книги / Сварные конструкции.-1

Некоторое снижение прочности околошовной зоны вследствие частичного отжига свариваемых элементов.

Профили алюминиевых сплавов формируются в процессе горя­ чего прессования и могут принимать различные формы, благодаря чему конструктор имеет возможность использовать профили наи­ более рациональные как по весовым показателям, так и по усло­ виям местной устойчивости (например, уголки с утолщениями по краям полок).

Неметаллические материалы. Пластмассы в настоящее время широко применяются для целого ряда конструкций в сварном ис­ полнении. Для этой цели наиболее часто используются полиэти­ лен и поливинилхлорид, которые обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошо сопротивляются ударным нагрузкам, яв­ ляются хорошими диэлектриками и имеют небольшой удельный вес (=^1/8 веса стали).

Благодаря удобству и возможности разнообразного применения сварки горячим газом имеет место быстрое развитие производства пластмассовых конструкций в различных отраслях промышлен­ ности.

В настоящее время имеется большое количество различных промышленных пластмасс, которые используются в сооружениях, подвергающихся интенсивному химическому воздействию. Однако пластмассы обладают также рядом физических свойств, позволяю­ щих успешно использовать их для изготовления труб и тру­ бопроводов, центробежных вентиляторов, различных емкостей и пр.

Одним из важнейших преимуществ полиэтилена является очень низкая температура хрупкости, что имеет большое значение для оборудования и контейнеров, предназначенных для эксплуа­ тации в условиях Арктики. Так, для применяемых в конструкциях синтетических смол с индексом плавления ниже 1,0 температура хрупкости равна — 123° С.

§ 2. Материалы для соединений

Как правило, все соединения и стыки сварных конструкций выполняются при помощи сварки, за исключением монтажных, для которых часто применяют заклепки или болты.

Типы электродов и соответствующие им механические свойства сварных соединений и металла шва приведены в табл. 1.3. Элек­ троды с тонкой (меловой) обмазкой, соответствующие типу Э34, дают швы, обладающие малой пластичностью и весьма низкой ударной вязкостью, а потому применяются только для сварки не­ ответственных конструкций, не воспринимающих динамической нагрузки.

Для определения а, и 05 металла шва испытываются стандарт­ ные образцы типа Гагарина (фиг. I. 5, а), которые вырезаются

непосредственно из швов изделия (при наличии шва достаточ­ ной толщины) или из специально изготовленного сварного со­ единения.

Определение ав сварного соединения встык производится на плоских образцах (фиг. I. 5, б), заготовка для которых вырезается непосредственно из изделия или из специально сваренного соеди­ нения.

Фиг. I. 5. Образцы для испытания металла шва и свар­ ных соединений: о — для определения <х„ и ô5 металла шва; 6 — для определения сгв сварного соединения встык; в — для испытания металла шва соединения встык на ударную вязкость.

Испытание на ударную вязкость металла шва производится на образцах типа Менаже, вырезанных из стыкового соединения (фиг. I. 5, в).

Для монтажных стыков и разъемных соединений в конструк­ циях из малоуглеродистых сталей применяют заклепки из Ст. 2, и Ст. 3 по ГОСТ 499—41 и болты из Ст. 3 и Ст. 4 по ГОСТ 535—58, в конструкциях же из низколегированных сталей — заклепки из стали 09Г2 или 10Г2СД (МК) и болты из стали 15ХСНД по ГОСТ 5058—57.

прокатывается на станках с четырьмя валками (два горизонтальных и два вертикальных), вследствие чего кромки листов полу­ чаются ровные.

‘предварительной обрезки (вне зависимости от обработки кромок под сварку).

Листовая сталь применяется в колоннах, в стержнях ферм и балках составных сечений, а также в специальных листовых конструкциях (резервуары, газгольдеры, кожухи доменных пе­ чей и пр.).

Тонколистовая сталь используется для настилов, обшивок, кожухов и т. п,; применяется также для' изготовления гнутых и штампованных профилей.

Профильная (сортовая) сталь. У г о л к и р а в н о б о к и е

(ГОСТ 8509—57) имеют две взаимно перпендикулярные полки одинаковой ширины и толщины. Сортамент равнобоких уголков включает номера 2—25, т. е. уголки с полками шириной от 2 до 25 см. Уголок каждого номера имеет несколько толщин, так, на­ пример, уголок № 10 имеет толщины 6,5; 7; 8; 10; 12; 14; 16 мм. Условная запись: |_ 100x100x10 или [_ 100x10 (уголок с пол­ ками шириной 100 мм и толщиной 10 мм).

В общем случае предпочтительно применять уголки с возмож­ но более тонкими полками, если это даже приводит к увеличению номеров.

У г о л к и н е р а в н о б о к и е (ГОСТ 8510—57) имеют полки разной ширины при одинаковой их толщине. При этом

таменте-высоты 10—70 см (номера от 10 до 70). Начиная с № 18, двутавры каждого номера изготовляются со стенками двух-трех толщин; соответственно изменяется ширина полок. Номерам про­ филей, имеющих увеличенные толщины стенок и ширины полок, присваиваются индексы а и б, например, I Ns 30 и I N° 30а или

1 № 70, I N® 70a и I № 7Q6. Длина нормальных двутавров дости* гает 19 ж.

Балки двутавровые облегченные (ГОСТ 6184—52) имеют вы­ соты 16—30 см (№ 16—30), меньшие толщины стенок и ширины

(ГОСТ 6183—52) балочных и колонных (легких и тяжелых) профи­ лей, имеющие уширенную полку с одинаковой по всей ширине толщиной (без уклона внутренних граней). Балочные профили имеют высоту 20—100 см при ширине полок 12—40 см\ колонные легкие профили — высоту 27—70 см при ширине полок 22—42 см, а тяжелые профили — высоту 20—54 см при ширине полок 20— 42 см. Для всех номеров длина от 6 до 24 м.

Применяются двутавры почти исключительно для элементов, работающих на поперечный изгиб, за исключением колонных про­ филей, которые работают на осевую, центрально и внецентренно приложенную нагрузку.

Ш в е л л е р ы (ГОСТ 8240—56) имеют в сортаменте высоты 5—40 см (№ 5—40). Начиная с № 14, каждый номер имеет 2—3 толщины стенок; соответственно меняются ширины полок при сохранении всех размеров внутреннего контура. Условная запись швеллера высотой 20 см с толщиной стенки 7 мм: [№ 20а.

Ш в е л л е р ы о б л е г ч е н н о г о т и п а (ГОСТ6185—52) имеют высоты до 30 см (до № 30), меньшие толщины стенок и по­ лок. Длина швеллеров достигает 12—19 м (в зависимости от но­ мера).

Швеллеры применяются в элементах, воспринимающих осе­ вые усилия, и в виде балок, работающих на поперечный изгиб.

Кроме перечисленных выше основных профилей, в строитель­ стве и машиностроении применяются различные другие про­ фили.

Т а в р ы (ГОСТ 7511—58) — удобные профили в сварных кон­ струкциях; они могут заменить спаренные уголки в сварных фер­ мах. Крупные тавры не прокатывают.

Т р у б ы с т а л ь н ы е б е с ш о в н ы е (ГОСТ 8732—58) имеют наружный диаметр 25—800 мм при толщине стенки 2,5—

имеют наружный диаметр 426—1620 мм при толщине стенки 4— 16 мм, длину до 24 м. Трубы применяют для элементов, работаю­ щих на осевые усилия, особенно на сжатие.

С т а л ь к в а д р а т н а я (ГОСТ 2591—57) с размерами сто­ рон от 5 до 250 мм и длиной 5—10 ж; часто применяется в качестве

Р е л ь с ы к р а н о в ы е (ГОСТ 4121—62) и рельсы желез­ нодорожные широкой (ГОСТ 3542—47; 7173—54; 7174—54; 8161—56) и узкой (ГОСТ 6368—52) колеи используются для под­ крановых путей, а также в качестве подтележечных рельсов на

Для металлургической промышленности целесообразно постав­ лять заводам-изготовителям стальных конструкций крупные пар­ тии одноименных профилей; поэтому при проектировании реко­ мендуется использовать минимальное количество различных но­ меров наиболее ходовых профилей проката. При этом не следует, однако, допускать существенного утяжеления конструкций.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СВАРНЫХ швов

ИСОЕДИНЕНИЙ

§1. Общие определения

Основные типы и конструктивные элементы сварных швов и со­ единений для ручной электродуговой сварки, а также для автома­ тической и полуавтоматической сварки под флюсом установлены по ГОСТ 5264—58 и ГОСТ 8713—58.

В стандарте приняты следующие определения:

а) сварной шов — затвердевший после расплавления металл, соединяющий сваренные детали;

б) сварное соединение — совокупность деталей, соединенных с помощью сварного шва;

в) кромки — торцовые поверхности свариваемых деталей. Тип шва определяется формой поперечного сечения подготовки

кромок свариваемых деталей.

Стандартом устанавливаются основные типы сварных швов в зависимости от вида соединения, в котором эти швы применены. Стандарт распространяется на швы сварных соединений конструк­ ций из углеродистых и низколегированных сталей.

По виду соединения все основные типы сварных швов в стан­ дарте разделены на следующие четыре группы: швы стыковых со­ единений, швы угловых соединений, швы тавровых соединений

ишвы соединений внахлестку. По каждой из этих групп приво­ дятся подробные данные о конструктивных элементах подготовки кромок свариваемых деталей, форме выполненных швов и о допу­ сках, установленных на их размеры.

Типы сварных соединений, принятые в стандарте для ручной электродуговой сварки, а также для автоматической и полуавто­ матической сварки под флюсом могут сохраниться и для других методов сварки, таких, например, как сварка в защитных газах

иэлектрошлаковая сварка, ноконструктивные элементы, подго­ товки кромок, форма и размеры сварных швов и допуски на раз-

меры, определяемые с учетом технологических свойств, могут иметь существенные различия. Поэтому швы сварных соединений, выполняемых методами, не учтенными в стандарте, должны опре­ деляться по чертежам или техническим условиям на изготовление изделия. При этом подобно тому, как это сделано в стандарте, должны быть даны подробные указания о конструктивных эле­ ментах подготовки кромок свариваемых деталей, а также о форме и размерах выполненных швов с установлением соответствующих допусков.

Основными конструктивными элементами подготовки кромок свариваемых деталей являются притупление и угол разделки. Они определяются технологическими условиями процесса сварки и должны обеспечить возможность выполнения шва требуемого качества.

Размеры выполненного шва для стыковых соединений заданы шириной валика шва и его высотой. Для угловых швов размеры заданы катетом. Некоторые основные типы швов сварных соеди­ нений при ручной электродуговой сварке и автоматической сварке под флюсом приведены в приложении III.

§2. Классификация сварных швов

Впрактике применяются классификация сварных швов по многим признакам (фиг. II. 1).

П о ф о р м е п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я швы раз­ деляются на стыковые и угловые. Стыковые швы относятся к сты­ ковому соединению, наиболее характерному для сварных кон­ струкций. Угловые швы являются наиболее распространенными. Они применяются в тавровых и угловых соединениях, а также в со­

мок, V-образные, К-образные, Х-образные.

б) в тавровых соединениях — без скоса кромок, с одним ско­ сом кромки, с двумя скосами кромки;

в) в угловых соединениях — с отбортовкой, без скоса кромок, со скосом одной кромки, с двумя скосами одной кромки, СО СКО­

гут быть плоские или выпуклые. Угловые швы, кроме того, мо­ гут быть еще и вогнутыми. Иногда выпуклые швы необоснованно называют усиленными, а вогнутые — ослабленными.

Местное утолщение стыкового шва вызвано необходимостью иметь некоторый технологический допуск по толщине шва дли

учета неравномерности процесса переноса металла с электрода в шов. Технологический допуск обеспечивает необходимую тол­ щину сварного шва по всей его длине, которая не должна быть меньше толщины присоединяемого элемента.

Размер технологического допуска сравнительно невелик и на­ личие его никак не связано с стремлением увеличения прочности стыкового шва. Поэтому термин «усиление шва» является услов­ ным. Это необходимо подчеркнуть потому, что этот термин часто

приводит к совершенно неверным представлениям о прочности сварного стыкового соединения и к ошибочным рекомендациям по усилению стыковых швов путем их чрезмерного утолщения, которые не только вызывают излишние производственные затраты, но могут увеличить концентрацию напряжений и осложнить усло­ вия работы сварных соединений. Поэтому для конструкций, вос­ принимающих вибрационные нагрузки, подобное «усиление» в дей­ ствительности может привести к значительному ослаблению.

Подобное можно сказать и о выпуклости углового шва, кото­ рая тоже допускается в весьма ограниченных пределах.

По п о л о ж е н и ю ш в о в в п р о с т р а н с т в е

вызвано различными технологическими особенностями выполне­ ния швов. Наиболее просто осуществляется выполнение швов в нижнем положении; поэтому желательно по возможности обеспе­ чивать сварку в этом положении. Наиболее трудно выполнять сварку в потолочном положении. Так, например, в настоящее время автоматическая сварка под флюсом в потолочном положении еще не разработана и сварка потолочных швов производится только ручным способом. Из этого, однако, нельзя делать вывод о невоз­ можности потолочной сварки, как это иногда имеет место. Без потолочной сварки было бы невозможно осуществлять многие

расположена параллельно направлению' действия усилия; б) ло­ бовые, продольная ось которых расположена перпендикулярно направлению действия усилия; в) косые, продольная ось которых расположена под углом к направлению действия усилия; г) комби­ нированные.

Это деление имеет существенное значение для оценки условий работы сварных швов.

По н а з н а ч е н и ю ш в ы иногда разделяют на прочные — обеспечивающие только требуемую прочность соединения; плот­ ные — обеспечивающие только плотность соединения и прочно­ плотные, т. е. обеспечивающие одновременно и прочность и плот­ ность соединения.

Такре деление швов существовало еще в клепаных конструкциях и оно имело для них существенное значение.

Для сварных конструкций такое деление имеет меньшее зна­ чение, так как в подавляющем большинстве случаев требования обеспечения прочности и плотности сварных швов неотделимы друг от друга. Так, например, поры и другие пороки в швах недо­ пустимы не только по условиям плотности, но и по условиям проч­ ности.

Для сварных конструкций более существенным является раз­ личие по у с л о в и я м р а б о т ы . При этом различают: рабочие швы — предназначенные для восприятия основных на­ грузок, действующих на сооружение, и соединительные швы (или связующие), предназначенные только для скрепления частей эле­ ментов конструкции в одно целое.

Соединительные или связующие швы в основных сечениях почти не нагружены и потому их иногда называют нерабочими швами. Как правило, связующие швы расчетом прочности не про­ веряются, тогда как для рабочих швов расчет прочности является обязательным.