Подготовка конструкций к сварке

Для строительных металлоконструкций применяют низкоуглеродистые и низколегированные стали с временным сопротивлением 370—590 МПа. При укрупнении и монтаже стальные строительные конструкции подразделяют на шесть групп: сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях и подвергающиеся непосредственному воздействию динамических и вибрационных нагрузок, а также работающие под давлением и при повышенных температурах (/); сварные конструкции, находящиеся под непосредственным воздействием динамических или вибрационных нагрузок, кроме указанных в группе /, а также сварные конструкции кожухов доменных печей, вытяжных и телевизионных башен (//); сварные конструкции перекрытий покрытий и сварные конструкции цилиндрических вертикальных и траншейных резервуаров (///); сварные конструкции, не подвергающиеся непосредственному воздействию динамических и вибрационных нагрузок {IV); конструкции I — IV групп, монтируемые при расчетной температуре ниже —40 °С и эксплуатируемые в отапливаемых помещениях (V); изготовляемые и монтируемые с применением сварки вспомогательные конструкции зданий и сооружений и слабонагруженные конструкции и элементы, напряжение в которых не превышает 0,4 расчетного сопротивления (VI).

Доставленные на монтажную площадку конструкции подвергают тщательному осмотру для определения правильности подготовки кромок соединяемых элементов под монтажную сварку и качества сварных швов, выполненных при изготовлении конструкций. Кроме того, особенно конструкции из сталей с временным сопротивлением 590 МПа проверяют на отсутствие расслоений, вырывоз от кислородной резки, вмятин и других поверхностных дефектов. Особенно тщательно следует осмотреть места наложения монтажных сварных швов и прилегающие к ним поверхности металла. При обнаружении нарушений в подготовке конструкций монтаж и сварку их не производят до устранения этих дефектов.

В стыковых соединениях неодинаковой толщины обеспечивают плавный переход от элемента большей к элементу меньшей толщины. При разнице в толщинах не более 30 % толщины более тонкого элемента и не превышающей 5 мм, переход осуществляется за счет наклона поверхности шва. При большей разнице толщин на более толстом элементе должен быть сделан скос с уклоном не более 1 :5. При выполнении скоса кромок на свариваемом элементе необходимо, чтобы толщина этого элемента на всем протяжении скоса не выходила за пределы минимально допустимой расчетной толщины данного элемента.

Скос кромок в монтажных условиях осуществляет абразивным инструментом или ручной кислородной резкой. В конструкциях из сталей с временным сопротивлением 590 МПа после ручной кислородной резки требуется зачистка кромок абразивным инструментом. Для обеспечения равномерного зазора в стыковом соединении неровности металла в зоне притупления после ручной кислородной резки следует устранить зачисткой абразивным инструментом.

Свариваемые элементы в местах наложения швов, прилегающие к ним кромки шириной не менее 20 мм и места примыкания выводных планок должны быть зачищены до металлического блеска с удалением окалины, ржавчины, жиров, краски, грязи, влаги, льда. В конструкциях из сталей с временным сопротивлением 590 МПа, кроме того, зачищают места приварки приспособлений и примыкающие к ним поверхности. Продукты очистки необходимо удалить из зазора между кромками соединения.

Грунтовку на кромках соединяемых элементов не удаляют, если очи покрыты на заводе-изготовителе специальными защитными грунтами, позволяющими вести сварку без их удаления.

При ручной дуговой сварке покрытыми электродами в качестве основных рекомендуется применять монтажные сварные соединения типа С-1—С-10; Т-1—Т-4; У-1— У-4; Н-1; Н-2.

Сварные соединения типа С-1—С-9, Т-2, Т-3, У-1, У-4 следует выполнять с полным проп/,явлением. При двусторонней сварке корень шва должен быть вышлифован. В вертикальном и потолочном пространственных положениях  рекомендуется  сваривать соединения типа С-1 при толщине свариваемых элементов ^6 мм. Несимметричные соединения типа С-4 и С-6 следует применять при сварке в неудобных пространственных положениях или труднодоступных местах. В стыковых, тавровых и угловых сварных соединениях с увеличенными номинальными зазорами в корне шва до 4 мм для снижения массы наплавляемого металла можно уменьшать угол скоса кромок на 3°. Величина нахлестки в нахлесточных сварных соединениях не должна составлять менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов.

В конструкциях 1 и II групп, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, в конструкциях, возводимых в районах с расчетными температурами ниже —40 °С, и в конструкциях из стали с временным сопротивлением 590 МПа угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу. Плавный переход обеспечивается ослаблением углового шва в допустимых пределах. Усиление или ослабление углового шва может составлять до 30 % величины его катета, но не должно превышать 3 мм при условии, что ослабление не приведет к уменьшению расчетного катета.

Процесс сборки сварных соединений включает две операции — временное закрепление монтируемых элементов и подгонку соединения под сварку. Конструкция сварного соединения должна обеспечивать последовательное осуществление этих операций. Зазоры в корне шва или между свариваемыми кромками в случае отсутствия разделки при ручной дуговой сварке не должны превышать величин, указанных в табл.  1.

В стыковых соединениях трубчатых элементов на стальной остающейся подкладке, выполняемых ручной сваркой, зазор в корне шва можно увеличить до (7± ±1,5) мм. Местные зазоры в сварных стыковых соединениях после их сборки,    превышающие величины  (но не более 10 мм), указанные в табл. 1, можно устранить наплавкой слоя металла на внутренние кромки, применяя сварочные материалы, рекомендуемые для сварки стали данной марки. После этого механическим способом зачищают наплавленную кромку до заданной геометрической формы.

1. Зазоры в монтажных стыковых сварных соединениях, мм

Сборку под сварку следует осуществлять без деформаций основного металла в подготовляемом сварном соединении. Сборку элементов в стыковых сварных соединениях листовых конструкций рекомендуется производить с использованием сборочно-стяжных приспособлений, обеспечивающих возможность непрерывной сварки каждого стыка. Качество сварных швов, с помощью которых элементы сборочных и стяжных приспособлений приварены к монтируемой конструкции, должно быть не ниже качества швов основных соединений конструкций. При сборке стыковых соединений конструкций 1 и /1 групп в начале и конце стыка необходимо устанавливать начальные и выводные планки длиной не менее 100 мм, имеющие те же сечения и те же разделки кромок, что и свариваемый стык.

При отрицательных температурах конструкции следует собирать без ударов, натяжения и деформации элементов. Запрещается холодная правка. При температуре ниже —30 °С конструкции собирают без прихваток  с  помощью  сборочно-стяжных  приспособлений.

Сборка элементов в нахлесточных сварных соеди­нениях производится с помощью прихваток дуговой свар­кой или на болтах нормальной или грубой точности. Приварку элементов сборочных и монтажных приспособ­лений и прихватку при сборке элементов конструкций следует выполнять ручной дуговой сваркой покрытыми электродами марок, указанных в проекте производства сварочных работ или технологической документации. При отсутствии указаний для конструкций и деталей из низкоуглеродистых сталей рекомендуется использовать электроды марок МР-3 или УОНИ-13/45, для элементов из низколегированных сталей — электроды марки УОНИ-13/55, в соединениях низкоуглеродистой стали с низколегированной сталью — электроды марок МР-3 или УОНИ-13/45. Прихватки при сборке конструкций из сталей с временным сопротивлением 590 МПа осуществляют электродами УОНИ-13/55 на максимальных режимах, обеспечивающих получение качественного сварного шва.

Сборочные прихватки размещают в местах наложения сварных швов за исключением мест их пересечения. Длина прихваток в конструкциях из сталей с временным сопротивлением 490 МПа включительно не должна превышать 50 мм при расстоянии между прихватками не менее 500 мм, а в конструкциях из сталей с временным сопротивлением 590 МПа не должна превышать 100 мм при расстоянии между прихватками не менее 400 мм. Катеты прихваток должны быть не менее минимальных катетов сварного соединения. Прихватки в сварных соединениях без разделки кромок и остающихся подкладок рекомендуется выполнять со стороны, противоположной первым слоям шва. Прихватки в сварных соединениях на стальных остающихся подкладках делают со стороны разделки соединяемых элементов. Катет прихваток в соединениях из сталей с временным сопротивлением 490 МПа включительно должен быть 2—4 мн.

Поверхность сборочных прихваток тщательно очищают от шлака и подвергают внешнему осмотру. Забракованные прихватки удаляют только механизированным шлифованием абразивным инструментом и делают их вновь.

Монтажную сварку стальных конструкций должны выполнять электросварщики, имеющие специальное удостоверение, выданное в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков», утвержденными Госгортехнадзором СССР или соответствующим подразделением Минмонтажспецстроя СССР. К общей аттестации на право производства монтажной сварки можно допускать электросварщиков не моложе 18 лет, имеющих квалификацию не ниже 3-го разряда и стаж работы на сварке не менее 6 мес. Сварщик допускается к сварке конструкций из сталей, производству работ теми способами и в тех пространственных положениях, которые указаны в его удостоверении.

2. Показатели результатов механических испытаний стыковых сварных соединений

К монтажной сварке конструкций из сталей с временным сопротивлением 590 МПа допускаются сварщики с квалификацией не ниже 5-го разряда, имеющие удостоверение на право производства работ по сварке сталей этого вида.

При наличии соответствующего требования в проекте производства работ или технологической документации на монтажную сварку конструкции проводится дополнительная аттестация, при которой сварщики должны сварить пробные стыковые образцы. Образцы сваривают из той же стали в том же пространственном положении и с использованием тех режимов сварки, материалов и оборудования, которые будут применяться при монтажной сварке конструкций. Только при удовлетворительных результатах механических испытаний образцов сварщик допускается к сварке монтируемой конструкции. Пробный образец стыкового сварного соединения подвергают следующим механическим испытаниям: статическое растяжение (3 вырезанных образца), статический изгиб (2 вырезанных образца), ударный изгиб металла шва стыкового соединения (3 вырезанных образца, при наличии в проекте производства сварочных работ или технологической документации на монтажную сварку конструкции). Размеры свариваемых пластин, а также форма и размеры образцов для механических испытаний, вырезанных из пробного образца, после внешнего осмотра и измерения стыкового шва, должны соответствовать ГОСТ 6996—66.

Результаты механических испытаний образцов считаются удовлетворительными, если механические свойства сварного соединения испытываемого образца соответствуют приведенным в табл. 2.