Термический ЦИКЛ при сварке и его влияние на структуру и свойства сварного соединения

Степень огнестой­кости	Категория зданий по пожарной опасности	Число струй и минимальный расход воды, л/с, на одну струю, на внутреннее пожаротушение в производственных и складских зданиях высотой до 50 м и объёмом, тыс.м3
от 0,5 до 5	св. 5 до 50	св. 50 до 200	св. 200 до 400	св. 400 до 800
I и II III III IV и V IV и V	А, Б, В В Г, Д В Г, Д	2 × 2,5 2 × 2,5 - 2 × 2,5 -	2 × 5 2 × 5 2 × 2,5 2 × 5 2 × 2,5	2 × 5 2 × 5 2 × 2,5 - -	3 × 5 - - - -	4 × 5 - - - -

Примечания:

1. Для фабрик-прачечных пожаротушение следует предусматривать в помещениях обработки и хранения сухого белья.

2. Расход воды на внутреннее пожаротушение в зданиях или помещениях объёмом свыше величин, указанных в табл. 2, следует согласовывать в каждом конкретном случае с территориальными органами пожарного надзора.

3. Количество струй и расход воды одной струи для зданий степени огнестойкости: IIIб – здания преимущественно каркасной конструкции. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины и другие горючие материалы ограждающих конструкций (преимущественно из древесины), подвергнутые огнезащитной обработке; IIIа – здания преимущественно с незащищённым металлическим каркасом и ограждающими конструкциями из несгораемых листовых материалов с трудногорючим утеплителем; IVа – здания преимущественно одноэтажные с металлическим незащищённым каркасом и ограждающими конструкциями из листовых несгораемых материалов с горючим утеплителем, принимаются по указанной таблице в зависимости от размещения в них категорий производств как для зданий II и IV степеней огнестойкости с учётом требований п. 6.3* (приравнивая степени огнестойкости IIIа к II, IIIб и IVа к IV).

Примечание. Таблицы 9, 10 соответствуют СНиП 2.04.01-85*. Водоснабжение. Внутренний водопровод и канализация.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ............................................................................................... 3

Раздел 1 ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ..................................... 4

1.1. Общая характеристика пожаров............................................................... 4

1.2. Пожарная безопасность............................................................................ 8

1.2.1. Основные понятия.................................................................................. 8

1.2.2. Основные законодательные акты, нормативно-техническая документация по пожарной безопасности.................................................................................... 8

1.2.3. Категория пожарной опасности........................................................... 10

1.2.4. Огнестойкость строительных конструкций.......................................... 11

1.2.5. Обеспечение безопасности людей......................................................... 13

1.2.6. Предотвращение распространения пожара......................................... 13

1.2.7. Виды знаков пожарной безопасности и их размеры........................... 14

Раздел 2 ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ........................ 21

Работа 1: ВЫБОР ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ И СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ.................................................................................................................. 21

Работа 2: РАСЧЕТ ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА ОГНЕТУШАЩИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ.......................................................................... 45

Работа 3: РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ............................................. 49

Работа 4: ОЦЕНКА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОЧИХ МЕСТ... 56

Работа 5: ОЦЕНКА ПРОТИВОПОЖАРНОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА 58

Список рекомендуемой нормативной и справочной литературы................ 64

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................... 65

ТЕРМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ПРИ СВАРКЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ.

Термический цикл сварки – нагрев-охлаждение – определяется способом и режимами проведения процесса. Местный нагрев и охлаждение металла при этом определяет те изменения, которые происходят в структуре и механических свойствах полученного сварного соединения. Участки сварного соединения вблизи непосредственного действия неподвижного или подвижного сварочного источника тепла нагреваются до наиболее высоких температур. При различных способах сварки плавлением металл в шве доводится до расплавленного состояния, а затем, охлаждаясь, - кристаллизуется. Расположенные рядом участки основного металла нагреваются при сварке до более низких температур, причем по мере удаления от места действия источника тепла или линии его перемещения максимальные температуры нагрева Т_мах снижаются. При значительных размерах свариваемого изделия на некотором расстоянии от сварного шва никакого нагрева металла не происходит; температура в процессе сварки не изменяется.

После достижения в любом участке основного металла максимальной температуры следует охлаждение, определяемое главным образом отводом тепла в более холодные участки металла. Как правило, это охлаждение осуществляется с достаточно большой скоростью, хотя и меньшей, чем скорости нагрева, но именно она приводит к изменениям в структуре и свойствах сварного соединения по сравнению со структурой и свойствами исходного металла. В совокупности эти участки основного металла, в которых произошли структурные изменения в результате термического цикла сварки, называются зоной термического влияния. Таким образом, после завершения процесса сварки каждый объем металла изделия, подвергшегося термическому циклу, претерпевает характерные изменения в структуре и механических свойствах (твердости в частности). Они определяются изменением температуры во времени и связанные с ней скоростями нагрева (W_Н) и охлаждения (W_О), приводящие к этим изменениям. Общий характер изменения структуры и твердости под действием термического цикла сварки приведен на рис.1. На нем схематично показано распределение твердости по зоне термического влияния. Ширина ее различных участков определяется способом и режимами сварки, которые для сравнения приведены в таблице 1.

Рисунок 1 - Структура и твердость сварных сое-динений низкоуглеро-дистой стали: справа от оси – горячекатаной; слева – холоднокатаной

Таблица 1 - Ширина участков зоны термического влияния при сварке низкоуглеродистой стали

Способ сварки	δ, мм	Ширина участков зоны термического влияния
Участок сплав-ления (2)	Участок нагрева выше Ас3	Участок пере-кристал-лизации (5)	Участок рекристал-лизации (6)	Общая шири-на зоны
Перегрев (3)	Норма-лизация (4)
Газовая		0,15-0,2	10-12	7-10			25-30
Электро-шлаковая		0,15	3-5	3-4	2-3	5-7	8-18
дуговая		0,1		1,5-2		1,5-2	3-5,5

Как следует из рисунка 1, в зоне термического влияния можно выделить шесть основных участков. Металл, лежащей на линии перемещения сварочного источника тепла (участок 1), максимально нагревался выше температуры ликвидус (Т_л) и при сварке полностью расплавлялся.

Металл на участке 2 нагревался до максимальной температуры ниже Т_л, но выше температуры солидус Т_с. Следовательно, при сварке на этом участке металл частично переходил в расплавленное состояние, сохраняясь частично и в твердом состоянии.

Металл на участках 3-5 максимально нагревался ниже Т_с, но выше критической температуры T_KP. Он в течение всего термического цикла сварки оставался в твердом состоянии. В процессе охлаждения в них могут происходить структурные изменения, связанные с аллотропными изменениями кристаллической решетки железа из ГЦК в ОЦК. При этом металл участка 3 нагревался до значительно более высоких температур, чем участки 4 и 5, которые расположены на большем расстоянии от оси сварного шва.

Изменения в структуре металла участка 6, который нагревался ниже критической температуры,определяется влиянием на нее температуры высокого отпуска.

Возможны и другие варианты рассмотренной схемы. Например, некоторые металлы или сплавы могут иметь не две, а одну критическую температуру, а некоторые - вообще не имеют критических температур, т.е. не имеют полиморфных превращений, как при нагреве, так и при охлаждении.

Образование в участках 1-5 закалочных структур, таких как мартенсит, обладающих высокой твердостью и низкой пластичностью в сочетании с растягивающими остаточными сварочными напряжениями, является одной из причин возникновения и развития холодных трещин в сварных соединениях.