Монтаж элементов металлических конструкций — важные особенности

Главная / Техника сварки

Назад

Время на чтение: 17 мин

0

302

• Требования к сварке
• Чертежи металлоконструкций
• Технологии сваривания и их особенности
• Технология автоматической сварки металлоконструкций
• Виды сварных соединений в металлоконструкциях
• Особенности создания сварных конструкций любого типа.
• Стоимость сварки металлоконструкций
• Инновационные сварочные технологии
• Технология монтажа.
• Окончательная сборка.
• Нормирование операций сборки и сварки металлоконструкции
• Нормы техники безопасности при сборке и сварке металлоконструкций
• Когда требуется выполнение сварочных работ?
• Цены на сварочные работы

Требования к сварке

Существует классификация сварных конструкций и в зависимости от этого к ним предъявляются разные требования. Общим определением из всего многообразия является то, что это конструкции, выполненные методом сварки.

Однако более удобным является разделение на различные виды:

• согласно их целевому назначению — авиационные, судовые, вагонные, строительные и прочее;
• по толщине соединяемых элементов — толстостенные и тонкостенные;
• по способу, которым получают заготовки: листовые, профильные, штампованные, литые;
• по материалам: стальные, титановые, алюминиевые и из других металлов.

Каждый из указанных вариантов имеет свои особенности при соединении элементов методом сварки. Эти рекомендации указываются обычно на чертежах и в технологической карте.

Сварные металлические конструкции после окончания их соединения должны обладать прочностью и надежностью. Такие требования налагают большую ответственность на сварщика в области соблюдения им определенных требований при осуществлении этого непростого процесса.

Особо большие требования предъявляются, когда происходит сварка ответственных металлоконструкций. От качества их выполнения будет зависеть, насколько большой является возможность разрушения всего объекта, что является недопустимым.

Выполнять такие работы имеют право только сварщики, обладающие высокой квалификацией. Результат сварки таких конструкций в обязательном порядке должен быть подвергнут контролю.

Характеристики, которыми должны обладать металлоконструкции сварные, применяемые в строительстве, изложены в ГОСТе 27772.

Также к руководящей документации можно отнести нормативный документ СНИП II 23-81. Требования, изложенные в этих документах, относятся в первую очередь к деятельности профессиональных сварщиков, но при решении произвести такие работы самостоятельно будет не лишним ознакомиться с ними.

При ручной сварке следует руководствоваться требованиями ГОСТа 5264-80, а если она осуществляется в защитном газе, то ГОСТа 14771-76. Большое внимание в имеющейся нормативной документации уделяется подготовке перед началом сваривания кромок соединяемых деталей, что является гарантией создания качественного соединения.

Сварные конструкции должны иметь наименьшие из возможных значений усадочные напряжения, а также минимальные деформации. Это может обеспечить сварка конструкций при сохранении стабильности выбранного режима.

Разброс значений тока и напряжения не должен превышать 5%. Для обеспечения этих требований выполняются чертежи сварных конструкций, и в специальной карте описывается технологический процесс сварки металлоконструкций.

Узлы

Сварные металлоконструкции используются гораздо чаще, чем металлопрокат на болтовом крепеже. К ним предъявляются требования, согласно СНиПов, которые действуют на конкретном производственном участке. Например, надежность узла при строительстве мостов должна быть более высокой, чем при монтажных работах на печной трубе котельной.

На стадии разработки плана организации работ, инженеры составляют технологическую карту на сварочные работы металлоконструкций, в котором указан оптимальный способ стыковки отдельных элементов. При этом необходимо руководствоваться требованиями ГОСТов. В смету заносится уже чистовой вариант. Идеальными условиями для сварки являются следующие факторы:

1. Подавляющее большинство швов выполняются в горизонтальном положении.
2. Сварка выполняется специальными роботами с функцией контроля рабочих параметров. Процент выполнения ручных работ минимален.
3. При соединении отдельных элементов преобладает стыковой или угловой методы сварки.

Чертежи металлоконструкций

Изготовление сварных конструкций следует проводить, согласуясь с требованиями, указанными в чертежах на них. На сварные конструкции из метала чертежи имеют свои особенности, поэтому необходимо уметь их не только грамотно составлять, но и читать. Для этого необходимо изучить используемые на этих конструкторских документах обозначения.

На начальном этапе разработки создают чертежи общего вида, объединенные названием «КМ», что расшифровывается как конструкции металлические. На них обозначается сварка конструкций в общем виде.

На завершающем этапе выпускается комплект чертежей «КМД» — конструкции металлические детализированные, в состав которых входят все чертежи каждой детали, участвующей в этом виде соединения.

«КМ» представляет собой базу, на основании которой разрабатываются чертежи, входящие в комплект «КМД». Предоставление «КМ» необходимо для того, чтобы получить разрешение на строительство будущего объекта. По ним в дальнейшем будет осуществляться сварка строительных конструкций.

При составлении чертежей следует руководствоваться нормами, изложенными в ГОСТе 2.410-68, где четко изложены правила, по которым должны выполняться чертежи на металлические конструкции.

Качественная сборка и сварка металлоконструкций напрямую зависят от грамотного составления чертежей. Общий вид дает представление о том, каким должно выглядеть сооружение после заключения сварочных работ.

На чертежах в специальных таблицах указываются технические данные, которые служат ориентиром для правильной сварки.

Начинать читать чертежи необходимо в определенном порядке. Вначале следует ознакомиться с первым чертежом комплекта, чтобы получить общее представление о предстоящей работе.

Затем надо ознакомиться с «ведомостью элементов». В ней для каждой детали, именуемой маркой элемента, содержатся сведения о ее сечении с предоставлением небольшого эскиза, на котором могут быть показаны отдельные размеры, например шаг.

В столбце «Поз» указывается номер позиции детали на чертеже. Рядом в графе «Состав» находится в сокращенном виде обозначение того профиля, которым обладает сечение детали по правилам их условного обозначения согласно требованиям ГОСТа 2.420. Далее идут графы, в которых указываются усилия и марка стали.

Это приложение является обязательным. Особое значение ведомости заключается в том, что только в ней указываются подробно наименования профилей, например «двутавр №14». Для таких сложных металлоконструкций, как фермы и решетки эскиза будет недостаточно и на них выпускаются отдельные чертежи.

Ценной деталью для сварщика на общем чертеже может быть указание марки электродов, которыми рекомендуется осуществлять монтаж и сварку металлоконструкций.

На чертежах также условно показываются швы согласно требованиям ГОСТа 21.504-2005. В обозначение могут входить такие параметры, как длина шва и размер катета. Для разных видов швов используются свои условные изображения.

Сведения о профилях располагают на специальных выносках.

Рядом с обозначением через тире помещают сведения о количестве используемых в конструкции деталей.

Это бывает важно при использовании большого количества однотипных деталей, например, на узлах фермы.

Технология сварочных работ. Виды сварки

Сварка как способ получения неразъемного соединения материалов открывает широкие возможности снижения трудоемкости изготовления и монтажа конструкций, расширяет возможности использования в конструкциях рациональных типов сечений, позволяющих существенно снизить металлоемкость, при создании сварных конструкций должно быть обеспечено комплексное решение научных проектных и производственных задач, включая раз работку хорошо свариваемых сталей, методов расчета и конструирования сварных соединений и узлов, наиболее полно отвечающих их действительной работе, создание высоко производительных сварочных процессов, оборудования и материалов, а также изыскание новых конструктивных форм, отвечающих требованиям высокой технологичности изготовления и заводской готовности конструкций.

Тема сварки при изготовлении и монтаже строительных конструкций очень обширна. Разнообразие строительных металлических конструкций столь велико, а специфика их проектирования, изготовления и строительства так отличается друг от друга, что даже поверхностно, в отведенное время, рассказать о последних достижениях в этой области не представляется возможным, по этой причине наш материал представлен сведениями о сталях, применяемых в сварных строительных конструкциях в СНГ и за рубежом, рекомендациями по выбору стыковых и угловых соединений, широко применяемых в различных конструкциях. А затем, рассматриваются основные, наиболее важные вопросы проектирования, изготовления и монтажа балочных конструкций и конструкций настила пре имущественно металлических автодорожных мостов.

Почему мы остановились на автодорожных мостах? Прежде всего этот вид строительных конструкций широко распространен во всем мире. В мировой практике сварного мостостроения имеются большие научно-технические успехи в области проектирования, изготовления, монтажа и сварки автодорожных и городских мостов. Во всем мире ежегодно изготавливается порядке 50 … 60 тысяч тонн мостовых конструкций. Новые разработки технологий дуговой сварки и материалы находят применение при изготовлении и монтаже мостовых конструкций. Безусловно много нового имеется в резервуаростроении, высотном гражданском строительстве, антенных конструкциях, сооружении морских стационарных платформ и т.п. Однако этому можно уделить внимание при выделении дополнительного времени.

Для специалистов будет представлять практический интерес материал о характерных дефектах в строительных конструкциях и рекомендации по их устранению. Материал построен на использовании нормативных документов и опыта проектирования, изготовления и монтажа в Украине, СНГ, передовых странах Европы и Америке.

МАТЕРИАЛЫ

Прокат, применяемый для сварки металлоконструкций, должен отвечать требованиям соответствующих государственных стандартов или технических условий на его поставку. При выборе марок прокатной стали следует учитывать степень ответственности конструкций зданий и сооружений, а также условия их изготовления и эксплуатации в соответствии с СНиП II 23-81. «Стальные конструкции»

Основным материалом для сварных металлических строительных конструкций является сталь, поставляемая в виде листов, рулонов, различных фасонных, прокатных, гнутых и гнутосварных профилей, труб и периодических профилей для железобетонных конструкций. В Украине применяется прокат выпускаемый по различным ГОСТ и ТУ, среди которых следует отметить ГОСТ 380-94 и соответствующий ему украинский ДСТУ 2651-94 «Сталь углеродистая обыкновенного качества». Прокат из стали повышенной прочности — ГОСТ 19281-89. Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения — ГОСТ 6713-91.

Особое внимание заслуживает ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций». Этот стандарт распространяется на горячекатаный фасонный (уголки, швеллеры, двутавры), листовой, широкополосный универсальный прокат и гнутые профили из углеродистой и низколегированной стали, предназначенные для строительных стальных конструкций со сварными и другими соединениями.

Прокат из стали повышенной прочности (ГОСТ 19281-89) имеет девять классов прочности. Приводится базовый химический состав для каждого класса прочности, а также перечень марок сталей рекомендуемых для различных классов прочности и толщин фасонного, сортового и листового проката. Класс прочности производитель проката может обеспечить несколькими марками стали, что создает у потребителя определенные технологические трудности. Прокат изготавливают в горячекатаном, термообработанном состоянии и после контролируемой прокатки в соответствии с заказом. При отсутствии указаний способ изготовления определяет предприятие-изготовитель.

По требованию потребителя прокат поставляется с гарантией свариваемости. Для стали класса прочности 390 углеродный эквивалент С э должен быть не более 0,49, а для стали класса прочности 440 — Сэ не более 0,51.

Прокат классов прочности 265, 295, 315 (толщиной свыше 20 мм), 325 (толщиной свыше 10 мм), 345, 355, 375, 390 и 440 может поставляться с повышенной стойкостью против атмосферной коррозии. К обозначению класса прочности добавляется буква Д (например 265Д, 295Д).

Прокат классов прочности 315 и 345 изготавливается с применением нормализации или контролируемой прокатки, классов прочности 390, 440 с применением термического упрочнения или контролируемой прокатки.

В зависимости от требований к испытаниям на ударный изгиб прокат изготавливают по 15 категориям. Регламентируется ударная вязкость толстолистового и широкополосного универсального проката KCU и KCV для различных классов прочности.

ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций» практически обеспечивает все необходимые требования предъявляемые к металлу для обычных и специальных сварных металлоконструкций. Изготовитель гарантирует свариваемость, высокий уровень обеспеченности механических характеристик (не ниже 0,95). Каждому классу прочности соответствует одна марка стали. По ГОСТ 27772-88 стали в обозначении имеют букву С. Пример: С235 — свариваемая с нормативным пределом текучести 235 МПа. По ГОСТ 27772-88 изготавливают фасонный прокат из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345К, С375, листовой, универсальный прокат и гнутые профили — из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, С390, С390К, С440, С590, С590К.

Прокат из стали С255 с массовой допей марганца 0,8-1,1% и кремния 0,15-0,30% изготовляют толщиной более 30 мм, из стали С285 того же химического состава -толщиной не менее 16 мм. Допускается способом термического улучшения со специального нагрева изготовлять листовой прокат стали С390 с химическим составом стали С345, а также способом термического упрочнения с прокатного нагрева изготовлять фасонный прокат с толщиной полки до 12 мм включительно стали С345 и С375 с химическим составом стали С245 и С255. В этом случае к обозначению стали добавляют букву Т, например С390Т, С390ДТ. Ударную вязкость после деформационного старения определяют по ГОСТ 7268-82 на образцах с концентратором вида U при температуре 20 °С. ГОСТ 27772-88 является основным при выборе материалов при проектировании строительных конструкций по СНиП II-23-81. Мы рассмотрели состояние вопроса выбора материала для металлических конструкций регламентированного отечественными нормативными документами.

Расчет и проектирование металлических строительных конструкций в Германии осуществляются по DIN 18800 (часть I). С сентября 1993 г. в Европе начато внедрение в большинстве стран единых европейских норм на стальную металлургическую продукцию. В частности в строительстве внедряется стандарт EN 10113:1993 «Горячекатанные изделия из свариваемой мелкозернистой строительной стали «Warngewalzte Erseugnisse aus schweissgeeigneten Feinkornbaustahlen». Этот стандарт разработан Техническим комитетом ECISS/TCIO «Строительные стали, стандарты качества» и принят Европейским комитетом стандартизации CEN 1993-03-05.

Стандарт EN 10113 внедряется в странах Европейского экономического сообщества Бельгии, Дании, Германии, Финляндии, Франции, Италии, Люксембурге, Нидерландах, Авст рии, Швеции, Испании и Англии. Стандарт предусматривает поставку листа толщиной < 63 мм и плит толщиной < 150 мм из горячекатанных свариваемых строительных сталей в состоянии термомеханической обработки. В табл. 3 приведен химический состав по ковшовой пробе. Прокат S 275 и S 355 данного стандарта представляет нелегированную высококачественную сталь. Прокат стали S 420 и S 460 легирован согласно EN 10020.

Механические свойства проката представлены в таблице 4.

Временное сопротивление Rm представлено в широком диапазоне для каждой марки. Это достигается соответствую щей термообработкой. Предел текучести ReH имеет фиксированные значения для определенного диапазона толщин. Оценка вязкости металла проката EN 10045-1 производится на образцах с острым надрезом — KCV и представлена в средних значениях работы удара при различных темпера турах. В отличие от отечественных стандартов, где приводятся минимально допустимые величины ударной вязкости вдоль проката в EN 10113 представлены средние значения работы удара вдоль проката (табл. 5) и поперек проката (табл. 6). Для проката от S 275 до S 460 требования по работе удара при -30 °С и ниже отсутствуют. Рассмотрим пример обозначения стального проката. Сталь термомеханической про катки с установленной минимальной величиной предела текучести 355 Н/мм2 и установлен ной минимальной величиной работы удара при температуре — 50 °С — обозначается EN 10113-1-S355ML Анализируя требования стандартов Украины и Европы необходимо отметить, что к пластичности проката Европа предъявляет более высокие требования. Для сварных конструкций основным требованием является свариваемость. Оценка этих свойств, как признано во всем мире, производится через углеродный эквивалент.

В отечественных стандартах ГОСТ 27772-88 этот показатель имеет следующие значения. Для стали С390 и С390К Сэ> 0,49%, стали С440 — не более_51%. Р»Я Очевидно, прокат по EN 10113 обладает улучшенной свариваемостью. При изготовлении и монтаже металлоконструкций возникает меньше проблем связанных с образованием трещин. Для изготовления металлических конструкций сварных пролетных строений в США применяется целый ряд углеродистых, низколегированных и среднелегированных обычных и высокопрочных сталей толщиной 3…60 мм, упрочненных термической обработкой, в том числе с прокатного нагрева. Немного о прочностных показателях металла используемых при расчете металлоконструкций. Строительные конструкции в Украине рассчитываются по предельным состояниям. В расчетах используют расчетные сопротивления Расчетные сопротивления по пределу текучести для стальных конструкций, рассчитываемых по предельному состоянию, получают путем деления предела текучести стали Ryn, принимаемого равным значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь на коэффициент надежности по материалу Ym .

Ry = Ryn / Ym Большое значение при сварке металлоконструкций имеет правильное применение схем сварки и порядка наложения сварных швов. При сварке особенно тонколистовых изделий большой проблемой является сохранение правильной формы и размеров конструкции, для этого применяются специальные схемы сварки, где указывается последовательность выполняемых швов и узлов конструкции. Мосты являются наиболее яркими представителями строительных конструкций. Мировые объемы строительства мостов превышают все другие виды металлических строительных конструкций. Наиболее значительные успехи в области мостовых конструкций достигну ты в США, Японии, Германии и Франции.

Основные виды сварки в цеховых условиях — автоматическая под слоем флюса и в защитных газах (как автоматическая, так и механизированная). На эти виды сварки в Японии приходится до 80% массы наплавленного металла. Однако в некоторых фирмах все еще применяется (до 65%) ручная дуговая сварка штучными электродами. В Японии в последние десятилетия сооружалось в среднем 2…3 км мостов в год, из них примерно 35…40% металлических массой 15000… 18000 тонн и около 50% железобетонных (преимущественно в монолитном исполнении).

В последние годы ручную сварку стала вытеснять механизированная сварка порошковыми проволоками диаметром около 2,0 мм в смеси защитных газов. Механизированная сварка порошковыми проволоками с газовой защитой применяется для стыковых соединений в вертикальном и потолочном положениях, а также для угловых швов внутри коробчатых элементов. В нижнем положении при значительной толщине металла находит применение многослойная сварка в узкую разделку порошковой проволокой. В цеховых условиях находят применение новые конструкции сварочных автоматов: портативные малогабаритные и комплексные многоэлектродные крупногабаритные и автоматизированные установки.

На монтаже для сварки в нижнем положении очень широко применяется автоматическая сварка под флюсом и в незначительных объемах — механизированная сварка порошковыми проволоками малого диаметра без газовой защиты.

Имеются сведения, что одно время в США применялась электрошлаковая сварка для выполнения вертикальных монтажных соединений. Однако в последних публикациях такие сведения отсутствуют, очевидно по причине разрушения в ряде случаев таких соединений при эксплуатации мостов в условиях отрицательных температур.

В США для сварки как в цеховых, так и в монтажных условиях допустимо применение следующих способов: ручная дуговая сварка штучными электродами; автоматическая сварка под флюсом; электрошлаковая сварка; механизированная сварка проволокой сплошного сечения в защитных газах; то же порошковой проволокой в защитных газах; механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой; электрогазовая сварка сплошной проволокой в защитном газе вертикальных соединений с принудительным формированием. Производство сварочных работ на монтаже допустимо при температуре окружающего воздуха или металла не ниже — 18 °С. Температура металла контролируется вблизи сварного шва. Если температура основного металла ниже — 18 °С, то свариваемый металл должен подвергаться предварительному подогреву на расстоянии, равном толщине свариваемого металла, но не менее 76 мм во всех направлениях от места сварки. Для сталей марок А514, А517 и А852 максимальная температура предварительного подогрева должна быть 205 °С для толщины до 38 мм включительно и 230 °С для больших толщин.

При сварке сталей двух различных марок температура предварительного подогрева устанавливается по более высокопрочной стали. При температуре основного металла от 0 до -18 °С необходимо подогревать металл до 21 °С и поддерживать эту температуру на протяжении всего периода сварки.

Ударная вязкость, как правило, определяется на образцах с острым надрезом (типа Шарпи) по центру шва. Это объясняется тем, что в сертификате на сталь всегда указывает ся предел погонного тепловложения, и поэтому режимы сварки устанавливаются с учетом этих данных и не должны оказывать отрицательного воздействия на металл ЗТВ. В некоторых случаях по решению главного инженера проекта проверяется ударная вязкость на образцах с надрезом по зоне крупного зерна. Температура испытания образцов устанавливается в пределах от -18 до -40 °С, а минимальное значение ударной вязкости составляет от 20 до 34 Дж/см2. Для случая электрогазовой и электрошлаковой сварки испытывается восемь образцов. Минимальный и максимальный результат не учитывается, а по оставшимся результатам определяется среднее значение. Однако при этом ни один из восьми образцов не должен иметь результаты ниже 2/3 нормы.

Для всех других способов сварки изготавливается и испытывается по пять образцов, а учитываются результаты испытания только трех образцов.

Если рабочие усилия направлены вдоль шва, сварку можно производить на остающихся подкладках толщиной 5…9 мм в зависимости от способа сварки. Допускается устанавливать остающиеся подкладки также в соединениях, испытывающих напряжения сжатия.

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сварные соединения классифицируют по различным признакам. Наиболее распро страненными из этих признаков являются следующие: геометрия примыкания соединяемых элементов, тип используемых сварных швов, способ сварки, условия работы, толщины сва риваемых элементов, свариваемые материалы.

При производстве строительных конструкций применяется преимущественно электродуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных швов и со единений регламентированы следующими нормативными документами: ГОСТ 8713-79 и ГОСТ.11533-75 — для швов выполняемых автоматической и полуавто матической сваркой под флюсом; ГОСТ 14771-76 — для швов, выполняемых сваркой в защитных газах; ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75 — для швов, выполняемых ручной дуговой сваркой.

В отдельных случаях применяются электрошлаковая сварка ГОСТ 15164-78, контактная сварка ГОСТ 15878-79 и дуговая точечная сварка ГОСТ 14776-79.

В зависимости от вида и геометрии примыкания соединяемых элементов указанными стандартами для дуговой сварки предусмотрены четыре характерных случая: — стыковое соединение, когда свариваемые элементы лежат в одной плоскости; — угловое соединение, когда две детали своими торцевыми поверхностями соединяются под определенным углом по отношению друг к другу; — тавровое соединение, когда одна деталь примыкает к другой своей торцевой поверхностью; — нахлесточное соединение, когда свариваемые элементы перекрывают друг друга. Рассмотрим некоторые главные особенности проектирования и изготовления сварных соединений строительных металлоконструкций. Стыковые соединения

Сварные стыковые соединения листовых деталей следует выполнять прямыми с полным проваром и с применением выводных планок.

В монтажных условиях допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва и сварка на остающихся стальных подкладках. При применении остающихся подкладок необходимо выполнять требования. Крепление подкладки необходимо производить со стороны свариваемых кромок. При ручной сварке зазор в собранном стыке должен быть 7±1 мм. Выполнение этих требований исключит появление трещин типа «усов». Толщина остающейся подкладки выбирается такой, которая на установленных режимах сварки исключает ее прожог. При изготовлении и монтаже сварку стыковых соединений ведут, как правило, с применением механизированных способов сварки наилучшие результаты имеют место при применении автоматической сварки под флюсом (Аф).

В табл. 1 представлены наиболее типичные стыковые соединения используемые в сварных строительных конструкциях. Стыки без разделки кромок выполняют при толщине элементов до 16 мм. Если стыкуемые листы имеют толщину более 16 мм рекомендуется производить разделку кромок двухстороннюю [2] или одностороннюю. Параметры стыка и режимы выбирают такими, что бы обеспечить полный провар. Стыки 1 и 2 осуществляют при разнице толщин листов не более 4 мм.

При значительной разнице толщин рекомендуются стыки по типу 3 (с односторонним уклоном) или по типу 4 (с двухсторонним уклоном). В мостостроении принято для растянутых элементов применять уклон 1:8, а для сжатых 1:5. Уклоны выполняют фрезеровкой или строжкой с соблюдением требований по шероховатости поверхности. Таблица 1

В последнее время в практике мостостроения начали применять элементы конструкций в виде пакета листов. В частности при строительстве автотранспортной эстакады в Одесском морском порту. В ряде пролетов нижние пояса были изготовлены из пакетов 40+40 мм; 40+32 мм; 40+24 мм. В отечественных нормативных документах отсутствуют рекомендации по конструированию монтажных стыков. Немецкие нормы DIN 18800 рекомендуют решение 5 и 6 (таблица). В зоне стыка при изготовлении производится небольшая разделка по плоскости соприкосновения листов с последующей заваркой и зачисткой этих участков. Толщина наплавленного металла составляет 7-8 мм. При автоматической сварке на монтаже на этом участке нельзя допускать полного проплавления омоноличенной зоны. Угловые соединенияПри производстве строительных стальных конструкций основной объем сварочных ра бот приходится на выполнение угловых швов. Эти швы в конструкциях заводского изготовления составляют по массе наплавляемого металла более 90% , из них около 40% — расчетные швы, размеры которых устанавливаются при проектировании в соответствии с расчетами на прочность, и около 60% — конструктивные швы. Поэтому рациональное проектирование соединений с угловыми швами служит большим резервом повышения качества и эффективности сварочного производства. При проектировании сварных узлов, один из элементов которых испытывает растягивающие напряжения по толщине листа, следует принимать конструктивные решения угловых и тавровых соединений с уменьшенным риском возникновения слоистых трещин. Для этого необходимо (Рис.1) .

— отказаться от применения одностороннего углового шва и перейти к двустороннему со сведением к минимуму концентрации деформаций в вершине сварного шва (Рис. 1, а);

Рисунок 1 — в тех случаях, когда это невозможно, применять соединения без разделки кромок с минимально возможным объемом наплавленного металла взамен соединений с полным проплавлением (Рис. 1, б); — применять при статических нагрузках соединения с разделкой кромок (h ^ t/З) неполным проплавлением (Рис. 1, в) — по возможности избегать применения V -образной разделки, применяя К-образную разделку (Рис. 1, г); — во всех случаях, когда это возможно, применять тавровые соединения вместо угловых (Рис. 1, а); Важным фактором при сварке ответственных конструкций является правильный подбор режимов сварки, что приводит к равномерному заполнению шва и уменьшает остаточные напряжения. Влияние режимов сварки на форму шва показаны на (рис.2).

Рисунок 2 В процессе сварки необходимо контролировать скорость сварки, чтобы она была умеренной при ручной сварке в приделах 20 м/ч.

СВАРНЫЕ УЗЛЫ

Сварные узлы строительных конструкций образуются стыковыми и угловыми соединениями. При проектировании необходимо стремиться к созданию наиболее благоприятных условий для выполнения сварных соединений в узлах (доступность, нижнее положение и т.д.), для применения автоматизированных или механизированных способов сварки — как гарантии качества. БалкиПри изготовлении балочных конструкций следует обращать внимание на взаимное расположение швов (Рис. 2). В соответствии с требованиями нормативных документов минимальное расстояние между двумя параллельными швами должно быть не менее 10 б, где б = толщина более толстого материала.

Рисунок 3 Монтажные соединения балочных или коробчатых конструкций решаются исходя из технических возможностей монтажной организации и проекта производства работ. В России повсеместно приняты сварные монтажные стыки. Конструкция такого стыка разработана в ИЭС им. Е.О. Патона и впервые применена в 1953 г. в пролетных строениях автодорожного моста через р. Днепр в г. Киеве — мост им. Е.О. Патона. Стык имеет один шов по нижнему поясу, вставку по стенкам балки и вставку по верхнему поясу. Такая конструкция стыка позволяет успешно применить автоматическую сварку под флюсом для выполнения в нижнем положении стыковых швов по нижнему и верхнему поясах и автоматическую сварку вертикальных швов стенки порошковой проволокой с принудительным формированием.

В главных балках коробчатого сечения применяют конструкцию совмещенного стыка. Для пропуска специальных удлинителей мундштуков в стенке выполняют вырезы. По верхнему поясу если возможно применяют вставки. Ортотропная плита проезжей части автодорожных мостовСтальная ортотропная плита является основным элементом современных металлических мостов. Широкое внедрение автоматической и механизированной сварки позволило создать современные конструктивные решения, индустриальные в изготовлении и на монтаже и экономичные по расходу стали. Выработанная в результате более чем 40-летнего развития современная конструкция ортотропной плиты состоит из стальных листов, подкрепленных продольными ребрами и поперечными балками или диафрагмами. Стальная ортотропная плита используется для проезжей части, являющейся одновременно верхним поясом главных балок, и для нижних поясов коробчатых пролетных строений. Аналогичные листовые конструкции подкрепленные набором продольных и поперечных ребер широко используются в судостроении.

Продольные ребра в течение многолетней отработки конструкции ортотропной плиты применялись самых различных форм : с открытыми и коробчатыми поперечными сечениями, сварные, прокатные, образованные роспуском сложных прокатных профилей и т.п. Открытые полосовые ребра имеют толщину 12-16 мм. Ребра коробчатого сечения изготавливают толщиной 5… 10 мм. Специалисты отдают предпочтение ортотропным плитам с продольными ребрами коробчатого сечения как имеющим конструктивные и технологические преимущества и более экономичным, чем плиты с полосовыми ребрами.

Основное преимущество продольных ребер коробчатого сечения — большая жесткость на кручение, предопределяющая пространственную работу конструкции и повышенный эффект распределения колесной нагрузки в поперечном направлении. Технологическое преимущество трапециедальных коробчатых ребер — меньший объем сварочных работ. Стенки коробчатых ребер приваривают к листу плиты (t = 12… 14 мм) только с внешней стороны швами с малыми катетами поэтому длина сварных швов при приварке таких ребер в 2 раза, а масса наплавленного металла — в 4 раза меньше, чем у плит с открытыми ребрами. Благодаря уменьшению тепловложений при сварке и повышенной пространственной жесткости снижаются сварочные деформации. Перечисленные преимущества оказывают решающее влияние на выбор коробчатых ребер.

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ УЗЛОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ, СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

В инженерной практике справедливы два принципа: местная непрочность (незаваренные щели, отверстия, вырезы и т.п.) и местная прочность, так называемые жесткие точки (приварка ребер, накладок, косынок, бонок и т.п.) приводят к общей непрочности. Причина заключается в следующем: силовой поток «притягивается» к более жестким местам и «отталкивается» от мест с меньшей жесткостью, поэтому любой участок конструкции, отличающийся жесткостью, вызывает концентрацию напряжений и опасен. Рациональное конструктивное оформление сварных узлов позволяет равномерно распределить силовой поток по сечениям элементов, т.е. устранить или снизить влияние на прочность концентраторов, а также остаточных напряжений и термического воздействия сварочной дуги и этим повысить сопротивляемость образованию хрупких и усталостных трещин.

Появлению трещин способствует снижение пластичности стали вследствие старения, т.е. одновременного воздействия на ее свойства старения и пластических (термопластических) деформаций. Старение — снижение пластичности стали, вызываемое распадом остаточного аустенита, которое при обычных температурах может длиться годами, а при 100…500 °С — несколько минут. Пластические деформации при изготовлении конструкций вызываются гибкой, правкой, вальцовкой, резкой на ножницах, прошивкой отверстий, вырубкой в штампах, расширением и последующей усадкой металла вследствие местного нагрева сварочной дугой или газокислородным пламенем. Во всех случаях значения пластических деформаций в зонах залегания концентраторов напряжений значительно больше (концентрация деформаций), а следовательно, больше и охрупчивание стали. При эксплуатации концентрация деформаций происходит в местах расположения конструктивных и технологических концентраторов под действием рабочих напряжений.

Различают три вида деформационного старения: динамическое, когда пластические деформации и старение металла протекают одновременно при 100…500 °С (нагрев и охлаждение металла сварных соединений вблизи различных концентраторов при сварке), когда свободная усадка в процессе остывания затруднена, при правке и гибке элементов конструкций в интервале 100…500 °С; искусственное, когда пластические деформации происходят при обычных температурах, а старение — при последующем нагреве до 100…500 °С (правка, гибка, резка на ножницах, пробивка отверстий и последующий нагрев деформированных мест сваркой или газокислородным пламенем); естественное, когда пластические деформации и последующее старение происходят при естественных (правка, гибка, резка на ножницах, пробивка отверстий без последующего нагрева).

Охрупчивание наиболее значительно при динамическом старении, ниже — при искусственном, еще ниже — при естественном. Особенно резко падает пластичность у вершин концентраторов, где деформации (и старение) наибольшие, поэтому в сварных соединениях трещины появляются в зоне расположения различных технологических дефектов или конструктивных концентраторов. В практике встречается много различных типов сварных узлов, которые в зависимости от условий эксплуатации приводят к ускоренному появлению трещин или серьезным авариям.

Технологические дефекты (непровары, трещины, надрывы, расслоения и подрезы) при сварке могут стать концентраторами термопластических деформаций в тех случаях, когда металл вблизи дефекта подвергается повторно местному нагреву; когда свободная усадка шва, имеющего дефект, затруднена или происходит усадка в жестком контуре.

Это может иметь место, если дефект расположен: а) на участке замыкания кольцевых швов при сварке встык труб или других замкнутых сечений; б) на участке замыкания ступеней при обратно- ступенчатом способе сварки; в) э пересекающихся швах (в том случае, когда дефект расположен в шве, выполненном в первую очередь); г) в металле кромок соединяемых швом элементов, имеющих надрывы, трещины, расслоения; д) в местах некачественной подварки дефектных участков; е) в соединениях, выполняемых в жестком контуре и в других случаях.

На практике встречаются сварные узлы, в которых термопластические деформации вызываются конструктивными концентраторами напряжений. В соединениях необходимо увеличить зазор между торцами элементов не менее чем на 50 мм, недоваривать швы до щели не менее чем на 30 мм или предварительно заваривать щель с полным проваром.

При выполнении приварки диафрагм и ребер жесткости рекомендуется на деталях делать скосы или вырезы. В таких случаях устраняется возможность наплавки шва на узкую щель. В других конструкциях местное охрупчивание стали вызывается объемным напряженным состоянием, которое возникает при наложении пересекающихся швов, направленных по трем (или более) пространственным осям. Для устранения подобных случаев рекомендуется сделать вырез или скос в одном или нескольких элементах. Деформационное охрупчивание металла шва усугубляется попаданием в него водорода или углерода. Интенсивное насыщение, шва водородом при сварке происходит, если используются влажный флюс, электроды с увлажненным покрытием или если на свариваемых кромках имеется влага, ржавчина, окалина. Науглероживание металла шва возможно при разделке кромок под сварку угольным электродом (воздушно-дуговой резкой) без последующего удаления с поверхности науглероженного слоя толщиной 1 мм, а также при наличии на поверхности разделки масла или краски.

Пластичность стали зависит от температуры: чем она ниже, тем меньше пластичность стали. Если металл сварного соединения был охрупчен вследствие термопластических деформаций, насыщения водородом и углеродом, то в некоторых случаях достаточно понизить температуру конструкции без приложения внешней нагрузки, чтобы в шве под действием остаточных напряжений образовалась трещина (так называемое самопроизвольное разрушение).

Технологии сваривания и их особенности

Первоначально стоит отметить привычный для многих классический способ сваривания изделий из металла с использованием в качестве источника энергии электродуги или газового пламени. Сама технология при этом может иметь такой формат:

• Ручной – в этом случае речь идет о потребности выполнения всех действий силами сварщика. Он не только отвечает за формирование шва и контроль всего процесса, но и обеспечивает подачу электрода к рабочему участку. Сварка может быть простой, под флюсом или же быть сваркой-пайкой. Но добиться высокого качества работы и соответствующей скорости ее выполнения при таком подходе весьма проблематично;
• Автоматический – здесь сварка металлоконструкций на заказ проходит без какого-либо участия человека. Предваряет работу комплексная настройка сварочного агрегата с учетом поставленных технологических условий. Но у каждой автоматики имеется ряд определенных ограничений, которые стоит принимать во внимание перед началом работы. Актуальны такие приспособления при массовом изготовлении, а их задействование существенно понижает себестоимость готового продукта;
• Полуавтомат – имеются свои нюансы и у этого метода металлообработки. Накладка шва осуществляется вручную, но за подачу электродов или проволоки отвечает специальный механизм. Технология позволяет добиться более высокой производительности рабочего процесса, причем без снижения при этом качества формируемого шва. Именно этот способ сваривания металлоконструкций пользуется сегодня наибольшим спросом и востребованностью.

Важно! Хотя только лишь описанными выше методами сварки дело не ограничивается.

Технологии не стоят на месте, производство развивается весьма активными темпами, а внедрение инноваций в технологические процессы не проходит бесследно.

Именно поэтому было придумано еще несколько способов сваривания. Каждая такая сварка металлоконструкций имеет свои особенности, отличительные свойства и обладает при этом несомненными преимуществами. Более всего востребованы такие технологии:

• Термитная – сварка этим способом предполагает обработку рабочих поверхностей в месте предполагаемого шва специальной смесью. На свое место она поступает в процессе горения. Несомненная выгода технологии заключается в возможности обработки трещин и прочих дефектов. При этом задействуется методика «наплыва» металла;
• Плазменная – в этом случае речь идет о применении ионизированного газа с его предварительным проходом между двумя электродами. Роль электродуги отведена самому газу, но эффект при этом получается несомненно более высоким. Плавление металла проходит под воздействием перегретого газового потока, причем толщина заготовки не имеет какого-либо определяющего значения;
• Электронно-лучевая – такая методика соединения заготовок позволяет формировать швы глубиной в пределах 20 см. Но это становится доступным лишь при условии соответствия отношения глубины прохождения луча и ширины формируемого шва 20:1. Но здесь не обойтись без вакуумной среды. Именно поэтому сфера задействования подобной технологии существенно ограничена рядом узкоспециализированных сфер деятельности человека.

Сборка деталей

Сварка металлоконструкций, подготавливаемых в виде отдельных сборных узлов, осуществляется согласно ГОСТ 5264-80, в котором определяются принципы монтажа на основе электродугового метода.
В соответствии с положениями этого документа определяется порядок подготовки металлоконструкции к сборке, включая способы подачи его отдельных элементов к месту сварки.

Устанавливаются режимы сплавления отдельных узлов металлоконструкций, которые выбираются в соответствии с данными, указанными в составленной ранее технологической карте на этот вид сварных работ.

Окончательный монтаж металлоконструкции осуществляется в определённой последовательности, включающей предварительную зачистку кромок и ближайших к ним участков. При этом подгонка элементов под сварку производится либо с помощью механических средств, либо посредством газовой резки.

При сборке уже подготовленного изделия руководствуются не только чертежами, но и уже упомянутыми ранее технологическими картами. В них, помимо режимов работы и порядка сборки должны указываться способы крепления деталей, а также методы контроля собранных изделий.

В процессе подготовки металлоконструкций следует исходить из того, что при их сварке предполагается использовать электрическую дугу, температура плавления которой может достигать 7000 °.

К особенностям этого метода сборки сложных объектов следует отнести и то, что при его реализации применяются специальные приспособления для сварки.

Технология автоматической сварки металлоконструкций

Рабочий процесс при этом виде сварочных работ полностью механизирован. С физической точки зрения происходит плавка металла за счет высокотемпературной электрической дуги.

Пламя горелки воздействует на объект сварки – размещенную в направлении шва проволоку. Дуга прикрыта гранулированным одеялом – флюсовой смесью. Смесь и проволока плавятся в сварочной ванне под воздействием высокой температуры.

Эластичная пленка, формируемая вокруг сварочной ванны, защищает металл и сварочную дугу от воздействия воздуха, который способствует образованию оксидной пленки, негативно сказывающейся на качестве шва.

Как обеспечить правильную сборку конструкции

Для получения надежной конструкции необходимо соблюдать следующие правила:

• при выборе проката запрещено отступать от требований проекта;
• необходимо соблюдать очередность монтажных работ;
• каждый элемент должен находиться на месте, предусмотренным чертежом;
• четко соблюдайте величину зазоров и рабочий угол стыковки;
• перед проведением сварочных работ необходимо выполнить подготовительные процедуры, предусмотренные технической документацией.

Виды сварных соединений в металлоконструкциях

Классификация сварных соединений зависит от следующих признаков:

• расположения соединения двух элементов металлоконструкции;
• типа используемого сварного шва;
• применяемых при соединении деталей сварочных технологий;
• условий проведения сварочных работ;
• толщины заготовок;
• марки сплава, из которого выполнены элементы металлоконструкций.

Классификация соединений в зависимости от расположения соединяемых деталей включает в себя четыре разновидности:

1. Встык, при этом все заготовки соединены в одной плоскости.
2. Внахлест, при этом края заготовок заходят друг на друга.
3. Угловое – предполагает соединение элементов металлоконструкций под определенным углом.
4. Тавровое соединение, при котором детали привариваются друг к другу торцевыми поверхностями.

Для выполнения стыковых соединений используют провар по толщине элемента либо швы создаются на выводных планках. При выполнении работ не на производстве применяется односторонняя сварка, после чего основание шва подваривается, то есть заполняется пространство между деталями по одной из кромок.

Применение выводных прокладок существенно отличается от описанного процесса. Подкладка прилегает к кромке обрабатываемых элементов. При этом размеры пространства не должны превышать 6 мм (для ручной технологии сварки металлоконструкций).

При использовании механизированных способов обработки пространство не должно быть более 15 мм. На выбор подкладки влияет толщина заготовки, иначе возможен прожог конструкции.

Возведение металлоконструкций при помощи стыковых соединений требует использования заготовок различной толщины. В этом случае при обработке необходимо уменьшение угла наклона более толстой конструкции, соответствующего 1/8 наклона растянутых элементов или 1/5 сжатых деталей.

Все металлоконструкции держатся за счет сварных узлов, лежащих в основе стыковых соединений. Разрабатывая проект, инженеры должны исходить из того, чтобы сварщики имели возможность качественно выполнить работы в местах узловых соединений.

Условия работы заключаются в следующем:

• для сварки узлов должны использоваться угловые или стыковочные соединения;
• работы должны выполняться преимущественно в нижнем положении.

Гарантией качества сварочных работ является применение механизированной или полностью роботизированной технологии сварки металлоконструкций.

Соединительные узлы имеют большое число различных подвидов, которые должны соответствовать определенным требованиям. В качестве примера можно привести балочный узел.

При его выполнении необходимо уделить особое внимание расстоянию между швами, которое не должно быть меньше, чем деленная на 10 толщина самой толстой стальной конструкции, присутствующей в узле.

Требования

К рассматриваемым работам допускают только профессиональных сварщиков. Их уровень квалификации регулируется требованиям нормативно-правовых документов, в зависимости от сложности объекта.

Качество применяемых материалов должно соответствовать ГОСТу 27772-88. В данном межгосударственном стандарте классифицирован стальной прокат, который разрешено использовать при монтажных работах.

На сварочных чертежах металлоконструкций необходимо выполнять полную расшифровку, которая включает в себя:

• тип применяемого металла;
• габаритные размеры;
• способ стыковки элементов;
• применяемое сварочное оборудование

Согласно действующему законодательству, сборка металлоконструкций на всех объектах выполняется под контролем государственных органов технического надзора.

Особенности создания сварных конструкций любого типа.

Независимо от типов сварных конструкций, при их создании следует учитывать некоторые особенности.

Главная из них, заключается в том, что представляя собой единое целое, все-таки сварная конструкция состоит из отдельных элементов, соединенных между собой одним из способов сварки.

В связи с этим при проектировании сварных конструкций важно учитывать следующее правило: расчет нагрузок, жесткости, прочности производится, как для единой конструкции, но с учетом того, что со временем сварные швы могут ослабнуть.

Сегодня задачу проектирования сварных конструкций облегчает специализированное программное обеспечение, в котором можно не только разработать трехмерный эскиз и проект, но и просчитать нагрузки, определить типы конструкций, сварных соединений, виды швов. Кроме того, можно подобрать и профили разной формы, даже задать индивидуальные параметры.

Но, даже используя при проектировании специализированное программное обеспечение, следует понимать и различать виды сварных конструкций, чтобы сделать правильный выбор.

Виды сварки для сборки металлоконструкций

Серьезным вопросом является вид сварки, применяемый при соединении швов. Марка стального профиля, его состав и толщина не единственное что имеет вес в вопросе удачности обработки шва. Также большое влияние имеет вид сварки.

Механизация производства повлияла на выбор цеховой сварки в пользу основанных на порошковых проволоках или автоматическом процессе, который выполняется в среде инертных газов либо в слоях флюса. Разница в методах состоит в том что первый из них, в основном, распространяется на соединения угловых швов расположенных под потолком или вертикальные соединения, в то время как второй вариант подходит для соединения деталей в нижних положениях.

Ранее очень распространенным видом соединения была электрошлаковая сварка, которая на данный момент практически не используется, в связи с тем что исследование специалистов в данной области показало ненадежность металлоконструкций возведенных этим способом, и что при отрицательных температурах она теряет свою прочностные характеристики.

Ручная дуговая сварка

По этим фактам можно рассудить, что в рабочих помещениях и даже на открытых участках, работы можно проводить используя любой вид сварки. Любопытно то, что иностранные фирмы, предприятия которых оснащены современными автоматами, все же большее внимание уделяют ручной дуговой сварке металлоконструкций. Серьезным примером может послужить Япония, значимые предприятия которой используют более 60% ручной сварки для возведения важных металлоконструкций.

Стоимость сварки металлоконструкций

Но от чего зависит ценник и сколько стоит сварка металлоконструкций в той или иной ситуации? Какие факторы способны повлиять на общее ценообразование и какие именно из них имеют первостепенное значение? Изначально при расчете стоимости во внимание принимаются такие аспекты:

• Тип используемого при сваривании металла или сплава;
• Технические нюансы озвученного клиентом заказа;
• Объемность требуемой заказчику партии заготовок;
• Дополнительная отделка (порошковая покраска и прочее);
• Сроки, которые отведены на реализацию проекта.

Возможно влияние и иных факторов. В определенной ситуации они могут иметь различную значимость, но при формировании ценника их учет проводится обязательно. Каждая дополнительная или сопроводительная услуга выбирается партнером самостоятельно с учетом имеющихся у него потребностей и пожеланий.

Но в любом случае стоимость сварки металлоконструкций за метр у нас будет выгоднее по сравнению с конкурентными предложениями.

Инновационные сварочные технологии

Со временем классический метод выполнения сварных работ совершенствовался, опытные специалисты разрабатывали инновационные способы соединения металлических деталей в единую конструкцию: сварка с применением лазерных установок, ультразвука, теплового эффекта и т. п.

Подобные новаторские идеи могут помочь сварщику в работе, облегчив выполнение некоторых задач и ускорив весь процесс сборки металлоконструкций в целом. По этой причине и сегодня в этой области не прекращаются научные разработки и исследования.

Способы сварки металлоконструкций.

Также применение инновационных технологий выполнения сварных работ позволяет сварщику получить ряд преимуществ:

• снизить показатели коробления металла;
• повысить скорость выполнения работы;
• сократить расходы зачистку сварного шва;
• снизить траты на закупку расходных материалов;
• выполнять соединения тонколистового металла.

Особенно интересны, с точки зрения продуктивности, качества полученных швов и экономичности, следующие технологии сварки:

1. Электронно-лучевая сварка применяется при работе с глубокими соединениями – до 20 см, но только при условии определенного соотношения ширины шва и глубины погружения инструмента – 20:1. Процесс формирования шва осуществляется в вакууме, поэтому использовать такую технологию в быту практически невозможно. Она применяется в сфере узкопрофильных производств.
2. Термитная сварка подразумевает нанесение особой смеси на контуры соединения деталей в процессе горения. Технологию применяют для ответственных конструкций из металла в готовом виде, когда с помощью наплавки металла надо устранить имеющийся дефект в виде трещины или скола.
3. Плазменная сварка подразумевает применение ионизированного газа, проходящего сквозь электроды с высокими сварочно-техническими характеристиками и выполняющего функцию дуги. Технология имеет более широкие возможности применения по сравнению с электронным типом, так как позволяет выполнить сварщику резку и сварку металлической конструкции с любой шириной металла.
4. Орбитальная аргонодуговая сварка с помощью вольфрамового электрода применяется для работы со сложными деталями из металла. Например, для неповоротных стыков труб с диаметром 20-1440 мм. В процессе работы активирующий флюс наносится 1 г/м шва. Это позволяет решить ряд важных технологических задач: уменьшить объем и вес сварной ванны за счет ведения операций пониженным током; благодаря давлению дуги на жидкий металл шов получается качественным в любом пространственном положении; сварку можно автоматизировать без разделки кромки.
5. Щадящие технологии сварки в смесях защитных газов Ar+CO2 и Ar+O2+CO2. При использовании такого метода выполнения сварочных работ можно получить более качественные соединения при сравнении со сваркой в СО2. При этом актуальный объем расходных материалов сократиться на 20 % за счет резкого снижения набрызгивания электродного материала, а переход к свариваемым частям металлоконструкции станет плавным.

На заметку! Каждая из них имеет ряд недостатков, отличается своеобразными особенностями и принципами осуществления, которыми важно овладеть до начала применения на практике.

Современная наука многогранна и непредсказуема.

Классическая технология сварки конструкций из металла

Сварка – уникальный способ получения неразъемных металлических соединений, открывающих человеку широкие возможности по снижению трудоемкости создания и установки металлоконструкций.
Она позволяет использовать рациональные типы сечений в металлоконструкциях, что приводит к снижению показателей металлоемкости в несколько раз, по сравнению с применением иных технологий.

Сегодня сварные работы выполняются с помощью разных методов, но все они создавались на основе знаний о классической технологии. Она проста и может реализовываться, как для бытовых целей, так и в промышленных масштабах.

Углы сварки металлоконструкций.
Если изготавливать сварочные металлоконструкции по классической технологии, потребуется применить следующие источники энергии:

• электрическая дуга;
• газовое пламя.

Оба варианта предполагают три метода выполнения сварных швов:

Автоматический

Не подразумевает человеческое вмешательство в процесс выполнения сварных работ. Сварочный аппарат настраивается на актуальный режим функционирования с учетом конкретного вида выполняемой операции единственный раз перед началом работы.

Поэтому важно понимать основную цель приобретения сварного оборудования при выборе в магазине. Используя автоматический режим, можно применять контактную и электрошлаковую сварку.

Полуавтоматический

При использовании данного метода сварные швы формируются вручную, а электроды подаются в автоматическом режиме. Такое положение дел позволяет повысить производительность работы без ущерба для качества создаваемых металлоизделий.

При полуавтоматической сварке можно применить газовый флюс, неплавкие электроды, сварочную проволоку.

Ручной

Все действия методом ручной дуговой сварки осуществляются сварщиком без применения автоматизированного оборудования: от контроля подачи электрода до формирования самого соединения.

Зачастую при ручном режиме применяют обыкновенную сварку под флюсом, электродуговую сварку или пайку газосварочным устройством. Данный метод рационально использовать в бытовых целях, а не на крупном производстве, потому что он чрезмерно затратный и характеризуется низкой производительностью.

На заметку! Полуавтоматический метод дуговой сварки металлических конструкций наиболее востребован на отечественном рынке. Он активно применяется в строительстве при монтаже железобетонных строений, в машиностроении при конструировании автомобилей, а также в быту.

Технология монтажа.

Мировая практика соединения каркаса с опорными элементами заключается в использовании прижимных болтов, которые монтируются на месте с возможностью боковой регулировки. Преимущество неподвижно устанавливаемых болтов заключается в том, что они могут сразу же увеличить устойчивость стальной надстройки (при условии подходящего уплотнения и расклинивания).

Особую сложность представляют соединения элементов стального каркаса с деталями, которые выполнены из других материалов, например, из стекла. Проблемными точками монтажа считаются также:

1. Лифтовые установки.
2. Внутренние отделочные панели, включая противопожарные щиты.
3. Внутренние перегородки.
4. Мансардные окна.

Здесь необходимо выдерживать минимальные значения допусков. Для того, чтобы определить, какие конкретные корректировки или зазоры могут быть необходимы на границе раздела между опорной стальной рамой и компонентами обтяжки, проводится оценка устойчивости каркаса стальконструкции. Как правило, делается вывод, что опорные шипы должны включать возможность регулировки в точке сопряжения креплений. В некоторых случаях могут быть архитектурные или инженерные причины, по которым диапазон регулировки может быть ограничен. В таких случаях, работая с расчетом «в обратном порядке», можно вывести, какие ограничения могут быть наложены на допустимые отклонения для возводимого стального каркаса.

Окончательная сборка.

Конечная цель процесса монтажа — передать правильно собранную раму для последующих работ. Ключевым критерием здесь является точность позиционирования каркаса, и это контролируется его монтажным положением.

Каркасная конструкция из стали представляет собой сборку, состоящую из большого количества относительно тонких и гибких компонентов. Общая точность сборки проверяют электронным отвесом по линии законченной конструкции. Кроме того, необходимо учесть, что некоторые деформации (изгиб конструкции под действием собственного веса) также влияют на фактическое положение стальной конструкции. На завершающем этапе производят приёмочные испытания, состоящие в измерении размеров и прогибов всех элементов.

Нормирование операций сборки и сварки металлоконструкции

Есть такое понятие, как нормирование операций сборки и сварки металлоконструкции. Т. е. установление сроков на выполнение работ с учетом всех технически обоснованных норм времени играет важную роль в реализации проекта. При этом учитываются:

• суммарный объем работ;
• сложность монтируемых металлоконструкций;
• время года;
• особые условия сборки;
• сжатость сроков сборки;
• особые пожелания заказчика.

Обязательно нужно предусмотреть наиболее рациональное использование производственных трудовых резервов.

Нормы техники безопасности при сборке и сварке металлоконструкций

Помимо опасности, вызванной применением электрического тока, процесс сварки сопровождается выделением пыли, газов и брызг расплавленного металла, а также световым, ультрафиолетовым и тепловым излучением. Необходимо постоянно проверять, исправно ли оборудование для сварки.

Перед началом работ в обязательном порядке надевают галоши и перчатки. Чтобы избежать кожных ожогов, вызванных влиянием излучения электродуги, работники для защиты надевают рукавицы из брезента, а на голову — шлем или щиток.

На шлеме в отверстие прямоугольной формы вставляется защитное стекло-светофильтр. Стекло должно соответствовать величине сварочного тока. Обычно место, где проводятся сварочные работы, закрывают экраном, кабиной, ширмой, чтобы защитить рядом находящихся людей

Когда требуется выполнение сварочных работ?

Сварочные работы позволяют быстро восстановить детали, сохранив их прочность. Многие манипуляции можно провести без разбора и откручивания резьбовых соединений, которые со временем могут закиснуть. С помощью сварки можно быстро восстановить деталь и не ждать запчасть из магазина. Это очень удобно, ведь техника не простаивает и быстро возвращается к работе.

Сварочные работы проводят в следующих случаях:

• наличие на деталях следов глубокой коррозии;
• трещины металлоконструкций, признаки деформации;
• проводятся дополнительные модернизации, например – крепеж для лебедки или навесного оборудования;
• требуется плановый ремонт, при котором устраняются дефекты кузова или металлоконструкций.

Выполнение сварочных работ лучше доверить профессионалам – мастер выполнит качественный провар без окиси и шлака, что позволяет добиться высокой прочности и жесткости конструкции. Для дополнительной защиты от коррозии металл обрабатывается нанесением полимерной краски.

Цены на сварочные работы

Сегодня конструкции из металла активно применяются при строительстве. Поэтому вопрос цены сварки за работу при монтаже металлоконструкций для многих является очень важным.

Наименование	Единица измерения	Цена
Быстровозводимый ангар	м 2	от 6 000 руб.
Быстровозводимый склад	м 2	от 6 000 руб.
Изготовление металлоконструкций	т	от 65 000 руб.
Ангары из металлоконструкций	м 2	от 6 000 руб.
Быстровозводимые здания из металлоконструкций	м 2	от 9 500 руб.
Строительство из металлоконструкций	м 2	от 6 000 руб.
Здания из металлоконструкций	м 2	от 9 500 руб.
Конструкции общественных зданий	кг	65 000 — 75 000 руб.
Конструкции производственных зданий (включая крановые пут)	кг	70 000 — 85 000 руб.
Конструкции сельскохозяйственных зданий	кг	62 000 — 75 000 руб.
Опоры, площадки, лестницы, ростверки вспомогательные конструкции	кг	85 000 — 115 000 руб.
Силосы и бункеры	кг	65 000 — 120 000 руб.
Емкости и резервуары под давлением	кг	80 000 — 150 000 руб.
Закладные изделия	кг	50 000 — 150 000 руб.
Стальные фермы	т	от 20 000 руб.
Колонны	т	от 20 000 руб.
Каркасы зданий и сооружения	т	от 42 000 руб.
Емкости для жидкостей и сыпучих материалов	т	от 63 000 руб.
Металлические стеллажи	т	от 5 000 руб.
Ограждающие конструкции	пог. метр	от 1 500 руб.
Каркасы для ворот	пог. метр	от 1 000 руб.
Опоры для трубопроводов	т	от 53 000 руб.
Каркасы для лестниц	пог. метр	от 1 000 руб.
Рольганги	ед	от 13 000 руб.
Эстакады	ед	от 6 500 руб.
Коники для полуприцепов	ед	от 18 500 руб.
Парковки для велосипедов	ед	от 1 500 руб.
Стальные опалубки для фундамента	ед	от 4500 руб.
Колесоотбойники для парковок	ед	от 1 000 руб.
Навесы и козырьки	ед	от 30 000 руб.
Металлические поддоны	ед	от 3 500 руб.
Разработка КМД
Зданий и сооружений до 30 тонн	кг	1 500 — 3 000 руб.
Зданий и сооружений 30-300 тонн	кг	1 000 — 1 200 руб.
Зданий и сооружений от 300 тонн	кг	800 — 1 000 руб.
Монтаж
Монтаж металлоконструкций	т	от 17 500 руб.
Изготовление и монтаж металлоконструкций	т	от 65 000 руб.
Монтаж заборов, ограждений	пог. м.	от 950 руб.
Монтаж обшивки здания профлистом	м 2	от 300 — 400 руб.
Монтаж обшивки здания сэндвич-панелями	м 2	от 400 — 900 руб.
Монтаж фасонных элементов	пог. м.	от 180 руб.
Установка ворот	шт.	от 13 500 руб.
Устройство бетонной армированной плиты	м 3	от 3 500 руб.
Устройство плиты перекрытия	м 3	от 3 700 руб.
Фундаментные работы	м 3	по договору
Очистка металлоконструкций
Степень подготовки поверхности St2 по ISO 8501-1	кг	1 000 руб.
Степень подготовки поверхности Sa2 по ISO 8501-1	кг	2 500 — 4 000 руб