Сварка металлоконструкций

Расположение символов на чертежах

Если рассматривать полное условное изображение соединительного стыка, то содержащиеся в нем дополнительные и основные знаки составляют только часть обозначения. Кроме них изображение включает и другие элементы:

• линия с направляющей стрелкой;
• двойная выноска, которая состоит из двух (пунктирной и сплошной) параллельных друг к другу линий;
• дополняющая линию-выноску вилка, за которой размещается необходимая для качественного выполнения соединения дополнительная информация.

Пунктирная линия может находиться как под сплошной линией, так и над ней. Обозначающий шов знак в зависимости в какую сторону направлена стрелка наносится на сплошной или пунктирной линиях:

• когда на сплошной линии находится символ, значит на лицевую сторону показывает стрелка;
• знак нанесен на пунктирной линии – на противоположную стыку сторону направлена стрелка.

Если речь идет о стыках с несимметричной разделкой, то стрелка должна направляться на сторону с обработанной кромкой.

Типы сварных швов

Стыковые швы используются при сварке кольцевых стыков труб в соответствии с ГОСТ. Такие соединения обозначаются С1-С53

Они выполняются одно- и двухсторонними, с прямолинейным и закругленным скосом кромок и с расточкой.

В односторонних швах может быть предусмотрена съемная или остающаяся подкладка, а также расплавляемая вставка.

Соединения секторов на повороте трубопровода выполняется со скосом кромок и обозначаются С54-С55.

Соединения фланца и трубопровода обозначается как С56

Пример обозначения углового соединения типа У2.

Угловые швы обозначаются У5-У21, нахлесточные Н1-Н4

Сварка

После того, как Вы подробнее узнали о различных видах металлоконструкций, у Вас не будет проблем с выбором метода их соединения. Не вызывает сомнений, что в подобных процессах поможет разнообразное оборудование.

Нередко при работе со строительными металлоконструкциями выбором мастеров становится полуавтомат, ведь он значительно ускоряет процесс сварки, уменьшает количество затрачиваемого времени и ресурсов, удобен в использовании.

Выбор вида сварки опирается на три основных параметра: условия труда, требования к качеству со стороны заказчика и умения мастера.

Режим сварки

Для проведения работ необходимо обратить внимание на режим сварки. Рекомендуется остановиться на среднем уровне тока

Завышение его значения для ускорения процесса, равно как и занижение из-за боязни сделать некачественный шов в одинаковой степени неоправданы.

Конечно, при работе с особо ответственными соединениями, к которым относятся двутавровые балки, от мастера потребуются весь его опыт в этом деле и предельно возможная концентрация.

Соответственно, сварщику в таком деле необходимо опираться на понимание своих возможностей и государственные стандарты, рекомендующие различные настройки, которые актуальны для каждого вида сварки.

Температура сварки

Рекомендуемая температура соединения металлоконструкций составляет 17°С и более. Соблюдение такого температурного режима гарантирует качественные швы, что необходимо при работе с конструкциями повышенной ответственности по типу двутавровых балок.

Также рекомендуется перед началом работы проводить прогревание металла в месте планируемого шва до 20°С.

Как выбрать вид сварного шва

Чаще всего сварка металлоконструкций проводится при помощи двух видов соединений: углового и стыкового. Ниже представлена их краткая характеристика. Наиболее удобным методом является сварка при помощи стыкового шва.

Его необходимо проварить по всей глубине и протяженности металла или же сформировать соединение с одной стороны, а потом дополнительно проварить корень шва с обратной стороны. Последняя методика подойдёт для решётчатых конструкций.

Угловой шов, напротив, имеет ряд ограничений. Он восприимчив к высоким нагрузкам и, как следствие, склонен к деформации в большей степени, чем стыковой шов.

Кроме того, односторонний шов подобного вида запрещён к применению при сварке конструкций с толстыми стенками. В такой ситуации необходимо воспользоваться двусторонним соединением.

Более того, по возможности желательно выбирать тавровый шов вместо углового.

Инновационные технологии

Времена, когда сварную конструкцию из металла изготавливали исключительно классическим способом позади. Инновационное оборудование прошло этап испытания прототипов и сейчас активно используется на передовых предприятиях.

К современным методам соединения относят:

• трением;
• лазерный;
• ультразвуковой;
• взрывом;
• термитный;
• плазменный.

Наибольший интерес представляет последний способ. Его особенность – использование ионизированного газа, который выполняет функции электрической дуги. При этом рабочие параметры плазменного генератора гораздо выше.

В случае необходимости, простой настройкой можно переориентировать сварочный аппарат под функции резака для металла.

Сварные узлы в металлоконструкциях

Все конструкции, выполненные из металла, держатся на основе из сварных узлов, являющихся основой стыковых соединений. При разработке проекта инженеры должны учитывать удобные условия для качественного проведения работ в этих узлах. К ним относятся:

• Условие на то, чтобы узлы были сварены угловым ли стыковочным соединением.
• Нижнее положение сварки является приоритетным.
• В основном использовать механизированную или полностью роботизированную сварку, дабы гарантировать качество выполненной работы.

Среди соединительных узлов есть много подвидов, к большинству из которых заявлены различные требования. Как хороший пример послужит — балочный узел

В нем самое большое внимание сконцентрировано на расстоянии между сварочными швами, так как оно не должно быть короче толщины самого толстого стального элемента деленного на 10, входящего в состав данного узла

Требования к сварке

Существует классификация сварных конструкций и в зависимости от этого к ним предъявляются разные требования. Общим определением из всего многообразия является то, что это конструкции, выполненные методом сварки. Однако более удобным является разделение на различные виды:

• согласно их целевому назначению – авиационные, судовые, вагонные, строительные и прочее;
• по толщине соединяемых элементов – толстостенные и тонкостенные;
• по способу, которым получают заготовки: листовые, профильные, штампованные, литые;
• по материалам: стальные, титановые, алюминиваемые и из других металлов.

Каждый из указанных вариантов имеет свои особенности при соединении элементов методом сварки. Эти рекомендации указываются обычно на чертежах и в технологической карте. Сварные металлические конструкции после окончания их соединения должны обладать прочностью и надежностью. Такие требования налагают большую ответственность на сварщика в области соблюдения им определенных требований при осуществлении этого непростого процесса.

Особо большие требования предъявляются, когда происходит сварка ответственных металлоконструкций. От качества их выполнения будет зависеть, насколько большой является возможность разрушения всего объекта, что является недопустимым. Выполнять такие работы имеют право только сварщики, обладающие высокой квалификацией. Результат сварки таких конструкций в обязательном порядке должен быть подвергнут контролю.

Характеристики, которыми должны обладать металлоконструкции сварные, применяемые в строительстве, изложены в ГОСТе 27772. Также к руководящей документации можно отнести нормативный документ СНИП II 23-81. Требования, изложенные в этих документах, относятся в первую очередь к деятельности профессиональных сварщиков, но при решении произвести такие работы самостоятельно будет не лишним ознакомиться с ними.

При ручной сварке следует руководствоваться требованиями ГОСТа 5264-80, а если она осуществляется в защитном газе, то ГОСТа 14771-76

Большое внимание в имеющейся нормативной документации уделяется подготовке перед началом сваривания кромок соединяемых деталей, что является гарантией создания качественного соединения

Сварные конструкции должны иметь наименьшие из возможных значений усадочные напряжения, а также минимальные деформации. Это может обеспечить сварка конструкций при сохранении стабильности выбранного режима. Разброс значений тока и напряжения не должен превышать 5%. Для обеспечения этих требований выполняются чертежи сварных конструкций, и в специальной карте описывается технологический процесс сварки металлоконструкций.

Правильный подход к сборке конструкции

Существует некий алгоритм действий и правила, которые ведут к успешной сборке и высокой надёжности готовой конструкции, рассмотрим это в деталях:

Перед скреплением деталей кондуктором и при более простых соединениях без его участия, нужно допускать вероятность смещения элементов, для этого нужно предоставить деталям требуемое пространство для отклонения от нормы;
Все детали для сварки должны быть строго на своих местах
Когда заготовки поступили на стапель, они должны быть строго подготовлены к последнему этапу соединения согласно карте сварки;
Чтобы не нарушить функциональные возможности конструкции, стоит правильно подобрать все её составляющие, детали должны соответствовать по виду и размеру тем, которые указаны в проекте;
Нужно обратить внимание на размеры зазоров

Они не должны отклоняться от допустимой нормы, так как превышенная их величина приведёт к нарушениям прочности системы, а если их не сделать вовсе, к поломке движимых частей;
Нужно взять под строгий контроль углы конструкции, для этого используются специальные инструменты и кондуктор
Крайне важно, чтобы каждый угол между плоскостями был прямым, но только там, где это предусмотрено проектом. В противном случае механизм может быть нарушен и прийти в негодность за счет перекоса или завала всей системы соединений.

Всех этих правил нужно придерживаться в процессе сборки и поступления деталей на стапель, а не начинать проверку на их наличие перед сваркой металлоконструкций

Это крайне важно учитывать при автоматической сварке, так как откорректировать недостатки уже не получится. В целом роботизированная сварка будет более приемлемой и надёжной в этом случае, так как отсутствует влияние человеческого фактора, это позволит уберечь конструкцию от многих погрешностей

Какие данные указываются в карте

Технологическая карта подробно описывает техпроцесс на сварку металлоконструкций.

К сведениям, указываемым в технологической карте, относятся:

1. Сведения об основных материалах, из которых состоят свариваемые детали.
2. Вид сварки.
3. Применяемое оборудование.
4. Параметры, которые следует устанавливать на применяемом оборудовании.
5. Температурный режим.
6. Способы подготовки к процессу.
7. Фиксация изделий.
8. Последовательность, в которой должен формироваться сварной шов.
9. Используемые нормативы.
10. Правила техники безопасности.
11. Методы контроля полученного соединения.

В дополнение к перечисленным пунктам в карту сварки могут вноситься любые дополнительные на усмотрение инженера-технолога или заказчика.

Заказчики при составлении договора могут выдвигать свои требования, например, касающиеся сроков проведения процесса или проведения контроля полученных соединений.

Описание материала свариваемых деталей относится к одному из самых важных пунктов технологической карты на сварочные работы металлоконструкций. Оно должно содержать сведения о марке металлов свариваемых деталей, их параметры и характеристики, группу стали, сведения о том, каким образом должны разделываться кромки деталей.

Разработка технологической карты начинается с анализа свариваемых деталей и выбора способа сварки в зависимости от условий, в которых она будет производиться. Согласно расчетам и указаниям нормативных материалов выбирается режим сварки, количество проходов и другие характеристики.

Каждой карте присваивается свой идентификационный номер. Он указывается в технической документации, а также спецификациях. Все технологические карты хранятся в отделе главного технолога. Сварщику они выдаются перед началом работы. Несоблюдение им указанных в карте рекомендаций может вызвать получение некачественного соединения изделий, что может привести к разрушению конструкции.

Технологические карточки

Технологическая карта сварки включает в себя ряд пунктов и граф, указывающих на следующие характеристики процесса сварки металлоконструкций:

• наименование изделия;
• единицы измерения объёма проведённых работ;
• цифровой код осуществляемой операции;
• обозначение нормативов, на основании которых она реализуется;
• уровень автоматизации, код степени квалификации оператора и многие другие параметры.

С содержанием типовой технологической карты можно ознакомиться в Таблице

Основное назначение этого учёного документа – зафиксировать всю информацию о проведённой операции по возведению металлоконструкций и хранить её коды в компьютерной базе как типовой образец.

На основании этих карт на предприятиях и в организациях подготавливаются и постоянно пополняются информационные массивы, позволяющие оперативно ссылаться на уже реализованный ранее технологический процесс.

Вся указанная в карточках информация вводится в базу только в кодированном виде.

При разработке новой технологии сварки металлоконструкции она учитывается после того, как проводится экспертная оценка эффективности предстоящих операций (исходя из особенностей отдельных сборных изделий).

Количественная оценка технологичности этих операций производится с учётом следующих факторов:

• последовательность их выполнения;
• разбивка металлоконструкции на независимые технологические узлы;
• виды используемой оснастки и специальных приспособлений;
• токовые , предполагаемые напряжения в конструкции и степень деформации отдельных составляющих.

По завершении проверки эффективности новой технологической цепочки сварки данные и коды отправляются на хранение в компьютерную базу предприятия.

Рекомендации

Очень важно перед началом работы иметь полный комплект чертежей. Это позволяет точнее определить вид сварки, вариант соединений

Стоит вникать в требования к каждому узлу металлоконструкции. Категорически следует избегать местных непрочностей. Если есть хотя бы два проявления местной непрочности, рассчитывать на долговечность изделия не приходится.

Практика показывает, что созданные таким образом конструкции стремительно разрушаются. Бояться сложностей не нужно — те, кто один раз выполнили всю работу от и до, вскоре начнут делать ее «на автомате». Перед началом сварки стоит принимать все меры против смещения отдельных частей. Но эти меры не всегда эффективны, и потому следует обязательно давать свариваемым частям свободно двигаться без деформации.

Подробнее о том, как осуществялется сварка металлоконструкций, смотрите в видео ниже.

Вспомогательное оборудование

Сварить конструкции значительных габаритов невозможно без использования вспомогательных приспособлений, с помощью которых выполняют фиксацию сборочных элементов, а также их подачу к месту монтажа.

1. Кондуктор. Обеспечивает неподвижное положение металлопроката при его монтаже. Существуют различные способы исполнения данных приспособлений. Как правило, их внешний вид напоминает стенд или станину. Простейшая конструкция для домашних работ представляет собой устройство для стыковки свариваемых элементов под прямым углом.
2. Стапель. Представляет собой грузоподъемное приспособление, выполняющее роль опорного механизма в строительно-монтажных работах. Применение стапелей позволяет увеличить производительность работы со сборными конструкциями.

Постскриптум

Начинающим мастерам может показаться, что технологический процесс сварки и производство металлоконструкций — это совсем не просто. Однако технологичность подобных работ, по сути, определяется только количеством методов сварки.

Определённая сложность заключается в выборе наиболее подходящего способа сварки конструкций, оптимальной настройке необходимого оборудования и точном соответствии технологии процесса.

Для начинающего мастера разнообразие видов сварки только усложняет понимание ситуации.

Так будет казаться до первого выполнения работ по этой тематике. После того, как Вы попробуете соединять металлоконструкции, последующие работы не вызовут никаких проблем.

Работа с листовыми заготовками

При рассмотрении технологических особенностей работы с листовыми изделиями особое внимание следует уделить последовательности сварки заготовок. При наличии в обрабатываемой металлоконструкции разнонаправленных сочленений в первую очередь варятся поперечные швы

И лишь по завершении их формирования можно будет переходить к продольным соединениям.

В процессе таких работ должен использоваться метод сварки, при котором потребление энергии минимально.

Для тонколистовой стали расчёт энергозатрат ведётся в единицах мощности, приходящихся на погонный метр изделия.

При вертикальной сварке её предпочтительнее вести по строго фиксированному направлению – сверху вниз. Кроме того, обязательно должно соблюдаться следующее правило: между листовыми заготовками металлоконструкции для предотвращения их коробления перед сваркой должны оставаться небольшие зазоры (не менее 1 мм).

Для этих же целей рекомендуется использовать специальные нагрузочные элементы, обеспечивающие удобство сваривания легко деформируемых участков металлоконструкции. Последовательность сплавления листовых заготовок должна соответствовать порядку, изображённому на графиках.

После их рассмотрения можно сделать вывод, что сварка в этом случае должна вестись от середины к краям.

Технология сварки толстого металла

Для соединения материалов большой толщины (от 20 мм) применяется многослойная термическая сварка, требующая нескольких подходов и обязательной подготовки кромок. Первая кромка должна быть сточена под U- образную форму. Перед каждым новым этапом сварки необходимо очищать образованный слой от окалины.

Для уменьшения затрат на расходные материалы можно использовать высокопроизводительные технологии электрошлаковой и электродуговой сварки. Первый вариант позволяет делать только вертикальные швы снизу вверх с отклонением не более 30°. В электрошлаковой сварке соединение заготовок производится посредством нагревания шлака, расплавляющего находящийся рядом металл. Для этого используется электроток. За один проход можно сварить листы толщиной до 60 мм.

Изображение №3: схема электрошлаковой сварки

Вспомогательное оборудование

Сварить конструкции значительных габаритов невозможно без использования вспомогательных приспособлений, с помощью которых выполняют фиксацию сборочных элементов, а также их подачу к месту монтажа.

Основными подсобными приспособлениями для сварки металлоконструкций являются:

1. Кондуктор. Обеспечивает неподвижное положение металлопроката при его монтаже. Существуют различные способы исполнения данных приспособлений. Как правило, их внешний вид напоминает стенд или станину. Простейшая конструкция для домашних работ представляет собой устройство для стыковки свариваемых элементов под прямым углом.
2. Стапель. Представляет собой грузоподъемное приспособление, выполняющее роль опорного механизма в строительно-монтажных работах. Применение стапелей позволяет увеличить производительность работы со сборными конструкциями.

Вывод

Всегда стоит помнить, что успешной, работа будет лишь тогда, когда выполняются все рекомендации и правила по работе со сваркой и сварочными аппаратами. Также нужно учитывать вид требуемого соединения, материала, разновидности конструкций, а также их соединений. Это напрямую будет влиять на качество шва и на функциональные возможности металлических конструкций.

Если пренебрегать всеми правилами и советами, швы могут приходить в негодное состояние, а именно лопаться, расходится или трескаться. Из всего вышесказанного стоит сделать вывод о том, что не стоит браться за работу, не зная о чем идёт речь, для начала нужно хорошо разбираться в теории и попрактиковаться на соединениях с начальным уровнем сложности.