241

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А. Н. Гущин

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВКЛЮЧАЯ СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям по дисциплине «Строительные материалы. Техно-

логия конструкционных материалов, включая сварочные работы» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Н. Гущин

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВКЛЮЧАЯ СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям по дисциплине «Строительные материалы. Техно-

логия конструкционных материалов, включая сварочные работы» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 621.9 (075)

Гущин А. Н. Технология конструкционных материалов, включая сварочные работы [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А. Н -.Гущин; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены рекомендации по изучению курса лекций «Строительные материалы. Технология конструкционных материалов, включая сварочные работы». Рассмотрено строение металлов и сплавов с учетом дефектов кристаллического строения, анизотропии свойств, основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов, влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Дана классификация строительных сталей с учетом состава, структуры и свойств. Приведена технологическая цепочка производства строительного проката , включающая доменный процесс производства чугуна, производства стали, получение и термическая обработка строительного проката. Дано понятие сварки металлов, определение основных терминов. Рассмотрены классификация сварных соединений b сварных швов, образование сварочной дуги и ее свойства, процесс и технология ручной дуговой сварки, строение шва и зоны термического влияния. Дана классификация дефектов сварных соединений и причин их образования, приведены методы контроля качества сварных соединений.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным занятиям по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности.

Введение.

Согласно действующему учебному плану на учебную дисциплину С3.02 Строительные материалы, модуль С3.02.02 Технология конструкционных материалов, включая сварочные работы направления 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений выделено 16 часов лекций.

Кроме лекций в объеме 16 часов, в состав учебной дисциплины С3.02.02 Технология конструкционных материалов, включая сварочные работы входят практические занятия по расчету и проектированию соединений узлов металлоконструкций, на основании которых студенты выполняют расчетно-графическую работу и лабораторные работы по технологии конструкционных материалов и сварочные работы в строительстве.

Ниже рассмотрены учебно-методические рекомендации для студентов при изложении данного курса лекций из расчета двух часовых занятий.

1. Строение металлов и сплавов. Аллотропия. Основные структурные составляющие сплавов.

Здесь лектор показывает, что у металлов, используемых в технике, образуются три типа элементарных ячеек или кристаллических решеток. Дает их характеристику и понятие периода кристаллической решетки, особенности строения реальных металлов – с учетом дислокаций и анизотропии, строение и типы сплавов с учетом их механических характеристик. На примере железа рассматривает возможность перестройки одного типа элементарной ячейки в другой в твердом состоянии. Приводит кривую нагрева чистого железа. Дает определение фаз в системе железо – углерод и делает заключение, что фазовый состав железоуглеродистых сплавов одинаков : они состоят из феррита и цементита, причем с увеличением содержание углерода увеличивается количество цементита и уменьшается количество феррита.

2. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Классификация сталей.

Здесь лектор показывает и объясняет влияние содержание углерода, кремния, марганца, серы, фосфора,, кислорода и азота на механические характеристики при статическом и циклическом нагружении стали, а также на технологические свойства стали: свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением. Дает классификацию сталей по химическому составу ( углеродистые, легированные стали ).Углеродистые стали классифицируются по области применения и качеству выплавки. Легированные стали по по количеству лигирующих элементов ( низколегированные, легированные и высоколегированные). Отдельно дополнительно рассматриваются строительные стали и арматурные стали. При классификации сталей лектор обязательно оценивает их свойства и области применения.

3. Производство чугуна, стали. Разливка стали.

Здесь лектор рассматривает доменный процесс получения чугуна, включая материалы для доменного процесса, подготовка руды к плавке, работа доменной печи, продукты доменной плавки. Рассказывает процесс получения стали кислородно - конверторным способом, включающим следующие этапы: загрузка конвертера металлическим ломом и флюсом, заливка чугуна, продувка кислородом, корректировка химсостава стали по углероду, выпуск стали через боковую летку, слив стали через горловину конвертера. Показывает возможность разливки стали тремя способами: сверху, сифоном и непрерывная разливка. Отмечаются достоинства и недостатки способов разливки стали.

4.Прокатка профилей. Термическая обработка стали. Закалка. Нормализация. Отпуск.

Лектором дается определение прокатки, параметров, определяющих размеры прокатанного полосового металла. Отмечается, что сортовую сталь и профили специального назначения прокатывают в валках, на рабочей поверхности которых вытачивают специальные вырезы , соответствующие будущей форме прокатываемого металла. При этом вырез, сделанный в одном валке, называется ручьем; вырез, образованный двумя сложенными ручьями валов прокатного стана, называется калибром. Приводится пример получения фасонного проката в станах трио.. Рассматривает основные виды термической обрвботки стали (закалка, отпуск, отжиг, нормализация), определение их режимов, структурные изменения, изменения механических свойств и области применения сталей после различных видах термической обработки.

5.Сварные соединения и швы. Сварочная дуга и ее свойства. Строение сварного шва и зоны термического влияния.

Лектор дает определение сварки металлов и области ее использования в металлических конструкциях, классификацию сварных соединений и швов с определением основных терминов, Сварные соединения классифицируются в зависимости от характера взаимного расположения свариваемых элементов; стыковые, тавровые, угловые, нахлесточные соединения.. Сварные швы классифицируются по положению в пространстве , по действующему на шов усилию, по конфигурации швов, по назначению швов. Лектор рассматривает механизм образования сварочной дуги и ее классификацию по роду применяемого тока. Показывает , что механические свойства сварных соединений во многом определяются структурной неоднородностью сварных соединений - строением сварного шва и зоны термического влияния. Отмечает, что в сварных соединениях слабыми сечениями являются центр сварного шва и ( где располагаются примеси ) и участки зоны термического влияния, где наблюдается рост зерен стали.

6.Свариваемость сталей. Классификация электродов. Покрытие электродов.

Лектор дает понятие свариваемости и связывает ее с возможностью появления

трещин во время сварки в металле шва и зоны термического влияния. Объясняет механизмы образования холодных и горячих трещин и связывает склонность к их образованию с содержанием углерода в углеродистых и строительных углеродистых сталей, в низколегированных строительных сталей кроме углерода и с содержанием легирующих элементов. Отмечает , что использование электродов позволяет предотвратить попадание кислорода, азота в зону сварки, очистить металл шва от окислов, легировать компонентами , улучшающими механические характеристики. Дает условное обозначение электродов и классификацию по технологическим характеристикам видов покрытия.

7. Выбор режима сварки. Особенности сварки различных швов

Лектор определяет понятие режимов сварки, как совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров , форм и качества. Приводит примеры назначения режимов сварки швов некоторыми марками электродов в различных положениях шва. Рассматривает особенности сварки швов различной протяженностью, сварки металла шва большой толщины, особенности сварки при низких температурах, сварку арматуры железобетонных конструкций двумя способами – ванная сварка в инверторных формах, используемых многократно и изготовляемых из меди или применяют ванную сварку на остающихся стальных накладках , изготавливаемых из малоуглеродистой стали; дуговая сварка протяженными швами нахлесточных соединений и стыковых с круглыми накладками.

8. Дефекты сварных соединений. Методы контроля качества сварных соеди-

нений.

Лектор дает классификацию дефектов сварных соединений и причины их образования – дефекты размеров и формы сварного шва, подрез, прожог, внутренние и поверхностные поры, непровары, трещины, незаплавленные кратеры швов, наплывы. Рассматривает и объясняет методы контроля качества сварных соединений – контроль внешним осмотром, испытания на непроницаемость ( испытания керосином, испытание газом, гидравлические испытания), контроль сварных соединений рентгеновскими и гамма - лучами, ультразвуковой метод контроля.

Рекомендуемая литература

1.Мещеряков, В. М. Технология конструкционных материалов и сварка / В. М. Мещеряков. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2008. – 320 с.

2.Оботуров, В. И. Сварочные работы в строительстве / В. И. Оботуров. – Москва :

АСВ, 2006. – 224 с.

3.Шилин, В. М. Технология конструкционных материалов / В. М. Шилин ; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2004. – 75 с.

4.Куркин, С. А. Сварные конструкции / С. А. Куркин, Г. А. Николаев. – Москва :

Высш. шк., 1991. – 399 с.

5.Болдырев, А. М. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов / А. М. Болдырев, А. С. Орлов. – Москва : АСВ, 1994. – 431 с.

6.Шебеко, Л. П. Лабораторные работы по контролю качества сварных соединений. Учеб. пособие для техникумов / Л. П. Шебеко. – Москва : Машиностроение, 1966.

– 95 с.

7.Технология конструкционных материалов : учеб. пособие / А. Г. Алексеев [и др.]. – Санкт-Петербург : ХИМИЗДАТ, 2014. – 504 с.

Гущин Александр Николаевич

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВКЛЮЧАЯ СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным занятиям по дисциплине «Строительные материалы. Техно-

логия конструкционных материалов, включая сварочные работы» для обучающихся по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru