Технология сварочных работ. Оборудование и инструменты  /  Разряд 4  /  Тема 3.2. Ручная электродуговая сварка во всех пространственных положениях металлических конструкций, аппаратов, трубопроводов водоснабжения

Содержание:
  • Разряд 4
    • Тема 3.1. Введение
    • Тема 3.2. Ручная электродуговая сварка во всех пространственных положениях металлических конструкций, аппаратов, трубопроводов водоснабжения
      • 3.2.1. Назначение трубопроводов
      • 3.2.2. Сварка тонкостенных трубопроводов малого диаметра
      • 3.2.3. Сварка труб тепловых сетей
      • 3.2.4. Технология сварки труб теплосетей
      • 3.2.5. Клеймление сварных стыков
      • 3.2.6. Предварительный подогрев и термообработка
      • 3.2.7. Сварка арматуры железобетонных конструкций
    • Тема 3.3. Дуговая и лучевая резка металлов
    • Тема 3.4. Ручная аргонодуговая сварка неплавким вольфрамовым электродом
    • Тема 3.5. Газовая сварка труб и листовых конструкций из низкоуглеродистых сталей, чугуна и цветных металлов во всех пространственных положениях
    • Тема 3.6. Процесс кислородно-флюсовой резки высоколегированных сталей
    • Тема 3.7. Автоматическая и полуавтоматическая сварка ответственных узлов конструкций из разных металлов
    • Тема 3.8. Деформации и напряжения при сварке
    • Тема 3.9. Дефекты сварных швов, контроль качества сварных соединений
    • Тема 3.10. Современные технологические процессы и оборудование

3.2.7. Сварка арматуры железобетонных конструкций

Монтажные соединения арматуры сборного и монолитного железобетона выполняют в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ручной и механизированной электродуговой или ванной сварке. Самым распространенным способом является ванная сварка, при которой ванна расплавленного металла образуется за счет оплавления теплом дуги кромок соединительных стержней и удерживается съемными (инвентарными) формами или стальными скобами-подкладками, которые остаются (табл. 3.2.7). Сварка выполняется в нижнем и вертикальном положении шва при соответственно вертикальном и горизонтальном расположении стержней.

Таблица 3.2.7. Стальные скобы-подкладки

Диаметр стержней, мм
Размеры, мм
D
для соединений стержней
горизонтальных (а)
вертикальных (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



Примечание. Для соединений горизонтальных стержней (а) В = 1,5 мм.

В случае ванной механизированной сварки под флюсом сталей классов А-І и А-ІІ применяют проволоку Св-08А, Св-08АА; для всех трех классов допускается применение проволоки Св-08ГА, Св-10ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С. При низких температурах (ниже –40 °С) для сталей класса А-І и A-ІІ (марки 10ГС) лучше — Св-08А, Св-08АА или Св-08ГА.

Для механизированной сварки многослойными швами на стальных скобах-накладках сталей классов А-І, A-ІІ и A-III применяют самозащитную легированную проволоку Св-20ГСТЮА и Св-15ГСТЮЦА. Механизированную сварку в инвентарных формах или на стальных скобах-подкладках выполняют порошковой проволокой ПП-АН7, ПП-АНП, ПП-АНЗ, СП-9 и др. Рекомендованные виды электродов приведены в табл. 3.2.8.

Таблица 3.2.8. Электроды для сварки арматуры

Класс арматуры
Тип (марка) электрода при сварке
ванными, ванношовными и многослойными швами
сплошными швами
короткими швами (прихватками)
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)

Примечание. При отсутствии электродов типа Е55 и Е60 сварку стали ванношовными и многошовными швами класса А-ІІІ, Ат-ІІІС, Ат-IVC допускается выполнять электродами Е50А.

Перед сваркой концы стержней, закладные и соединительные детали должны быть зачищены до чистого металла с двух сторон соединения на 20 мм. В случае, если зазоры больше необходимых, допускается применение в стыковом соединении одной вставки длиной не менее 150 мм, в нахлестовом — одной прокладки. Длина выпусков арматуры из тела бетона должна быть не менее 150 мм и 100 мм при использовании вставки. Не допускаются на поверхности стержней ожоги (их зачищают абразивным кругом на глубину не менее 0,5 мм).

Во время сборки необходимо строго соблюдать соосность стержней. Сдвиг должен быть не больше 0,1 dH, перелом в месте стыка — не более 3°.

Размеры фланговых сварных швов: высота Л = 0,25 dH, но не менее 4 мм; ширина b < 0,5 dH, но не менее 10 мм.

Арматуру диаметром до 36 мм варят электродами диаметром 4—5 мм, арматуру диаметром 40 мм и выше — электродами диаметром 5—6 мм. Для механизированной сварки применяют проволоку диаметром 1,6—2 мм (Св-08ГА, Св-10ГА), порошковую проволоку диаметром 2,3 мм; для электрошлаковой сварки — диаметром 2—2,5 мм.

Сварку проводят без перерыва до заполнения стыка, обязательно заплавляя кратеры. Затем заваривают фланговые швы.

Сила тока колеблется от 220 А при dH = 20 мм до 330 А при dH = 40 мм. В вертикальном положении сила тока ≤ 220 А.

При температуре –30 °С, как правило, арматуру не варят. Силу тока на морозе увеличивают на 5—10 %. При температуре ниже 0 °С рекомендуется уменьшить скорость охлаждения стыковых соединений, выполненных ванным способом, для чего стык прикрывают или обматывают мягким асбестом, формовочные элементы снимают после охлаждения до температуры 100 °С. Иногда необходим подогрев стержней газовым пламенем на расстоянии до 3—4 dH в обе стороны от стыка до температуры 200—250 °С.

Оцинкованные стальные элементы необходимо варить при максимальной силе тока. Зазор между плоскими элементами, собранными внахлест или втавр, должен быть не менее 0,5 мм. При толщине собранных оцинкованных элементов более 12 мм необходимо обеспечить зазор в местах наложения швов не более 1,5 мм.

Монтажные швы и места с нарушенным во время сварки цинковым покрытием необходимо восстанавливать металлизацией или покрытием протекторными обмазками.

Порядок сварки горизонтальных стержней: вначале следует проплавить нижние кромки, затем заплавить зазор обратно-поступательно или зигзагами без перерыва на гранично короткой дуге. Для выхода шлака необходимо прожечь отверстие на уровне, превышающем поверхность жидкого металла на 4—6 мм. Выпуклость шва — 3—4 мм над поверхностью стержней. Боковые углубления между стержнями и накладкой заваривают в последнюю очередь. Катет шва k = dH/2,5 мм.

Порядок сварки вертикальных стержней: вначале следует проплавить в угол торец нижнего стержня, затем притупить верхний стержень. Далее подняться по скошенной части торца верхнего стержня, наплавляя слои в полупотолочном положении. Наконец, заполнить обработку, сделав выпуклость до 6 мм.

Фермы (рис. 3.2.14; 3.2.15; 3.2.16; 3.2.17) варят последовательно от середины к опорам (рис. 3.2.18; 3.2.19).

Рис. 3.2.14. Элементы ферм и их классификация по форме поясов и типу решетки:
а — с параллельными поясами; б — полигональные; в — арочные (сегментные); г — треугольные; д — с треугольной решеткой; е — с раскосой решеткой; є — со шпренгельной решеткой; ж, з, і — со специальными решетками; 1 — высота на опоре; 2 — наклон пояса; 3 — верхний пояс; 4 — панель верхнего пояса; 5 — высота в прогоне; 6 — раскосы; 7 — стойки; 8 — прогон фермы

Рис. 3.2.15. Ферма для удерживания «висящего» моста

Рис. 3.2.16. Ферма для электромачт

Рис. 3.2.17. Фермы для изготовления решетчатых конструкций

Рис. 3.2.18. Использование решетчатых конструкций в разных проектах

В первую очередь выполняют стыковые соединения, в узлах варят вначале лобовые, затем фланговые швы (рис. 3.2.21). В каждом узле вначале приваривают косынки к поясам, затем стойки и раскосы к косынкам. Последовательность выполнения типового стыка стропильной фермы показана на рис. 3.2.22.

Рис. 3.2.19. Сварка фермы от середины к краям

Рис. 3.2.20. Сварной узел фермы

Рис. 3.2.21. Верхний сварной узел фермы

Рис. 3.2.22. Последовательность наложения швов при сварке фермы и расположение конструкций фермы:
а — отсутствие косынок в узлах крепления стоек к верхним поясам и исключение прокладок к поясам ферм; б — крепление решетки непосредственно к поясам без косынок

продивитись анімaцію

Пояса ферм с горизонтальными накладками варят в направлении от середины к краям. При сварке фасонок верхнего пояса с горизонтальными накладками необходимо выполнять два отдельных угловых шва.

При сварке стыка фермы в горизонтальном положении шва ферму после наложения швов с одной стороны необходимо перекантовать на 180° и продолжить сварку в такой же последовательности с другой стороны (рис. 3.2.23).

Рис. 3.2.23. После выполнения сварочных работ с одной стороны фермы, ферму переворачивают на 180° для выполнения сварочных работ на другой стороне фермы

Балки и колонны со сплошным сечением стенки изготавливают из листового металла (табл. 3.2.9), причем вначале их собирают без ребер жесткости (рис. 3.2.24; рис. 3.2.25)

Рис. 3.2.24. Сварные колонны

Рис. 3.2.25. Сварные колонны и балки

Таблица 3.2.9. Материалы, используемые для сварки решетчатых и балочных конструкций

Электроды
Порошковая проволока
Марка стали
Наименование соединений конструкций
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
Стыки балок рабочих площадок, подкрановых балок, колонн, стоек, поясов ферм
Е46А
Е42А
УОНИ 13/45,
CM-11
ПП-АН3,
ПП-АН7,
ППВ-5,
ППТ-8,
СП-3,
ППТ-9
ВСт3сп5 Стыки подкрановых балок, монорельсов, поясов ферм, тормозных балок (ферм)
Е46 МР-3
АНО-29М
ВМ-12
ПП-11 ВСт3сп5
ВСт3пс6
ВСт3кп2
Стыки колонн, соединение фахверков, лестниц, площадок, связей

Каждый последующий продольный шов варят в направлении, обратном предыдущему шву. Ребра жесткости приваривают одновременно с двух сторон два сварщика в направлении от середины к краям балки. При относительно небольших толщинах и размерах полочек и стенок последовательность сварки стыков принципиального значения не имеет. При толщине 25 мм и более и значительных размерах элементов рекомендуется вначале варить стык стенки колонны, а затем стыки полочек, причем в первую очередь стык пояса, который в работе будет растянутым.

Продольные (поясные) швы при выполнении обычно не доводят до концы балки на 400—500 мм и заваривают на месте монтажа в последнюю очередь. Перед сваркой поясных швов места соединения стенки с полочками рекомендуется зашлифовать. Ступеньки (участки) поясных швов не должны начинаться и заканчиваться на стыковом шве колонны (рис. 3.2.26).

Рис. 3.2.26. Крепление подкрановой балки к колонне

продивитись анімaцію

Между собой подкрановые балки соединяют болтами, пропущенными через торцевые ребра жесткости, а выступы этих ребер жесткости опираются на колонны.

Если сечение стенки значительно меньше сечения поясов и, особенно, если высота стенки значительно превышает ширину поясов, первыми рекомендуется варить стыки поясов. При сварке балок зазор в стыке стенки должен на 1—2 мм превышать зазор в стыках поясов. Продольные ребра жесткости вначале приваривают к поперечным, а затем к стенке балки, причем вторые швы не должны доходить до стыкового шва на 40—50 мм (рис. 3.2.27).

Рис. 3.2.27. Сварка верхней части ступенчатой колонны с нижней по крайнему ряду

При сварке балок коробчатого сечения, если нельзя выполнить швы с внутренней стороны, можно (по согласованию с проектной организацией) установить в середине остатки прокладок толщиной 4—6 мм, а зазор увеличить до 5±1 мм, в том числе в угловых соединениях (рис. 3.2.28).

Рис. 3.2.28. Поперечные сечения сварных коробчатых элементов

Сварка листовых конструкций. На сегодняшний день вертикальные резервуары изготавливают рулонным методом. Стенку, днище и крышу изготавливают на заводе из отдельных листов с применением автоматической сварки. Готовые полотнища сворачивают в рулоны и доставляют на место установки. Рулон днища разворачивают непосредственно на песчаной основе (подушке) резервуара. Если днище состоит из нескольких частей, их соединяют ручной или механизированной сваркой от середины к краям. На днище устанавливают центральную колонну, после чего рулон стенки ставят вертикально и постепенно разворачивают с помощью лебедки или трактора (рис. 3.2.29).

Рис. 3.2.29. Разворачивание рулона стенки резервуара

По мере разворачивания стенку прихватывают к днищу (рис. 3.2.30). Сверху устанавливают стропила. После окончательной подгонки и приваривания корпуса к днищу выполняют монтажный шов вертикальной стенки внахлест. Далее варят секторы крыши, стойки, лазы и ограждения.

Рис. 3.2.30. Рулонный метод монтажа вертикального резервуара

Резервуары емкостью 50—100 тыс. м3 сооружают методом полистовой сборки в основном при помощи механизированной сварки. Швы днища внахлест варят под флюсом трактором типа АДФ-1002. Таким же способом варят угловой шов, который соединяет первый пояс стенки с кромками днища. Другие соединения днища выполняют полуавтоматами А-1197 или А-765 порошковой проволокой. Вертикальные стыковые соединения стенки выполняют с принудительным формированием шва проволокой ПП-2ВДСК автоматом А-1150У. Для сварки горизонтальных швов используют преимущественно ручную электродуговую сварку. Сейчас применяют автоматизированные установки отечественного и зарубежного производства. Так, для автоматической сварки в углекислом газе служат передвижные приспособления, которые навешивают на стенку резервуара. Сварку ведут одновременно с двух сторон. Кабины оснащены механизмом передвижения, двигатель которого питается от сварочного преобразователя, поскольку в процессе передвижения сварка не выполняется.

Самой эффективной и продуктивной является сварка порошковой проволокой с полупринудительным формированием шва с двух сторон. При этом способе валик наплавленного металла формируется специальным приспособлением в виде бесконечной цепи, состоящей из медных блоков, которые при сварке обкатывают стенку резервувара на несколько миллиметров ниже кромки шва. Этот принцип используется, например, в установке «Циркоматик» (Бельгия).

Проволока используется отечественной марки ПП-АНЗС. Имеется опыт сварки двухстенных изотермических резервуаров-хранилищ сжиженного этилена. Внутренний резервуар, эксплуатирующийся при температуре –104 °С и –89 °С, изготавливают из стали 0Н6 или 0Н9. Секции стенки варят автоматом под флюсом АН-26С прованской Св-03Х19Н15Г6М2АВ2, или ЧС-40 диаметром 3 мм на подкладке. Сила тока — 360—400 А, напряжение на дуге — 36—38 В, скорость подачи проволоки — 100 м/ч, скорость сварки — 19,5 м/ч. Автоматом А1698 варят днище, угловой шов стенки и кромок днища. Секции крышки сваривают из четырех лепестков на большой площадке полуавтоматом А-825М в аргоновой среде, а потом собирают крышу на монтажной отметке и заваривают полуавтоматом. Вертикальные монтажные швы стенки выполняют аргонодуговой сваркой автоматом АД-228. Другие швы варят вручную электродами АНВ-41, корень — аргонодуговой сваркой при силе тока 120—170 А проволокой диаметром 2 мм.

Газгольдеры и резервуары из коррозионностойких хромоникелевых сталей варят полуавтоматами порошковой проволокой ПП-AH10 или проволокой сплошного сечения ЧС-49.

Сферические (шаровые) газгольдеры для хранения газов в жидком и газообразном состоянии изготавливают емкостью 600—2000 м3 из низколегированной стали. Монтажные элементы (лепестки) выполняют горячей штамповкой или холодной вальцовкой. Монтаж может выполняться: блоками из двух-трех и более лепестков; из двух полусфер с разъемом по экватору, собранных и приваренных к днищу; из двух полусфер с разъемом на полюсах с привареными полуднищами; отдельными лепестками. Блоки из лепестков обычно собирают и варят автоматом под флюсом на специальных стендах-качалках с использованием флюсовых, флюсомедных подкладок или ручного подваривания. Имеется опыт механизированного подваривания в углекислом газе. Подготовленные блоки собирают в полусферы на площадке или непосредственно в оболочку на проектной отметке. Монтажные швы варят с использованием специальных манипуляторов или без вращения.

Выполняют и автоматическую сварку под флюсом по сварочному шву, наложенному вручную электродами типа Е50А диаметром 4 мм или механизированным способом в углекислом газе. Трактором (ТС-17М, АДФ-1002) варят швы сначала с наружной стороны в верхней точке резервуара, а затем изнутри в нижней его точке. Вначале заваривают радиальные стыки днища, затем экваториальный стык и меридиональные швы (через один или два) и в последнюю очередь — кольцевые стыки днища. Применяют сварочную проволоку Св-08ГА диаметром 4—5 мм и флюс АН-348А. Для резервуаров, эксплуатирующихся при температуре ниже –40 °С, используют проволоку Св-08МХ и флюс АН-43 или АН-47. Режим сварки: сила тока 600—800 А, напряжение на дуге 30—44 В, вылет электрода 30—45 мм.

Сварку сферических резервуаров из высокопрочной стали 16Г2АФ толщиной 28 мм рекомендуется проводить на манипуляторе автоматом-«М» с двух сторон, используя флюс АН-348А, порошковый присадочный материал (ППМ) — проволоку Св-О8Г2С диаметром 1,2 мм, сварочную проволоку Св-08НМЛ диаметром 5 мм.

Автоматическую сварку выполняют без предварительного подогрева. В процессе последовательной сборки лепестков, полусфер и всей оболочки с обеих сторон скоса выполняют подарочные швы электродами УОНИ 13/45 с предварительным подогревом места сварки до 160—200 °С.

Сварку шаровых резервуаров без вращения выполняют одновременно тремя специальными аппаратами A-I38IM с принудительным формированием шва. В процессе сварки ванна кристаллизуется между передвижным водоохладительным ползуном и неподвижным охладительным приспособлением, примыкающим по всему стыку изнутри резервуара. Сварку проводят в два прохода: вначале снаружи, затем изнутри оболочки по ранее полученному шву. Металл толщиной до 20 мм варят с V-образной обработкой кромок, при большей толщине делают двухсторонний скос двух кромок. Угол скоса 45—48°, зазор в корне 5—6 мм.

Меридиональные швы от нижнего днища до экватора варят порошковой проволокой ППВ-2ДСК диаметром 2,35 мм в режиме: сила тока 350 А, напряжение на дуге 32 В; от экватора до верхнего днища применяют порошковую проволоку IIM-AH19C диаметром 3 мм в режиме: сила тока 450 А, напряжение на дуге 34 В. Сварку днищ з корпусом выполняют порошковой проволокой типа Е50А (например, ПП-АНЗ, СП-3). Скосы кромок на днищах под сварку выполняют: изнутри корпуса — внизу и снаружи корпуса — вверху. Как приспособление для сварщика используют внутреннюю смотровую (проектную) лестницу, внешние катки и нижнюю поворотную лестницу, которая передвигается по кольцевому пути.

Содержание | 3.2.6. Предварительный подогрев и термообработка  | Вверх