Шероховатость поверхности под сварку

Обновлено: 15.05.2024

Кромки деталей из низколегированной стали классов до С60/45 включительно, не подлежащие сварке или не полностью проплавляемые при сварке, после ручной кислородной резки, а также кромки аналогичных деталей из сталей всех классов после воздушно-дуговой резки подлежат механической обработке (строжке, фрезеровке, обработке абразивным инструментом).

Механическая обработка производится на глубину, обеспечивающую удаление дефектов поверхности, при этом после воздушно-дуговой резки не менее 2 мм. Поверхности кромок не должны иметь надрывов и трещин.

Кромки деталей из углеродистой стали класса С38/23 после ручной кислородной резки должны быть очищены и не иметь шероховатостей, превышающих 1 мм, а для конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40° и до минус 65 °С включительно, не более 0,5 мм.

Кромки деталей после машинной кислородной и плазменно-дуговой резки, не подлежащие сварке или не полностью проплавляемые при сварке, не должны иметь неровностей, превышающих 0,3 мм.

Точность деталей и заготовок и качество поверхности реза при газовой и плазменно-дуговой резке сталей должны соответствовать ГОСТ 14792—80.

Кромки работающих на растяжение деталей из низколегированных сталей класса до С60/45 включительно всех толщин и из углеродистой стали толщиной свыше 10 мм, фасонок из низколегированной стали класса до С60/45 включительно, всех расчетных деталей в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки, либо возводимых и эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 65 °С, после резки с помощью ножниц подлежат механической обработке с тем, чтобы удалить дефекты поверхности. Шероховатость кромок должна быть не грубее третьего класса чистоты поверхности по ГОСТ 2789—73.

Остальные кромки после резки на ножницах не должны иметь неровностей, заусенцев и завалов, превышающих 0,3 мм, и трещин.

При подготовке кромок под сварку допускается применение (без последующей обработки) резки способами, обеспечивающими требуемую форму кромок и соблюдение допусков по размерам. При этом отклонения прямолинейности кромок от проектного очертания определяются допусками на зазоры, установленными ГОСТ 5264— 80, ГОСТ 8713—79 и ГОСТ 14771—76.

После воздушно-дуговой резки стали классов С52/40 и С60/45 и после кислородной резки стали класса С60/45 необходима зачистка кромок абразивным инструментом.

Скосы по толщине на концах растянутых деталей (при сопряжении деталей разной толщины) в конструкциях, воспринимающих динамическую нагрузку, должны выполняться машинной кислородной резкой или механической обработкой и не должны иметь ступенек. Неровности и риски в детали должны быть сглажены абразивным инструментом вдоль усилия.

На подготовленных под сварку кромках и поверхностях не допускается наличие влаги, ржавчины, окалины, масла, краски и других загрязнений.

При использовании металлопроката, не подвергнутого консервации, проплавляемые поверхности и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм, а также кромки листов в местах примыкания выводных планок перед сборкой должны быть очищены до чистого металла. Продукты очистки не должны оставаться в зазорах между собранными деталями.

Допускается производить сварку без предварительной зачистки при отсутствии на кромках и поверхностях свариваемых деталей загрязнений, а также при наличии покрытия — защитного грунта, слоя цинка или алюминия и т. п., если металл шва и сварное соединение по своим свойствам отвечают требованиям строительных норм, а выделение вредных газов и аэрозолей при сварке не превышает санитарных норм.

Подготовка под сварку кромок и поверхностей свариваемых деталей

Что такое ГОСТ 16037-80

О СВАРКЕ

Неукоснительное соблюдение государственных стандартов является залогом правильного выполнения работы, в частности, изготовления сварных конструкций из стали. В машиностроительной отрасли это регулируется ГОСТ 16037 80.

Основные сведения о ГОСТ 16037 80

При выполнении работ по сварке стальных труб необходимо придерживаться заданных требований, изложенных в ГОСТ. В данном документе наглядно описаны типы сварных швов с условными обозначениями, допуски, размеры элементов конструкции сборочных единиц, полученных при помощи ручной дуговой сварки. Положения этого ГОСТ являются обязательными к исполнению.

Что регулирует стандарт

Рассматриваемые правила относятся к машиностроительной отрасли и регулируют выполнение соединений стальных труб, а также задают определяющие размеры.

Главные положения, установленные документом:

классификация соединений труб;
параметры скосов кромок и их количество;
ширина сварного шва;
геометрия поперечного сечения;
минимально допустимая толщина стенки трубы;
геометрические параметры конструктивных элементов;
расчетные катеты для угловых швов;
шероховатость поверхностей;
материал для изготовления муфт и подкладок;
зазоры, допустимые на различных участках конструкции;
допуски, предельные отклонения.

Таким образом, при проведении работ по дуговой сварке характеристики соединения труб в полном объеме описываются настоящим документом.

На производство самих труб действие рассматриваемого ГОСТ не распространяется.

Значение свариваемых деталей

Большую роль для получения качественного и прочного соединения играют свариваемые детали. Основное значение здесь имеет неоднородность толщины различных элементов конструкции, подлежащих объединению, шероховатость поверхностей, которые обрабатывают перед сваркой.

Данный государственный стандарт раскрывает следующие аспекты, которые нужно учесть при производстве изделия:

При изготовлении тройников из стальных труб следует применять швы и типы соединений, заданные для отростков с трубами, а в случае сборки крестовин, переходов с трубами – соответствующие сборки трубы с трубой или же трубы с фланцем.
Если толщина различная, однако не превышает значений разницы (см. табл. 1), допускается сварка таким же способом, как и для элементов одинаковой толщины. Тем не менее размеры шва, типы кромок необходимо выбрать по толщине большей детали. Чтобы переход от одного элемента к другому был плавным, допускается положение поверхности шва под углом.
В том случае, если разница в толщине стенок соединяемых труб превышает значения, приведенные в таблице 1, то на детали, имеющей большую толщину, необходимо выполнить скос так, чтобы она соответствовала толщине более тонкой детали. Размеры сварного шва необходимо выбирать по детали с меньшей толщиной.
Шероховатость поверхностей, подлежащих обработке, – Rz до 80 мкм.
Подкладки, муфты, использующиеся при выполнении сварного шва, должны быть изготовлены из той же стали, что и свариваемые детали. Если же элементы из углеродистого металла, то возможно сделать их из стали 20 или 10.
При выполнении контроля с помощью радиографии определяется зазор между свариваемой трубой и остающейся подкладкой – он не должен быть больше 0,2 мм. В случае если соединение не подлежит контролю радиографией, зазор не превышает 0,5 мм. До 0,5 мм и до 1 мм соответственно допускаются местные зазоры для обозначенных соединений.
При сварке труб применяется расплавляемая вставка, зазор между ней и внутренней либо боковой гранью трубы не должен превышать 0,5 мм.

Толщина тонкой детали	Разница толщины
До 3	1
От 3 до 7	2
От 7 до 10	3
От 10	4

Тщательная подготовка деталей до сварки и установление их соответствия техническим условиям этого ГОСТ позволит выполнить сварное соединение надлежащего качества.

Виды сварных швов с характеристиками и стандартом

В ГОСТ 16037 80 “Соединения сварные стальных трубопроводов” выделено несколько форм швов, предназначенных для каждого из них. Характер сварного шва зависит от конструктивных требований, поэтому выбор наиболее подходящего на заданном участке конструкции позволит добиться оптимального соотношения массовых, прочностных, производственно-технологических характеристик. Существует 3 основных способа соединить трубы: встык, внахлест, углом.

В зависимости от типа сварного соединения выбирается вид шва, который условно обозначается двумя символами – буквой (С – стыковое, Н – нахлесточное, У – угловое) и номером конструктивного элемента. Например, С56, Н3, У21.

Наглядная таблица

Ниже приведена таблица швов с эскизами и размерами элементов сварных соединений труб.

Отдельно о разделке труб под сварку

Разделкой называется операция по формированию на заготовке скошенных кромок. Их наличие требуется на деталях большой толщины для следующих целей:

обеспечить удобство доступа к корню шва для инструмента сварщика;
сделать возможной качественную проварку элементов по всей толщине.

Разделка повышает расход материалов вследствие увеличения сварной зоны. Минимальные показатели наблюдаются в том случае, если разделка кромок не производится.

До подготовки торцов трубы к разделке следует обязательно их зачистить. Процедура проходит в 2 этапа:

Механическим способом удаляют слой ржавчины, окислов, прочих загрязнений. Осуществляется абразивным инструментом различной степени зернистости, как ручным, так и с применением угловых шлифовальных машин.
Химическая зачистка выполняется в целях обезжиривания места, где будет шов, и для удаления других загрязнений. Чаще всего используют органические растворители, но в отдельных случаях применяют протравку кислотой.

Кромки бывают односторонние и двухсторонние. По форме скоса их делят на V, X, U-образные.

Кромки скосов недопустимо оставлять острыми. При такой толщине возможно появление прожогов, непроваренных участков. Чтобы избежать этой ошибки, важно сделать кромку плоской, образуя притупление, на крайних 2 или 3 мм.

Правильно выполненная разделка труб обеспечит минимизацию внутренних напряжений в конструкции после завершения работы.

Кратко о видах сварки для трубопроводов

Несмотря на то сегодня в мире применяются свыше 50 способов образования швов и широкий перечень оборудования, наиболее популярными видами являются:

Электросварка. Ее популярность обеспечена простотой и низкой себестоимостью работ. Часто можно услышать название “дуговая” или “контактная”. На образование шва уходит больше времени, чем при других видах. Однако эти недостатки перекрываются универсальностью и функциональностью метода.
Холодная. Осуществляется благодаря деформации материала, возникающей при воздействии давления. При таком виде сварки соединение выполняется за счет диффузии атомов. Есть случаи, когда другие виды не способны обеспечить образование шва, например при сваривании деталей из меди и алюминия.
Газовая. Производится с помощью газовой горелки, способной разогреть свариваемые объекты до высокой температуры. К преимуществам данной технологии можно отнести невысокую сложность работы, ровный, аккуратный шов, а также хорошую производительность. Из недостатков выделяют немалую стоимость метода, ведь в процессе расходуются дорогие ресурсы.

Способы образования швов можно также разделить по двум признакам:

горячий или холодный;
ручной или автоматический;

При ручном способе сварки работа на всех этапах производится человеком, при автоматической – с помощью станков, участие людей требуется только на этапе подготовки и настройки сварочного оборудования.

Шероховатость поверхности

Шерохотоватость поверхности – это показатели, которые обозначают определенное количество данных характеризующих состояние неровностей поверхности измеряемых сверхмалыми отрезками при базовой величине длины. Совокупность показателей, обозначающих возможную ориентацию направлений неровностей поверхностей с определенными значениями и их характеристикой, задается в нормативных документах ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82, ГОСТ 2.309-73. Совокупность требований указанных в нормативных документах распространяется на изделия, изготовленные с использованием различных материалов, технологий и методов обработки, за исключением имеющихся дефектов.

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения

ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения

Высокое качество обработки деталей позволяет значительно снизить износ поверхностей, возникновение очагов коррозии, тем самым повышая точность сборки механизмов их надежность при длительной эксплуатации.

Основные обозначения

Шероховатость исследуемой поверхности измеряются на допустимо небольших площадях, в связи с чем базовые линии выбирают, учитывая параметр снижения влияния волнообразного состояния поверхности на изменение высотных параметров.

Неровности на большинстве поверхностей возникают по причине образующихся деформаций верхнего слоя материала при осуществляемой обработке с использованием различных технологий. Очертания профиля получают при проведении обследования с помощью алмазной иглы, а отпечаток фиксируется на профилограмме. Основные параметры, характеризующие шероховатость поверхности имеют определенное буквенное обозначение, используемое в документации, чертежах и получаемые при проведении измерений деталей(Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).

Для измерения неровности поверхности используют несколько определяющих параметров:

Ra- обозначает значение исследуемого профиля с возможным отклонением (среднеарифметическим) и измеряется в мкм;
Rz – обозначает высоту измеряемых неровностей определяемую по 10 основным точкам в мкм;
Rmax –максимальное допустимое значение параметра по высоте.

Обозначение шероховатости поверхности

Также используются шаговые параметры Sm и Si и опорная длина исследуемого профиля tp. Данные параметры указываются при необходимости учитывать условия эксплуатации деталей. В большинстве случаев для измерений используется универсальный показатель Ra, который дает наиболее полную характеристику с учетом всех точек профиля. Значение средней высоты Rz применяется при возникновении затруднений связанных с определением Ra с использованием приборов. Подобные характеристики оказывают влияние на сопротивление и виброустойчивость, а также электропроводимость материалов.

Значения определений Ra и Rz указаны в специальных таблицах и при необходимости могут использоваться при проведении необходимых расчетов. Обычно определитель Ra обозначается без числового символа, другие показатели имеют необходимый символ. Согласно действующим нормативным актам (ГОСТ) существует шкала, в которой даны значения шероховатостей поверхности различных деталей, имеющих подробную разбивку на 14 специальных классов.

Существует прямая зависимость, определяющая характеристики обрабатываемой поверхности, чем выше показатель класса, тем меньшее значение имеет высота измеряемой поверхности и лучше качество обработки.

Методы осуществления контроля

Для осуществления контроля шероховатости поверхности используются два метода:

Образцы шероховатости поверхности

Количественный контроль поверхности проводится с использованием приборов работающих с применением разных технологий:

профилометра;
профилографа;
двойного микроскопа.

Классификация поверхностей

При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:

Рабочие поверхности, имеющие сопряжение с изменением местоположения в ходе осуществляемого процесса, по отношению друг к другу (механизмы двигателей, насосов и т. д.). Детали, используемые в механизмах обязательно должны обрабатываться с высокой точностью, а показатели соответствовать величинам Ra=2,5-0,16 мкм, Rz=10-0,8 мкм.
Установочные поверхности – детали находятся в соприкосновении, но по отношению друг к другу неподвижны. Подлежат обработке и должны соответствовать показателям Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
Ограничительные и соединительные поверхности – элементы служащие ограничением для работающих механизмов (корпуса приборов, станков и т. д.). Данные поверхности в зависимости от требований могут подвергаться обработке, параметры соответствуют Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
Поверхности, требующие специальной обработки (детали внешних корпусов механизмов, агрегатов). Параметры шероховатости должны соответствовать Ra=5,0-1,25 мкм, Rz=20-6,3 мкм. Особо стоит отметить требования, предъявляемые к органам управления механизмов, приборов у которых показатели должны, находится на уровне Ra=0,63-0,08 мкм, Rz=3,2-0,4 мкм.
Используя данные качества поверхности, получаемые при различных методах обработки можно выстраивать технологическую цепочку, обеспечивающую наибольшую эффективность и сокращение времени обработки деталей.

Классы шероховатости поверхности

Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно, которому наносятся обозначения на чертежи и содержат характеристики поверхностей по установленным правилам и обязательны для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.

ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей

Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:

первый знак – характеризует тип обработки исследуемого материала (точение, сверление, фрезерование и т.д.);
второй знак — обозначает, что поверхностный слой материала не подвергался обработке, а образован путем ковки, литья, прокатки;
третий знак – показывает, что вид возможной обработки не регламентируется, но должен соответствовать Ra или Rz.

В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.

На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:

с помощью частичного удаления верхнего слоя обрабатываемой детали;
без удаления верхнего слоя детали.

При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.

Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат, литье, происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием «гладко-волокнистой» структуры.

При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве и степени обработки.

Маркировка структуры поверхности

При нанесении обозначений в рабочей документации, чертежах применяются специальные знаки для характеристики материала, которые регламентируются стандартом ГОСТ 2.309-73.

Правила нанесения знаков на чертежах

Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах

Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:

На чертеже указываются все шероховатости поверхности для используемого материала без учета используемых методов.
Нанесение значений шероховатостей осуществляется на разрезах, которые имеют размер.
Знаки наносятся на всех видах линий используемых в чертеже.
При наличии у знака полки его местоположение определяется по отношении к основной надписи.
Если изделие имеет разрыв на чертеже, то производится маркировка только одной части изображения.
Если поверхностный слой требует использования обработки участков детали различного класса, то производится разделение с помощью сплошной линии.
В случае сокращения места необходимого для нанесения обозначений на чертеже возможно допустимое упрощение знаков.
При одинаковом значении шероховатости поверхности контура, значение наносится один раз.
При идентичности различных поверхностей с одинаковыми значениями шероховатости, допускается нанесение значений один раз.
Знаки, обозначающие неровности должны иметь толщину в 1.5 раза больше, чем нанесенные на изображение.
Условия, обозначающие направление поверхностей должны соответствовать стандартам.
Обозначение шероховатости поверхности производится с использованием общих правил.

Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах

Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.

Особые условия

Шероховатость поверхности под сварку

Параметры и характеристики

Surface roughness. Parameters and characteristics

Дата введения 1975-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 N 995 дата введения установлена 01.01.75

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 07.05.80 N 2019

Издание (август 2018 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в мае 1980 г., январе 2017 г. (ИУС 7-80, 7-2017)

1. Настоящий стандарт распространяется на шероховатость изделий независимо от их материала и способа изготовления (получения поверхности). Стандарт устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатости поверхности, числовые значения параметров и общие указания по установлению требований к шероховатости поверхности.

Стандарт не распространяется на шероховатость ворсистых и других поверхностей, характеристики которых делают невозможным нормирование и контроль шероховатости имеющимися методами, а также на дефекты поверхности, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) или случайных повреждений (царапины, вмятины и т.д.).

2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.

3. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня, приведенного в п.6, значений выбранных параметров (по п.8) и базовых длин, на которых происходит определение параметров.

Если параметры Ra, Rz, определены на базовой длине в соответствии с табл.5 и 6 приложения 1, то эти базовые длины не указываются в требованиях к шероховатости.

При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.

Числа из табл.2-4 и п.9 используются для указания наибольших и наименьших допускаемых значений, границ допускаемого диапазона значений и номинальных значений параметров шероховатости.

Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.

Допустимые предельные отклонения средних значений параметров шероховатости в процентах от номинальных следует выбирать из ряда 10; 20; 40. Отклонения могут быть односторонними и симметричными.

4. Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

5. Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например,к участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).

Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.

2-5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

6. Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры:

Ra - среднеарифметическое отклонение профиля;

Rz - наибольшая высота профиля;

- полная высота профиля;

Sm - средний шаг неровностей;

S - средний шаг местных выступов профиля;

- относительная опорная длина профиля, где - значение уровня сечения профиля.

Параметр Ra является предпочтительным.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

7. Типы направлений неровностей поверхности выбирают из табл.1.

Типы направлений неровностей

Параллельно линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования

Перпендикулярно линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования

Перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования

Различные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования

Приблизительно кругообразно по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования

Приблизительно радиально по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования

Полный текст этого документа доступен на портале с 20 до 24 часов по московскому времени 7 дней в неделю .

Также этот документ или информация о нем всегда доступны в профессиональных справочных системах «Техэксперт» и «Кодекс».

Читайте также: