г. Екатеринбург, проспект
Космонавтов, 107
Космонавтов, 107
Пн-Пт с 9:00 до 18:00 Сб,
Вс выходной
Вс выходной
При соединении металлоконструкций с внутренними упругими усилиями критически важно учитывать начальное напряженное состояние. Обычно такие усилия формируются на этапе гибки, прокатки или вытяжки.
Чтобы при соединении шва не произошло перераспределения внутренних сил, применяются специальные методики. Напряжения, возникшие в теле элемента в ходе предварительной деформации, зависят от геометрии, марки, способа нагружения и скорости охлаждения.
Перед выполнением соединения, по СНиП II-23-81* и ГОСТ 27751-2014, следует выполнить расчет остаточных сил. В большинстве случаев используется метод эквивалентного напряжения по формуле:
σэкв = √(σ₁² + σ₂² − σ₁σ₂ + 3τ²).
Это позволяет оценить возможность смещения усилий под действием тепловой деформации. При превышении 0,7 от предела текучести стали на участке сварки допускается только контактное соединение или точечная фиксация с последующей термообработкой.
Выбор способа соединения зависит от конфигурации. При линейном натяжении применяют стыковую сварку с обратным подогревом.
Температура подогрева не должна превышать 200 градусов, чтобы не снять остаточную прочность. При круговом армировании допускается прерывистая точечная фиксация, не затрагивающая среднюю ось элемента.
Рекомендуется использовать аргонодуговой метод при работе с прутками и профильной трубой.
Толщина соединяемых деталей оказывает влияние на термический режим. При толщине менее 5 мм возможно применение импульсной дуги с короткой длиной дуги до 1,2 мм и током не выше 90 А.
При этом напряжение держится в пределах 17–20 В. Для заготовок свыше 10 мм толщина шва регулируется послойно, с контролем температуры в зоне термического влияния.
Каждый последующий валик накладывается после полного остывания предыдущего. Это исключает перегрев и сохраняет заданную структуру.
При фиксации балки с внутренними усилиями важно равномерно распределить точки фиксации. Расстояние между ними должно составлять не более 200 мм при длине профиля до 3 м.
При большей длине точки крепления располагают через каждые 300 мм с обязательной фиксацией центрального участка до начала прогрева. Это стабилизирует положение элемента во время расплавления краев соединения.
Для элементов, полученных вытяжкой, критичен выбор температуры прогрева. Предел нагрева определяется как 0,4 от температуры плавления материала.
Для низкоуглеродистой стали — около 520 градусов. Превышение вызывает отпуск, при котором внутренние усилия исчезают.
Применяют кратковременный подогрев, продолжительностью не более 5 минут, с контролем изменения цвета поверхности.
В случае с трубами, находящимися в напряженном состоянии за счет изгиба, целесообразно применять сварку с предварительным обжатием. Для этого используется приспособление в виде направляющих с ограничителем деформации.
Устройство позволяет удерживать геометрию заготовки при локальном нагреве. При этом соблюдают симметрию прохождения шва, избегая одностороннего теплового удара.
Для соединения арматурных прутков, заранее натянутых по оси, лучше применять электрошлаковую сварку. Ток при этом составляет от 600 до 900 А, напряжение в пределах 30–38 В.
Время удержания дуги — не более 6 секунд на каждый миллиметр толщины. Между сварочными участками предусматриваются компенсационные зоны, ослабляющие тепловое воздействие.
Прочность соединения после проведения работ проверяется не методом разрушающего контроля, а по факту сохранения проектного усилия. Это определяется косвенно по величине обратного прогиба конструкции после охлаждения.
При падении значения более чем на 15% допускается признание соединения нерабочим. Тогда выполняется полное удаление шва, повторная натяжка и фиксация.
Углеродистые марки, содержащие более 0,25% углерода, требуют замедленного охлаждения после завершения дугового воздействия. Используется обмотка асбестом или установка в песчаную камеру.
Режим охлаждения — не быстрее 20 градусов в минуту. Это сохраняет структурное распределение и не снижает жёсткость.
В условиях монтажа металлоконструкций на объекте желательно использовать мобильные установки с микропроцессорным управлением, где задаются точные параметры цикла. Аппараты с режимом импульсного поджига, шагом до 50 Гц, позволяют ограничить тепловложение.
Это особенно полезно при работе на предварительно деформированных элементах с жёсткими допусками.
Чтобы предотвратить расползание внутренних усилий по длине детали, применяют технологию сварки от центра к краям. Применима для балок и тавров.
Начальный участок фиксируют прихватками, затем производят основное соединение, переходя к торцевым частям. В случае поперечной стыковки нагрузку с конца принимают клиновыми зажимами или временными накладками.
Для соединения элементов, выполненных из проката с различным направлением предварительной деформации, допустимо использование комбинированного шва. Один участок соединяется методом TIG, другой — MAG, с разными режимами подачи присадочной проволоки.
Так исключается перераспределение внутренней структуры вдоль всей длины.
Проволока, используемая при сварке таких соединений, должна иметь текучесть на 10% ниже, чем основной металл. Это условие снижает риск локального разрушения шва при усадке.
В случае с низколегированными сплавами подходит проволока Св-08Г2С или Св-10Г2, в зависимости от режима нагрева и толщины шва.
Для резки предварительно нагруженного металла в зонах будущего соединения используется ленточная пила с тонким полотном, шириной до 0,8 мм. Скорость резания — не выше 40 м/мин.
При этом охлаждение желательно проводить воздушной струёй, а не жидкостным способом. Так удаётся сохранить стабильность напряжения на границе реза.
Контур соединения перед выполнением операции обрабатывается фрезой с углом фаски до 45 градусов. Ширина кромки не должна превышать 1,5 мм, иначе в процессе оплавления образуется провал и возникает зона ослабления.
При работе с алюминиевыми сплавами фаска формируется под меньшим углом — до 35 градусов, с контролем шероховатости поверхности на уровне Rz ≤ 40 мкм.
В условиях ограниченного доступа к элементу возможно применение зеркальной сварки с отражающей вставкой. Это особенно полезно при соединении закладных, где прямой доступ к шву невозможен.
Используются специальные экраны с перфорированным элементом, через который подаётся защитный газ и контролируется дуга.
Лист
Круг
Труба
Полоса
Уголок
Квадрат
Швеллер
Арматура
Проволока
Профнастил
Откатные ворота