Сварка без защитного газа¶

Сварка без газа — общее название группы способов дуговой и иных видов сварки, при которых защита расплавленного металла от воздействия атмосферного кислорода и азота обеспечивается не подачей внешнего защитного газа из баллона, а иными средствами: распадом покрытия электрода, сгоранием сердечника порошковой проволоки, вакуумом или механическим перемешиванием. К таким способам относят ручную дуговую сварку покрытыми электродами, сварку порошковой проволокой без газа, электрошлаковую, термитную и некоторые виды контактной сварки.

¶Принцип защиты металла

При нагреве до температур плавления металл активно взаимодействует с кислородом и азотом воздуха. Образуются оксиды и нитриды, которые снижают прочность шва, вызывают пористость и трещины. Поэтому зона сварки всегда чем-то защищается. В газовой сварке и сварке в среде защитных газов (MIG/MAG, TIG) защиту даёт струя аргона, углекислого газа или их смеси, подаваемая из баллона. В способах «без газа» эту функцию берут на себя другие материалы и физические условия.

¶Основные способы

¶Ручная дуговая сварка покрытыми электродами

Самый распространённый способ сварки без газа. Электрод представляет собой металлический стержень с нанесённым покрытием (обмазкой). При горении дуги покрытие плавится и частично испаряется, образуя газовую оболочку вокруг дуги, а частично — шлак, всплывающий на поверхность ванны. Газовая защита и шлак вместе изолируют металл от воздуха. Покрытия бывают рутиловыми, основными, целлюлозными и кислыми; тип покрытия определяет пространственное положение сварки и свойства шва.

¶Сварка порошковой проволокой

Проволока имеет трубчатое сечение, внутри которого находится шихта — смесь порошков, шлакообразующих, газообразующих и легирующих компонентов. При плавлении шихта выделяет защитные газы и образует шлак. Существуют две разновидности: самозащитная проволока, не требующая подачи газа вообще, и проволока, работающая с газовой защитой. Самозащитная применяется на монтаже, в полевых условиях, при ветре, где газовую струю просто сдувает.

¶Электрошлаковая сварка

Способ, при котором тепло выделяется при прохождении тока через расплавленный шлак, а не через дугу. Шлак одновременно служит источником тепла и защитой металла от воздуха. Применяется для сварки толстого металла — от 30 мм и выше, например при изготовлении корпусов крупных деталей и конструкций.

¶Прочие виды

К сварке без газа относят также термитную сварку (тепло даёт экзотермическая реакция порошка алюминия с оксидом железа), контактную сварку (металл нагревается током и сдавливается без расплавления ванны в открытом воздухе) и сварку в вакууме, где защитная среда отсутствует по определению.

¶Преимущества и недостатки

Преимущества способов без газа:

• отсутствие баллонов и газовых шлангов — выше мобильность, ниже стоимость оборудования;
• работа на открытом воздухе и при ветре, где газовая защита неэффективна;
• простота транспортировки на удалённые объекты.

Недостатки:

• при ручной дуговой сварке — сравнительно невысокая производительность и необходимость частой смены электродов;
• порошковая проволока дороже сплошной;
• больше шлака и брызг, требуется зачистка шва;
• часть способов (электрошлаковая, термитная) применима лишь в узких задачах.

¶Сравнение с газовой сваркой

¶Применение в России

В России сварка без газа широко применяется в строительстве, монтаже трубопроводов, ремонте техники, в сельском хозяйстве и на объектах, удалённых от инфраструктуры. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами остаётся самым массовым способом соединения металлов в стране. Самозащитная порошковая проволока используется при прокладке магистральных трубопроводов в полевых условиях, где ветер делает газовую защиту ненадёжной. Электрошлаковая сварка применяется в тяжёлом машиностроении, в том числе при изготовлении крупногабаритных деталей.

¶Выбор способа

Выбор между сваркой с газом и без него определяется условиями работы. На производстве, в цеху, при серийной сварке тонкого металла предпочтительнее MIG/MAG или TIG — они дают аккуратный шов и высокую скорость. На монтаже, в поле, при ветре и ограниченном доступе к электричеству выигрывают покрытые электроды и самозащитная проволока. Для толстого металла большой протяжённости рациональна электрошлаковая сварка. Ключевые критерии — толщина металла, пространственное положение шва, требования к прочности и внешнему виду соединения, а также условия на площадке.

¶Безопасность

Все способы дуговой сварки требуют защиты глаз и кожи от излучения дуги, вентиляции рабочей зоны для удаления сварочного аэрозоля и соблюдения правил электробезопасности. При сварке без газа образуется больше дыма и шлака, поэтому вентиляция особенно важна в замкнутых помещениях.

Источники: технические регламенты и учебные пособия по технологии сварочного производства, справочники по электродам и порошковым проволокам, материалы профильных технических изданий.