2. Технологический раздел

2.1. Технические условия на изготовление сварной конструкции

Технические условия изготовления сварной конструкции предусматривают технические условия на основные материалы, сварочные материалы, а также требования, предъявляемые к заготовкам под сборку и сварку, к сварке и к контролю качества сварки.

Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи, содержащие данные о материале заготовок, их конфигурации, геометрических размерах, типах сварных соединений, технических требованиях, применяемых конструктором и обязательных к исполнению технологом.

Технические условия на изготовление сварных конструкций необходимо взять на производстве в ОГС или в бюро сборки и сварки при прохождении преддипломной практики.

Основные и сварочные материалы, типы сварных соединений, разделка кромок под сварку, геометрические размеры шва, выбор сварочного и технологического оборудования, методы контроля и испытаний сварной конструкции определяются соответствующими стандартами и должны быть указаны при разработке технологии изготовления сварной конструкции.

В качестве основных материалов, применяемых для изготовления ответственных сварных конструкций, работающих при динамических нагрузках должны применяться легированные стали по ГОСТ 19281-89 или углеродистые обыкновенного качества не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94.

Соответствие всех сварочных материалов требованиям стандартов должно подтверждаться сертификатом заводов-поставщиков, а при отсутствии сертификата - данными испытаний лабораторий завода.

При ручной дуговой сварке должны применяться электроды не ниже типа Э42А по ГОСТ 9467-75 со стержнем из проволоки Св-08 по ГОСТ 22496-70.

При сварке в углекислом газе должна применяться проволока не ниже Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.

Требования к заготовкам под сварку предусматривают, чтобы свариваемые детали из листового, фасонного, сортового и другого проката должны быть выправлены перед сборкой под сварку.

Для сварных изделий используют сортовой, фасонный, листовой прокат, трубы, а также литые и кованые заготовки. Из фасонного проката наиболее часто используют сталь прокатную угловую (ГОСТ 8509 — 72), балки двутавровые (ГОСТ 8239 — 72), швеллеры (ГОСТ 8240—72), а также трубы водогазопроводные (ГОСТ 3262 —7 2), бесшовные холоднотянутые (ГОСТ 8734 — 75) и горячекатаные (ГОСТ 8732 — 78) диаметром до 820 мм.

Наибольшее применение находит листовой прокат: толстолистовой (горячекатаный) с толщиной 4 ... 160 мм (ГОСТ 19903—74) и тонколистовой (холоднокатаный) (ГОСТ 19904—74).

Толщина листовой стали по сортаменту составляет 0,5 ... 0,8 (через 0,05 мм); 0,9 .. 1,8 (через 0,1 мм); 2; 2,2; 2,5; 2,8; 3; 3,2; 3,5; 3,8; 4; 4,5; 5...22 (через 1 мм); 25; 26... 42 (через 2 мм); 45; 48; 50; 52; 55 ... 110 (через 5 мм); 120; 125; 130; 140; 150; 160 мм. (Сортамент на конкретных предприятиях может иметь ограничение).

ГОСТ 19903—74 регламентирует, кроме толщины, размеры по ширине, длине, а также предельные отклонения размеров.

Ширина листов —500 ... 1000 (через 50 мм) 1100; 1250; 1400; 1420; 1500... 3000 (через 100 мм); 3200 ... 3800 (через 200 мм). При этом длина может быть от 1000 до 12000 мм. Холоднокатаный прокат может поставляться и в рулонах массой до 20 т.

Листовой прокат бывает повышенной (группа А) и нормальной точности (группа Б) по толщине. Изготавливают листовой прокат из сталей углеродистых обычного качества (ГОСТ 380—71), углеродистых качественных (ГОСТ 1050—74), низколегированных (ГОСТ 19282—73), легированных качественных (ГОСТ 4543—71), высоколегированных коррозионностойких и жаростойких (ГОСТ 5632—72) и других сплавов специального назначения.

Пример обозначения толстолистового проката горячекатаного группы Б, толщиной 25 мм из стали 20 без указания размеров листа:

Исходный материал перед сваркой обычно подлежит предварительной подготовке: правке, резке, гибке, обработке кромок и т. д.

Для получения заготовок типа обечаек тонкостенных цилиндров используют гибочные машины, а для прямолинейной гибки гибкокромочные машины.

Резка исходного проката на заготовки является наиболее распространенной операцией заготовительных участков. Основные способы резки: газокислородная, плазменная, резка на кривошипных пресс-ножницах гильотинного типа, резка дисковыми ножницами, вырубка в штампах, механическая резка на станках и пилах.

Газокислородная и плазменная резка имеют наименьшую производительность, меньшую точность и худшее качество среза, но являются наиболее универсальными, позволяют разделять металл по любому, в том числе криволинейному, контуру и находят широкое применение. Наряду с ручной резкой, применяют автоматические и полуавтоматические установки, позволяющие вырезать заготовки без предварительной разметки. Такие установки имеют фотокопировальное или числовое программное управление перемещением резака

Газокислородную резку можно применять для материалов практически любой толщины, но при этом следует помнить, что резке подлежат только малоуглеродистые и среднеуглеродистые конструкционные стали с содержанием общего количества легирующих элементов до 5%.

Резка листов на пресс-ножницах ограничена мощностью оборудования и наиболее распространена при толщине до 10...20 мм.

После вальцовки или гибки, детали не должны иметь трещин и заусенцев, надрывов, волнистости и других дефектов.

Кромки деталей, обрезанных на ножницах, не должны иметь трещин и заусенцев. Обрезная кромка должна быть перпендикулярной к поверхности детали, допускаемый уклон в случаях, не оговоренных на чертежах, должен быть 1:10, не более 2 мм.

Необходимость механической обработки кромок деталей должна указываться в чертежах и технологических процессах.

Вмятины после правки и криволинейность свариваемых кромок не должны выходить за пределы установленных допусков на зазоры между свариваемыми деталями. Предельные отклонения угловых размеров, если они не оговорены в чертежах, должны соответствовать десятой степени точности ГОСТ 8908-81.

По взаимному расположению деталей соединения бывают стыковые (С1...С26), угловые, (У1...У10), тавровые (Т1...Т5) и внахлестку (Н1, Н2). По форме подготовленных кромок соединения могут быть без скоса кромок (C2, C7, У4, Т1, Н1, Н2 и др.), с отбортовкой кромок (С1, У1), с прямолинейным скосом одной кромки (С8...С12, У6, Т6, Т7), с прямолинейными скосами двух кромок (C17, У9 и Яр.), с криволинейными скосами (C13, C16, С23, С26, Т2, Т5 и др.), а также с двумя скосами кромки (С15, C16, С25, С26, У8, Т8, Т5 и др.). Характер выполнения шва может быть односторонним (С1, С2, С8, С11, С17, У1, У4 и др.) и двухсторонним (C7, С12, С13, С15 и др.) – см. [Л. 21 , таблицу 3, 4, 5, 6, 7 приложения].

Для обеспечения сквозного проплавления и получения сварного шва по всей толщине соединяемых деталей, их кромки должны быть подготовлены под сварку.

Чертежи деталей проектируют так, чтобы обеспечить требуемые зазоры b между деталями, величину притупления и угол скоса a. Зазор b составляет 0 + 0,5, 0 ± 1 и мм при толщине деталей s соответственно до 2; 4 и более мм.

Притупление t кромок назначают от 1 ± 1 до мм (большее притупление соответствует большей толщине s ).

Угол α скоса кромок зависит от способа сварки, вида скоса кромок и типа сварного соединения:

• для ручной электродуговой сварки при прямолинейном скосе одной кромки,α = = 45° ± 2°, двух — 25° ± 2°, а при криволинейном скосе — 20° ± 2° и 12° ± 2°;

• для автоматической сварки под флюсом, α = 30° ± 5° и 10° ± 2° при прямолинейном и криволинейном скосах кромок в случае стыковых и угловых соединений, тавровые соединения требуют большего угла, который равен соответственно 50° ± 5° и 20° ± 2°;

• для сварки в среде защитных газов α == 40° ± 2° и 20° ± 2° при прямолинейном скосе одной и двух" кромок" — в случае криволинейного скоса α = 12° ± 2°.

Выбор типа соединения и способа подготовки кромок зависит от условий его работы, толщины соединяемых деталей, конфигурации изделия и условий сварки. Так, наиболее дешевые соединения без подготовки кромок, но их сквозное проплавление ограничено толщиной детали. Скосы двух кромок, особенно криволинейные, наиболее трудоемки, но позволяют сократить массу наплавляемого металла и время сварки.

Зазоры между соединяемыми деталями обычно невелики, в противном случае возможны вытекание расплавленного металла и прожог кромок. Это обстоятельство особенно может проявиться при автоматической сварке.

Для защиты обратной стороны шва от вытекания металла могут быть использованы ниже перечисленные приемы:

Замок, т. е. перекрытие одной детали другой. Перекрытие деталей составляет 8 ... 20 мм, а зазор в замке = 0 +0,5 мм. Способ эффективен, но дорогой.

Остающаяся стальная подкладка, толщина которой достигает 0,5 толщины детали, но не менее 3 мм, ширина = 10... 30 мм, а зазор между подкладкой и деталями не должен быть более 0,5... 1 мм. Этот способ применяют, в частности, при сварке шаровых резервуаров, сосудов малого диаметра. Такие подкладки соответствуют соединениям С10, С19.

Съемная технологическая подкладка из меди для стали, из графита для меди и т.п., которая не приваривается и ее удаляют после сварки (С9, С18).

Предварительная ручная подварка корня шва (С12, С13, С21, С23, У5, У10, Т2) является трудоемкой, ее применяют, когда свариваемое изделие невозможно кантовать или точно собрать перед сваркой.

Допускаемое смещение свариваемых кромок относительно друг друга и величина допустимых зазоров должны быть не более величин, устанавливаемых на основные типы, конструктивныё элементы и размеры сварных соединений по ГОСТ 14771-76, ГОСТ 235182-79, ГОСТ 5264-80, ГОСТ 11534-75, ГОСТ 14776-79, ГОСТ 15878-79, ГОСТ 8713-79, ГОСТ 11533-75.

Детали, поступающие на сварку, должны быть приняты ОТК.

Сборка под сварку должна обеспечивать линейные размеры готовой сборочной единицы в пределах допусков, угловые размеры по 10 степени точности ГОСТ 8908-81 при отсутствии на чертежах других требований к точности.

Таблица 2.1. Предельные отклонения сварных сборочных единиц

Номинальные размеры, мм	Предельные отклонения, мм
До 30 Свыше 30 до 120 Свыше 120 до 500 Свыше 500 до 1000 Свыше 1000 до 3000 Свыше 3000	+1,0 +1,5 +2,0 +3,0 +4,0 +5,0

К сварке ответственных сборочных единиц должны допускаться только аттестованные сварщики, имеющие удостоверение, устанавливающее их квалификацию и характер работы, к которой они допущены.

Сварочное оборудование должно быть обеспечено вольтметрами, амперметрами и манометрами, за исключением тех случаев, когда установка приборов не предусмотрена. Состояние оборудования должно проверяться сварщиком и наладчиком ежедневно.

Практический осмотр сварочного оборудования отделом главного механика и энергетика должен осуществляться не реже одного раза в месяц.

Изготовление стальных сварных конструкций должно производиться в соответствии с чертежами и разработанным на их основе техпроцессом сборки и сварки.

Технологический процесс сварки должен предусматривать такой порядок наложения швов, при котором внутренние напряжения и деформации в сварном соединении будут наименьшими. Он должен обеспечивать максимальную возможность сварки в нижнем положении.

По окончании сварочных работ, до предъявления изделия ОТК, сварные швы и прилегающие к ним поверхности должны быть очищены от шлаков, наплывов, брызг металла, окалины и проверены сварщиком.

Внешний осмотр и обмер сварных соединений должен производиться согласно ГОСТ 3242-79.