Технология сварки монтажного стыка подкрановой балки
Обновлено: 15.05.2024
Утвержден заместителем министра топлива и энергетики Российской Федерации Ю.Н. Корсуном 14.03.96 и заместителем министра строительства Российской Федерации С.И. Полтавцевым 20.05.96.
Руководящий документ (РД) определяет организацию и технологию производства сварочных работ при сооружении металлических конструкций зданий промышленных объектов, а также объем, порядок контроля и нормы оценки качества сварных соединений.
РД 34 15.132-96 охватывает следующие виды сварки: ручную дуговую штучными электродами, механизированную (полуавтоматическую) сварку самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе, автоматическую и механизированную под флюсом.
РД 34 15.132-96 рассчитан на работников, занимающихся сваркой и сборкой крупных строительных объектов.
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Назначение и область применения
1.1.1. Настоящий руководящий документ (РД) предназначен для персонала, осуществляющего производство сборочных и сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций зданий промышленных объектов.
Выполнение требований настоящего РД по организации и технологии сборки и сварки металлоконструкций обеспечивает получение сварных соединений, удовлетворяющих установленным нормативами показателям качества, с минимальными затратами труда. РД является руководящим документом при разработке проектов производства работ и другой технологической документации.
1.1.2. РД распространяется на ручную дуговую сварку штучными электродами, механизированную (полуавтоматическую) сварку самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе, автоматическую и механизированную сварку под флюсом в условиях строительно-монтажной площадки.
1.1.3. Настоящий РД определяет технологию сборочно-сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 27772:
фасонный прокат (уголки, двутавры, швеллеры) - из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375;
листовой, универсальный прокат и гнутые профили - из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, С390, С390К, С440.
Обозначение сталей по ГОСТ 27772 (по пределу текучести) и соответствующие им марки сталей по другим действующим стандартам приведены в Приложении 1.
1.1.4. В руководящем документе приведены основные положения по организации сварочных работ на строительных площадках, указания о выборе сварочных материалов и оборудования; требования, предъявляемые к сборке и сварке элементов конструкций, режимы сварки, порядок контроля и нормы оценки качества сварных соединений.
Кроме того, в настоящем РД даны рекомендации по технологии сварки отдельных типовых, наиболее часто встречающихся узлов стальных конструкций.
1.2. Требования к квалификации сварщиков, контролеров и ИТР
1.2.1. Сварка металлоконструкций зданий промышленных объектов должна проводиться сварщиками, имеющими удостоверения на право производства соответствующих сварочных работ, выданные им согласно требованиям "Правил аттестации сварщиков", утвержденных Госгортехнадзором России.
К сварке конструкций из сталей с пределом текучести 390 МПа (40 кгс/кв. мм) и более допускаются сварщики, имеющие удостоверение на право работ по сварке этих сталей.
К механизированным способам сварки допускаются сварщики-операторы, прошедшие специальный курс теоретической и практической подготовки и сдавшие испытания на право производства этих работ.
Сварщики всех специальностей и квалификаций должны сдать испытания на 2-ю квалификационную группу по электробезопасности. Кроме того, все сварщики должны сдать испытания по противопожарным мероприятиям и технике безопасности.
1.2.2. Сварщик, впервые приступающий к сварке в данной организации, должен перед допуском к работе независимо от наличия у него удостоверения на право производства соответствующих работ сварить пробные (допускные) образцы. Сварка пробных образцов должна проводиться в условиях, тождественных с теми, в которых будет выполняться сварка конструкций.
Конструкция и число пробных образцов устанавливаются руководителем сварочных работ в зависимости от типов производственных соединений и квалификации сварщика. Качество пробных сварных соединений определяется путем визуального контроля на предмет определения сплошности и формирования шва, а при необходимости (по усмотрению руководителя сварочных работ) - с помощью неразрушающих физических методов контроля.
Качество пробных сварных соединений необходимо оценивать по нормам, предусмотренным для таких же производственных соединений. Пробные соединения должны быть идентичными или однотипными по отношению к тем производственным соединениям, которые будет сваривать проверяемый сварщик. Характеристика однотипных сварных соединений дана в "Правилах аттестации сварщиков".
1.2.3. Сварщики допускаются к тем видам работ, которые указаны в удостоверении. В удостоверении должны быть перечислены марки сталей или группы марок сталей в соответствии с "Правилами аттестации сварщиков", к сварке которых допускается сварщик.
1.2.4. Для сварки при температуре ниже минус 30 °С сварщик должен предварительно сварить пробные стыковые образцы при температуре не выше указанной. При удовлетворительных результатах механических испытаний пробных образцов сварщик может быть допущен к сварке при температуре на 10 °С ниже температуры сварки пробных образцов.
1.2.5. Руководство сварочными работами должно осуществлять лицо, имеющее документ о специальном образовании или подготовке в области сварки.
К руководству работами по сварке, контролю сварных соединений и операционному контролю допускаются ИТР, изучившие настоящий РД, соответствующие СНиП, рабочие чертежи изделий, производственно-технологическую документацию (ПТД) по сварке и методические инструкции по контролю. Знания ИТР и их профессиональная подготовка по сварочному производству должны быть проверены комиссией, назначенной приказом руководителя предприятия. Знания ИТР проверяются не реже одного раза в три года.
1.2.6. К выполнению работ по контролю качества сварных соединений допускаются контролеры, прошедшие специальную программу теоретического и практического обучения и получившие удостоверение на право выполнения работ по дефектоскопии сварных соединений соответствующим видом (способом) контроля. Контролеры по физическим методам контроля должны аттестовываться в соответствии с "Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля", утвержденными Госгортехнадзором России 18.08.92.
1.2.7. Подготовку контролеров должны осуществлять специальные учебные заведения или подразделения профессиональной подготовки (учебные комбинаты, центры, курсы и т.п.) предприятий, выполняющие работы по контролю качества сварки и имеющие лицензию на право проведения таких работ.
Подготовка контролеров должна быть специализирована по методам контроля (ультразвуковая дефектоскопия, радиографирование и др.), а при необходимости - по типам сварных соединений, что должно быть указано в их удостоверениях. Каждый контролер может быть допущен только к тем методам контроля, которые указаны в его удостоверении. Контролер, имевший перерыв в работе (по данному виду контроля) свыше 6 месяцев, должен вновь сдать экзамены в полном объеме.
1.3. Основные положения организации сварочных работ
1.3.1. При разработке проекта производства работ (ППР) по монтажу металлоконструкций зданий должны быть учтены и отражены условия сборки конструкций под сварку, сварка и контроль сварных соединений.
В ППР должна быть заложена наиболее прогрессивная технология сборочно-сварочных работ с оптимальным уровнем механизации.
1.3.2. При организации и выполнении работ по сборке, сварке и контролю качества сварных соединений должны быть созданы все условия для соблюдения правил техники безопасности и пожарной безопасности в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
ГОСТ 12.3.003. Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности;
Технология сварки монтажного стыка подкрановой балки
Стык колонн Н-образного сечения сваривают в проектном положении (рис. 46) в такой последовательности. Сначала стык стенки (шов 1) сваривают с одной стороны, а после удаления корня шва — с другой. Для улучшения условий сварки стыков полок с внутренней стороны рекомендуется в местах сопряжения стенки с полками не доваривать шов 1 на длину 80— 100 мм. Затем сваривают стыки полок с внутренней стороны колонны (швы 2), удалают корень шва в стыках полок. Сваривают стыки полок с наружной стороны колонны (швы 3), доваривают ранее недоваренные участки стыкового шва стенки (шов 1). В конце сваривают участки поясных швов, недоваренные заводом-изготовителем.
При сварке подкрановых балок необходимо руководствоваться следующими положениями. Перед сваркой нужно удалить прихватки на участках поясных швов, недоваренных заводом-изготовителем из-за технологических особенностей монтажной сварки; очистить кромки свариваемых деталей; собрать стык с помощью сборочных приспособлений; зафиксировать требуемый зазор и устранить смещение кромок стыкуемых элементов; установить на полках с помощью прихваток выводные планки. Последовательность сварки стыка подкрановой балки определяется толщиной свариваемых элементов и размерами поясов и стенки. В случае соизмеримости сечений и размеров стенки и поясов балки первым следует сваривать стык стенки, затем стыки поясов. Если сечение стенки существенно меньше сечения поясов и особенно, если высота стенки значительно превышает ширину поясов, первыми рекомендуется сваривать стыки поясов, при этом сначала сваривают стык нижнего пояса.
Рис. 46. Последовательность (1—3) сварки колонны Н-образного сечения в проектном положении
Сварку при укрупнении стыка подкрановой балки, имеющей сравнительно большую высоту стенки (свыше 2 м) производят следующим образом (рис. 47). На первой позиции сваривают стык нижнего пояса с внутренней стороны балки (шов 1), стык другого пояса с внутренней стороны балки (шов 2) и стык стенки (шов 3). После этого балку кантуют на 180°. На второй позиции сваривают стыки поясов с внутренней стороны балки (швы 4 и 5), удаляют корень шва в стыках стенки и поясов (сечение А—А), сваривают стыки поясов с наружной стороны балки (швы 6 и 7), сваривают стык стенки (шов <5) и затем недоваренные заводом-изготовителем участки поясных швов (швы 9 и 10). Балку снова кантуют на 180°. На третьей позиции удаляют корень шва верхнего пояса балки (шов 10), сваривают участки поясных швов (швы 11 п 12) и снимают усиление стыкового шва верхнего пояса балки. Последовательность сварки в проектном положении стыка подкрановой балки, имеющей высоту стенки более 2 м, представлена на рис. 48.
Рис. 47. Последовательность (1—12) сварки стыка подкрановой балки при укрупнении
Сборку и сварку стыка балки коробчатого сечения выполняют с соблюдением общих требований относительно сборки и сварки балок, рассмотренных выше,
Рис. 48. Последовательность (1—4) сварки стыка подкрановой балки в проектном положении
Рис. 49. Последовательность (1—6) сварки балки коробчатого сечения (швы 5 и 6 относятся к варианту I)
Если с внутренней стороны балки невозможно накладывать швы в соединениях, где по проекту требуется полное проплавление, необходимо вести сварку на остающихся подкладках, которые устанавливают при сборке (рис. 49, вариант II). Сварку балки коробчатого сечения можно выполнять в такой последовательности (см. рис. 49): сваривают поочередно стыки стенок (швы 1); стыки нижнего и верхнего поясов (соответственно швы 2 и 3)\ участки поясных швов, недоваренные заводом-изготовителем (швы 4)\ стыковые швы вставок горизонтальных ребер (швы 5); поясные швы вставок горизонтальных ребер жесткости (швы 6). Поясные швы 6, соединяющие вставки ребер с поясами, не должны доходить до границы стыковых швов поясов (до швов 2 и 3) на 40—50 мм.
Рис. 50. Последовательность (1—4) сварки нижнего пояса стропильной фермы
Сборку стыков ферм с поясами из элементов трубчатого сечения, рекомендуется производить на прихватках, а с поясами из уголков или другого профильного проката — на болтах. Перед сборкой необходимо дополнительно осмотреть кромки фасонных вырезов накладок, выполненных заводом-изготовителем. При наличии на кромках неровностей, выхватов и грата их поверхность зачищают до плавного перехода.
Рис. 51. Последовательность (1—4) сварки верхнего пояса стропильной фермы
В стропильных фермах из элементов трубчатого сечения при сборке следует осуществить тщательную подгонку, чтобы добиться плотного прилегания к свариваемым трубчатым элементам остающегося подкладного кольца при сварке верхнего пояса и гнутых накладок при сварке нижнего пояса.
Нахлесточные соединения, особенно швы на подкладном кольце, сваривают не менее чем в два слоя, что обеспечивает необходимое расплавление кромок свариваемых элементов. Сборку и сварку обеих половин стропильной фермы можно вести как при вертикальном, так и при горизонтальном положении фермы. Последовательность операций при сварке характерного стыка стропильной фермы (рис. 50, 51) должна соблюдаться такая. Сварку начинают со швов, соединяющих пояса фермы с горизонтальными накладками (швы 1 и 2). Затем сваривают горизонтальные накладки с фасонками фермы (шов 5); при сварке фасонок верхнего пояса с горизонтальными накладками следует наложить два отдельных угловых шва (см. рис. 51, узел I).
После этого сваривают вертикальные накладки с фасонками фермы и горизонтальными накладками (швы 4). В случае сварки ферм в горизонтальном положении ферму после наложения швов с одной стороны следует перекантовать на 180° и продолжить сварку с другой стороны в указанном порядке.
Разработка технологического процесса сборки и сварки подкрановой балки
Общее описание конструкции и технические условия на проведение технологических работ. Маршрутная карта заготовки, выбор и обоснование методов. Схема сборки и сварки. Мероприятия по снижению сварочных напряжений и деформаций. Расчет статей себестоимости.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.06.2014 |
| Размер файла | 229,9 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В швах, выполненных с большой погонной энергией, количество этих структур резко уменьшается. Структура швов на этой же стали при погонной энергии 13 ккал/см и скорости охлаждения примерно 0,5-0 ,6 є С/с состоит только из феррита и перлита. Мартенсит и бейнит образуются также и в околошовной зоне сварных соединений, например , стали 15ХСНД . Их колич е ство при сварке такой стали максимально (около 3 % ) в участке перегрева и снижается по мере удаления от линии сплавления.
При небольшом количестве закалочных структур их влияние на механические свойства сварных соединений незначительно в связи с равноме р ным и дезориентированным расположением этих составляющих в мягкой ферритной основе. Однако при увеличении доли таких структур в шве и околошовной зоне пластичность металла и его стойкость против хрупкого разрушения резко ухудшаются. Дополнительное легирование стали марга н цем, кремнием и другими элементами способствует образованию в сварочных соединениях зак а лочных структур. Поэтому режим сварки большинства низколегированных сталей ограничивается более узкими (по значению п о гонной энергии) пределами, чем при микролегировании ванадием, ванадием и азотом, а также другими эл е ментами, склонность низколегированной стали к росту зерна в околошовной зоне при сварке незнач и тельна.
С целью снижения разупрочнения в околошовной зоне термоулучше н ные низколегированные стали следует сваривать при минимальной возможной п о гонной энергии.
Обеспечение равнопрочности металла шва с основным металлом д о стигается в основном за счет легирования его элементами, переходящими из о с новного металла. Иногда для повышения прочности и стойкости против хру п кого разрушения металл шва дополнительно легируют через сварочную пров о локу.
Стойкость металла шва против кристаллизационных трещин при сва р ке низколегированных сталей несколько ниже, чем низкоуглеродистых, в связи с усилением отрицательного влияния углерода некоторыми легиру ю щими элементами, например кремнием. Повышение стойкости против образования тр е щин достигается снижением содержания в шве углерода, серы и некоторых других элементов за счёт применения сварочной проволоки с п о ниженным содержанием указанных элементов, а также выбором соотве т ствующей технологии сварки (последовательность выполнения швов, обе с печение благоприятной формы провара) и рациональной конструкции изд е лия.
Выбор способа сварки
Основными факторами, определяющими выбор метода и способа сва р ки, являются:
- род, сортамент металла и заготовки;
- химический состав металла, его теплофизические свойства, опред е ляющие технологическую свариваемость;
- толщина металла;
- назначение изделия в зависимости от воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации;
- конструкция изделия, с учетом ее сплошности массы, габаритов, т и пов нанесения швов в пространстве, характере работы швов;
- производительность способа сварки;
- программа выпуска и типа производства;
- экономический эффект при способе сварки.
Оценивая возможность применения тех или иных способов сварки необходимо учитывать особенности производства. Соответственно, оснащ е ние
участка должно быть достаточно универсальным. Для этого на участке предусмотрено применение наиболее универсальных способов сварки, кот о рые обеспечивают выполнение необходимой номенклатуры работ.
Сталь 15ХСНД можно сваривать всеми видами и способами сварки, но с учетом всех вышеперечисленных факторов рассматриваю как наиболее универсальные и оптимальные два способа сварки: автоматическую и полуавтомат и ческую в среде СО 2 сплошной и порошковой проволоками.
Сварку стали 15ХСНД можно производить всеми, возможными спос о бами: РДС, полуавтоматической сваркой в среде СО 2 и д.р.
Преимущество процесса сварки РДС: маневренность процесса, униве р сальность, хорошее качество формирования шва, возможность управлять м е ханическими свойствами наплавленного металла путем введения в покрытие ра з личных легирующих элементов.
Недостатки процесса сварки РДС.
Отсутствие возможности регулирования глубины проплавления мета л ла и скорости плавления электрода, вследствие чего при сварке тонкого металла во з никают большие трудности в получение качественного шва.
Большой срок, затрачиваемый на подготовку квалификационных сва р щиков (1-2 года)
Зависимость качества сварки от индивидуальных особенностей сва р щика.
Наличие шлака с обратной стороны шва при односторонней сварки замыкающих швов для некоторых конструкций, в которых внутренняя повер х ность покрывается защитными неорганическими покрытиями.
Технология сварки низколегированных сталей в углекислом газе, пра к тически ничем не отличается от технологии сварки низкоуглеродистой стали. На практике применяют те же сварочные материалы, что и для сварки низк о углеродисто й стали. Так, сталь 15ХСНД и 10ХСНД сваривают сварочной провол о кой Св - 1 0ХГ2СМА . При однослойной сварке и сварке не более чем в два-три слоя можно применять проволоку Св - 1 2ГС.
Для повышения коррозионной стойки сварных соединений в морской воде применяют сварочную проволоку Св - 1 0ХГ2СМА , обеспечивающую
дополнительное легирование металла шва хромом.
Для сварки металлоконструкции подкрановой балки предлагаю прим е нить механизированную (полуавтоматическую) сварку в среде СО 2 , что повысит пр о изводительность сварки до б н = 18 г . / А*ч.
Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность автоматизировать и механизировать сварку к о ротких швов, находящихся в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков.
Преимущества механизированной сварки в среде СО 2 :
1. Хорошее наблюдение за процессом формирования шва;
2. Несложность обращения с оборудованием сварки;
3. Локальность источника тепла дает при сварке минимальную зону термич е ского влияния;
4. Небольшой объем шлаков, участвующих в процессе сварки в СО 2 , позволяет получать швы высокого качества;
5. Использование сварочной проволоки Св - 1 0ХГ2СМА и защитного г а за СО 2 удешевляет процесс сварки;
6. Мелкокапельный и струйный перенос металла в сварочную ванну
обеспечивает формирование более качественных швов, чем при РДС,
7. Применение механизированной сварки в СО 2 дает возможность св а рить все сварные швы за один проход и в нижнем положении.
8 Энергоёмкость снижается за счёт того, что скорость полуавтоматич е ской сварки выше, чем скорость ручной дуговой сварки.
9 Металлоёмкость снижается за счёт того, что разделка кромок при полуавтоматической сварке в среде СО 2 толщины 6 мм по ГОСТ 14771 не тр е буется, а при РДС она необходима, что приводит к меньшему количеству наплавленн о го металла, а следовательно его экономии.
Назначенные размеры швов удовлетворяют требованиям прочности для обеспечения работоспособности проектируемой конструкции.
Недостаток процесса механизированной сварки в среде СО 2 :
- сильное разбрызгивание металла.
В связи с универсальностью данного способа сварки предлагаю пр и хватки производить этим же способом сварки.
Чтобы снизить разбрызгивание металла применяется сварка в среде смеси защитных газов Аr и СО 2 .
Расчет режимов сварки
Основными параметрами механизированных процессов дуговой сварки являются следующие:
- диаметр электродной проволоки d эл , мм;
- вылет ее l эл , мм;
- скорость подачи электродной проволоки V пп , мм/с;
- сила тока I св , А;
- напряжение U св, В;
- скорость сварки V св , мм/с;
- расход СО 2 , кг.
Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности. Расстояние от сопла горелки до изд е лия не должно превышать 25 мм .
Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и с наклоном поперек шва под углом 40 - 50 о к горизонтали, смещая электрод на 1 - 1,5 мм от угла на горизонтальную полку. Тонкий металл сваривают без колеб а тельных движений, з а исключением мест с повышенным зазором.
Швы катетов 4 - 8 мм накладывают за один проход, перемещая эле к трод по вытянутой спирали.
При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор.
Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последов а тельно включить дроссель или использовать газовые смеси аргона и СО 2 .
1 ) Определяю толщины основного металла и катеты сварных швов, мм по чертежу: S = 12 ? Т3 Д8 ; У 6Д 8 .
Таблица 5-Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины и катета свариваемого металла
Технология сварочных работ по производству подкрановой балки
Классификация сварных конструкций. Назначение и применение подкрановой двутавровой балки. Технологический процесс изготовления. Выбор материалов, расчет усилия и сечения элементов. Технология выполнения и оборудование сварочных работ. Контроль качества.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 751,8 K |
В настоящее время сварка является крупным самостоятельным видом производства и применяется для создания и возведения принципиально новых конструкций и сооружений, для ремонта машин и аппаратов, получение изделий со специальными свойствами. Сварные конструкции работают при сверх высоких и сверхнизких температурах, при давлениях, значительно превосходящих атмосферное, и в условиях космического вакуума. Современные достижения в области сварки позволяют соединять не только металлы, но и пластмассы, стекло, керамику и другие материалы.
В зависимости от потребностей современные технологии позволяют выполнять сварку практически при любых условиях, в частности в водной среде или в вакууме. Практически любое современное производство сложно представить без использования технологий сварки.
Сварка -- процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого (ГОСТ 2601-84).
Создание учеными новых концентрированных источников энергии - электронного и лазерного луча - обусловило появление принципиально новых способов сварки плавлением, получивших название электронно-лучевой и лазерной сварки, которые успешно применяются в промышленности. С развитием обитаемых космических станций сварка потребовалась в космосе.
В условиях непрерывного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ важное значение имеет постоянное повышение уровня подготовки - теоретической и практической - квалифицированных специалистов.
Закономерности сварки плавление излагаются в тесной связи со спецификой отдельных ее видов. Наибольшее внимание уделено дуговой сварке, занимающей ведущее положение по сравнение с другими видами сварки.
Широко применяются такие процессы дуговой сварки металлическим электродом, как сварка плавящимся электродом в защитных газах, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка вольфрамовым электродом в инертных газах и плазменная сварка.
Молодость сварки, ее широта и универсальность, высокая экономичность реактивность служат залогом дальнейшего развития сварочной науки и техники. Применение сварки способствует совершенствованию машиностроения развитию таких отраслей техники как ракетостроение, атомная энергетика.
Сварке металлов и неметаллов, несомненно, принадлежит будущее.
Глубоко символичен девиз широко известной немецкой фирмы, выпускающей сварочное оборудование: «Мир вращается вокруг сварки».
Нужно сказать, что именно сварка один из ответственных и распространенных строительных процессов. В стройке применяются разные вид соединений, такие как стыковые, угловые, нахлесточные, тавровые, торцовые соединения. Эти различные по своим характеристикам соединения важны в строительстве, так как иногда приходится варить различные формы металла. Конечно, с движением научно-технического прогресса и в строительстве применяются различные новые виды сварки, но неизменным остается одно - в любой стройке сварочные работы присутствуют, они актуальны и важны.
Цель выполнения данного проекта: разработать технологический процесс изготовления сварной двутавровой подкрановой балки.
1. Теоретическая часть
1.1 Классификация сварных конструкций по конструктивной форме и прилагаемой нагрузки
Сварные конструкции используются в разных отраслях - это и строительство зданий, и монтаж трубопроводов разного назначения и пр. Для разных целей применяются определенные виды сварных конструкций.
Конструктивное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.), по способу получения заготовок (листовые, сортопрофильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампованные). Для создания типовых технологических процессов целесообразна классификация по конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок. По этим признакам выделяют решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.
Балками называют конструкции таврового, двутаврового, коробчатого или других видов сечения, работающие в основном на поперечный изгиб. К ним относят поперечные и продольные балки мостовых кранов, балки подкрановых путей, строительные колонны, пролетные балки мостов и т.п.
Условно все конструкции можно разделить на три группы:
группа 1 -- особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п.);
группа 2 -- ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);
группа 3 -- неответственные конструкции -- все прочие.
Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции. Балка, перекрывающая один пролет и поддерживающаяся двумя опорами, называется разрезной. Разрезные подкрановые балки проще монтировать, они не являются чувствительными к осадке опор но к их недостаткам относится повышенный расход стали.
Неразрезная многопролетная балка перекрывает несколько пролетов и имеет больше двух опор. Этот вид балочной продукции более экономичен по расходу металла (12-15%), но ее тяжелее монтировать из-за сложности устройства стыков. Если опоры подвергаются осадке, на балку возникает дополнительная нагрузка.
Металлоконструкция ответственного назначения воспринимает статические нагрузки от собственного веса и динамические от веса крана и поднимаемого им груза. Верхний пояс работает на сжатие, а нижний на растяжение. Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны состоят: из подкрановых балок, воспринимающих вертикальные крановые нагрузки D; тормозных конструкций, воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия T; связей, обеспечивающих жесткость и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов с элементами крепления и упоров
По данному подпункту можно сказать, что подкрановые балки подразделяются на: однопролетные разрезные балки, неразрезные балки.
Балки предназначены для знакопеременных нагрузоки выдерживают большие нагрузки изгибающего момента, поэтому чаще всего используются в качестве подкрановых балок.
1.2 Назначение и применение подкрановой двутавровой балки
Балки - это конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Балка представляет собой конструктивный элемент сплошного сечения, предназначенный для работ на поперечный изгиб. Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны. Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, то чаще всего используют балки двутаврового сечения. Сварочные двутавровые балки целесообразны и экономичны. Они позволяют изготовить профили с различными отношениями, с разной шириной и толщиной вертикальных листов, а также горизонтальных. Двутавровая балка представляет собой катаный или сварной металлический профиль, сечение которого напоминает букву-Н. Двутавр, широко применяется в промышленном, общегражданском, крупнопанельном строительстве как элемент несущих конструкций, подвесных путей, колонных конструкций, в составе тяжелых механизмов и машиностроении. Чаще всего двутавровые балки применяются при возведении высотных зданий, шахтных перекрытий, мостов, где служит для перераспределения вертикальных и горизонтальных нагрузок на несущую конструкцию. Балки подкранового типа используются в качестве опор для рельсовых путей, по которым перемещаются краны. Подкрановые балки с уложенными к ним рельсами образуют пути для движения мостовых кранов и, выполняя роль продольных связей.
· восприятие подвижной вертикальной нагрузки от крана, оказывающей динамическое воздействие на балку;
· воздействие сравнительно больших сосредоточенных давлений от колес крана, передающихся через поясные соединения на стенку балки и вызывающее ее смятие. Они должны быть максимально надежными и долговечными.
1.3 Технологический процесс изготовления подкрановой балки
Технологический процесс- упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющих с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.
Изготовление подкрановой балки подразделяется на 7 этапов.
Зачистка. Зачистка основного металла от ржавчин, масел, влаги, рыхлого слоя окалины, Допускается зачистка не всей поверхности свариваемых деталей, а только части поверхности кромок шириной 30-40 мм. Особенно тщательно зачищают торцы свариваемых кромок. Для этого применяют дробометную машину.
Правка. Правка листовой стали производится в холодном состоянии. При этом устраняют общие и местные неровности, волнистость кромок. Для этого применяют листоправильную машину МЛЧ-1725 - рисунок 1.
Рисунок 1 - Листоправильная машина МЛЧ-1725.
Детали раскладывают в один слой, и лист с деталями пропускают между валками до полного выправления металла.
Разметка. Разметка- процесс вычерчивания детали на материале в натуральную величину с нанесением линей сгибов, вырезов и центров отверстий. При заготовке нескольких одинаковых деталей их размечают по шаблону с допуском на резку. Для этого применяют измерительный инструмент.
Резка. Для резки применяют кислороднуюрезку механизированными способами-автоматами. Подкрановая балка является ответственной конструкцией, высота неровностей реза после машинной резки должна быть не более 0,3 мм. Применяют механизированные кислородные резаки СГУ-1-60.Для обработки торцов используют механическую и химическую обработку. Применяют кромкострогальные и фрезеровачные машины.
Сборка. Сборка сварной конструкции заключается в размещении ее элементов в порядке технической карты и предварительного скрепления их между собой с помощью приспособлений и наложений прихваток. От качества сборки в значительной степени зависит качество сварной конструкции. Применяют клинья, упоры из листов и угловых профилей.
Сборочные элементы (изделия) должны прихватываться в нескольких местах ручной или механизированной сваркой. Прихватки должны располагаться на равном расстоянии друг от друга в местах последующего наложения сварного шва.
Длина прихваток должна быть не менее 50 мм и расстояние между ними не более 500 мм, а в конструкциях из стали с пределом текучести 440 Мпа длина прихваток должна быть не менее 100 мм, расстояние между прихватками не более 400 мм. Высота прихваток должна составлять 0,3-0,5 высоты будущего шва, но не менее 3 мм.Катет шва прихваток угловых и тавровых соединений должен быть равен катету шва, установленному рабочей документацией
Прихватки должны выполняется сварщиком, имеющими допуск на сварку подобных изделий, и по возможности теми, кто будет сваривать данное соединение, теми же сварочными материалами, которые будут применяться для сварки основных швов.
Прихватки должны быть полностью перекрыты и по возможности переварены при наложении основного шва. Прихватки выполняются на режимах, рекомендованных для сварки таких швов. К качеству прихваток предъявляются такие же требования, как и основному сварочному шву.
Для уменьшения трудоемкости и продолжительности работы, повышения качества и снижения себестоимости изделия применяют механизированные приспособления для сборки свариваемой конструкции и перемещения ее в процессе сварки. К этому оборудованию относятся: приспособления и механизмы для укладки, наклона и вращения свариваемых изделий (стенды, стеллажи, кондукторы, кантователи); для крепления и перемещения сварочных аппаратов (тележки, порталы); для обслуживания зоны сварки (площадки, балконы, люльки). Механическое сварочное оборудование можно с успехом использовать при изготовлении сварных узлов и конструкций на строительно-монтажной площадке, в мастерских и в цехах металлоконструкций.
Рисунок 2 - Цепной кантователь.
Прост в использовании цепной кантователь рисунок 2, он состоит из нескольких фасонных рам 5, на каждой из которых смонтированы две цепные звездочки (холостая 1 и ведущая 4) и холостой блок 6. Свариваемая балка 3 укладывает на провисающую цепь 2. Ведущие звездочки имеют общий приводной вал и обеспечивают поворот балки в требуемое положение. Следует иметь в виду, что такой кантователь не обеспечивает жесткого и неизменного положения свариваемой конструкции, и поэтому во избежание смещения сварочной дуги с кромок детали сварки целесообразно производить сварочной головкой, перемещающейся непосредственно по балке.
2. Специальная часть
2.1 Технические требования на изготовление подкрановой балки
Технические условия изготовления сварной конструкции предусматривают технические условия на основные материалы, сварочные материалы, а также требования, предъявляемые к заготовкам под сборку и сварку, к сварке и к контролю качества сварки.
Сварная балка изготавливается из листового горячекатаного проката из углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 27772, ГОСТ 19281. Сборка производится только из выправленных листов, очищенных от заусениц, загрязнений, ржавчины, влаги, грата.
Марка, категория качества, класс прочности стали указывается в чертежах КМД. Предельные отклонения по толщине стенки сварной балки и полок балки соответствуют предельным отклонениям по толщине исходной заготовки шириной свыше 1500 до 2000 мм точности прокатки по ГОСТ 19903.
Кромки поясов сварной балки после машинной кислородной резки не имеют неровностей, превышающие 0,3 мм.
Тавровые (поясные) и стыковые (стык листов полок и стенок) швы выполняются механизированной сваркой (автоматической под флюсом и или полуавтоматической в среде защитного газа) с плавным переходом швов к основному металлу.
Стыки листов полок и стенки, которые имеет двутавровая сварная балка, выполняются встык без накладок с применением двухсторонней сварки. При этом, стыки листов полок относительно стыка стенки двутавровой балки, находиться на расстоянии не менее 100 мм по обе стороны от стыка стенки.
Виды испытаний, объем контроля сварных соединений выбираются в зависимости от установленного уровня качества в соответствии с ГОСТ 23118. Номер или знак проставляется на расстоянии не менее 40 мм от границы шва. При сварке сборочной единицы одним сварщиком ставится знак сварщика рядом с маркировкой.Допускается производить ремонт сварных соединений, при этом исправленные участки швов подвергаются повторному контролю.
Разрешается удалять дефекты наружной поверхности пологой зачисткой или сплошной шлифовкой, при этом толщина стенки и или полки после зачистки не выходит за минимальные допустимые значения
2.2 Выбор и обоснование выбора материалов для изготовления подкрановой балки
Для металлических строительных конструкций рекомендуется применять горячекатаный прокат из углеродистых и низколегированных сталей, химический состав и механические свойства которых определен в ГОСТ 27772-88.
Выбор конкретной стали зависит от характера нагрузок, воздействующих на металлическую конструкцию, климатических условий ее эксплуатации и регламентируется СНиП II-23-81*. В соответствии с выше указанным СНиП, в зависимости от условий, работы, стальные конструкции разделяются на 4 группы. Согласно СНиП II-23-81 сквозная центрально-сжатая колонна относится к 3-группе ответственной конструкции.
Под условиями работы понимается характер нагрузок - статические, вибрационные, динамические, климатические районы и соответствующие им предельные отрицательные температуры эксплуатации, наличие сварных соединений в конструкциях.
Согласно ГОСТ 27772-88 для изготовления сквозной центрально-сжатой колонны выбран швеллер горячекатаный из стали Ст3сп по ГОСТ 8240-79 и ГОСТ 380-71. Сталь Ст3сп конструкционная углеродистая обыкновенного качества для сварных конструкций.
Выбор производится с учетом характера нагрузок, условий работы конструкции и экономичности. Конструкция должна удовлетворять жесткости, прочности и выносливости.
Практическое занятие "Технологическая последовательность сборки-сварки двутавровых и коробчатых балок"
ознакомиться с технологической последовательностью сборки-сварки балок двутаврового и коробчатого сечения.
Изучите материал:
Балки – это конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны.
Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, то чаще всего используют балки двутаврового сечения.
При приложении нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также при действии крутящего момента, более целесообразно использование балок коробчатого сечения.
Типы профильных балок
Основные параметры сечения коробчатой балки
И в тех и в других балках горизонтальные листы (полки) соединяют с вертикальными листами (стенками) поясными сварными швами.
Наиболее широкое применение имеют двутавровые балки.
Обычно такие балки собирают из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки, прижатие их друг к другу и последующее закрепление прихватками. Для этой цели используют сборочные кондукторы с соответствующим расположением баз и прижимов по всей длине балки.
На установках с самоходным порталом (рис.1) зажатие и прихватку осуществляют последовательно от сечения к сечению.
Рис.1. Схема самоходного портала для сборки двутавровой балки:
1 – портал; 2 – вертикальный пневмоприжим; 3 – горизонтальный пневмоприжим; 4 – стенка балки; 5 – пояса балки
Для этого портал 1 подводят к месту начала сборки (обычно это середина балки), включают вертикальные 2 и горизонтальные 3 пневмоприжимы. Они прижимают стенку балки 4 к стеллажу, а пояса 5 – к стенке балки. В собранном сечении ставят прихватки. Затем прижимы выключают, портал перемещают вдоль балки на шаг прихватки, и операция повторяется. Вертикальные прижимы 2 позволяют собирать балки значительной высоты, не опасаясь потери устойчивости стенки от усилий горизонтальных прижимов. При больших размерах двутавровой балки ее пояса и стенки могут быть составными. Такие балки нашли применение при сооружении пролетных строений автодорожных мостов.
При изготовлении двутавровых балок поясные швы обычно сваривают автоматами под слоем флюса. Приемы и последовательность сварки швов могут быть различными. Наклоненным электродом можно одновременно сваривать два поясных шва, однако имеется опасность возникновения подреза стенки или полки.
Общая технология изготовления симметричных двутавровых балок
Последовательность сварки продольных швов
Выполнение швов в лодочку обеспечивает более благоприятные условия их формирования и проплавления, зато приходится поворачивать балку после сварки каждого поясного шва. Для этого используют позиционеры-кантователи различных типов.
В кантователе в центрах (рис.2, а) предварительно собранную на прихватках балку 3 закрепляют зажимами в подвижной (задней) 1 и неподвижной (передней) 2 опорах.
Рис.2. Схемы позиционеров-кантователей для сварки балок:
а – в центрах: 1 – подвижная опора; 2 – неподвижная опора; 3 – балка;
б – цепной: 1 – ведомое зубчатое колесо; 2 – цепь; 3 – балка; 4 – ведущее зубчатое колесо; 5 – рама; 6 – блок;
в – на кольцах: 1 – зажимы; 2 – откидные болты; 3 – откидывающаяся часть; 4 - кольцо
В требуемое положение балку устанавливают, вращая опоры с помощью червячной передачи. Подвижность задней опоры позволяет сваривать в таком кантователе балки различной длины.
Цепной кантователь (рис.2, б) состоит из нескольких фасонных рам, на которых смонтировано по два зубчатых колеса (ведомое 1 и ведущее 4) и блок 6. Свариваемую балку 3 кладут на провисающую цепь 2. Вращением ведущих звездочек балку поворачивают в требуемое положение.
В некоторых случаях применяют кантователи на кольцах (рис.2, в). Собранную балку укладывают на нижнюю часть кольца 4; откидывающаяся часть 3 замыкается с помощью откидных болтов 2 и балку закрепляют системой зажимов 1.
При раздельной сборке и сварке двутавра в универсальных приспособлениях доля ручного труда на вспомогательных и транспортных операциях (установка элементов, их закрепление, прихватка, освобождение от закрепления, перенос в сварочное приспособление, закрепление и поворот в удобное для сварки положение, снятие готового двутавра) оказывается весьма значительной. Использование поточных линий, оснащенных специализированным оборудованием и транспортирующими устройствами, существенно сокращает затраты ручного труда. Поточные линии сварки балок двутаврового сечения могут оснащаться либо рядом специализированных приспособлений и установок, последовательно выполняющих отдельные операции при условии комплексной механизации всего технологического процесса, либо автоматизированными установками непрерывного действия.
Технологическая схема № 1
1 : раскладка деталей балки
2 : сборка балки на электроприхватках
3 : одновременная сварка двух прилежащих продольных швов с кантовкой балки на 180°
4 : правка деформаций грибовидности полок балки
Технологическая схема № 2
1 : раскладка деталей балки (стенка, полки)
2 : автоматическая сборка балки и фиксация в сборочном приспособлении (кондукторе)
3 : одновременная сварка одного из проходов двух противолежащих продольных швов
4 : последовательная кантовка балки на 180°
5 : одновременная сварка второго прохода двух противолежащих продольных швов
6 : правка деформаций грибовидности полок балки
Пример последовательности изготовления сварных балок
Балки коробчатого сечения сложнее в изготовлении, чем двутавровые, поскольку между стенками и полками находятся листы (диафрагмы), которые обеспечивают большую жесткость на кручение (рис.3, а).
Рис.3. Изготовление балок коробчатого сечения:
А – сечение балки; б – сборка П-образного профиля; в – сварка диафрагмы с боковиной.
Поэтому такие балки находят широкое применение в конструкциях крановых мостов. При большой длине балок их полки и стенки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовых элементов.
Сначала на стеллаж укладывают верхний пояс (полку), расставляют и приваривают к нему диафрагмы. Такая последовательность проведения операций определяется необходимостью создания жесткой основы для дальнейшей установки элементов балки и обеспечения прямолинейности боковых стенок, а также их симметрии относительно верхнего пояса. После приварки диафрагм устанавливают, прижимают (рис.3, б) и прихватывают боковые стенки. Затем собранный П-образный профиль кантуют и внутренними угловыми швами приваривают стенки к диафрагмам (рис.3, в). Сборку заканчивают установкой нижнего пояса. Сварку поясных швов осуществляют наклонным электродом после завершения сборки. Это объясняется тем, что для балок коробчатого сечения подрез у поясного шва мене опасен, чем для двутавровых балок, поскольку в балках коробчатого сечения сосредоточенные силы передаются с пояса на стенку не непосредственно, а главным образом через поперечные диафрагмы.
При изготовлении полноразмерных балок моста крана все основные операции по заготовке листовых элементов и последующей общей сборки и сварки выполняют в механизированных поточных линиях с использованием автоматической сварки под слоем флюса. Наибольшую трудность при производстве балок коробчатого сечения представляет выполнение таврового соединения диафрагм и стенок угловыми швами. Небольшое расстояние между стенками затрудняет автоматическую сварку в горизонтальном положении (см. рис.3, в), и сварщику приходится выполнять эти швы вручную в крайне неудобном положении.
Сварные элементы коробчатого сечения применяют для стержней ферм железнодорожных мостов. В отличие от балок у них нет диафрагм, что затрудняет сборку, и поэтому в серийном производстве для их сборки используют специальные кондукторы, фиксирующие детали по наружному контуру. Для этого в полках балок предусмотрены технологические отверстия, через которые стенки в процессе сборки поджимают к внешним опорам кулачковым механизмом. Кроме того, для предотвращения винтообразного искривления этих элементов сварку осуществляют наложением Lнаклонными электродами.
При монтаже конструкций нередко возникает необходимость стыковки балок. Типы стыков балок двутаврового сечения показаны на рис.4.
Рис.4. Типы стыков двутавровых балок:
а – стыки стенки и полок совмещены в плоскости; б – стыки стенки и полок не совмещены в плоскости; L – длина участков поясных швов балки
При монтаже обычно стыковые швы стенки и полок совмещены в одной плоскости *(рис.4, а). Их выполняют ручной дуговой или механизированной сваркой в среде углекислого газа. Стык балки с не совмещенными в плоскости стыковыми швами полок и стенки (рис.4, б) применяют как технологический. Назначая последовательность выполнения швов поясов и стенки, необходимо иметь в виду следующее. Если в первую очередь сварить стыки поясов, то стык стенки придется выполнять в условиях жесткого закрепления, что может способствовать образованию трещин в процессе сварки. Если вначале сваривают стык стенки, то в стыках поясов возникает высокий уровень остаточных напряжений растяжения, что может снизить усталостную прочность при работе балки на изгиб.
Для облегчения условий сварки стыка участки длиной L поясных швов балки (см.рис.4, а) иногда до конца не заваривают, а выполняют их после сварки стыковых швов. Так как поперечная усадка свариваемого последним шва будет восприниматься элементом длиной L , то величина остаточных напряжений окажется меньше, чем при жестком закреплении. Однако в элементах, свариваемых в первую очередь, появление свободного участка L может вызвать коробление из-за потери устойчивости под напряжением сжатия. Для каждого конкретного случая в зависимости от перечисленных факторов (опасности возникновения трещин при сварке, условий работы стыка балки в конструкции, размеров поперечных сечений элементов) оптимальная технология выполнения стыка может быть различной.
Непосредственная сварка стыковых соединений с полным проплавлением всего сечения профильных элементов требует высокой квалификации сварщика и тщательного контроля качества полученных соединений. При изготовлении конструкций, работающих при статических нагрузках, часто применяют соединения с накладками, привариваемыми к соединяемым элементам угловыми швами. Такое соединение технологически проще, хотя и требует дополнительного расхода металла. Для конструкций, работающих при вибрационных нагрузках, соединения с накладками непригодны
2. Порядок проведения работы
2.1. Используя материал, представленный для изучения, материалы лекций 6 «Технологичность сварных конструкций. Общие понятия о технологическом процессе изготовления сварных конструкций» и 7 «Технология заготовительного производства. Правка, гибка металла, механическая и термическая резка», материалы интернет-ресурсов, основную и дополнительную литературу, ознакомиться с технологической последовательностью сборки-сварки двутавровых и коробчатых балок.
2.2. Изучить и описать технологическую последовательность сборки-сварки двутавровой балки.
Материал – Сталь 09Г2С.
Лист 6 200 х 8 000 – 2 шт.
Лист 10 150 х 1 000 – 1 шт.
3. Содержание отчета.
Отчет должен содержать:
3.1. Описание технологической последовательности сборки-сварки двутавровой балки согласно заданию.
4. Контрольные вопросы.
· Какую оснастку используют для сборки и сварки балок двутаврового сечения в условиях мелкосерийного производства?
· Какова последовательность выполнения сборочно-сварочных операций при изготовлении балок двутаврового и коробчатого сечения?
· Какие существуют характерные типы стыков балок двутаврового сечения и в чем заключаются особенности их сборки и сварки на монтаже?
Читайте также: