Соединения металлических конструкций сварные соединения

Обновлено: 07.01.2025

Соединения сварные стальных строительных конструкций

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, ИЗГОТОВЛЕНИИ И МОНТАЖЕ

Дата введения 2005-07-01

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова" от 01 июля 2005 г. N 164

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова"

2 ПРИНЯТ на научно-техническом Совете ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова" от 27 января 2005 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4 Разработка, согласование, утверждение, издание (тиражирование), обновление (изменение или пересмотр) и отмена настоящего стандарта производится ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова"

Настоящий стандарт разработан в соответствии с Федеральным законом "О техническом регулировании" N 184-ФЗ и предназначен для организаций, разрабатывающих проектную и технологическую документацию на проектирование, изготовление и монтаж сварных стальных конструкций производственных зданий и сооружений.

Стандарт может применяться организациями, выполняющими работы в области, установленной стандартом, если эти организации имеют сертификаты соответствия, выданные Органом по сертификации в системе добровольной сертификации, созданной организациями-разработчиками стандарта. Организация-разработчик не несет никакой ответственности за использование данного стандарта организациями, не имеющими сертификатов соответствия.

При разработке настоящего стандарта использованы нормативные документы, регламентирующие требования к сварным соединениям на настоящий момент в части проектирования, изготовления и монтажа стальных строительных конструкций.

Замечания и предложения по дополнениям и изменениям настоящего стандарта просим направлять по адресу: 117997, Москва, ул. Архитектора Власова, 49, ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова", факс 960-22-77.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт содержит требования к сварным соединениям при проектировании, изготовлении и монтаже стальных конструкций производственных зданий и сооружений (доменных цехов и газоочисток, вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов, мокрых газгольдеров, мачтовых и башенных сооружений, гидротехнических сооружений).

1.2 Требования стандарта распространяются на сварные соединения конструкций, изготавливаемых из углеродистой и низколегированной стали класса С225-С440.

1.3 Стандарт допускается применять при строительстве сооружений, подведомственных Ростехнадзору, с учетом требований правил безопасности, утвержденных Ростехнадзором.

1.4 При проектировании, изготовлении и монтаже конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации, а также для уникальных сооружений, должны разрабатываться специальные технические условия.

2 Общие требования к сварным соединениям при проектировании стальных строительных конструкций

2.1 В стальных строительных конструкциях со сварными соединениями следует: предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки, обеспечивать в проектируемых сварных соединениях свободный доступ к местам выполнения сварки с учетом выбранного способа и технологии сварки.

Применяемые сварочные материалы и способ сварки должны указываться в проекте стальных конструкций и обеспечивать значение временного сопротивления металла шва не ниже нормативного значения временного сопротивления основного металла. В проекте также должны указываться особые требования к выполнению сварных соединений, если таковые необходимы в принятых проектных решениях.

2.2 Для сварки стальных строительных конструкций принимаются следующие способы сварки:

- ручная дуговая сварка применяется для выполнения прихваток при сборке конструкций, при исправлении дефектов сварных соединений, при выполнении сварных швов, расположенных в труднодоступных местах или в различных пространственных положениях, когда применение механизированных способов сварки не целесообразно;

- автоматическая сварка под флюсом применяется для укрупнения листовых заготовок при сварке связующих швов в элементах составного сечения, при изготовлении полотнищ резервуаров;

- механизированная сварка в защитных газах является наиболее широко применяемым способом сварки на заводах при изготовлении металлоконструкций единичного характера производства.

Разделку кромок под сварку и тип сварного соединения следует применять, исходя от принятого способа сварки, в соответствии с таблицами А.1, А.2, А.3 и А.4 (см. приложение А).

2.3 В сварных соединениях стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций в процессе их монтажа и эксплуатации в результате неблагоприятного сочетания следующих факторов:

- высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединений, а также остаточных напряжений;

- резких концентраторов напряжений на участках с высокими местными напряжениями и ориентированных поперек направления действующих растягивающих напряжений;

- пониженной температуры, при которой данная марка стали в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние.

2.4 При конструировании стальных сварных конструкций следует исключать возможность вредного влияния остаточных деформаций и напряжений, в том числе сварочных, а также концентрации напряжений, предусматривая соответствующие конструктивные решения (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений) и технологических мероприятий (порядок сборки и сварки, предварительный выгиб, механическую обработку соответствующих зон путем строгания, фрезерования, зачистку абразивным инструментом и др.).

2.5 При конструировании сварных конструкций следует учитывать, что конструкции со сплошной стенкой имеют меньше концентраторов напряжений и менее чувствительны к эксцентриситетам по сравнению с решетчатыми конструкциями.

2.6 При конструировании сварных узлов конструкции следует избегать пересечения сварных швов.

2.7 Размеры и форму сварных угловых швов следует применять с учетом следующих условий:

а) катеты угловых швов должны быть не более 1,2, где - наименьшая толщина свариваемых элементов;

б) катеты угловых швов следует принимать по расчету, но не менее указанных в таблице 2.1;

в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4 и не менее 40 мм;

г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;

д) размеры нахлестки должны быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;

е) соотношение размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1. При разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет, примыкающий к более тонкому элементу, должен соответствовать требованиям п.1.6а, а примыкающий к более толстому элементу - требованиям п.1.6б;

ж) в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, а также возводимых в климатических зонах с температурой -40 °С-65 °С, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании на выносливость или на прочность с учетом хрупкого разрушения.

2.8 Для крепления ребер жесткости, диафрагм поясов сварных двутавров, несущих статическую нагрузку, и вспомогательных конструкций зданий и сооружений, допускается применение односторонних угловых швов, катеты которых следует принимать по расчету, но не менее указанных в таблице 2.1.

Предел текучести стали, МПа (кгс/см)

Минимальные катеты швов , мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов , мм

Тавровое с двусторонними угловыми швами, нахлесточное и угловое

св. 430 (4400) до 530 (5400)

Автоматическая и полуавтоматическая

Тавровое с односторонними угловыми швами

Применение этих односторонних угловых швов не допускается в конструкциях: эксплуатируемых в среднеагрессивной и сильноагрессивной средах; в конструкциях либо их элементах, работающих в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок, а также в конструкциях, возводимых и эксплуатируемых в климатических районах с температурой -40 °С-65 °С.

2.9 Для расчетных и конструктивных угловых швов в проекте должны быть указаны вид сварки, электроды или сварочная проволока, положение шва при сварке.

2.10 Сварные стыковые соединения листовых деталей следует, как правило, выполнять прямыми с полным проваром и с применением выводных планок. В монтажных условиях допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва и сварка на остающейся стальной подкладке.

2.11 Применение комбинированных соединений, в которых часть усилия воспринимается сварными швами, а часть - болтами, не допускается.

2.12 Применение прерывистых швов, а также электрозаклепок, выполняемых ручной сваркой с предварительным сверлением отверстий, допускается только во вспомогательных конструкциях зданий и сооружений.

3 Требования к сварным соединениям при изготовлении и монтаже стальных строительных конструкций

3.1 Сборка конструкций под сварку

3.1.1 Сборка конструкций должна производиться только из выправленных деталей и элементов, очищенных от заусенцев, грязи, масла, ржавчины, влаги, льда и снега.

При сборке конструкций и деталей не должно допускаться изменение их формы, не предусмотренное технологическим процессом, а при кантовке транспортировании - остаточное деформирование их.

Не допускается перенос и кантовка краном тяжелых и крупногабаритных конструкций и их элементов, собранных только на прихватках, без применения приспособлений, обеспечивающих неизменяемость их формы.

Собранные, предъявленные и принятые под сварку конструкции и не сваренные после этого в течение 24 ч, должны быть повторно предъявлены ОТК.

3.1.2 Прихватки, предназначенные для соединения собираемых деталей, должны размещаться в местах наложения основных сварных швов.

Размеры сечения прихваток должны быть минимально необходимыми для обеспечения расплавления их при наложении швов проектного сечения. Длина прихваток в конструкциях, выполненных из стали до С375 включительно, должна быть не менее 50 мм и расстояние между прихватками - не более 500 мм, а в конструкциях из стали С440 - соответственно 100 и 400 мм при катете шва прихватки не более половины катета шва сварного соединения.

Сборочные прихватки конструкций должны быть выполнены сварщиками, имеющими право на производство сварочных работ в соответствии с п.2.2 настоящего стандарта, с применением тех же сварочных материалов и тех же режимов, что и основные швы сварных соединений.

3.1.3 В сварных соединениях, осуществляемых автоматами и полуавтоматами, сборочные прихватки выполняются электродами, обеспечивающими заданную прочность с соблюдением требований пп.3.2.2 настоящего стандарта.

3.1.4 Формы кромок и размеры зазоров при сборке сварных соединений должны соответствовать величинам, указанным в таблицах А.1, А.2, А.3 и А.4 (см. приложение А), на швы сварных соединений, а в конструкциях из стали С440 - в соответствии со специальными указаниями в чертежах КМ.

Все местные уступы и сосредоточенные неровности, имеющиеся на собираемых деталях, надлежит до сборки устранять плавной зачисткой с помощью абразивного круга.

3.1.5 Общая сборка конструкций должна производиться путем последовательного соединения всех элементов конструкций или отдельных ее частей. При этом должна быть произведена подгонка всех соединений, включая установку фиксирующих устройств. На всех отправочных элементах должна быть проставлена индивидуальная маркировка и нанесены риски. При общей сборке кожухов листовых конструкций одновременно должно быть собрано не менее трех царг.

3.1.6 Каждый первый и в последующем каждый десятый экземпляр однотипных конструкций, изготовленных по кондукторам, должен проходить контрольную сборку, в процессе которой производится проверка соответствия изготовленных конструкций чертежам КМД.

В объем контрольной сборки однотипных конструкций должны входить все элементы и детали, изготовленные с применением всего комплекта кондукторов.

3.2 Общие требования к выполнению сварочных работ

3.2.1 Сварку стальных конструкций следует производить по заранее разработанному и контролируемому технологическому процессу, который должен обеспечить требуемые геометрические размеры и механические свойства сварных соединений.

3.2.2 Сварка стальных конструкций должна выполняться по возможности высокопроизводительными механизированными способами.

Режимы сварки углеродистой и низколегированной стали классов до С440 включительно и размеры швов сварных соединений должны обеспечивать следующие показатели пластичности и вязкости металла шва и околошовной зоны:

Типы сварных швов

Различные типы сварных швов используются в определенных условиях для специфического соединения деталей. Пренебрежение к выбору наиболее подходящего варианта влечет за собой неизбежную потерю качества соединения вплоть до его полной отбраковки. Чтобы этого не произошло, нужно понимать отличия между сварными швами.

Не менее важным будет знание о том, чем отличается сварной шов от сварного соединения. В нашей статье мы расскажем об этом, приведем типологию соединений и швов и обозначим требования к качеству, которые обеспечиваются нормативными актами.

Требования к сварным швам

Сварка сегодня признается как самый популярный метод для производства различных металлических конструкций. Ее популярность объясняется в первую очередь надежностью и прочностью итогового соединения. Вполне очевидно, что сварка широко применяется в производстве таких металлических изделий, которые будут нести серьезную нагрузку.

Но стоит отметить, что не все типы сварных швов обладают долговечностью, обещанную стойкость могут гарантировать лишь соединения, при изготовлении которых были соблюдены все требования, указанные в ГОСТе.

СП 105-34-96 – сводные правила, которые прописывают критерии качества для сварных швов, а также диктуют алгоритм проведения сварочных мероприятий;
ВСН 006-89, ВБН А.3.1.-36-3-96 – инструкции по технологии проведения сварочных работ;
ВСН 012-88 – инструкция, в содержании которой последовательно указаны все мероприятия по контролю качества выполненных работ.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Вышеперечисленные нормативные документы относятся к различным способам сварки и к различным типам швов сварных соединений.

Отличия сварных швов от соединений

Сварной шов и сварное соединение – понятия разные, но новички в сварке обычно путают эти термины. Шов – это место, где происходит стык заготовок, которые заблаговременно плавятся, а затем охлаждаются. Сварное соединение – это три участка, которые были подвержены воздействию высокой температуры. К последним принято относить:

Швы, которые появляются в результате плавления основного материала. Также в ходе работы может добавляться присадочный металл.
Зону сплавления. Территориально она располагается между сварным швом и материалом, из которого выполнены детали. Зона сплавления не подвержена нагреванию до высокой температуры. Здесь важно отметить, что она имеет свойство насыщаться элементами, которые участвуют в процессе присоединения, электродами или флюсом. По этой причине в составе будут присутствовать отличия от основного металла.
Зону термического воздействия. Это полоса, которая соединяется с зоной сплавления. В месте соединения под воздействием высокой температуры происходит изменение первоначальных свойств.

Типы сварных соединений

Сварные соединения имеют некоторые различия, поэтому они классифицируются на следующие виды:

Стыковые. Особенностью соединения является расположение деталей в одной плоскости.
Угловые. Элементы, которые необходимо соединить, располагают под определенным углом. Чаще всего этот угол равен 90°.
Тавровые. При таком соединении торец одного из элементов располагается под углом не более 90°.
Нахлесточные. Элементы располагаются параллельно по отношению друг к другу.
Торцевые. В этом случае два торца свариваются в один целый элемент.

Остановимся немного подробнее на этих типах швов сварных соединений.

Стыковой шов получил свое распространение в сварке таких конструкций, как трубопроводы, металлические листы и трубы различного назначения. В данном случае свариванию подвергаются поверхности торцов. Перед тем как начать сварку, необходимо выполнить подготовительные действия: подогнать поверхности друг к другу. Чтобы добиться максимальной точности, можно предварительно использовать подварочный шов.

Среди достоинств этого вида следует отметить, что необходимость использования дополнительных материалов является минимальной. Также важно, что все элементы не должны иметь одинаковую толщину.

Важно: во время сварки электроды нужно направлять к той детали, толщина которой больше. Таким образом, нагрев будет более значительным, а детали с наименьшей толщиной будут защищены от прожогов.

Угловые швы применяются для соединения составляющих разнообразных емкостей, а также резервуаров. Чтобы угловое соединение имело наиболее высокое качество, детали следует устанавливать «лодочкой».

Тавровый вид получил свое широкое распространение в сварке несущих конструкций. Отметим, что к тавровой сварке необходимо основательно подготовиться. Основные преимущества таврового вида: высокая прочная и возможность применения в трудных местах – там, где сварку другими способами применить крайне сложно.

Нахлесточный метод используют для сварки металлических листов. Применение этого способа возможно, если толщина листов не будет превышать 1,2 см и между поверхностями элементов будут отсутствовать зазоры. Преимуществом способа является его простота. Чтобы выполнить работу, сварщику необязательно иметь высокий уровень квалификации.

Также среди достоинств следует отметить, что швы находятся на расстоянии друг от друга, за счет чего значительно повышается прочность соединения.

Торцевые соединения, как это понятно из названия, служат для соединения торцов. Преимуществом метода является возможность качественной сварки элементов независимо от их толщины. Также здесь следует отметить, что деформация деталей при использовании этого способа является минимальной.

Основные типы сварных швов

Типы сварных швов имеют несколько классификаций:

По положению в пространстве

Здесь принята следующая классификация:

Нижние сварные швы располагаются внизу по отношению к специалисту. В этом случае расплавленный материал не может вытечь из сварочной ванны. При этом подъем шлаков и газов происходит без препятствий. При нижней сварке проведение электрода или пламени происходит вдоль стыка, сварщик выполняет поперечные движения.
Горизонтальные швы производятся в том случае, если сварке подлежат вертикальные элементы. Сварка выполняется по горизонтальной траектории: справа налево и слева направо. Для того чтобы расплавленный металл не стекал, необходимо обеспечить смещение горизонтальной заготовки на уровень 1 мм. На скорость сварки необходимо обратить особенное внимание. Если сварка происходит в медленном темпе, есть риск появления потеков, если в быстром – могут появиться непровары.
Вертикальные сварные швы. Для этого типа характерно соединение элементов сверху вниз и снизу вверх. Чтобы минимизировать потеки, необходимо использовать малый ток и выполнять сварку прерывисто.
Потолочные сварные швы применяются, когда стык находится над головой сварщика. Для удержания расплавленного материала применяется поверхностное натяжение.

По конфигурации

Типы сварных швов по конфигурации классифицируются как прямолинейные, криволинейные и кольцевые. Последние также именуются спиральными. Отметим, что конфигурация швов не имеет взаимосвязи с положением элементов в пространстве.

По степени выпуклости

По степени выпуклости швы бывают:

Выпуклыми (усиленными). Они часто применяются, чтобы собрать узлы, которые будут нести высокую статическую нагрузку.
Вогнутыми (ослабленными). Применяются для сварки металла, имеющего минимальную толщину.
Нормальными (плоскими). Преимуществом нормальных швов является противостояние воздействиям, которые могут нести разрушительную силу.
Специальными. Эти типы сварных швов имеют форму неравнобедренных треугольников. Чаще всего они используются в угловых и тавровых типах соединений.

По протяженности

В этом случае сварные швы классифицируются как сплошные и прерывистые. Последние типы выполняются отрезками, длина которых колеблется от 10 до 30 см. При расчете длины отрезка учитывается общая протяженность сварного соединения.

Сварные швы по протяженности бывают:

Цепными. Они имеют одну или две стороны. Разрывы при таком соединении должны быть расположены равномерно.
Шахматными. В данном случае отрезки с разных сторон сдвигают аналогично шахматному порядку.
Точечными. Эти швы применяются при контактной сварке.

Сварные швы классифицируют и по их длине:

короткие – до 25 см;
средние – от 25 до 100 см;
длинные – длина превышает 1 м.

По количеству проходов

Все типы сварных швов выполняются одним или несколькими проходами. Количество проходов рассчитывается в зависимости от толщины материала и характеристики необходимой прочности. Для любого прохода характерно наплавление одного валика. При одноуровневом расположении происходит образование слоя шва.

Если металл имеет толщину до 5 мм, соединение происходит с использованием одного прохода. Также один проход используется, если создаются угловые соединения, два прохода – для создания стыковых швов.

По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил

Тут сварные швы классифицируются как:

продольные (фланговые) – усилие делается параллельно стыку;
поперечные (лобовые) – направление вектора происходит под прямым углом;
комбинированные – используются оба вышеперечисленных способа;
косые – усилие имеет острый угол.

По виду сварки

Вид сварки имеет прямую взаимосвязь с использованием сварочного аппарата. Вот основные типы сварных швов по категории сварки:

ручная;
автоматическая;
в среде инертных газов;
плазменная;
лазерная;
газопламенная.

Контроль качества сварных швов

Государственный стандарт регламентирует механические свойства сварного соединения, его отдельно взятых участков, а также получившегося в итоге материала. Для того чтобы определить, насколько качественным является изделие, необходимо произвести его испытания.

ГОСТ прописывает следующие способы определения качества:

Статический. В рамках этого метода происходит плавное увеличение нагрузки. На определение качества требуется длительное время, так как необходимо создать постоянное продолжительное напряжение.
Динамический. В этом случае используются маятниковые копры. Здесь нет необходимости в длительном наблюдении. В короткий промежуток времени создается нагрузка максимальной силы.
Усталостный. Нагрузка создается многократно. Ее сила имеет разное значение, количество циклов может достигать нескольких миллионов.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Сварные соединения металлоконструкций

Сварные соединения металлоконструкций должны отвечать строгим нормам качества, чтобы итоговое изделие было прочным и надежным. В зависимости от назначения и материала конструкции используются различные соединения, к каждому из которых предъявляются свои требования.

Не менее важны способы контроля качества сварных швов. Только после необходимых процедур и заполнения документации изделие можно эксплуатировать. В нашей статье мы расскажем, какие бывают сварные соединения и как проверить их на прочность и соответствие нормам и требованиям.

Виды сварных соединений металлоконструкций

Различается несколько классификаций сварных соединений металлоконструкций:

По типу примыкания двух заготовок.
По виду сварного шва.
В зависимости от технологии сварки.
С учетом обстоятельств, при которых проводится сварка.
В зависимости от толщины заготовок.
С учетом марки стали, из которой сделаны детали.

В зависимости от типа размещения деталей выделяют четыре разновидности стыковых соединений:

Вплотную, где две заготовки в одной плоскости присоединены друг к другу.
С наложением, когда детали заходят краями одна на другую.
Соединение углом. В этом случае две детали находятся под углом друг к другу.
Соединение в виде буквы Т. Здесь одна заготовка торцом примыкает к другой.

Самыми распространенными сварными соединениями металлоконструкций являются швы вплотную и угловые. Рассмотрим далее, как их получают.

Для стыкового соединения либо применяют выводные планки, либо проваривают шов во всю толщину заготовки. При выполнении работы за пределами цеха можно проводить одностороннюю сварку, в дальнейшем подваривая корень сварного шва. Таким образом, весь зазор заполняется по одной из кромок.

Следующая технология – с выводными прокладками – имеет много отличий от предыдущей. В первую очередь, прокладки расположены со стороны кромок свариваемых частей. Между кромками должно быть расстояние до 7 мм – при ручной сварке, а при механизированной – 16 мм. Толщина подкладки выбирается с учетом недопущения образования прожога во время сварки, а ток выставляется с учетом режима сварки.

В стыковках металлоконструкций часто можно встретить заготовки разной толщины. При этом с помощью фрезеровки или строжки устанавливается угол наклона более толстой кромки, равный уклону 1:8 для растянутых элементов металлоконструкции (таких, как подвески и консоли), и 1:5 – для сжатых элементов (опоры, стойки).

Сварные узлы играют роль основных стыковых соединений, несущих всю металлоконструкцию. Исходя из этого, уже во время проектирования стараются разработать благоприятные условия для сварки стыков. Для этого надо:

Проводить в сварных узлах стыковочное соединение или угловое.
Делать сварки в нижнем положении.
Использовать механизированную или автоматическую сварку, а не ручную.

К множеству видов сварных узлов предъявляют различные требования. Например, при выполнении балочного узла большую роль играет расположение сварочных швов относительно друг друга. Расстояние между ними должно быть не меньше десятикратной толщины самого толстого металлопрофиля, входящего в состав этого узла.

Есть и другой момент, не влияющий на качество сварных соединений металлоконструкций. Существует два понятия: местная прочность и непрочность. Первое – это сварочные участки с приваренными косынками, ребра жесткости, накладки и пр. Ко второй относят все имеющиеся вырезы на элементах металлических конструкций, отверстия, непровары швов, зазоры и щели в стыках.

Когда оба участка есть в конструкции, то ее саму по себе нельзя считать прочной. Так как:

В местах с большей жесткостью и прочностью соединения возникает большая концентрация сил, оказывающих действие на всю конструкцию в целом.
Где меньше жесткости, там и меньшее количество действующих сил.

Таким образом, при наличии в металлической конструкции местной непрочности даже самый надежно проваренный стык может представлять опасность. Поэтому надо не допускать местных непрочностей. Плохая сварка даже в самых незначительных участках может привести в негодность всю конструкцию.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Правильная сварка является важнейшим фактором обеспечения надежности и безопасности металлоконструкции.

Требования и виды качества сварных соединений

При сварке швов используемый металл должен отвечать ряду требований. Вот главные из них:

величина относительного удлинения материала – от 16 % и выше;
ударная вязкость металла – выше 24 Дж/см 2 , это значение замеряется при среднесуточной температуре воздуха в самый холодный пятидневный период;
способность металла сварных соединений и швов металлических конструкций к временному сопротивлению разрыву должна быть такой же (или более высокой), как и у главного металла, из которого сделаны свариваемые изделия;
при сварке металлических изделий на заводе важно, чтобы коэффициент твердости металла шовного соединения был до 350 HV у металлоконструкций 1-й группы и менее 400 HV у изделий иных групп, описанных в СНиП II-23-81;
при сварке во время монтажа и сборки конструкций коэффициент твердости шовного металла должен быть не выше 400 HV.

Выполнение необходимых правил и осуществление контроля сварных швов металлических конструкций поможет сохранить целостность и сохранность сварных соединений, избежать ранней потери прочности и аварийного разрушения металлоизделий.

По качеству шовные соединения разделяют на три категории:

В первую категорию входят шовные соединения, имеющие самые высокие эксплуатационные характеристики (прочность, долговечность, стойкость к разрывам и т. д.). К ним относятся следующие типы швов:

поперечные стыковые соединения, подверженные сильным растягивающим напряжениям;
нахлесточные, тавровые и угловые шовные соединения, работающие на отрыв при растягивающих напряжениях;
швы в металлоизделиях, отнесенных согласно СНиП II-23-81 к 1-й группе (или ко 2-й группе, если температура воздуха, где возведена металлоконструкция, опускается ниже отметки -45 °С).

Во вторую категорию входят швы среднего качества. К ним относятся:

продольные стыковые элементы, подверженные напряжению сдвига;
связующие угловые швы в металлических изделиях 2-й и 3-й группы, на которые действуют растягивающие напряжения;
швы в углах и стыках, соединяющие фасонки со сжатыми элементами металлических изделий.

В третью категорию входят швы низкого качества, среди которых:

поперечные швы в стыках, на которые действуют сжимающие напряжения;
продольные соединения в стыках, а также связующие швы в углах, которые применяются в сжатых частях конструкций;
соединения в стыках и углах, использующиеся во вспомогательных деталях металлических изделий.

6 методов контроля качества сварных соединений металлоконструкций

Этот способ является самым простым и наиболее быстрым, не требует никакой специальной техники, нужна только внимательность. Посмотрите: шов должен быть одинаковой ширины и высоты на всех участках без видимых трещин и повреждений. Внешний контроль соединений металлоконструкций выявляет, есть или нет непроваров, наплывов, неравномерных складок шва. Наличие этих дефектов указывает на низкое качество соединения.

Разумеется, данный способ не гарантирует полного контроля сварных швов трубопроводов, сварных соединений газопроводов или иных ответственных конструкций, но может стать первой операцией перед применением остальных методов контроля.

Этот метод служит для испытания сварного шва. При его применении используют специальные жидкости, которые могут проникнуть в «капилляры» – поры и трещины шва.

Этот способ хорошо подходит для проверки металла с любой формой и составом. Он помогает раскрыть дефекты, невидимые для глаз, и при этом экономичен, так как не требует дорогого оборудования.

Для капиллярного контроля швов используются жидкости – пенетранты (от англ.«penetrant», означающее «проникающая жидкость»). За счет незначительного поверхностного натяжения такие жидкости беспрепятственно попадают в мелкие капилляры, оставаясь видимыми для глаз. Попадая в полости, пенетранты маркируют дефекты.

Очень важно проверить швы на герметичность. У данного способа проверки на герметичность много названий: течеискание, пузырьковый метод контроля, пневмоиспытание, гидроиспытание и др. Однако суть всегда одна и та же: выявление сквозных дефектов, ухудшающих герметичные показатели сварного шва.

Для проверки сварных соединений на герметичность применяются газы (кислород или азот), разные жидкости (например, вода). При всей схожести данного метода с капиллярным газ или жидкость под давлением попадают в дефектные проемы. Этот метод разделяют на пневматический и гидравлический контроль, кроме того, соединения могут быть проверены посредством вакуума или обдувом воздухом – это подкатегории пневматического контроля.

В его основе лежат главные принципы электромагнетизма. Контролер со сварщиком, используя специальный прибор, окружают сварное соединение магнитным полем, использующим поток электромагнитных линий. Их искажение указывает на наличие дефектов.

Этот очень интересный способ основан на свойствах ультразвука. Края трещин и сколов, имея разные акустические способности, очень хорошо отражают звуковые волны. Проще говоря, если при подаче на шов ультразвука он искажается и отражается в другом направлении, значит, есть дефект. Различные виды изъянов по-разному искажают звуковую волну, что помогает легко их определить.

Иначе его называют радиографический контроль и гаммаграфический контроль сварных соединений. Он представляет собой мини-рентген. Гамма-лучи, проходя сквозь металл, на специальной пленке отображают все выявленные незамеченные дефекты. Данный способ контроля является самым современным и дорогостоящим, требует высокого профессионализма контролера и сварщика. Долгая работа с таким устройством может быть вредна для здоровья.

Оформление документации на сварные соединения металлоконструкций

По результатам испытаний составляется акт дефектов сварных соединений. Фиксируют каждый изъян и дают его краткое описание. Результаты вносят в журнал сварки. Такая документация ведется бригадой на всех объектах. Спецжурнал – это первичный документ, который ведется в соответствии со СНиП по каждому узлу конструкции.

По завершении работ журнал вместе с остальной документацией передается заказчику.

Кроме спецжурнала, во время сварных работ делают схему стыков с полным описанием технологии. Их дополняют сертификатами на используемые материалы (электроды, флюс или присадочную проволоку). Акты исследований сварных швов (контроля качества швов с внешней стороны изделия), время приборной диагностики, ее результаты, заключения контролеров пишут индивидуально под каждого отдельного сварщика.

Эти документы нужны для предоставления в суд в случае аварии. Работа с ответственными конструкциями обременена серьезными требованиями. Объект не примут в готовом виде, если не будет предоставлен акт проверки швов.

В случае обнаружения дефекта соединение переваривается, даже если виноват не сварщик, а некачественный материал. Лишь после прохождения контроля производятся остальные действия по приему металлической конструкции объекта.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие составлено к главе СНиП II-23-81. В Пособии приведен ряд новых решений, направленных на экономию основных видов ресурсов, расходуемых при выполнении сварочных работ. Основное внимание уделено рациональному проектированию сварных соединений с угловыми швами, которые составляют по массе наплавленного металла около 90 % от общего количества сварных швов. Поэтому наибольший эффект может быть получен от оптимизации размеров э тих швов.

Новые нормы проектирования дают возможность сократить удельный расход наплавленного металла в строительных стальных конструкциях на 3 5-4 0 % .

Текст из главы СНиП II-23-81 отмечен в Пособии вертикальной чертой , в скобках указаны соответствующие номера пунктов и таблиц главы СНиП.

Пособие разработано ЦНИИСК им. Кучеренко (канд. техн. наук В. М . Барышев, при участии инж. Ю .А. Новикова).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При проектировании сварных соедине н ий следует:

принимать минимально необходимое количество и минимальные размеры сварных швов;

предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки;

предусматривать применение эффективных сварочных материалов (электродов, электродных проволок, защитных газов, флюсов);

предусматривать такое расположение и размеры сварных швов , при которых максимально сокращалась бы необходимость кантовки конструкций при их изготовлении, а также уменьшились бы размеры соединяемых деталей;

обеспечивать свободный доступ к местам наложения швов и удобное пространственное положение с учетом выбранного способа и технологии сварки и принятого метода неразрушающего контроля шва.

1.2. Сокращение массы наплавленного металла при проектировании сварных соединений и элементов конструкций достигается путем повышения расчетных сопротивлений соединений с угловыми швами за счет применения эффективной технологии сварки и электродных материалов; соблюдения требований по назначению минимально допустимых катетов угловых швов, устанавливаемых в зависимости от наибольшей толщины свариваемых элементов, вида сварки и механических свойств стали; применения односторонних угловых швов в поясах сварных двутавров, при приварке ребер жесткости, диафрагм и других деталей, а также уменьшения количества деталей в элементах конструкций или их размеров (применения односторонних ребер жесткости, исключения фасонок в решетчатых конструкциях или уменьшения их размеров в связи с повышением расчетных сопротивлений соединений с угловыми швами и др.).

1.3. При проектировании сварных соединений следует учитывать, что увеличение сечений швов по сравнению с регламентированными в главе СНиП II-23-81 не только не повышает работоспособность конструкций, но в ряде случаев снижает ее.

2. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1 (3.4). Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний следует определять по формулам, приведенным в табл. 3 СНиП II-23-81.

2.2. Расчетные сопротивления сварных соединений, определенные по формулам, которые приведены в главе СНиП II-23-81 , обеспечиваются при соблюдении следующих условий:

сварочные материалы для расчетных угловых швов применяются в соответствии с табл. 2 прил. 1 с учетом условий эксплуатации конструкций, указанных в табл. 1 прил. 1.

2.3. Расчетные сопротивления стыковых соединений , выполняемых всеми видами дуговой сварки, принимаются равными расчетным сопротивлениям стального проката при условии физического контроля качества швов в растянутых элементах и соблюдении требований п. 13.42 главы СНиП II-23-81 об обеспечении полного провара соединяемых элементов путем двухсторонней сварки, односторонней с подваркой корня шва или односторонней сварки на подкладке.

В случаях, когда в стыковых соединениях невозможно обеспечить полный провар элементов, рекомендуется принимать R_wy =0,7 R _у .

2.4. Несущая способность сварных соединений с угловыми швами зависит от ориентации шва относительно направления усилия, действующего на соединение. Однако учет этой зависимости существенно усложняет расчет соединения, в связи с чем расчетные сопротивления соед и нений с угловыми швами в главе СНиП II-23-81 приняты для наименее благоприятной ориентации (флангового шва) и независимыми от величины угла между продольной осью шва и направлением силового вектора, действующего на него.

2.5. Предельным состоянием для сварных соединений с угловыми швами является опасность разрушения. В связи с этим их расчетные сопротивления установлены по временному сопротивлению металла: для металла шва - в зависимости от нормативного сопротивления металла шва R _wf = f ( R_wun ); для металла границы сплавления - в зависимости от нормативного сопротивления основного металла R _wz = f ( R_un ).

Числовые значения расчетных сопротивлений сварных соединений с угловыми швами приведены в табл. 2 и 3 прил. 1.

3. РАСЧЕТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение и сжатие следует проводить в соответствии с п. 11 .1 главы СНиП II-23-81.

3.2. С целью повышения эффективности использования наплавленного металла в соединениях с расчетными угловыми швами предусмотрено применение электродных материалов , обеспечивающих повышенные прочностные свойства металла шва. При этом возникает необходимость проверки прочности соединений по двум опасным сечениям: по металлу шва и по металлу границы сплавления.

3.3 ( 1 1.2). Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям:

N / ( β_f k_f l_w ) ≤ R_wf γ_wf γ_c ; (1) [12 0]

по металлу границы сплавления

N / ( β_z k_f l_w ) ≤ R_wz γ_wz γ_c . (2) [121 ]

где l_w - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм; β _f и β _z - коэффициенты , принимаемые при сварке элементов из стали: с пределом текучести до 580 МП а (5900 кгс/см 2 ) по табл. 1 (34); с пределом текучести свыше 580 МПа (5900 кгс/см 2 ) независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки β _f = 0,7 и β _z = 1; γ _wf и γ _wz - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I ₁ , I ₂ , II ₂ и II ₃ , для которых γ _wf = 0 , 8 5 для металла шва с нормативным сопротивлением R_wun = 410 МПа (4200 кгс/см 2 ) и γ _wz = 0, 85 для всех сталей.

При сварке с использованием технологических приемов, направленных на повышение производительности наплавки, которые сопровождаются снижением глубины проплавления (например, сварка при удлиненном вылете электрода, при прямой полярности постоянного тока, с применением дополнительного присадочного материала и т.п.), значения коэффициентов рекомендуется принимать β _f = 0,7 и β _z = 1.

3. 4 ( 11.2). Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, в элементах из стали с пределом текучести до 285 МПа (2900 кгс/см 2 ) следует применять электроды или сварочную проволоку согласно табл. 2 прил. 1 настоящего пособия, для которых расчетные сопротивления срезу по металлу шва R_wf должны быть более R_wz , а при ручной сварке не менее чем в 1,1 раза превышают расчетные сопротивления срезу по металлу границы сплавления R_wz , но не превосходят значений R_wz β_z / β_f

в элементах из стали с пределом текучес т и свыше 285 МПа (2900 кгс/см 2 ) допускается применять электродные материалы, для которых выполняется условие

Значения коэффициентов β _f и β _z при катетах швов, мм

Автоматическая при d = 3 - 5

Автоматическая и полуавтоматическая при d = 1 , 4 - 2

Нижнее, горизонтальное, вертикальное

Ручная; полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при d < 1, 4 или порошковой проволокой

В лодочку нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное

Примечан ие . З н ачения коэффициентов соответствуют нормальным режимам сварки.

При выборе электродных материалов следует учитывать группы конструкций и климатические районы , указанные в табл. 55 (В Пособии табл. 1 прил. 1).

3.5. Левая часть выражений (3) и (4) 1,1 R_wz < R_wf и R_wz < R_wf означает необходимость применения электродных материалов, обеспечивающих высокую прочность металла шва. Правая часть этих выражений R_wf ≤ R_wz β_z / β_f указывает верхний предел значения R_wf , выше которого увеличение прочности металла шва нецелесообразно, поскольку несущую способность соединения будет определять сечение по металлу границы сплавления.

При проектировании сварных соединений возможны исключения из требований, указанных в выражениях (3) и (4), которые определяются дискретностью значений входящих в них параметров, ограниченностью ассортимента сварочных проволок для механизирован н ой сварки и условиями организации производства. Поэтому в ряде случаев для расчетных угловых швов целесообразно применять сварочную проволоку, при которой R_wf ≤ R_wz β_z / β_f .

3.6. В зависимости от значений R_wf _, R_wz и β_f , характеризующих соединение с угловыми швами, прочность одного из двух расчетных сечений меньше прочности другого сечения. Поэтому для расчета такого соединения на срез (условный) достаточно произвести проверку менее прочного сечения. Расчетные сечения, по которым следует производить проверку прочности соединения с угловыми швами, в зависимости от параметров R_wun _, R_un и β_f , указаны в табл. 2 (для конструкций во всех климатических районах, кроме I ₁ , I ₂ , II ₂ , II ₃ ) и табл. 3 (для конструкций в климатических районах I ₁ , I ₂ , II ₂ , II ₃ ).

Примечан ие . Коэффициенты β _f и β _z связаны зависимостью , поэтому в табл. 2 и 3 значения β _z не приводятся.

3.7. Предельные усилия на сварные соединения с угло в ыми швами для наиболее распространенных сочетаний электродных материалов, условий сварки и катетов швов приведены в табл. 1 и 2 прил. 2.

3.8. Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента, на одновременное действие сил и момента, а также поясных соединений с угловыми швами в составных двутавровых балках следует производить по двум сечениям в соответствии с требованиями п п . 11.3, 11.5 и 11 .1 6 главы СНиП II-23-81. При этом в общем виде расчетные формулы представляют собой сравнение напряжений, возникающих от действия усилий в расче т ном сечении по шву (τ _f ) и по металлу границы сплавления (τ _z ), с соответствую щ ими расчетными сопротивлениями с учетом коэффициентов условий работы:

Элементы сварных металлоконструкций

Элементы сварных металлоконструкций должны быть правильно подобраны на стадии проектирования. Важно учесть тип материала, нагрузку на него, способ соединения и многое другое. В противном случае под угрозой окажется надежность всей постройки или узла.

Несмотря на то, что для изготовления сварных металлоконструкций используется ограниченный ассортимент металлов, все же он достаточно велик, чтобы сходу разобраться в преимуществах того или иного сорта стали или сплава. В нашем материале мы расскажем о самых ходовых металлах для элементов сварных металлоконструкций, о самих элементах, а также о способе их соединения.

Типы и элементы сварных металлоконструкций

Сварные металлоконструкции изготавливают из профильного или листового металла методом сварки. Изделия делаются неразборными. Одна из важных особенностей соединения – использование в работе всей площади сечения свариваемых деталей. Именно эту особенность считают главным преимуществом неразборных конструкций.

Существует большое разнообразие технологий сварки, используемых материалов, а также типов изготавливаемых конструкций. Это дает возможность применять сварные металлоконструкции на предприятиях машиностроения, в строительных организациях, на судостроительных заводах и пр. Неудобством такого разнообразия продукции является невозможность их общей для всего рынка классификации.

Давайте рассмотрим одинаковые для всех сварных изделий признаки, которые отмечаются специалистами:

По виду деталей, из которых собирается сварная металлоконструкция:

листосварные;
листовые штампованные;
сварные листовые штампованные;
ковано-сварные;
штампосварные;
заготовки листовые.

В соответствии с областью применения сварных металлоконструкций:

авиационные;
транспортные;
вагонные;
судовые;
строительные и др.

По особенностям изготовления сварных металлоконструкций:

по типу сварного соединения – тавровое, встык, угловой или иное;
по расположению деталей относительно друг друга;
по применяемой для соединения технологии работ;
по техническим условиям работ;
по величине толщины деталей;
по применяемым сплавам металлов.

В соответствии с особенностями использования металлических изделий.

Это последний из признаков классификации. Он самый распространенный, особенно при проектировании металлоконструкций, изготавливаемых с применением сварочных работ.

Особенности использования следующих видов изделий определяют наиболее важные элементы конструкции:

Балки – один из элементов изделия, в процессе эксплуатации подвергается нагрузкам на поперечный изгиб. Несколько жестко соединенных балок создают рамную конструкцию.
Колонна – элемент металлоконструкции, основным видом нагрузки на него является простое сжатие или сжатие с продольным изгибом.
Решетчатые конструкции – это элементы, представляющие собой систему стержней. Их узлы связываются друг с другом так, чтобы основными видами нагрузок прочих элементов металлоконструкции были растяжение и сжатие. К данному типу изделий относят: фермы, каркасы, мачты и пр.
Оболочковые – эти конструкции существуют для работы под избыточным давлением. Самое главное требование, предъявляемое к ним, – герметичность сварных швов, соединяющих разные элементы металлоконструкции. Оболочковыми изделиями являются: емкости, резервуары, самые разные трубопроводы и прочие изделия.
Транспортные корпусные изделия – основными их характеристиками являются низкий вес и максимально возможная жесткость. Наиболее яркими представителями семейства транспортных корпусных металлоконструкций являются вагоны для поездов, кузова для автомобилей, судовые корпусы и прочие изделия.

Помимо перечисленных, к элементам сварных металлоконструкций можно отнести части механизмов и приборов, нагрузка на которые носит переменный характер, она может повторяться многократно или периодически возникать в определенные моменты времени. Главное требование к таким частям – их точные размеры, а также соблюдение параметров отклонений от необходимой формы и шероховатости. Исходя из них, изделия обязательно подвергаются дополнительной механической обработке. Примерами такого вида элементов могут служить станины, колеса и колесные пары, валы и пр.

Материалы изготовления элементов сварных металлоконструкций

Основными материалами, из которых производят элементы сварных металлоконструкций, являются низколегированные стали, углеродистые стали, а иногда алюминиевые и титановые сплавы. Выбор сырья зависит от назначения изделия. Это обозначено в ГОСТ 380-71, где сталь углеродистая делится на три категории (А, Б, В) по назначению металлоконструкции, если она обычного качества, или на шесть категорий, если ее показатели нормируются.

Для изготовления элементов сварных металлоконструкций чаще всего применяют сталь СтЗ. Она чрезвычайно пластична, имеет высокие механические свойства, хорошо варится, а также не подвергается закалке. Для изготовления несущих элементов изделия используют, как правило, сталь мартеновскую, входящую в группу В.

Термическое упрочнение сталей и комплексное легирование повышают прочность изделий, что позволяет уменьшить их массу. Примером может служить сталь 15ХГ2СФМР, являющаяся комплексно-легированной. В ее состав (в дополнение к обычным легирующим веществам) включен бор (Р) и молибден (М), что дает временное сопротивление 85–100 кгс/мм 2 или 850–981 МПа.

Термически упрочняют стали низколегированные, малоуглеродистые СтЗ и пр. Результатом термического упрочнения является повышение механических свойств до 25 % у малоуглеродистых сталей и до 50 % у низколегированных.

У алюминиевых сплавов механические свойства (ав = 320 - 380 МПа и Е = 7 ГПа) существенно ниже, чем у стали СтЗ. Несмотря на это, их начали использовать для создания крановых сварных металлоконструкций, и достаточно успешно. Алюминиевые сплавы имеют небольшую плотность (2,7 г/см 3 ), повышенную пластичность при высоких температурах, прекрасные механические свойства при низких температурах с неизменяемой ударной вязкостью, а также высокую стойкость к коррозии.

Для производства крановых сварных металлоконструкций используют: на мало напряженные конструкции – сплавы алюминия АМгМ, АД31Т, на средне напряженные конструкции – АМг5М, АМгбМ, АДЗЗТ1, а на сильно напряженные металлоконструкции – АМгбШ, В95Т, АД35Т1.

Достоинства титановых и алюминиевых сплавов открывают большие перспективы для их применения. Сплавы титана ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6, ОТ4, ВТ8 и пр. имеют свои преимущества. Стойкости к коррозии с небольшими плотностью (4,52 г/см 3 ) и коэффициентом линейного расширения сочетается у них с высокими механическими свойствами (а = 700-1250 МПа). Они могут обрабатываться давлением без применения нагрева, пластичны, неплохо поддаются сварке, подходят для производства элементов конструкций, предназначенных для работы в большом диапазоне температур, начиная от -190 °С и до +500 °С.

Соединение элементов сварных металлоконструкций

Рассмотрим признаки, по которым классифицируют сварные соединения:

расположение примыканий деталей;
тип сварного соединения;
технология сварки;
условия осуществления процесса сварки;
толщина детали;
марка стали, из которой изготовлены детали.

В зависимости от геометрии расположения элементов различают четыре вида стыковых швов:

Встык – примыкание элементов конструкции идет в одной плоскости.
Внахлест – края заготовок перекрывают друг друга.
Угловое соединение – связывает кромки элементов металлоконструкции под любым углом.
Тавровое – смыкание одной из заготовок с другой происходит торцевой плоскостью.

Наиболее часто встречающимся видом соединения элементов сварных металлоконструкций являются угловое и встык. Давайте рассмотрим правила проведения таких сварочных работ.

При стыковом соединении сварной шов изготавливают прямым полным проваром всей толщины элементов конструкции. Также можно использовать технологию сварки с выводными планками. При проведении работ вне цеха элементы соединяют сваркой только с одной стороны и последующей подваркой корня на сварном шве. Таким образом работа проводится только по одной кромке, постепенно заполняя весь зазор между краями заготовок.

Соединение с выводными планками (подкладками) имеет ряд отличий. Первое – подкладки ставятся со стороны краев соединяемых заготовок. Второе различие в зазорах – при сварке вручную между кромками должно быть около 7 мм, а при автоматизированной сварке – 1,6 см. Третье – выбор толщины планки зависит от режима сварки и величины тока. Важно подобрать ее так, чтобы в процессе проведения работы на подкладке не образовался прожог.

Довольно часто при стыковых соединениях элементов сварных металлоконструкций заготовки имеют различную толщину. Тогда применяют фрезеровку или строжку, выбирая угол наклона края более толстой заготовки. Для растянутых частей конструкции (например, консоли и подвески) он равен уклону 1:8, а для сжатых (например, для стойки и опоры) – 1:5.

Большая нагрузка, чем на стыковые соединения, выпадает на угловые, причем наибольшей является растягивание по толщине заготовки. По этой причине были разработаны определенные требования к такому соединению:

Запрещается использование углового одностороннего стыкового шва в нагружаемых конструкциях. Для них необходимо двустороннее соединение. Причина: вверху валика снижается концентрация деформаций.
В случае невозможности создания двустороннего соединения, делают одностороннее, но разделку кромок не проводят, а сварка проходит при минимальном количестве наплавляемого метала. Таким образом, шов полностью не проплавляется.
При возникновении статических нагрузок на сварную металлоконструкцию используется сварка неполным соединением, при этом кромки обоих элементов разделываются.
Разделку кромок лучше проводить К-образным способом, вместо V-образного.
При любой возможности необходимо заменять угловое соединение тавровым стыком элементов металлической конструкции.

Одним из важных факторов, влияющих на качество соединения, является режим сварки. Повышенная сила тока может стать причиной неравномерного распределения металла в месте соединения. При малой толщине заготовок и большом токе могут появляться прожоги. Но и небольшие показатели силы тока могут стать причиной плохого качества шва. Возникают области недовара, что приводит к недостаточной прочности шва, а также к образованию трещин внутри соединения.

На качество шва оказывает влияние и скорость, с которой проходит сварка. При высоких показателях не провариваются стыки шва, зазор заполняется не полностью. А при небольшой скорости образуются прожоги, металл же, заполняющий зазор, растекается и создает выпуклости. Специалисты советуют внимательно контролировать скорость сварки, чтобы в среднем она составляла 20 м/ч.

В настоящее время существует большое разнообразие сварных узлов, не меньше и требований, предъявляемых к ним. Примером может служить балочный узел, при работе с которым необходим тщательный контроль взаимного расположения сварочных швов. На его основе удобно рассматривать правильность соединения стыков элементов сварных металлоконструкций. Так вот, расстояние между швами в балочном узле должно быть больше, чем величина толщины самой толстой заготовки, умноженная на 10.

Прочность сварных металлоконструкций также зависит от одновременного наличия в ней участков с местной прочностью и непрочностью. Если оба они присутствуют, то конструкция признается непрочной. Что же это? К участкам с местной прочностью относятся те, к которым приварены ребра жесткости, косынки, накладки и пр. К участкам с непрочностью относят отверстия, непровары, вырезы на элементах конструкции, зазоры, щели.

Причина заключается в действии физических законов в сварочных конструкциях. Они работают следующим образом:

Наибольшая концентрация сил, которые влияют на всю конструкцию, возникает в местах большей прочности и жесткости соединений.
Меньшая концентрация действующих сил появляется в местах меньшей жесткости.

Таким образом, наибольшая опасность возникает в месте хорошо проваренного стыка, если конструкция имеет участок местной непрочности. Поэтому очень важно не допускать этого. Следовательно, возникновение даже небольших непроваров или невысокое качество шва на узлах, работающих с небольшой нагрузкой, рано или поздно приведет к проблемам в конструкции в целом и потребует ее замены.

Читайте также: