Сварка стальных конструкций

Сварные соединения. Различают следующие виды сварных соединений стальных конструкций: стыковые, нахлесточные, тавровые и угловые.

В стыковых сварных соединениях (см. схему ниже, поз. а) части свариваемых изделий соединяют торцами или кромками. Такие соединения отличаются высокой прочностью и меньше подвержены сварочным напряжениям и деформациям.

Для нахлесточных сварных соединений (см. схему ниже, поз. б) не требуется обработки кромок под сварку. Швы накладывают с обеих сторон нахлестки. Таким способом сваривают элементы толщиной не более 8 мм.

В тавровых и угловых сварных соединениях (см. схему ниже, поз. в, г) торец кромки листов можно не скашивать; для получения хорошего шва оставляют зазор между листами 2 ... 3 мм.

Виды сварных соединений стальных конструкций

а - стыковое, б - нахлесточное, в - тавровое, г - угловое

Сварные швы. По положению относительно действующего усилия швы разделяются на фланговые, расположенные параллельно действующему усилию, лобовые - перпендикулярно и косые - под углом.

По протяженности сварные швы бывают непрерывными (сплошными) и прерывистыми.

По положению в пространстве сварные швы разделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные (см. схему ниже, поз. а ... г).

Рабочая толщина шва при стыковом сварном соединении равна толщине более тонкого стыкуемого элемента, при этом с обеих сторон должны быть усиления шва в виде наплывов плавного очертания (см. схему ниже, поз. д ... ж). Толщина углового (валикового) сварного шва, накладываемого в прямой угол, образованный соединяемыми элементами, измеряется по биссектрисе угла и принимается равной 0,7 меньшего катета. При этом высота валикового сварного шва должна превышать на 1 ... 2 мм расчетную (проектную) или быть равна ей. Минусовый допуск здесь не предусматривается нормами.

Подготовка стыков к сварке. При подготовке к сварке стыки зачищают, проверяют точность сборки, обработки кромок стыкуемых элементов и соответствие зазоров нормативным. Увеличенные зазоры приводят к увеличению усадки сварного шва за счет излишнего объема наплавленного металла.

Монтажные соединения собирают на болтах или с помощью прихваток. Число, размер и длину прихваток в сварных соединениях, воспринимающих монтажные нагрузки, указывают в рабочих чертежах. В прочих соединениях общая длина прихваток должна составлять не менее 10 % длины монтажного шва и быть не менее 50 мм. Наложение шва поверх прихваток допускается только после их зачистки.

Сварка. Технология выполнения сварных швов зависит от вида шва, толщины свариваемого металла и вида свариваемых конструкций.

Виды сварных швов по положению их в пространстве (а ... г) и по форме (д ... ж)

а - нижние, б - горизонтальный, в - вертикальный, г - потолочные, д - выпуклые или усиленные, е - нормальные, ж - вогнутые или ослабленные.

Сварку деталей тонкими швами, например стыковое сварное соединение без скоса кромок, выполняют в один или два прохода сварочной дуги (по одному с каждой стороны).

При сварке деталей и конструкций, изготовленных из толстолистовой стали с V-образной или Х-образной разделкой кромок, применяют многослойное наложение шва в несколько проходов. За первый проход электродами диаметром 3 .. .4 мм проваривают корень шва, затем зубилом вырубают корень шва с противоположной стороны. Корень шва может быть и выплавлен с помощью резака, после чего шов проваривают с противоположной стороны. Последующие слои сварного шва направляют более толстыми электродами диаметром 5 ... 6 мм. При этом стремятся, чтобы слоев было по возможности меньше. Перед наложением каждого последующего слоя поверхность ранее наплавленных валиков очищают от шлака молотком и металлической щеткой.

В процессе сварки происходит местный неравномерный нагрев свариваемого изделия до очень высокой температуры. В зоне разогрева металл расширяется, вызывая внутренние напряжения в свариваемых деталях и деформации изделия.

Установлено, что чем короче сварные швы, тем деформации меньше. Снижению деформаций способствует также правильная очередность наложения сварных швов. Поэтому, например, при стыковой сварке листов следует применять обратно-ступенчатый способ наложения сварных швов. В этом случае шов делят на ступени длиной по 200 мм, завариваемые последовательно от конца шва или его середины.

Чтобы снизить влияние сварочных напряжений на прочность конструкций, в стыке двутавровой колонны с опорной плитой вначале сваривают стенку колонны с плитой с одной стороны, а затем с другой. Полки с плитой сначала сваривают с внутренней стороны на диагонально противоположных частях колонны, а затем последовательно с наружной стороны.

Швы в узлах примыкания ригелей к колоннам накладывают поочередно в диагонально противоположных секторах соединения. При длине шва до 300 мм сварку ведут в одном направлении, а при длине до 1000 мм - от середины к краям в двух направлениях. Каждый стык сваривают до полного окончания без перерыва.

Сварочный ток для электродов данной марки и диаметра указывают на заводской этикетке, наклеенной на пачке электродов. Если этикетки нет, то величину сварочного тока определяют путем пробной наплавки валика сварного шва в том же положении, в каком предстоит производить сварку. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, числа слоев сварного шва и положения его в пространстве.

При сварке в вертикальном и потолочном положениях сварочный ток уменьшают на 10 ... 20 % против принятого для сварки в нижнем положении. Чтобы избежать прожогов, сварочный ток уменьшают также при сварке тонкого металла или первого слоя шва (при разделанных кромках). При сварке толстого металла и последующих слоев сварного шва ток повышают.