Технологія зварювальних робіт. Обладнання та інструменти  /  Розряд 4  /  Тема 3.2. Ручне електродугове зварювання у всіх просторових положеннях металевих конструкцій, апаратів, трубопроводів водопостачання

Зміст:
  • Розряд 4
    • Тема 3.1. Вступ
    • Тема 3.2. Ручне електродугове зварювання у всіх просторових положеннях металевих конструкцій, апаратів, трубопроводів водопостачання
      • 3.2.1. Призначення трубопроводів
      • 3.2.2. Зварювання тонкостінних трубопроводів малого діаметра
      • 3.2.3. Зварювання труб теплових мереж
      • 3.2.4. Технологія зварювання труб тепломереж
      • 3.2.5. Таврування зварювальних стиків
      • 3.2.6. Попереднє підігрівання й термообробка
      • 3.2.7. Зварювання арматури залізобетонних конструкцій
    • Тема 3.3. Дугове та променеве різання металів
    • Тема 3.4. Ручне аргонодугове зварювання неплавким вольфрамовим електродом
    • Тема 3.5. Газове зварювання труб і листових конструкцій з низьковуглецевих сталей, чавуну та кольорових металів у всіх просторових положеннях
    • Тема 3.6. Процес киснево-флюсового різання високолегованих сталей
    • Тема 3.7. Автоматичне та напівавтоматичне зварювання відповідальних вузлів конструкцій із різних металів
    • Тема 3.8. Деформації та напруги при зварюванні
    • Тема 3.9. Дефекти зварних швів, контроль якості зварних з’єднань
    • Тема 3.10. Сучасні технологічні процеси та обладнання

3.2.7. Зварювання арматури залізобетонних конструкцій

Монтажні з’єднання арматури збірного й монолітного залізобетону виконують відповідно до вимог, що ставляться до ручного і механізованого електродугового або ванного зварювання. Найпоширенішим способом є ванне зварювання, при якому ванна розплавленого металу утворюється за рахунок оплавлення теплом дуги кромок з’єднуваних стрижнів і утримується знімними (інвентарними) формами або сталевими скобами-підкладками, що залишаються (табл. 3.2.7). Зварювання виконують у нижньому й вертикальному положеннях шва при відповідно вертикальному й горизонтальному розташуванні стрижнів.

Таблиця 3.2.7 Сталеві скоби-підкладки

Діаметр стрижнів, мм
Розміри, мм
D
для з'єднань стрижнів
горизонтальних (а)
вертикальних (б)
δ
Н
δ
К
Н
20
22
25
23,5
25,5
28,5
5
5
5
25
27
30
5
5
5
25
25
25
45
45
45
28
32
32,5
36,5
6
6
34
38
6
6
28
28
52
52
36
40
41,5
45,5
6
6
43
47
6
6
32
32
60
60
45
50
52
56
6
6
52
57




55
60
62
68
6
6
62
67



70
80
78
90
6
6
77
87



Примітка. Для з'єднань горизонтальних стрижнів (а) В = 1,5 мм.

У разі ванного механізованого зварювання під флюсом сталей класів А-І і А-ІІ застосовують дріт Св-08А, Св-08АА; для всіх трьох класів допускається застосовувати дроти Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С. При низьких температурах (менше –40 °С) для сталей класу А-І і A-ІІ (марки 10ГТ) краще — Св-08А, Св-08АА або Св-08ГА.

Для механізованого зварювання багатошаровими швами на сталевих скобах-накладках сталей класів А-І, A-ІІ і A-III застосовують самозахисний легований дріт Св-20ГСТЮА і Св-15ГСТЮЦА. Механізоване зварювання в інвентарних формах або на сталевих скобах-підкладках виконують порошковими дротами ПП-АН7, ПП-АНП, ПП-АНЗ, СП-9 тощо. Рекомендовані види електродів наведено в табл. 3.2.8.

Таблиця 3.2.8 Електроди для зварювання арматури

Клас арматури
Тип (марка) електрода при зварюванні
ванними, ванношовними і багатошаровими швами
протяжними швами
короткими швами (прихоплювачами)
А-І
Е42, Е46, (МР-3, НЕ-5, АНО-4, РБУ-4)
А-ІІ Е50А, Е55
(УОНИ 13/55,
УОНИ 13/55У,
ДСК-50, СК2-50)
Е42А, Е46А
(УОНИ 13/45, СМ-11)
Е50А
Е50А, Е55
(УОНИ 13/55,
УОНИ 13/55У,
ДСК-50, СК2-50)
А-ІІІ
Ат-ІІІС
Е55, Е60
(УОНИ 13/55У,
УОНИ 13/65)
То же Е50А, Е55
Ат-ІVС Е50А, Е55, Е60
(УОНИ 13/55,
УОНИ 13/55У,
ДСК-50, СК2-50,
УОНИ 13/65)

Примітка. За відсутності електродів типу Е55 і Е60 зварювання сталі ванношовними і багатошовними швами класу А-ІІІ, Ат-ІІІС, Ат-IVC допускається виконувати електродами Е50А.

Перед зварюванням випуски стрижнів, закладні й з’єднувальні деталі мають бути зачищені до чистого металу з обох боків з’єднання на 20 мм. У разі якщо зазори більше потрібних, допускається застосування у стиковому з’єднанні однієї вставки довжиною не менше 150 мм, в нахльостовому — однієї прокладки. Довжина випусків арматури з тіла бетону має бути не менше 150 мм і 100 мм при використанні вставки. Не допускаються на поверхні стрижнів опіки (їх зачищають абразивним кругом на глибину не менше 0,5 мм).

Під час збирання необхідно строго дотримуватися співвісності стрижнів. Зсув не має бути більшим 0,1 dH, перелом у місці стику — більшим 3°.

Розміри флангових зварних швів: висота Л = 0,25 dH, але не менше 4 мм, ширина b < 0,5 dH; але не менше 10 мм.

Арматуру діаметром до 36 мм зварюють електродами діаметром 4—5 мм, діаметром 40 мм і вище — електродами діаметром 5—6 мм. Для механізованого зварювання застосовують дроти діаметром 1,6—2 мм ( Св-08ГА, Св-101 А), порошковий дріт діаметром 2,3 мм; для електрошлакового зварювання діаметром 2—2,5 мм.

Зварювання здійснюють без перерви до заповнення стику, обов’язково заплавляючи кратери. Потім заварюють флангові шви.

Сила струму коливається від 220 А при dH = 20 мм до 330 А при dH = 40 мм. У вертикальному положенні сила струму ≤ 220 А.

За температури –30 °С, як правило, арматуру не зварюють. Силу струму на морозі збільшують на 5—10 %. За температури менше 0 °С рекомендується знизити швидкість охолодження стикових з’єднань, виконаних ванним способом, для чого стик прикривають або обмотують м’яким азбестом, формувальні елементи знімають після вистигання до температури 100 °С. Іноді потрібне підігрівання стрижнів газовим полум’ям на відстані до 3—4 dH в обидва боки від стику до температури 200—250 °С.

Оцинковані сталеві елементи слід зварювати за максимальної сили струму. Зазор між плоскими елементами, зібраними внахльост або втавр, має бути не менше 0,5 мм. При товщині сполучуваних оцинкованих елементів більше 12 мм слід забезпечити зазор у місцях накладання швів не більше 1,5 мм.

Монтажні шви і місця з порушеним під час зварювання цинковим покриттям слід відновлювати металізацією або покриттям протекторними обмазками.

Порядок зварювання горизонтальних стрижнів: спочатку слід проплавити нижні кромки, потім заплавити зазор звортно-поступово або зигзагами, без перерви, на гранично короткій дузі. Для виходу шлаку слід пропалити отвір на рівні, що перевищує на 4—6 мм поверхню рідкого металу. Опуклість шва 3—4 мм над поверхнею стрижнів. Бічні поглиблення між стрижнями і накладкою заварюють в останню чергу. Катет шва k = dH/2,5 мм.

Порядок зварювання вертикальних стрижнів: спочатку слід проплавити в кут торець нижнього стрижня, потім притупити верхній стрижень. Далі піднятися по скошеній частині торця верхнього стрижня, наплавляючи шари у півстельовому положенні. Нарешті заповнити оброблення, зробити опуклість до 6 мм.

Ферми (рис. 3.2.14; 3.2.15; 3.2.16; 3.2.17) зварюють послідовно від середини до опор (рис. 3.2.18; 3.2.19).

Рис. 3.2.14 Елементи ферм та їх класифікація за окресленнями поясів і типом ґратки:
а — з паралельними поясами; б — полігональні; в — аркові (сегментні); г — трикутні; д — з трикутною ґраткою; е — з розкосою ґраткою; є — з шпренгельною ґраткою; ж, з, і — із спеціальними ґратками; 1 — висота на опорі; 2 — нахил поясу; 3 — верхній пояс; 4 — панель верхнього пояса; 5 — висота в прогоні; 6 — розкоси; 7 — стійки; 8 — прогін ферми

Рис. 3.2.15. Ферма для утримання «висячого» моста

Рис. 3.2.16. Ферма для електрощогл

Рис. 3.2.17. Ферми для виготовлення ґратчастих конструкцій

Рис. 3.2.18. Використання ґратчастих конструкцій у різних проектах

У першу чергу виконують стикові з’єднання, у вузлах зварюють спочатку лобові, потім флангові шви (рис. 3.2.21). У кожному вузлі спочатку приварюють косинки до поясів, а потім стійки та розкоси до косинок. Послідовність виконання типового стику кроквяної ферми показано на рис. 3.2.22.

Рис. 3.2.19. Зварювання ферми від середини до країв

Рис. 3.2.20. Зварний вузол ферми

Рис. 3.2.21. Верхній зварний вузол ферми

Рис. 3.2.22. Послідовність накладання швів при зварюванні ферми і розташування конструкцій ферми:
а — відсутність косинок у вузлах кріплення стійок до верхніх поясів і виключення прокладок до поясів ферм; б — кріплення ґратки безпосередньо до поясів без косинок

продивитись анімaцію

Flash-анімація. Натисніть на форму для запуску

Пояси ферми з горизонтальними накладками зварюють в напрямку від середини до країв. При зварюванні фасонок верхнього поясу з горизонтальними накладками слід виконувати два окремих кутових шви.

При зварюванні стику ферми в горизонтальному положенні шва ферму після накладання швів з одного боку слід перекантувати на 180° і продовжити зварювання в такій самій послідовності з іншого боку (рис. 3.2.23).

Рис. 3.2.23. Після виконання зварювальних робіт з одного боку ферми, ферму перевертають на 180° для здійснення зварювальних робіт на іншому боці ферми

Балки і колони із суцільним перерізом стінки виготовляють з листового металу (табл. 3.2.9), причому спочатку їх збирають без ребер жорсткості (рис. 3.2.24; рис. 3.2.25)

Рис. 3.2.24. Зварені колони

Рис. 3.2.25. Зварені колони і балки

Таблиця 3.2.9 Матеріали, застосовувані для зварювання ґратчастих і балкових конструкцій

Електроди
Порошковий дріт
Марка сталі
Найменування з'єднань конструкцій
тип
марка
Е50А УОНИ 13/55,
СК2-50,
ДСК-55
ПП-АН3,
ППT-8,
ППB-5,
ПП-AH7,
СП-3,
ППТ-9
15ХСНД,
10Г2С1,
09Г2С,
14Г2
Стики балок робочих майданчиків, підкранових балок, колон, стійок, поясів ферм
Е46А
Е42А
УОНИ 13/45,
CM-11
ПП-АН3,
ПП-АН7,
ППВ-5,
ППТ-8,
СП-3,
ППТ-9
ВСт3сп5 Стики підкранових балок, монорельсів, поясів ферм, гальмових балок (ферм)
Е46 МР-3
АНО-29М
ВМ-12
ПП-11 ВСт3сп5
ВСт3пс6
ВСт3кп2
Стики колон, з'єднання фахверків, сходів, площадок, зв'язків

Кожний наступний подовжній шов зварюють у напрямку, зворотному зварюванню попереднього. Ребра жорсткості приварюють одночасно з двох боків два зварники в напрямку від середини до країв балки. За відносно невеликих товщин і розмірів полиць і стінки послідовність зварювання стиків принципового значення не має. При товщині 25 мм і більше і значних розмірах елементів рекомендується спочатку зварювати стик стінки колони, а потім стики полиць, причому в першу чергу стик пояса, який у роботі буде розтягнутим.

Подовжні (поясні) шви при виготовленні зазвичай не доводять до кінця балки на 400—500 мм і заварюють на місці монтажу в останню чергу. Перед зварюванням поясних швів місця сполучення стінки з полицями рекомендується зашліфовувати. Східці (ділянки) поясних швів не мають починатися і завершуватися на стиковому шві колони (рис. 3.2.26).

Рис. 3.2.26. Кріплення підкранової балки до колони

продивитись анімaцію

Flash-анімація. Натисніть на форму для запуску

Між собою підкранові балки з’єднують болтами, пропущеними через торцеві ребра жорсткості, а виступи цих ребер жорсткості опираються на колони.

Якщо переріз стінки значно менший за переріз поясів і, особливо, якщо висота стінки значно перевищує ширину поясів, першими рекомендується зварювати стики поясів. При зварюванні балок зазор у стику стінки має на 1—2 мм перевищувати зазор у стиках поясів. Подовжні ребра жорсткості спочатку приварюють до поперечних, а потім до стінки балки, причому другі шви не мають доходити до стикового шва на 40—50 мм (рис. 3.2.27).

Рис. 3.2.27. Зварювання верхньої частини ступеневої колони з нижньою за крайнім рядом

При зварюванні балок коробчастого перерізу, якщо не можна виконати шви з внутрішнього боку, можна (за згодою з проектною організацією) встановити зсередини залишок прокладок товщиною 4—6 мм, а зазор збільшити до 5±1 мм, у тому числі в кутових з’єднаннях (рис. 3.2.28).

Рис. 3.2.28. Поперечні перерізи зварних коробчастих елементів

Зварювання листових конструкцій. На сьогодні вертикальні резервуари виготовляють рулонним методом. Стінку, днище і покрівлю виготовляють на заводі з окремих листів із застосуванням автоматичного зварювання. Готові полотнища згортають у рулони й доставляють на місце встановлення. Рулон днища розгортають безпосередньо на піщаній основі (подушці) резервуара. Якщо днище складається з кількох частин, то їх з’єднують ручним або механізованим зварюванням від середини до країв. На днищі встановлюють центральну колону, після чого рулон стінки ставлять вертикально й поступово розгортають за допомогою лебідки або трактора (рис. 3.2.29).

Рис. 3.2.29. Розгортання рулону стінки резервуара

У міру розгортання стінку прихоплюють до днища (рис. 3.2.30). Зверху встановлюють крокви. Після остаточної підгонки й приварювання корпусу до днища виконують монтажний шов вертикальної стінки внахльост. Далі зварюють сектори покрівлі, стійки, лази та огородження.

Рис. 3.2.30. Рулонний метод монтажу вертикального резервуара

Резервуари місткістю 50—100 тис. м3 споруджують методом полистового збирання переважно за допомогою механізованого зварювання. Нахльосткові шви днища зварюють під флюсом трактором типу АДФ-1002 тощо. Таким само способом зварюють кутовий шов, що з’єднує перший пояс стінки з окрайками днища. Інші з’єднання днища виконують напівавтоматами А-1197 або А-765 порошковим дротом. Вертикальні стикові з’єднання стінки виконують з примусовим формування шва дротом ПП-2ВДСК автоматом А-1150У. Для зварювання горизонтальних швів використовують переважно ручне електродугове зварювання. Зараз застосовують автоматизовані установки вітчизняного й зарубіжного виробництва. Так, для автоматичного зварювання у вуглекислому газі служать пересувні пристрої, що навішують на стінку резервуара. Зварювання ведуть одночасно з двох боків. Кабіни оснащені механізмом пересування, двигун якого живиться від зварювального перетворювача, оскільки в процесі пересування зварювання не виконується.

Найефективнішим та найпродуктивнішим є зварювання порошковим дротом з напівпримусовим формуванням шва з двох боків. При цьому способі валик наплавленого металу формується спеціальним пристроєм у вигляді безкінечного ланцюга, що складається з мідних блоків, які при зварюванні обкочують стінку резервувара на кілька міліметрів нижче кромки шва. Цей принцип використовується, наприклад, в установці «Циркоматик» (Бельгія).

Дріт застосовується вітчизняної марки ПП-АНЗС. Є досвід зварювання двостінних ізотермічних резервуарів-сховищ зрідженого етилену. Внутрішній резервуар, що експлуатується за температур –104 °С і –89 °С, виготовляють зі сталі 0Н6 або 0Н9. Секції стінки зварюють автоматом під флюсом АН-26С прованської Св-03Х19Н15Г6М2АВ2, або ЧС-40 діаметром 3 мм на підкладці. Сила струму 360—400 А, напруга на дузі 36—38 В, швидкість подачі дроту 100 м/год, швидкість зварювання 19,5 м/год. Автоматом А1698 зварюють днище, кутовий шов стінки і окрайків днища. Секції покрівлі зварюють з чотирьох пелюстків на укрупнювальному майданчику напівавтоматом А-825М у середовищі аргону, а потім збирають покрівлю на монтажній відмітці і заварюють напівавтоматом. Вертикальні монтажні шви стінки виконують аргонодуговим зварюванням автоматом АД-228. Інші шви зварюють вручну електродами АНВ-41, корінь — аргонодуговим зварюванням при силі струму 120—170 А дротом діаметром 2 мм.

Газгольдери і резервуари з корозійностійких хромонікелевих сталей зварюють напівавтоматами порошковим дротом ПИ-AHBI або дротом суцільного перерізу ЧС-49.

Сферичні (кульові) газгольдери для зберігання газів у рідкому й газоподібному стані виготовляють місткістю 600—2000 м3 з низьколегованої сталі. Монтажні елементи (пелюстки) виконують гарячим штампуванням або холодним вальцюванням. Монтаж може виконуватися: блоками з двох-трьох пелюстків і більше; з двох півсфер з рознімом по екватору із зібраними й привареними днищу; з двох півсфер з рознімом по полюсах з привареними півднищами; окремими пелюстками. Блоки з пелюстків зазвичай збирають і зварюють автоматом під флюсом на спеціальних стендах-качалках з використанням флюсових, флюсомідних підкладок або ручного підварювання. Є досвід механізованого підварювання у вуглекислому газі. Підготовлені блоки збирають у півсфери на майданчику або безпосередньо в оболонку на проектній відмітці. Монтажні шви зварюють з використанням спеціальних маніпуляторів або без обертання.

Виконують і автоматичне зварювання під флюсом по підварювальному шву, накладеному вручну електродами типу Е50А діаметром 4 мм або механізованим способом у вуглекислому газі. Трактором (ТС-17М, АДФ-1002 тощо) зварюють шви спочатку із зовнішнього боку, у верхній точці резервуару, а потім зсередини, у нижній його точці. Спочатку заварюють радіальні стики днищ, потім екваторіальний стик і меридіональні шви (через один або два) і в останню чергу — кільцеві стики днищ. Застосовують зварювальний дріт Св-08ГА діаметром 4—5 мм і флюс АН-348А. Для резервуарів, експлуатованих при температурі менше –40 °С, застосовують дріт Св-08МХ і флюс АН-43 або АН-47. Режим зварювання: сила струму 600—800 А, напруга на дузі 30—44 В, виліт електроду 30—45 мм.

Зварювання сферичних резервуарів з високоміцної сталі 16Г2АФ товщиною 28 мм рекомендується здійснювати на маніпуляторі автоматом-«М» з двох боків, використовуючи флюс АН-348А, порошковий присадковий матеріал (ППМ) — крупку з дроту Св-О8Г2С діаметром 1,2 мм, зварювальний дріт Св-08НМЛ діаметром 5 мм.

Автоматичне зварювання ведуть без попереднього підігрівання. У процесі послідовного складання пелюстків, напівсфер і всієї оболонки з обох боків скосу виконують подарункові шви електродами УОНИ 13/45 з попереднім підігріванням місця зварювання до 160—200 °С.

Зварювання кульових резервуарів без обертання виконують одночасно трьома спеціальними апаратами A-I38IM з примусовим формуванням шва. У процесі зварювання ванна кристалізується між пересувним водоохолоджуваним повзуном і нерухомим охолоджуваним пристроєм, що встановлений у оброблення або примикає по всьому стику всередині резервуару. Зварювання ведуть у два проходи: спочатку ззовні, потім усередині оболонки, за раніше отриманим швом. Метал товщиною до 20 мм зварюють за V-подібним обробленням кромок, при більшій товщині роблять двобічний скіс двох кромок. Кут скосу 45— 48°, зазор у корені 5—6 мм.

Меридіональні шви від нижнього днища до екватора зварюють порошковим дротом ППВ-2ДСК діаметром 2,35 мм на режимі: сила струму 350 А, напруга на дузі 32 В; від екватора до верхнього днища застосовують порошковий дріт IIM-AH19C діаметром 3 мм на режимі: сила струму 450 А, напруга на дузі 34 В. Зварювання днищ з корпусом здійснюють порошковим дротом типу Е50А (наприклад, ПП-АНЗ, СП-3). Скіс кромок на днищах під зварювання виконують: зсередини корпусу — внизу та ззовні корпусу — вверху. Як пристрій для зварника використовують внутрішні оглядові (проектні) сходи, зовнішні котки й нижні поворотні сходи, що пересуваються по кільцевому шляху.

Зміст | 3.2.6. Попереднє підігрівання й термообробка | Вгору