Сборка металлоконструкций под сварку

Обновлено: 16.06.2024

Сварка металлоконструкций – востребованная процедура, которую используют в различных видах строительства. Каркасы промышленных объектов, несущие элементы современных торговых центров и прочих построек состоят сварочных металлоконструкций, благодаря их надежности, в качестве опорных элементов. Наука не стоит на месте, поэтому технология сварки конструкций постоянно совершенствуется, повышая надежность соединения и производительность работ.

Соединения

За период существования сварочной технологии было разработано множество методов соединения. Основным параметром, на который обращают внимание, является взаимное расположение свариваемых элементов после окончания работ. Встречаются следующие виды соединений металлоконструкций:

встык;
внахлест;
угловое;
тавровое;

[stextbox типа соединения, важными факторами являются применяемое сварочное оборудование, толщина элементов, а также вид основного металла.[/stextbox]

Сварные металлоконструкции используются гораздо чаще, чем металлопрокат на болтовом крепеже. К ним предъявляются требования, согласно СНиПов, которые действуют на конкретном производственном участке. Например, надежность узла при строительстве мостов должна быть более высокой, чем при монтажных работах на печной трубе котельной.

На стадии разработки плана организации работ, инженеры составляют технологическую карту на сварочные работы металлоконструкций, в котором указан оптимальный способ стыковки отдельных элементов. При этом необходимо руководствоваться требованиями ГОСТов. В смету заносится уже чистовой вариант. Идеальными условиями для сварки являются следующие факторы:

Подавляющее большинство швов выполняются в горизонтальном положении.
Сварка выполняется специальными роботами с функцией контроля рабочих параметров. Процент выполнения ручных работ минимален.
При соединении отдельных элементов преобладает стыковой или угловой методы сварки.

Вспомогательное оборудование

Сварить конструкции значительных габаритов невозможно без использования вспомогательных приспособлений, с помощью которых выполняют фиксацию сборочных элементов, а также их подачу к месту монтажа.

Основными подсобными приспособлениями для сварки металлоконструкций являются:

Кондуктор. Обеспечивает неподвижное положение металлопроката при его монтаже. Существуют различные способы исполнения данных приспособлений. Как правило, их внешний вид напоминает стенд или станину. Простейшая конструкция для домашних работ представляет собой устройство для стыковки свариваемых элементов под прямым углом.
Стапель. Представляет собой грузоподъемное приспособление, выполняющее роль опорного механизма в строительно-монтажных работах. Применение стапелей позволяет увеличить производительность работы со сборными конструкциями.

Требования

К рассматриваемым работам допускают только профессиональных сварщиков. Их уровень квалификации регулируется требованиям нормативно-правовых документов, в зависимости от сложности объекта.

Качество применяемых материалов должно соответствовать ГОСТу 27772-88. В данном межгосударственном стандарте классифицирован стальной прокат, который разрешено использовать при монтажных работах.

На сварочных чертежах металлоконструкций необходимо выполнять полную расшифровку, которая включает в себя:

тип применяемого металла;
габаритные размеры;
способ стыковки элементов;
применяемое сварочное оборудование

[stextbox действующему законодательству, сборка металлоконструкций на всех объектах выполняется под контролем государственных органов технического надзора.[/stextbox]

Виды сварки для сборки

Сталь – основной материал для металлоконструкций. Как правило, при монтаже используются обычные марки. Нержавеющую сталь применяют только в случае особых требований технологического процесса, например, на объектах пищевой промышленности.

На конечный результат решающее влияние оказывает режим сварки.

На крупных сборочных предприятиях используют автоматические установки для работы под слоем флюса или защитным газом. В последнем случае используют аргон, азот, гелий и прочие технические газы, а также смеси на их основе. Специфика использования флюса заключается в том, что работы невозможно выполнять под углом. Например, сборку и сварку конструкций из листового и профильного металла можно выполнять с использованием сварочного флюса, а при работе с круглым профилем необходимо использовать защитный газ.

При незначительных объемах работ целесообразнее использовать ручной труд с применением полуавтоматов и прочих аппаратов для ручной дуговой сварки.

Температурный режим процесса

Опытные сварщики знают, какое влияние на рабочий процесс оказывает температура окружающей среды. При отрицательных показателях зону соединения подвергают дополнительной термообработке, для облегчения работ.

При сварке разнородных материалов обрабатывается только термостойкий элемент.

Классические методы для конструкций из металла

Независимо от метода соединения проката существует три режима выполнения работ:

автоматический;
полуавтоматический;
ручной.

Рассмотрим их подробнее.

Автоматический

Данный метод сводит участие человека в процессе к минимуму. Функция оператора заключается в контроле над производственным процессом, а также корректировке вводных параметров, в случае возникновения необходимости. Применяется на крупносерийных предприятиях.

Полуавтоматический

Задачей сварщика является определение оптимальной скорости движения дуги, а также регулировка направления. Подача присадочного материала осуществляется в автоматическом режиме, согласно предварительно настроенных параметров.

Ручной

В этом случае все операции выполняются руками сварщика. При этом существует несколько способов создания неразъемного соединения. Помимо электросварки, в ручном режиме можно выполнить пайку металла, а также работать газосварочным оборудованием.

Инновационные технологии

Времена, когда сварную конструкцию из металла изготавливали исключительно классическим способом позади. Инновационное оборудование прошло этап испытания прототипов и сейчас активно используется на передовых предприятиях.

К современным методам соединения относят:

трением;
лазерный;
ультразвуковой;
взрывом;
термитный;
плазменный.

Наибольший интерес представляет последний способ. Его особенность – использование ионизированного газа, который выполняет функции электрической дуги. При этом рабочие параметры плазменного генератора гораздо выше.

В случае необходимости, простой настройкой можно переориентировать сварочный аппарат под функции резака для металла.

Как обеспечить правильную сборку конструкции

Для получения надежной конструкции необходимо соблюдать следующие правила:

при выборе проката запрещено отступать от требований проекта;
необходимо соблюдать очередность монтажных работ;
каждый элемент должен находиться на месте, предусмотренным чертежом;
четко соблюдайте величину зазоров и рабочий угол стыковки;
перед проведением сварочных работ необходимо выполнить подготовительные процедуры, предусмотренные технической документацией.

Заключение

Сварка металлических конструкций относится к категории ответственных работ, которые контролируются органами технологического надзора. На крупных предприятиях сварочные операции выполняются на роботизированных установках, с автоматической регулировкой всех параметров. При небольших объемах работы выполняются вручную.

[stextbox 6-го разряда Головань Алексей Вадимович. Опыт работы – 13 лет: «Я работаю на заводе по производству металлических конструкций. Несмотря на наличие автоматических сборочных линий, подавляющее большинство работ выполняется руками сварщиков, ввиду низкого процента заказов на крупные партии одинаковых конструкций. В таких условиях настройка и регулировка робота нецелесообразна, поскольку его использование приведет к удорожанию готовой продукции».

Как подготовить металл к сварке

Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.

Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.

Правка и очистка

Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.

Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:

листоправильные станки;
всевозможные прессы, создающие высокое давление.

Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.

Разметка

Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.

Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.

Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

ржавчины, чтобы избежать включений в диффузном слое;
следов смазки, масла, органика снижает качество сварки;
заусенцы, частички металла, они могут стать причиной брака;
загрязнения, ухудшают структуру шва;
оксидный слой, он препятствует образованию ванны расплава.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты

Подготовка кромок

Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.

Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:

глубина проварки металла;
величина шовного валика;
расход электродов или наплавочной проволоки.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.

Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.

Сборка деталей под сварку

Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.

Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:

к рабочей зоне должен быть максимально свободный доступ;
сопряжения укрепляют специальными приспособлениями так, чтобы исключить сдвиг;
все повороты, изменения положения конструкции в пространстве сводятся к минимуму;
сборка под сварку сложных конструкций осуществляется поэтапно;
жесткую фиксацию обеспечивают прихватки на расстоянии 30–80 см друг от друга или беглый шов;
полужесткую или временную – струбцина, магнитные уголки, клинья, планочные гребенки, другие приспособления;
объемные связи закрепляют болтовыми соединениями.

Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.

При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.

Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.

Подготовка труб под сварку

Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски

Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:

делают раскрой ножницами по металлу;
используют циркулярную пилу, насадку-фрезу или болгарку;
применяют газовый резак.

Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.

Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.

Подготовка металла под сварку

Подготовка деталей к сварке - первый необходимый этап сварочного процесса. Можно применять дорогое оборудование, соблюдать все правила технологии, но, если на металлических поверхностях останутся лишние частицы, ржавчина, пятно масла, то это приведет к образованию дефектов. Подготовка сварного соединения включает в себя также разделку кромок, разметку поверхностей и их надежную фиксацию.

Необходимо помнить, что проще выполнить подготовку к сварке, чем потом решать трудоемкую задачу по ее переделке, которая к тому же не всегда является успешной.

Правка

При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:

вмятины;
выпучивания;
коробление;
волнистость;
искривления.

Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.

Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая - квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.

Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.

Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.

Инструменты для разрезания:

ножницы по металлу;
гильотина;
болгарка.

Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.

Очищение металлических поверхностей - это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.

Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.

Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.

В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты - шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.

Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.

Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:

Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы "V". Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной - 50.
Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву "X". Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол - 60 градусов.
Скос в виде буквы "U" выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
Скос в виде буквы "К" применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй - односторонний.

Обозначение на чертежах скоса "β", а угла раскрытия "α". Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.

Отдельный вариант - подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб - 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.

Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.

Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.

Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.

Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.

Фиксация

Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.

Размер их сечения имеет ограничение - оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.

Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.

Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.

Сборка изделий

Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.

Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.

Подготовка оборудования

Помимо приведения в порядок металлических поверхностей необходимо позаботиться об оборудовании для сварки. Подготовка к работе сварочного полуавтомата или других аппаратов заключается в проверке их работоспособности и установке выбранных режимов.

Интересное видео

Сварка металлоконструкций

Уже довольно длительное время для соединения любых металлоконструкций используется сварка. Ее применяют как любители, для домашнего использования, так и профессионалы. Вне зависимости от этого, имея большой опыт, ее можно успешно применять как в домашних условиях, так и в производственных целях.

Благодаря прогрессирующим усовершенствованиям методик, эффективность соединения даже крупных металлоконструкций, на сегодняшний день выросла в разы. В том числе благодаря инновациям и модификациям современных сварочных аппаратов. Об особенностях соединения конкретных конструкции из металла и пойдет речь в данной статье.

Требования к сварке металлических конструкций

Следующие требования к монтажу металлоконструкций и сварке, в большей степени относятся к профессиональным работникам, но в случае если человек хочет развиваться в данном деле, то неплохо было бы ознакомиться со следующей информацией.

Для определенных видов металлоконструкций используются специальные виды материалов из которых изготавливаются элементы правильной геометрической формы. Также важно чтобы характеристики прочности и свариваемости соответствовали требуемым по регламенту СНИП II 23-81 и ГОСТу 27772-88. Также в этом документе присутствуют разделы посвященные схемам того как правильно создаются швы и каким образом их качество влияет на устойчивость и долговечность всей конструкции. Сложность работы зависит от количества и формы деталей.

Также не мало важным пунктом является квалификация работника. Так как существуют виды сварки металлоконструкций, собрать которые смогут исключительно работники с давних пор знакомые с таким ремеслом, и работа новичков в просто не допустима. Более подробный список подобных сооружений регламентирован документом РД 15.132-96 Минтопэнерго РФ.

Пример сварки металлоконструкций

Также по ГОСТам Российской Федерации — сварка ответственных металлоконструкций должна быть контролируемой.

Классическая технология

Классическая технология сварки металлоконструкций основана на проверенных временем методах, таких как газово-огневая и электрическая сварка. В обоих вариантах способы накладки швов делятся на :

Автоматический.
Полуавтомат.
Ручной.

Автоматический способ основывается на отсутствии физического труда человека. Специальный роботизированной аппарат, в зависимости от проводимых работ, переводится в правильный режим и выполняет работу, тем самым заменяя собой человека. Подобные агрегаты имеют ограничения, прокомментированные в их инструкциях. Выгоднее всего использовать подобные машины в массовом производстве компаниями, продукция которых нуждается в большом количестве соединений.

Ручной метод подразумевает наличие физического человеческого труда. В него входят контроль над сварочными электродами и формированием соединения. Чаще всего под ручным методом подразумевается:

Использование стандартной сварки с нанесением флюса.
Пайка металлоконструкций газосварочным устройством.
Электродуговая сварка.

Последний способ популярен при работе в домашних условиях под собственные нужды, либо на небольшом предприятии, так как крупное производство будет иметь большие затраты на поддержание подобного способа сварки конструкций.

Полуавтомат — подразумевает обработку швов вручную, но подача самого электрода осуществляется автоматически, благодаря чему возрастает производительность труда. И в совокупности человеческого фактора и автоматического способа сварки, роботизированный метод соединения имеет большую популярность, и получил развитие как среди любителей, так и профессионалов данного дела.

Виды сварки для сборки металлоконструкций

Серьезным вопросом является вид сварки, применяемый при соединении швов. Марка стального профиля, его состав и толщина не единственное что имеет вес в вопросе удачности обработки шва. Также большое влияние имеет вид сварки.

Механизация производства повлияла на выбор цеховой сварки в пользу основанных на порошковых проволоках или автоматическом процессе, который выполняется в среде инертных газов либо в слоях флюса. Разница в методах состоит в том что первый из них, в основном, распространяется на соединения угловых швов расположенных под потолком или вертикальные соединения, в то время как второй вариант подходит для соединения деталей в нижних положениях.

Ранее очень распространенным видом соединения была электрошлаковая сварка, которая на данный момент практически не используется, в связи с тем что исследование специалистов в данной области показало ненадежность металлоконструкций возведенных этим способом, и что при отрицательных температурах она теряет свою прочностные характеристики.

Ручная дуговая сварка

По этим фактам можно рассудить, что в рабочих помещениях и даже на открытых участках, работы можно проводить используя любой вид сварки. Любопытно то, что иностранные фирмы, предприятия которых оснащены современными автоматами, все же большее внимание уделяют ручной дуговой сварке металлоконструкций. Серьезным примером может послужить Япония, значимые предприятия которой используют более 60% ручной сварки для возведения важных металлоконструкций.

Температурный режим сварочного процесса

Температура воздуха имеет большое влияние на выбор применяемой технологии создания шва и на его качество.

Дело в том, что нельзя производить работы по возведению металлоконструкций если температура самих заготовок опускается ниже — 18 °С. В таких условиях температура должна контролироваться измерением в области соединения двух деталей. И если она окажется ниже критической сами заготовки перед созданием шва подвергаются термической обработке. Прогревается не весь элемент, а только на небольшое расстояние от края, равное толщине заготовки, либо на расстояние не менее 75 мм в любом направлении.

Если же шов должен быть создан между деталями, изготовленными из разных сплавов, то подогрев обеих производится по температурному режиму самой прочный из них (по прочности материала). Не стоит забывать также что температура прогрева зависит от некоторых характеристик самого материала.

Как пример послужит сталь марки А514, полотно которой при толщине превышающей 40 мм требует нагрева до 210 °С. Более толстые детали, изготовленные из данной стали, прогреваются уже до 235 °С.

Сварка конструкций — особенности

Само понятие сварки применимо не только к изделиям из металлических сплавов, но также и к изделиям из полимеров, то есть, например из пластмассы. Ведь данное понятие подразумевает термический процесс обработки, при котором две и более деталей объединяются в единую состовляющую.

Сами работы подразделяются на два шага — сборка и соединение. Первый имеет самую большую трудоемкость работы.

Ведь чтобы качество возведенной металлоконструкции было прочным, нужно чтобы все заявленные требования к заготовкам и материал из которого они были выполнены наблюдались до конца работы.

Выполнение сварочных работ

С объективной точки зрения на сборку будущей металлоконструкции и тратится более половины всего периода работ.

Обеспечение правильной сборки

Обеспечение высококачественного завершения работ также основывается на правильном следовании определенному перечню правил по сборке металлоконструкций:

Подбирая детали из которых будет состоять металлоконструкция, стоит придерживаться чертежей, которые были обрисованы при составлении проекта. Иначе минимальными потерями будет несоответствие внешнего вида конструкции, а в худшем случае она не сможет выполнять возложенные на нее функции.
Исходя из плана проекта каждый элемент должен находиться на своем месте.
Ширина зазоров имеет не последнюю роль при возведении конструкций. Если в конечном итоге они будут иметь большие габариты, чем должны были по задумке, то данный факт очень сильно отразится на прочности изделия. Но в свою очередь чересчур мелкие зазоры могут негативно отразиться на правильной работе подвижных деталей.
Любая конструкция имеет углы, уровень которых должен быть проконтролирован при помощи специальных инструментов. Там, где это требуется углы должны быть исключительно прямые, иначе это очень сильно отразится на положении конструкции и вызовет ее перекос, или даже приведет к полному разрушению.
Стыковые соединения должны быть обеспечены зазорами с достаточным пространством для допустимого люфта элементов.
На протяжении возведения всей конструкции данные моменты необходимо учитывать. Особенно в случае с автоматической сваркой, ведь при ручной технологии рабочий может проконтролировать и скорректировать направление детали, что практически невозможно сделать при использовании автоматических приспособлений. Но в тоже время роботизированное вмешательство в сварку практически исключает погрешности, вызываемые человеческим фактором.

Положительные стороны сварки

Помимо сокращения рабочего времени и качества, сварка положительно сказывается и на иных характеристиках:

В связи с тем, что во время сварочного процесса задействуются лишь два элемента, исключая влияние иных факторов, то финальная спайка по массе никак не отличается от изначального варианта, что в свою очередь позволяет экономить количество материала.
Из-за своих особенностей, сварка практически полностью лишена ограничений в работе по фактору толщины материала. Вся ответственность за это перекладывается только на использование определенного оборудования.
Разносортные сварочные аппараты современных образцов позволяют производить соединительные работы практически с любыми материалами без потерь в прочности шва, учитывая даже фактор проведения манипуляций с таким сложным материалом как алюминий.
Немало важным положительным моментом использования сварки является экономия денег и рабочего времени.
Чем тяжелее вид сварки, тем сложнее может быть тип конструкции. Также она дает возможность использовать элементы, изготовленные при помощи штамповки или отлитые в формах. При этом материал, из которого они изготовлены не играет особой роли.
Сварочные агрегаты, представленные на сегодняшнем рынке вполне доступны по цене, а также при использовании правильно подобранной методике можно повысить коэффициент по скорости производства.
Если имеется возможность, а также желание предприятия возводить конструкции, при сборке которых будут использоваться нестандартные материалы, сварка поможет легко осуществить данную задачу.
Сварка более чем применима даже для работы с очень мелкими деталями.
Сварка в целях ремонта или приведения механизмов в рабочее состояние так же очень уместна.
При применении сварки каждая конструкция будет иметь абсолютную герметичность. Из всех доступных способов соединений стыков — сварка имеет наивысший показатель надежности по этому параметру.

Сварные соединения и их виды

Сварные соединения классифицируются по наличию одного из следующих признаков:

Месторасположение соединения 2 деталей.
Тип применяемого сварного шва.
Сварочные технологии, применяемые при соединении.
Окружающими условиями, при которых проводился сам процесс
По толщине деталей.
Марка сплава, из которого изготовлены детали.

Сварной шов по алюминию

Касательно первого пункта плана, днетали, по геометрическому расположению, имеют четыре вида соединения:

Встык, одноплоскостное соединение двух заготовок.
Внахлест, когда заготовки привариваются при наложении края одной детали на край другой.
Угловые соединения — объединение деталей под определенным углом.
Тавровое соединения. Сварка при примыкании детали к другой торцевой плоскостью.

Стыковые соединения выполняются проваром по толщине элемента или при создании шва на выводных планках. Если сварочный процесс выполняется вне цехового помещения, то соединение можно организовать односторонней сваркой, с дальнейшей подваркой основания шва, что подразумевает собой заполнение пространства между элементами, производимое по одной из кромок.

Работа основывающаяся на выводных подкладках кардинально разнится с предшествующей. Подкладка должна прилегать к кромке объединяемых деталей — это раз. Образовавшееся пространство должно иметь размеры не более 6 мм. Данное условие распространяется на метод ручной сварки. Если же работа выполняется механизированным способом. То он не должен превышать 15 мм. Подкладки выбираются исходя из параметра толщины, чтобы во время рабочего процесса не случился прожог детали.

Сварной шов по титану

В возводимых конструкциях, основанных на стыковых соединениях, нередко объединяются заготовки, выполненные в разной толщине. В таком случае применяется метод обработки, при котором уменьшается угол наклона у стали с большей толщиной, который должен соответствовать 1/8 наклона растянутых заготовок металлоконструкции, или 1/5.для сжатых элементов.

Сварные узлы в металлоконструкциях

Все конструкции, выполненные из металла, держатся на основе из сварных узлов, являющихся основой стыковых соединений. При разработке проекта инженеры должны учитывать удобные условия для качественного проведения работ в этих узлах. К ним относятся:

Условие на то, чтобы узлы были сварены угловым ли стыковочным соединением.
Нижнее положение сварки является приоритетным.
В основном использовать механизированную или полностью роботизированную сварку, дабы гарантировать качество выполненной работы.

Среди соединительных узлов есть много подвидов, к большинству из которых заявлены различные требования. Как хороший пример послужит — балочный узел. В нем самое большое внимание сконцентрировано на расстоянии между сварочными швами, так как оно не должно быть короче толщины самого толстого стального элемента деленного на 10, входящего в состав данного узла.

Сборка под сварку

Нормируемые параметры сборки деталей под сварку

Смещение кромок (Линейное смещение стыковых соединений);
Зазор;
Отклонение от прямолинейности (Угловое смещение);
Требования к прихваткам (количество, длина, высота, место установки);
Смещение продольных швов смежных сварных труб;
Требования к приспособлениям, установке и снятию технологических креплений.

Линейное смещение кромок

Линейным смещением свариваемых кромок соединяемых листов или труб называют смещение между двумя свариваемыми элементами, у которых поверхности параллельны, но расположены не в одной плоскости.

Смещение кромок

Допускаемое смещение кромок устанавливается нормативными документами (ПБ,ОСТ, СТО, РД).

Важно! Большое смещение кромок может привести к непровару в корне сварного шва.

Зазор

Необходим для проплавления корня шва и формирования обратного валика.

Устанавливается стандартом на конструктивные элементы сварных соединений для различных способов сварки или отраслевыми нормативно техническими документами (ГОСТ, СТО, РД).

Важно! При заниженном зазоре возможен непровар, при завышенном прожог.

Угловое смещение (перелом)

Угловым смещением листов (труб) — называют смещение между двумя свариваемыми элементами, поверхности которых не параллельны и не находятся под заданным углом.

Допускаемое угловое смещение (отклонение от прямолинейности трубопроводов) устанавливается нормативными документами (ПБ, ОСТ, СТО, РД)

Угловое смещение труб, как правило, измеряют на расстоянии 200 мм. от стыка прикладыванием линейки длиной не менее 400 мм и измерением зазора.

Требование к прихваткам

Прихватки должны обеспечивать жесткость конструкции в процессе сварки за счет:

количества;
размеров (длины, высоты);
равномерности расположения по длине шва.

Расположение прихваток при сборке

Прихватки не должны снижать качество сварного шва, поэтому:

должны выполняться аттестованными сварщиками;
должны располагаться на свариваемых кромках ( за исключением мест пересечения сварных швов);
должны выполняться теми же сварочными материалами, что и корневой слой шва;
должны зачищаться (или удаляться) для обеспечения формирования корневого слоя;
не должны иметь дефектов. При появлении дефектов в прихватке (пор, трещин) необходимо работы приостановить до выяснения причин;

При недостаточной длине прихваток возможно их разрушение, при завышенной их длине будет большая поперечная усадка и уменьшение требуемого зазора, что приведет к непровару.

Смещение продольных швов сварных труб

Необходимо для исключения концентратора напряжений в месте перекрестия продольных и кольцевых швов.

Для магистральных и промысловых газопроводов смещение преграждает лавинообразное разрушение по сварному шву на переходе с одной трубы на другую.

Требования к сборке технологических трубопроводов

Смещение кромок по наружному диаметру разнотолщинных труб не должно превышать 30% от толщины тонкостенного элемента, но не более 5 мм.

Смещение кромок по внутреннему диаметру не должно превышать значений:

0,10 S, но не более 1мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории, работающих при температуре ниже — 70°C ;
0,15 S,но не более 1мм — для трубопроводов II — V категорий.

Если смещение кромок превышает допустимое значение, то плавный переход в месте стыка должен быть обеспечен путем проточки конца трубы под углом не более 15°.

Для трубопроводов с Ру до 10 МПа (100 кгс/см2) допускается калибровка концов труб методом цилиндрической или конической раздачи.

Условное смещение. Отклонение от прямолинейности, замеренное линейкой длиной 400 мм в трех равномерно расположенных по периметру местах на расстоянии 200 мм от стыка, не должно превышать: 1,5 мм — для трубопроводов Рy свыше 10 МПа (100 кгс/см2) и трубопроводов I категории; 2,5 мм — для трубопроводов II — V категорий.

Требования к прихваткам. Количество прихваток для трубопроводов диаметром до 100мм-2шт.; 100-600мм.-3-4шт.; свыше 600мм.-через каждые 300-400мм.

Длина прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 2,0 — 2,5 толщины стенки, но не менее 15 и не более 60мм. Свыше 600 мм.-50-70мм.

Высота прихватки для трубопроводов диаметром до 600мм. 0,4 — 0,5 толщины стенки при толщине стенки до 10 мм и 5 мм при толщине стенки от 10 мм и выше. Свыше 600 мм. 4-5мм.

Требования к приспособлениям и технологическим креплениям

Сборка осуществляется с помощью центраторов или привариваемых на расстоянии 50 — 70 мм. от торца труб временных технологических креплений. Технологические крепления изготовливаются из стали того же класса, что и свариваемые трубы. Для закаливающихся теплоустойчивых сталей технологические крепления могут быть изготовлены из углеродистых сталей.

При сборке стыков из аустенитных сталей с толщиной стенки трубы менее 8 мм, к сварным соединениям которых предъявляются требования стойкости к межкристаллитной коррозии, приварка технологических креплений не допускается.

Требования к смещению продольных швов

При сборке труб и других элементов с продольными швами последние должны быть смещены относительно друг друга. Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не менее 100 мм. При сборке труб и других элементов с условным диаметром 100 мм и менее продольные швы должны быть смещены относительно друг друга на величину, равную 1/4 окружности трубы (элемента).

Требования к сборке трубопроводов газового оборудования

Смещение кромок. Допускаемое смещение кромок свариваемых труб не должно превышать величины 0,15S + 0,5 мм, где S — наименьшая из толщин стенок свариваемых труб.

Сварка стыков разнотолщинных труб или труб с соединительными деталями и патрубками арматуры допускается без специальной обработки кромок при толщине стенок менее 12,5 мм (если разность толщин не превышает 2,0 мм).

на надземных и внутренних газопроводах низкого давления допускается производить нахлесточные соединения «труба в трубу» размеров d 50×40, 40×32, 32×25, 25×20 мм.при условии:

— просвет между трубами, соединяемыми внахлест, не более 1—2 мм и равновелик по периметру;

— величина нахлеста по длине соединяемых труб не менее 3 см;

— на конце трубы меньшего диаметра выполняется фаска вовнутрь под углом не менее 45° на всю толщину стенки трубы;

Требования к смещению продольных швов

Сборку под сварку труб с односторонним продольным или спиральным швом производят со смещением швов в местах стыковки труб не менее чем на:

15 мм — для труб диаметром до 50 мм; 50 мм —от 50 до 100 мм; 100 мм диаметром св. 100 мм.

При сборке под сварку труб, у которых швы сварены с двух сторон, допускается не производить смещение швов при условии проверки места пересечения швов физическими методами.

Требования к сборке трубопроводов котельного оборудования

Требования к прихваткам

Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка.

В стыках, собираемых без подкладных колец, число прихваток и их протяженность зависят от диаметра труб и должны соответствовать следующим нормам:

Читайте также: