Эксплуатация и ремонт машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов 

Оборудование, используемое при ремонте деталей сваркой, такое же, как и при сварке новых деталей.

Сваркой соединяют отдельные части деталей, заваривают трещины, рако­вины и устраняют другие дефекты.

Наплавка — процесс нанесения расплавленного металла необходи­мого состава на поверхность детали, нагретую до температуры плавления. При наплавке нанесенный слой металла прочно соединяется с основным метал­лом вследствие образования металлической связи.

Наплавку применяют для восстановления размеров детали и придания заданных свойств ее поверхности путем правильного выбора химического состава  и структуры  наплавленного  металла.

Наплавка является разновидностью сварки. Однако наплавочные про­цессы отличаются от сварочных. При наплавке сварочный процесс исполь­зуется для наращивания на основной металл слоя металла или сплава со свой­ствами, иногда отличающимися от свойств основного металла.

В связи с этим к процессу наплавки предъявляются следующие основные требования:

1)  для обеспечения заданных физико-механических свойств в наплавленном слое процесс наплавки не должен изменять исходного химического состава и структуры наносимого металла, т. е. при наплавке доля основного металла и  наплавленном  слое должна  быть  минимальной;

2)  для сохранения прочности ремонтируемой детали процесс наплавки но должен изменять ее исходного химического состава, структуры и напря­женного  состояния;

'Л) наплавленный слой должен обладать достаточно высокой прочностью ецси.'кмшя  с  основным металлом.

Для ручной газовой и электродуговой наплавки обычно используют метал­лические электроды, что объясняется сравнительной простотой процесса на­плавки и возможностью широкого регулирования химического состава и свойств наплавленного слоя. Регулирование химического состава и свойств наплавленного слоя осуществляют через покрытие или через электродный стержень, или комбинированным методом. Для предотвращения появления деформаций и трещин при наплавке применяют предварительный нагрев де­тали в пределах 200—400° С, предварительный изгиб детали в направлении, обратном деформации, погружение детали в воду без смачивания наплавляемой поверхности, наложение наплавляемых валиков в определенной последова­тельности,  высокий температурный отпуск детали после наплавки.

Ручная  Газовая Наплавка

При ручной газовой сварке и наплавке расплавление основного и при­садочного  материала   осуществляется теплом, выделяющимся в процессе сго­рания горючих газов (ацетилена, пропанбутановых смесей и других) в среде кислорода (рис. 5.10). Наиболее распространенным горючим газом, применяе­мым на ремонтных предприятиях, являет-Ацеглилен         _{ся ацет}илен.

При ручной газовой сварке и наплавке качество шва и наплавленного слоя в значительной мере зависит от состава присадочного материала. При сварке следует применять присадочные материалы, близкие по химическому составу к материалу ремонтируемой детали. Так, для сварки высоколегированных сталей применяют специальные проволоки, легированные хромом, никелем, ванадием, молибденом, титаном и др.

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА И НАПЛАВКА 

Ручная электродуговая сварка и наплавка 

При электродуговой сварке и наплавке источником тепла дд_я расплавле­ния металлов является электрическая сварочная дуга, возникающая между электродом и свариваемым металлом. Качество сварного шва и выплавленного слоя определяется диаметром электрода, типом и маркой электрода, величиной сварочного тока, напряжением на дуге, родом и полярностью тока, скоростью сварки и положением шва в пространстве.

При ручной электродуговой сварке и наплавке чаще всего используются металлические электроды, представляющие собой металлический стержень, на поверхность которого нанесен слой покрытия, предназначенного для стаби­лизации горения дуги, защиты расплавленного металла от кислорода и азота воздуха, легирования наплавленного металла. В состав электродных покрытий входят следующие группы компонентов: стабилизирующие, шлакообразующие, газообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие. Электроды изго­товляют диаметром 1,6—12 мм и длиной 225—450 мм. В зависимости от назна­чения стальные электроды подразделяются на типы. Тип и марку электродов выбирают в зависимости от химического состава металла ремонтируемой де­тали и требований, предъявляемых к сварному шву или наплавленному слою.

Автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса 

При указанном виде наплавки электрическая дуга горит под слоем флюса, подаваемого систематически в зону наплавки. В зоне горения дуги оплавля­ются поверхность детали, электрод и прилегающий слой флюса. Электродная проволока по мере оплавления автоматически подается в зону дуги одновре­менно с флюсом. При плавлении флюса выделяется газ и образуется газовая оболочка, защищающая расплавленный металл от взаимодействия с окружа­ющим воздухом и выгорания легирующих элементов. Кроме того, флюсовое покрытие способствует сохранению тепла дуги и препятствует разбрызгиванию жидкого металла.

На рис. 5.11 представлена схема наплавки под слоем флюса тел вращения. Между поверхностью детали 5 и электродной проволокой 3 возбуждена элек-

трическая дуга. Расплавленная капля металла электрода 3, смещаясь в направлении вращения детали, смешивается с расплавленным основным металлом детали, образуя сварочную ванночку. При остывании образуется наплавленный валик, который покрыт шлаковой коркой 7 и частично неиспользованным флюсом 1.

Наплавка в среде защитных газов 

При этом виде наплавки защитный газ, подаваемый в зону наплавки под избыточным давлением, изолирует сварочную дугу и плавильное пространство от кислорода и азота воздуха (рис. 5.13).

Наплавку углеродистых, легированных сталей и чугуна производят в среде углекислого газа; для высоколегированных сталей применяют аргон. При высо­кой температуре сварочной дуги происходит диссоциация углекислого газа. Образовавшийся атомарный кислород окисляет металл, что приводит к выгора­нию железа и других примесей стали. Чтобы прекратить окисление, а также пополнить выгоревшие примеси при наплавке в углекислом газе применяют электродную проволоку, легированную марганцем и кремнием, которые свя­зывают кислород и раскисляют ранее образовавшуюся закись железа. Образу­ющиеся окислы марганца и кремния переходят в шлак.

Содержание углерода в электродной проволоке должно быть небольшим, в противном случае могут образоваться поры и горячие трещины в металле шва.

Вибродуговая наплавка 

Автоматическая вибродуговая наплавка основана на использовании тепла кратковременной электрической дуги, возникающей в момент разрыва цепи между вибрирующим электродом и наплавляемой поверхностью. Отличитель­ной особенностью этого вида наплавки является возможность получения напла­вленного слоя малой толщины 0,3—2,5 мм, охлаждение поверхности наплавки в результате прерывистого характера процесса, что позволяет значительно уменьшить нагрев детали, снизить в ней остаточные напряжения и предот­вратить ее деформирование.

НАПЛАВКА  МЕТАЛЛОВ  ТРЕНИЕМ 

Сущность процесса наплавки ме­таллов трением, предложенного и раз­работанного Я. М. Кершенбаумом и.Б. А. Авербухом, заключается в плавлении наносимого металла за счет теплоты трения и соединении его с деталью при повышенных температуре и давлении. Наносимый металл или сплав в гранулированном состоянии (в виде стружки) плавится в закрытом пространстве за счет трения о наплавляемую деталь или специальный инструмент. Трение обеспечивается вращением наплавляемой детали или инструмента относительно массы наносимого металла  или сплава.

Возможен ряд схем процесса наплавки трением (рис. 5.15).