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

Толщина свариваемых элементов,	В стыковом соединении без подкладки		В стыковом соединении на стальной остающейся подкладке
мм	номинальный	предельное отклонение	номинальный	предельное отклонение
До От 8 до 16 Свыше 16	2 3 4	± 1 ±1 + 1	3 4 5	±1 ±1 ±1

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

	Испытание на статическое растяжение		Испытание на статический изгиб
Марка стали образца	Толщина образца, ни	Временное сопротивление разрыву, не менее, МПа	Толщина образца, мм	Угол статического изгиба, град, не менее
ВСтЗспЗ, ВСтЗпсб	4-40	380	4-40	120
ВСтЗкп2	4—40	370	4—40	120
09Г_С	4—9 10—20 21-32 33—60	500 480 470 460	До 20	80
			Свыше 20	60
10ХСНД	4—32 33—50	540 520	До 20	80
			Свыше 20	60
15ХСНД	4—32	500	До 20	80
			Свыше 2о	60
16Г2АФ	4—32 33—50	600 580	До 20	80
			Свыше 20	60
14Г2	4-9 10—32	470 460	До 20	80
			Свыше 20	60
10Г2С1	4—9 10—20 21—32 33—60	500 490 480 460	До 20	80
			Свыше 20
				60

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.