Порядок выполнения курсовой работы (стр. 11 )

Регулирование сварочных деформаций и напряжений при сварке конструкций в значительной степени определяется последовательностью наложения швов. С этой точки зрения при выполнении сварных швов должен соблюдаться следующий порядок. Сначала свариваются стыковые соединения поперечных швов, затем продольных. Угловые и тавровые соединения выполняются после заварки стыковых швов.

В табл.31 приведены рекомендации по последовательности выполнения прихваточных швов по сечению и длине, их размеры на примере выполнения прихваток при сборке двутавровых балок.

Ниже приводится последовательность выполнения швов по длине типовых соединений листов, профилей, балок и колонн.

Стыковые соединения листов осуществляются, как правило, автоматической сваркой напроход под флюсом на стеллажах и стендах, оснащенных стационарными и переносными флюсовыми подушками (рис.7) Причем, начало и конец шва выполняется на входных и выходных планках.

Рис.7 Флюсовые подушки для сварки стыковых соединений: а, б – переносные, в, г – стационарные.

При двухсторонней и многопроходной сварке листов встык без разделки кромок или с V-образной и Х-образной разделкой кромок, когда операция выполняется за два прохода (по одному с каждой стороны) или за несколько проходов с одной или двух сторон требуется выполнять следующие условия:

§  сварка 2-го прохода с обратной стороны или подварного шва должна выполняться после зачистки корня шва первого прохода;

§  выполнение каждого последующего валика многопроходного шва осуществляется после очистки от шлака предыдущего валика;

§  последовательность многослойной сварки стыковых соединений листов с Х-образной разделкой кромок должна предусматривать заполнение 50-60% разделки с одной стороны; кантовку полотнища на 1800, сварку стыка с другой на всю глубину разделки, кантовка на 1800 и окончательное заполнение разделки с первой стороны.

Сварка стыковых соединений уголков, швеллеров, балок и гнутых профилей. Операция выполнения ручной дуговой или полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа и порошковой проволокой.

Таблица 31

Выполнение сварных швов.

Выполнение прихваток (сборка)
Выполнение прихваток	По сечению шва	Fпр=1/3-2/3Fш; tпр=0,5-0,3t	Fпр=1/3Fш; tпр=0,3-0,5t
Fпр=1/3Fш; tпр=0,3-0,5tш	Fпр=Fш*; Кпр=Кш*	Кпр=0,3-0,5Кш; Fпр=1/3Fш
По длине шва		Длина прихваток lпр=4-5t, но не менее 50мм для сталей с sт< 440 МПа и не менее 100 мм для сталей с sт> 440МПа. Расстояние между прихватками l=(30-40)t, но не более 500 мм для сталей с sт< 440 МПа.
	При сборке стенки с полкой тавров или двутавров прихватки с одной стороны стенки должны располагаться между двумя прихватками, выполненными с другой стороны стенки.
Последовательность выполнения прихваток	Ребра

Продолжение таблицы 31

Выполнение швов по сечению (операция сварки)
Тип шва	Однопроходная сварка	Многопроходная сварка
Стыковые швы
		-
	-
	-
Угловые швы
	Нижнее положение «в лодочку»	В угол «в лодочку»
	нижнее полоджение «в лодочку»	в угол «в лодочку»

Большое значение для уменьшения внутренних напряжений и деформаций при сварке швеллеров и балок имеет соблюдение правильной последовательности наложения швов и направления сварки. В соединениях (рис.8) в первую очередь сваривают стенки, а затем полки. Сварку стыков ведут вначале со стороны фаски, полностью заплавляя ее, а затем — с другой стороны. Перед наложением шва с обратной стороны пневматическим зубилом или наждачным кругом из зазора удаляют шлак и грат.

Сварные швы уголков, швеллеров, балок и гнутых профилей, соединяемых накладками, выполняются в последовательности, указанной на рис.8. Направление сварки фланговых швов — от середины к краям накладок.

Рис.8 Сварка стыковых соединений сортового металлопроката:

а, б, в — встык; г, д, е, ж, з—накладками; → —направление сварки; 1—8 —очередность наложения швов.

Сварка стыковых соединений бесшовных горячекатаных и электросварных труб. На заводах стальных строительных конструкций для этой цели чаще всего применяется ручная и полуавтоматическая сварка на подкладном кольце.

Трубы малого диаметра — до 200 мм — свариваются на стеллажах, большого диаметра — до 530 мм — свариваются в основном полуавтоматами с использованием роликовых стендов. Стыковые швы в таких трубах в большинстве случаев многослойные и требуют тщательного исполнения. Особое внимание следует уделить сварке первого слоя. При наложении остальных слоев необходимо тщательно очищать от шлака каждый слой шва, обеспечивая сплавление их между собой и кромками основного металла.

Основная трудность при сварке стыковых кольцевых швов горячекатаных и электросварных труб связана с их малым диаметром, из-за которого расплавленный металл и флюс стекают по поверхности трубы, образуя наплывы. Чтобы воспрепятствовать этому и добиться хорошего формирования шва, полуавтоматическую и автоматическую сварку следует вести на пониженных режимах проволокой 2 мм, а конец электродной проволоки смещать с зенита в пределах от 10 до 30 мм в сторону, противоположную вращению трубы.

Трубы диаметром свыше 400 мм могут свариваться автоматической сваркой с соблюдением вышеописанных требований. Для этого сварочный трактор располагают на специальной площадке — над свариваемым стыком. В связи с возможным осевым смещением трубы в процессе ее вращения при сварке необходимо постоянно контролировать и корректировать направление электродной проволоки по оси стыка.

Сварка балок составного двутаврового сечения. Составные двутавровые балки отличаются наличием швов значительной протяженности и большого сечения. Поэтому для выполнения поясных швов рекомендуется автоматическая сварка под флюсом с расположением швов «в лодочку».

Для того, чтобы избежать больших остаточных деформаций двутавровых сечений — кривизны и винтообразности, рекомендуется вести сварку всех поясных швов в одном направлении и соблюдать порядок их наложения, показанный на рис.9.

Рис.9 Последовательность сварки поясных швов двутавровых балок:

а - балки симметричного сечения большой высоты; б - балки симметричного сечения небольшой высоты из тонколистового металла; в - балки симметричного сечения небольшой высоты из толстолистового металла; г - балки с развитым верхним поясом; д - балки несимметричного сечения; е - балки с одним составным или утолщенным поясом; 1-4 - очередность наложения швов.

При автоматической сварке «в лодочку» за один проход накладывают угловые швы катетом до 16 мм включительно, при ручной — до 10 мм, при полуавтоматической — до 12 мм.

В подкрановых балках, предназначенных для кранов с тяжелым режимом работы, требуется сплошное сплавление стенки с верхним поясом. Сплошное проплавление стенки без разделки фасок при толщине металла до 14 мм включительно обеспечивается автоматической сваркой, при 8-14 мм - полуавтоматической.

Для увеличения глубины провара поясные швы со сплошным проплавлением стенки следует выполнять в «несимметричную лодочку» (рис.10). В этом случае балка устанавливается с наклоном 30° к горизонтальной оси.

Рис.10 Сварка поясных швов балок в «несимметричную лодочку»:

а - установка балки под сварку; б - вид сварного соединения и швов; 1 - наклонный козелок; 2 - свариваемая балка; 3 - электрод.

Сварка подкрановых балок и листовых колонн сплошного сечения. Эти конструкции изготавливаются с использованием заранее собранных и заваренных стержней двутаврового сечения. Поэтому сварке подлежат только установленные на стержень детали: ребра жесткости, торцевые планки и опорные плиты в подкрановых балках, детали подкрановых консолей и опорного башмака, обрамляющие ребра проемов в колоннах, В связи с тем, что швы всех этих деталей недоступны для применения автоматов, их приваривают полуавтоматической сваркой под флюсом, в среде углекислого газа и порошковой проволокой, разместив в кантователях или на стеллажах.

При сварке подкрановых балок важное значение имеют - направление и порядок наложения швов.

Последовательность выполнения швов при сварке подкрановых балок:

§  поперечные ребра привариваются к вертикальной стенке в направлении от верхнего пояса к нижнему;

§  продольные ребра приваривают, начиная с нижних, в направлении от середины к краям;

§  торцы ребер завариваются в направлении от стенки: вначале торцы поперечных и продольных ребер друг с другом, после них — торцы поперечных ребер к верхнему поясу. Торцы каж­дой пары ребер жесткости рекомендуется приваривать поочередно, начиная со стороны, на которой ребра жесткости приваривались к вертикальной стенке во вторую очередь.

При сварке колонн порядок операций также имеет большое значение.

Последовательность выполнения швов при сварке двухконсольных колонн:

§  привариваются все детали, кроме подкрановой консоли по ходу кантовки колонны, причем швы протяженностью более 500 мм варят от середины детали к краям;

§  поочередно привариваются консоли, швы накладываются симметрично — примерно равной протяженности поочередно то на одной то на другой консоли. Необходимо принять во внимание, что в колоннах с одной подкрановой консолью в первую очередь привариваются ребра к стенке в направлении к поясу, на котором нет консоли, и торцы ребер к этому поясу. Затем завариваются все остальные швы. В последнюю очередь приваривается консоль.

Порядок сварки стыковых и угловых швов по сечению приведен в табл.31.

Пример заполнения граф 9, 10, 11 технологической карты при сварке двутавровой балки приведен в приложении 3.

10. Операционный контроль

Организация контроля качества при изготовлении и возведении металлических конструкций предполагает выполнение следующих видов контроля:

§  входной – проверка качества и соответствия стандартам комплектующих материалов и заготовок, в том числе класса и марки сталей, сварочных материалов и др.

§  операционный, – в рамках которого осуществляется проверка геометрических размеров шаблонов, кондукторов и других элементов оснастки; геометрических параметров заготовки после механической обработки и сборки элементов под сварку, расположение, размеры и качество сварных швов и соединений; геометрические параметры собранного и сваренного элемента конструкции; качество антикоррозионных покрытий.

§  приемочный – периодический контроль и испытания конструкции и приемо-сдаточный контроль.

В технологической карте приводятся только результаты операционного контроля. Но, при ее составлении необходимо также формулирование в примечаниях общих требований к контролю с указанием перечня недопустимых дефектов. В графе 12 технологической карты необходимо привести по каждой операции:

§  вид контроля;

§  объем контроля;

§  допускаемые дефекты, их количество и размеры (по заданию преподавателя для одного или нескольких соединений).

Виды и объем контроля сварных металлических конструкций в соответствии с ГОСТ приведены в табл.32. Из нее следует, что вид и объем контроля зависят от типа контролируемых швов соединений.

В зависимости от конструктивного оформления, условий эксплуатации и степени ответственности швы сварных соединений подразделяются на 12 типов и на I, II, III категории, которые определяют высокий, средний и низкий уровень качества. Характеристики категорий и уровней качества приведены в табл.33, 34.

Используя данные этих таблиц, заполняют графу «пооперационный контроль» и примечания к технологической карте с перечнем недопустимых дефектов.

Пример заполнения графы «пооперационный контроль» приведен в приложении 3.

Таблица 32

Методы и объемы операционного контроля по ГОСТ

Метод контроля, ГОСТ	Тип контро-лируемых швов по таблице 1	Объем контроля	Примечания
Визуальный и измерительный	Все	100%	Результаты контроля швов типов 1—5 по таблице 33 должны быть оформлены протоколом
Ультразвуковой, ГОСТ 14782 или радиографический, ГОСТ 7512	1 и 2	100%	—
3	10%	Без учета объема, предусмотренного для швов типов 1 и 2
4	5%	То же
5 и 8	1 %	»
Механические испытания, ГОСТ 6996	Тип контролируемых соединений, объем контроля и требования к качеству должны быть указаны в проектной документации с учетом требований п.4.10.2 ГОСТ
Примечания 1 Методы и объем контроля сварных соединений в узлах повышенной жесткости, где увеличивается опасность образования трещин, должны быть дополнительно указаны в проектной документации. 2 В конструкциях и узлах, характеризующихся опасностью образования холодных и слоистых трещин в сварных соединениях, контроль качества следует производить не ранее чем через двое суток после окончания сварочных работ.

Таблица 33

Характеристики категорий и уровней качества по ГОСТ

Категория и уровни качества швов сварных соединений	Тип швов соединений и характеристика условий их эксплуатации
I — высокий	1. Поперечные стыковые швы, воспринимающие растягивающие напряжения sр ≥ 0,85Ry. (в растянутых поясах и стенках балок, элементов ферм и т. п.). 2. Швы тавровых, угловых, нахлесточных соединений, работающие на отрыв, при растягивающих напряжениях, действующих на прикрепляемый элемент sр ≥ 0,85Ry, и при напряжениях среза в швах tуш ≥ 0,85 Rwf, 3. Швы в конструкциях или в их элементах, относящихся к 1-й группе по классификации СНиП II-23-81*, а также в конструкциях 2-й группы в климатических районах строительства с расчетной температурой ниже минус 40 °С (кроме случаев, отнесенных к типам 7—12)
II — средний	4. Поперечные стыковые швы, воспринимающие растягивающие напряжения 0,4Ry ≤ sр < 0,85Ry, а также работающие на отрыв швы тавровых, угловых, нахлесточных соединений при растягивающих напряженииях, действующих на прикрепляемый элемент sр < 0,85Ry, и при напряжениях среза в швах tуш < 0,85 Rwf (кроме случаев, отнесенных к типу 3). 5. Расчетные угловые швы, воспринимающие напряжения среза tуш ≥ 0,85 Rwf которые соединяют основные элементы конструкций 2-й и 3-й групп (кроме случаев, отнесенных к типам 2 и 3). 6. Продольные стыковые швы, воспринимающие напряжения растяжения или сдвига 0,4R ≤ s < 0,85R. 7. Продольные (связующие) угловые швы в основных элементах конструкций 2-й и 3-й групп, воспринимающие растягивающие напряжения (поясные швы элементов составного сечения, швы в растянутых элементах ферм и т. д.). 8. Стыковые и угловые швы, прикрепляющие к растянутым зонам основных элементов конструкций узловые фасонки, фасонки связей, упоры и т. п.
III — низкий	9. Поперечные стыковые швы, воспринимающие сжимающие напряжения. 10. Продольные стыковые швы и связующие угловые швы в сжатых элементах конструкций. 11. Стыковые и угловые швы, прикрепляющие фасонки к сжатым элементам конструкций. 12. Стыковые и угловые швы во вспомогательных элементах конструкций (конструкции 4-й группы)
Условные обозначения: sр — растягивающее напряжение металла шва; Ry — расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести; tуш — касательное напряжение металла углового шва; Rwf — расчетное сопротивление углопых швов срезу (условному) по металлу шва; s — напряжение металла шва; R — расчетное сопротивление металла шва.

Таблица 34

Допустимые дефекты по ГОСТ

Наименование дефектов	Характеристика дефектов по расположению, форме и размерам	Допустимые дефекты по уровням качества
высокий	средний	низкий
1	2	3	4	5
1 Трещины	Трещины всех видов, размеров и ориентации	Не допускаются
2 Поры и пористость	Максимальная суммарная площадь пор от площади проекции шва на оценочном участке* Максимальный размер одиночной поры:	1 %	2%	4%
стыковой шов	d ≤ 0,2S	d ≤ 0,25S	d ≤ 0,3S
угловой шов,	d ≤ 0,2К	d ≤ 0,25К	d ≤ 0,3К
но не более	3 мм	4 мм	5 мм
3 Скопление пор	Максимальная суммарная площадь пор от площади дефектного участка шва** Максимальный размер одиночной поры: стыковой шов угловой шов, но не более Расстояние между скоплениями	4% d ≤ 0,2S d ≤ 0,2К 2 мм L ≥ 12t	8 % d ≤ 0,25S d ≤ 0,25К 3 мм L ≥ 12t	16 % d ≤ 0,3S d ≤ 0,3К 4 мм L ≥ 12t
4 Газовые полости и свищи	Длинные дефекты	Не допускаются
Короткие дефекты: стыковой шов угловой шов Максимальный размер газовой полости или свища	h ≤ 0,2S h ≤ 0,2K 2 мм	h ≤ 0,25S h ≤ 0,25К 3 мм	h ≤ 0.3S h ≤ 0.3K 4 мм
5 Шлаковые включения	Длинные дефекты	Не допускаются
Короткие дефекты: стыковой шов угловой шов Максимальный размер включения	h ≤ 0,2S h ≤ 0,2K 2 мм	h ≤ 0,25S h ≤ 0,25К 3 мм	h ≤ 0.3S h ≤ 0.3K 4 мм
6 Включения других металлов	Инородные металлические включения	Не допускаются
7 Непровары и несплавления	Длинные дефекты	Не допускаются
Короткие непровары: стыковой шов угловой шов Расстояние между дефектами	Не допускаются	h ≤ 0.1S h ≤ 0.1K Макс. 2 мм L ≥ 12t
Несплавления	Не допускаются

Продолжение таблицы 34