Допускается ли охлаждать нагретый металл водой при термомеханической правке деформаций

Обновлено: 17.05.2024

1 РАЗРАБОТАН ОАО Концерн "Стальконструкция" и НИПИПромстальконструкция с участием ЦНИИПроектлегконструкция, НПП "Энергостройпром", ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова, Южно-Уральского государственного университета и ОАО "Челябинский ЗМК"

Д-р техн. наук В.М.Барышев, канд. техн. наук В.Ф.Беляев, д-р техн. наук Р.Г.Губайдулин, канд. техн. наук Д.В.Кулик, д-р техн. наук В.В.Каленов, канд. техн. наук Д.М.Крамаренко, канд. техн. наук К.О.Лукьянов, А.Н.Секретов, В.Г.Столовицкий, Г.В.Тесля-Тесленко, канд. техн. наук А.К.Тиньгаев, д-р техн. наук А.Б.Павлов, В.Б.Якубовский

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил (далее - СП) содержит общие положения по заводскому изготовлению и контролю качества стальных строительных конструкций зданий и сооружений промышленного, общественного и жилого назначения.

Положения настоящего СП рекомендуются предприятиям, организациям и объединениям независимо от форм собственности и принадлежности, осуществляющих изготовление стальных конструкций, а также органам надзора:

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1 Изготовление стальных строительных конструкций (далее - ССК) осуществляют предприятия и организации, имеющие государственные лицензии Российской Федерации, дающие право на изготовление конструкций соответствующих групп согласно классификации, принятой в СНиП II-23-81*.

3.2 Общие требования по проектированию и изготовлению ССК изложены в СП согласно требованиям СНиП II-23-81*.

3.3 Для запуска в производство конструкций предприятие-изготовитель на основании проектной документации разрабатывает технологическую документацию, форма и объем которой зависят от специфики производства и сложности изделий.

4 ПРИЕМКА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ, ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ И ХРАНЕНИЕ МЕТАЛЛОПРОКАТА, СВАРОЧНЫХ И ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

4.1 Вся поступающая на предприятие конструкторская документация должна быть рассмотрена и проанализирована с целью:

- оценки экономической целесообразности изготовления конструкций в условиях конкретного производства;

При положительном результате проверки конструкторской документации техническим руководителем предприятия принимается решение о передаче объекта в производство. По сложным и уникальным объектам решение принимается на техническом совете предприятия.

Поступающие на предприятия от поставщиков металлопрокат (прокат), сварочные, лакокрасочные материалы и крепежные изделия при приемке должны быть проверены службой технического контроля предприятия по количеству, комплектности и соответствию стандартам, техническим условиям (ТУ), договорам о поставке, наряд-заказам.

4.2 Вид и план входного контроля устанавливают технические службы предприятия, при необходимости по согласованию с поставщиком.

4.3 На каждый принятый вагон металлопроката, вид проката, марку стали, плавку должен быть составлен приемочный акт.

- количество по теоретической массе, сортамент и марки сталей по наряд-заказам, клеймам или биркам предприятия-поставщика;

- отсутствие видимых в прокате расслоений, трещин, раковин, закатов, вмятин и общих деформаций, превышающих допустимые соответствующими стандартами и ТУ.

4.3.3 После приемки производят дополнительную маркировку проката: наносят белой краской номер приемочного акта и цветной - марку стали в соответствии с системой, принятой на предприятии.

4.3.4 На складе металла следует вести компьютерный, картотечный или журнальный учет движения проката по его приходу и расходу. Учет следует вести по каждому профилю проката с учетом марки стали и номера приемочного акта.

4.4 При приемке сварочных и лакокрасочных материалов, крепежных изделий необходимо выполнять следующие правила.

4.4.1 Проверять наличие сопроводительного документа, в котором должно быть указано наименование материала, номер партии и показатели, удостоверяющие соответствие материала требованиям нормативно-технической документации (НТД).

4.4.4 Результаты приемки оформляют приемочным актом и включают в общую систему движения материалов на предприятии.

СП 53-101-98 Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций

СТП 005-97. Корпорация Трансстрой. Технология монтажной сварки стальных конструкций мостов - файл n1.doc

9. ИСПРАВЛЕНИЕ ДЕФЕКТНЫХ УЧАСТКОВ ШВОВ И ПРАВКА ДЕФОРМИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Исправление дефектных швов

9.1. Сварные соединения, не отвечающие требованиям к их качеству, допускается исправлять. Способ исправления назначается руководителем сварочных работ и главным инженером мостостроительной организации с учетом требований настоящего СТП. Дефектные швы могут быть исправлены путем частичного или полного их удаления с последующей переваркой.

9.2. Наплывы и недопустимое усиление швов обрабатывают абразивным инструментом. Неполномерные швы, недопустимые подрезы, незаплавленные кратеры, непровары и несплавления снаружи по кромкам подваривают с последующей зачисткой. Участки швов с недопустимым количеством пор, шлаковых включений и внутренних несплавлений полностью удаляют и заваривают вновь по технологии, приведенной в пп. 9.3, 9.4.

9.3. При обнаружении трещин в шве или основном металле устанавливают их протяженность и глубину с помощью УЗД. При необходимости в начале и конце трещины засверливают отверстия диаметром 10-12 мм. Затем производят подготовку участка под заварку с V-образной разделкой кромок с общим углом раскрытия - 60-70° с помощью армированных наждачных кругов толщиной 6-8 мм.

Допускается производить разделку кромок воздушно-дуговой резкой угольными омедненными электродами диаметром 6, 8 и 10 мм с последующей механической обработкой поверхностей реза абразивным инструментом на глубину не менее 1 мм или специальными электродами марок АНР-5, ОЗР-Р, ОЗР-2 диаметром 4-5 мм с последующей зачисткой от шлака и грата.

Удаление участка шва с трещиной, если не производилось засверливание отверстий в начале и конце трещины, следует выполнять с захватом основного металла по 50 мм в каждую сторону.

Аналогично производится подготовка под ремонтную сварку участков швов с недопустимым количеством пор, шлаковых включений и несплавлений.

9.4. Заварку подготовленного к ремонту дефектного участка необходимо осуществлять, как правило, тем способом сварки, который предусмотрен для выполнения данного шва. Короткие участки длиной до 1 м с внутренними дефектами, а также участки любой протяженности с внешними дефектами в виде подрезов, шлаковых включений и др. допускается исправлять ручной дуговой сваркой электродами диаметром 3-4 мм. Внутренние дефекты устраняют с разделкой дефектного участка, внешние - без разделки или с частичной разделкой армированными наждачными кругами.

Исправление дефектного участка шва допускается не более двух раз. Исправление более двух раз может быть допущено в порядке исключения, после установления причин возникновения данного дефекта.

Правка деформированных конструкций

9.5. Мостовые металлоконструкции, получившие в процессе транспортирования, погрузки-выгрузки и монтажа деформации и повреждения, освидетельствованные комиссионно по указаниям п. 3.7 настоящего СТП и признанные по акту годными после устранения дефектов, подлежат термической или термомеханической правке.

Любые виды остаточных деформаций, превышающих допустимые, после монтажной сварки во всех элементах пролетного строения допускается исправлять посредством термической и термомеханической правки.

9.6. Температуру местного нагрева металла при термической и термомеханической правке следует принимать номинально равной 700 °С. Запрещается, во избежание разупрочнения, нагревать термообработанные стали свыше 700 °С. Для горячекатанных сталей допускается нагрев до 900 °С.

Не допускается термическая правка горячекатанных сталей при наружной температуре воздуха ниже минус 15 °С, а термообработанных - ниже 0 °С.

Запрещается охлаждать нагретый металл водой.

Термомеханическую правку сложных форм деформаций с приложением статических усилий пригрузом, домкратами, распорками или стяжками надлежит производить при температуре зон нагрева в пределах 650-700 °С. Остывание металла ниже 600 °С при этом не допускается.

9.7. Термическую правку мостовых конструкций должны выполнять специально обученные рабочие-газоправильщики, имеющие соответствующее удостоверение. Газоправильщики должны уметь визуально определять температуру нагрева металла и контролировать ее величину с помощью оптического пирометра излучения или цифровых термометров ТЦ-1000.

9.8. Термическую правку грибовидности и перекоса полок элементов двутаврового, таврового и Н-образного сечения, а также ребристых и ортотропных плит следует выполнять посредством нагрева газопламенными горелками зон металла, указанных на рис. 25,а.

Рис. 25. Схемы термической правки грибовидности и перекоса полок (а) и термомеханической правки излома в стыке (б):

Н - зоны нагрева; D - деформация; 1 - домкрат; 2 - скоба

9.9. При сварке монтажных стыков в нижних поясах главных балок имеют место одновременно два вида деформаций - грибовидность и излом в стыке ("домик"). В полностью заваренном стыке грибовидность должна выправляться в первую очередь. Зоны нагрева (Н) размечают снизу пояса за линией сплавления углового поясного шва (см. рис. 25,а справа). Ширина зоны ориентировочно 20 мм, длина равняется длине монтажного углового шва плюс участки заводских швов по 50 мм в каждую сторону. Зона нагрева должна быть очищена от заводской грунтовки. Нагрев осуществляют горелками большой мощности (ГАО-60, ГЗУ и др.) от концов зоны к ее середине, постепенно увеличивая температуру нагрева от 500-550 °С на концах до 700 °С в середине зоны.

Степень исправления грибовидности определяют после полного остывания металла. Остаточная грибовидность не должна превышать допуска по разделу 11 настоящего СТП.

9.10. Остаточные деформации излома в стыке ("домики") исправляют термомеханическим способом (рис. 25,б). Нагрев пояса сверху производят до установки домкрата, а снизу - в процессе его работы, но с расчетом, чтобы температура в зоне нагрева не снижалась за пределы 600 °С. Выгиб домкратом доводят до полного выправления "домика" с плюсовым запасом 2-4 мм на последующую обратную упругую деформацию. Домкрат снимают после полного остывания металла.

9.11. Недопустимые деформации укрупненных блоков ортотропных плит (грибовидность и изломы в стыках по контуру настильных листов) следует выправлять до их установки в конструкцию монтируемого пролетного строения. Правка - термическая и термомеханическая по технологии, приведенной в пп. 9.8-9.10 и на рис. 26,а.

В консольных ортотропных плитах (рис. 26,б) деформации грибовидности свободного свеса настильного листа и изломов в стыковых поперечных швах выправляют также термическим и термомеханическим способами.

9.12. При сборке под вертикальную сварку стенок главных балок с односторонними вертикальными ребрами (рис. 27) требуется совпадение кромок с высокой точностью (±1 мм) в плоскости стенки. Такая точность достигается термической правкой стенки при монтаже (дополнительно к заводской правке, если последняя не обеспечивает требуемую точность).

Зоны нагрева (Н) намечают со стороны, противоположной вертикальным ребрам, за линией сплавления крайнего заводского шва по всей высоте ребер. Ширину зоны нагрева принимают равной 10-15 мм (см. рис. 27).

Рис. 26. Схемы термической и термомеханической правки:

а - укрупненного блока ортотропных плит; б - консольной ортотропной плиты; D - деформация; в - свес настильного листа консольной плиты; 1 - настильный лист; 2 - поперечная балка; 3 - вставка продольного ребра плиты

9.14. Выпучивание стенок балочных и коробчатых пролетных строений с ребрами жесткости ("хлопуны") правят термическим или термомеханическим способами в последнюю очередь, после завершения правки остаточных деформаций других видов. При термической правке стенку следует нагревать с выпуклой стороны. При термомеханической правке на выпуклую сторону устанавливают пригруз, а нагрев производят с вогнутой стороны.

Рис. 27. Схема сборки стенки цельносварного стыка с правкой грибовидности свободных свесов:

1 - пояс главной балки; 2 - вертикальное ребро; 3 - вставка; Н - зоны нагрева; D - деформация

Рис. 28. Схемы правки саблевидности (а) и выпучивания (хлопунов):

Н - зоны нагрева, D - деформации; f - стрела выгиба

9.15. Интенсивность нагрева указанных на рис. 25-28 зон должна быть максимально возможной по технологическим условиям. Рекомендуется использовать одновременно несколько горелок. Лист толщиной более 20 мм следует нагревать одновременно с двух сторон (при наличии доступа к противоположной стороне).

Высоту клиновидных зон нагрева принимают равной 2/3 высоты элемента, ширину в основании 30-100 мм. Нагрев клина производят от вершины к основанию.

При наметке клиновидных зон нагрева в первую очередь выбирают зоны с наибольшей кривизной или заметными переломами.

О результатах правки можно судить только после полного остывания зон нагрева. Если деформации остаются за пределами допусков, то намечают новые зоны нагрева. Одну и ту же зону нагревать более двух раз не допускается. Поверхность металла после правки не должна иметь вмятин, забоин и других повреждений. Если после допустимого числа правок фактические деформации превышают размеры предельных отклонений, то конструкции должны быть забракованы. В отдельных случаях по согласованию с проектной организацией допускается усиление выправляемых участков или их замена.

Деформации при сварке — причины возникновения и способы устранения

Многие начинающие и даже опытные сварщики часто сталкиваются с проблемой деформации сварных соединений (искривлений рабочей поверхности из-за теплового воздействия дуги). Деформации могут приводить ко многим неприятностям, самая опасная из которых — это риск получить конструктивно ненадежные соединения. Этот материал поможет понять, что представляют собой деформации, как они происходят, какое влияние оказывают на соединение и как их контролировать.

Изучите отличное видео про деформации при сварке:

Деформация сварного соединения происходит из-за расширения и сужения наплавленного металла во время нагревания и остывания в ходе сварки. Если проводить сварку только с одной стороны детали, то это приведет к большему уровню деформаций, чем при чередовании обеих сторон. Во время цикла нагревания и охлаждения на сужение и деформацию металла влияет множество факторов, в частности, изменение физических и механических свойств металла по мере поступления тепла. Например, по мере роста температуры в зоне сварки предел прочности, эластичность и теплопроводимость стали падают, а тепловое расширение и удельная теплоемкость возрастают. Эти изменения влияют на теплоотдачу и однородность распределения тепла.

Источники сварочных напряжений

Источниками напряжений являются неравномерный нагрев металла вблизи зон
сварки, литейная усадка, структурные изменения (мартенситное превращение).
Сварочные напряжения вызывают:

  • искажение формы детали после механической обработки;
  • потерю устойчивости конструкции;
  • снижение сопротивляемости конструкции хрупким разрушениям, усталости;
  • снижение хладостойкости;
  • ускорение коррозионного разрушения;
  • «холодные» и «горячие» трещины в сварных соединениях

Мероприятия, снижающие сварочные напряжения и деформации для их предотвращения

  • При проектировании сварной конструкции следует стремиться к использованию обоснованных сечений швов и наименьшей их протяженности, предусматривать припуски на усадку отдельных элементов конструкций.
  • Расположение сварных швов должно быть симметричным относительно главных осей как отдельных элементов, так и всей конструкции в целом.
  • Не следует допускать пересечения в одной точке более трех швов.
  • Собранная конструкция перед сваркой должна быть проверена в отношении правильности ее размеров и величины зазоров в стыке.
  • Для уменьшения остаточной деформации перед сваркой конструкции или элемента в сварном соединении создавать искусственную деформацию, обратную по знаку ожидаемой от сварки.
  • По возможности сварку узлов осуществлять в приспособлениях.
  • Применять местный или общий подогрев конструкции для наведения в сварном соединении деформаций обратного знака по отношению к усадке.
  • Уменьшать зону разогрева путем применения теплоотводящих подкладок, либо повышения скорости сварки, либо использования охлаждающих смесей.
  • Порядок наложения швов в конструкции должен быть таким, чтобы последующий шов мог вызвать обратные деформации по отношению к деформациям предыдущего шва (обратно-ступенчатый способ наложения шва, сварка от середины шва в оба конца).
  • Для создания в сварном соединении напряжения сжатия применять проковку, чеканку, обкатку роликами шва и околошовной зоны.
  • Использовать отпуск для снятия внутренних напряжений (650…680 градусов)

Исправление деформаций при сварке

Для исправления деформаций нужно обратить внимание на их тип:

  1. волнистость и саблевидность листов;
  2. коробоватость листов;
  3. хлопуны и выпучивание листов и стенок балок;
  4. перелом в стыке сварного соединения;
  5. грибовидность полок тавровых соединений;
  6. ромбовидность и винтообразность коробчатых элементов;
  7. продольный и поперечный выгиб элементов изделия.

Исправление элементов осуществляют термическим или термомеханическим способом.

Термомеханическую правку выполняют местным нагревом деформированного участка с одновременным механическим воздействием. Нагрев осуществляется ацетилено-кислородным пламенем. Запрещается правка элемента путем наплавки дуговой сваркой, графитовыми электродами, плазменными горелками.

Температура местного нагрева металла ~ 700 градусов. Допускается температура нагрева до 900 градусов. Термически упрочненные стали во избежание разупрочнения нагревают до температуры ниже 700 градусов.
При термической и термомеханической правке допускается применять проколачивание нагретого металла кувалдой через гладилку, при этом температура нагретого металла должна быть более 7000 С. Температуру нагреваемой поверхности контролируют по цвету термокарандашами или приборами с переносной контактной термопарой типа ТПР-14 (0…500 С).

Не допускается правка углеродистых и низколегированных сталей при температуре воздуха ниже -15 С, а термически упрочненных сталей – при температуре ниже нуля. Запрещается охлаждать нагретый металл водой. Допускается повторный нагрев одних и тех же участков после полного остывания не более трех раз.
Правка волнистости осуществляется путем нагрева полосами по гребню волны.

Минимальная ширина зоны нагрева полосы не менее трех толщин листа. Правка саблевидности выполняется за счет нагрева «клиньев» со стороны выпуклой кромки. Высота клина h равна 2/3 ширины листа.

СТО 221 НОСТРОЙ 2.10.64-2013 Сварочные работы Правила, контроль выполнения и требования к результатам работ стр. 10

11.5.7. При сварке арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций исправление дефектов сварных соединений выполняют в соответствии с РТМ 393-94 [13].

11.5.8. Сварные соединения полиэтиленовых труб, забракованные при визуальном и измерительном контроле и при испытаниях по ГОСТ Р 52779, исправлению не подлежат, их необходимо вырезать.

12. Правка деформированных конструкций

12.1. Остаточные деформации сварной конструкции, полученные в процессе транспортировки и после сварки, превышающие установленные в нормативных документах по сварке конструкций, приведенных в приложении Г, следует исправлять

механической, термической и термомеханической правкой в соответствии с 12.3 и технологической документацией.

12.3. Термическую и термомеханическую правку следует выполнять местным нагревом металла до температуры, указанной в технологической документации.

Термомеханическую правку сложных форм деформаций с применением статических нагрузок (создаваемых пригрузом, домкратами, распорками) выполняют при температуре нагрева мест деформации от + 650 °С до + 700 °С. Остывание металла в процессе правки ниже + 600 °С не допускается.

12.5. После правки конструкции должен быть проведен визуальный и измерительный контроль сварных соединений в соответствии с РД 03-606-03 [24] на отсутствие трещин.

13. Исполнительная документация на сварочные работы

документы о результатах входного контроля свариваемых материалов, сварочных материалов и сварочного оборудования в соответствии с 9.2;

акты, заключения и протоколы по неразрушающему и разрушающему контролю сварных соединений по разделу 10;

материалы по научно-техническому сопровождению строительства в соответствии с МРДС 02-08 [33], если это предусмотрено проектом;

13.2. Состав исполнительной документации должен уточняться в каждом конкретном случае в зависимости от вида сварки и свариваемых конструкций и материалов.

14. Особенности выполнения сварочных работ для отдельных видов строительных работ

14.1. Сварка металлических конструкций зданий и сооружений

14.1.1. Сварочные материалы рекомендуется выбирать для ручной дуговой сварки по ГОСТ 5264, механизированной и автоматической сварки по ГОСТ 14771 и ГОСТ 8713, для сварки углеродистых и низколегированных сталей в соответствии с 5.1 и СП 16.13330.

Примечание – Основные элементы сварных металлических конструкций зданий и сооружений и применяемые для их изготовления материалы приведены в У.1 (приложение У).

14.1.2. В качестве защитного газа для механизированной сварки должен применяться углекислый газ высшего и первого сортов по ГОСТ 8050 или смесь газов согласно 5.13. Использование технической углекислоты в качестве защитного газа при сварке не допускается.

Для механизированной и автоматической дуговой сварки сталей по ГОСТ 14771 и ГОСТ 8713 флюсы следует применять в соответствии с требованиями проектной документации и 5.16.

14.1.3. Сварку конструкций из коррозионно-стойкой стали по ГОСТ 5632 следует выполнять ручной дуговой сваркой по ГОСТ 5264 электродами, изготавливаемыми по ГОСТ 10052 и техническим условиям, а также импортными электродами.

14.1.4. Ответственные строительные конструкции из коррозионно-стойкой стали по ГОСТ 5632, конструкции из алюминиевых сплавов, а также конструкции, к дизайну которых предъявляют повышенные требования, следует выполнять ручной или механизированной аргонодуговой сваркой по ГОСТ 5264, ГОСТ 14771 и ГОСТ 14806.

14.1.5. В качестве защитного газа при сварке коррозионно-стойкой стали и алюминиевых сплавов, указанных в 14.1.4, должен применяться аргон высшего сорта по ГОСТ 10157.

14.1.6. Ручную и механизированную сварку стальных металлоконструкций следует выполнять в соответствии с 7.2.3 – 7.2.14 без подогрева при температуре воздуха не ниже, указанной в таблице 2. При температуре окружающего воздуха выше минус 20 °С, но ниже указанной в таблице 2, сварку следует производить с подогревом стали до температуры от + 100 °С до + 150 °С в зоне выполнения сварки на ширину не менее 100 мм с каждой стороны.

Читайте также: