В 1953 г. сотрудники ЦНИИТМАШ разработали и исследовали принципиально новый способ сварки — сварку в углекислом газе. С тех пор этот способ сварки получил исключительно широкое распространение благодаря своим специфическим особенностям, основными из которых являются: высокая производительность и маневренность способа, простота оборудования и низкая стоимость сварочных работ. В области энергетического строительства для сварки арматурных конструкций этот способ пока не применяется, но учитывая его особенности и возможности, можно рекомендовать этот способ для сварки арматурных конструкций и особенно для сварки вертикальных и наклонных стержней при монтаже и сборке арматурных конструкций.
В углекислом газе можно сваривать подавляющее большинство марок арматурных сталей, удовлетворительно сваривающихся другими способами дуговой сварки — ручной дуговой, электрошлаковой, под флюсом и др. Изменение свойств основного металла в околошовной зоне носит такой же характер при сварке в углекислом газе, как в случае сварки под флюсом. Наряду с отмеченными преимуществами сварка в углекислом газе производится проволокой малого диаметра, что позволяет осуществлять сварку при удовлетворительном формировании шва в различных пространственных положениях.
Материалы для сварки в углекислом газе. Углекислый газ. Углекислый газ (СО2)-трехатомный широко распространенный газ, применяемый в народном хозяйстве в трех агрегатных состояниях — газообразном, жидком и твердом. Получают углекислый газ путем извлечения его из газов, образующихся в результате воздействия серной кислоты на мел, при обжиге известняка, при горении в специальных топках кокса или антрацита, из газов брожения, из дымовых газов котельных установок и других источников.
Углекислый газ превращается в жидкость при охлаждении с помощью давления, при охлаждении без давления он переходит в твердое состояние, минуя жидкое, и, наоборот, твердое переходит в газообразное, также минуя жидкое состояние. Углекислый газ не имеет цвета, обладает слабо ощутимым запахом, тяжелее воздуха, поэтому при работе с газом следует не забывать во избежание отравления, что он скапливается в ямах, колодцах, подвалах.
Для сварки используется чаще пищевой углекислый газ, поставляемый в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при 0°С и 760 мм рт. ст. образуется 506,8 л газа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты, которая при испарении дает 12,67 м3 газа.
Первые порции газа, содержащие повышенный процент воздуха, из баллона выпускают в атмосферу, а для удаления влаги баллон ставят вверх дном и после оттаивания его в течение 15-20 мин осторожным открытием вентиля удаляют влагу.
Электродная проволока. При сварке в углекислом газе часть газа вследствие высокой температуры в столбе дуги диссоциирует с образованием свободного кислорода, который частично попадает в сварочную ванну. Кремний и марганец сварочной ванны вступают во взаимодействие с кислородом, окисляются и металл шва обедняется этими элементами. Недостаточное содержание этих элементов в сварочной проволоке и основном металле, а следовательно, и в сварочной ванне вызывает избыточное окисление углерода с образованием газообразной фазы и как следствие возникновение газовых пор в шве. Поэтому к электродной проволоке при сварке в углекислом газе предъявляются требования повышенного содержания элементов раскислителей — кремния и марганца.
К поверхности сварочной проволоки предъявляются те же требования, что и ко всем маркам обычной сварочной проволоки, т. е. чистота поверхности, отсутствие следов масла, ржавчины и изгибов, а к проволоке диаметром до 2 мм предъявляется требование повышенной жесткости.
На практике при сварке работают на постоянном токе обратной полярности. Каждый диаметр сварочной проволоки позволяет обеспечивать устойчивый процесс сварки и удовлетворительное формирование в определенном диапазоне токов при питании от указанных в таблице источников тока. При сварке токами повышенной плотности улучшается устойчивость горения дуги, повышается глубина проплавления и производительность сварки и уменьшается разбрызгивание.