Сварка — надежный метод соединения, но иногда сварочным швам нужно дополнительно усиление, чтобы сделать их прочнее и устойчивее. А метод укрепления будет зависеть от того, какого типа наплав сделан, поэтому при наработке навыка сварки важно одновременно учиться усиливать его, где бы он ни находился и какой величины ни был. Подробнее о том, что такое усиление сварного шва, а также о том, как его правильно реализовать, рассказывается далее.
Особенности усиления сварных швов
Сделать укрепление обычной сварки не так трудно, но когда дело касается угловых соединений, им потребуется особый подход.
Задача будет осложнена тем, что нередко при усилении шва с помощью увеличения его длины приходится использовать дополнительные наплавы, ребра, накладки и другие конструкции. А подбираются они индивидуально под размер области варки, ее расположения, материала, который сваривали, характеристик катета и т. д.
Схема изображения сварного шва с усилением и без него
Термин усиление шва снять что значит?
По названию сложно сразу понять, что это значит — «усиление шва». Так, в специальной литературе этот термин расшифровывается, как часть наплавленного металла, образующая выпуклость.
А вот обозначение на чертеже «усиление шва снять» (незакрашенный круг на горизонтальной линии, ГОСТ 2.312-72 ЕСКД) предполагает, что этот самый бугорок нужно устранить. Чаще всего он зачищается болгаркой. Но стоит не забывать, что усиления на угловых и стыковых сварных областях нужно снимать не одним и тем же способом. На угловых, к примеру, должен остаться катет, хотя на стыковых наплавах предполагается снятие всего, что выступает над поверхностью соединяемых материалов.
Обозначение снятия усиления сварного шва
Снятие усиления сварного соединения может маркироваться также маленькими буквами английского алфавита, где:
- a — это увеличение длины, предполагающее лобовое наложение части.
- b — обозначает увеличение рабочей длины (или высоты) у катета, при котором располагается угловой шов.
- с — это внутреннее угловое наплавление, измеряющееся по высоте с учетом наличия дополнительных технологических элементов, наплавки или особых параметров лобовых частей.
Система обозначений позволяет лучше понять не только особенности варки, но также материалов, а также конструкций из них, с которыми предстоит работать.
Снятие сварного шва: 1 — свариваемые детали; 2 — сварной шов; 3 — материал, удаляемый при обработке
СНиП III-42-80 : Сборка, сварка и контроль качества сварных соединений трубопроводов
4.1. Перед сборкой и сваркой труб необходимо:
произвести визуальный осмотр поверхности труб (при этом трубы не должны иметь недопустимых дефектов, регламентированных техническими условиями на поставку труб);
очистить внутреннюю полость труб от попавшего внутрь грунта, грязи, снега;
выправить или обрезать деформированные концы и повреждения поверхности труб;
очистить до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10 мм.
При стыковой сварке оплавлением следует дополнительно зачищать торец трубы и пояс под контактные башмаки сварочной машины.
4.2. Допускается правка плавных вмятин на торцах труб глубиной до 3,5 % диаметра труб и деформированных концов труб безударными разжимными устройствами. При этом на трубах из сталей с нормативным временным сопротивлением разрыву до 539 МПа (55 кгс/мм2) допускается правка вмятин и деформированных концов труб при положительных температурах без подогрева. При отрицательных температурах окружающего воздуха необходим подогрев на 100—150°С. На трубах из сталей с нормативным временным сопротивлением разрыву 539 МПа (55 кгс/мм2) и более — с местным подогревом на 150—200° С при любых температурах окружающего воздуха.
Участки и торцы труб с вмятиной глубиной более 3,5 % диаметра трубы или имеющие надрывы необходимо вырезать.
Допускается ремонт сваркой забоин и задиров фасок глубиной до 5 мм.
Концы труб с забоинами и задирами фасок глубиной более 5 мм следует обрезать.
4.3. Сборка труб диаметром 500 мм и более должна производиться на внутренних центраторах. Трубы меньшего диаметра можно собирать с использованием внутренних или наружных центраторов. Независимо от диаметра труб сборка захлестов и других стыков, где применение внутренних центраторов невозможно производится с применением наружных центраторов.
4.4. При сборке труб с одинаковой нормативной толщиной стенки смещение кромок допускается на величину до 20 % толщины стенки трубы, но не более 3 мм при дуговых методах сварки и не более 2 мм при стыковой сварке оплавлением.
4.5. Непосредственное соединение на трассе разнотолщинных труб одного и того же диаметра или труб с деталями (тройниками, переходами, днищами, отводами) допускается при следующих условиях:
если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями (максимальная из которых 12 мм и менее) не превышает 2,5 мм;
если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями (максимальная из которых более 12 мм) не превышает 3 мм.
Соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляется путем вварки между стыкуемыми трубами или трубами с дeтaлями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм.
При разнотолщинности до 1,5 толщины допускается непосредственная сборка и сварка труб при специальной разделке кромок более толстой стенки трубы или детали. Конструктивные размеры разделки кромок и сварных швов должны соответствовать указанным на рис. 1.
Смещение кромок при сварке разностенных труб, измеряемое по наружной поверхности, не должно превышать допусков, установленных требованиями п. 4.4 настоящего раздела.
Подварка изнутри корня шва разностенных труб диаметром 1000 мм и более по всему периметру стыка обязательна, при этом должен быть очищен подварочный слой от шлака, собраны и удалены из трубы огарки электродов и шлак.
Рис. 1. Конструктивные размеры разделки кромок и сварных швов разнотолщинных труб (до 1,5 толщины стенки)
4.6. Каждый стык должен иметь клеймо сварщика или бригады сварщиков, выполняющих сварку. На стыки труб из стали с нормативным временным сопротивлением разрыву до 539 МПа (55 кгс/мм2) клейма должны наноситься механическим способом или наплавкой. Стыки труб из стали с нормативным временным сопротивлением разрыву 539 МПа (55 кгс/мм2) и более маркируются несмываемой краской снаружи трубы.
Клейма наносятся на расстоянии 100—150 мм от стыка в верхней полуокружности трубы.
4.7. Приварка каких-либо элементов, кроме катодных выводов, в местах расположения поперечных кольцевых, спиральных и продольных заводских сварных швов, не допускается. В случае если проектом предусмотрена приварка элементов к телу трубы, то расстояние между швами трубопровода и швом привариваемого элемента должно быть не менее 100 мм.
4.8. Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, что толщина свариваемой кромки патрубка арматуры не превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы в случае специальной подготовки кромок патрубка арматуры в заводских условиях согласно рис. 2.
Во всех случаях, когда специальная разделка кромок патрубка арматуры выполнена не в заводских условиях, а также когда толщина свариваемой кромки патрубка арматуры превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы, соединение следует производить путем вварки между стыкуемой трубой и арматурой специального переходника или переходного кольца.
Рис. 2. Подготовка промок патрубков арматуры при непосредственном соединении их с трубами
4.9. При сварке трубопровода в нитку сварные стыки должны быть привязаны к пикетам трассы и зафиксированы в исполнительной документации.
4.10. При перерыве в работе более 2 ч концы свариваемого участка трубопровода следует закрыть инвентарными заглушками для предотвращения попадания внутрь трубы снега, грязи и т. п.
4.11. Кольцевые стыки стальных магистральных трубопроводов могут свариваться дуговыми методами сварки или стыковой сваркой оплавлением.
4.12. Допускается выполнение сварочных работ при температуре воздуха до минус 50°С.
При ветре свыше 10 м/с, а также при выпадении атмосферных осадков производить сварочные работы без инвентарных укрытий запрещается.
4.13. Монтаж трубопроводов следует выполнять только на монтажных опорах. Применение грунтовых и снежных призм для монтажа трубопровода не допускается.
4.14. К прихватке и сварке магистральных трубопроводов допускаются сварщики, сдавшие экзамены в соответствии с Правилами аттестации сварщиков Госгортехнадзора России, имеющие удостоверения и выдержавшие испытания, регламентируемые требованиями пп. 4.16—4.23 настоящего раздела.
4.15. Изготовление сварных соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях запрещается.
4.16. При производстве сварочных работ каждый сварщик (бригада или звено сварщиков в случае сварки стыка бригадой или звеном) должен (должны) сварить допускной стык для труб диаметром до 1000 мм или половину стыка для труб диаметром 1000 мм и более в условиях, тождественных с условиями сварки на трассе, если:
он (они) впервые приступил(и) к сварке магистрального трубопровода или имел(и) перерыв в своей работе более трех месяцев;
сварка труб осуществляется из новых марок сталей или с применением новых сварочных материалов, технологии и оборудования;
изменена форма разделки торцов труб под сварку.
Рис. 3. Схема вырезки образцов для механических испытаний
4.17. Допускной стык подвергается:
визуальному осмотру и обмеру, при котором сварной шов должен удовлетворять требованиям пп. 4.26; 4.27 настоящего раздела;
радиографическому контролю в соответствии с требованиями п.4.28 настоящего раздела;
механическим испытаниям образцов, вырезанных из сварного соединения в соответствии с требованиями п. 4.19 настоящего раздела.
4.18. Если стык по визуальному осмотру и обмеру или при радиографическим контроле не удовлетворяет требованиям пп.4.26,4.27, 4.32 настоящего раздела, то производится сварка и повторный контроль двух других допускных стыков; в случае получения при повторном контроле неудовлетворительных результатов хотя бы на одном из стыков бригада или отдельный сварщик признаются не выдержавшими испытание.
4.19. Механическими испытаниями предусматривается проверка образцов на растяжение и изгиб, вырезанных из сварных соединений. Схема вырезки и необходимое количество образцов для различных видов механических испытаний должны соответствовать указанным на рис. 3 и в табл. 3.
Количество образцовдля механических испытаний
Источник
Усиление стыковых швов
Усиление стыковой сварки осложнено тем, что чаще всего его усиление может привести к порче места соединения. К примеру, если стыковой шов сделан во всю длину или высоту металлических компонентов, то никакого укрепления и вовсе делать нельзя. Наплавка создаст излишнюю концентрацию в месте плавления, из-за чего наплав может не только испортиться, но также вовсе разрушиться. Все дело в том, что высота таких сварных швов определяется только по стыкуемым элементам и при учете строения валика самого соединения. Этот валик и есть выступ.
Если же стыковую варку все же нужно обработать, то предварительно нужно снять напряжение абразивными инструментами. После этого рассчитывается площадь накладок, с помощью которых предстоит усилить шов.
Геометрические характеристики
Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:
Читать также: Цепи для бензопилы виды и размеры
- где S – толщина деталей;
- е – ширина сварного шва;
- g – выпуклость;
- m – вогнутость;
- h – глубина проплавления;
- t – толщина сварного шва;
- b – зазор в соединении;
- k – катет углового шва;
- p – высота;
- a – толщина.
На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.
Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.
Расчет геометрии стыкового шва
Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:
- где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
- t – минимальная толщина свариваемых деталей;
- lw – длина шва;
- Rwy – сопротивление нагрузке;
- γс – табличный коэффициент.
При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.
Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.
Расчет геометрии углового шва
Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.
В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.
где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.
Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.
Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.
Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»
Инструменты для контроля размеров швов
Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.
