Способ сварки, повышающий производительность труда сварщиков
Международная
публикация
В.
И. НакаряковаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Накарякова
В.
И. Способ сварки, повышающий производительность труда сварщиков // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
4446–4450. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/55154.htm.
Аннотация. Статья посвящена вопросу повышения производительности труда сварщиков с использоанием защитного покрытия. Приводится состав покрытия, и говорится о преимуществах его применения.
Текст статьи
Накарякова Вера Ильинична,старший преподаватель кафедры предпринимательства и маркетинга ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессиональнопедагогический университет»,г. Екатеринбургvera.nakaryakova@yandex.ru
Способ сварки, повышающий производительностьтруда сварщиков
Аннотация. Статья посвящена вопросу повышения производительности труда сварщиков, используя защитное покрытие. Приводится состав покрытия и преимущества от его применения.Ключевые слова: инновация, производительность труда, преимущества применения защитного покрытия.
В последние годы в Свердловской области так и в Российской Федерацииотмечаются, несомненно, объективно положительные макроэкономические тенденции. Россия восстанавливает статус мощной экономической финансовой державы, подтверждая свое право находиться в числе крупнейших стран–мировых лидеров, как по динамике развития, так и по масштабам экономики.Однако сегодняшние качественные характеристики российской экономики не позволяют ей использовать преимущества глобальной конкуренции, оставаясь слабо диверсифицированной и, в силу этого, уязвимой к колебаниям конъюнктуры мировых рынков углеводородов и сырья, характеризуются низким уровнем инноваций. Россия ставит перед собой амбициозные, но достижимые цели долгосрочного развития, заключающиеся в обеспечении высокого уровня благосостояния населения и закреплении геополитической роли страны как одного из лидеров, определяющих мировую политическую повестку дня. Единственным возможным способом достижения этих целей является переход экономики на инновационную социально ориентированную модель развития,о чем и говорится в принятой Распоряжением Правительства РФ от 8 декабря 2011г. №2227р «О Стратегии инновационного развития РФ на период до2020г.» [1].Мировой экономический кризис 2008
2009годов осложнил реализацию поставленных целей, привел к сокращению расходов частного бизнеса на инновации и замедлил развитие российской инновационной системы.Тем не менее сложная экономическая ситуация в краткосрочной перспективе не означает необходимости пересмотра целей долгосрочного развития, а обусловливает повышение требований к темпу и качеству экономического развития в период до 2020 года.Задачи посткризисного восстановления и ускорения перехода на инновационный путь развития придется решать в условиях увеличения масштабов внешних и внутренних вызовов, с которыми сталкивается Россия и которые требуют еще большей интенсификации усилий по решению накопленных в российской экономике и инновационной системе проблем.Ключевыми из внешних вызовов вчасти инновационного развития являются: ускорение технологического развития экономики. Реальными конкурентами России становятся не только страны лидеры всфере инноваций, но и многие развивающиеся страны, государства участники Содружества Независимых Государств. Технологическая революция в ресурсосбережении и альтернативной энергетике резко повышает неопределенность вразвитии России, основу специализации которой на мировых рынках составляет экспорт традиционных энергоносителей. Развитие альтернативной энергетики, появление экономически эффективных технологий добычи углеводородов из нетрадиционных источников, включая сланцы и нефтеносные пески, может привести к снижению спроса и цен на ключевые товары российского сырьевого экспорта, сокращению поступления в экономику России финансовых ресурсов, необходимых для модернизации, и, следовательно, к снижению значимости Российской Федерации в мировой политике.Кризис 2009года усилил важность этого вызова для России. Связано это в первую очередь с тем, что инвестиции в технологическое развитие рассматриваются Соединенными Штатами Америки, Японией, государствами членами Европейского союза, а также Китаем, Индией и Бразилией в качестве ключевой антикризисной меры. Развитые страны в рамках антикризисных мероприятий направили десятки миллиардов долларов дополнительных инвестиций на развитие медицины, биотехнологий, альтернативной и возобновляемой энергетики, атомной отрасли и информационных технологий.Дополнительные сложности для России возникают и в связи с тем, что такие перспективные в плане инновационного развития и повышения доли высокотехнологичного производства в валовом внутреннем продукте сектора национальной экономики, как авиастроение, судостроение, космическая отрасль и электронная промышленность, оказались в числе наиболее пострадавших от кризиса. При этом перспективы улучшения ситуации в этих секторах связывались в значительной степени с их целенаправленной модернизацией при поддержке государства. В 2009
2010годах в целом удалось сохранить бюджетную поддержку указанных секторов на приемлемом уровне, но этой поддержки хватит только для обеспечения выживания основных предприятий. Ее недостаточно для резкого повышения конкурентоспособности;усиление в мировом масштабе конкурентной борьбы в первую очередь завысококвалифицированную рабочую силу и инвестиции, привлекающие в проекты новые знания, технологии и компетенции, то есть за факторы, определяющие конкурентоспособность инновационных систем. В условиях низкой эффективности инновационной системы в России это означает увеличение оттока из страны конкурентоспособных кадров, технологий, идей и капитала;изменение климата, старение населения, проблемы систем здравоохранения, а также проблемы в области обеспечения продовольственной безопасности в мировом масштабе
вызовы, с которыми сталкивается не только наша страна, но и человечество в целом.Указанные вызовы диктуют необходимость опережающего развития отдельных специфичных направлений научных исследований и технологических разработок, включая экологически чистую энергетику, геномную медицину, новые технологии в сельском хозяйстве, по многим из которых в России нет существенных заделов.
К числу отрицательной составляющей конкурентоспособности относится умеренный уровень производительности труда в промышленности, являющейся однимиз базисов, на котором держится экономика России. От ее технической и технологической составляющих зависит не только развитие отрасли в целом, но и конкурентоспособность бизнеса.Согласно исследованию М.П. Шалимова и В.И. Панова[2], более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки. Различные способы и технологии сварки
применяется для неразъемного соединения металлических и неметаллических, а также композиционных конструкционных материалов, однако, основным конструкционным материалом все же является сталь. Кроме того, до 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкции. Сварка является наиболее эффективным и, часто,единственно возможным способом получения неразъемных соединений длясоздания ресурсосберегающих заготовок, максимально соответствующих геометрии готовой детали или конструкции.Повышение качество продукции, ее эффективности и конкурентоспособности способствует непрерывный рост наукоемкости сварочного производства.Разработаны и применяются в некоторых отраслях промышленности новые методы сварки: сварка давлением, трением, ультразвуком, токами высокой частоты, плазменной дугой, сварка электронным лучом в вакууме, диффузионная сварка в вакууме, взрывом, сварка под водой лучом лазера. В ближайшие годы можно достичь серьезных дальнейших успехов в развитие и в промышленном применении новых видов сварки. Произошли достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов, которые позволили поднять на высокий технический уровень изготовление котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов,военной техникии других машин и механизмов. Однако наиболее распространенным видом сварки остается сварка в среде углекислого газа. К преимуществамприменения сварки в среде углекислого газаотносятся следующие:экономияметалла на 2025%, трудоемкости изготовления изделийи рабочей силы, возможность производить сварку в любом пространственном положении, обеспечивая глубокий провар[3].
К одному из главных недостатковсварки в среде углекислого газа относится высокий коэффициент разбрызгивания и чрезмерно высокий коэффициент налипшего на изделие расплавленного металла. В качестве примера,трудоемкость сварки изделия сравни трудоемкости удаления налипших капель металла–это действительно большие цифры..В связи с вышесказанным, представляется способ сварки, который позволяет повысить производительность труда при сварке в среде углекислого газа, а также упразднить трудозатраты, необходимые для удаления налипших брызг, атакже другие дополнительные положительные эффекты, например, улучшение условий трудасварщиков.Представленный инновационный проект отличается от аналогов тем, что на кромки свариваемых деталей изделий наносится кистью или краскораспылителем тонкий слой водного раствора нескольких доступных и недорогих компонентов. Далее производится сварка при этом сушка необязательна.Состав покрытия –водный раствор талька или маршаллита (искусственного кварца), тринатрийфосфата, бихромат калия, а также жидкого стекла при следующих соотношениях компонентов, масс. %: тальк или маршаллит (искусственный кварц) –15;тринатрийфосфат
–13;бихромат калия –0,3жидкое стекло –10;вода –остальное.Покрытие получают путем смешивания порошкообразных компонентов и жидкого стекла с водой.Введение в состав защитного покрытия талька и тринатрийфосфата (Na3PO4) совместно с жидким стеклом обеспечивают необходимое сцепление покрытия с металлической поверхностью, повышает коррозионную стойкость покрытия.Кроме того, введение в состав тринатрийфосфата и бихроматакалия (K2Cr2O7) оказывает следующее воздействие: при взаимодействии железа Feс Na3PO4 образуется кислощелочная реакция с преобладанием щелочных продуктов NaOH. В кислой среде устанавливается равновесие:
Cr2O7+14 H+6e= 2Cr+ 7H2O.Растворяясь в феррите металла шва,хром повышает его прочность за счет более высокого химического сродства к сере, чем железо. Хром связывает ее в тугоплавкий сульфит хрома, уменьшая вредное влияние серы и повышая стойкость сварного соединения против образования кристаллизационных холодных трещин (рисунок), как показали авторские исследования.
Рисунок. Стойкость сварного соединения против образования кристаллизационных холодных трещин: 1 –без защитного покрытия; 2 –с защитным покрытием
Кроме того, диоксид кремния SiO2, входящий в состав талька и маршаллита, окись хромаCr2O3, полученная в результате диссоциации бихромата калия, обладающие высокой температурой разложения, соответственно, 1883 и 2613 градусов по Кельвину, повышают жаропрочность покрытия, т.е. повышают защитную способность покрытия приваривания брызг расплавленного металла к поверхности изделия.Бихромат калия (K2Cr2O7) , обладая относительно низкой температурой плавления (671 град. К), под воздействием температуры сварочной дуги, мгновенно выделяет щелочной металл –калий, по следующим реакциям: Т=3000 град. К2K2Cr2O7
2 K2CrO4+3 О2
Т=3000 град. К2K2CrO4 2 K2O + Cr2O3+ 3/2 О2 Т=3000 град. К
K2O 2 K+ + 1/2 О2
Таким образом, в результате диссоциации бихромата калия выделяется щелочной металл калий с низким потенциалом ионизации –4,3 эВ[4], что приводит к стабилизации процесса горения сварочной дуги. При этом наблюдается струйный перенос расплавленного металла и мелкочешуйчатое равномерное формирование металла шва без пористости, зашлаковок и других дефектов. Коэффициент разбрызгивания практически равен нулю.
Кроме стабилизирующего воздействия на сварочную дугу бихромат калия образует на поверхности капель расплавленного металла (в случае появления небольшогоихколичества) окисную пленку. Окисленная капля металла теряет возможность сцепления с металлом изделия и скатывается с его поверхности.Введение талька или маршаллита в качестве наполнителя дает возможность получить еще одинэффект. Основной компонент данных веществ –диоксид кремния SiO2, имеющий температуру плавления 2770 град К, является флюсующей добавкой. Кремнийвосстановительный процесс происходит на стадии капли,когда металл и шлак имеют высокую температуру (до 3000 град. К), что позволяет дополнительно повысить жаростойкость покрытия и его защитные свойства. Процесс выражаетсяследующими формулами:SiO2 + 2Fe= Si+ 2 FeО FeО+С = Fe+СОВлияние защитного покрытия на прочностные свойства сварных соединенийизучали на высокопрочных сталяхдвух марок, результаты испытаний представленыв табл.1.Таблица 1Влияние защитного покрытия на прочностные свойства сварных соединенийизучали на высокопрочных сталяхМарка высокопрочной сталиМарка проволокиСостояние стыкуемых кромок соединенияСодержание в металле шва,%Предел прочности сварного соединения, МПаСr
хромCуглерод«7»Св10ГСМТБез покрытия0,580,13416679 (585)*«7»Св10ГСМТС покрытием0,680,12639685(658)*«1»Св10ГСМТБез покрытия0.060,12724774(745)*«1»Св10ГСМТС покрытием0,120,12766799(793)**(Средние значения пределапрочности из 5 образцов)Анализ полученных данных показал повышение хрома в сварочном шве и, скорее всего, в следствие этого происходит повышение прочности соединения при использовании покрытия в качестве защиты от налипания брызг расплавленного металла.К важнейшему дополнительному эффекту использования защитного покрытия при сварке соединений можно отнести снижение содержания вредных веществ в зоне дыхания сварщика (табл. 2).Таблица 2
Содержания вредных веществ в зоне дыхания сварщикаНаличие покрытия на стыковочных кромкахМарка проволокиОпределяемое вредное веществоОбнаруженная концентрация вредного вещества, мг/м3Без покрытияСв10ГСМТСварочный аэрозоль1,12,74Окислы Мn0,030,04Хромовый ангидрид0,0040,004С покрытиемСв10ГСМТСварочный аэрозоль0,51,41Окислы Мn0,020,03Хромовый ангидридНе обнаруженИтак,преимущества использования данного инновационного проекта заключаются в следующем:повышается производительность труда сварщика, так как весь объем сварочной проволоки попадает в сварной шов (коэффициент разбрызгивания практически равен нулю);отсутствует трудоемкость зачистки от налипших брызг на поверхность изделия;повышается качество сварного соединения: повышаются стойкость против образования холодных трещин, предел прочности, ударная вязкость как при положительных, так и при отрицательных температурах;улучшается условия туда сварщика даже при сварке в закрытых емкостях, так как при попадании брызг на поверхность покрытия мгновенно выделяется свободный кислород, а содержание вредных веществ снижается (окислов марганца в 23 раза, сварочного аэрозоля в 2 раза);состав защитного покрытия технологичен: обладает высокой жаростойкостью, достаточной смачиваемостьюс маслянистой поверхностью.Таким образом,использование хозяйствующими субъектами данного инновационного способа сварки позволит им получить ощутимый экономический эффект при минимальных финансовых затратах.
Ссылки на источники1.Распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2011г. №2227р ОСтратегии инновационного развития РФ на период до2020г.http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70006124/(30.03.2014)2. ШалимовМ.П., Панов В.И. Сварка:Вчера, Сегодня, Завтра. Екатеринбург, 2006 http://www.enginclub.ru/upload/Svarka.pdf(10.03.2014).3.Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки.: Учебник для проф. учеб. Заведений. М.: Высш. шк.: Изд.центр «Академия», 1997.320 с. 4.http://www.taginvest.ru/svarka/17.pl(30.03.2014)
Nakaryakova Vera Ilyinichna,seniorteacher of the Department of entrepreneurship and marketing Autonomous Federal state educational institution of higher professional education «Russian state professional pedagogical University, EkaterinburgThe method of welding productivity weldersAnnotation.The article is devoted to improving the productivity of welders using protective coating. Shows the composition of the coverage and the benefits from its use.Key words: innovation, productivity, and the advantages of applying protective coating.
Способ сварки, повышающий производительностьтруда сварщиков
Аннотация. Статья посвящена вопросу повышения производительности труда сварщиков, используя защитное покрытие. Приводится состав покрытия и преимущества от его применения.Ключевые слова: инновация, производительность труда, преимущества применения защитного покрытия.
В последние годы в Свердловской области так и в Российской Федерацииотмечаются, несомненно, объективно положительные макроэкономические тенденции. Россия восстанавливает статус мощной экономической финансовой державы, подтверждая свое право находиться в числе крупнейших стран–мировых лидеров, как по динамике развития, так и по масштабам экономики.Однако сегодняшние качественные характеристики российской экономики не позволяют ей использовать преимущества глобальной конкуренции, оставаясь слабо диверсифицированной и, в силу этого, уязвимой к колебаниям конъюнктуры мировых рынков углеводородов и сырья, характеризуются низким уровнем инноваций. Россия ставит перед собой амбициозные, но достижимые цели долгосрочного развития, заключающиеся в обеспечении высокого уровня благосостояния населения и закреплении геополитической роли страны как одного из лидеров, определяющих мировую политическую повестку дня. Единственным возможным способом достижения этих целей является переход экономики на инновационную социально ориентированную модель развития,о чем и говорится в принятой Распоряжением Правительства РФ от 8 декабря 2011г. №2227р «О Стратегии инновационного развития РФ на период до2020г.» [1].Мировой экономический кризис 2008
2009годов осложнил реализацию поставленных целей, привел к сокращению расходов частного бизнеса на инновации и замедлил развитие российской инновационной системы.Тем не менее сложная экономическая ситуация в краткосрочной перспективе не означает необходимости пересмотра целей долгосрочного развития, а обусловливает повышение требований к темпу и качеству экономического развития в период до 2020 года.Задачи посткризисного восстановления и ускорения перехода на инновационный путь развития придется решать в условиях увеличения масштабов внешних и внутренних вызовов, с которыми сталкивается Россия и которые требуют еще большей интенсификации усилий по решению накопленных в российской экономике и инновационной системе проблем.Ключевыми из внешних вызовов вчасти инновационного развития являются: ускорение технологического развития экономики. Реальными конкурентами России становятся не только страны лидеры всфере инноваций, но и многие развивающиеся страны, государства участники Содружества Независимых Государств. Технологическая революция в ресурсосбережении и альтернативной энергетике резко повышает неопределенность вразвитии России, основу специализации которой на мировых рынках составляет экспорт традиционных энергоносителей. Развитие альтернативной энергетики, появление экономически эффективных технологий добычи углеводородов из нетрадиционных источников, включая сланцы и нефтеносные пески, может привести к снижению спроса и цен на ключевые товары российского сырьевого экспорта, сокращению поступления в экономику России финансовых ресурсов, необходимых для модернизации, и, следовательно, к снижению значимости Российской Федерации в мировой политике.Кризис 2009года усилил важность этого вызова для России. Связано это в первую очередь с тем, что инвестиции в технологическое развитие рассматриваются Соединенными Штатами Америки, Японией, государствами членами Европейского союза, а также Китаем, Индией и Бразилией в качестве ключевой антикризисной меры. Развитые страны в рамках антикризисных мероприятий направили десятки миллиардов долларов дополнительных инвестиций на развитие медицины, биотехнологий, альтернативной и возобновляемой энергетики, атомной отрасли и информационных технологий.Дополнительные сложности для России возникают и в связи с тем, что такие перспективные в плане инновационного развития и повышения доли высокотехнологичного производства в валовом внутреннем продукте сектора национальной экономики, как авиастроение, судостроение, космическая отрасль и электронная промышленность, оказались в числе наиболее пострадавших от кризиса. При этом перспективы улучшения ситуации в этих секторах связывались в значительной степени с их целенаправленной модернизацией при поддержке государства. В 2009
2010годах в целом удалось сохранить бюджетную поддержку указанных секторов на приемлемом уровне, но этой поддержки хватит только для обеспечения выживания основных предприятий. Ее недостаточно для резкого повышения конкурентоспособности;усиление в мировом масштабе конкурентной борьбы в первую очередь завысококвалифицированную рабочую силу и инвестиции, привлекающие в проекты новые знания, технологии и компетенции, то есть за факторы, определяющие конкурентоспособность инновационных систем. В условиях низкой эффективности инновационной системы в России это означает увеличение оттока из страны конкурентоспособных кадров, технологий, идей и капитала;изменение климата, старение населения, проблемы систем здравоохранения, а также проблемы в области обеспечения продовольственной безопасности в мировом масштабе
вызовы, с которыми сталкивается не только наша страна, но и человечество в целом.Указанные вызовы диктуют необходимость опережающего развития отдельных специфичных направлений научных исследований и технологических разработок, включая экологически чистую энергетику, геномную медицину, новые технологии в сельском хозяйстве, по многим из которых в России нет существенных заделов.
К числу отрицательной составляющей конкурентоспособности относится умеренный уровень производительности труда в промышленности, являющейся однимиз базисов, на котором держится экономика России. От ее технической и технологической составляющих зависит не только развитие отрасли в целом, но и конкурентоспособность бизнеса.Согласно исследованию М.П. Шалимова и В.И. Панова[2], более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки. Различные способы и технологии сварки
применяется для неразъемного соединения металлических и неметаллических, а также композиционных конструкционных материалов, однако, основным конструкционным материалом все же является сталь. Кроме того, до 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкции. Сварка является наиболее эффективным и, часто,единственно возможным способом получения неразъемных соединений длясоздания ресурсосберегающих заготовок, максимально соответствующих геометрии готовой детали или конструкции.Повышение качество продукции, ее эффективности и конкурентоспособности способствует непрерывный рост наукоемкости сварочного производства.Разработаны и применяются в некоторых отраслях промышленности новые методы сварки: сварка давлением, трением, ультразвуком, токами высокой частоты, плазменной дугой, сварка электронным лучом в вакууме, диффузионная сварка в вакууме, взрывом, сварка под водой лучом лазера. В ближайшие годы можно достичь серьезных дальнейших успехов в развитие и в промышленном применении новых видов сварки. Произошли достижения в области механизации и автоматизации сварочных процессов, которые позволили поднять на высокий технический уровень изготовление котлов, труб и трубопроводов, морских и речных судов, нефтеаппаратуры, прокатных станков, мощных прессов и насосов,военной техникии других машин и механизмов. Однако наиболее распространенным видом сварки остается сварка в среде углекислого газа. К преимуществамприменения сварки в среде углекислого газаотносятся следующие:экономияметалла на 2025%, трудоемкости изготовления изделийи рабочей силы, возможность производить сварку в любом пространственном положении, обеспечивая глубокий провар[3].
К одному из главных недостатковсварки в среде углекислого газа относится высокий коэффициент разбрызгивания и чрезмерно высокий коэффициент налипшего на изделие расплавленного металла. В качестве примера,трудоемкость сварки изделия сравни трудоемкости удаления налипших капель металла–это действительно большие цифры..В связи с вышесказанным, представляется способ сварки, который позволяет повысить производительность труда при сварке в среде углекислого газа, а также упразднить трудозатраты, необходимые для удаления налипших брызг, атакже другие дополнительные положительные эффекты, например, улучшение условий трудасварщиков.Представленный инновационный проект отличается от аналогов тем, что на кромки свариваемых деталей изделий наносится кистью или краскораспылителем тонкий слой водного раствора нескольких доступных и недорогих компонентов. Далее производится сварка при этом сушка необязательна.Состав покрытия –водный раствор талька или маршаллита (искусственного кварца), тринатрийфосфата, бихромат калия, а также жидкого стекла при следующих соотношениях компонентов, масс. %: тальк или маршаллит (искусственный кварц) –15;тринатрийфосфат
–13;бихромат калия –0,3жидкое стекло –10;вода –остальное.Покрытие получают путем смешивания порошкообразных компонентов и жидкого стекла с водой.Введение в состав защитного покрытия талька и тринатрийфосфата (Na3PO4) совместно с жидким стеклом обеспечивают необходимое сцепление покрытия с металлической поверхностью, повышает коррозионную стойкость покрытия.Кроме того, введение в состав тринатрийфосфата и бихроматакалия (K2Cr2O7) оказывает следующее воздействие: при взаимодействии железа Feс Na3PO4 образуется кислощелочная реакция с преобладанием щелочных продуктов NaOH. В кислой среде устанавливается равновесие:
Cr2O7+14 H+6e= 2Cr+ 7H2O.Растворяясь в феррите металла шва,хром повышает его прочность за счет более высокого химического сродства к сере, чем железо. Хром связывает ее в тугоплавкий сульфит хрома, уменьшая вредное влияние серы и повышая стойкость сварного соединения против образования кристаллизационных холодных трещин (рисунок), как показали авторские исследования.
Рисунок. Стойкость сварного соединения против образования кристаллизационных холодных трещин: 1 –без защитного покрытия; 2 –с защитным покрытием
Кроме того, диоксид кремния SiO2, входящий в состав талька и маршаллита, окись хромаCr2O3, полученная в результате диссоциации бихромата калия, обладающие высокой температурой разложения, соответственно, 1883 и 2613 градусов по Кельвину, повышают жаропрочность покрытия, т.е. повышают защитную способность покрытия приваривания брызг расплавленного металла к поверхности изделия.Бихромат калия (K2Cr2O7) , обладая относительно низкой температурой плавления (671 град. К), под воздействием температуры сварочной дуги, мгновенно выделяет щелочной металл –калий, по следующим реакциям: Т=3000 град. К2K2Cr2O7
2 K2CrO4+3 О2
Т=3000 град. К2K2CrO4 2 K2O + Cr2O3+ 3/2 О2 Т=3000 град. К
K2O 2 K+ + 1/2 О2
Таким образом, в результате диссоциации бихромата калия выделяется щелочной металл калий с низким потенциалом ионизации –4,3 эВ[4], что приводит к стабилизации процесса горения сварочной дуги. При этом наблюдается струйный перенос расплавленного металла и мелкочешуйчатое равномерное формирование металла шва без пористости, зашлаковок и других дефектов. Коэффициент разбрызгивания практически равен нулю.
Кроме стабилизирующего воздействия на сварочную дугу бихромат калия образует на поверхности капель расплавленного металла (в случае появления небольшогоихколичества) окисную пленку. Окисленная капля металла теряет возможность сцепления с металлом изделия и скатывается с его поверхности.Введение талька или маршаллита в качестве наполнителя дает возможность получить еще одинэффект. Основной компонент данных веществ –диоксид кремния SiO2, имеющий температуру плавления 2770 град К, является флюсующей добавкой. Кремнийвосстановительный процесс происходит на стадии капли,когда металл и шлак имеют высокую температуру (до 3000 град. К), что позволяет дополнительно повысить жаростойкость покрытия и его защитные свойства. Процесс выражаетсяследующими формулами:SiO2 + 2Fe= Si+ 2 FeО FeО+С = Fe+СОВлияние защитного покрытия на прочностные свойства сварных соединенийизучали на высокопрочных сталяхдвух марок, результаты испытаний представленыв табл.1.Таблица 1Влияние защитного покрытия на прочностные свойства сварных соединенийизучали на высокопрочных сталяхМарка высокопрочной сталиМарка проволокиСостояние стыкуемых кромок соединенияСодержание в металле шва,%Предел прочности сварного соединения, МПаСr
хромCуглерод«7»Св10ГСМТБез покрытия0,580,13416679 (585)*«7»Св10ГСМТС покрытием0,680,12639685(658)*«1»Св10ГСМТБез покрытия0.060,12724774(745)*«1»Св10ГСМТС покрытием0,120,12766799(793)**(Средние значения пределапрочности из 5 образцов)Анализ полученных данных показал повышение хрома в сварочном шве и, скорее всего, в следствие этого происходит повышение прочности соединения при использовании покрытия в качестве защиты от налипания брызг расплавленного металла.К важнейшему дополнительному эффекту использования защитного покрытия при сварке соединений можно отнести снижение содержания вредных веществ в зоне дыхания сварщика (табл. 2).Таблица 2
Содержания вредных веществ в зоне дыхания сварщикаНаличие покрытия на стыковочных кромкахМарка проволокиОпределяемое вредное веществоОбнаруженная концентрация вредного вещества, мг/м3Без покрытияСв10ГСМТСварочный аэрозоль1,12,74Окислы Мn0,030,04Хромовый ангидрид0,0040,004С покрытиемСв10ГСМТСварочный аэрозоль0,51,41Окислы Мn0,020,03Хромовый ангидридНе обнаруженИтак,преимущества использования данного инновационного проекта заключаются в следующем:повышается производительность труда сварщика, так как весь объем сварочной проволоки попадает в сварной шов (коэффициент разбрызгивания практически равен нулю);отсутствует трудоемкость зачистки от налипших брызг на поверхность изделия;повышается качество сварного соединения: повышаются стойкость против образования холодных трещин, предел прочности, ударная вязкость как при положительных, так и при отрицательных температурах;улучшается условия туда сварщика даже при сварке в закрытых емкостях, так как при попадании брызг на поверхность покрытия мгновенно выделяется свободный кислород, а содержание вредных веществ снижается (окислов марганца в 23 раза, сварочного аэрозоля в 2 раза);состав защитного покрытия технологичен: обладает высокой жаростойкостью, достаточной смачиваемостьюс маслянистой поверхностью.Таким образом,использование хозяйствующими субъектами данного инновационного способа сварки позволит им получить ощутимый экономический эффект при минимальных финансовых затратах.
Ссылки на источники1.Распоряжение Правительства РФ от 8 декабря 2011г. №2227р ОСтратегии инновационного развития РФ на период до2020г.http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70006124/(30.03.2014)2. ШалимовМ.П., Панов В.И. Сварка:Вчера, Сегодня, Завтра. Екатеринбург, 2006 http://www.enginclub.ru/upload/Svarka.pdf(10.03.2014).3.Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки.: Учебник для проф. учеб. Заведений. М.: Высш. шк.: Изд.центр «Академия», 1997.320 с. 4.http://www.taginvest.ru/svarka/17.pl(30.03.2014)
Nakaryakova Vera Ilyinichna,seniorteacher of the Department of entrepreneurship and marketing Autonomous Federal state educational institution of higher professional education «Russian state professional pedagogical University, EkaterinburgThe method of welding productivity weldersAnnotation.The article is devoted to improving the productivity of welders using protective coating. Shows the composition of the coverage and the benefits from its use.Key words: innovation, productivity, and the advantages of applying protective coating.
