пути повышения качества сварочных работ при монтаже металлического каркаса здания

1.1 Тепловые процессы при сварке и образование сварочных напряжений и деформаций

Сварка является ведущим технологическим процессом при изготовлении и монтаже строительных конструкций.
Сварка-это технологический процесс получения неразъемных соединений металлических элементов конструкций при нагревании или пластическом деформировании. Соединения при сварке осуществляют за счет установления межатомных связей между свариваемыми частицами металла.
Сварка является высокопроизводительным технологическим процессом, благодаря своей простате находит широкое применение в строительстве. Сварка является экономически выгодным процессом. например, при замене клепаных или болтовых конструкций на сварные соединения экономия металлов составляет 20-25%, а при замене литых деталей сварными – около 50%.
При сварке происходит местный разогрев элемента теплом сварочной дуги. Распределение температуры в момент сварки в элементе неравномерное.
…

1.2 Общие понятия о деформациях и напряжениях

Деформацией называют изменение формы и размеров элементов конструкции под действием усилия. Если форма элементов конструкции восстанавливается после прекращения действия силы, то деформацию называют упругой. Если элемент не принимает первоначальную форму, то он получил остаточную, пластическую деформацию.
До достижения в элементе напряжений, равных пределу текучести стали Т, напряжения и деформации линейно связаны, т.е. увеличение напряжений происходит пропорционально увеличению деформаций. При напряжениях равных пределу текучести деформации растут без изменения нагрузки (металл течет) и эти деформаций являются остаточными.
Деформации, развивающиеся при сварке, бывают временными и остаточными. Временные деформации − развиваются в период сварочного нагрева. Остаточные деформации сохраняются в течение длительного периода времени.
…

1.3 Основные мероприятия по уменьшению сварочных напряжений и деформаций

Для уменьшения величины и опасного влияния остаточных сварочных напряжений и деформаций на работоспособность и точность металлических строительных конструкций следует при проектировании и изготовлении конструкций предусмотреть мероприятия по их снижению.
Мероприятия по снижению остаточных сварочных напряжений и деформаций разделяются на три группы:
− мероприятия, назначаемые до сварки на стадии проектирования конструкций;
− мероприятия, используемые в процессе сварки;
− мероприятия, используемые после сварки.
Мероприятия, назначаемые до сварки на стадии проектирования конструкций
До сварки конструкций на стадии проектирования назначают конструктивно-технологические мероприятия, которые в процессе сварки и последующего охлаждения снизят величину остаточных сварочных напряжений и деформаций.
…

1.4 Контроль качества сварных соединений

Показателями качества сварных соединений служат такие свойства, как прочность, отсутствие дефектов и количество правок сваренной конструкции. От качества сварных швов и соединений зависит работоспособность сварных конструкций и их безопасность в процессе эксплуатации для окружающей среды и людей. Поэтому контроль качества сварных соединений является неотъемлемой составляющей процесса изготовления строительных металлических конструкций.
Контроль качества надо осуществлять, начиная с проверки качества свариваемой стали, проверки подготовки сварки, заканчивая проверкой качества полученного сварного соединения. Трудоемкость контрольных операций может доходить до 30% от общей трудоемкости изготовления сварной конструкции.
Качество сварных соединений контролируют в процессе изготовления следующими методами контроля, которые по воздействию на материал делятся на:
− разрушающие методы;
− неразрушающие методы.
…

1.5 Общие рекомендации по повышения качества сварочных работ

Организации, осуществляющие строительство жилых домов, производственных и коммерческих зданий должны обеспечить контроль производства сварочных работ в установленном порядке, а именно иметь:
– аттестованный персонал (сварщиков и ИТР сварочного производства ПБ 03-273-99; РД 03-495-02);
– аттестованные технологии сварки (РД 03-615-03);
– аттестованное сварочное оборудование (РД 03-614-03);
– аттестованные качественные сварочные материалы (РД 03-613-03);
– качественно осуществлять входной и операционный контроль, а также организацию приёмочного контроля сварочных работ;
– сборочно-сварочную оснастку, внедрять нормокомплекты сварщиков;
– применять новое сварочное оборудование с дистанционной регулировкой сварочного тока.
…

2.1 Ошибки при выполнении сварочных работ

Ошибки в сварочном процессе не являются редкостью, и многие из них могут иметь значительное влияние на качество, производительность и авторитет компании производителя.
Пристальное внимание на долгосрочную перспективу, в отличие от ежеминутной экономии, является одним из способов, чтобы помочь избежать дорогостоящих ошибок.
Не зависимо, какой применяется процесс сварки – MIG или TIG, тщательно подбирая сварочное оборудование, горелки и материалы можно добиться значительной экономии на расходах.
Так как существует множество факторов, требующих постоянного контроля – оборудование, сварочный процесс, металл и расходные материалы – неизбежно, что ошибки будут происходить в большинстве сварочных работ, каждый день.
Бывают ошибки и по причине человеческого фактора, например, сварщик может установить на источнике питания или механизме подачи проволоки неверные параметры или неправильно установить сварочную горелку.
…

2.2 Повышение качества работ ручной сварки

Ручная сварка – это самый распространенный вид дуговой сварки, но у новичков она может вызывать большие проблемы. В отличие от сварки проволокой, когда оператору по сути приходится лишь «прицелиться и нажать на курок», ручная сварка требует более высокого уровня навыков и техники сварки. Для этого необходимо придерживаться основных принципов работы:
1. Необходимость использовать распространенные марки стали
Сюда входят стали марок AISI-SAE от 1015 до 1025 с максимальным содержанием кремния 0,1% и серы 0,035%. Они позволяют вести сварку на высокой скорости и с минимальной вероятностью растрескивания, что значительно упрощает работу сварщика.
Низколегированные и углеродистые стали с более «необычным» химическим составом имеют тенденцию растрескиваться во время сварки, что особенно характерно для толстопрофильных материалов и жестких конструкций. Кроме того, стали с высоким содержанием серы и фосфора не рекомендуются для массового производства.
…

2.3 Альтернативные методы повышения качества сварочных швов

В современных условиях повышение качества сварных соединений и выполнение возросших объемов сварочных работ могут быть обеспечены на основе дальнейшей автоматизации и механизации процессов сборки и сварки, применения более совершенной технологии и организации сварочномонтажных работ, совершенствования обучения и повышения квалификации кадров.
Более или менее успешные попытки применить механизированную сварку при монтаже каркасов были еще в 1960-х годах. Хорошо известны примеры применения автоматической сварки в таких известных фирмах, как Lincoln Electric (США), ESAB (Швеция) и в ряде других.
Наиболее удачными, по мнению авторов, были технология и оборудование орбитальной сварки фирмы Polisud (Франция).
Хорошо зарекомендовал себя комплект оборудования для орбитальной сварки, разработанный предприятием «Электромеханика» (Ржев) – сварочная головки «Атос» и источник питания ВСВУ-160 (315).
…

2.4 Квалификация исполнителей

Программа «Правила производства сварочных работ и контроль качества сварных соединений» разработана в соответствии с требованиями, описанными в РД 34.15.132-96 «Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов».
Согласно требованиям, представленным в пункте 1.2.5. руководить сварочными работами могут только лица, прошедшие специальную подготовку в области сварки.
Руководство сварочными работами должно осуществлять лицо, имеющее документ о специальном образовании или подготовке в области сварки.
Руководить работами по сварке, контролю сварных соединений и операционному контролю могут специалисты, знания и профессиональную подготовку которых проверяют не реже одного раза в три года.
…

Литература

1. Акулов А.И. Сварка в машиностроении. – Москва: Машиностроение, 2002.
2. Блинов А.Н., Лялин К.В. «Сварка конструкции», Москва, 2003.
3. Винокурова В.А. «Сварка в машиностроении», Москва, 2001.
4. Горбатовский И.В. Сварка металлов. Справочник мастера и рабочего, Новосибирское книжное издательство, 1990.
5. Колчанов Л.А. Сварочное производство. Учебное пособие – Ростов н/Д: «Феникс», 2002.
6. Клыков Н.А., М.В. Шахматов, В.Н.Голиков, А.В. Пуйко Производство сварных конструкций: Учебное пособие – Челябинск, ЧГТУ, 1992.
7. Милютин В.С., Коротков В.А. Источники питания для сварки: Учебное пособие. – Челябинск: Металлургия Урала, 1999.
8. Николаев Г.А. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т. – М.: Машиностроение, 1978 – Т.1/ Под ред. Н.А. Ольшанского, 1978.
9. Патон Б.Е. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. – М.: Машиностроение, 1998.
10. Чебан В.А. Сварочные работы/Серия «Учебники, учебные пособия», – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
11. Чернышов Г.Г.
…

Приложение А

Классификация стали по технологической свариваемости
Отдельные марки сталей
Эквивалент углерода Сэ, %
Степень свариваемости
Характеристика свариваемости сталей
Ст2, Ст3, 08,
10, 20, 09Г2С,
16К, 10Г2С,15К
< 0,25 Хорошая, I группа Свариваются любыми видами сварки без применения особых приемов подогрева, термической обработки, образуя соединения высокого качества 15ГС, 17ГС, 14ХГС, 20ГСЛ, 15ХМ, 16ГС, 17Г1С 0,25–0,35 Удовлетвори-тельная, II группа Требуется строгое соблюдение режимов сварки и температурных условий, включая подогрев до 100- 150 ° С при сварке и послесварочную термическую обработку в отдельных случаях, а также применение специального сварочного материала 12Х1МФ, 20ХМФЛ, 15Х1М1Ф, 15Х1М1ФЛ, 12Х11В2МФ 0,35–0,45 Ограниченная, III группа Требуется подогрев до 250- 300 ° С и последующий после сварки отпуск. Перед сваркой стали подвергают термической обработке. ...