Геометрические размеры сварочных швов

Обновлено: 02.07.2024

Соединения сварные стальных строительных конструкций

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, ИЗГОТОВЛЕНИИ И МОНТАЖЕ

Дата введения 2005-07-01

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

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова"

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

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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

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

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

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

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

1 Область применения

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

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

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

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

2 Общие требования к сварным соединениям при проектировании стальных строительных конструкций

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

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

2.2 Для сварки стальных строительных конструкций принимаются следующие способы сварки:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Предел текучести стали, МПа (кгс/см)

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

Тавровое с двусторонними угловыми швами, нахлесточное и угловое

св. 430 (4400) до 530 (5400)

Автоматическая и полуавтоматическая

Тавровое с односторонними угловыми швами

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

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

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

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

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

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

3.1 Сборка конструкций под сварку

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3.2 Общие требования к выполнению сварочных работ

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

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

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

Геометрические размеры сварного шва

Закристаллизовавшийся отрезок расплавленного металла, образовавшийся в месте соединения двух металлических деталей или конструкций – это классический сварочный шов, который имеет определенные геометрические размеры как в сечении, так и по длине. Они зависят от типа соединения, метода выполнения сварки, геометрии разделки торцевых кромок соединяемых изделий и некоторых других факторов. Эти элементы сваренных деталей делятся на два вида: стыковые и угловые. Их не следует путать с типами сварочных соединений, которые классифицируются как стыковые, угловые, тавровые и внахлест.

Во всех таких конструкциях присутствуют рабочие швы, на которые действуют основные нагрузки соединения. От правильного расчета этих элементов соединения зависит прочность всей конструкции в целом. На качество сварки влияет множество факторов, в том числе и геометрические характеристики, такие как ширина, длина, вогнутость, выпуклость и другие особенности стыковки деталей. Для соединенных под прямым углом деталей, основным геометрическим параметром является размер катета сварного шва, от которого зависит прочность сварки.

Нормативные документы

Основными документом, регламентирующими геометрию сварочных швов является ГОСТ 5264-80, по которому и рассчитываются главные геометрические характеристики, с использованием математических формул. Размеры сечения и длинны по ГОСТ 5264-80 зависят от вида соединения, толщины деталей конструкции, геометрии обработки торцевых кромок. Кроме того при расчете геометрических параметров сварочных соединений учитываются и другие нормативные документы: СНиП II-23-81, инструкции и технические регламенты. Среди всех геометрических характеристик сварных швов основными являются минимальная длина, ширина, глубина, размер катета и некоторые другие.

Геометрические характеристики

Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:

где S – толщина деталей;
е – ширина сварного шва;
g – выпуклость;
m – вогнутость;
h – глубина проплавления;
t – толщина сварного шва;
b – зазор в соединении;
k – катет углового шва;
p – высота;
a – толщина.

На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.

Таблица с типами сварных соединений

Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.

Расчет геометрии стыкового шва

Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:

Формула расчета геометрии стыкового шва

где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
t – минимальная толщина свариваемых деталей;
lw – длина шва;
Rwy – сопротивление нагрузке;
γс – табличный коэффициент.

При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.

Схемы расчетных варианты соединений встык

Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.

Расчет геометрии углового шва

Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.

Схема геометрии углового шва

В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.

Формула расчета по металлу шва

Формула расчета по границе сплавления

где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.

Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.

Таблица минимальных катетов углового шва

«Примечания:
Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.
Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»

Инструменты для контроля размеров швов

Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.

Заключение

Выше представленная информация актуальна для соединений, выполненных с использованием ручной электродуговой сварки. Размеры сварного шва при полуавтоматической сварке рассчитываются по другим методикам. Следует заметить, что все геометрические размеры сварных швов жестко завязаны на толщину свариваемых деталей и максимальную нагрузку, которую должна выдержать вся конструкция!

Обозначение сварных швов

Сварные конструкции характеризуются широким диапазоном применяемых толщин, форм и размеров соединяемых элементов, а также многообразием взаимного расположения свариваемых деталей. В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей различают пять типов сварных соединений (согласно ГОСТ 5264-80 "Швы сварных соединений, ручная дуговая сварка" и ГОСТ 14771-76 "Швы сварных соединений, сварка в защитных газах"):

стыковое – "С"
торцевое – "С"
нахлесточное – "Н";
тавровое – "Т";
угловое – "У".

В стыковом (С) сварном соединение поверхности свариваемых элементов располагаются в одной плоскости или на одной поверхности, а сварка выполняется по смежным торцам.

Стыковое соединение обеспечивает наиболее высокие механические свойства сварной конструкции, поэтому широко используется для ответственных конструкций. Однако, оно требует достаточно точной подготовки деталей и сборки.

Торцовое (С) соединение сваривается по торцам соединяемых деталей, боковые поверхности которых примыкают друг к другу.

Такие соединения используют, как правило, при сварке тонких деталей во избежание прожога.

В нахлесточном (Н) сварном соединении поверхности свариваемых элементов располагаются параллельно так, чтобы они были смещены и частично перекрывали друг друга.

Нахлесточные соединения менее чувствительны к погрешностям при сборке, но хуже чем стыковые работают при нагрузках, особенно знакопеременных.

Тавровое (Т) сварное соединение получается, когда торец одной детали под прямым или любым другим углом соединяется с поверхностью другой.

Тавровые соединения обеспечивают высокую жесткость конструкции, но чувствительны к изгибающим нагрузкам.

Угловым (У) называют соединение, в котором поверхности свариваемых деталей располагаются под прямым, тупым или острым углом и свариваются по торцам.

Все сварные соединения могут быть выполнены:

односторонними (SS)*, когда источник нагрева перемещается с одной стороны соединения;
двусторонними (BS)*, когда источник нагрева перемещается с двух сторон соединения. В таком сварном соединении корень стыкового шва находится внутри сечения.

* - обозначения, принятые в международных стандартах.

При сварке плавлением для обеспечения необходимой глубины проплавления выполняют разделку кромок. Форма разделки кромок, а также размеры параметров разделки (угол раскрытия кромок, величина зазора, притупление и др.) зависит от материала, толщины, способа сварки. На рисунке ниже приведены примеры некоторых разделок кромок.

Условное изображение сварных швов на чертежах согласно ГОСТ 2.312-72 "Условные изображения и обозначения швов сварных соединений"

В соответствии со стандартом ГОСТ 2.312-72 для условного изображения сварного шва независимо от способа сварки используется два типа линий: сплошная, если шов видимый или штриховая, если шов невидимый.

На линию шва указывает односторонняя стрелка.

Стрелка может выполняться с полкой для размещения условного обозначения шва и при необходимости вспомогательных знаков. Условное обозначение размещают над полкой, если стрелка указывает на лицевую сторону сварного шва (т.е. если он видимый), или под полкой, когда шов расположен с обратной стороны (т.е. если шов невидим). При этом, за лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой производят сварку. За лицевую сторону двухстороннего шва сварного соединения с несимметрично подготовленными кромками принимают сторону, с которой производят сварку основного шва. За лицевую сторону двухстороннего шва сварного соединения с симметрично подготовленными кромками может быть принята любая сторона.

Вспомогательный знак	Описание	Шов видимый	Шов невидимый
	Шов выполнить при монтаже изделия (монтажный шов).
	Шов по замкнутой линии.
	Шов по незамкнутой линии.
	Шов прерывистый с цепным расположением.
	Шов прерывистый с шахматным расположением.
	Снять выпуклость шва.
	Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу.

На приведенной ниже схеме показана структура условного обозначения стандартного сварного шва.

Буквенно–цифровое обозначение шва по соответствующему стандарту представляет собой комбинацию состоящую из буквы определяющей тип сварного соединение и цифры указывающей вид соединения и шва, а также форму разделки кромок. Например: С1, Т4, Н3.

Для обозначения сварных соединений используются следующие буквы:

С – стыковое;
У – угловое;
Т – тавровое;
Н – нахлесточное;
О – особые типы, если форма шва не предусмотрена ГОСТом.

Условные обозначения швов для некоторых способов сварки представлены в таблице:

Стандарт	Соединение	Условные обозначения швов
ГОСТ 5264-80. Швы сварных соединений, ручная дуговая сварка	Стыковое	С1 - С40
	Тавровое	Т1 - Т9
	Нахлесточное	Н1 - Н2
	Угловое	У1 - У10
ГОСТ 14771-76. Швы сварных соединений, сварка в защитных газах	Стыковое	С1 - С27
	Тавровое	Т1 - Т10
	Нахлесточное	Н1 - Н4
	Угловое	У1 - У10

Обозначения способа сварки (А, Г, УП и другие) указывается в стандарте, по которому выполняется указанный на чертеже процесс сварки.

Условные обозначения некоторых способов сварки представлены ниже, например:

А – автоматическая сварка под флюсом без применения подкладок и подушек и подварочного шва;
Аф – автоматическая сварка под флюсом на флюсовой подушке;
ИН – сварка в инертных газах вольфрамовым электродом без присадочного металла;
ИНп – сварка в инертных газах вольфрамовым электродом, но с присадочным металлом;
ИП – сварка в инертных газах плавящимся электродом;
УП – сварка в углекислом газе плавящимся электродом.

Примеры обозначения сварных швов.

Пример 1.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, двусторонний выполняемый дуговой ручной сваркой (С13 по ГОСТ 5264 - 80) при монтаже изделия ( ). Усиление снято с обеих сторон ( ). Параметр шероховатости поверхности шва: с лицевой стороны – Rz 20 мкм; с оборотной стороны - Rz 80 мкм.

Пример 2.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов углового соединения без скоса кромок, двусторонний (У2 по ГОСТ 11533–75) выполняемый автоматической дуговой сваркой под флюсом (А по ГОСТ 11533–75) по замкнутой линии.

Пример 3.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов стыкового соединения без скоса кромок, односторонний, на остающейся подкладке (C3 по ГОСТ 16310–80), выполняемый сваркой нагретым газом с присадкой (Г по ГОСТ 16310–80).

Пример 4.

Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторон-ний прерывистый с шахматным расположением (Т3 по ГОСТ 14806-80) выполняемый дуговой ручной сваркой в защитных газах неплавящимся металлическим электродом (РИНп по ГОСТ 14806-80). Катет шва 6 мм (Δ6 ), длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм (Z).

t ш - длинна провариваемого участка шва
t пр - длинна участка шага прерывистого шва

Пример 5.

Шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний (Н1 по ГОСТ 14806-80), выполняемый дуговой сваркой в защитных газах плавящимся электродом (ПИП по ГОСТ 14806-80). Шов по незамкнутой линии ( ). Катет шва 5 мм (?5).

Пример 6.

Шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний (Н1 по ГОСТ 14806-80), выполняемый дуговой полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электродом (ПИП по ГОСТ 14806-80) . Шов по замкнутой линии ( круговой шов ). Катет шва 5 мм (?5).

При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов условное обозначение шва указывается только у одного из них, а применительно к остальным одинаковым швам указывается только их порядковые номера (на месте где должно быть расположено условное обозначение шва). При этом, на линии выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва также, допускается указывать количество одинаковых швов (26, как показано на этом примере).

Швы считаются одинаковыми, если:

одинаковы их типы и размеры конструктивных элементов в поперечном сечении;
к ним предъявляются одни и те же технические требования.

Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение допускается помещать под линией выноской.

Обозначение чистоты механически обработанной поверхности шва (шероховатости) наносят после условного обозначения шва, или приводят в технических требованиях чертежа.


а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов, размеры конструктивных элементов которого стандартами не установлены (нестандартный шов), изображают с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу.

В результате неравномерного нагрева сварного соединения при сварке возникает остаточная пластическая деформация укорочения, приводящая к образованию остаточных напряжений. Характер распределения этих напряжений зависит от многих факторов (геометрических размеров сварного соединения, режима сварки и др.). В зависимости от толщины свариваемых элементов в сварном соединении может иметь место плоское или объемное напряженное состояние.

При сварке небольших толщин, как правило, имеет место плоское напряженное состояние. Принято компоненты такого напряженного состояния называть продольными (действующими вдоль оси шва) и поперечными (действующими перпендикулярно оси шва).

Ниже рассмотрены эпюры распределения остаточных напряжений в типовых сварных соединениях. При сварке встык достаточно широких небольшой толщины пластин характер распределения остаточных напряжений представлен на рисунке справа. Как это видно, остаточные продольные напряжения распределены в поперечном сечении по ширине неравномерно. В сварном шве и прилегающей к нему зоне действуют напряжения растяжения, а в остальной части сечения действуют напряжения сжатия. Причем, как правило, максимальные напряжения в зоне сварного шва достигают значения, равного значению предела текучести (σт) металла. Таким образом, в продольном направлении в стыковом сварном соединении можно выделить две зоны: зона действия напряжений растяжения и зона действия напряжений сжатия.

Поперечные напряжения также распределены неравномерно. Срединная часть испытывает напряжения растяжения, а концевые участки - напряжения сжатия. Величина максимальных напряжений σ_у зависит от длины шва и, как правило, не превышает значения 0,3 σ_т. Поэтому их не всегда принимают во внимание.

При сварке встык пластин большой толщины имеет место объемное напряженное состояние.

Как показали исследования и опыт эксплуатации сварных конструкций при действии остаточного напряжения остаточные сварочные напряжения не оказывают влияния на прочность, если материал изделия достаточно пластичный, что является характерным для большинства металлов. При действии переменных нагрузок остаточные сварочные напряжения сжатия повышают усталостную прочность, а напряжения растяжения, складываясь с рабочими напряжениями в месте их концентрации, существенно снижают сопротивляемость усталостному разрушению.

Поскольку напряжения не являются физической величиной непосредственное их определение не возможно. Их можно определить через измерение какой-либо физической величины, которая связана с напряжением расчетной зависимостью. Такой величиной может быть упругое линейное изменение, т.е. деформация. Связь между напряжениями и упругими деформациями описывается законом Гука. Таким образом, под термином измерение напряжений следует понимать его определение путем измерения деформации (это так называемый механический метод. Существуют и другие методы, например, оптический, магнито-упругий, ультразвуковой и т.д.). Следовательно, все сводится к измерению упругой деформации в направлениях соответствующего вида напряженного состояния. Линейное - в одном направлении, плоское - в двух, объемное - в трех.

Обозначение сварных швов на чертежах

Железо повсеместно используется при строительстве и производствах. Для соединения используется сварочный стык, к сегодняшнему дню возможно производить до 150 видов работ. Для грамотного выполнения конструкции, перед началом работ, используют чертежи, включенные в состав системы конструкторской документации. Регламентом определены основные требования к конструкциям сварочных соединений.

Обозначение сварных швов на чертежах

Что такое сварной стык

Процесс сварки изделия подразумевает замыкание деталей за счёт температурного воздействия. Расплавление металла на определенном участке, а затем место его застывания именуется сварным швом.

Существует разнообразие сварных швов, маркируемое ГОСТом при соответствии со стандартом чертежей по сварке.

Стыковое соединение маркируется буквой «С», образовывается объединение торцевых поверхностей изделия, обрабатываются кромки.
Нахлёстанный способ применяется при возможном наложении деталей друг на друга, маркируется как «Н».
Стыкуемые детали располагаются плоскостями по отношению друг к другу под углом, обозначается «У» в технической документации.
Торцовые швы используются путем нахлеста слоя металла к торцам изделий.

Выполнение работ происходит как при одностороннем порядке, так и двухстороннем, когда деталь обрабатывается с обеих сторон. Качество стыковки путем сварки влияет на срок службы используемой детали. Условные обозначения сварных соединений содержат подробную информацию о параметрах ширины, выпуклости и т.д.

Протяженность указывается как сплошное, прерывистое соединение. Сварной шов, изготовленный прерывистым способом не дает полной герметичности конструкции, однако выполняется при труднодоступных соединениях. Шов по незамкнутой линии обозначается как дополнительное условие в чертежах, используется при ясном расположении на схеме.

Необходимость определения сварки

Геометрические параметры, форма шва отмечается для определения типа конструкции в чертежах. Способ сварных работ влияет на характеристики изделия, его герметичность и прочность. Перед производством стыковых объединений необходимо изучить все необходимые параметры согласно проекту.

Обозначение сварки происходит по основным параметрам:

Размеры и форма металла, наплавленного сварным способом.
Тип стыковки обозначается прерывистым либо сплошным, термические напряжения, образуемые в зоне стыка.
Герметичность сварного сращивания определяется при назначении, типе конструкции.

Выполнение изделие контролируется отделом качества, при соответствии с параметрами. Замеры готовой продукции происходят при соответствии с техническими условиями и обозначениями сварных швов на чертежах.

Полное обозначение шва на чертежах

Полное указание согласно ГОСТу включает в себя полную информацию. Схематично отображаются дополнительные знаки, прописывается метод соединения, наименование и артикул шва. Чертеж включает в себя стрелку, которая указывает на линию шва. Отображение может использоваться с применением полки для дополнительной информации. Над полкой отображается информация или условное обозначение в случаях видимого шва, когда сварочный стык невидим, позиционирование устанавливается под полкой.

Виды сварных соединений и структура их обозначения

Лицевой стороной изделия принимается часть, с которой необходимо производить сварку. Штриховой линией описывается невидимый стык при лицевом отображении детали. Информация чертежа должна включать буквенные и цифровые сочетания, указывающие принадлежность к виду, форме сварного стыка. Способы креплений выражаются буквами:

А – автоматический способ, применяемый с флюсом без проставок, под варочных работ;
Аф – Использование флюсовой подушки при автоматической сварке;
ИН – Метод сварки электродом в инертных газах, без применения вспомогательного материала;
ИП – происходит стыкование плавящимся электродом в среде инертных газов;
УП – Плавящийся электрод используется совместно с углекислым газом.

Чертежи включают в себя обозначение процесса, наименование типа стяжки и другие параметры.

ГОСТы

Стандартами ГОСТов называется тип и параметры сварного соединения на чертеже. Используется во всех видах промышленности, строительства как единый стандарт к обозначению. ГОСТ 2.312-72 указывает тип производимых стыковым способом изделий вне зависимости от сферы применения. Для корректного процесса требуется запомнить основные выражения инструкций.

Схема обозначения сварных швов на чертежах по ГОСТ

Возможные упрощения или сокращения запрещены, однако имеют место при некоторых случаях:

Проект, содержащий конструкцию параметров по одному стандарту может содержать таблицу и наименованиями точке соединений.
Обозначение линиями без выноски или полок возможно при случаях одинакового отображения положения детали чертежом (лицевой или обратной стороны).
В условиях симметричности отображенного изделия допускается обозначить швы только одной части.
В технических требованиях возможно указать запись по определению мест и способов сварки, а также выноску одинаковых требований.

Вспомогательные знаки

Отображение вспомогательных знаков для обозначения сварных швов производится для более точной информации, предназначения работ. Примеры знаков:

Структура обозначения

Наименование происходит в последовательности стандартов, по которым выполняются сварные процессы.

Применяется как выноска к образцу изделия, состоит из следующих параметров:

Вспомогательные знаки, обозначают дополнительные действия со стяжками при сварке.
Стандарт, обозначаемый по ГОСТу.
Обозначение по стандарту, в зависимости от типа конструктивных элементов или соединений.
Разделение на подкатегории по стандарту происходит знаком «дефис».
Способ сварки, подразделяющийся на автоматическую, механизированную под флюсом или электродом, а также электрошлаковую.
Размеры катета и его выражения при соответствии с элементами конструкции.
Дополнительные параметры.
Вспомогательные знаки, состояние шероховатости готового изделия.

Примеры и расшифровка швов на чертеже

Для полного представления, как происходи работа со стыками по чертежу, необходимо рассмотреть несколько примеров.

Соединение таврового типа

Соединение таврового типа, располагающиеся в шахматном порядке по ГОСТ 14806-80. Способ сварки – дуговая, ручная в защитных газах металлическим электродом. Длина проваренного участка должна составлять 50 см, шаг 100 мм, катет шва применяется 6 мм.

Односторонний стык внахлест

Односторонний стык внахлест, без скашивания рамок по ГОСТ 14806-80 выполняется полуавтоматической дуговой сваркой с применением защитных газов, плавящегося электрода. Обозначена работа по замкнутой линии, катет 5 мм. При тех случаях, когда проектом указываются одинаковые наименования, описывать каждую сторону необязательно, достаточно использовать информацию с одной стороны.


Поперечное сечение стыка	а) Указание лицевой стороны стрелкой	б) Обратная сторона

Односторонняя стяжка стыкового соединения без применения скоса кромок, прокладке. По ГОСТ 16310-80 выполняется нагретым газом с присадками. Лицевая сторона имеет указание стыка с лицевой части непрерывной линией, для более понятного режима работы.
В работе конструктора на сегодняшний день имеется масса программных продуктов, инструментов. Использование программ для чертежей сварных стяжек позволяет сократить время на разработку, за счет автоматизации процесс.

Катет сварочного шва: как и чем померить

Геометрические параметры сварного шва наряду с правильно подобранными режимом и оказывают существенное влияние на прочность, а также на долговечность. В случае соединения двух деталей встык основной геометрической характеристикой служит ширина шовного валика. В случае угловой сварки его место занимает катет.

Катет сварного шва

Что такое катет сварочного шва

Поперечное сечение углового шовного валика представляет собой равнобедренный прямоугольный треугольник. Гипотенуза идет вдоль поверхности шовного материала, а катеты — от краев сварочного соединения к вершине угла.

Зависимость прочности от величины катета не является линейной. При слишком маленьком значении прочность будет недостаточной из-за малой площади сечения, при слишком большой длине чрезмерный объем наплавки может вызывать деформации металла заготовки. Кроме того, завышенная величина приводит к повышенному расходу сварочных материалов и электроэнергии. Кроме того, растет удельная стоимость сварочных работ.

В ходе конструкторско-технологической подготовки производства выбирают оптимальное значение этого параметра. Если соединяются детали различной толщины, катет шва выбирают по более тонкой детали.

Размеры сварочного шва

После проведения сварочных работ необходимо проверить, насколько размеры реального соединения соответствуют проектным. Для этого применяют специальные наборы шаблонов — катетометры.

Геометрия сварочного шва

Геометрия стыкового соединения полностью описывается следующим набором параметров:

ширина;
толщина;
зазор между заготовками;
заглубление зоны проварки;
возвышение области наплавки над плоскостью заготовок.

При сварке под углом применяется модифицированный набор параметров:

катет сварного шва;
толщина зоны наплавки, равная сумме расчетной высоты и возвышения;
возвышение зоны наплавки;
расчетная высота.

Геометрические параметры сварочного шва

Расчетная высота — длина отрезка, восставленного перпендикулярно к гипотенузе валика из точки максимальной проплавки.

Свойства

Получив представление о геометрических параметрах, можно разбираться со свойствами сварного соединения. Основные свойства — это:

однородность наплавки сварного валика ;
равномерность наплавки;
глубина проварки.

Под равномерностью понимают постоянство геометрических параметров вдоль шовной линии, прежде всего:

высоты шовного материала;
его ширины.

Если в каком-либо месте ширина окажется меньше проектной, то там в ходе эксплуатации изделия под внешней нагрузкой будут концентрироваться механические напряжения. В этой точке наиболее вероятно разрушение конструкции.

Однородность – это отсутствие дефектов сварки, таких, как пористость или неоднородность шовного материала.

Однородный сварной шов

Соблюдение глубины проварки проектной, ее постоянство обеспечивает заданную площадь сплавления заготовок, что гарантирует способность конструкции выдерживать большие нагрузки.

Выбор катета сварного шва

Определение длины катета шва при сварке выполняется под каждое конкретное изделие. Необходимо учитывать:

толщину свариваемых заготовок;
их материал;
одностороннее соединение или двухстороннее(со скольких сторон будет проварен угол);
характеристики электродов или проволоки.

Длина должна быть достаточной для обеспечения заданной прочности сварки. Завышать длину также недопустимо.

Завышение приводит к повышенному расходованию материалов, завышению трудоемкости, а также перетяжеляет конструкцию. Для облегчения выбора длины на основе практического опыта, а также научных исследований разработаны типовые шаблоны для каждого вида сварного соединения.

Как измерить

Для проверки качества выполненных работ необходимо промерить его основные параметры. Измерения проводят при помощи наборов специально калиброванных пластин — катетометров. Их поочередно прикладывают перпендикулярно линии шовного материала, пока не добьются полного прилегания.

Если катетометра нет под рукой, то измерения можно произвести с помощью штангенциркуля и угольника. Угольник прикладывают к одной из деталей так, чтобы его вершина упиралась в вершину сварочного валика. Щуп штангенциркуля опускают из-за угольника к другой вершине валика. Вылет щупа будет равен искомой длине.

Точность таких измерений будет несколько ниже, а времени на проверку сварного соединения, особенно длинного, уйдет значительно больше.

Зачем нужен расчет

Казалось бы, зачем вообще возиться с расчетом и измерением катета сварочного шва? Наплавить побольше металла — сварка будет стоять века. Такой подход имеет право на существование разве что при сварке каркаса забора вокруг дачного участка. При слишком большой высоте наплавки может получиться обратный эффект:

При превышении толщины наплавки неоправданно расширяется зона нагрева и объем расплавленного металла. Возможно искривление деталей.
Повышенный расход сварных материалов и превышение плановой трудоемкости сделают сварные работы экономически неэффективными, особенно при выпуске крупных серий изделий.
При сварке деталей разной толщины длину выбирают по тонкой детали во избежание ее деформации.

Занижение длины, слишком узкий валик не обеспечит достаточной надежности сварки. Поэтому расчет крайне важен для создания долговечных и экономичных соединений.

Как сделать расчет

На практике используются приближенные правила расчета. По ним за значение параметра берут толщину более тонкой заготовки.

Точный расчет выполняется по формуле:

где Т — катет углового шва;
S- ширина валика между деталями;
α — величина угла между плоскостью детали и гипотенузой сечения валика.

В большинстве случаев угол принимают равным 45°, его косинус равен 0,7.

и формула упрощается:

После проведения работ обязательно следует проверить размеры реального шовного материала на соответствие расчетным. Определение катета сварного шва проводят катетометром или штангенциркулем.

Читайте также: