Требования к сварным швам металлоконструкций

Требование к сварным швам, их свойствам и качеству

Содержание:

  • Требования к механическим свойствам сварного шва.
  • Требования к качеству сварного шва.
  • Другие требования к сварным швам.

Сварка – это самый распространенный метод, применяемый при изготовлении металлоконструкций самого разного назначения. Такой тип неразрывного соединения отдельных деталей в единое целое считается на сегодняшний день самым надежным и прочным. Поэтому и применяется он в тех металлоконструкциях, которые должны в процессе эксплуатации выдерживать самые серьезные нагрузки. А долговечность конструкции в полной мере зависит от того, насколько при ее изготовлении соблюдалось требование к сварным швам, прописанное в ГОСТ и проектной документации.

Кроме ГОСТ 23118-99, в котором определены параметры качества сварных швов, существует еще несколько нормативных разработок:

  • СП 105-34-96 – Сводные правила, касающиеся качественных характеристик сварного шва и порядка проведения сварочных работ;
  • ВСН 006-89, ВБН А.3.1.-36-3-96 – Инструкции по технологии проведения сварочных работ;
  • ВСН 012-88 – Инструкция, определяющая контрольные мероприятия качества сварного шва.

Все эти правила и инструкции касаются самых разных методов сварки и типов сварных соединений.

Требования к механическим свойствам сварного шва.

Прочность и надежность сварного шва определяется целым рядом его механических свойств. Только в том случае, если соблюдается требование к сварным швам, регламентирующее их механические характеристики, можно гарантировать, что металлоконструкция прослужит настолько долго и эффективно, насколько это требуется.

Основными механическими характеристиками сварного шва являются следующие параметры:

  • относительное удлинение металла сварного шва – этот показатель не должен быть меньше 16%;
  • ударная вязкость металла сварного шва. Для того чтобы установить, насколько этот параметр шва соответствует норме, требуется узнать, какую ударную вязкость металл показывает в самых сложных условиях – при среднесуточной температуре, наблюдаемой в течение 5 самых холодных дней в зоне использования металлоконструкции. Минимальный показатель в данном случае должен равняться 29 Дж/кв.см.;
  • временное сопротивление металла сварного шва разрыву – этот показатель не должен быть ниже аналогичного показателя основного металла конструкции;
  • твердость металла сварного шва. Этот параметр регламентируется СНиП II-23, где говорится, что максимально возможное значение твердости должно составлять 350 HV для сварных элементов конструкций, относящихся к 1 группе, и 400 HV для сварных элементов всех прочих конструкций.

Требования к качеству сварного шва.

Отдельная группа требований для сварных швов касается их качества. В зависимости от степени соблюдения этих требований все сварные швы подразделяются на три основные категории:

1. Первая категория сварных швов – высшее качество.

К этой категории относятся сварные швы разных типов (стыковой, нахлесточный, тавровый, угловой), которые располагаются на фермах, балках или стенах и испытывают максимальное напряжение на растяжение. Также в эту группу включаются швы металлоконструкций, относящихся к 1 группе. Иногда сюда же включаются и швы конструкций 2 группы, если им предстоит эксплуатация в климатическом поясе, где температура воздуха отпускается ниже -40 градусов С.

2. Вторая категория сварных швов – средние показатели качества.

В эту группу входят следующие типы швов:

  • угловой шов, служащий для соединения главных деталей металлоконструкций, относящихся к 2 и 3 группе, подвергающийся большому напряжению среза или растяжения;
  • стыковой шов, выдерживающий значительное растяжение или противостоящий сдвигу;
  • стыковой, а также угловой шов, расположенный на месте соединения сжатых деталей конструкции;
  • стыковой, а также угловой шов, соединяющий растянутые детали конструкции.

3. Третья категория сварных швов – низшее качество.

Соблюдение данного объема требований считается достаточным для стыковых или угловых сварных швов, соединяющих вспомогательные детали металлоконструкций.

Другие требования к сварным швам.

Кроме требований, касающихся качества и свойств сварных швов, существует и еще ряд правил, соблюдаемых при изготовлении сварных металлоконструкций. Как правило, конкретные требования к сварному шву описываются в проектной документации. Они касаются расположения сварного шва, его протяженности и непрерывности, а также таких размерных параметров, как толщина и степень выпуклости (швы могут быть выпуклыми или вогнутыми).

Кроме того, сварные швы могут быть однослойными и многослойными, а по степени проницаемости их разделяют на прочные и плотные – последняя категория швов не только герметична с точки зрения проникновения сквозь них жидкостей, но и полностью непроницаема для газообразных субстанций. Все эти особенности сварных швов определяются при составлении чертежей металлоконструкции и основываются на особенностях ее эксплуатации.

Контроль качества сварных соединений стальных конструкций

4.1 Производственный контроль качества выполнения монтажных сварных соединений стальных конструкций должен осуществляться в соответствии с требованиями проекта, ГОСТ 3242, ГОСТ 6996, ГОСТ 14782, ГОСТ 23518, ГОСТ 7512, ГОСТ 14771, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 18442, [11] и ППСР.

4.2 Контрольные операции должны производиться пока доступ к изделию не затруднен и отсутствует антикоррозионная и огнезащита.

4.3 Методы и объемы контроля должны соответствовать требованиям проектной документации, таблице 10.6 и ППСР.

Таблица 10.6. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Типы швов конструкций, объем контроля

1 Внешний осмотр и измерения с проверкой геометрических размеров и формы швов и наличия наружных дефектов по ГОСТ 3242

Все типы швов конструкций в объеме 100%

2 Неразрушающий ультразвуковой контроль по ГОСТ 14782

Все типы швов конструкций в объеме не менее 0,5% длины швов и более по указаниям в проекте с учетом дополнительных требований раздела 4 *

3 Радиографический, магнитопорошковый и др. по ГОСТ 7512, ГОСТ 21104, ГОСТ 21105, ГОСТ 25225

4 Испытания на непроницаемость и герметичность по ГОСТ 18442

5 Механические испытания контрольных образцов по ГОСТ 6996

Все типы сварных швов конструкций, для которых требования механических свойств предусмотрены чертежами КМ

6 Металлографические исследования макрошлифов на торцах швов контрольных образцов или на торцах стыковых швов сварных соединений

* Места обязательного контроля должны быть указаны в проекте.

4.4 По внешнему осмотру и измерениям качество швов должно удовлетворять требованиям таблицы 10.7.

Таблица 10.7. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Элементы сварных соединений, наружные дефекты

Требования к качеству, допустимые размеры дефектов

Равномерно-чешуйчатая, без прожогов, наплывов, сужений и перерывов. Плавный переход к основному металлу (следует оговорить в чертежах КМ и КМД)

Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 1 мм

Дефекты удлиненные и сферические одиночные

Глубина до 10% толщины свариваемого проката, но не более 3 мм. Длина — до 20% длины оценочного участка *

Дефекты удлиненные и сферические в виде цепочки или скопления

Глубина до 5% толщины свариваемого проката, но не более 2 мм. Длина — до 30% длины оценочного участка. Длина цепочки или скопления — более удвоенной длины оценочного участка

Дефекты (непровары, цепочки и скопления пор), соседние по длине шва

Расстояние между близлежащими концами — не менее 200 мм

Швы сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С и до минус 65 °С включительно

Непровары, несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов

Глубина — не более 0,5 мм при толщине свариваемого проката до 20 мм и не более 1 мм — при большей толщине

местные поперек усилия

Длина — не более удвоенной длины оценочного участка

* Здесь и далее длину оценочного участка следует принимать по таблице 10.9.

4.5 Трещины всех видов и размеров не допускаются.

4.6 Предельные отклонения размеров и сечения швов сварных соединений от проектных не должны превышать величин, указанных в ГОСТ 14771, ГОСТ 23518, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 16037, ГОСТ 5264. Обнаруженные дефекты должны быть исправлены в соответствии с положениями ППСР, а сварные швы подвергнуты повторному визуально-измерительному контролю.

4.7 Неразрушаемые методы контроля следует производить на сварных швах, принятых внешним осмотром и измерениями. Контролю должны подлежать преимущественно места с признаками дефектов и участки пересечения швов. Длина контрольного участка должна быть не менее 100 мм.

4.8 По результатам радиографического контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям таблиц 10.8 и 10.9.

Таблица 10.8. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Элементы сварных соединений, внутренние дефекты

Требования к качеству, допустимые размеры дефектов

Соединения, доступные для сварки с двух сторон, соединения на подкладках

непровары в корне шва

Высота — до 5% толщины свариваемого проката, но не более 2 мм. Длина — не более удвоенной длины оценочного участка

Соединения без подкладок, доступные для сварки с одной стороны

непровары в корне шва

Высота — до 15% толщины свариваемого проката, но не более 3 мм

удлиненные и сферические дефекты:

Высота — не более значений h *

образующие цепочку или скопления

Высота — не более 0,5 h * Длина — не более длины оценочного участка

Протяженность не более отношения S * /h

непровары, цепочки и скопления пор, соседние по длине шва

Расстояние между близлежащими концами не менее 200 мм

суммарные в продольном сечении шва

Суммарная площадь на оценочном участке — не более S *

Швы сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С до минус 65 °С включительно, а также конструкций, рассчитанных на выносливость

непровары, несплавления, удлиненные дефекты, цепочки и скопления дефектов

одиночные сферические дефекты

Высота не более 0,5 h * Расстояние между соседними дефектами — не менее удвоенной длины оценочного участка

* Значения h и S следует принимать по таблице 10.9.

Таблица 10.9. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Наименьшая толщина элемента конструкции в сварном соединении, мм

Длина оценочного участка, мм

Допустимые размеры одиночных дефектов

Обозначения, принятые в таблице: h — допустимая высота сферического или удлиненного одиночного дефекта; S — суммарная площадь дефектов в продольном сечении шва на оценочном участке.

Примечание. Чувствительность контроля устанавливается по третьему классу согласно ГОСТ 7512.

При оценке за высоту дефектов h следует принимать следующие размеры их изображений на радиограммах:

  • для сферических пор и включений — диаметр;
  • для удлиненных пор и включений — ширину.

4.9 По результатам ультразвукового контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям таблицы 10.10.

Таблица 10.10. СП 70.13330.2012

Несущие и ограждающие конструкции.
Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87

Наименьшая толщина элемента конструкции в сварном соединении, мм

Длина оценочного участка, мм

Фиксируемая эквивалентная площадь одиночного дефекта, мм 2

Допустимое число одиночных дефектов на оценочном участке, шт.

4.10 В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С до минус 65 °С включительно, а также конструкций, рассчитанных на выносливость, допускаются внутренние дефекты, эквивалентная площадь которых не превышает половины значений допустимой оценочной площади (см. таблицу 10.10). При этом наименьшую поисковую площадь необходимо уменьшать в два раза. Расстояние между дефектами должны быть не менее удвоенной длины оценочного участка.

4.11 В соединениях, доступных сварке с двух сторон, а также в соединениях на подкладках суммарная площадь дефектов (наружных, внутренних или тех и других одновременно) на оценочном участке не должна превышать 5% площади продольного сечения сварного шва на этом участке.

Читайте также  Сварка тонких листов металла

В соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны, суммарная площадь всех дефектов на оценочном участке не должна превышать 10% площади продольного сечения шва на этом участке.

4.12 В случае обнаружения недопустимого дефекта следует выявить его фактическую длину, дефект исправить (см. 4.18) и вновь проконтролировать удвоенную выборку.

При повторном выявлении дефекта контролю подлежат 100% сварных соединений.

4.13 Контроль непроницаемости швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым или капиллярным методами в соответствии с ГОСТ 3242 (под непроницаемостью следует понимать способность соединения не пропускать воду или другие жидкости).

Величина разрежения при пузырьковом методе должна быть не менее 2500 Па (250 мм вод. ст.).

Продолжительность контроля капиллярным методом должна быть не менее 4 ч при положительной и менее 8 ч при отрицательной температуре окружающего воздуха.

4.14 Контроль герметичности (под герметичностью следует понимать способность соединения не пропускать газообразные вещества) швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым методом в соответствии с ГОСТ 3242.

4.15 Сварные соединения, контролируемые при отрицательной температуре окружающего воздуха, следует просушивать нагревом до полного удаления замершей воды и смазки.

4.16 Механические испытания контрольных образцов проводят при наличии требований в чертежах марки КМ к показателям прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения.

Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным (допускным) образцам (см. 10.1.4).

Число контрольных образцов при механических испытаниях должно быть не менее:

  • на статическое растяжение стыкового соединения — двух;
  • на статическое растяжение металла шва стыкового, углового и таврового соединений — по три;
  • на статический изгиб стыкового соединения — двух;
  • на ударный изгиб металла шва и зоны термического влияния стыкового соединения — трех; тип образца и места надрезов должны быть указаны в чертежах КМ;
  • на твердость (НВ) металла и зоны термического влияния сварного соединения низколегированной стали (не менее, чем в четырех точках) — одного.

4.17 Металлографические исследования макрошлифов швов сварных соединений следует проводить в соответствии с ГОСТ 10243 * .

4.18 Обнаруженные в результате контрольных испытаний недопустимые дефекты необходимо устранить механизированной зачисткой (абразивным инструментом) или механизированной рубкой, а участки шва с недопустимыми дефектами вновь заварить и проконтролировать.

Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой поверхностной резкой при обязательной последующей зачистке поверхности реза абразивным инструментом на глубину 1 — 2 мм с удалением выступов и наплывов.

4.19Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой следует зачищать абразивным инструментом на глубину 0,5 — 0,7 мм.

4.20 При удалении механизированной зачисткой (абразивным инструментом) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски на поверхности металла необходимо направлять вдоль сварного соединения:

  • при зачистке мест установки начальных и выводных планок — вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций;
  • при удалении усиления шва — под углом 40 — 50 0 к оси шва.

Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3% толщины свариваемого элемента, но не более 1 мм.

4.21 При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 0,05 на свободной кромке в толщину металла на 0,02 ширины свариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны. При этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5%. После обработки торцов швов необходимо притупить острые грани.

4.22 Исправление сварных соединений зачеканкой не допускается.

4.23 Остаточные деформации конструкций, возникшие после монтажной сварки, необходимо устранять термическим или термомеханическим воздействием по технологической карте (регламенту).

4.24 Методы и объемы неразрушающего контроля элементов монтируемых конструкций приведены в дополнительных правилах раздела 4.

4.25 Оформление результатов контроля по 10.5.4 и 10.5.5.

Как сваривать металлоконструкции

Тема сварка металлоконструкций – это обширная сфера, потому что разнообразие металлических конструкций огромно и по назначению, и по специфики проведения технологических процессов, и по проектированию. Но есть в этой сфере один критерий, который присущ всем видам металлических конструкций, собираемых методом сварки. Это сама сварка. Именно с ее помощью появляется возможность использовать в металлических конструкциях рациональные виды сечения металлических профилей, соединение элементов под разными углами и в разных плоскостях, снижение такого показателя, как металлоемкость.

К тому же появляется возможность использовать для сооружения конструкций металлов с разными техническими характеристиками. Кстати, прокат, который используется для сборки металлоконструкций, должен соответствовать своду норм и правил под названием «Стальные конструкции». Основной материал, который в них используется, это сталь, поставляемая в виде листов, профилей различной формы, труб, стержней, рулонов, гнутых профилей и так далее.

Но, как известно, сталь бывает разная. А для разных металлоконструкций, где учитываются нагрузки разного назначения (на разрыв, на изгиб, на давление), и стальные профили применяются разные. К примеру, по ГОСТ 19281-89 для сталей повышенной прочности, есть девять классов показателей, определяющих прочность стальных изделий. И таких ГОСТов несколько. Поэтому еще на стадии проектирования металлических конструкций определяется и выбирается тот или иной вид стальных изделий, которые станут основной металлоконструкции.

Если металлоконструкция соединяется сваркой, то необходимо учитывать показатели качества свариваемости металла. На это влияет содержание углерода в стали. Этот же элемент влияет на прочность металла. В общем, правильно подобрать стальной прокат для конструкции – это важная составляющая качества конечного результата.

Виды сварки для сборки металлоконструкций

Как правильно сварить конструкцию из металла? Вопрос на самом деле серьезный. И ответ на него зависит не только от выбранных стальных профилей, их толщины и марки стали. Большое значение имеет и вид выбранной сварки.

Если говорить о ручной сварке, то она применяется, и это качественный вид сваривания металлов, который все-таки зависит от квалификации сварщика. Единственный ее недостаток – низкая производительность. Поэтому все чаще ручную сварку в цехах заменяют механизированной (порошковыми проволоками) и автоматической в защитных инертных газах или в слое защитных флюсов. Обычно механизированный вид применяют для сварки угловых, потолочных и вертикальных швов. Автоматический для нижних положений.

Внимание! Применяемая ранее электрошлаковая сварка сегодня практически не используется. Исследования показали, что швы, выполненные данным видом сварки, при низких температурах теряют свои прочностные характеристики. А это снижает несущую способность самих металлических конструкций.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что для сборки металлоконструкций можно использовать любой вид сварки как в цеховых помещениях, так и на монтажных открытых участках. Самое интересное, что многие зарубежные компании, оснащенные современными видами сварочных видов оборудования, предпочтение отдают ручной дуговой электросварке. К примеру, в Японии многие крупные компании, занимающиеся возведением ответственных металлоконструкций, используют до 65% ручной сварки.

Температурный режим сварочного процесса

Температура окружающей среды сильно влияет на технологию проведения сварочных работ и на качество самого сварочного шва.

  • Нельзя проводить сварку металлоконструкций, если температура металлической заготовки ниже -18С. Температуру обычно контролируют вблизи стыка двух деталей. Для проведения сварки саму заготовку необходимо подогреть. Греть весь металл нет необходимости, достаточно на расстоянии толщины заготовки от края соединяемых кромок. Или на расстоянии не менее 76 мм во всех направлениях.
  • Если соединяются две заготовки из разных марок сталей, то подогрев производится по температуре более высокопрочной стали. Конечно, показатель нагрева будет зависеть и от толщины заготовки. К примеру, марку А514 при толщине детали не более 38 мм надо нагревать до +205С. Более толстые заготовки этой марки надо уже нагревать до +230С.
  • Оптимальный нагрев для всех видов сталей – +21С.

Виды сварных соединений металлоконструкций

Классификация сварных соединений разделяется по нескольким признакам.

  • Расположение примыкания двух заготовок.
  • Тип сварного шва.
  • Технология сварочной операции.
  • Условия, при которых проводится сварочный процесс.
  • Толщина заготовок.
  • Марка стали заготовок.

Что касается первого пункта, то есть, геометрии расположения заготовок, то здесь четыре вида стыковых соединений.

  1. Встык, когда две заготовки примыкают друг к другу в одной плоскости.
  2. Внахлест, когда две детали перекрывают своими краями друг друга.
  3. Угловое соединение. Это когда две металлические заготовки соединяются под каким-либо углом.
  4. Соединение тавровое. Это когда одна из деталей примыкает к другой своей торцевой плоскостью.

Чаще всего в металлоконструкциях применяются соединения встык и угловые. Как правильно проводить эти соединения двух заготовок.

Что касается стыкового соединения, то его выполняют прямым полным проваром сварного шва на всю толщину заготовок. Или используют для сварки технологию с применением выводных планок. Если сварка проводится не в цеху, то соединение можно проводить с односторонней сваркой и с дальнейшей подваркой корня сварного шва. То есть, заполнение зазора между кромками производится по одной из кромок, постепенно заполняя весь зазор.

Технология с выводными подкладками сильно отличается от предыдущей. Во-первых, подкладки устанавливаются со стороны кромок свариваемых деталей. Во-вторых, зазор между кромками должен быть в пределах 7 мм – это при ручной сварке. При механизированной – 16 мм. В-третьих, придется выбирать толщину подкладки так, чтобы при проведении сварки на них не образовался прожог. При этом учитывается сам режим сварочного процесса с выставлением необходимой величины тока.

Нередко в металлических конструкций в стыковых соединениях стыкуются две заготовки разной толщины. При этом способом фрезеровки или строжкой выбирается угол наклона кромки толстого металла, который равен уклону 1:8 для растянутых элементов металлоконструкции (к примеру, подвески и консоли), и 1:5 для сжатых элементов (опоры и стойки).

Угловые сварочные соединения подвергаются большим нагрузкам, чем стыковые. Особенно необходимо отметить нагрузки на растягивание по толщине заготовки. Поэтому существуют определенные требования к этому виду сварного соединения.

  • Нельзя использовать односторонний угловой стык для нагружаемых металлических конструкций. Оптимальный вариант – двусторонний шов, с помощью которого уменьшается концентрация деформаций в самой верхней части валика.
  • Если по каким-то причинам двусторонний шов нанести не удается, то применяют односторонний. При этом разделку кромок не применяют, а количество наплавляемого металла должно быть как можно меньше. То есть, в этом случае полная проплавка шва не применяется.
  • Если металлоконструкция подвергается статическим нагрузкам, то применяется сварка неполным швом с разделкой кромок двух заготовок.
  • Лучше использовать К-образную разделку кромок, а не V -образную.
  • Если есть возможность, то лучше избегать углового соединения металлических деталей. Предпочтение нужно отдавать тавровому стыку.

Режим сварки также является важным фактором, который определяет качество сварного шва. Если говорить о токе, то его повышенная величина может создать неравномерное распределение металла в зоне стыка. Могут даже образоваться прожоги, если ток большой, а толщина свариваемых заготовок маленькая. Небольшой ток тоже является причиной низкого качества шва. Могут образоваться участки с недоваром, который ведет к снижению прочности соединения и образованию трещин внутри сплавляемого металла.

Читайте также  Как определить сверло по металлу?

Скорость сварки также может повлиять на качество. К примеру, если скорость большая, то это гарантия непроварки стыка. Заполнение зазора может быть неполным. Если скорость маленькая, то могут образоваться прожоги, заполняемый зазор металл образует выпуклости и растекание. Поэтому контролировать скорость ручной сварки надо обязательно. Ее среднее значение 20 м/ч.

Сварные узлы в металлоконструкциях

Сварные узлы являются основными стыковыми соединениями, на которых и держится вся металлическая конструкция. Поэтому еще на стадии проектирования инженеры стараются создать благоприятные условия для проведения сварки в стыковых узлах. А именно:

  • Чтобы в сварных узлах проводилось или стыковочное соединение, или угловое.
  • Чтобы положение сварки было нижним.
  • Использовать не ручную сварку, а механизированную или автоматическую, как залог гарантированного качества.

Существует много видов сварных узлов, к которым предъявляются разные требования. К примеру, балочный узел. В нем очень важно обращать внимание на расположение между собой сварочных швов, это к вопросу, как правильно варить стыки металлоконструкций. Расстояние между ними не должно быть меньше десятикратной толщины самого толстого металлического профиля, который входит в состав этого узла.

И еще один момент, который влияет на прочность металлической конструкции. Есть два термина: местная прочность и непрочность. К первой относятся именно сварочные участки, к которым приварены косынки, ребра жесткости, накладки и так далее. Ко второй относятся всевозможные вырезы на элементах металлоконструкций, отверстия, непровары швов, зазоры и щели в стыках. Если оба участка присутствуют в конструкции, то сама по себе она уже считается непрочной.

Все дело в том, что физические законы в сварочных соединениях действуют так:

  • Где больше жесткость и прочность соединения, здесь появляется большая концентрация сил, действующих на всю конструкцию в целом.
  • И, наоборот, где меньше жесткости, там меньше действующих сил.

То есть, если в металлоконструкции присутствует местная непрочность, то самый хорошо проваренный стык является местом большой опасности. Как не парадоксально, но это именно так. Вот почему необходимо избегать появления местной непрочности. То есть, непровары и низкое качество сварного шва даже на самых небольших участках или не на самых нагружаемых узлах все равно приведет к выходу из строя всей конструкции.

Поэтому вопрос, как правильно варить стыки в металлоконструкциях – это самый важный вопрос, который касается качества и надежности всей конструкции в целом.

Сборка под сварку

Сборка под сварку деталей важная и ответственная операция от которой зависит качество готового изделия. Некачественная сборка может привезти к дефектам которые не возможно будет исправить. Это размеры и форма готового изделия, размеры швов. Некачественная сборка может привезти к непроварам и прожогам если не выдержан правильный зазор между деталями. Поэтому к процессу сборки соединяемых деталей нужно относиться крайне ответственно соблюдая все нормируемые параметры этого процесса, которые мы рассмотрим далее.

Нормируемые параметры сборки деталей под сварку

  • Смещение кромок (Линейное смещение стыковых соединений);
  • Зазор;
  • Отклонение от прямолинейности (Угловое смещение);
  • Требования к прихваткам (количество, длина, высота, место установки);
  • Смещение продольных швов смежных сварных труб;
  • Требования к приспособлениям, установке и снятию технологических креплений.

Линейное смещение кромок

Линейным смещением свариваемых кромок соединяемых листов или труб называют смещение между двумя свариваемыми элементами, у которых поверхности параллельны, но расположены не в одной плоскости.

Допускаемое смещение кромок устанавливается нормативными документами (ПБ,ОСТ, СТО, РД).

Важно! Большое смещение кромок может привести к непровару в корне сварного шва.

Зазор

Необходим для проплавления корня шва и формирования обратного валика.

Устанавливается стандартом на конструктивные элементы сварных соединений для различных способов сварки или отраслевыми нормативно техническими документами (ГОСТ, СТО, РД).

Важно! При заниженном зазоре возможен непровар, при завышенном прожог.

Угловое смещение (перелом)

Угловым смещением листов (труб) — называют смещение между двумя свариваемыми элементами, поверхности которых не параллельны и не находятся под заданным углом.

Допускаемое угловое смещение (отклонение от прямолинейности трубопроводов) устанавливается нормативными документами (ПБ, ОСТ, СТО, РД)

Угловое смещение труб, как правило, измеряют на расстоянии 200 мм. от стыка прикладыванием линейки длиной не менее 400 мм и измерением зазора.

Требование к прихваткам

Прихватки должны обеспечивать жесткость конструкции в процессе сварки за счет:

  • количества;
  • размеров (длины, высоты);
  • равномерности расположения по длине шва.

Прихватки не должны снижать качество сварного шва, поэтому:

  • должны выполняться аттестованными сварщиками;
  • должны располагаться на свариваемых кромках ( за исключением мест пересечения сварных швов);
  • должны выполняться теми же сварочными материалами, что и корневой слой шва;
  • должны зачищаться (или удаляться) для обеспечения формирования корневого слоя;
  • не должны иметь дефектов. При появлении дефектов в прихватке (пор, трещин) необходимо работы приостановить до выяснения причин;

При недостаточной длине прихваток возможно их разрушение, при завышенной их длине будет большая поперечная усадка и уменьшение требуемого зазора, что приведет к непровару.

Смещение продольных швов сварных труб

Необходимо для исключения концентратора напряжений в месте перекрестия продольных и кольцевых швов.

Для магистральных и промысловых газопроводов смещение преграждает лавинообразное разрушение по сварному шву на переходе с одной трубы на другую.

Требования к сборке технологических трубопроводов

Смещение кромок по наружному диаметру разнотолщинных труб не должно превышать 30% от толщины тонкостенного элемента, но не более 5 мм.

Смещение кромок по внутреннему диаметру не должно превышать значений:

  • 0,10 S, но не более 1мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории, работающих при температуре ниже — 70°C ;
  • 0,15 S,но не более 1мм — для трубопроводов II — V категорий.

Если смещение кромок превышает допустимое значение, то плавный переход в месте стыка должен быть обеспечен путем проточки конца трубы под углом не более 15°.

Для трубопроводов с Ру до 10 МПа (100 кгс/см2) допускается калибровка концов труб методом цилиндрической или конической раздачи.

Условное смещение. Отклонение от прямолинейности, замеренное линейкой длиной 400 мм в трех равномерно расположенных по периметру местах на расстоянии 200 мм от стыка, не должно превышать: 1,5 мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории; 2,5 мм — для трубопроводов II — V категорий.

Требования к прихваткам. Количество прихваток для трубопроводов диаметром до 100мм-2шт.; 100-600мм.-3-4шт.; свыше 600мм.-через каждые 300-400мм.

Длина прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 2,0 — 2,5 толщины стенки, но не менее 15 и не более 60мм. Свыше 600 мм.-50-70мм.

Высота прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 0,4 — 0,5 толщины стенки при толщине стенки до 10 мм и 5 мм при толщине стенки от 10 мм и выше. Свыше 600 мм. 4-5мм.

Требования к приспособлениям и технологическим креплениям

Сборка осуществляется с помощью центраторов или привариваемых на расстоянии 50 — 70 мм. от торца труб временных технологических креплений. Технологические крепления изготовливаются из стали того же класса, что и свариваемые трубы. Для закаливающихся теплоустойчивых сталей технологические крепления могут быть изготовлены из углеродистых сталей.

При сборке стыков из аустенитных сталей с толщиной стенки трубы менее 8 мм, к сварным соединениям которых предъявляются требования стойкости к межкристаллитной коррозии, приварка технологических креплений не допускается.

Требования к смещению продольных швов

При сборке труб и других элементов с продольными швами последние должны быть смещены относительно друг друга. Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не менее 100 мм. При сборке труб и других элементов с условным диаметром 100 мм и менее продольные швы должны быть смещены относительно друг друга на величину, равную 1/4 окружности трубы (элемента).

Требования к сборке трубопроводов газового оборудования

Смещение кромок. Допускаемое смещение кромок свариваемых труб не должно превышать величины 0,15S + 0,5 мм, где S — наименьшая из толщин стенок свариваемых труб.

Сварка стыков разнотолщинных труб или труб с соединительными деталями и патрубками арматуры допускается без специальной обработки кромок при толщине стенок менее 12,5 мм (если разность толщин не превышает 2,0 мм).

на надземных и внутренних газопроводах низкого давления допускается производить нахлесточные соединения «труба в трубу» размеров d 50×40, 40×32, 32×25, 25×20 мм.при условии:

— просвет между трубами, соединяемыми внахлест, не более 1—2 мм и равновелик по периметру;

— величина нахлеста по длине соединяемых труб не менее 3 см;

— на конце трубы меньшего диаметра выполняется фаска вовнутрь под углом не менее 45° на всю толщину стенки трубы;

Требования к смещению продольных швов

Сборку под сварку труб с односторонним продольным или спиральным швом производят со смещением швов в местах стыковки труб не менее чем на:

15 мм — для труб диаметром до 50 мм; 50 мм —от 50 до 100 мм; 100 мм диаметром св. 100 мм.

При сборке под сварку труб, у которых швы сварены с двух сторон, допускается не производить смещение швов при условии проверки места пересечения швов физическими методами.

Требования к сборке трубопроводов котельного оборудования

Требования к прихваткам

Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка.

В стыках, собираемых без подкладных колец, число прихваток и их протяженность зависят от диаметра труб и должны соответствовать следующим нормам:

Требования к изготовлению металлоконструкций

Начнем с того, что данные параметры определяет ГОСТ 23118-2012, который носит название «Конструкции стальные строительные». Его редакция утверждена МНТКС* России еще в 2012 году. А в законную силу он вступил с 1 июля 2013 года.

Принятие этого госстандарта отменило сразу три ранее действующих ГОСТа:

  • 23118-99;
  • 23118-78;
  • 4.253-80.

Кроме того, новая редакция упразднила действие СНиП III-18-75. Данное положение регламентируется Постановлением № 39 от 19.10.99. Оно регулирует стандарты для металлоконструкций, на основе которых будут возведены здания в регионах с любым климатом и сейсмоопасностью не выше 9 баллов. Важным условием является применение марок стали до C 440.

ГОСТ действует для серийного выпуска металлоконструкций, а также на разовые заказы, для производства которых не разрабатываются техусловия. Помимо прочего, госстандарт конкретизирует качество:

  • соединений, осуществленных методом сварки;
  • антикоррозийного покрытия;
  • отверстий для болтовых, клепаных соединений;
  • максимально допустимое отклонение от размеров, заданных проектом;
  • и проч.

Параметры сварных швов по ГОСТу

Стандарт качества делит сварные соединения по трем категориям:

  • I-я (высокий уровень),
  • II-я (средний),
  • III-я (низкий).

Параметры, которые предъявляются к каждому из них, подробно перечислены в Приложении Б к действующему ГОСТу. Помимо прочего, в нем указаны следующие моменты.

В местах сварных стыков недопустимы:

  • ни в каком виде трещины любого вида, размера, направления;
  • наплывы по внешнему контуру шва;
  • газовые полости и свищи, превышающие 2 мм для I-й категории работ и 4 мм для III-й;
  • непроваренные и несплавленные участки шва при выполнении работ с высоким уровнем качества;
  • крупные шлаковключения, а также вкрапления металлов, не предусмотренных составом сплава (например, присутствие меди или вольфрама);
  • слишком глубокое проплавление шва, выходящее за его корень;
  • прилипшие застывшие металлические брызги;
  • дефекты материала, возникшие после того, как были удалены временные приспособления, которые использовались при сварке;
  • уменьшение проектной толщины металла после шлифовки таких мест;
  • и др.
Читайте также  Как пилить болгаркой металл?

Также ГОСТ регламентирует другие обязательные моменты:

  • плавные срезы;
  • постепенный переход от шва к поверхности основного металла;
  • отсутствие слишком больших или чересчур маленьких зазоров между элементами;
  • допустимо увеличение катета углового шва от 2 до 5 миллиметров;
  • в то время, как его уменьшение является причиной выбраковки;
  • и проч.

Контроль качества сварных швов проводится такими методами, как визуальный, измерительный, ультразвуковой, радиографический, механические испытания. Для тех изделий, где возможно появление холодных и слоистых трещин к методам контроля прибегают спустя 48 часов после завершения сварных работ.

Обязательным условием является проведение операционного контроля до нанесения защиты от коррозии и окрашивания.

Требования к защитному покрытию

Пункты 4.4-4.8 ГОСТа регламентируют, каким параметрам должна соответствовать антикоррозийная защита. Ее способы перечисляются в рабочей документации к проекту металлоконструкции. Кроме того, они стандартизируются СНиПом 2.03.11. Периодичность, с которой нужно заново наносить защиту, необходимо указывать в ТУ к изделию или в проекте.

К числу важных моментов относится тот факт, что наносить антикоррозионное покрытие на сталь необходимо непосредственно в заводских условиях. Есть лишь несколько исключений, когда допустимо это делать в момент монтажа металлических конструкций.

Если часть покрытия повреждена во время:

  1. Транспортировки к стройплощадке, в момент хранения изделия или его монтажа.
  2. Цветовой маркировки стали.
  3. Мероприятий по согласованию с заказчиком.
  4. Удаления заводской маркировки, нанесенной любым методом (клеймением, наклеиванием пленки, покрытием цветным лаком и др.).

Также на месте производится грунтовка, нанесение краски и металлизация высокопрочных болтовых соединений на участок монтажной сварки по обе стороны на расстоянии 10 см.

Отдельным ГОСТом определяется то, насколько хорошо металлическая поверхность очищена и обезжирена перед нанесением краски. А уровень зачистки от окислов указан в СНиПе 2.03.11.

Выбор краски или защитного лака зависит от агрессивности среды, в которой будет использоваться металлоконструкция. Согласно ГОСТу 9.032 она делится на несколько классов.

От 4 до 5 класса – эксплуатация допускается в сильно- и среднеагрессивной среде.

От 5 до 6 – в условиях слабого агрессивного воздействия;

До 7 – при отсутствии такового.

Нормативы для отверстий под заклепочные и болтовые соединения

Их диаметры, рассчитанные на три класса точности, регламентируются:

  • рабочей документацией проекта;
  • ГОСТом 1759;
  • СНиПом II-23;

Для высокопрочных болтов действуют ГОСТы 22353 и 22356.

Согласно перечисленным документам, проделывать отверстия разрешено в заводских условиях, кроме тех, что рабочая документация предписывает производить на месте монтажа. В качестве регламентированных методов указывается два:

  • сверление;
  • продавливание.

Предельно допустимое отклонение для пазов, выполненных первым методом — 0,6 мм при их величине до 17 мм. При размерах диаметра свыше 17 мм норма увеличивается до 1,5 мм. При этом величина отверстий, проделанных вторым методом, не может составлять свыше 1,5 мм от номинального размера.

Уклон оси во время проделывания выемки ограничен 2 миллиметрами при аппаратном способе клёпки и 3 миллиметрами при ручном (выполненным пневматическим методом).

Также если проект предполагает сборку металлоконструкций на основе болтовых соединений в условиях предприятия-изготовителя и транспортировку крупноузловыми частями, этого обязательно придерживаться. Такой подход позволяет осуществлять контрольную и общую сборку максимально качественно.

Требования к комплектности и условиям доставки

  • Заказ должен быть поставлен заказчику в комплекте. Его составность указывается в рабочем проекте и ТУ.
  • Вместе с металлоконструкциями поставка должна комплектоваться: рабочим проектом, по которому будет осуществлен монтаж, паспортом продукции. Их детализация оговаривается в договоре на оказание услуг.

Если условия транспортировки заказчика или отгрузки изготовителя предусматривают необходимость членения поставки на отдельные блоки, это допустимо. При этом соблюдается ряд условий.

  1. Конструктивные узлы в целом и единичные элементы от начала и до конца погрузки, разгрузки, перевозки обязаны сохранить габариты и геометрию форм, предусмотренные проектом.
  2. Каждый блок комплектуется строповкой – оборудованием для погрузо-разгрузочных процессов – и креплениями для фиксации изделия во время перевозки.

Помимо перечисленных позиций в ГОСте 23118-2012 прописаны практически все возможные требования к изготовлению стальных металлоконструкций. В том числе: точность элементов сборного комплекта, особенности нанесения маркировки, условия упаковки и правила приемки службой техконтроля заказчика. Остается лишь изучить их и использовать как руководство к действию.

*Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве.

Основные положения по сварке при монтаже металлоконструкций

Условия допуска сварщиков к сварке при монтаже металлоконструкций. Указание в чертеже типа электрода или марки для сварки металлоконструкций. Правила и режимы ручной дуговой сварки. Дефекты сварных соединений, их исправление и контроль качества.

Рубрика Производство и технологии
Вид лекция
Язык русский
Дата добавления 05.02.2013
Размер файла 914,4 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные положения по сварке при монтаже металлоконструкций

1. К сварке (прихватке) при монтаже металлоконструкций допускаются сварщики, аттестованные на I уровень профессиональной подготовки на группу объектов «Металлические строительные конструкции» (СК п.1) и имеющие соответствующее аттестационное удостоверение (НАКС).

2. Тип электрода или марка для сварки металлоконструкций должен быть указан в чертеже (проекте).

Поступившие на строительную площадку электроды должны быть приняты ответственным лицом и иметь сертификаты качества на поставленную партию; Электроды быть аттестованы на группу объектов «Строительные конструкции» и иметь «Свидетельство НАКС».

Перед применением электроды прокалить согласно требованиям завода производителя.

На рабочем месте электроды хранить в термопеналах. Число прокаленных электродов на рабочем месте сварщика не должно превышать полусменной потребности.

3.1 Все поступающие на укрупнительную площадку изделия и элементы конструкции должны быть до начала сборки проверены прорабом (или другим ответственным лицом) на наличие клейм, маркировки, а также сертификатов завода-изготовителя. При отсутствии клейм, маркировки или сертификатов изделия и элементы конструкций к дальнейшей обработке не допускаются.

3.2 Обработка кромок под сварку и вырезка отверстий на монтажной площадке может производиться газовой резкой с последующей механической обработкой поверхности от следов резки.

3.3 Тип и конструктивные элементы подготавливаемых кромок, размеры зазоров при сборке сварных соединений должны соответствовать требованиям рабочих чертежей и ГОСТ 5264-80.

3.4 Кромки деталей подготовленные под сварку, а так же прилегающие к ним участки шириной не менее 20 мм, должны быть очищены с наружной и внутренней стороны от ржавчины, окалины, краски и других загрязнений до металлического блеска механическим способом (абразивным инструментом, металлическими щетками). Подготовленные под сварку кромки подлежат визуальному осмотру для выявления трещин, расслоений и других недопустимых дефектов металла. При наличии влаги на кромках необходимо просушить их газовой горелкой до температуры 50-80 0 С.

3.5 Сборку конструкций выполнять на прихватках. Требования к прихваткам такие же, как и к основному шву. Прихватки должны выполняться сварщиками, имеющими допуск на сварку (по возможности теми, кто будет сваривать данное соединение) и теми же электродами, что и при сварке основного шва. Прихватки выполняются на режимах, рекомендованных для сварки корневого шва.

Длина прихватки должна быть не менее 30 мм, расстояние между прихватками — не более 500 мм, количество прихваток на каждой детали — не менее двух.

Прихватки необходимо выполнять с полным проваром. Для обеспечения сплавления между основным швом и прихватками рекомендуется выполнить в них «заходы» (запилы) шлифовальным кругом толщиной 2 — 3 мм согласно эскизу №1.

Эскиз №1 Выполнение «заходов« на прихватках.

а) до выполнения «захода«; б) после выполнения «захода«.

К качеству прихваток предъявляются такие же требования, как и к сварному шву. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, следует удалять механическим способом. Прихватки взамен удаленных располагать в новых местах.

Не допускается переносить и кантовать тяжелые и крупногабаритные конструкции и их элементы, собранные только на прихватках, без применения приспособлений, обеспечивающих неизменяемость формы.

4.1 Непосредственно перед сваркой, при необходимости, очистка кромок должна быть повторена, при этом продукты очистки не должны оставаться в зазорах между собранными деталями.

4.2 Отклонения размеров сечения швов сварных соединений не должны превышать величин, указанных в чертеже (проекте) или ГОСТ 52645-80.

4.3 Начало и конец сварных швов, по возможности, должны выводиться на выводные планки, которые после окончания сварки удаляются термической резкой, а места их установки зачищаются абразивным инструментом.

4.4 Зажигать дугу на основном металле вне границ шва и выводить кратер на основной металл запрещается. Кратеры на концах швов должны быть тщательно заварены и зачищены. При вынужденном перерыве в работе (смена электрода и т.д.) сварку разрешается возобновлять после очистки концевого участка шва длиной 30-50 мм и кратера от шлака; этот участок и кратер следует полностью перекрыть швом.

4.5 При сварке перекрещивающихся швов в первую очередь следует сваривать швы, выполнение которых не создает жесткого контура для остальных швов. Нельзя прерывать сварку в месте пересечения и сопряжения швов. Стыковые швы должны выполняться в первую очередь, а угловые швы — во вторую. При сварке пересекающихся стыковых швов усиление шва, выполненного первым, следует удалить заподлицо с основным металлом в зоне пересечения, если стыковое соединение не имеет разделки кромок, или придать ему форму разделки пересекающего шва.

4.6 Сварные соединения большой толщины должны по возможности выполняться двухсторонними соединениями с симметричной разделкой кромок. Сварку двусторонних соединений выполнять в последовательности:

выполнить сварку корневого прохода шва в один или два слоя, обеспечивая максимальное проплавление сварного соединения;

выполнить с обратной стороны зачистку корня сварного соединения до чистого металла механическим способом или воздушно дуговой строжкой с последующей зачисткой абразивным кругом со снятием метала на глубину не менее 1мм и образованием канавки с округлыми границами;

проконтролировать качество зачистки корня шва ВиК;

выполнить подварку корневого слоя с обратной стороны в один или два слоя;

зачистить механическим способом швы с наружной и внутренней стороны и провести визуальный контроль на отсутствие дефектов;

выполнить сварку заполняющих и облицовочного слоёв шва с послойной тщательной зачисткой от брызг и окалины по схеме «один слой с одной стороны второй слой с обратной стороны”.

4.7 Режимы ручной дуговой сварки указаны в таблице

Режимы ручной дуговой сварки

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: