Сварка балочных конструкций таврового сечения

Низколегированная хромокремненикелемедистая сталь 15ХСНД по ГОСТ 5058—65 (прежние марки НЛ2 или СХЛ2) содержит 0,12—0,18% углерода; 0,4—0,7% марганца; 0,4—0,7% кремния; 0,2—0,4% меди; 0,6—0,9% хрома; 0,3—0,6% никеля; до 0,04% фосфора и не более 0,04% серы. Временное сопротивление этой стали 50 кгс/мм², относительное удлинение 21%, ударная вязкость 6 кгс-м/см². Сталь 10ХСНД (НЛ1 или СХЛЗ) отличается от стали 15ХСНД содержанием углерода, которого в ней до 0,12%. У этой стали временное сопротивление 54 кгс/мм², относительное удлинение 19% и ударная вязкость 8 кгс-м/см². Стали 10 ХСНД и 15ХСНД хорошо свариваются и в незначительной степени подвержены коррозии; их используют для сварных строительных конструкций высокой надежности, а также в судостроении.

Молибденовые, хромомолибденовые и хромо-молибденованадиевые низколегированные теплоустойчивые стали применяют для изготовления паровых котлов, турбин и трубопроводов, подверженных в процессе работы действию высоких температур и давлений. Для температур 450— 500° С предназначаются молибденовые стали 15М и 25М-Л, содержащие 0,4—0,6% молибдена; для 540°С — хромомолибденовые 15ХМ, 20ХМ-Л, содержащие 0,4—0,6% молибдена и 0,8—1,1% хрома; для 585° С — хромомолибденованадиевые 12Х1МФ и 15Х1М1Ф. Для труб, предназначенных для поверхностного нагрева котлов, применяют хромомолибденованадиевую сталь 12Х2МФСР, дополнительно легированную кремнием и бором, а для крупных отливок паровых турбин — сталь 15Х2М2ФБС-Л, легированную кремнием и ниобием. Для более высоких температур используются трубы из высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей.

Хромокремнемарганцевые стали (хромансиль) обладают большой прочностью, упругостью и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Содержат углерода (%): сталь 20ХГСА — 0,15—0,25; сталь 25ХГСА —0,22—0,30 и сталь 3ОХГСА — 0,25—0,35. Стали этих марок, кроме углерода, содержат также (%): марганца 0,8—1,1; кремнияТ),9—1,2 и хрома 0,8— 1,1. Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% Для каждого из этих элементов. В термически обработанном состоянии имеют временное сопротивление 80 кгс/мм², относительное удлинение 10%, ударную вязкость 6 кгс-м/см².

Сварка низколегированных сталей: при выполнении вертикальных и потолочных швов ток уменьшают на 10—20% и применяют электроды диаметром не более 4 мм.

Для уменьшения скорости охлаждения металла  шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как  при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого (жесткого контура), если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замедленное охлаждение.

Сварку  стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и валиковых швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения. Более толстый металл сваривают в несколько слоев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8—1,2 диаметра электрода. Сверху шва накладывают отжигающий валик, края которого должны располагаться на расстоянии 2—3 мм от границы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего слоя около 200° С. Для металла толщиной до 40—45 мм применяют многослойную сварку способом «горки» или «каскада». Длину участков (300—350 мм) выбирают с таким расчетом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200° С при наложении следующего слоя.

Если  сталь склонна к закалке или  при сварке на морозе, перед выполнением  первого шва применяют местный  подогрев горелкой или индуктором до 200—250° С. Предварительный подогрев и последующий отпуск необходимы, если твердость в зоне влияния  после сварки составляет 250 единиц по Бринеллю и выше.

При выполнении подварочных швов и заварке прихваток необходимо выполнять условия, для сварки низкоуглеродистых сталей.

Сварку  конструкционных низкоуглеродистых  сталей производят электродами с  фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45; УОНИ-13/55; УОНИ-13/85; ОЗС-2; ЦУ-1; ДСК-50, ЦЛ-18; НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3Подбор инструментов, оборудования для изготовления  изделия

 

1. Сварочный аппарат - Инвертор для ручной дуговой сварки ММA предназначен для сварки металла покрытым электродом.

(рис.11)

2. Электрододержатель — используется для зажима электрода и подвода к нему сварочного тока. Он должен прочно удерживать электрод под любым углом, обеспечивать удобное и прочное закрепление сварочного кабеля, а также быстрое и легкое удаление огарков и закладку нового электрода.

(рис.12)

3. Щитки, маски или шлемы — предназначены для защиты глаз и лица сварщика от воздействия излучений сварочной дуги и брызг металла. В них имеется смотровое отверстие, закрытое специальным стеклом — светофильтром, задерживающим инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и снижающим яркость световых лучей дуги. Снаружи светофильтр защищен от брызг металла простым прозрачным стеклом.

(рис.13)

4. Металлические щетки (ручные и с электроприводом) и молотки (кирочки) — применяют для зачистки (разделки) швов и очистки сваренных швов от шлака.

                                                (рис.14)

(рис.15)

5.Сварщик должен иметь индивидуальные защитные средства. Для защиты тела от ожогов сварщик пользуется брезентовым костюмом, брезентовыми рукавицами и кожаной или валяной обувью. Брюки должны быть гладкими без отворотов с напуском поверх ботинок или валенок. Рукавицы следует надевать с напуском на рукава и завязывать тесьмой. Прямая одежда исключает возможность попадания брызг металла на тело и в складки одежды.                               

 

                                    (рис.16)

 

 

 

 

6. Сварочные электроды :

 

(рис.17)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Разработка технологического  процесса изготовления изделия.

Балки являются основными элементами рамных конструкций при изготовлении мостовых кранов, вагонов, автомобилей, экскаваторов; в строительстве балки применяют в перекрытиях жилых и производственных зданий, в качестве колонн и подкрановых путей в мостах. 
 
Материалы: балки изготавливают из хорошо свариваемых конструкционных сталей общего назначения, из низко- и высоколегированных сталей, из алюминиевых и титановых сплавов. 
 
Применяют в основном балки двутаврового сечения высотой до 2000 мм, при толщине стенки 10 – 16 мм и толщине полок 16 – 50 мм. Балки высотой более 800 мм имеют на стенке поперечные ребра жесткости, обеспечивающие устойчивость при нагрузках (рис. 18).  
 
 
 
 
(рис.18)  
 
 
1 – торцовые листы, 
 
2 – верхняя полка, 
 
3 – стенка, 
 
4 – нижняя полка, 
 
5 – ребра жесткости.  
 
Балки собирают по разметке (единичное производство) или в кондукторах (массовое). 
 
Сварку ведут автоматами под флюсом или в защитном газе. РДС и полуавтоматическую сварку применяют при установке ребер жесткости. 
 
При монтаже балок сначала сваривают стыковые, потом угловые швы. 
 
Сначала для уменьшения напряжений в металле стыка накладывают стыковые швы в полках, в последнюю очередь – стыковой к стенке. 
 
Сварные балки при монтаже соединяют совмещенным (рис. 18) или смещенным (рис. 18 ) стыком.  
 
Последовательность их сварки такая:  
 
1 – стыковой шов полки с увеличенной толщиной, 
 
2 – стыковой шов второй полки, 
 
3 – приваривается стык стенки (самый тонкий), 
 
4 – угловые поясные швы (рис.18).  
 
Угловые швы нужно накладывать одновременно двумя сварщиками – от концов к середине шва.  
 
Ребра жесткости приваривают как к стенке, так и к полке балки в любой последовательности после их предварительной прихватки. Прихватки размещают в местах расположения сварных швов. 
 
Высота прихваток не более 2/3 высоты шва, чтобы они перекрывались швом; длина каждой прихватки равна 4 – 5 толщинам прихватываемых элементов, но не менее 30 мм и не более 100 мм, расстояние между прихватками в 30 – 40 раз больше толщины свариваемого металла. 
 
 

 

 

 

 

 

Порядок сварки монтажных  стыков балок 
 
 

(рис.19) 
 
1 – 4 последовательность выполнения сварки  
 

 

Листовые конструкции  
 
 
Все конструкции оболочкового типа изготавливаются из листового металла (листовые). 
 
В зависимости от назначения и конструктивного оформления, особенностей изготовления листовые конструкции делят на:

1.  
   негабаритные емкости (вертикальные цилиндрические резервуары емкостью до 50000 м³, вертикальные изотермические резервуары и т.д.),
2.  
   негабаритные цилиндрические изделия (вращающиеся печи, трубные мельницы и т.д.),
3.  
   сосуды, работающие под давлением,
4.  
   трубопроводы.

 
Для транспортировки таких изделий  их разделяют на транспортабельные  узлы, из которых на месте собирают и сваривают конструкцию в  целом. 
 
Негабаритные емкости для жидкостей или газов из металла толщиной до 18 мм, а также полотнища днища корпуса емкости диаметром до 47 мм изготавливают на заводах способом рулонирования при помощи АСФ. Затем полотнища сворачивают в рулоны длиной до 18 мм и массой до 60 т, транспортируют на место эксплуатация, разворачивают и монтируют емкость, сваривая замыкающие швы. Это уменьшает трудоемкость монтажных работ, стоимость, повышает качество сварных конструкций. 
 
Для изготовления рулонных заготовок применяют двухярусные установки (рис. 20). На ярусе 2 собирают полотнище 1 из листов, сваривают, поворачивают через поворот, сваривают с обратной стороны, проводят контроль швов и с помощью кружала 5 сворачивают в рулон 6. 
 
 
(Рис.20) Схема двухярусного стана 
 
 
(рис.20) 
 
1 – полотнище,  
 
2 – верхний ярус, 
 
3 – поворотное колесо, 
 
4 – нижний ярус,  
 
5 – кружало,  
 
6 – рулон 
 
На монтаже раскатывают рулон днища 1 (рис. 21), краном устанавливают рулон корпуса 5 на днище 1 и при помощи трактора разворачивают, прижимая к упорам 2, приваренными к днищу, прихватывают к днищу 1 и на верхний торец 3 и центральную стойку 6 укладывают и прихватывают щиты крыши 4. Сварку ведут автоматом. Плотность швов резервуара проверяют гидроиспытанием. 
 
Цилиндрические изделия большой длины собирают из частей-обечаек. Обечайки изготавливают автоматической дуговой сваркой из металла толщиной до 30 мм при большей толщине – ЭШС.  
 
 
 
 

(рис.21)

 
 
 
1 – днище,  
 
2 – упоры, 
 
3 – верхний торец, 
 
4 – щиты крыши,  
 
5 – рулон,  
 
6 – центральная стойка 
 
 
Обечайки изготавливают и на лоточных механизированных линиях диаметром до 5 м и длиной 2 – 8 м. 
 
Линия оснащена оборудованием для всех технологических операций изготовления обечайки: правки листов, обрезки кромок, сборки листов в полотнища, автоматической сварки стыков листов с обеих сторон, гибки полотнищ в обечайку, автоматической сварки замыкающего стыка изнутри и снаружи обечайки.  
 
Корпус изделия собирают из обечаек путем последовательной стыковки на роликовых стендах. Собирают на прихватках РДС и сваривают ими АСФ на специальных установках с резиновыми роликами для вращения обечайки. После сварки проводят контроль геометрических размеров изделия, размеров и внешнего вида сварных швов. Контроль УЗИ или проникающие излучения. Сосуды, работающие под давлением проверяют гидроиспытаниями при давлении выше рабочего.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV. Технологическая часть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1 Краткая характеристика каменных работ.

 

Кладка стен с одновременной  облицовкой

Для облицовки стен одновременно с их возведением можно применять закладные, защемляемые в кладке, и другие виды плит, закрепляемые с помощью стальных скоб, крюков и проволоки. Скобы, крюки и проволоку заделывают в швы между кирпичами или камнями в процессе кладки. Применяется также облицовка плитами, закрепляемыми не только проволокой, но и прокладными рядами, заделываемыми в кладку.

Перед началом кладки с одновременной облицовкой (рис. 22) хорошо подготовляют горизонтальную поверхность основания. На эту поверхность раскладывают слой раствора. На углах здания помещают маячные облицовочные плиты и натягивают шнур-причалку. По шнуру-причалке устанавливают на высоту одного ряда все промежуточные плиты и проверяют правильность их установки отвесом и уровнем. Плиты ряда соединяют между собой пиронами (рис. 22, а), скобами или пластинчатыми крюками, заделываемыми в торцовые пазы плит. Для того чтобы в процессе облицовочных работ удерживать плиты на местах установки, их закрепляют стальными прутьями, шинами или другими временными связями (рис. 22, б).

                                (рис.22)

 
(Рис. 22). Кладка стен с одновременной облицовкой плитами: а — крепление плит из природного камня анкерами и пиропами, б — крепление плит проволокой; 1 — анкер, 2 — пирон, 3 — проволока

Далее начинают кладку стены на высоту установленного ряда плит. В кладку из кирпича или  керамических камней закладывают постоянные стальные крепления, свободный конец которых присоединяют к облицовочным деталям. Промежуток между кладкой и облицовкой может оставаться не заполненным раствором (это указывается в проекте). При наличии воздушной прослойки облицовка менее подвержена разрушению вследствие деформации стен, кроме того, улучшаются теплотехнические качества стены.

Последующие ряды облицовки устанавливают на прокладках-клинышках, образующих горизонтальный шов, и закрепляют в таком же порядке.

Заполнять раствором горизонтальные швы облицовки одновременно с кладкой стен можно только в верхних (пяти) этажах, а в остальных случаях — после окончания всех строительных работ по зданию, когда нагрузка на стены достигает не менее 85% полной проектной нагрузки. Вертикальные поперечные швы в облицовке и кладке заполняют раствором в процессе возведения стены.

В процессе кладки кирпичных рядов каменщик следит за тем, чтобы установленные плиты не перекашивались, не смещались и чтобы обеспечивалась надежная связь между облицовочными плитами и кирпичной кладкой.