Технология сварки корня шва модифицированной короткой дугой

WISEROOT™
Технология сварки корня шва
модифицированной короткой дугой
www.kemppi.com
WiseRootTM - Новая продуктивная технология
механизированной и автоматизированной
сварки корня шва короткой дугой
M. Sc. , IWE, Jyri Uusitalo, Welding Engineer, Welding Technology
Содержание
Общее описание технологии
Поведение дуги в процессе сварки
Преимущества технологии
Необходимое оборудование
Синергетические программы
Подготовка стыка
Техника сварки
Применение
Ловушка конденсата
Трубопровод
Сосуды, работающие под давлением
Сварка порошковой проволокой
Сварка нержавейки
Сварка разнородных металлов
Сварка теплообменников
Сварка угловых швов
Выводы
Общее описание технологии
В технологии WiseRoot™ сила тока и напряжение контролируются электроникой.
Дуга стабильная и почти без брызг, дающая соединение превосходного качества при
правильно подобранных параметрах. Техническим результатом является низкое
тепловложение, снижающее деформации. Рис. 1 показывает типичный профиль
шва, сваренного с использованием данной технологии
Рис.1. Микрография поперечного сечения шва.
Поведение дуги в процессе сварки
В период короткого замыкания:
•
•
•
При контакте проволоки с деталью происходит короткое замыкание
Ток резко растет, капля отщепляется с кончика проволоки
Капля отделяется и мягко переносится в сварочную ванну
В период горения дуги:
•
•
•
При контакте проволоки с деталью происходит короткое замыкание
Ток резко растет, капля отщепляется с кончика проволоки
Капля отделяется и мягко переносится в сварочную ванну
Рис. 2. Цикл технологии WiseRoot™.
Поведение дуги в процессе сварки
Рис. 3. Высокочастотное видео цикла технологии WiseRoot™.
WiseRoot™ против обычной коротокой дуги
WiseRoot™
В период короткого замыкания:
• Проволока касается детали и происходит
короткое замыкание
• Сварочный ток интенсивно растет,
вызывая отщепляющий эффект
• Капля отщепляется и мягко переносится в
сварочную ванну
В период горения дуги:
• Дуга зажигается на малом токе
• Плавится проволока и поверхность
разделки
• Дуга контролируемой силы формирует св.
ванну
• Ток быстро падает до основного уровня
Обычная короткая дуга
В период короткого замыкания:
• Проволока касается детали и происходит
короткое замыкание
• Сварочный ток растет до отщепления
капли
• Капля отщепляется и переносится в
сварочную ванну
В период горения дуги:
• Дуга зажигается на большом токе
• Плавится проволока и поверхность
разделки
• Формируется сварочная ванна
• Ток медленно падает до основного уровня
Рис. 4. Сравнение WiseRoot™ с обычной короткозамкнутой дугой.
Преимущества технологии
•
•
•
•
•
Легко учиться и пользоваться
Сварка практически без брызг
Позволяет сваривать соединения с широким зазором
Закладное кольцо не требуется
Высокая производительность » на 10% быстрее обычной MAG
сварки и в 3 раза быстрее TIG сварки
• Низкое тепловложение » на 10 - 15% ниже, чем при обычной MAG
сварке » Меньше деформаций
• Высокое качество сварных соединений
• Возможна сварка в различных пространственных положениях
Необходимое оборудование
Технология WiseRoot™ является опцией к аппаратам FastMig™
и KempArc™.
Рис. 5. Аппараты FastMig™ с возможностью опции WiseRoot™.
Синергетические программы
• В стандартную поставку включены 12 программ WiseRoot™
для наиболее распространенных типов проволоки и газа (Рис. 6).
• Дополнительные программы для частных случаев (Рис. 7).
• Специальные кривые WiseRoot™ могут быть изготовлены на заказ
• Специальные синергетические программы (кривые) могут быть
установлены индивидуально
Рис. 6. Стандартные программы.
Рис. 7. Дополнительные программы.
Особенности старта WiseRoot™
Регулировка параметров WiseRoot™
• Сварочная мощность (Wfs) является
главным параметром (энергия дуги и
тепловложение)
• Регулировка силы базового тока влияет
на энергию дуги. Большая сила тока дает
большее тепловложение
• FPu регулировка изменяет уровень
формирующего импульса. Высокий
уровень увеличивает динамику дуги
• Вылет проволоки влияет на частоту.
Меньший вылет дает большую частоту.
• Величина зазора имеет определенные
пределы, но величина Wfs изменяется в
соответствии с величиной зазора
Рис. 8. Регулировка параметров.
Заварка кратера WiseRoot
Подготовка стыков
Разделка при сварке WiseRoot™
25°…30°
Угол разделки зависит от толщины стенки, Ø трубы и т.д.
10
Притупление 0-1,0 мм
Разделка при сварке WiseRoot™ (толстый металл)
20°
30°
Притупление 0-1,0 мм 5,0
1,0
Рис. 9. Рекомендации по подготовке стыка.
Техника сварки
Начало сварки
WiseRoot™
• Тянущий угол горелки 10° - 15°
12
MIG/MAG
• Угол горелки 90°
9
• Сварка снизу вверх
• Угол горелки направлен
к центру трубы
• Колебания: Да
• При колебании
задерживаться на
стенках
Начало сварки
3
6
Рис. 10. Техника сварки трубных стыков.
• От 5 до 6 горелка вертикально
вверх
• Дуга поддерживает сварочную
ванну
• Сварка сверху вниз
• Колебания:
• Нижн. / 12 Да
• Вертикальн. / 3 / 9 Нет
• Потолок / 6 Да
• При колебании не
задерживаться на стенках
Для заполнения использовать
MAG сварку металлической
или порошковой проволокой
Техника сварки
0 - 15
90°
• При колебаниях не задерживаться на стенках
• Частота колебаний выше, чем при сварке снизу вверх
• Мощность регулируется в соответствии с:
• Зазором (3,0 – 5,0 мм)
• Притуплением (0 – 1,0 мм)
• Чем больше ширина колебаний, тем ниже скорость сварки
• Проплавление увеличивается при более крутом тянущем угле
горелки
• Внимание: Избегайте слишком широких колебаний, попробуйте
вести сварку на максимальной скорости
Точка, где
надо держать
фокус дуги
Рис. 11. Подробная информация о технике сварки.
Рис. 12. Видео сварочной дуги.
Применение
Рис. 13. Видео сварки теплообменника.
Ловушка конденсата
Проект Ormen Lange
• Класс прочности Х65
• D = 780,0 мм, t = 45,5 мм
• 50° V-разделка, зазор 4,5 мм
притупление в корне 0,5 мм
• Fe 1,0 мм LNM Ni1 проволока
газовая смесь 82% Ar + 18% CO2
• Wfs 3,5 – 3,9 м/мин
• v = 75 – 130 мм/мин
Рис. 14. Описание проекта.
Трубопровод
Трубопровод в Хорватии
•
•
•
•
Класс прочности Х70
D = 710,0 мм, t = от 10 до 16 мм
50° V-разделка, зазор 4,0 мм
Fe 1,0 мм NiMo1 проволока
газовая смесь 82% Ar + 18% CO2
• Wfs 3,5 – 3,9 м/мин
• v = 75 – 130 мм/мин
Рис. 15. Монтаж в поле.
Сосуды, работающие под давлением
Сосуды, свариваемые в Финляндии
• Малоуглеродистая/жаропрочная сталь
• t ≥ 20 мм
Рис. 16. Сосуды до и после сварки.
Вторичная лебедка
Сварка стыковых швов осевой трубы :
•
•
•
•
•
Сварка неповоротного стыка
Уменьшен угол разделки 60°  35°
35° V –разделка, зазор 5 мм
Fe 0,9-1,2 проволока, газ Ar+18%CO2
Минимальный зазор 5 мм, но может быть больше, с
большим допуском.
• После сварки корня заполнение производится
порошковой проволокой.
Рис. 17. Осевая труба и разделка.
Сварка в несколько проходов
•
•
•
•
•
Конструкционная сталь t=10 мм
V-разделка, угол разделки 60 °
4 мм зазор, без подкладного кольца
Защитный газ Ar+18%CO2
Корневой проход с WiseRoot
• Проволока G3Si1 1,0 мм
• Wfs 3,7 м/мин
• Вертикальный шов, сверху вниз
• Заполнение синергетической MIG
сваркой
• Проволока G3Si1 1,0 мм
• Wfs 4,0 м/мин
• Вертикальный шов, снизу вверх
• Облицовка синергетической MIG
сваркой
• Проволока FeMC MXA100XP 1,0 мм
• Wfs 9,0 м/мин
• Сварка в нижнем положении
Рис. 18. Многопроходный шов.
Сварка в несколько проходов
•
•
•
•
•
•
•
Труба из нержавейки диаметр 170 мм, t=10 мм
V-разделка, угол разделки 60 °
3,5-4,5 мм зазор, притупление в корне 0
Защитный газ Ar+2%CO2, поддув 100%Ar
Проволока Ss 316Lsi 1,0 мм
Стык поворотный, сварка в положении 2 часа
Корневой проход с WiseRoot
• Wfs 4,1 м/мин
• Вертикальный шов, сверху вниз
• Заполнение синергетической MIG сваркой
• Wfs 8,5 м/мин
• Вертикальный шов, снизу вверх
• Облицовка синергетической MIG сваркой
• Wfs 10,0 м/мин
• Вертикальный шов, снизу вверх
Рис. 19. Многопроходный шов.
Колебание величины зазора
• Стык может быть собран с неравномерным зазором, таким образом при сварке
величина зазора будет меняться. Технология WiseRoot облегчает контроль сварочной
ванны при постоянной мощности сварки.
• Конструкционная сталь толщиной t=10 мм
• Проволока G3Si1 1,0 мм
• V-разделка, угол разделки 60 °
• Величина зазора от 2,4 до 6 мм, без подкладного кольца
• Защитный газ Ar+25%CO2
• Скорость подачи проволоки 3,3 м/мин, вертикальный шов, сверху вниз
Рис. 20. Колебания зазора при сварке
Труба из низкоуглеродистой стали
Сварка трубы
•
•
•
•
•
•
Труба из малоуглеродистой стали
D = 110 мм и t = 4 мм
Стыковой шов, зазор 4 мм
Fe 1,0 мм G3Si1 проволока
Защитный газ Ar+25%CO2
С 12 до 3 часов скорость подачи
проволоки 3,0 м/мин
• С 3 до 6 часов скорость подачи
проволоки 2,8 м/мин
• Сварка в неповоротном положении
Рис. 21. Результаты испытаний.
Порошковая проволока
Для сварки металлопорошковой
проволокой
• Проволока FeMC 1,2 мм MXA100XP или
аналогичная
• Защитный газ Ar+25%CO2
• Вертикальный шов, сверху вниз
• Зазор 4 мм
• Стыковой шов, V-разделка, угол разделки 60 °,
t= 10 мм, Wfs 3,8 м/мин
• Угловой шов, t= 5 мм, Wfs=2,3 м/мин
Рис. 22. Образцы.
Сварка нержавейки
Нержавеющая сталь – 316 steel
Нержавеющая сталь – 254 SMO
•
•
•
•
•
•
•
• Труба D = 800 мм и t = 4 мм
Проволока Ss-316 1,0 мм
Защитный газ Ar+2%CO2
Газ поддува Ar
Зазор 4 мм, притупление 0 мм
Корень варится в 2 прохода
Wfr = 4 м/мин
Неповоротный стык
• 1,0 мм проволока AWS 5.14-95
• Защитный газ Ar+30%He+1%O2
• Газ поддува Ar
• Wfr = 2,9 м/мин
• Неповоротный стык
Рис. 23. Информация о применении.
Сварка разнородных металлов
Труба малого диаметра
•
•
•
•
•
•
•
•
Сварка малоуглеродистой и нержавеющей стали
D = 60 мм и t = 4 мм
90° V-разделка, зазор 2 мм
Проволока 309LSi (1.4332) 1,0 мм
Защитный газ Ar+2%CO2, поддув Ar
Wfr 4,1 м/мин
Угловая скорость сварки v = 0,7 об/мин
Сварка в неповоротном положении
Рис. 24. Информация о применении.
Теплообменник
Нержавейка – 316 steel
•
•
•
•
Проволока Ss-316 1,0 мм
Защитный газ Ar+2%CO2
Газ поддува Ar
Сварка в неповоротном положении
В проекте
• Стали Duplex и 904
• Защитный газ
Ar+1,8%N2+30%He+0,03%NO
• Газ поддува Ar+5%H2
• Сварка в поворотном и неповоротном
положении
Рис. 25. Информация о применении.
Наплавка
Трубы на оффшорных платформах
• Проволока ARNCO 300 XT 1,6 мм
Защитный газ 82% Ar + 18% CO2
• Wfs 6-7 м/мин
• v = 190 мм/мин с колебаниями 24 мм
• Вылет проволоки 27 мм
Рис. 26. Информация о применении.
Сварка угловых швов
Кабины, боксы и др..
•
•
•
•
•
Автоматизированная сварка
Низкоуглеродистая сталь t = 1,0 мм
Защитный газ Ar+8-25%CO2
Проволока G3Si1 1,0 мм
Скорость подачи проволоки = 2,5 м/мин
 скорость сварки = 0,4-2,0 м/мин
• Широкий допуск величины зазора
(0-1,5мм)
• Сварка в вертикальном положении
сверху вниз
Рис. 27. Информация о применении.
Широкий зазор: V -разделка
•
•
•
•
•
•
•
•
Конструкционная сталь t=10 мм
Проволока 1,2 мм G3Si1
V-разделка, угол 60 °
6 мм зазор  Wfs 2,2 м/мин
10 мм зазор  Wfs 2,0 м/мин
Без подкладного кольца
Защитный газ CO2
Вертикальный шов, сварка сверху вниз
Рис. 28. Информация о применении.
Широкий зазор: тавровый шов
•
•
•
•
•
•
•
•
Конструкционная сталь t=10 мм
Проволока 1,0 мм G3Si1
Угол разделки 30 °
10 мм зазор, без подкладного кольца
Wfs 3,2 м/мин
Защитный газ Ar+25%CO2
Вертикальный шов, сварка сверху вниз
Заполнение порошковой проволокой
Рис. 29. Информация о применении.
Сварка стыковых соединений
Сварка стыковых соединений
малоуглеродистых сталей
•
•
•
•
•
•
•
•
•
t = 2 мм
Автоматизированная сварка
Сварка в нижнем положении
Тянущий угол наклона горелки
Проволока G3Si1 1,0 мм
Защитный газ Ar+25%CO2
Wfs = 4,3 м/мин зазор = 0,5 мм
Wfs = 6,0 м/мин зазор = 0 мм
v = 0,8 м/мин
Рис. 30. Информация о применении.
Сварка стыковых соединений
Сварка стыковых соединений
нержавеющей стали
•
•
•
•
•
•
•
•
•
t = 2 мм
Автоматизированная сварка
Сварка в нижнем положении
Тянущий угол наклона горелки
Проволока Ss-316 1,0 мм
Защитный газ Ar+2%CO2
Wfs = 6,0 м/мин
v = 0,7 м/мин, зазор = 0,5 мм
v = 0,5 м/мин, зазор = 0 мм
Рис. 31. Информация о применении.
Выводы
• WiseRootTM - это новая производительная технология
механизированной и автоматизированной сварки корня шва
• Дуга стабильная и почти без брызг, дающая соединение
превосходного качества при правильно подобранных параметрах.
• Техническим результатом является низкое тепловложение,
уменьшающее деформации.
• Технология легко осваивается и проста в применении