Контроль качества сварочных работ и сварных соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

История развития сварки в производстве сварных конструкций.

Сварка является основным технологическим процессом в производстве разнообразных конструкций, успешно используемых во многих отраслях народного хозяйства. Русские инженеры Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов, организовавшие первые в мире сварочные мастерские, положили начало сварочному производству. В 1929-1935гг. развитие сварки металлов в нашей стране происходило одновременно с расширением её практического применения. В конце 1930-х гг. произошёл коренной поворот в развитии сварки и технологии производства сварных конструкций. Благодаря выдающейся деятельности академика Е.О. Патона и исследованиям, проводившимся в Институте электросварки АН УССР. Значительным достижением в области сварочной техники стала разработка электрошлаковой сварки, существенно изменившей технологический процесс изготовления из металла большой толщины. В 1940-х гг.началось промышленное применение сварки в защитных газах.

Современные сварные конструкции, обладающие высокой надёжностью, изготавливают из сталей, обеспечивающих их высокие прочностные и эксплуатационные характеристики, а также из цветных металлов и их сплавов.

Дальнейшее совершенствование сварных конструкций будет осуществляться в нескольких направлениях.

1. Использование высокопрочных сталей и сплавов на основе алюминия и титана позволит облегчить сварные конструкции транспортных средств, резервуаров и строительных сооружений.

2. Применение новых технологических процессов (ротационная сварка трением, механизированная сварка с помощью порошковой проволоки из твёрдых сплавов и автоматическая сварка с использованием систем адаптированного управления) приведёт к существенному улучшению качества сварных конструкций.

3. Разработка новых методов расчёта предельного состояния сварных конструкций на основе положений теории механики разрушений позволит уменьшить проектную материалоёмкость сварных конструкций до минимально возможной при гарантированном запасе прочности.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Общие сведения о промышленных зданиях

Здания, в которых изготавливают промышленную продукцию, называются производственными. Комплекс несущих конструкций. воспринимающих нагрузки от веса ограждающих конструкций здания, атмосферные нагрузки, нагрузки от кранов и другого технологического оборудования называется каркасом здания.

Схема стального каркаса производственного здания показана на рис. 1

Рисунок 1- Основные элементы промышленного здания: 1 - фундамент; 2 - фундаментная балка; 3 - цокольная панель; 4 - колонна;5 -подкрановая балка; 6 - перемычечная панель; 7 - стропильная балка:8 - парапетная панель; 9 - плита покрытия; 10 - фахверковая колонна

Основу каркаса составляют поперечные рамы, состоящие из колонн, жёстко закреплённых в фундаменте, и стропильных жёстко или шарнирно соединённых с колоннами. В продольном направлении на рамы опираются подкрановые балки, элементы покрытия и светоэарационные фонари. Жёсткость и устойчивость каркаса и его отдельных элементов обеспечивается системой связей. Вертикальные связи по колоннам воспринимают продольные силы вызванные действием ветра и сил продольного торможения кранов.

Горизонтальные и вертикальные связи по шатру здания обеспечивают устойчивость конструкции покрытия. Расстояние между осями колонн в поперечном направлении здания называется пролётом, а расстояние между рамами- шагом рам. Конструкция здания должна полностью удовлетворять назначению сооружения.

1.2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОЛОНН

Колонной называют вертикальный элемент, передающий нагрузку от вышележащих конструкций (балок, ферм и т.п.) на фундамент. В колоннах различают три основные конструктивные части (рис. 2 ).

Рисунок 2- Основные элементы колонны

Оголовок - служит опорой для конструкции, нагружающей колонну. Стержень является основным несущим элементом колонны, передающим нагрузку от оголовка к базе. База или башмак, колонны передаёт нагрузку от стержня на фундамент и служит для закрепления колонны в фундамент.

В зависимости от нагрузки и высоты колонны применяют различные типы поперечных сечений стержня. Работа на сжатие требует не только прочности, но и устойчивость колонны. Поэтому при выборе сечения стержня в целях экономии материала стремятся к равно устойчивости колонны в главных плоскостях.

Согласно чертежа, сечение стержня спроектировано с полками двутавра, обращённых наружу. Стержень с открытым профилем, когда полки швеллеров развёрнуты наружу, менее трудоёмок в изготовлении, обладает большой жёсткостью.

дефект сварка электрический конструкция

2. Специальная часть

2.1 Ручная дуговая сварка (наплавка)

При ручной дуговой сварке (наплавке) к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные.

Таблица 1

В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 3-4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.

Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.

При наплавке изношенной поверхности должна быть компенсирована толщина изношенного слоя плюс 1-1,5 мм на обработку поверхности после наплавки.

Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле

где К - коэффициент, равный 25-60 А/мм; dЭ - диаметр электрода, мм.

Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода dЭ принимается равным по следующей таблице.

Таблица 2

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.

Если толщина металла S ? 3dЭ, то значение IСВ следует увеличить на 10-15%. Если же S ? 1,5dЭ, то сварочный ток уменьшают на 10-15%. При сварке угловых швов и наплавке, значение тока должно быть повышено на 10-15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10-15%.

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги UД= 22 ? 28 В.

Расчет скорости сварки, м/ч, производится по формуле

где ?Н - коэффициент наплавки, г/А· ч (принимают из характеристики выбранного электрода по табл. 9 приложения); FШВ - площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см2; ? - плотность металла электрода, г/см3 (для стали ? =7,8 г/см3).

Масса наплавленного металла, г, для ручной дуговой сварки рассчитывается по формуле

где l - длина шва, см; ? - плотность наплавленного металла (для стали ?=7,8 г/см3).

Расчет массы наплавленного металла, г, при ручной дуговой наплавке производится по формуле

где FНП - площадь наплавляемой поверхности, см2; hН - требуемая высота наплавляемого слоя, см.

Время горения дуги, ч, (основное время) определяется по формуле

Полное время сварки (наплавки), ч, приближенно определяется по формуле

где tO - время горения дуги (основное время),ч; kП - коэффициент использования сварочного поста, который принимается для ручной сварки 0,5 ? 0,55.

Расход электродов, кг, для ручной дуговой сварки (наплавки) определяется по формуле

где kЭ - коэффициент, учитывающий расход электродов на 1 кг наплавленного металла (табл. 9 приложения).

Расход электроэнергии, кВт· ч, определяется по формуле

где UД- напряжение дуги, В; ?- КПД источника питания сварочной дуги; WO- мощность, расходуемая источником питания сварочной дуги при холостом ходе, кВт; Т - полное время сварки или наплавки, ч.

Значения ? источника питания сварочной дуги и WO можно принять по таблице

Таблица 3

2.2 Выбор и характеристика материала для строительной конструкции

2.2.1 Характеристика основного металла

Элементы опоры выполнены из строительной стали С245 (соответствует машиностроительной стали марки ВСт 3). Основные характеристики стали представлены в таблицах 1.2.

Таблица 4. Химический состав стали (ГОСТ 27772-88)

Таблица 5. Механические свойства стали

2.2.2 Характеристика присадочного материала

Для ручной дуговой сварки металлоконструкций из углеродистых и низколегированных сталей должны применяться электроды, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9466 и ГОСТ 9467. Тип электрода по ГОСТ 9467 для сварки металлоконструкций должен быть указан в чертежах. В случае отсутствия таких указаний выбор типа электрода должен производиться в зависимости от группы конструкций, климатического района эксплуатации конструкций и характеристики свариваемой стали по пределу текучести. Электроды должны храниться в условиях, исключающих возможность увлажнения или повреждения покрытия .. Электроды перед сваркой производственных сварных соединений должны быть прокалены по режиму приведенному в сертификате паспорта завода-изготовителя на данную марку электрода

Таблица 6. Область применения электродов для сварки строительных металлоконструкций

Таблица 7. Типы и промышленные марки электродов

* Электроды, помеченные звездочкой, предназначены для сварки как на переменном, так и на постоянном токе; остальные электроды -- для сварки на постоянном токе обратной полярности.

Характеристика электродов для сварки конструкционной строительной стали представлена в таблице 5.

Таблица 8. Характеристика электродов

2.2.3 Характеристика профиля элементов конструкции

Первичным элементом сварной конструкции является прокатная сталь.

Геометрические характеристики сечения швеллеров (см. рис чертёж.) определяются номером, который соответствует высоте стенки двутавра в сантиметрах.

2.3 Выбор сварочного оборудования и его техническая характеристика

При решении вопроса о выборе источника питания для сварки, в первую очередь определяют вид вольт-амперной характеристики дуги при данных условиях сварки и рассматривают параметры её в зависимости от режима сварки. Затем на основании условий эксплуатации источника питания и заданных электрических параметров режима выбирают сварочный источник требуемой мощности. Источники питания сварочной дуги должны удовлетворять следующим требованиям:

1)напряжение холостого хода должно быть достаточным для лёгкого зажигания дуги, но не превосходить пределов безопасных для сварщика (50-60В);

2) электросварочный трансформатор должен выдерживать продолжительное короткое замыкание в сварочной цепи. Ток короткого замыкания не должен превышать значения рабочего тока более чем в 1,5 раза;

3) напряжение должно быстро изменяться при изменении длины дуги (с увеличением длины дуги оно должно возрастать, с уменьшением - падать);

4) внешняя статическая характеристика при сварке на обычных режимах (при нормальной плотности тока на электроде) должна быть крутопадающей

Сварочный малогабаритный трансформатор ТДМ-250-мощный, экономичный, удобный для перемещения в монтажных условиях источник питания. Трансформатор с плавно-ступенчатым регулированием силы тока при помощи подвижного шунта и защитой от тепловой перегрузки обеспечивает лёгкое зажигание и устойчивое горение дуги.

Таблица 9. Техническая характеристика трансформатора

2.4 Дефекты сварных соединений и методы неразрушающего контроля

Дефекты в сварных соединениях снижают прочность сварных конструкций и при неблагоприятных условиях могут привести к разрушению отдельных швов или всей конструкции.

В сварочном производстве выделяют дефекты следующих типов: подготовки и сборки изделий под сварку; формы шва; наружные и внутренние.

Различают дефекты допускаемые, на которые установлены нормы по величине и количеству и не допускаемые, подлежащие обязательному исправлению.

Нормативы дефектности сварных соединений устанавливают в зависимости от условий работы сварной конструкции.

Основные виды дефектов сварных соединений и методы их исправлений приведены в таблице 10.

Таблица 10

После того как закончена сварка изделия, сварные швы защищают от шлаков, наплывов, а поверхность от брызг металла.

Затем готовое изделие проходит ряд контрольных операций, выявляющих отсутствие или наличие дефектов в сварном соединении.

Одним из таких методов является метод не разрушающего контроля визуальный.

Внешним осмотром и и измерением сварных швов простейший и необходимый способ проверки качества сварки в готовом изделию. Внешним осмотром выявляют несоответствие шва требуемыми геометрическими размерами, наплывы, подрезы, глубокие кратеры, прожоги, наружные трещины, непровары, свищи и поры и другие внешние дефекты. Размеры швов должны соответствовать указанным на чертеже. Не допускается какое бы то ни было уменьшения фактического размера шва по сравнению с заданным (номинальным) размером

3. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

Защита от поражения электрическим током.

Несмотря на сравнительно низкое напряжение источников сварочного тока при электродуговой сварке, возможно поражение работающих электрическим током. При этом поражение может быть даже смертельным. В связи с этим при электродуговой сварке необходимо строго выполнять правила техники безопасности в отношении защиты от поражения электрическим током. Основные пункты этих правил следующие: L Сварочные провода на всей длине должны иметь надежную изоляцию. Их присоединение к контактным болтам клеммных досок источников сварочного тока необходимо производить с помощью наконечников, 2. Электрододержатель должен быть снабжен изолированной рукояткой. Место крепления сварочного провода к держателю также должно быть надежно изолировано. Особенно тщательно следует изолировать части электрододержателя при работе в труднодоступных, а также в сырых местах и при повышенной температуре окружающего воздуха.

3. Корпус мотора [сварочной машины и кожух сварочного трансформатора должны быть подключены к общей сети заземления медным проводом сечением не менее 6 мм2 или стальной шиной сечением не менее 12 мм2. Кроме того, у сварочного трансформатора кожух должен быть соединен с магнитопроводом медной шиной сечением не менее 6 мм2. Медная шина к магнитопроводу крепится пайкой мягким припоем. К кожуху трансформатора шина крепится болтом для заземления.

4. Электросварщик не должен самостоятельно производить присоединение сварочной установки к силовой сети, постановку плавких вставок на щите силовой сети, отключать сварочную установку от сети, а также производить ремонт подключенной к сети установки. Все эти работы должны выполняться электромонтерами с соблюдением общих электротехнических правил для силовых установок.

5. Спецодежда электросварщика должна быть сухой и исправной. Куртка, брюки, фартук и рукавицы должны быть из брезента или сукна. Ботинки или кожаные сапоги должны иметь кожаную подошву, прикрепленную деревянными гвоздями. Резиновые подошвы ботинок и сапог должны быть приклеены путем горячей вулканизации или клеем.

6. Во время работы электросварщик должен находиться на резиновом коврике, сухих деревянных досках, сухом асбесте или другой изоляционной подкладке.

7. При работе в сухих помещениях лампы местного электрического освещения должны питаться током с напряжением не выше 36 в, а в сырых помещениях и закрытых сосудах не выше 12 в.

8. При работах в сосудах, штольнях, коробках и других труднодоступных местах электросварщик должен иметь подручного. Подручный в случае поражения электросварщика током выключает сварочную установку и оказывает пострадавшему первую помощь.

9. При сильном поражении электрическим током, когда пострадавший не подает признаков жизни, необходимо до прихода врача делать искусственное дыхание до тех пор, пока пострадавший не очнется. Для этого пострадавшего укладывают на спину, под лопатки подкладывают мягкий сверток так, чтобы голова была немного ниже туловища. Ворот, пояс должны быть расстегнуты, рот раскрыт, язык вытянут. При этом челюсти необходимо разжать куском дерева, деревянной рукояткой инструмента, куском текстолита. После этого оказывающий помощь становится со стороны головы пострадавшего берет руки около локтей, отводит их назад и в этом положении удерживает 2-3 секунды (вдох).

Затем руки ведут к груди, прижимают к ней, выдерживают в этом положении 2-3 секунды (выдох), снова отводят назад, повторяя ритмично указанные движения. Выполнение указанных выше пунктов правил техники безопасности позволяет предохранить работающих от поражения электрическим током.

При сварочных работах необходимо всегда помнить, что напряжение в сварочной цепи (особенно при холостом ходе) опасно для жизни человека.

Эта опасность возрастает в случае, когда кожа человека влажная или повреждена.

Размещено на Allbest.ur