Основные методы сварки металлоконструкций
Монтажные стыковые швы прокатных балок (рис. 47, а) выполняют сначала на толстом, а затем на тонком металле. Поэтому сначала накладывают швы полок [1] и [2], а затем – стенки [3].
При изготовлении сварных балок с совмещенным стыком угловые швы соединения стенки с полкой [4] выполняют в последнюю очередь (рис. 47, б). Продольные швы не доводят до конца балки на величину, равную одной ширине полки (для низкоуглеродистой стали) или двум (для легированной стали).
Если толщина полок разная, балка получается со смещенным стыком (рис. 47, в). Сначала выполняют стыковой шов полки с большей толщиной (1), а затем с меньшей (2). Желательно, чтобы угловые швы (4) накладывали одновременно два сварщика от концов к середине монтажного стыка.
Узел фермы сваривают последовательно – от середины фермы к опорным узлам (рис. 47, г). Сначала выполняют стыковые, а затем угловые швы. Если швы разного сечения, то вначале накладывают швы с бóльшим сечением, а затем с меньшим.
Каждый элемент при сборке прихватывают швом длиной 30–40 мм. Близко расположенные швы нельзя выполнять сразу. Вначале дают остыть тому участку основного материала, где будет накладываться близко расположенный шов. Это снизит перегрев металла и пластические деформации. Конец продольного шва выводят на торец привариваемого элемента на длину 20 мм (рис. 47, д).
Рис. 47. Методы сварки металлоконструкций (цифры обозначают последовательность выполнения швов):
а – прокатные балки; б – сварные балки с совмещенным стыком; в – сварные балки со смещенным стыком; г – фермы; д – последовательность выполнения продольных швов; е – настил; ж – резервуар; з – газовая сварка труб левым способом; и – то же правым способом; к, л – газовая сварка неповоротных стыков; м, н – электродуговая сварка труб с поворотом на 180° (точками показано начало шва, стрелками – его окончание)
Методы стыковых и нахлесточных соединений листовых материалов уже были рассмотрены довольно подробно. Но при изготовлении крупных конструкций, например металлических настилов, обшивок, цистерн и т. п., большое значение имеет порядок сваривания отдельных листов, имеющий целью снизить неизбежные деформации. Порядок выполнения швов при сварке таких элементов для плоских конструкций показан на рис. 47, е, а для цилиндрических – на рис. 47, ж.
Сварка трубопроводов на поворотных стыках
При газовой сварке трубопроводов на поворотных стыках трубы ∅ 14–48 мм с толщиной стенки до 3 мм сваривают левым способом (рис. 47, з), а трубы 57–159 мм с толщиной стенки более 3 мм – правым способом (рис. 47, и). При этом сварочная ванна должна располагаться ниже верхней точки трубы. В случае работы с неповоротными стыками сварку ведут встречными швами. При диаметре труб до 100 мм включительно таких швов два (рис. 47, к), на трубы толще 100 мм накладывают 4 шва (рис. 47, л). Сварку выполняют преимущественно правым способом. Во время сварки одного стыка не допускаются перерывы в работе. Присадочный пруток располагают более полого к изделию, а по окончании сварки пламя горелки отводят от расплавленного металла постепенно.
При электродуговой сварке трубопроводов стыки труб ∅ 219 мм и менее независимо от толщины стенки выполняет один сварщик. Стыки труб большей толщины сваривают одновременно два сварщика. При сварке толстых труб обязательна разделка шва, швы выполняются многопроходными. Корневой шов выполняют электродом ∅ 3 мм, а число слоев зависит от толщины стенки.
После каждого прохода обязательно зачищают поверхность предыдущего шва от шлака. Сварку ведут как можно более короткой дугой. Ширина шва должна перекрывать ширину разделки на 1,5–2 мм в каждую сторону. Облицовочный шов выполняют так, чтобы он имел плавное сопряжение с поверхностью трубы. В отличие от сварки газовой, при сварке дугой встречные швы выполняют так, чтобы сварка следующего шва велась на максимальном удалении от только что выполненного предыдущего (рис. 47, м – н).
Сварка трубопроводов на неповоротных стыках
Сварка неповоротного стыка привертикальном расположении трубы. Сварка трубы в данном положении приравнивается к сварке горизонтальных швов, но отличается тем, что при поступательном движении электрода необходимо постоянно изменять угол наклона электрода по отношению к шву вокруг периметра трубы. При этом можно использовать все приемы и рекомендации для сварки горизонтальных швов на вертикальной плоскости.
Сварка корневого валика на трубе (стык). Если требуется качественное формирование обратного валика без выборки и подварки, то сварка выполняется электродом ∅ 3 мм. Сварочный ток выбирается в зависимости от толщины основного металла, зазора между кромками и толщины притупления и лежит в минимальном или среднем диапазонах. Наклон электрода к вертикальной плоскости нижней трубы составляет 80–90° (рис. 48, а), а по отношению к направлению сварки должен выдерживаться в зависимости от проплавления обратной стороны корня шва. При сварке углом назад достигается максимальное проплавление; углом вперед – минимальное. Длину дуги необходимо выдерживать короткой при недостаточном проплавлении или средней при нормальном проплавлении.
Скорость сварки определяется по объему сварочной ванны. На рис. 48, б показаны дефекты в корне шва с обратной стороны при чрезмерной полноте валика. Чем больше полнота корневого валика, тем дольше в жидком состоянии находится металл шва и тем больше размеры дефектов. Скорость сварки необходимо подобрать такую, чтобы обе кромки хорошо сплавлялись, а валик был нормальным, не выпуклым. Если позволяет толщина металла и заложена выборка и подварка обратной стороны корня шва, рекомендуется применять электрод ∅ 4 миллиметра.
Рис. 48. Сварка неповоротного стыка при вертикальном расположении трубы
Второй корневой валик выполняют во всю ширину, проплавляя первый корневой валик и захватывая кромки обеих труб. Диаметр электрода зависит от ширины первого валика, который сварщик определяет путем промера торцом электрода. Торец электрода с покрытием должен касаться поверхности первого корневого валика. Сварочный ток в среднем диапазоне. Наклон электрода по отношению к вертикальной плоскости такой же, как при сварке корневого валика. Сварку производить углом назад. Скорость такая, чтобы валик был нормальным.
Заполнение разделки начинается с нижней кромки, которая является площадкой, что позволяет применить более производительные методы сварки.
Третий валик горизонтального шва (рис. 48, в – г) рекомендуется выполнять на повышенных режимах. Сварочный ток в среднем или максимальном диапазоне. Наклон электрода 70–80° к поверхности кромки нижней трубы. Сварку производят под прямым углом или углом назад, в зависимости от расположения шлака.
Скорость сварки надо выбрать такую, чтобы валик получился с выпуклостью («горбинкой»), как при сварке в нижнем положении, что создает полочку, которая и позволит следующий валик сваривать на повышенных режимах. Центром дуги (электрода) необходимо двигаться по нижнему краю второго корневого валика. Перед сваркой третьего валика необходимо, чтобы сварщик выбрал, каким должен быть по полноте третий валик, чтобы незаполненная разделка (между верхней кромкой разделки и выполненным швом) не получилась очень широкой для одного (четвертого валика) или очень узкой для двух валиков. Ширина от верхнего края третьего валика до верхней кромки должна остаться минимальной: в диаметр электрода с покрытием или чуть больше.
На рис. 48, в – г показан третий слой, выполненный в два валика (третий и четвертый). Сварка четвертого валика выполняется на этих же режимах, хотя валик является чисто горизонтальным. Поверхностная сила натяжения не дает стекать жидкому металлу вниз.
Наклон электрода при сварке четвертого валика составляет 80–90° к вертикальной поверхности нижней трубы. Основная масса шлака стекает в нижнюю часть шва, что позволяет производить сварку под прямым углом или под небольшим углом назад. Скорость сварки необходимо выбрать такую, чтобы сварочная ванна сплавляла верхнюю кромку разделки с вершиной третьего валика, проплавляя в центре второй валик.
