилен схильний до мимовільного вибухового розпаду,утворенню вибухонебезпечних ацетиленідів і т.д.
Кисень і горючий газ зберігають і перевозять в спеціальнихбалонах або подають по цехових газопроводах. Балони і газопроводи маютьпізнавальне забарвлення: для кисню – блакитне, ацетилену – біле, всі іншігорючі гази – червоне. Правила безпечної експлуатації газопроводів і балонівзатверджені і контролюються Держгортехнаглядом.
На верхній сферичній частині кожного балона повинні бутинаступні дані: товарний знак заводу-виробника; номер балона, маса порожньогобалона, місяць і рік виготовлення і рік наступного огляду, робочий тиск,місткість, клеймо ОТК заводу-виробника. Забороняється експлуатувати балон, уякого закінчився термін огляду, відсутнє клеймо, не справний вентиль абопошкоджений корпус (тріщини, сильна корозія, помітна зміна форми). Під часроботи балон повинен бути укріплений у вертикальному положенні на відстані неближче 5 м від джерел з відкритим полум'ям і не ближче за 1 м відприладів центрального опалювання.
Кріплення редуктора до вентиля балона повинне бути надійним.Відкривати вентиль потрібно плавно, при різкому відкритті можливе йогозаймання. Перед вживанням редуктори повинні бути ретельно перевірені. Привиявленні на кисневому редукторі жиру або масла, його промивають діхлоретаном,чотирихлористим воднем або спиртом. Необхідно оберігати редуктори від попаданняв них окалини, стружок, піщинок, які можуть привести до витоку газу. Справністьроботи редуктора перевіряють не рідше за один раз на тиждень.
Не можна витрачати весь газ з балона. Залишковий тиск кисню вбалоні повинен бути не менше 5 · 104 Па, а ацетилену не менше (5–20)·104 Па при температурі плюс 15 – 20 °С. У цеху, де працюють небільше 10 постів, допускається мати по одному запасному балону кисню іацетилену для кожного поста. За наявності більше 10 постів повинне бутивлаштоване централізоване постачання газами.
Ацетиленові генератори повинні забезпечувати автоматичневироблення певної кількості ацетилену залежно від відбору газу. Перерва увідборі газу не повинна викликати викидання ацетилену в атмосферу. Нагріванняводи в генераторі вище 60 °С не допускається. Для кращого охолоджуваннявитрата води повинна бути 5–10 л на 1 кг карбіду. Мул вивантажують з генератора тільки після повного розкладання даної порції карбіду. Ями для мулувлаштовують просто неба і обладнують огорожами, а також написами про заборонупроходити мимо з відкритим вогнем і палити. У приміщенні на видноті повиннависіти інструкція по догляду за генератором, затверджена Інспекцією охоронипраці.
Кожен генератор повинен мати водяний затвор, встановлений походу газу до пальників. На стаціонарних установках, окрім постових, повиненбути встановлений центральний водяний затвор незалежно від числа постів.Пропускна спроможність постових затворів повинна відповідати – максимальній витратіацетилену в пальнику, а центрального – максимальній продуктивності генератора.Запобіжна пластинка олов'яної фольги повинна розриватися при тиску до 23 · 104Па. Установка міцніших пластинок недопустима. Водяні затвори контролюють кожніодин-два місяці. При надмірному тиску газу в магістралі (вище 1 · 104 Па)потрібно користуватися тільки закритими затворами.
Пальники або різаки кріпляться до балона або газопроводугнучкими гумовими рукавами обплітальної конструкції по ГОСТ 9356 – 75. Кріплятьрукави м'яким дротом або спеціальним хомутом. Застосовувати рукави, вигорілі усередині,а також з розшаруваннями, тріщинами, випучинами забороняється. Пошкодженучастину рукава можна вирізувати і шматки з'єднувати двостороннім ніпелем (ГОСТ1078 – 71).        
Пальники і різаки повинні утримуватися в справності. Чиститиотвір мундштука можна тільки дерев'яною паличкою або латунним дротом. Нагрітийпальник охолоджують зануренням у відро з чистою водою, при цьому ацетиленовийвентиль повинен бути щільно закритий, а кисневий трохи прочинений, щоб запобігтипопаданню води всередину пальника.2.5 Протипожежні заходи
При дуговій електрозварюванні відкритою дугою, а також приконтактному зварюванні оплавленням, газовому зварюванні і особливо різанні,бризки розплавленого металу розлітаються на значні відстані, що викликаєнебезпеку пожежі. Тому зварювальні цехи повинні споруджуватись з негорючихматеріалів. В місцях зварювання недопустимо накопичення займистих змащувальних матеріалів,ганчірок для обтирання і ін.
При газовому зварюванні і різанні можливість вибухів і пожежобумовлена також застосуванням горючих газів і пари горючих рідин, які в сумішіз повітрям можуть вибухати при підвищенні температури або тиску. З міддю, срібломі ртуттю ацетилен утворює з'єднання, які можуть вибухати при температурі вище1200С від ударів і поштовхів.
При займанні барабана з карбідом або ацетиленового генераторадля гасіння необхідно користуватися стислим азотом або вуглекислотними вогнегасниками.Для швидкої ліквідації вогнищ пожежі поблизу місця зварки завжди повинні бутибочка з водою і відро, ящик з піском, лопата, а також ручний вогнегасник.Пожежні крани, рукави, стовбури, вогнегасники і інші засоби гасіння пожежінеобхідно утримувати в справності і зберігати в певних місцях за узгодженням зорганами пожежного нагляду.
Пожежа може виникнути не відразу, тому при закінченні роботинеобхідно уважно перевірити, чи не тліє що-небудь, чи не пахне димом і гаром.
Використана література
1. В.Г. Фартушный,М.А. Ющенко. Электродуговая сварка сталей К.: Наукова думка, 1975.
2. В.Є.Канарчука, А.Д. Чигиринця, О.Л. Голяка, П.М. Шоцького. – Київ,1993 р.
3.Геворкян В.Г. Основы сварочного дела М.: Высшая школа, 1968
4. Думов С.И. Технологияэлектрической сварки плавлением – Машиностроение, 1994:
5. М.В. Рибаков.Дугове і газове зварювання К.: Наукова думка, 1994.
6.«Машиностроение», 1982. Сварочные материалы для механизированных способовдуговой сварки. – Москва «Машиностроение», 1983….
7. Н.П.Сергєєв. Довідник молодого електрозварника
8. Науковадумка, 1988. Справочник сварщика // Под ред. Степанова В.В. Изд.4-е, перераб. и доп. – Москва.
9. Степанов В.В. Справочниксварщика М., Машиностроение, 1974…. Технологія та обладнання для відновленняавтомобільних деталей. // Під ред. Л. 1987.
10. Токаренко В.М.Технологія автодорожнього машинобудування і ремонт машин. – Київ «Вищашкола», 1992 р.
11. Чернышов Г.Г. Справочникмолодого электросварщика по ручной сварке М.: Машиностроение
12. Шебеко Л.П. Оборудованиеи технология дуговой сварки М.: Высшая школа, 1986.