Подогрев при сварке арматуры
1.2. Руководящие технологические материалы содержат требования по технологии сварки соединений арматуры между собой и с плоскими элементами проката при изготовлении арматурных изделий (сеток, каркасов, стыковых соединений стержней) и закладных изделий, а также при монтаже элементов сборных и возведении монолитных железобетонных конструкций. Устанавливают методы и объемы контроля качества сварных соединений.
Конструкции сварных соединений, класс и марка арматурной стали и металлопроката должны быть указаны в проектной документации.
1.4. Способы и технологию сварки, а также область применения арматуры различных классов и марок стали с учетом эксплуатационных качеств сварных соединений надлежит выбирать, пользуясь табл. 1.1 и приложением 2 настоящих РТМ.
1.5. При производстве работ по сварке соединений арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций должны выполняться требования, предусмотренные главами СНиП по проектированию, производству работ и приемке сборных и монолитных железобетонных конструкций, а также главами СНиП по организации строительства и технике безопасности в строительстве, Правилами пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ и другими нормативными документами, утвержденными и согласованными в установленном порядке.
1.7. Защита сварных арматурных и закладных изделий железобетонных конструкций от коррозии должна производиться в соответствии с требованиями, предусмотренными главой СНиП 2.03.11.
1.8. Выбор типов конструкций и способов сварки соединений арматуры и элементов закладных изделий следует осуществлять из условия:
а) применения сварных соединений и технологии сварки, обеспечивающих наиболее высокие эксплуатационные качества и полное использование механических свойств арматурной стали;
б) максимально возможного сокращения материальных и трудовых затрат на выполнение сварных соединений путем применения:
1.9. В заводских условиях при изготовлении сварных арматурных сеток, каркасов и сварке стыковых соединений стержней следует применять преимущественно контактную точечную и стыковую сварку, а при изготовлении закладных изделий - механизированную сварку под флюсом и контактную рельефную сварку.
При отсутствии необходимого сварочного оборудования допускается выполнять в заводских условиях крестообразные, стыковые, нахлесточные и тавровые соединения арматуры, применяя перечисленные в настоящих РТМ способы дуговой сварки.
1.10. При монтаже арматурных изделий и сборных железобетонных конструкций в первую очередь должны применяться механизированные способы сварки, обеспечивающие возможность неразрушающего контроля качества сварных соединений (например, ультразвуковой дефектоскопии).
1.12. Руководство сварочными работами и обеспечение технологических условий сварки, включающих правильность и рациональное применение стали, сварочных материалов, выбор оборудования и наладку режимов, контроль на всех стадиях выполнения работ и документальное фиксирование вплоть до сдачи объекта, осуществляет инженер (техник) по сварке или лицо, назначенное на указанную работу (мастер, прораб).
Инженерно-технический персонал обязан один раз в год проходить аттестацию по официально утвержденной строительным министерством (концерном) программе.
1.13. К работам по изготовлению сварных соединений арматуры и закладных изделий допускаются сварщики, прошедшие теоретическое и практическое обучение по сварке, соответствующих профилю их работы и имеющие удостоверения на право производства данных работ.
1.14. Условия сварки соединений с указанием фамилии сварщиков следует фиксировать в типовом журнале сварочных работ.
1.15. Не допускается сварка с использованием неисправного оборудования, при ненадежных электрических сетях, перебоях в подаче электроэнергии, а также при колебаниях напряжения в сети более 5% оптимальной величины, последние два условия должны соблюдаться особенно строго при ванной и ванно-шовной сварке стыковых соединений арматуры.
1.16. Сварочное оборудование и источники питания дуги должны каждые полгода подвергаться паспортизации. Эксплуатация сварочного оборудования, не имеющего паспорта или с просроченным сроком паспортизации не допускается.
Основные сведения по эксплуатации сварочного оборудования и формы документации приведены в приложении 3.
2. Арматурная сталь для железобетонных конструкций
Для армирования железобетонных конструкций различного назначения применяют стержневую арматуру и арматурную проволоку гладкого и периодического профиля, используемую при изготовлении сварных арматурных сеток, каркасов, закладных изделий и стержней, сваренных в мерные линейные изделия для обычных и предварительно напряженных конструкций.
Соединение элементов железобетонных конструкций между собой осуществляют через выпуски арматуры и закладные изделия, используя технологический процесс сварки, в котором следует учитывать особенности химического состава стали, масштабный фактор, условия выполнения работ и др.
2.1. Стержневая арматурная сталь
По механическим свойствам стержневая арматурная сталь подразделяется на классы, обозначаемые римскими цифрами от I до VII (после буквенных символов соответственно для горячекатаной арматурной стали - А, для термомеханически упрочненной - Ат). Осуществляемым переходом на новое обозначение в соответствии с международными в обозначении арматурной стали отражают ее класс прочности в виде установленного стандартами нормируемого значения условного или физического предела текучести вВ зависимости от эксплуатационных характеристик арматуры в обозначении термомеханически упрочненной арматурной стали свариваемой присваивается индекс С, стойкой против коррозионного растрескивания - индекс К (например, Ат-IVС, Ат-600К и т.п. ).
На предприятиях строительной индустрии стержневую арматурную сталь классов А-III и Ат-IIIС нередко упрочняют вытяжкой для повышения ее прочностных характеристик (при некотором снижении пластических свойств). Упрочнение вытяжкой производят до контролируемого удлинения и контролируемого напряжения не менее 5402.1.3. Механические свойства горячекатаной стержневой арматурной стали приведены в табл. 2.1, термомеханически упрочненной - в табл. 2.2; геометрические и физические параметры арматуры - в табл. 2.3, ее химический состав - в табл. 2.4 и 2.5.
2.1.4. Правила приемки и методы испытаний арматурной стали на растяжение регламентируются ГОСТ 12004-81 (6), методы испытания на изгиб - ГОСТ 14019-80 (7).
Арматурную сталь класса A-I изготовляют гладкой, а классов А-II и выше - периодического профиля. По требованию потребителя горячекатаную стержневую арматурную сталь классов А-II, А-III, А-IV и А-V изготовляют гладкой.
Арматурная сталь класса А-II имеет профиль согласно Рис. 2.1,а; горячекатаная классов А-II - А-VI и термомеханически упрочненная классов Ат-IIIС - Ат-VII - согласно рис. 2.1,б (ГОСТ 5781-82).
Способы прогрева бетона с помощью сварки
О СВАРКЕ
Получить оптимальные качественные характеристики конструкции независимо от времени года можно при прогреве бетона сварочным аппаратом. В условиях действующей строительной площадки этот метод выделяется простотой, доступностью, удобством реализации поставленной задачи. Оборудование мобильно, его можно перенести, задействовать в местах со сложным доступом.
Зачем прогревать бетон
Проектную морозостойкость, прочность, водонепроницаемость железобетонная конструкция приобретает через 28 суток после заливки при температуре +20 °С. Ее снижение до +5 °С приводит к тому, что состав твердеет в 5 раз дольше. При отрицательных значениях гидратация прекращается.
Из-за расширения жидкости при замерзании внутри бетона происходит разрушение его структуры. Рост внутреннего давления не выдерживают уже сформировавшиеся связи между кристаллами. Лед обволакивает элементы наполнителя (арматуру, гравий), их сцепление с цементным тестом теряется.
После оттаивания деформированный бетон снова твердеет. Из-за этого могут появиться трещины, крупные участки отслаиваются. С увеличением частоты замораживания прочность, срок службы, монолитность конструкции снижаются. Поэтому при ведении строительных работ зимой или в межсезонье проблему решают с помощью равномерного подогрева бетона.
Особенности прогрева с помощью сварочного аппарата
Технология предусматривает сквозное или периферийное расположение нагревательных элементов. Первый вариант подходит для конструкций сложной формы с большой толщиной заливаемой смеси. В обоих случаях строители рекомендуют постоянно контролировать текущие температурные показатели, чтобы не допустить перегрева.
При использовании сварочного аппарата для нагрева плиты нужно учитывать следующие особенности:
- Рабочие параметры оборудования и время воздействия определяются индивидуально с учетом температуры воздуха на строительной площадке.
- Чтобы сохранить влагу в цементной смеси, поверхность засыпают слоем опилок. Процесс испарения регулируют, изменяя силу тока, вырабатываемого сварочником.
- Недопустим перегрев конструкции. Он сопровождается обезвоживанием бетона, его структура становится пористой, теряется прочность.
- Для увеличения КПД установки поверхность накрывают слоем теплоизоляции.
- Схема, по которой к источнику питания подключают токопроводящие элементы, разрабатывается индивидуально с учетом параметров конструкции.
При условии соблюдения техники безопасности методика может использоваться домашними мастерами и профессиональными строителями.
Один сварочный аппарат способен прогреть до 100 м³ смеси при температуре воздуха до -40 °С.
Подготовка к самостоятельным работам
Чтобы обеспечить надежный контакт нагревательных элементов с бетоном и равномерный нагрев, его нужно качественно уплотнить, удалив воздух. Вскипание раствора и выгорание стали возможны, если в приэлектродной зоне плотность тока возрастет до критических показателей. Происходит локальный перегрев, избыточное испарение влаги, гидратация замедляется. Итоговая марочная прочность ЖБИ снижается.
Перед заливкой мастера рекомендуют контролировать размещение нагревательных элементов относительно арматуры, чтобы не допустить короткого замыкания, выхода из строя трансформатора, кабеля.
При использовании греющих проводов нужно точно определить оптимальную длину петель, предварительно проверить целостность проводников.
Включают электронагревательное оборудование после полного завершения процесса укладки бетонной смеси и размещения греющих элементов, подключения их выводов, выполнения всех требований техники безопасности. Мастера рекомендуют сделать скважины в плите для контрольных замеров температурных показателей.
Необходимые инструменты
Максимально допустимое время задержки до включения подогрева после заливки смеси – 1,5‑2 часа, если температура воздуха превышает +5 °С. Энергозатраты зависят от внешних условий, объема залитого бетона. Перечень оборудования определяется видом используемых нагревательных элементов. В него также входят:
- трансформаторный сварочный прибор 200 А;
- инвертор;
- кабель АВВГ;
- изоляционная хлопчатобумажная лента;
- электроинструмент для определения текущих показателей силы тока.
Мастера рекомендуют выбирать аппарат, в комплектацию которого входит генератор, модуль снижения рабочего напряжения, блоки для сушки электродов и подогрева почвы при ее промерзании. Вспомогательные функции выполняет блок, предназначенный для снижения уровня напряжения холостого хода. Он защищает сварщика от обрыва дуги отключением электропитания.
Способы нагрева бетона с помощью сварки
Выбор технологии определяется конфигурацией плиты и объемом обрабатываемой смеси. Строители учитывают допустимые энергозатраты, требования по срокам выполнения работ. Имеют значение погодные условия, марка и состав раствора.
Сварочный аппарат и провод ПНСВ
В ЖБИ-конструкцию укладывают петлями греющийся кабель ПНСВ сечением от 1,2 мм (наличие центральной стальной жилы обязательно). Сетевой ток может составлять 14‑16 А. Особенность проводника этой марки – перегрев и короткий срок службы при прокладке на открытом воздухе. Поэтому на участке выхода кабельной линии из бетонной конструкции к ней подсоединяется метровый провод АПВ сечением 2,5 или 4 мм.
Использование электродов
Суть метода заключается в размещении внутри раствора проводников, которые при прохождении тока выделяют тепло, нагревая влажный бетон. Схема размещения элементов и их подключения к источнику питания разрабатывается индивидуально. Рабочее напряжение не должно превышать 127 В, если в составе конструкции используется металлическая арматура.
Прогрев выполняется электродами поверхностного или погружного типа. В первом случае применяется полосовая сталь шириной до 8 мм, толщиной 4 мм, вертикально зафиксированная на опалубке с шагом 30 см. Металл непосредственно не контактирует с бетоном, крепится к конструкции через рубероид, поэтому может применяться многократно.
Погружные элементы – стальные прутки, используемые для подогрева ЖБИ сложной конфигурации (колонн, свай). Их укладывают перпендикулярно заливочной форме. Один конец возвышается над уровнем залитой смеси, его загибают под углом 90°. Этот метод эффективен при устройстве фундаментов.
Подключение к сварочному аппарату
Не рекомендуется питание оборудования от источника постоянного тока, чтобы избежать ионизирующего воздействия, из-за которого качество ЖБИ снижается. В схеме подключения может быть от одной до трех петель. Если несколько, их соединяют в «звезду». Напряжение на низкой стороне трансформаторного аппарата – 75 В с возможностью плавной регулировки параметров в зависимости от текущих внешних условий.
Сооружение греющей опалубки
Монтаж термоактивных конструкций с вмонтированными, изолированными от корпуса ТЭН. Сборка выполняется из отдельных щитов, каждый из них маркируется табличкой с указанием технических характеристик. Метод отличается простотой конструкции, высокой ремонтопригодностью, универсальностью в применении. Он позволяет работать с растворами при температуре до -25 °С.
Особенности прогрева зимой
При бетонировании происходит химическая реакция, в ходе которой цемент взаимодействует с водой, находящейся в жидком состоянии. При кристаллизации нужный эффект не происходит, поэтому нагрев смеси нужен в основном для предотвращения образования частиц льда в составе раствора.
Если этого не сделать, при оттаивании в массе формируются пустоты и поры, отражающиеся на итоговой прочности ЖБИ. При увеличении температуры скорость застывания повышается, сокращая сроки строительства.
Допустимые колебания температуры в стандартных железобетонных конструкциях – до 15 °С в течение часа при ее повышении или до 10 °С при снижении. Сетевое напряжение контролируют с помощью токоизмерительных клещей, снижая его, если пусковая сила тока, приложенная к нагревательным элементам, превышает норму.
Как еще можно прогреть бетон
В строительстве применяется большое количество методик, которые помогают греть смесь при ее заливке независимо от времени года. С их помощью при сравнительно небольшом увеличении расходов на электроэнергию сроки строительства сокращаются.
Специальные добавки
Химические присадки создают условия для ускорения процесса отвердения раствора. В состав включают противоморозные смеси. Они ускоряют процесс гидратации цемента, снижают температуру замерзания. Для этой цели применяют нитрит натрия, хлористые соли, карбонат кальция. Зимой конструкция при использовании таких компонентов сможет набрать прочность не более 30%.
Добавки увеличивают морозоустойчивость бетона, он застывает при температуре до -20 °С.
Индукционный метод нагрева
Из-за низкого уровня расходов на электроэнергию (требуется до 150 кВт*ч/м³), равномерного обогрева конструкции по всей ее площади, отсутствия зависимости процесса от электропроводности армированной смеси широко применяется технология, основанная на принципе электромагнитной индукции. Металлоконструкции, размещенные внутри ЖБИ, служат сердечником. Открытые участки защищают от тепловых потерь изолирующими материалами.
Советы начинающим
Для круглогодичного ведения строительных работ в полном объеме нужно соблюдать технологические требования при заливке ЖБИ. Начинающим мастерам рекомендуют учитывать следующие факты.
- Требуется изоляция поверхности раствора от тепловых потерь, испарения влаги.
- Для постоянного контроля напряжения устанавливают контрольную лампу.
- Нежелательно замыкание электроцепи на арматуру из-за высоких энергозатрат.
- Температура внутри смеси должна повышаться постепенно, чтобы избежать образования трещин на поверхности.
- Размещать электронагреватели нужно на одинаковом расстоянии, минимально между контурами должно быть 4 см.
Имеет значение грамотный уход за залитой конструкцией, ее защита от механических повреждений. Нужно свести к минимуму интенсивность ее усадки, вероятность температурного перепада, обеспечить условия для вызревания. Требуется проверка сохранения формы опалубки после окончания заливки смеси.
При определении эффективности метода имеют значение конфигурация ЖБИ, слой бетона над петлями или электродами, финансовые затраты на работу оборудования, климатические факторы. Отличается и объем начальных вложений для реализации поставленной задачи.
Подогрев при сварке арматуры
Для сваренной встык арматуры, изгибаемой после сварки, минимальный диаметр загиба должен быть >= 10d.
10.3.5. Арматура, арматурные, закладные и соединительные изделия должны поступать на объект с документом о качестве (паспортом, сертификатом) завода-изготовителя.
10.3.6. Для обеспечения требуемых проектом параметров армирования перед укладкой арматуры и сборкой элементов железобетонных конструкций необходимо установить соответствие классов и диаметров стержневой арматуры, марок стали и толщин плоских элементов закладных изделий и соединительных деталей, размеров и точности сборки сопрягаемых элементов, а перед сваркой - размеров и точности подготовки сопрягаемых стержней чертежам марки КЖ проекта и требованиям ГОСТ 14098, ГОСТ 10922, а также данным, приведенным в [5] и [6].
10.3.7. Элементы сборных железобетонных конструкций следует собирать с использованием устройств и приспособлений, фиксирующих их проектное положение. Конструкции с закладными и соединительными изделиями, нахлесточные соединения, скобы-накладки и арматурные накладки следует собирать на прихватках с применением тех же сварочных материалов, что и основные швы. Прихватки следует располагать в местах последующего наложения сварных швов. Запрещается сборка и сварка арматурных стержней конструкций, удерживаемых краном.
10.3.8. При сборке конструкций и укладке арматуры в монолитном бетоне не разрешается обрезка концов стержней и разделка их кромок перед сваркой электрической дугой.
10.3.9. Длина выпусков арматурных стержней из бетона конструкций должна быть не менее 150 мм при регламентированных нормативными документами зазорах и не менее 100 мм при применении одной вставки длиной не менее 80 мм в случае их превышения. Вставки следует изготовлять из арматуры того же класса и диаметра, что и стыкуемые стержни. При сварке стержней встык с накладками превышение зазора должно быть компенсировано соответствующим увеличением длины накладок.
10.3.10. После сборки под сварку несоосность стыкуемых арматурных стержней, переломы их осей, смещения и отклонения размеров элементов сварных соединений должны соответствовать требованиям ГОСТ 10922. Отгиб стержней для обеспечения их соосности следует осуществлять в холодном состоянии. Допускается осуществлять нагрев до температуры 600 - 800 °C по специальной технологической карте.
10.3.11. Требования к способу подогрева, оборудованию и контролю температуры должны содержаться в технологическом регламенте (картах) к ППСР.
10.3.12. Перед сваркой (ванной, многослойными или протяженными швами) арматурные стержни в месте соединения следует зачищать на длине, превышающей на 10 - 15 мм сварной шов или стык.
10.3.13. Для ручной дуговой сварки следует использовать источники постоянного сварочного тока универсальные или с падающей характеристикой и сварочные трансформаторы или инверторы на токи до 500 А, а для механизированных способов сварки - источники постоянного сварочного тока универсальные или с жесткой характеристикой до 500 А и специализированные или модернизированные полуавтоматы общего назначения.
10.3.14. Конструкции сварных соединений стержневой арматуры, их типы и способы выполнения в зависимости от условий эксплуатации, класса и марки свариваемой стали, диаметра и пространственного положения при сварке, а также предельные отклонения размеров выполненных швов должны соответствовать требованиям проекта, ГОСТ 14098, ГОСТ 10922, а также данным [5] и [6].
10.3.15. Режимы, сварочные материалы, техника, технология сварки арматуры, арматурных и закладных изделий должны соответствовать [5] и ППСР.
10.3.16. Рекомендуемые типы электродов для ручной дуговой сварки основных классов арматуры приведены в таблице 10.5, а марки сварочных проволок для механизированных способов сварки и других классов арматуры - в [5] и [6].
Технология сварки арматуры
Сварка арматуры позволяет быстро изготовить жесткий каркас любых размеров. Однако применение этого метода не всегда допустимо. Решение зависит от материала стержней и действующей на них нагрузки.
.jpg)
Что такое арматура
Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но плохо работает на растяжение. Во избежание раскрытия трещин при таких нагрузках в него замоноличивают стальные стержни круглого сечения – арматуру. Их дополнительная функция сводится к усилению бетона при сжатии.
Разновидности арматуры
В соответствии с ГОСТ 5781-82 стержни делятся на классы от А-I (А240) до А-VI (А1000). В основном применяют следующие:
- А-I (А240). Гладкие стержни из горячекатаной спокойной, полуспокойной или кипящей стали марки Ст3.
- А-II (А-300). Арматура этого и последующего классов имеет периодический профиль – выступы, обеспечивающие прочное сцепление с бетоном. Стержни диаметром менее 40 мм изготавливают из стали Ст5 (спокойной и полуспокойной), более толстые – из 18Г2С.
- А-III (А400). Изготавливается из стали 35ГС и 25Г2С. Вторая разновидность представляет собой улучшенный вариант и помечается нанесением на концы несмываемой белой краски. В отличие от первого, ее можно соединять электросваркой; стержни обладают повышенной прочностью за счет холодного вытягивания. А-III – один из самых распространенных видов арматуры. Применяется в ответственных конструкциях, в т.ч. предварительно напряженных.
ГОСТ Р 52544-2006 устанавливает еще 3 класса арматуры, подвергнутой термомеханическому упрочнению:
- А500С. Горячекатаные стержни. В последние десятилетия широко применяются вместо А-III. За счет использования стали без легирующих добавок стоят дешевле и могут соединяться между собой дуговой сваркой.
- В500С. Холоднокатаный вариант.
- Ат800. Более прочная горячекатаная разновидность.
В железобетонном изделии различают 2 вида арматуры:
- Продольная. Является основной, держит расчетную нагрузку.
- Поперечная. Служит для соединения поясов продольной арматуры в 3-мерный каркас. Обеспечивает связь между сжатым бетоном и растянутыми стержнями, воспринимает усилия от температурного расширения.
Диаметр у поперечной арматуры меньше, чем у продольной.
Особенности сваривания арматуры
Круглая форма стержней обусловила появление специального метода – ванного. Его применяют при стыковой сварке, когда торцы элементов прилегают друг к другу.
При организации других видов соединений (нахлесточного, крестообразного и таврового) необходимо держать электрод под правильным углом.
Основные требования
В местах сварки металл не должен терять прочность и пластичность. Некоторые стали, например, 35ГС, запрещено соединять данным методом, поскольку материал в зоне шва становится хрупким. Каркасы из таких стержней собирают с помощью вязальной проволоки или фиксаторов из пружинной стали.
Перед сваркой с арматуры удаляют грязь и пыль. При небольшом объеме работ ее зачищают до металлического блеска, что положительно отражается на качестве шва. На крупных стройках этого не делают, т.к. подобная подготовка влечет за собой существенное удорожание процесса и растягивание его во времени. Толщину электрода и сварочный ток подбирают так, чтобы избежать прожига стержня.
Способы сварки арматуры
Применяют ручную дуговую сварку, автоматическую и полуавтоматическую. Существует несколько вариантов расположения стержней один относительно другого.
Внахлест
К такому способу прибегают на участках, не подверженных большим нагрузкам. Придерживаются следующих рекомендаций:
- Соединяют стержни одинаковой толщины.
- Данный параметр (D) должен быть не менее 20 мм.
- Минимальная длина нахлеста составляет 10D.
- Стержни располагают горизонтально.
Встык
Этот тип соединения применяют для стержней диаметром 20-100 мм. Сварку осуществляют ванным способом:
- Арматуру укладывают с небольшим зазором между торцами.
- Ограничивают пространство между стержнями с 3 сторон накладками или специальной U-образной скобой.
- Сварочным электродом оплавляют торцы, в результате чего в зазоре между ними образуется ванна расплавленного металла.
- После его остывания накладки удаляют.
- высокие прочность и надежность соединения (подходит для ответственных конструкций);
- возможность вести работы в любом пространственном положении.
Недостаток – высокий расход электродов. Чтобы заполнить ванну между прутами толщиной 28 мм, понадобится 3 4-миллиметровых расходника. Если они плавятся последовательно, от мастера требуется умение быстро менять их. Проще закрепить все 3 электрода в специальной гребенке и варить ими одновременно.
Точечная контактная
Такую сварку применяют на автоматизированных производствах. Ее преимущество – высокая производительность. Недостатки:
- большая энергоемкость;
- потребность в специальном крупногабаритном оборудовании (может эксплуатироваться только в условиях промышленного предприятия).
Арматуру можно накладывать друг на друга или соединять встык. Во втором случае действуют ограничения по диаметру:
- Для гладких стержней – не менее 14 мм.
- Для профилированных – не менее 32 мм.
При наложении стержней внахлест сварку производят в нескольких точках.
Крестообразная
Сварку выполняют строго в горизонтальном или вертикальном положении. Это обеспечивает плотный контакт арматуры и предотвращает вытекание расплавленного металла. Электрод держат под углом 30-45° к плоскости стержней.
Данный вид сварки нельзя выполнять при отрицательных температурах воздуха.
Оборудование и материалы для сварки
Арматуру варят стандартными аппаратами для электродуговой сварки:
- трансформаторными;
- выпрямителями;
- инверторами, в т.ч. бытовыми.
Газовую сварку не применяют.
Разовые и небольшие по объему работы производят ручным способом. Ему присущи такие недостатки:
- требуется исполнитель с высокой квалификацией;
- процесс занимает много времени;
- характеризуется высокими расходами.
При серийном изготовлении каркасов в производственных условиях задействуют полуавтоматическую и автоматическую сварку. Это дает следующие преимущества:
- возрастают качество и производительность работ;
- снижаются себестоимость и требования к квалификации исполнителя.
В зависимости от того, какое оборудование имеется в наличии, применяют плавящиеся или тугоплавкие электроды.
В качестве примера полезно рассмотреть соединение ванным методом. Действуют в следующем порядке:
- Стержни подрезают гильотиной или болгаркой до нужной длины. Можно сварочным аппаратом, но это более затратный способ.
- Удаляют с них грязь и пыль, концы на длину 3-4 см зачищают до металлического блеска. Затем их моют и обезжиривают.
- Устанавливают арматуру в проектное положение. Максимально допустимое отклонение от соосности составляет 5% от толщины стержней. Величина зазора между торцами зависит от напряжения: 1,5D (диаметра электрода), если 220 В; и 2D, если 380 В.
- Крепят в зоне соединения накладки или скобу, препятствующие растеканию металла. Стальные детали приходится оставлять, что приводит к удорожанию работ. Съемные керамические или графитовые накладки используют многократно. Их фиксируют проволокой или струбциной.
- Если используют металлические накладки, их прихватывают к арматуре.
- Чиркают расходником по одному из торцов и плавят его, совершая колебательные движения между стержнями арматуры. Догоревший электрод быстро меняют на новый и так до тех пор, пока ванна не будет заполнена.
- Дожидаются остывания шва и проверяют его качество.
Скобу преимущественно используют при ручной сварке, керамические накладки – если применяют полуавтоматическую. Автоматы оборудованы медными ограничителями.
Проверка прочности готовой конструкции
Качество швов проверяют:
- Визуально. Осматривают соединение на предмет трещин, сквозных прожогов, подрезов, непроваров, пор и кратеров.
- Гамма-дефектоскопией. Метод для выявления внутренних дефектов (непроваров, пор, микротрещин, неметаллических включений).
- Простукиванием молотком или сбрасыванием каркаса на пол с высоты в 1-1,5 м (тест на прочность).
Параметры режимов сварки
Рекомендуемая длина дуги составляет 2 мм. С увеличением данного показателя разряд начинает «гулять» по поверхности, что приводит к непровару и разбрызгиванию металла.
Рекомендуемые показатели тока
Ампераж зависит от типа электрода и его толщины:
| Диаметр электрода, мм | СМ-11 | АНО-5 (6) | ВСЦ-4 | УОНИ-13/55 |
| 2 | – | – | – | 30-50 |
| 3 | 100-150 | – | 90-100 | 80-120 |
| 4 | 150-220 | 170-220 | 120-150 | 130-190 |
| 5 | 180-290 | 210-280 | – | 180-260 |
Если работы ведутся при отрицательной температуре воздуха, силу тока увеличивают на 15-20%.
Особенности подбора электродов
Профессионалы в большинстве случаев используют электроды УОНИ-13/55 Э50. Они имеют основное покрытие с деионизирующими элементами (фосфорными производными), затрудняющими горение дуги. Поэтому новичкам сложно варить такими расходниками: рекомендуют применять электроды марок АНО, МР-3, ВСЦ-4 или СМ-11.
Соотношение электродных и арматурных стержней по толщине
Нахлесточные и крестообразные соединения варят такими расходниками (толщина арматуры/электрода в мм):
Параметры для ванного метода приведены в таблице:
Техника безопасности
С целью защиты глаз и кожи от жесткого ультрафиолетового излучения и капель расплавленного металла сварщик использует средства индивидуальной защиты:
- щиток с темным стеклом;
- спецодежду;
- рукавицы.
Работы проводят с соблюдением правил электробезопасности.
Особенности сварочных работ на высоте
Если монтаж ведется с применением оборудования для промышленного альпинизма, оно должно быть усилено стальной цепью или тросом. Такие работы запрещено проводить в условиях плохой видимости:
- в темноте;
- в тумане;
- в снегопад.
В остальных случаях применяют строительное оборудование или специально смонтированные конструкции, позволяющие закрепиться страховочным поясом.
При выполнении работ в нескольких точках на разной высоте монтируют ограждения, препятствующие падению на нижерасположенных работников инструмента, капель расплава, электродов.
Сварщик должен иметь:
- Сумку для инструмента.
- Пенал для электродов.
- Огнестойкую тару для огарков.
Возможные сложности
Часто приходится сталкиваться с ситуациями:
- Залипает электрод. Необходимо увеличить сварочный ток.
- Дуга прожигает свариваемую арматуру, или образуется чрезмерно большая ванна. Уменьшают ток либо применяют электрод меньшей толщины.
Что лучше: сварка или вязка арматуры
Каждый способ имеет свои сильные и слабые стороны. Достоинства вязки:
- Процесс не влияет на прочность и пластичность стали. Данное обстоятельство особенно важно при сооружении фундаментов тяжелых зданий и других конструкций, рассчитанных на большие нагрузки.
- Дешево стоит. Отожженная вязальная проволока имеет намного меньшую стоимость, чем электроды; для ее применения не требуется электричество.
- Обходится без использования сложного оборудования. Нужен только специальный инструмент – крючок.
- Может применяться в отношении стержней любых диаметров.
- Операция доступна человеку без специальных навыков.
- Низкая скорость выполнения работ.
- Отсутствие жестких связей.
Второй аспект проявляется при изготовлении больших каркасов.
Сварка, наоборот, позволяет быстро получить жесткие конструкции любых размеров, но имеет следующие недостатки:
- Обходится дороже.
- Требует участия специалиста со сложным оборудованием.
- Неприменима к стержням толщиной менее 12 мм (возможен прожог).
- Может привести к уменьшению прочности и пластичности в зоне соединения.
- Нуждается в электроснабжении.
Дополнительная информация
Сварку внахлест правильно вести в нижнем положении. В верхней позиции сталь плавится менее интенсивно. Также допускается расположение стержней под углом в 15-20°.
Сварка с подогревом металла
Сварка с подогревом металла имеет свои преимущества. Среди специалистов нагрев шва в околошовной зоне называется просто – предварительный нагрев. Чаще всего такой подход имеет место при изготовлении печей, резистивных нагревательных элементов, горелок и высокочастотных нагревательных элементов. Благодаря такому нагреву можно избежать появления холодных трещин на металле. Кроме того, он препятствует чрезмерному повышению твердости.
Для изготовления действительно качественного изделия необходимо знать особенности такого типа сварки. Подробнее об этом поговорим ниже.
Для чего нужна сварка с подогревом металла
Преимуществами использования сварки с предварительным нагревом металла являются:
- Устранение или уменьшение растрескивания материала, имеющего высокую влажность поверхности. Нагрев изделия убирает влагу, что снижает вероятность появления трещин.
- Улучшение процессов расплавления металлов шва и их осаждения, происходящее при основной сварке.
- Снижение напряжений материалов. Подогрев помогает равномерно расширяться и сжиматься металлам сварного соединения и изделия.
- Повышение качества структуры шва. Предварительное нагревание металла замедляет последующее его охлаждение. Следовательно, соединение затвердевает более равномерно, улучшая механические свойства микроструктуры материала.
Рекомендуем статьи по металлообработке
Существует несколько способов термической обработки изделий, которые определяются их дальнейшим применением:
- Предварительный подогрев – еще до начала сварки мастер задает минимальную температуру соединения. Получить эту информацию можно в WPS (спецификация сварки), где содержатся данные о температурном диапазоне.
- Подогрев между проходами – при ведении многопроходной сварки мастер должен максимально прогреть материал до начала нового этапа. Температура нагрева при этом не должна опускаться ниже минимального значения обработки, проведенной предварительно.
- Поддержание сварочной температуры, ниже которой не должна охлаждаться сварочная зона до окончания работ. Если процесс соединения останавливается, следует поддерживать тепло на указанном уровне.
Как выбрать температуру для сварки с подогревом металла
Сварочные кодексы содержат информацию о минимально возможной температуре предварительного нагрева. Вполне возможно, что тепловая обработка металла при указанной температуре сможет предотвратить появление трещин, но существует вероятность, что ее будет недостаточно. Это выясняется только опытным путем.
VT-metall предлагает услуги:
Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы
Например, получение балочно-стоечного соединения низководородистым электродом, имеющим большое сечение А36 (чья толщина находится в диапазоне от 10,2 до 12,7 мм), сделанным из сплава ASTM A572-Gr50. Для данного сопряжения необходима температура предварительного прогрева +107 °С (AWS D1.1-96). В случае изготовления стыковых соединений из материалов большого сечения предварительный нагрев рекомендуется поднять выше минимального значения. Институт AISC рекомендует нагревать до температуры +175 °С (AISC LRFD J2.8).
Рекомендация в достаточной степени консервативна. Она указывает на возможно недостаточный минимальный показатель нагрева металла у похожих соединений с высоким напряжением, указанный в документе AWS D1.1
А что же делать, если сварочные кодексы отсутствуют? Как определить нужную температуру? Обратимся к следующему документу – AWS D1.1-96, Приложение XI: «Руководство по альтернативным методам определения предварительного подогрева». Он указывает на существование двух возможностей определения температуры нагрева. Это процедуры, которые были составлены в ходе проведения специальных тестов в лабораториях для выявления образования трещин. Следовать им рекомендуется в ситуациях, когда есть высокие риски появления трещин вследствие напряжения, а также в зависимости от особенностей состава материала, количества водорода или излишне малого тепловложения в ходе сварочных работ.
Приложение № 11 к AWS D1.1-96 содержит два таких метода. Один из них заключается в контроле твердости в HAZ (области теплового воздействия). А второй регулирует количество водорода. Первый способ используется исключительно для угловой сварки. В его основе лежит предположение, что можно избежать появления трещин, поддерживая твердость HAZ на уровне ниже какого-то определенного заранее значения.
Такая возможность появляется при контроле скорости охлаждения металла. Прослеживается прямая взаимосвязь между критической скоростью охлаждения (при заданной твердости) и углеродным эквивалентом стали. Расчет происходит в соответствии со следующей формулой:
CE = C + ((Mn + Si)/6) + ((Cr + Mo + V)/5) + ((Ni + Cu)/15)
По окончании определяется минимальная температура нагрева, которая основывается на критической скорости охлаждения. Процедура описана в труде Блодгетта «Расчет скорости охлаждения методом компьютерного моделирования». Она основана на скорости охлаждения, температуре, при которой скорость охлаждения становится критической, толщине заготовки, тепловложении, температуре, с которой происходит предварительный разогрев материала, его теплоемкости и теплопроводности.
Однако в параграфе 3.4 того же Приложения 11 к документу AWS D1.1-96 говорится следующее: «Несмотря на то, что данным методом можно пользоваться для выяснения температуры предварительного нагрева, создан он для вычисления минимального тепловложения, которое должно помочь избежать излишнего затвердевания, вследствие чего образуется минимальный шов».
Второй метод, предлагающий контролировать водород, исходит из предположения, что избежать возникновения трещин поможет водород, если его количество, остающееся в остывшем до +50 °С шве, будет менее критического значения, определенного заранее. Данный показатель зависит от напряжения стали и ее состава. Описанная процедура подойдет в первую очередь сталям высокой прочности низколегированных сортов, имеющим высокую закаливаемость. Для углеродистых сталей расчетный нагрев металла может быть недостаточен.
Существуют три основных этапа метода контроля количества водорода в металле. На первом рассчитывается параметр состава материала, который эквивалентен углеродному. На втором – определяется индекс восприимчивости – это функция параметра состава, а также содержания водорода, который способен к диффузии в заполняющем металле. На третьем этапе происходит расчет температурного минимума для предварительного нагрева материала с использованием параметров напряжения, индекса восприимчивости и толщины металла.
Где применяется сварка с подогревом металла и какое оборудование необходимо
Предварительному нагреву чаще всего подвергается основной материал на расстоянии от сварного соединения. Рассмотрим пример. А является определенным участком углового шва.
Для расчета расстояния от него до места, где следует проводить предварительный нагрев, потребуется решить две проблемы:
- При толщине металла равном или меньшем 50 мм расчетное значение не должно быть более 50 мм от сварного соединения.
- При толщине материала более 50 мм расстояние от шва для предварительного нагрева берется меньше 75 мм. Это указано в инструкции сертификации работников, осуществляющих проверку качества сварных соединений – CSWIP 23.4.
На сегодняшний день производителями предлагается несколько видов различного оборудования для определения контроля, индикации и измерения температуры предварительного подогрева металла. Его используют в ряде коммерческих отраслей промышленности.
Рассмотрим основные измерительные приборы и датчики температуры, используемые с этой целью:
- Контактный термометр – применятся с целью замера температуры не выше +350 °С. В основе прибора лежит «термистор» – измеритель температуры. Сопротивление последнего понижается при нагревании, следовательно, оно обратно пропорционально температуре. Сложностью данного прибора является «периодическая калибровка», которую нужно проводить для получения точных результатов измерений.
- Термокарандаш и термопаста, в составе которых находится материал, изменяющий цвет и плавящийся под воздействием разной температуры нагрева. Их достоинствами стали низкая стоимость и простота использования. А недостатком – не очень точный результат измерений.
- Термопара. Принцип, применяемый в данном приборе, – расчет термоэлектрической разности потенциалов свариваемого материала и разогретого металла шва с целью расчета температуры. Использовать прибор следует во время и после сварки, а также для термической обработки. Он проводит постоянный мониторинг температуры охлаждения и нагрева в большом диапазоне. Однако требует регулярной калибровки, что считается достаточно большим его недостатком.
Сварка с подогревом металла: пошаговый алгоритм
В процессе транспортировки либо вследствие иной причины металлические заготовки могут подвергнуться деформации. Если это произойдет, то при стыковке деталей в зоне сварки могут возникнуть проблемы. Как правило, они приводят к ухудшению качества сварного соединения.
- Для предотвращения появления некачественного шва производят правку изделия до сварки – горячую и холодную. Выбор способа зависит от сложности деформации и размеров деталей. Правку можно делать вручную либо использовать специальные приспособления. Например, стальные или чугунные плиты исправляют вручную с помощью кувалды или молотка. Если для правки необходимо большое давление, то используется ручной пресс. Это винтовой аппарат, состоящий из двух плит. Высокое давление, создаваемое последними, выправляет дефект заготовки, уложенной между ними.
Существует следующие способы разметки: оптическая, ручная, мерная резка. Ручная разметка производится с использованием простых инструментов, таких как штангенциркуль или линейка. В случае, когда необходимо провести разметку небольшой партии заготовок одного типа, пользуются шаблонами, изготовленными из профилируемых листов либо алюминия. Ручной способ разметки имеет высокую трудоемкость и небольшую скорость работ.
Разметно-маркировочное оборудование используется для разметки заготовок оптическим способом. Оно работает со скоростью до 10 м/мин. Для работы следует ввести в аппарат специальную программу, основанную на установленных параметрах. В таком устройстве разметка наносится с использованием пневматического крена.
При мерной резке разметка на профили не наносится. Оборудование разрезает заготовки в соответствии с заложенной в специальные устройства программой. В ней указаны размеры деталей и их конфигурация.
Резка бывает механической и термической. Первая предполагает использование как ручного, так и механического инструмента. Термическая же представляет собой плавку материала по нанесенным заранее отметкам. Она тоже бывает ручной и автоматизированной. Для работы используют плазмотрон, кислородный резак и дуговую сварку. Кроме того, применяется оборудование, которое осуществляет резку в полуавтоматическом либо в автоматическом режиме.
Термический способ резки считается универсальным, поскольку процесс может идти в разных направлениях: прямо- или криволинейно.
Следует помнить о том, что на поверхности металла при длительном контакте с воздушной средой появляется оксидная пленка. Благодаря свои жаростойким свойствам она не дает провести качественную сварку заготовки. Избавиться от нее можно, очистив шов металлической щеткой или болгаркой.
В условиях промышленного производства заготовки очищаются с помощью дробеструйных или пескоструйных агрегатов. Возможно проведение химической чистки в ванне посредством опускания детали в химический реагент. Применение данного способа, как правило, ограничивается подготовкой цветных металлов. А черные и стальные изделия очищают ручным способом.
Сварка с подогревом металла предваряется зачисткой краев изделия, в особенности если заготовка имеет большую толщину. Кроме того, кромки необходимо подрезать до придания им определенной геометрической формы. Края бывают Х-образные, плоские или V-образные. У тонких деталей делают плоские кромки, а остальные используют для сварки толстых изделий.
Края заготовок для соединения готовят следующим образом: обрабатывается ширина зазора, угол разделки, регулируется длина откоса. При сварке труб самой разной толщины подготовке кромок нужно уделять повышенное внимание, иначе металл может не провариться. Необходимо выбрать правильный скос, который поможет сделать переход между заготовками плавным. В результате при дальнейшем использовании готового изделия не будет напряжения нагрузки.
В ходе подготовительных мероприятий холодной сварки труб проводят подрезку последних с помощью ручного инструмента и станков. А для термической сварки требуются автоматические либо ручные горелки.
Проводить сборку следует только после окончания подготовки (очистки и пр.) поверхности материала. Места сварки должны быть полностью доступны. А для предотвращения деформации части конструкции следует надежно закрепить.
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.
Читайте также: