Книги по строительству и ремонту

Ручная дуговая сварка

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

2.1. Типы сварных соединений. Сварные швы

Термины и определения основных понятий по сварке металлов устанавливает ГОСТ 2601—84. Сварные соединения подразделяются на несколько типов, определяемых взаимным расположением свариваемых деталей. Основными из них являются стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые соединения. Для образования этих соединений и обеспечения требуемого качества должны быть заранее подготовлены кромки элементов конструкций, соединяемых сваркой. Формы подготовки кромок для ручной дуговой сварки стали и сплавов на железоникелевой и никелевой основе установлены ГОСТ 5264—80.

Стыковым соединением называют соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями. На 2Л показаны формы подготовки торцевых поверхностей (кромок) и очертание сварного стыкового шва, полученного в результате сварки.

ГОСТ 5264—80 предусмотрено 32 типа стыковых соединений, условно обозначенных Cl, C2, С28 и т.д., имеющих различную подготовку кромок в зависимости от толщины, расположения свариваемых элементов, технологии сварки и наличия оборудования для обработки кромок. На 2.1, а показана подготовка кромок для элементов толщиной 1—4 мм в виде отбор-товки, при расплавлении которой образуется шов. На 2.1,6 показаны два вида подготовки кромок без их скоса (разделки): первый применяют при толщине металла 1—4 мм и односторонней сварке, второй при толщине 2—5 мм и сварке б двух сторон. При большой толщине металла ручной сваркой невозможно обеспечить проплавление кромок на всю толщину, поэтому делают разделку кромок, т.е. скос их с двух или одной стороны. На 2.1, в показан один из распространенных видов подготовки кромок при толщине металла 3—60 мм. Кромки окашивают на строгальном станке или термической резкой (плазменной, газокислородной). Общий угол скоса (50±4)°, такая подготовка называется   односторонней   со   скосом   двух кромок. При этом должна быть выдержана величина притупления (нескошенной части) «с» и зазор «б», величины которых установлены стандартом в зависимости от толщины металла. На рисунке показано очертание основного «О» и подварочного «П» швов. Шов стыкового соединения называют стыковым швом, а подварочный шов — это меньшая часть двустороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при поседующей сварке основного шва или накладываемая в последнюю очередь, после его выполнения. На этом же рисунке показана подготовка кромок стали толщиной 6—100 мм со стальной подкладкой, применяемая иногда в строительстве в случае невозможности выполнить подварочный шов. Кроме того, там же показан вариант стыкового шва с разделкой только одной детали под углом (45±2)° и с разделкой вертикальной детали под тем же углом.

На рис, 2.1, г показана подготовка кромок стали толщиной 8—120 мм. Обе кромки свариваемых элементов   скашивают с двух   сторон на угол   (25±2)° каждую, при этом общий угол скоса составляет (50 ± ±4)°, притупление «с» и зазор «б» устанавливаются стандартом в зависимости от толщины стали. Такая подготовка называется двусторонней со скосом двух кромок. При этой подготовке усложняется обработка кромок, по зато резко уменьшается объем наплавленного металла по сравнению с односторонней подготовкой. Стандартом предусмотрено несколько вариантов двусторонней подготовки кромок: подготовка только одной верхней кромки, применяемая при вертикальном расположении деталей, подготовка с неравномерным пс толщине скосом кромок и др.

Угловым соединением называют соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев. Таких соединений насчитывается 10: от У1 до У10.

На 2.2 показаны примеры угловых соединений и очертания угловых швов. Для толщины металла 3— 60 мм кромку примыкающего элемента скашивают под углом (45±2)1°, сварной шов основной «О» и под-варочиый «П» (2.2, а). При этой же толщине и сквозном проваре можно обойтись без подварочного шва (2.2,6). Часто применяют угловое соединение со стальной подкладкой (2.2, в), которая обеспечивает надежный провар элементов по всему сечению. При толщине металла 8—100 мм (2.2, г) применяют двустороннюю разделку примыкающего элемента под углом (45±2)°.

Тавровым соединением (2.3) называют сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен угловыми швами к боковой поверхности другого элемента. Стандартом предусмотрено несколько типов таких соединений: с Т1 по Т9. Распространенным является соединение, показанное на 2.3, а, для металла толщиной 2—40 мм. Для такого соединения никакого скоса кромок не делают, а обеспечивают ровную обрезку примыкающего элемента и ровную поверхность другого элемента.

При толщине металла 3—60 мм и необходимости сплошного шва между элементами, что предусматривается проектом конструкции, в примыкающем элементе делают разделку кромок (2.3, б) под углом (45±2)°. На практике часто применяют тавровое соединение с подкладкой (2.3, в) при толщине стали 8—30 мм, а также соединение с двусторонним скосом кромок примыкающего элемента при толщине стали 8—40 мм (рис, 2.3,г). Все эти соединения со скосом кромок примыкающего элемента обеспечивают получение сплошного шва и наилучшие условия работы конструкций

Нахлесточным соединением называют сварное соединение, в котором сваренные угловыми швами элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга. Стандартом предусмотрено два таких соединения: HI и Н2 (2.4). Как видно из рисунка, они отличаются только тем, что в соединении на 2.4, а привариваются два торца к поверхности элементов, а в соединении на 2А, б — только один торец. Применяют иногда разновидности нахлесточного соединения: с накладкой (2.4, б) и с точечными швами (2.4, г), соединяющими части элементов конструкции.

Из перечисленных сварных соединений наиболее надежными и экономичными являются стыковые соединения, в которых действующие нагрузки и усилия воспринимаются так же, как в целых элементах, не подвергавшихся сварке, т.е. они практически равноценны основному металлу, конечно, при соответствующем качестве сварочных работ. Однако надо иметь в виду, что обработка кромок стыковых соединений и их подгонка под сварку достаточно сложны, кроме того, применение их бывает ограничено особенностями формы конструкций. Угловые и тавровые соединения также распространены в конструкциях. Нахлесточные соединения наиболее просты в работе, так как не нуждаются в предварительной разделке кромок, и подготовка их к сварке проще, чем стыковых и угловых соединений. Вследствие этого, а также из-за конструктивной форм>1 некоторых сооружений они получили распространение для соединения элементов небольшой толщины, но допускаются для элементов толщиной до 60 мм. Недостатком нахлесточных соединений является их неэкономичность, вызванная перерасходом основного и наплавленного металла. Кроме того, из-за смещения линии действия усилий при переходе с одной детали на другую и возникновения концентрации напряжений снижается несущая способность таких соединений (2.4, д).

На всех рисунках сварных соединений показаны очертания сварных швов. Разрезы этих швов — стыковых, угловых и точечных — показаны на 2.5. На всех швах стрелкой показан корень шва — часть шва, наиболее удаленная от его поверхности. В большинстве случаев корень шва расположен в самом начале или в середине шва, и от качества его провара зависит работоспособность сварного шва, особенно при переменных и динамических нагрузках.

Кроме перечисленных сварных соединений и швов при ручной дуговой сварке применяют соединения под острыми и тупыми углами по ГОСТ 11534—75, но они встречаются значительно реже. Для сварки в защитном газе, сварки алюминия, меди, других цветных металлов и их сплавов применяют сварные соединения и швы, предусмотренные отдельными стандартами. Например, форма подготовки кромок и швов конструкций трубопроводов предусмотрена ГОСТ 16037—80, в котором определены основные размеры швов для различных видов сварки. На рис, 2,6, а показана подготовка кромок шва С-1 с толщиной элементов 2—4 мм для ручной дуговой сварки плавящимся электродом и 2—3 мм для сварки неплавящимся электродом в защитном газе. На 2.6, б показана форма подготовки кромок шва С-6 с толщиной 3— 20 мм для комбинированной ручной сварки плавящимся или неплавящимся электродом подварочного шва и последующей механизированной сварки основного шва, а также для сварки стали толщиной 3 мм неплавящимся электродом в защитном газе.