Сварка металлоконструкций. Сварочные работы в Санкт-Петербурге, Арго-М

Сварка различными методами относится к профильным направлениям деятельности завода «Арго-М». Современное оборудование, применяемое нашими специалистами, обеспечивает требуемую прочность сварных соединений металлоконструкций. Благодаря этому продукция завода используется в строительстве жилых и промышленных зданий, инженерно-технических коммуникаций, спортивных и складских сооружений.

«Арго-М» обеспечивает качественные сварочные работы. Каждый шов готовых деталей проверяется с помощью ультразвукового оборудования, которое обнаруживает любые дефекты. Данное оборудование определяет прожоги, шлаковые включения, непровары. Сварщики своевременно устраняют недостатки, что позволяет полноценно эксплуатировать полученную конструкцию. Поэтому вы можете доверить нашим специалистам выполнение работ любого уровня сложности. Применение технологий полуавтоматической и автоматической дуговой сварки обеспечивает соединение любых листов металла. Это необходимо в процессе производства резервуаров, коммуникационных сооружений, дымоходов, для изготовления стоек, ригелей, прогонов, колонн и других элементов каркасных зданий. Все работы выполняются в сварочном цехе завода, что гарантирует соблюдение отраслевых норм и стандартов.

Предлагаем воспользоваться калькулятором, чтобы узнать цену тонны сварных металлоконструкций. С помощью калькулятора вы определите стоимость продукции в зависимости от ее вида, объема поставки и типа покрытия.

Как происходит сварка металлоконструкций?

Сварка металлоконструкций выполняется в отдельном цехе завода «Арго-М». Это открывает возможности для использования современного промышленного оборудования в безопасных условиях. Перед выполнением сварочных работ специалисты тщательно готовят поверхности деталей к соединению. Для этого рабочие стачивают края деталей.

Затем специалисты определяют оптимальный способ сварки. Термическая сварка относится к наиболее распространенным способам соединения металлоконструкций. Она выполняется за счет электрической дуги, температура которой составляет 5000-7000° C. Под воздействием высокой температуры металл сварного электрода или присадочной проволоки плавится, смешивается с металлом поверхностей и обеспечивает их соединение после остывания. Термическая сварка используется при производстве строительных конструкций, элементов коммуникационных сооружений. На заводе «Арго-М» применяется полуавтоматический и автоматический способы сварки. Рассмотрим каждый из данных методов подробнее.

• Полуавтоматическая сварка — разновидность термической сварки в среде аргона, углекислого или другого газа, при котором сварочная проволока подается в зону соединения механическим способом с постоянной скоростью. К преимуществам данного вида работ относится прочность соединения, отсутствие брызг и наплавок. Используя полуавтоматическую сварку, специалисты «Арго-М» имеют возможность работать практически с любыми металлоконструкциями.
• Автоматическая дуговая сварка предполагает полную автоматизацию управления дугой и подачей материала. Она используется при необходимости соединения большого количества однотипных металлоконструкций. Автоматическая сварка имеет оптимальное соотношение цена/качество при серийном производстве металлоконструкций.

Звоните на завод «Арго-М» по телефонам (812) 459-32-42 и +7 (921) 915-12-52 в Санкт-Петербурге, чтобы получить дополнительную информацию или заказать услуги сварки!

Сварка металлоконструкций высочайшего качества в Москве

Когда речь идет о сварке металлоконструкций в первую очередь следует обратить внимание на металл свариваемых поверхностей. В зависимости от класса и вида металла технология сварки варьируется. При осуществлении сварки металлоконструкций на заказ мы ориентируемся на выбор сварочных методов по типу металлов.

В настоящее время количество способов сварки металлов достаточно велико, что делает доступным возможность сваривания практически любых металлов и сплавов.

Образование шва между металлическими поверхностями металлоконструкций происходит либо в процессе сжатия, либо в процессе плавления. При плавлении поверхности свариваемых изделий деформируются. Такая деформация образуется за счет применения температуры, либо холодного сваривания.

Сварка плавлением включает в себя следующие разновидности:

• электроконтактная,
• электрическая дуговая,
• электрошлаковая,
• электро-лучевая.

Для формирования шва давлением используют ультразвук, холодную сварку или взрыв.
Одной из самых эффективных и распространенных процедур является дуговая сварка.

Технология сварки металлоконструкций

Технология сварки металлоконструкций различается в зависимости от способов теплового воздействия на поверхности, использования инструментов и аппаратуры, использования катализаторов и специальных условий проведения работ, необходимости использования барьерных металлов и пр.

Важно помнить, что в каждом случае важно правильно подобрать метод в соответствии с видами соединяемых металлоконструкций и соблюдать все нормы.Очень часто качество сварного шва в металлоконструкциях страдает от проявления диффузных процессов, сопровождающие сварку некоторых металлов. .Чтобы избежать подобного явления используется промежуточный барьерный металл.

Для некоторых металлоконструкций подходит использование только одного способа сварки, как например для нержавейки — аргонная сварка.

Цена сварки металлоконструкций

Ориентировочные цены на сварку металлоконструкций представлены в нижеприведенной таблице. Ознакомясь с ними, заполните форму заявки для получения бесплатного расчета по вашему заказу.

Наменование изделия	Цена, руб
Сварные ограждения	от 1000 руб/п. м
Торгово-складское оборудование	от 1800 руб/п.м
Металлоконструкции по чертежам заказчика	от 45000 руб/т
Изготовление лестниц	от 2000 п.м
Выезд на место	по договоренности

Сварка металлических конструкций на заказ в Москве и области

Наша компания предлагает услуги сварки металлоконструкций в Москве по выгодным ценам. Производственные мощности компании находятся в Одинцово, что упрощает транспортировку и доставку изделий.
Работая с нами, Вы получаете изделия высокого качества по доступной цене. Придя к нам однажды, Вы останетесь с нами надолго!

Смотрете также:

Сварка металлоконструкций – новые технологии и сферы применения |

Сварка ― один из самых распространенных способов неразъемного соединения конструкций. Применяется практически повсеместно при производстве деталей из металла, пластмасс и даже керамики.

Сварка металлоконструкций из узкоспециализированной отрасли благодаря развитию технологий стала общедоступной. Сегодня можно производить сварочные работы не только в промышленных условиях, но и в полевых, и в бытовых.

Сварку выполняют в море, под водой, в поле и даже в открытом космосе. Сварочное оборудование постоянно совершенствуется, уменьшается в габаритах, становится более дешевым и доступным для потребителя.

Виды сварки для бытовых нужд

Наиболее распространенные технологии сварки металлоконструкций в быту:

1. Газовая.
2. Дуговая.
3. МАG ― полуавтоматическая дуговая в защитных газах.

Аппаратура для проведения сварочных работ общедоступна и продается в специализированных магазинах. Обслуживать ее и выполнять сварочные работы чрезвычайно просто, после коротких курсов это под силу каждому.

Сварка металлоконструкций широко востребована не только в промышленности, строительстве и в быту. Она стала новым направлением в современном искусстве. Практически в каждом крупном городе можно найти скульптуры или инсталляции с использованием сварочной технологии.

Разработка сварочных технологий

Изучением сваривания, разработкой нового оборудования и технологий занимаются во всем мире. Наиболее известными институтами и лабораториями по изучению сварки являются:

• институт электросварки имени Патона в Киеве;
• институт лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербурга;
• лаборатория роботизированной и дуговой сварки компаний Riland и АВВ;
• центр исследования проблем сварки компании CLOOS.

Благодаря их разработкам, открытиям и патентам удалось создать и довести до общедоступного уровня аппараты по дуговой и инверторной сварке. Ручная дуговая сварка металлоконструкций ― это вчерашний день сварочных технологий. Недалек тот день, когда лазерная и электронно-лучевая сварка также станут общедоступными в быту.

На сегодня известно более ста пятидесяти видов и способов сварки. Каждый из них требует применения соответствующей аппаратуры и знаний.

Преимущества сварки при соединении металлоконструкций

Основными преимуществами сварки металлоконструкций являются быстрота и производительность. При этом качество соединения зависит от оборудования и опыта оператора, выполняющего работу.

Также стоит упомянуть о низкой себестоимости расходных материалов и возможности автоматизации процесса сваривания. Сварочные работы по сравнению с другими способами соединения металла экологичны и оказывают минимальное влияние на окружающую среду.

Наибольший спрос на новые сварочные технологии ― в строительной и газопроводной промышленности. В этих отраслях наиболее широко применяются металлоконструкции, а темпы окупаемости инвестиций напрямую зависят от скорости выполнения монтажных работ.

Контроль качества сварочных соединений

Особо стоит отметить проблему контроля сварных соединений без их разрушения. Для этих целей создается целая гамма аппаратов и приборов.

Большим спросом на сегодняшний день пользуется аппаратура ультразвукового сканирования. Активно внедряются процессы компьютерного моделирования сварки металлоконструкций, а также компьютерное управление сварочными аппаратами. Это позитивно влияет на производительность труда операторов сварочного оборудования и их квалификацию.

Сварка металлоконструкций

Сварка является лучшим способом создания неразъемной конструкции. При данном виде соединения появляется возможность снижения трудозатрат и повышения качества монтажа конструкций из металла.  Кроме того, есть возможность использования рациональных типов сечений, которые позволяют произвести контроль и снизить металлоемкость сооружения.

Основные виды

При производстве металлоконструкций используют два вида сварки:

— механизированная сварка в среде защитного газа;

— автоматическая дуговая сварка под слоем флюса.

Механизированная сварка в среде защитного газа

МС в среде защитного газаявляется способом соединения деталей (балок, труб, листов и т.д.) посредством сварного шва, который образуется из расплавленного электродного и основного металла. Подача электродной проволоки при этом осуществляется автоматически, но при этом перемещение сварочной дуги происходит вручную. Сварочная проволока и кромки деталей плавятся в процессе самой сварки за счет тепла, которое выделяет электрическая сварочная дуга, горящая между деталями и концом электрода.

Для защиты жидкого металла от действия кислорода и азота воздуха, применяется защитный газ.

Достоинства механизированной сварки:

— процесс отличается высокой производительностью, универсальностью и простотой;

— сварку возможно произвести в любых пространственных положениях, получая при этом сварочный шов любой конфигурации.

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса

Данный процесс является способом соединения деталей (труб, листов, балок и пр. ) посредством сварного шва, который образуется из расплавленного электродного и основного металла. При этом виде сварки подача электродной проволоки и перемещение сварочной дуги осуществляется автоматически. Расплавление кромок детали и сварочной проволоки происходит благодаря теплу, выделяемому электрической сварочной дугой, горящей между деталью под слоем флюса и электродом. В процессе горения дуги именно флюсом обеспечивается устойчивое горение дуги, защита жидкого металла сварочной ванны от азота воздуха и кислорода, а также удаление разнообразных вредных примесей.

Достоинства автоматической дуговой сварки под слоем флюса:

— высокая производительность;

— высокое качество шва.

Сварка металлоконструкций в Москве – стоимость работ сварки

Компания «Стройсталь» осуществит на заказ сварку различных металлоконструкций по доступной цене на объектах Москвы и области. Среди преимуществ подобных изделий можно выделить их надежность, прочность стыковых швов, относительную простоту выполнения.

Мы готовы выполнить работы по сварке металлоконструкций любой сложности как для объектов промышленного и жилого строительства, так и для частных заказчиков. Наш опыт и квалификация позволяют нам принимать активное участие в обеспечение многоквартирных домов и частных участков сварными лестницами, пандусами, перилами и ограждениями. Мы также выполняем покраску готовых металлоконструкций и их монтаж на объекте.

Схема работы

Помимо сварки, мы также производим покраску готовых изделий и установку на объекте клиента.
Заказ сварочных работ по телефону или через онлайн-заявку
8 (915)-488-81-83 (Василий Иванович Романов).
[email protected]

Стоимость сварки металлоконструкций

Компания «Стройсталь» обладает штатом профессиональных и квалифицированных сварщиков и необходимой производственной мощностью для выполнения задач по сварке металла.

Наши преимущества:

• Все работы по сварке производятся в теплом производственном цехе;
• Даем гарантию качества выполняемых работ;
• Мы предлагаем минимальные цены с учетом НДС;
• Работаем точно по согласованному графику.

Цена на сварку металлоконструкций является индивидуальной для каждого заказчика и рассчитывается исходя из вида свариваемого металла, сложности соединений, сроков и объемов выполнения, необходимости окраски, выезда на объект и монтажа.

Вопрос: Мне нужно изготовить металлоконструкцию-навес, возможно это сделать у Вас?

Ответ: Да у нас есть отдел по изготовлению конструкций. Вы даете заказ- наш специалист рассчитывает его под «ключ».

Расценки на наши услуги и стоимость сварки металлоконструкций уточняйте по телефону:
8 (915)-488-81-83 Василий Иванович Романов.

Металлоконструкции

Изготовление (без учета стоимости металла)	от 20,000 руб/тонна
Монтаж металлоконструкций	от 10,000 руб/тонна
Демонтажные работы	от 5,000 руб/тонна

Наши заказчики и выполненные сварочные работы

Сварка металлоконструкций в Москве. Сварка под флюсом

Сварка – это технологический процесс соединения металлов и сплавов плавлением с помощью тепловой энергии. Соединение элементов происходит на уровне межатомных связей, благодаря этому сварные конструкции получаются невероятно прочными, надежными и долговечными. Основной и наиболее распространенной технологией сварки плавлением является полуавтоматическая дуговая сварка в среде углекислого газа. Такой вид сварки позволяет получить сварной шов высокого качества. Для выполнения операции как правило используют сварочные аппараты или установки.

Мы предлагаем сварку металлоконструкций в заводских условиях как самый востребованный вид услуг при изготовлении металлоконструкций различного назначения.

На нашем производстве применяются следующие виды сварки:

• автоматическая под слоем флюса
• полуавтоматическая дуговая сварка в среде защитного газа
• ручная дуговая сварка покрытыми электродами
• ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов
• газовая сварка

Сварка применяется к следующим материалам:

• конструкционные, углеродистые, легированные, высоколегированные жаростойкие и коррозионно-стойкие стали
• алюминий и его сплавы
• цветные металлы

 

Наше оборудование

На нашем производстве используются портальная установка сварки под флюсом и сварочные аппараты от ведущих производителей сварочного оборудования: Lincoln Electric, Kemppi, Z-Master и др. , которые позволяют выполнять сварку различными методами, в том числе синергетической программой, импульсной сваркой, сваркой под флюсом и др.

 

Портальная установка сварки под флюсом

Портальная установка позволяет производить автоматическую сварку под флюсом стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых швов в нижнем положении, как одной сварочной головкой, так и двумя с синхронным включением по пуску-стопу, перемещению по ранее заданным сварочным режимам.

Сварка под флюсом применяется для получения сварных конструкций из углеродистых, низко- и высоколегированных сталей, меди, алюминия и их сплавов.

Портальная установка представляет собой П-образный механизм перемещаемый (с помощью сервоприводов) по рельсам. На портале смонтированы два комплекта сварочных головок, автоматические системы подачи проволоки NA-5 фирмы Lincoln Electric, источники питания DC-1000, механизмы рециркуляции флюса и пульт управления.

При сварке под флюсом электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом – флюсом. По мере расплавления электродная проволока автоматически подается в зону сварки. Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды.

Портальная установка сварки под флюсом

Технические характеристики портальной установки

Количество сварочных головок, шт	2
Регулирование сварочного тока, A	170–1250
Максимальная длина сварного шва, м	36
Максимальная рабочая ширина, мм	3000
Максимальная высота подъема сварочных головок, мм	1900
Минимальная сварочная скорость, м/ч	7
Максимальная сварочная скорость, м/ч	70
Маршевая скорость, м/ч	170
Свариваемые толщины, мм	6–60

 

Портальная установка сварки под флюсом в процессе работы	Автоматическая сварка под флюсом

 

Характер сварного шва сварки под флюсом	Характер сварного шва сварки под флюсом

 

Преимущества сварки под флюсом:

• высокое качество сварного шва
• высокая производительность и стабильность процесса
• минимальные потери электродного металла и полное отсутствие разбрызгивания
• максимально надежная защита зоны сварки

 

Сварочные аппараты

Сварочные аппараты, применяемые на нашем производстве

 

Сварка в среде защитных газов

Дуговая сварка в среде защитных газов заключается в том, что сварочная ванна, конец электрода и присадочного прутка, определенные участки шва и околошовной зоны основного металла предохраняются от окисления в процессе сварки при помощи газа. Этот газ подается в зону сварки через сопло специального электрододержателя – горелки.

В качестве защитного газа при сварке алюминия и меди применяют нейтральный газ аргон, не взаимодействующий с металлом, а при сварке стали – углекислый газ, который не является нейтральным и в некоторой мере вступает во взаимодействие с металлом.

Преимущества сварки в среде защитных газов:

• преимуществами сварки в среде защитных газов являются надежная защита металла от окружающего воздуха и возможность выполнять сварку в любом положении в пространстве. Кроме того, при сварке алюминия достигается большая коррозионная стойкость сварных соединений благодаря тому, что сварку производят без флюсов
• важной особенностью аргонодуговой сварки алюминия на постоянном токе является то, что в этом случае наблюдается эффект самоочищения поверхности металла от окиси

Сварка металлоконструкций

 

Технология сборочно-сварочных работ

Сборочно-сварочная операция начинается с правильного взаимного расположения и закрепления деталей собираемого сварного изделия. При изготовлении металлоконструкций возможны следующие схемы технологического процесса сборки и сварки:

• последовательная сборка и сварка элементов, сборочных единиц и конструкции в целом
• сборка и сварка сборочных единиц, а затем сборка элементов, сборочных единиц и конструкции из сборочных единиц

Последовательная сборка и сварка применяется, в основном, при изготовлении металлоконструкций средней сложности. Для крупногабаритных изделий применяется метод сборки из предварительно собранных и сваренных крупных сборочных единиц, называемый контрольной сборкой. Полностью негабаритное изделие (например, мостовой кран) в ряде случаев целиком не собирается, собираются лишь отдельные узлы. При контрольной сборке проверяется правильность изготовления стыкующихся частей и сборочных единиц и всей машины и ее соответствие заданным техническим параметрам. Во время контрольной сборки все обнаруженные дефекты и отступления устраняются. Контрольная сборка гарантирует качество сборочных работ и облегчает их выполнение при монтаже. После контрольной сборки изделие разбирается на сборочные единицы для дальнейших технологических операций на производстве или транспортировки на монтажный объект.

В сварных конструкциях сборочно-сварочные операции в большинстве случаев можно выполнять в различной последовательности, зависящей от конфигурации изделия, сборочной единицы и выбранного способа сварки. Последовательность сварки и ее режимы, а также применяемое вспомогательное оборудование и оснастка при сборке конструкций существенно влияют на прочность и точность сварной конструкции в целом.

 

Преимущества работы с Механическим заводом «Спецмашмонтаж»

Важным преимуществом работы с нами является широкий спектр предоставляемых нашим заводом услуг по обработке металла. Наше предприятие имеет оборудование для резки, рубки, гибки листового и профильного проката, сварки, токарных, фрезерных, окрасочных и других операций. Как правило сварочные работы тесно переплетены с другими видами технологических операций. Обратившись к нам, Вы получите требуемый набор операций для производства конечных изделий.

Механический завод «Спецмашмонтаж» предлагает полный комплекс услуг:

 

---

Любую интересующую Вас информацию по сварочным работам можно получить у сотрудников нашей компании, связавшись с нами по телефону +7(495)583-78-86, по электронной почте Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или воспользовавшись формой обратной связи.

Если Вы хотите рассчитать стоимость услуги, пожалуйста, заполните форму обратной связи и приложите чертежи изделий. Наш менеджер свяжется с вами и предоставит предварительный расчет стоимости.

Технологии сварки металлоконструкций | ООО «Завод Строительных Конструкций»

Сварка металла — это способ соединения металлических элементов в единую конструкцию. Широко используется в качестве бытовых работ и в масштабах промышленности.

Сварка должна обеспечить создание надежной и долговечной конструкции, соответствующей заданным размерам. Риск деформации при этом должен быть сведен к нулю. Для этого потребуется выполнение ряда технологических требований.

• При создании шва без использования кондуктора, перед сваркой следует между скрепляемыми элементами оставить зазор, соответствующий норме.
• Перед поступлением заготовки на стапель каждая из них требует соответствующей подготовки.
• Параметры всех элементов должны в точности соответствовать деталям спроектированного объекта.
• При ручной дуговой сварке корневые слои шва нужно создавать электродами не более 0,3 ‒ 0,4 см.
• Металлические конструкции должны быть расположены так, чтобы была возможность наложения швов в нижнем положении. Это сделает проведение сварных работ более безопасным.
• Углы конструкции должны соответствовать проектным документам. Для их измерения применяется кондуктор и специнструмент.
• Углы между соединяемыми элементами в большинстве случаев должны быть прямые (исключение, если в проекте отражены другие показатели). В ином случае неизбежен перекос и нарушение целостности объекта.
• У готовой металлоконструкции должна быть самая минимальная усадка. Чтобы соблюсти это требование, сварку следует проводить в стабильном рабочем режиме. Погрешность заданной величины напряжения и тока на дуге не должна превышать 5%.
• Если работы выполняются в условиях пониженной температуры воздуха, перед их началом необходимо сделать образец спайки.
• В случае сваривания частей ответственных объектов из нового стального сплава либо с использованием новых расходных материалов, сварщику следует предварительно сделать контрольный образец с использованием того же аппарата и расходников, в том же пространственном местоположении, что и при создании будущей металлоконструкции. После этого мастер сможет в полной мере оценить ситуацию перед проведением основного процесса. Это исключит риск допущения технологических ошибок.

Заметим, что на качество формируемых соединений влияет не только мастерство и опыт специалиста, но и технические характеристики сварочной установки. Проверенные временем модели, как правило, являются надежными помощниками сварщика на всех этапах производства металлических конструкций.

Вышеуказанные требования должны быть соблюдены, еще начиная с этапа предварительной сборки элементов. Рекомендации особенно актуальны, когда при производстве металлических конструкций применяется технология с автоматическим режимом, при которой корректировка допущенных ошибок будет практически невозможна.

Обратившись к услугам производственной компании ООО «ЗСК» можно заказать изготовление металлоконструкций с применением традиционной и инновационных технологий сварки.

Классический метод сварки конструкций из металла

Это традиционный способ сварочных работ, позволяющий получить надежное сцепление деталей в конструкциях из металла с учетом наиболее рациональных видов сечения. Технология проста и может быть использована не только в бытовых целях, но и в более широких масштабах. Для производства металлических конструкций по классическому методу в качестве источников энергии используются:

• газовое пламя;
• электрическая дуга.

Обе методики предусматривают три способа создания швов.

1. Ручной. Метод предполагает проведение сварочных работ без использования автоматизированных аппаратов. Вручную выполняется электродная сварка либо обычная под флюсом, или же спаивание газосварочным оборудованием. Используется преимущественно в бытовых целях.
2. Полуавтоматический. Согласно этой технологии, подача электродов производится автоматически, а соединения создаются вручную. Отличительной особенностью такого метода будет более высокая производительность. Предусматривает применение сварной проволоки, неплавких электродов и газового флюса. Широко используется при монтаже объектов из железобетона, в автомобилестроении и в быту.
3. Автоматический. Не предполагает участие человека в сварочном процессе. Всю работу выполняет аппарат, настроенный на необходимый режим с учетом вида проводимой операции. Данный вариант подразумевает применение электрошлаковой и контактной сварки.

Инновационные методы сварки

Классическая технология со временем претерпела серьезные изменения и усовершенствования. Профессионалами постепенно разрабатывались все новые способы спайки металлических частей. На свет появились методики с использованием теплового эффекта, ультразвуковых волн, лазерных аппаратов и пр.

Подобные нововведения ускорили и существенно облегчили сварные работы при производстве металлоконструкций. Непрекращающиеся исследования и разработки новейших технологий ведутся и по сей день.

Использование новых методов при выполнении сварки обеспечило ряд весомых преимуществ:

• снижение коробления металлических деталей;
• повышение скорости сварных работ;
• сокращение расходов и ресурсов на работы по зачистке сварных швов;
• возможность сварки тонких металлических листов;
• снижение затрат на приобретение расходных материалов.

К наиболее продуктивным и эффективным методам (с учетом экономичности и качества получаемых швов) относятся следующие виды сварки.

1. Термитная — предусматривает создание швов с помощью нанесения в процессе горения специального состава на место спайки элементов. Метод применяется при создании ответственных металлоконструкций в случаях, когда требуется заделать скол либо трещину.

2. Электронно-лучевая сварка эффективна при создании глубоких спаек (до 200 мм). Шов формируется в вакууме, поэтому ее применение в бытовых условиях практически исключается. Используется преимущественно в узкопрофильном производстве.

3. Плазменная технология предусматривает использование ионизированных газов, выполняющих роль дуги и пропускаемых через электроды, имеющие высокие технологические характеристики. В отличие от электронного, для данного метода характерны наиболее широкие возможности, поскольку с его помощью можно сварить или разрезать металл практически любой ширины.

4. Аргонодуговой орбитальный метод выполняется с использованием вольфрамового электрода. Нашел применение в работе со сложными металлическими элементами. К примеру, он эффективен при формировании неповоротных стыков труб, имеющих диаметр от 2 см до 1,44 м. При выполнении сварки флюс наносится с расчетом 1 грамм на метр шва. Метод дает возможность решить несколько технологических задач:

• сварные работы могут быть автоматизированы без разделки кромки;
• дуга, оказывая давление на жидкий металл, обеспечивает создание качественного шва вне зависимости от его расположения в пространстве;
• позволяет снизить массу и объем сварной ванны благодаря работе с пониженным током.

5. Щадящие методы сварки в Ar+O2+CO2 и Ar+CO2. Применение такой технологии позволяет создать швы более высокого качества (если сравнивать со сваркой в СО2). Немалым преимуществом будет существенное сокращение расходных материалов и возможность плавного перехода к спаиваемым элементам металлической конструкции. Расход материалов снижается благодаря неразбрызгиванию электродов.

Заметим, что каждая из перечисленных технологий имеет свои достоинства и недостатки, а наличие различных технологических особенностей позволяет использовать их в разных операциях. При соблюдении всех требований, предъявляемых к выполнению сварки металлических конструкций, объекту будет обеспечена прочность и долговечность за счет качественных швов, устойчивых к внешнему воздействию. Для этого подойдет как классическая технология, так и одна из новейших. Профессионалы специализированной компании ООО «ЗСК» в совершенстве владеют навыками и самым современным оборудованием для высококачественной сварки металлоконструкций.

Прогресс не стоит на месте и в ближайшем будущем мы станем свидетелями появления все более новых материалов и способов сварки, с программным управлением и использованием нано-технологий.

Проблемы и возможности для сварки тяжелых конструкционных сталей

Проблемы и возможности сварки тяжелых конструкционных сталей

Обновления сварочных процессов, методов изготовления и отраслевых стандартов — ключ к развитию стальных конструкций

Роберт Э. Шоу младший

Перепечатано с разрешения: The AWS Welding Journal

В последнее десятилетие наблюдается огромный рост строительства знаковых стальных конструкций.Архитекторы использовали свойства стали для удовлетворения любых архитектурных концепций и конфигураций, а инженеры-строители смогли спроектировать стальные каркасы для решения этой задачи. Было усилено сотрудничество между инженерами, производителями, монтажниками и специалистами по проектированию, изготовлению и сборке сложных многогранных соединений, необходимых для этих конструкций.

Кроме того, рынок требует больше открытых пространств в их конструкциях, увеличивая использование больших форм и толстых листов для перевозки груза.Размер этих конструктивных элементов и значительное использование сварки для их изготовления и соединения предъявляют повышенные требования к материалам и процессу сварки.

Этот вид работ создает множество проблем не только для проектировщиков, но и для производителей, монтажников, сварщиков, инспекторов и специалистов по неразрушающему контролю (NDE), работающих над созданием и обеспечением безопасности конструкций. Тяжелые стальные конструкции подвержены большему риску растрескивания, растрескивания пластин и хрупкого разрушения при сварке.Также растет спрос на строительство этих сооружений более быстрыми темпами и более экономично, чем когда-либо прежде.

Эти проблемы следует рассматривать как возможности для использования новых систем конструкционной стали, стали более высокого качества, передовых и более эффективных сварочных процессов, улучшенного контроля и управления сваркой, а также новых технологий контроля и неразрушающего контроля. Реализация этих возможностей требует не только знаний и инноваций, но и норм проектирования и сварки конструкций, которые позволяют их реализовать.

Скорость производства и строительства

Сегодня подчеркивается скорость строительства. Владельцы и пользователи хотят, чтобы их конструкции начали использоваться как можно скорее, а время — деньги. Чтобы ускорить строительство, конструктивность должна рассматриваться как часть дизайна. В тяжелых сварных конструкциях выбор процесса и техники сварки может существенно повлиять как на скорость, так и на конструктивность.

Электрошлаковая сварка в узкую щель (ESW-NG)

Электрошлаковая сварка (ESW) дает множество преимуществ при сварке толстой стали, включая высокую скорость наплавки, меньшее количество внутренних разрывов, минимальную подготовку стыка, минимальную деформацию (особенно угловую деформацию), отсутствие промежуточной очистки между проходами, небольшой предварительный нагрев или его отсутствие и т. Д. на.ESW можно использовать для стыковых, Т-образных и угловых соединений, а также для соединений толщиной примерно 3⁄4 дюйма (19 мм). Полное обсуждение можно найти в Справочнике по сварке Американского общества сварщиков (AWS), Vol. 2, часть 1. Глава 10.

Электрошлаковая сварка вышла из моды в 1970-х годах, когда на нескольких стальных мостах были обнаружены проблемы со сварными швами ES. Последующие исследования ЭШС привели к усовершенствованному методу, получившему название электрошлаковая сварка в узкий зазор (ESW-NG), с более надежными механическими свойствами, включая более высокую ударную вязкость в сварном шве и в зоне термического влияния.AASHTO / AWS D1.5M /

D1.5: 2010, Кодекс по сварке мостов, включил результаты этого исследования и разработки процесса, чтобы вернуть ESW в промышленное использование, добавив новую Часть F по ESW в разделе 4, Методика; новый пункт 5.14 о квалификации процедуры; и несколько приложений для определения ESW-NG вместе с его расходными материалами и рабочими параметрами. Комитет AWS D1 по сварке конструкций продолжал совершенствовать эти положения в последующих изданиях.

AWS D1.1 / D1.1M, Правила сварки конструкций — сталь, не включил специфику ESW-NG ни в свои редакции 2015, ни в 2020.Для экономии, скорости и качества изготовители и монтажники должны рассмотреть возможность использования ESW-NG для строительства зданий в соответствии с положениями Свода правил мостовой сварки, и инженеры должны поддержать эти усилия. Задача комитета AWS D1 по сварке конструкций состоит в том, чтобы включить положения, относящиеся к ESW-NG, в Кодекс по сварке конструкций — Сталь и Кодекс по сварке конструкций AWS D1.8 — Дополнение по сейсмостойкости, которые касаются изменений, если таковые имеются, для статических, циклических, или сейсмическая нагрузка.

Электрошлаковая сварка в узкий зазор была успешно использована для приварки косынок к закладным пластинам и коробчатых колонн для соединения сейсмически ограниченных раскосов на уровне фермы ремня в гранд-отеле Wilshire в центре Лос-Анджелеса, Калифорния. Вставки на закладных пластинах имели толщину 23⁄4 дюйма (70 мм) и длину 10 футов (3 м) и сваривались за один проход. ESW-NG использовался для множества других сварных соединений, с пластинчатыми и широкофланцевыми соединениями в диапазоне от 21⁄4 дюйма.(57 мм) до почти 5 дюймов (125 мм) толщиной.

Автоматические и механизированные процессы и адаптивное управление

Потребность в более квалифицированных сварщиках хорошо известна. Использование гусениц, порталов и аналогичных устройств для перевода сварочных процессов, таких как дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) и газовая дуговая сварка, из полуавтоматического (ручного) процесса в механизированный (с оборудованием, требующим ручной настройки оператором в ответ для визуального наблюдения, с горелкой, пистолетом, узлом направляющей для проволоки или держателем электрода, удерживаемыми механическим устройством) или в автоматическом режиме (с оборудованием, требующим периодического наблюдения или без него и без ручной регулировки во время его работы) может повысить производительность и качество при одновременном снижении усталость сварщика.Квалифицированный и знающий сварщик по-прежнему должен выполнять функции сварщика, поэтому в процессе нет потери работы.

Одной из проблем в производственном цехе или на стройплощадке является требование более жестких допусков на корневую подгонку для частичного проплавления шва (PJP) и полного проплавления швов с разделкой кромок при использовании механизированной или автоматической сварки, по сравнению с допусками, разрешенными для ручной или ручной сварки. полуавтоматическая сварка. Для угловых сварных швов размер ветви должен быть увеличен, если корневое отверстие между соединяемыми частями превышает 1⁄16 дюйма.(2 мм). При сварке толстых секций особенно сложно контролировать и корректировать точность посадки и центровки.

Системы технического зрения

и другие формы адаптивного управления могут быть реализованы для решения таких проблем с подгонкой, при необходимости регулируя ширину и размещение валика корневого прохода, а также продолжая регулировку по мере продвижения сварного шва от корневого слоя к последнему.

Система SpeedCore для стальных конструкций

Башня Рейнир-Сквер в Сиэтле, штат Вашингтон, 58-этажное, 850-футовое (400-м) многофункциональное офисное здание с жилыми помещениями на верхних этажах, использовала новую инновацию — ножницы из композитных стальных плит с бетонным наполнением. система сердечника стены.Эта система заменяет более медленный железобетонный сердечник скользящей формы, который ранее использовался в высотных зданиях. Монтаж стального каркаса занял всего десять месяцев, что на 43% меньше времени, необходимого при использовании бетонного сердечника. Типичный темп возведения стальных конструкций — это история каждые три-пять дней, но с помощью новой системы можно достичь двухуровневого (четырехэтажного) темпа в неделю.

SpeedCore, так называется эта новая система сердцевины, использует сэндвич-панели заводского изготовления с двумя пластинами из конструкционной стали, удерживаемыми на месте стяжными шпильками между пластинами.Панели являются самонесущими во время строительства, что позволяет возводить стальную конструкцию из стали и настила пола. Панели заполняются бетоном ниже уровня стального возведения, обычно на четыре-шесть этажей позади стальных конструкций, примерно в то время, когда бетон укладывается на настил стального пола.

Для площади Rainier Square сэндвич-пластины обычно имели толщину 1⁄2 дюйма (13 мм) и около 3⁄4 дюйма (19 мм). На уровне пояса и фермы с раскосами, ограниченными продольным изгибом, толщина пластины составляла 2 дюйма.(51 мм). В цехе к пластинам было приварено около 400000 поперечин из прутка диаметром 1⁄2 дюйма (13 мм), чтобы сформировать панели, с угловыми сварными швами, выполненными с внешней стороны листа с помощью роботов. В полевых условиях многослойные плиты были соединены как по горизонтали, так и по вертикали с использованием сварных швов PJP с разделкой кромок с усиливающим угловым швом на стержне, приваренном к внешней поверхности пластины, что обеспечило соединение с полной прочностью. Использовалась внутренняя стальная подкладка с изогнутой частью за корнем сварного шва для облегчения выравнивания во время монтажа.В общей сложности 36 миль (58 км) полевой сварки FCAW было выполнено вручную из-за допусков на стыковку стыков.

Система SpeedCore предлагает значительную экономию времени и, следовательно, экономию затрат по сравнению со старой системой железобетонного сердечника, благодаря преимуществу стальной конструкции, которая лучше управляет допусками конструкции для всей конструкции. Сварка играет важную роль как в производстве, так и в полевых условиях. Существует потенциал для адаптивного управления сваркой, чтобы еще больше ускорить сварочные работы в цеху и на месте.Поскольку система не является патентованной, ее можно проектировать, изготавливать и монтировать без ограничений.

Возможности Сварочный надзор

Хорошо известная в отрасли тема: «Вы создаете качество, а не проверяете его». Чтобы воспользоваться возможностью сэкономить время и деньги на сварке и в то же время выполнять высококачественные сварные швы, отрасли нужны образованные, компетентные руководители сварочных работ, которые руководят работой, и люди, которые ее выполняют.Руководители — это те, кто видят проблемы до или во время их возникновения и могут предпринять необходимые шаги для своевременного решения проблемы. Сертифицированные AWS инспекторы по сварке часто являются компетентными супервайзерами по сварке, но могут потребоваться дополнительные знания в производственных аспектах, таких как оборудование и методы сварки.

Это возможность для производителей и монтажников повысить эффективность, уменьшить количество ошибок и улучшить как свое качество, так и прибыль. AWS опубликовала два стандарта по надзору за сваркой: AWS B5.9, Технические условия для аттестации супервайзеров сварки, и AWS QC13, Спецификации аттестации супервайзеров сварки. AWS сообщает, что сертифицированный супервайзер по сварке «помогает снизить затраты на сварку, помогает повысить производительность и прибыльность, а также помогает сделать компанию более конкурентоспособной в среднем на 17 000 долларов США на сварщика в год».

Органам по сертификации производителей и монтажников следует рассмотреть вопрос о добавлении компетентных супервайзеров по сварке в свои описания персонала и требования.Помимо стандартов AWS, отличными ресурсами являются ISO 14731: 2019 «Координация сварки — задачи и обязанности» и CSA W47.1 «Сертификация компаний по сварке плавлением стали».

Использование PAUT (и других методов определения размера дефектов) в полной мере

AWS D1.1 ввел ультразвуковые испытания в Кодекс по сварке конструкций в 1972 году, и с тех пор он претерпел множество улучшений. AWS D1.1 / D1.1M: 2020 впервые представил код ультразвуковой диагностики с фазированной решеткой (PAUT), представив подробное нормативное приложение H.Использование PAUT разрешено в соответствии с подразделом 8.34 «Усовершенствованные ультразвуковые системы».

Несмотря на то, что PAUT успешно использовался с момента своего создания, критерии приемлемости в AWS D1.1 по-прежнему основываются на качестве изготовления и обнаруживаемости; ограничены сканированием под углом 45, 60 и 70 градусов; и не использовали современные структурные подходы к производительности. Использование PAUT дает возможность принимать решения о принятии или отклонении на основе истинных технических требований к рабочим характеристикам. Учитывая сложность текущих инженерных разработок, отрасль должна стремиться к использованию PAUT, используя ее истинный потенциал для определения размеров дефектов и более точного описания этих недостатков.PAUT может лучше обеспечить структурную целостность и сократить время и расходы на ненужный ремонт.

Вызовы Хрупкое разрушение

Все более широкое использование тяжелых форм и толстых листов в сочетании со сложными деталями усиливает опасения по поводу возможности хрупкого разрушения стальных конструкций. Хотя хрупкое разрушение не ново, и такие трещины случаются относительно редко, в 2018 г. произошли трещины в нижней полке двух пластинчатых балок в новом транзитном центре Transbay в Сан-Франциско, штат Калифорния. , привлекли к этому вопросу повышенное внимание. В рамках отчета экспертной комиссии столичной транспортной комиссии (mtc.ca.gov/sites/default/files/PRP_Final_Report.pdf) были даны рекомендации по разработке отраслевой методологии оценки рисков, которая учитывает последствия сбоя и следующие факторы, способствующие хрупкому разрушению:

• Восприимчивый материал с низкой вязкостью разрушения, особенно в районе средней толщины толстых материалов, на который могут повлиять состав стали, методы производства стали, низкие эксплуатационные температуры, высокие скорости нагружения или локальная деградация в результате других операций, таких как формовка или чрезмерный нагрев;
• Восприимчивый материал на локальном уровне, например твердый, хрупкий мартенсит, который образуется в результате быстрого охлаждения поверхности кромок термической резки;
• Достаточное напряжение, которое может быть результатом приложенных нагрузок и / или остаточных напряжений, возникающих в результате усадки сварного шва, термического нагрева, термической резки или формовки;
• Концентрации геометрических напряжений, такие как входящие углы и переходы, квадратные или с радиусом;
• Начальные дефекты, такие как трещины, как микро, так и макро, а также включения или надрезы, которые служат значительной концентрацией напряжений; и
• Ограничение, присущее толстому материалу, но также создаваемое трехосными и двухосными пересекающимися сварными швами, которое ограничивает или запрещает материалу работать пластично, что необходимо для перераспределения напряжений.

Сварка сталей, полученных новыми методами

Действующие нормы по сварке конструкций сосредоточены на углеродистых и низколегированных конструкционных сталях с дополнительными требованиями к закаленным и отпущенным сталям, например, к стали, изготовленной в соответствии с ASTM A514, Стандартными техническими условиями для высокопрочных, закаленных и отпущенных легированных сталей, пригодных для сварки . Особые правила предусмотрены для закаленных и самоотпускаемых сталей (QST), изготовленных в соответствии с ASTM A913, Стандартными техническими условиями для профилей высокопрочных низколегированных сталей структурного качества, полученных методом закалки и самоотпуска (QST).Однако растет число сталей, в которых используются уникальные процессы прокатки и термообработки, а также специальные легирующие составы для достижения лучших структурных характеристик, ни один из которых прямо или косвенно не рассматривается в существующих правилах и стандартах сварки. Обращение к этим нововведениям в материалах в положениях предварительной квалификации или разработка соответствующих требований к квалификационным испытаниям на основе желаемых характеристик будет постоянной проблемой для тех, кто составляет и применяет нормы и стандарты в сталелитейной и сварочной промышленности.

Заключение

Сварка будет продолжать развиваться с появлением нового оборудования, расходных материалов, процессов и технологий. Стальные конструкции также продолжат развиваться с появлением новых сталей, конструктивных систем, типов соединений, а также методов изготовления и монтажа. Синергия и расширение этих двух дисциплин позволит и дальше создавать удивительные конструкции из сварной стали. Это не обойдется без проблем и проблем, но мы знаем из истории, что отрасль будет расти, чтобы преодолевать эти вызовы и решать любые возникающие проблемы.Использование возможностей и решение проблем приведет к созданию более совершенных, безопасных, быстрых и рентабельных структур.

ROBERT E. SHAW JR., PE, ([email protected]), президент Steel Structures Technology Center Inc., Хауэлл, штат Мичиган.

Рис. 1 — Приложение процесса ESW-NG в гранд-отеле Wilshire, Лос-Анджелес, Калифорния (фото любезно предоставлено Schuff Steel Co.)

Технология сварки стальных конструкций

, Металлоконструкции — Havit Steel

Сварка стальных конструкций — это основной метод соединения стальных конструкций: плавление сварочного прутка и стали частично за счет тепла, генерируемого электрической дугой, а затем конденсация в сварной шов путем охлаждения, таким образом соединяя свариваемые детали в одну.

В области изготовления и монтажа стальных конструкций широко применяется дуговая сварка. Основными видами дуговой сварки являются ручная дуговая сварка с флюсовым покрытием, автоматическая дуговая сварка под флюсом, полуавтоматическая и автоматическая сварка в среде защитного газа CO2 и дуговая сварка с самозащитой. В некоторых особых случаях необходимо использовать электрошлаковую сварку и сварку на болтах.

Методы сварки стальных конструкций

1. Электродуговая сварка

(1) сварочный стержень для дуговой сварки

Сварочный аппарат

переменного тока: оборудование простое, гибкое и удобное в эксплуатации, его можно сваривать в различных положениях без ослабления поперечного сечения компонента, обеспечивая качество и низкую стоимость конструкции.Этот метод сварки широко используется на строительных площадках.

Сварочный аппарат постоянного тока: технология сварки такая же, как и при использовании сварочного аппарата переменного тока, дуга стабильна во время сварки, но стоимость конструкции выше, чем у сварочного аппарата переменного тока. Применяется для стальных конструкций с повышенными требованиями к качеству сварки.

(2) Сварка под флюсом

Металл плавится под флюсом, сварочное тепло концентрируется, глубина проплавления и эффективность высоки, качество хорошее, нет явления брызг, зона термического влияния мала, сварочный шов однородный и красивый ; Технология эксплуатации должна быть невысокой, а условия труда — хорошими.Прямые угловые и стыковые сварные швы с большей длиной сварки и более толстыми листами на заводе.

(3) Полуавтоматическая сварка

То же, что и аппарат для дуговой сварки под флюсом, работа более гибкая, но неудобная в использовании, всегда используется для сварки коротких или изогнутых углов и стыковой сварки.

(4) Сварка в среде защитных газов

Это сварка легкой сварочной проволокой в ​​СО2 или инертном газе вместо дуги защиты сварочного флюса; его можно сваривать во всех положениях, с хорошим качеством, высокой скоростью плавления, высокой эффективностью, энергосбережением, не нужно удалять сварочный шлак после сварки, но избегать ветра во время сварки.Обычно они используются для сварки тонких стальных листов и других металлов, сварки стальных колонн большой толщины и стальных балок.

2. Электрошлаковая сварка

Электрическая сварка сопротивлением, производимая током, проходящим через жидкий шлак, позволяет сваривать швы значительной толщины — сварку толстолистовой стали, круглой стали большого диаметра и стального литья. Горение ацетилена и кислорода смешивают с пламенем для плавления металла для сварки; при сварке цветных металлов и нержавеющей стали требуется порошковая газосварочная защита.Листовая сталь, чугун, соединители и наплавка.

3. Сварка контактная

Используйте сварку сопротивлением, возникающую при прохождении тока через сварную деталь, стыковую сварку стали, точечную сварку стальной сетки, сварку утюга.

4. Сварка высокочастотная

Используйте для сварки тепло, выделяемое высокочастотными резисторами. Продольный шов стальной тонкостенной трубы.

Сварка металлоконструкций

Сварка стальных конструкций играет важную роль в процессе производства и монтажа, качество сварки стальных конструкций напрямую влияет на внешний вид, а также играет жизненно важную роль в прочности стальных конструкций здания.

Материалы для сварки стальных конструкций

Основными инструментами, используемыми при сварке стальных конструкций, являются сварочный электрод и электродвигатель, работающий на листе. При выборе сварочного стержня его модель должна строго соответствовать конструктивным требованиям. Затем сварочный стержень следует запечь в соответствии с соответствующими инструкциями и поместить в бочку для сохранения тепла для дальнейшего использования. Кроме того, в процессе сварки зданий из металлоконструкций категорически запрещается использовать некоторые электроды с ржавыми сердечниками, а также нельзя смешивать кислотные и щелочные электроды.Наконец, при сварке важных частей зданий из стальных конструкций целесообразно выбирать щелочные электроды. Когда на сварных деталях стальной конструкции необходимо проточить канавки, необходимо использовать пластину для зажигания дуги, и выбор материала пластины для зажигания дуги должен быть таким же, как и материал сварной детали.

Основные инструменты

Сварочные инструменты при строительстве стальных конструкций в основном включают держатели электродов, изоляционные цилиндры для электродов, печи и электросварочные аппараты.

Условия и требования к сварке

Сварка при низких температурах приводит к быстрой потере тепла. По этой причине, когда толщина стали достигает определенного уровня, можно надлежащим образом использовать технологию многослойной сварки. Кроме того, чтобы предотвратить резкое снижение температуры при сварке определенного зазора, она должна выполняться за один раз, чтобы избежать явления прерывания сварки. Если произойдет сбой, он должен справиться адекватно. Наконец, в ветреную и снежную погоду следует по возможности избегать сварки.Если сварка действительно требуется, следует установить палатки, а затем сварить стальную конструкцию в помещении. В то же время процесс сварки должен обеспечивать, чтобы скорость ветра находилась в соответствующих пределах. После завершения сварки следует использовать подходящие материалы для медленного охлаждения свариваемых объектов.

Причины деформации сварки стальных конструкций

1. Основные виды сварочной деформации

Сварочная деформация в основном относится к деформации стальной конструкции, вызванной высокой температурой во время сварки, и к проблеме остаточной деформации, которая возникает в стальном конструкционном элементе после завершения сварки.Среди двух вышеуказанных типов сварочной деформации наибольшее влияние на качество сварки оказывает остаточная сварочная деформация. Влияние остаточной сварочной деформации на стальные конструкции зданий подразделяется на общую и локальную деформацию, и, в соответствии с характеристиками формы деформации, она разделяется на угловую деформацию, продольный изгиб, деформацию изгиба и т. Д. Локальная деформация включает угловую деформацию и продольный изгиб , а общая деформация также включает деформацию продольного изгиба и т.В процессе сварки стальных конструкций наиболее вероятным видом деформации является полная деформация.

2. Причины деформации при сварке

Жесткость стальной конструкции, несомненно, является одним из основных факторов, влияющих на сварочную деформацию. Жесткость стальной конструкции в основном связана с сопротивлением конструкции деформации, такой как изгиб и растяжение, а жесткость стальной конструкции в основном зависит от стали. Размер конструкции, форма поперечного сечения.Кроме того, расположение и количество сварных швов также в определенной степени влияют на степень и состояние сварочной деформации.

Когда жесткость стальной конструкции не может достичь определенного стандарта, симметричное положение стальной конструкции используется в качестве сварного соединения. При разумной последовательности сварки конструкция может производить только линейную деформацию, а деформация изгиба невозможна. Наконец, процесс сварки также в некоторой степени влияет на степень сварочной деформации.Например, если сварочный ток большой, а скорость сварки низкая, это вызовет более сильную сварочную деформацию. По этой причине в процессе сварки стальных конструкций мы должны адаптировать объективные и разумные меры и методы сварочного процесса.

Работы по предотвращению деформации, вызванной процессом сварки стальных конструкций

Контроль структуры сварочных узлов

Для дальнейшего предотвращения и улучшения сварочной деформации при проектировании сварных соединений стальной конструкции следует обратить внимание на следующие аспекты:

а.Во-первых, следует контролировать количество и размер сварных швов. Когда стальная конструкция имеет проблемы, связанные с большим количеством сварных швов и большим количеством сварных швов, это дает больше возможностей для сварочной деформации. По этой причине при проектировании сварных соединений стальных конструкций количество и размер сварных швов следует в определенной степени контролировать, чтобы дополнительно улучшить сварочную деформацию;

г. Во-вторых, следует подбирать максимально подходящий размер и форму сварной канавки.Разумный и научный выбор размера и формы сварной канавки может не только в определенной степени обеспечить несущую способность стальной конструкции, но также в определенной степени уменьшить площадь поперечного сечения и, таким образом, контролировать величину эффекта сварочной деформации;

г. Кроме того, в процессе сварки металлоконструкций положение сварочного узла должно быть максимально симметричным в поперечном сечении объекта. Для выбора сварочного узла нейтральной оси сварочный узел должен находиться как можно ближе к нейтральной оси и в то же время избегать нахождения в зоне высокого напряжения или вблизи нее.

г. Наконец, выбор форм узлов должен быть максимально жестким. При этом узлы не должны устанавливаться на разнонаправленных пересечениях. Только так можно избежать сварочной деформации из-за высокотемпературной концентрации и концентрации напряжений в сварном шве.

Улучшение процесса сварки стальных конструкций здания

Улучшение сварочной конструкции стальной конструкции играет важную роль в развитии сварочной деформации.Его конкретные операции в основном сосредоточены на следующих различных аспектах:

а. Во-первых, последовательность сварки выбирается при сборке и сварке стальной конструкции. Что касается строительства и производства стальных конструкций, соответствующий персонал должен строго соблюдать применимые правила и требования для работы на стандартном уровне. Только таким образом мы можем обеспечить соответствующее давление веса подшипника до определенной степени, а затем лучше удовлетворить потребности и стандарты для сборки компонентов.В процессе сварки стальной конструкции за один раз завершается сварка небольших сварочных компонентов, а затем для конструкции выбирается соответствующая последовательность сварки. При сварке и сборке некоторых относительно больших стальных конструкций сначала свариваются второстепенные компоненты, а затем выполняются соответствующие сборочные и сварочные работы. Чтобы предотвратить деформацию элементов при строительстве, выбор моделей компонентов должен соответствовать действующим нормам и требованиям. Кроме того, во время сборки по возможности следует избегать соединения с чрезмерным усилием.Наконец, в процессе сварки компонентов и строительства необходимо максимально поддерживать тепловую однородность и температурную пригодность сварного соединения, чтобы предотвратить сварочную деформацию из-за неравномерного нагрева.

г. Во-вторых, проделаны соответствующие антидеформационные работы. В процессе сварки стальной конструкции из-за принципа усадки после охлаждения в сварном шве будет происходить индивидуальная реакция усадки, которая в определенной степени уменьшает исходный размер детали.По этой причине в процессе сварки люди часто используют противодеформацию, чтобы дополнительно компенсировать проблему деформации, вызванную тепловым расширением и сжатием. Метод защиты от деформации заключается в искусственном создании определенной деформации детали на ранней стадии процесса сварки. Направление деформации противоположно направлению более поздней сварочной деформации, а степень деформации такая же, как и следующая степень деформации.

г. Наконец, у нас должны быть соответствующие сварочные приспособления.Для сварки некоторых более важных компонентов необходима не только соответствующая сварочная платформа, но и подготовка соответствующих сварочных приспособлений для лучшего крепления ее частей.

Сварка в строительстве

Строительная промышленность отвечает за создание всех видов конструкций с различными размерами, уровнями сложности и использованием. От простых небольших строений, таких как семейные дома, до больших и сложных, таких как мосты, плотины и производственные предприятия.
Структурная целостность и долговечность являются наиболее важными факторами в этой отрасли. Вот почему в строительной отрасли используется очень большое количество металлов. Только в Соединенных Штатах в строительной отрасли ежегодно используется более 40 миллионов тонн стали. Большая часть этого количества используется для создания структурных каркасов. Здесь сварка играет незаменимую роль в строительстве.
Сварочные технологии широко используются в строительной отрасли, в основном для изготовления конструктивно прочных металлических каркасов путем сплавления различных металлических компонентов.Он также используется для создания и обслуживания неструктурных компонентов. Некоторые сварочные работы, используемые для строительства, предварительно производятся в заводских условиях, в то время как другие части сварочного процесса выполняются на месте.

Применение сварки в строительстве

Строительство включает в себя множество отраслей, включая транспорт, нефть и газ, телекоммуникации, энергетику, производство и многие другие. Строительная отрасль очень обширна и разнообразна и делится на три основных сектора, которые различаются типом создаваемых структур.Эти секторы — строительство, инфраструктура и промышленность.
Применение сварки имеет решающее значение для всех трех секторов.

Строительство зданий

Как следует из названия, сектор строительства зданий включает создание строений, в которых люди могут жить и осуществлять свою деятельность. Этот сектор делится на жилой и нежилой. В строительстве зданий в основном используется сварка при создании каркасов из металлических компонентов.Сварка используется для соединения стальных двутавровых балок, ферм, колонн и нижних колонтитулов, чтобы поддерживать стены, крышу и полы здания. Эти компоненты разрезаются по форме и размеру, поднимаются на место и свариваются.

Конструкционная сварка не так широко применяется в небольших зданиях, как в высотных зданиях, где требуются тысячи металлических соединений.
Сварка в строительстве также используется для изготовления неструктурных компонентов здания, таких как брандмауэры, лестницы, поручни и балки перекрытий.Кроме того, сварщики вместе с другими профессионалами устанавливают различные системы в здании. К ним относятся:

Электросистемы — прокладка электропроводов Строительство и прокладка проводов
Сантехнические системы — установка водопроводных и канализационных труб
Вентиляционные системы — установка вытяжных и вентиляционных труб
Топливные системы — установка газопроводов

Строительство инфраструктуры

Этот сектор отвечает за создание инфраструктуры, такой как мосты, плотины, железные дороги, стадионы, системы водоснабжения, автомагистрали и системы управления сточными водами.Применение сварки в строительстве инфраструктуры в основном носит структурный характер. Это связано с тем, что большинство конструкций, создаваемых в этом секторе, представляют собой мегаконструкции, которые полностью зависят от конструктивных надежных металлических каркасов, созданных с помощью сварки. Определенная инфраструктура, например мосты, может быть почти полностью металлической. Другие, такие как плотины и водные системы, требуют большой сварки труб.

Промышленное строительство

Промышленное строительство охватывает все сооружения, которые используются в промышленности.Структуры, создаваемые этим сектором, вряд ли являются самостоятельными, но обычно являются частью большой системы, состоящей из множества компонентов и структур, которые работают вместе для определенных целей. К таким системам относятся производственные предприятия, нефтеперерабатывающие заводы, комбинаты, электростанции и многие другие. Промышленное строительство считается самым разноплановым сектором в данной сфере, поскольку охватывает множество отраслей. Применение сварки в этом секторе столь же разнообразно, как и сам сектор. Сварка используется для изготовления и обслуживания структурных каркасов, трубопроводов, промышленного оборудования и опорных конструкций для крупных компонентов.

---

Сварочные технологии в строительной отрасли

Строительная промышленность имеет широкий спектр сварочных работ. Большинство существующих сварочных технологий находят то или иное применение в промышленности. Вот некоторые из них и их использование

SMAW: Также известная как дуговая сварка, дуговая сварка под флюсом (SMAW) в основном используется для сварки стальных конструкций.

FCAW: Порошковая сварка считается более удобной, чем ее аналог под флюсом.Эта технология широко применяется в производстве из конструкционной стали, а также при ремонте тяжелого оборудования

.

GTAW: Газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), также известная как сварка TIG, имеет решающее значение для ее совместимости с различными металлами, включая нержавеющую сталь, алюминий, бронзу и медь.
GMAW: газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), широко известная как сварка MIG, используется как для структурных, так и для неструктурных целей.
Специализированные сварочные системы, применяемые в строительной отрасли, включают устройства для сварки шпилек, такие как ProWeld Arc, и устройства для сварки труб, такие как система сварки PipeWorx.

---

Преимущества сварки в строительной отрасли

Прочность

Важность структурной целостности и долговечности в строительстве трудно переоценить, поскольку структурные разрушения могут привести к разрушительным человеческим жертвам и потерям ресурсов. Созданные конструкции весят тысячи тонн и прослужат сотни лет. Благодаря высокой прочности и долговечности сварных соединений заинтересованные стороны в строительстве могут быть уверены, что не о чем беспокоиться с точки зрения каркасов.

КПД

Производительность имеет решающее значение для экономии затрат, ресурсов и времени на любом строительном проекте. Производительность проекта зависит от эффективности задействованных процессов. С точки зрения повышения эффективности строительства сварка находится на переднем крае. Хотя сварка сама по себе является высокоэффективным процессом при использовании правильного оборудования, в процесс были включены несколько других технологий, чтобы сделать его еще более эффективным. Некоторые из технологий, используемых при сварке, которые особенно полезны для строительной отрасли:

«Производительность имеет решающее значение для экономии затрат, ресурсов и времени на любом строительном проекте.”

Технология ArcReach® . Эта технология экономит строителям тысячи долларов и увеличивает скорость и производительность, избавляя сварщика от необходимости перемещаться к источнику питания и от него для выполнения необходимых регулировок во время сварки. Это особенно полезно при сварке на большой высоте, где фактическая сварка может происходить на высоте 100 метров над землей, где расположен источник питания. Некоторые из решений, входящих в состав ArcReach, включают компенсацию длины кабеля (CLC ™), которая автоматически регулирует подаваемое напряжение в зависимости от длины кабеля, чтобы обеспечить постоянную подачу заданного напряжения; и «Регулировка во время сварки» (AWW ™), которая позволяет оператору дистанционно регулировать параметры сварки прямо с того места, где он работает.

Оборудование для автоматизации сварки

Типы оборудования автоматизации, повышающего эффективность и точность, включают автоматические устройства подачи проволоки, сварочные манипуляторы, поворотные ролики и сварочные позиционеры, которые используются для удержания и вращения трубы или другого сварного изделия.

Универсальные сварочные аппараты

Некоторые сварочные проекты требуют использования нескольких сварочных технологий в одной точке. Достаточно напряженно переключать оборудование, чтобы не представить, что вы делаете это на высоте, где вам придется многократно подниматься и спускаться.Многофункциональные сварочные аппараты устраняют эту проблему, комбинируя различные технологии сварки в одном компактном устройстве.
Помимо всего этого, еще одним фактором, повышающим производительность, является портативность сварочного оборудования. Это ценно, когда работа должна выполняться на пересеченной местности, на высоте или в относительно небольших помещениях.

Гибкость

Строительная промышленность предъявляет широкий спектр требований к изготовлению. Одна из многочисленных причин, по которой сварка необходима в строительстве, — ее гибкость.Для любого размера, рабочей среды или материала найдется подходящая техника сварки. Например, трубы диаметром 5 см можно сваривать, а также балки и колонны длиной 50 м. Кроме того, различные марки металла, используемые в строительстве, совместимы с той или иной технологией сварки.

Рентабельность

По сравнению со многими другими производственными процессами, сварка относительно рентабельна. Чтобы сэкономить еще больше, подрядчики и другие заинтересованные стороны отрасли могут просто арендовать высококачественное сварочное оборудование, сэкономив тысячи долларов на капитальных затратах.Если вы подумываете о длительном непрерывном использовании, вы можете рассмотреть возможность аренды сварочного оборудования. Поговорите с одним из наших торговых представителей, чтобы узнать больше о наших лизинговых программах и национальных счетах.

---

Заключение

Чтобы воспользоваться преимуществами и производительностью сварки в строительстве, вам необходимо подходящее оборудование. Аренда у Red-D-Arc снижает затраты на покупку и обслуживание сварочного оборудования. Мы предлагаем тысячи единиц сварочного, вспомогательного оборудования и оборудования для автоматизации сварки от лучших производителей в аренду, аренду или покупку.Какими бы ни были сварочные потребности вашего строительного проекта, мы своевременно и по запросу предоставляем необходимое оборудование в любой точке Северной Америки, Европы и Ближнего Востока.

Welding — SteelConstruction.info

Сварка — это основной вид деятельности на заводе-изготовителе, осуществляемый опытными квалифицированными специалистами, работающими в системе управления качеством сварки под контролем ответственного координатора сварки. Он используется для подготовки стыков к подключению в магазине и на месте, а также для крепления других приспособлений и фурнитуры.На заводе-изготовителе для различных видов деятельности используются разные методы сварки.

По сути, в процессе сварки используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. По мере того, как сварка продолжается вдоль соединения, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Сварка
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

[вверх] Принципы дуговой сварки металлом

Терминология области сварного шва

Сварка — это сложное взаимодействие физических и химических наук. Правильное определение металлургических требований и разумное практическое применение являются предпосылкой для успешной сварки плавлением.

В процессе дуговой сварки металлическим электродом используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. Сварочная ванна подвержена атмосферному загрязнению и, следовательно, нуждается в защите во время критической фазы замерзания жидкости и твердого тела. Защита достигается либо за счет использования защитного газа, за счет покрытия бассейна инертным шлаком, либо за счет комбинации обоих действий.

В процессах с защитой от газа поступает газ из удаленного источника, который подается в сварочную дугу через горелку или горелку. Газ окружает дугу и эффективно исключает атмосферу. Точный контроль необходим для поддержания подачи газа с соответствующей скоростью потока, так как слишком большое количество может вызвать турбулентность и засасывать воздух, а также может быть настолько же вредным, насколько и слишком маленьким.

В некоторых процессах используется флюс, который плавится в дуге для образования шлакового покрытия, которое, в свою очередь, покрывает сварочную ванну и защищает ее во время замерзания.Шлак также затвердевает и самораспускается или легко удаляется легким скалыванием. Действие плавления флюса также создает газовый экран для защиты.

По мере того, как сварка продолжается вдоль стыка, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Тепло от сварки вызывает металлургические изменения в основном материале, непосредственно примыкающем к границе или линии плавления.Эта область изменения известна как зона термического влияния (HAZ). Общая терминология, используемая в области сварного шва, проиллюстрирована справа вверху.

Сварочные операции требуют надлежащего технологического контроля со стороны компетентных сварщиков, чтобы гарантировать достижение проектных характеристик, минимизировать риск дефектных соединений, вызванных низким качеством сварки, и предотвратить образование склонных к образованию трещин микроструктур в ЗТВ.

[вверх] Типы сварных соединений

Большинство конструкционных сварных соединений выполняется на заводе-изготовителе и описывается как стыковые или угловые швы.Сварка на месте также возможна, и руководство по вопросам сварки на месте доступно в GN 7.01.

[вверху] Стыковые швы

Макрос клиновидного стыкового шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Стыковые сварные швы обычно представляют собой стыковые соединения катаных профилей или стыковые соединения листов на стенках и фланцах, чтобы приспособиться к изменению толщины или восполнить доступный материал по длине.Положения этих стыковых швов допускаются при проектировании, хотя ограничения доступности материалов или схема монтажа могут потребовать согласования различных или дополнительных сварных швов. Тройники, приваренные встык, могут потребоваться, если при поперечных соединениях возникают значительные нагрузки или усталость.

Стыковые швы — это сварные швы с полным или частичным проплавлением, выполненные между материалами со скошенными или скошенными кромками. Стыковые швы с полным проплавлением предназначены для передачи всей прочности сечения.Как правило, эти соединения можно сваривать с одной стороны, но по мере увеличения толщины материала желательна сварка с обеих сторон, чтобы уравновесить эффекты деформации, с операцией обратной строжки и / или обратной шлифовки в процессе для обеспечения целостности корень шва. Односторонние стыковые сварные швы с подкладными полосами из керамики или прочной стали обычно используются для соединения больших площадей пластин (например, стальных пластин настила) и там, где есть закрытые коробчатые секции, трубы или элементы жесткости, к которым можно получить доступ для сварки только с одного сторона.Расчетная толщина горловины определяет глубину проплавления, необходимую для швов с частичным проплавлением. Обратите внимание, что соображения усталости могут ограничивать использование сварных швов с частичным проплавлением, особенно на мостах. Руководство по подготовке к сварке доступно в GN 5.01.

Следует приложить все усилия, чтобы избежать стыковой сварки приспособлений из-за затрат, связанных с подготовкой, временем сварки, более высоким уровнем квалификации сварщиков и более строгими и трудоемкими требованиями к испытаниям. Кроме того, стыковые швы имеют тенденцию иметь большие объемы наплавленного металла шва; это увеличивает эффект усадки сварного шва и приводит к более высокому уровню остаточного напряжения в соединении.Чтобы уравновесить усадку и распределить остаточное напряжение, минимизируя таким образом деформацию, необходима тщательная последовательность сварочных операций.

Иногда бывает необходимо обработать стыковые сварные швы заподлицо по причинам усталости, или для улучшения дренажа стальных балок, устойчивых к атмосферным воздействиям, или для улучшения режима испытаний. Следует избегать зачистки заподлицо только по эстетическим соображениям, потому что трудно обработать поверхность, чтобы она соответствовала смежной поверхности после прокатки, и результат часто более визуально заметен, чем исходный сварной шов.Кроме того, шлифование представляет собой дополнительную опасность для здоровья и безопасности, которую лучше избегать по мере возможности. Правка стыковых сварных швов до заподлицо обычно не требуется для строительных стальных конструкций, поскольку обычно они не подвержены усталости.

• Пример обработанного стыкового шва с гладкой поверхностью и сливными пластинами

• (изображения любезно предоставлены Mabey Bridge Ltd.)

[вверх] Угловые швы

Макрос однопроходного углового сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

В большинстве сварных соединений в зданиях и мостах используются угловые швы, обычно в форме тройника. Обычно они включают в себя концевую плиту, ребра жесткости, подшипники и соединения распорок с прокатными секциями или плоскими балками, а также соединения стенки с фланцами на самих пластинчатых балках. Их относительно просто подготовить, сварить и испытать в обычных конфигурациях, при этом главным соображением является сборка стыков.

В S275 полная прочность стали также развивается в угловых сварных швах и сварных швах с частичным проплавлением с вышележащими угловыми швами при условии, что такие сварные швы симметричны, выполнены с использованием правильных расходных материалов и сумма сварных швов равна толщине элемента, который сварные швы стыкуются.

Размеры сварных швов должны быть указаны на чертежах проекта вместе с любыми специальными требованиями классификации усталости. BS EN ISO 22553 ^[1] предписывает правила использования символов для детализации сварных соединений на чертежах.

Обращается внимание на тот факт, что в традиционной практике Великобритании для определения размера углового сварного шва обычно используется длина ветви, но это не универсально: в европейской практике используется толщина горловины и BS EN 1993-1-8 ^[2] дает требования относительно размера горла, а не длины ноги.Проектировщик должен быть осторожен, чтобы убедиться, что ясно, какой размер указан, и что все стороны должны знать, что было указано.

[вверх] Процессы

Важными факторами, которые подрядчик по изготовлению металлоконструкций следует учитывать при выборе процесса сварки, являются способность выполнять проектные требования и, с точки зрения производительности, скорость наплавки, которая может быть достигнута, а также рабочий цикл или эффективность процесса. (Эффективность — это отношение фактического времени сварки или дуги к общему времени, в течение которого сварщик или оператор занят выполнением сварочной задачи.Общее время включает настройку оборудования, очистку и проверку выполненного шва.)

Ниже описаны четыре основных процесса сварки, которые регулярно используются в производстве стальных конструкций в Великобритании. Номера процессов определены в BS EN ISO 4063 ^[3] . Разновидности этих процессов были разработаны для соответствия методикам и возможностям отдельных производителей, и другие процессы также имеют место для конкретных приложений, но выходят за рамки данной статьи.

[вверх] Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

Сварка MAG
(Изображение любезно предоставлено Kiernan Structural Steel Ltd.)

MAG-сварка сплошным проволочным электродом — это наиболее широко используемый процесс с ручным управлением для заводских производственных работ; иногда это называют полуавтоматической сваркой или сваркой CO ₂ . Сплошной проволочный электрод из сплошной проволоки пропускается через устройство подачи проволоки к «пистолету», который обычно удерживает и управляет оператором. Питание подается от источника выпрямителя или инвертора по соединительным кабелям к устройству подачи проволоки и кабелю горелки; электрическое подключение к проводу осуществляется через контактный наконечник на конце пистолета.Дуга защищена защитным газом, который направляется в зону сварки через кожух или сопло, окружающее контактный наконечник. Защитные газы обычно представляют собой смесь аргона, диоксида углерода и, возможно, кислорода или гелия.

Хорошая производительность наплавки и рабочий цикл можно ожидать от процесса, который также можно механизировать с помощью простых моторизованных тележек. Газовая защита может быть сдута сквозняками, что может вызвать пористость и возможные вредные металлургические изменения в металле сварного шва.Таким образом, этот процесс лучше подходит для заводского производства, хотя он используется на месте, где могут быть предусмотрены эффективные укрытия. Он также более эффективен в плоском и горизонтальном положениях; Сварные швы в других положениях наплавляются с более низкими параметрами напряжения и силы тока и более подвержены дефектам плавления.

Металлоактивная газовая сварка (МАГ), процесс 135

Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

MAG-сварка электродом с флюсовой сердцевиной, процесс 136 представляет собой разновидность, в которой используется то же оборудование, что и MAG-сварка, за исключением того, что плавящийся проволочный электрод имеет форму трубки малого диаметра, заполненной флюсом.Преимущество использования этих проволок состоит в том, что можно использовать более высокие скорости наплавки, особенно при сварке в вертикальном положении (между двумя вертикальными поверхностями) или в верхнем положении. Наличие тонкого шлака помогает преодолевать силу тяжести и позволяет наносить сварные швы в местах с относительно высокими током и напряжением, тем самым снижая вероятность дефектов плавления. Добавки флюса также влияют на химию сварного шва и, таким образом, улучшают механические свойства соединения.

[вверху] Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Этот процесс остается наиболее универсальным из всех сварочных процессов, но его использование в современной мастерской ограничено.Трансформаторы переменного тока, выпрямители постоянного тока или инверторы подают электроэнергию по кабелю на электрододержатель или клещи. Проволочный электрод с флюсовым покрытием (или «стержень») вставляется в держатель, и сварочная дуга возникает на кончике электрода, когда он ударяется о заготовку. На острие электрода плавится, образуя ванну расплава, которая сливается с основным материалом, образуя сварной шов. Флюс также плавится, образуя защитный шлак и создавая газовый экран, предотвращающий загрязнение сварочной ванны по мере ее затвердевания.Добавки флюса и сердечник электрода используются для влияния на химический состав и механические свойства сварного шва.

Обычно используются электроды с основным покрытием, контролируемым водородом. Эти электроды необходимо хранить и обращаться с ними в соответствии с рекомендациями производителя расходных материалов, чтобы сохранить их низкие водородные характеристики. Это достигается либо путем использования сушильных шкафов и подогреваемых колчанов для хранения и обработки продукта, либо путем приобретения электродов в герметичных упаковках, специально разработанных для поддержания низкого уровня водорода.

Недостатками процесса являются относительно низкая скорость осаждения и высокий уровень отходов, связанных с непригодными для использования концевыми штырями электродов. Тем не менее, он остается основным процессом для сварки на стройплощадке и для труднодоступных мест, где громоздкое оборудование не подходит.

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

[вверх] Дуговая сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Оперативная сварка под флюсом
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Это, вероятно, наиболее широко используемый процесс для сварки угловых швов перемычки между стенкой и фланцем и стыковых стыковых швов на толстой пластине для получения отрезков длины фланца и стенки. В процессе процесса непрерывный провод подается через контактный наконечник, где он обеспечивает электрический контакт с мощностью от выпрямителя, в зону сварки, где он изгибается и образует ванну расплава. Сварочная ванна заполняется флюсом, подаваемым из бункера. Флюс, непосредственно покрывающий расплавленную сварочную ванну, плавится, образуя шлак и защищая сварной шов во время затвердевания; излишки флюса собираются и повторно используются.По мере остывания сварного шва шлак замерзает и отслаивается, оставляя высококачественные профильные сварные швы.

Этот процесс по своей природе более безопасен, чем другие процессы, так как дуга полностью покрывается во время сварки, отсюда и термин дуга под флюсом. Это также означает, что требования к личной защите меньше. Высокая производительность наплавки — особенность процесса, поскольку он обычно механизируется на портальных установках, тракторах или другом специализированном оборудовании. Это позволяет контролировать параметры и дает рекомендации по точному размещению сварных швов.

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

[вверх] Приварка шпилек методом вытяжной дуги, способ 783

Композитные мосты требуют приваривания соединителей со срезными шпильками к верхнему фланцу пластинчатых или коробчатых балок и в других местах, где требуется композитное воздействие стали на бетон, например.грамм. на интегральных абатментах. В зданиях композитные балки требуют приварки соединителей срезных шпилек к элементам либо непосредственно к верхнему фланцу, либо чаще через постоянный настил из оцинкованной стали на композитных полах, где верхний фланец балки остается неокрашенным.

• Приварка шпильки к балке моста
  (Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

• Приварка шпилек через настил
  (Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Метод приварки шпилек известен как процесс с натянутой дугой, и требуется специальное оборудование в виде мощного выпрямителя и специального пистолета. Шпильки загружаются в пистолет, и при электрическом контакте с изделием концы с наконечниками изгибаются и плавятся. Продолжительность дуги рассчитана так, чтобы между концом стержня и основным материалом установилось расплавленное состояние. В нужный момент пистолет погружает шпильку в сварочную ванну.Керамическая манжета окружает шпильку для защиты и поддержки сварочной ванны, стабилизации дуги и формовки смещенной сварочной ванны для формирования сварной манжеты. Когда сварной шов затвердевает, обойма отслаивается. У удовлетворительных сварных швов обычно есть ровная, яркая и чистая буртика, полностью охватывающая шпильку.

Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

[вверху] Спецификации процедуры сварки

Чертежи детализируют конструктивную форму, выбор материала и указывают сварные соединения.Подрядчик по изготовлению металлоконструкций выбирает методы сварки каждой конфигурации стыка, обеспечивающие требуемые характеристики. Прочность, вязкость разрушения, пластичность и усталость являются важными металлургическими и механическими свойствами, которые необходимо учитывать. Тип соединения, положение сварки, производительность и требования к ресурсам влияют на выбор подходящего процесса сварки.

Выбранный метод представлен в спецификации процедуры сварки (WPS), в которой подробно описывается информация, необходимая для инструктирования и руководства сварщиками, чтобы обеспечить повторяемость характеристик для каждой конфигурации соединения.Пример формата WPS показан в Приложении A стандарта BS EN ISO 15609-1 ^[4] . Подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут иметь свой собственный корпоративный шаблон, но все они включают важную информацию, позволяющую передать сварщику надлежащие инструкции.

Необходимо подкрепить WPS свидетельством удовлетворительных испытаний процедуры в виде протокола аттестации процедуры сварки (WPQR), подготовленного в соответствии с BS EN ISO 15614-1 ^[5] . Введение этого стандарта гласит, что испытания процедуры сварки, проведенные в соответствии с прежними национальными стандартами и спецификациями, не аннулируются при условии их технической эквивалентности; Для этого могут потребоваться дополнительные тесты.Основные подрядчики по изготовлению металлоконструкций в Великобритании прошли предварительную квалификацию сварочных работ, позволяющих производить удовлетворительные сварные швы в большинстве конфигураций стыков, которые могут встретиться в сталелитейном строительстве и мостовой промышленности.

В случаях, когда данные предыдущих испытаний не актуальны, необходимо провести испытание процедуры сварки, чтобы установить и подтвердить пригодность предлагаемого WPS.

Руководство по стандартным спецификациям процедуры сварки для стальных конструкций доступно в публикации BCSA No.58/18.

[вверх] Процедура испытаний

BS EN ISO 15614-1 ^[5] описывает условия для проведения испытаний процедуры сварки и пределы действия в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Координатор сварки подготавливает предварительную спецификацию процедуры сварки (pWPS), которая является первоначальным предложением для проведения испытания процедуры. Для каждой конфигурации стыка, будь то стыковой или угловой шов, учитывается марка и толщина материала, а также ожидаемые допуски посадки, которые могут быть достигнуты на практике.Выбор процесса определяется методом сборки, положением сварки и тем, является ли механизация жизнеспособным предложением для повышения производительности и обеспечения постоянного качества сварки. Размеры подготовки швов зависят от выбора процесса, любых ограничений доступа и толщины материала.

Расходные материалы выбираются из соображений совместимости с марками материалов и достижения указанных механических свойств, в первую очередь с точки зрения прочности и ударной вязкости. Для сталей марки S355 и выше используются продукты с водородным контролем.

Риск водородного растрескивания, пластинчатого разрыва, растрескивания при затвердевании или любой другой потенциальной проблемы оценивается не только с целью проведения испытания, но и для предполагаемого применения процедуры сварки в проекте. Соответствующие меры, такие как введение предварительного или последующего нагрева, включены в pWPS.

Контроль искажений обеспечивается правильной последовательностью сварки. При необходимости вводятся обратная строжка и / или обратное шлифование для достижения целостности корневого шва.

Приведены диапазоны сварочного напряжения, тока и скорости для определения оптимальных условий сварки.

Допустимые диапазоны групп материалов, толщины и типа соединения в пределах спецификации тщательно рассматриваются, чтобы максимально использовать pWPS. Подготавливают испытательные пластины достаточного размера для извлечения образцов для механических испытаний, включая образцы для любых дополнительных испытаний, указанных или необходимых для повышения применимости процедуры.

Пластины и pWPS предъявляются сварщику; испытание проводится в присутствии экзаменатора (обычно из независимого экзаменационного органа), и ведется запись фактических параметров сварки вместе с любыми необходимыми изменениями процедуры.

Завершенные испытания передаются независимому эксперту для визуального осмотра и неразрушающего контроля в соответствии с таблицей 1 Стандарта. Удовлетворительные испытательные пластины затем отправляются на разрушающий контроль, опять же в соответствии с таблицей 1. Неразрушающие методы контроля, как правило, включают ультразвуковой контроль для объемного контроля и контроль магнитных частиц для выявления дефектов поверхности.

Пример испытательного образца процедуры сварки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Существует ряд дополнительных стандартов, детализирующих подготовку, обработку и испытания всех типов образцов для разрушающих испытаний. Обычно специализированные лаборатории организуют подготовку образцов для испытаний и проводят фактические механические испытания и составление отчетов. Типичные образцы для стыкового сварного шва пластины включают испытания на поперечное растяжение, испытания на поперечный изгиб, испытания на удар и образец для макроэкспертизы, на котором проводится испытание на твердость.Для испытаний на удар минимальные требования к поглощению энергии и температура испытания обычно такие же, как и для основного материала в соединении. Целесообразно проверить все сварочные процедуры до предела возможного применения, чтобы избежать повторения подобных испытаний в будущем.

Завершенные результаты испытаний заносятся в протокол аттестации процедуры сварки (WPQR), утверждаемый экзаменатором. Типичный формат показан в Приложении B стандарта BS EN ISO 15614-1 ^[5] .

Существует дополнительное общее требование, касающееся испытаний процедуры сварки, согласно которому в случаях, когда грунтовки краски должны быть нанесены на работу до изготовления, они наносятся на образец материала, используемого для испытаний. На практике требуется тщательный контроль толщины краски, чтобы избежать дефектов сварки.

BS EN ISO 14555 ^[6] описывает метод испытания для соединителей шпилек, приваренных дуговой сваркой. Стандарт включает требования к испытаниям, необходимым для подтверждения целостности сварных швов шпилек, а также устанавливает требования к производственным испытаниям для контроля приваривания шпилек в процессе.Допускается также квалификация, основанная на предыдущем опыте, и большинство подрядчиков по производству стальных конструкций могут предоставить доказательства, подтверждающие это.

Дополнительное руководство по испытаниям процедуры сварки доступно в GN 4.02.

[вверх] Водородный крекинг

Растрескивание может привести к хрупкому разрушению соединения с потенциально катастрофическими результатами. Водородное (или холодное) растрескивание может происходить в области основного металла, прилегающей к границе плавления сварного шва, известной как зона термического влияния (HAZ).Разрушение металла сварного шва также может быть вызвано определенными условиями. Механизмы, вызывающие отказ, сложны и подробно описаны в специальных текстах.

Рекомендуемые методы предотвращения растрескивания водородом / HAZ описаны в BS EN 1011-2 ^[7] , приложение C. Эти методы определяют уровень предварительного нагрева для изменения скорости охлаждения, что дает время водороду для миграции на поверхность. и ускользнуть (особенно если поддерживается в виде пост-нагревания после завершения соединения) вместо того, чтобы застревать в жестких, напряженных зонах.Предварительный нагрев не препятствует образованию микроструктур, подверженных образованию трещин; он просто снижает один из факторов, водород, так что растрескивания не происходит. Предварительный нагрев также снижает термический шок.

Подставки для предварительного нагрева
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Одним из параметров, необходимых для расчета предварительного нагрева, является погонная энергия. Заметным изменением в стандарте является отказ от термина «энергия дуги» в пользу тепловложения для описания энергии, вводимой в сварной шов на единицу длины прогона.Расчет подводимого тепла основан на сварочном напряжении, токе и скорости движения и включает коэффициент теплового КПД; формула подробно описана в BS EN 1011-1 ^[8] .

Высокая устойчивость и повышенные значения углеродного эквивалента, связанные с более толстыми листами и более высокими марками стали, могут потребовать более строгого контроля процедур. Опытные подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут выполнить эту дополнительную операцию и соответственно учесть ее.

BS EN 1011-2 ^[7] подтверждает, что наиболее эффективной гарантией предотвращения водородного растрескивания является снижение поступления водорода в металл шва из сварочных материалов.Процессы с изначально низким водородным потенциалом эффективны как часть стратегии, так же как и принятие строгих процедур хранения и обращения с электродами с водородным контролем. Данные и рекомендации поставщиков расходных материалов служат руководством для обеспечения минимально возможных уровней водорода для типа продукта, выбранного в процедуре.

Дополнительные информативные приложения к BS EN 1011-2 ^[7] описывают влияние условий сварки на ударную вязкость и твердость в зоне термического влияния и дают полезные советы по предотвращению растрескивания при затвердевании и разрыва пластин.

Дополнительное руководство по крекингу водородом / HAZ доступно в GN 6.04.

[вверх] Квалификация сварщика

Квалифицированный сварщик
(Изображение предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы сварщики имели квалификацию в соответствии с BS EN ISO 9606-1 ^[10] . Этот стандарт предписывает испытания для аттестации сварщиков в зависимости от процесса, расходных материалов, типа соединения, положения сварки и материала.Сварщики, успешно прошедшие испытания процедуры, получают автоматическое одобрение в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Сварщики должны быть аттестованы в соответствии с BS EN ISO 14732 ^[11] , когда сварка полностью механизирована или автоматизирована. В этом стандарте особое внимание уделяется проверке способности оператора настраивать и настраивать оборудование до и во время сварки.

Квалификация сварщика ограничена по времени и требует подтверждения действительности в зависимости от продолжительности работы, участия в работе соответствующего технического характера и удовлетворительной работы.Продление квалификации сварщика зависит от зарегистрированных подтверждающих свидетельств, демонстрирующих продолжающуюся удовлетворительную работу в пределах исходного диапазона испытаний, и доказательства должны включать либо объемные разрушающие испытания, либо разрушающие испытания. Успех всех сварочных операций зависит от персонала, имеющего соответствующую подготовку и регулярного контроля компетентности посредством инспекций и испытаний.

[вверх] Инспекция и испытания

BS EN 1090-2 ^[9] устанавливает объем проверки до, во время и после сварки и дает критерии приемки, связанные с классом исполнения.Большинство испытаний являются неразрушающими; Разрушающие испытания проводятся только на отводных плитах.

[вверх] Неразрушающий контроль

Магнитный контроль частиц (MPI) сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Неразрушающий контроль проводится в соответствии с принципами BS EN ISO 17635 ^[12] . Для стальных конструкций основными методами являются визуальный осмотр после сварки (см. GN 6.06), магнитопорошковый контроль (обычно сокращенно MPI или MT) для поверхностного контроля сварных швов (см. GN 6.02) и ультразвуковой контроль (UT) для подповерхностного контроля сварных швов (см. GN 6.03). Радиографические испытания также упоминаются в BS EN 1090-2 ^[9] . Радиография требует строгого контроля за здоровьем и безопасностью; это относительно медленно и требует специального оборудования. Использование этого метода в стальных конструкциях снизилось по сравнению с более безопасным и портативным оборудованием, связанным с UT.Безопасные запретные зоны необходимы на работах и ​​на месте во время проведения рентгенографии. Однако рентгенографию можно использовать для уточнения природы, размеров или степени множественных внутренних дефектов, обнаруженных ультразвуком.

Технические специалисты с признанной подготовкой и квалификацией в соответствии с BS EN ISO 9712 ^[13] требуются для всех методов неразрушающего контроля.

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы все сварные швы подвергались визуальному контролю по всей их длине.С практической точки зрения сварные швы следует визуально осматривать сразу после сварки, чтобы гарантировать быстрое устранение очевидных дефектов поверхности.

Дальнейшие требования к неразрушающему контролю основаны на эксплуатационных методах и требуют более строгого исследования первых пяти соединений новых технических требований к процедуре сварки, чтобы установить, что процедура способна производить сварные швы соответствующего качества при внедрении в производство. Затем указываются дополнительные неразрушающие испытания, основанные на типах соединений, а не на конкретных критических соединениях.Цель состоит в том, чтобы опробовать различные сварные швы в зависимости от типа соединения, марки материала, сварочного оборудования и работы сварщиков и, таким образом, поддерживать общий мониторинг производительности.

Если указано частичное или процентное обследование, руководство по выбору продолжительности испытания дано в BS EN ISO 17635 ^[12] ; при обнаружении недопустимых разрывов площадь исследования соответственно увеличивается.

BS EN 1090-2 ^[9] также включает в таблицу минимальное время выдержки перед дополнительным неразрушающим контролем в зависимости от размера сварного шва, подводимой теплоты и марки материала.

Признавая, что там, где требования к усталостной прочности более обременительны и требуется более строгая проверка, BS EN 1090-2 ^[9] действительно предусматривает спецификацию выполнения проекта для определения конкретных соединений для более высокого уровня проверки вместе с объемом и метод тестирования.

Для класса EXC3 критерием приемлемости дефектов сварного шва является уровень качества B стандарта BS EN ISO 5817 ^[14] . Там, где необходимо достичь повышенного уровня качества для удовлетворения конкретных требований к усталостной прочности, BS EN 1090-2 ^[9] дает дополнительные критерии приемлемости с точки зрения категории деталей в BS EN 1993-1-9 ^[15] для расположения сварного шва.

Как правило, дополнительные критерии приемки практически не достижимы при обычном производстве. Стандартные испытания процедуры сварки и квалификационные испытания сварщика не оцениваются по требованиям этого уровня. Там, где необходимо достичь такого уровня качества, требования должны быть сосредоточены на соответствующих деталях соединения, чтобы подрядчик имел возможность подготовить спецификации процедуры сварки, квалифицировать сварщиков и разработать соответствующие методы контроля и испытаний.

Неразрушающий контроль

[вверх] Разрушающий контроль

В стандарте BS EN 1090-2 ^[9] нет требований о проведении разрушающих испытаний поперечных соединений на растянутых фланцах. Тем не менее, объем для определения конкретных соединений для проверки позволит в спецификации проекта испытать, например, образцы от «стекающих» пластин, прикрепленных к встроенным стыковым сварным швам. Дополнительно производственные испытания могут быть указаны для: марок стали выше S460; угловые швы, в которых используются характеристики глубокого проплавления сварочного процесса; для мостовидных ортотропных настилов, где требуется макросъемка для проверки проплавления сварного шва; и на соединениях ребер жесткости с соединительными пластинами.

[вверх] Производственные испытания приварки шпилек

Испытание на изгиб приварной шпильки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Сварные шпильки для соединителей, работающих на сдвиг, исследуются и испытываются в соответствии с BS EN ISO 14555 ^[6] . В стандарте подчеркивается необходимость контроля процесса до, во время и после сварки. Предпроизводственные испытания используются для подтверждения процедуры сварки и, в зависимости от области применения, включают испытания на изгиб, испытания на растяжение, испытания на крутящий момент, макросъемку и радиографическое обследование.

Производственные испытания сварных швов также требуются для приварки шпилек с дугой протяжки. Они должны выполняться производителем до начала сварочных работ на конструкции или группе аналогичных конструкций и / или после определенного количества сварных швов. Каждое испытание должно состоять как минимум из 10 сварных шпилек и быть испытано / оценено в соответствии с требованиями BS EN ISO 14555 ^[6] . Количество необходимых тестов должно быть указано в спецификации контракта.

[вверх] Качество сварки

Влияние дефектов на характеристики сварных соединений зависит от приложенной нагрузки и свойств материала.Эффект также может зависеть от точного расположения и ориентации дефекта, а также от таких факторов, как рабочая среда и температура. Основное влияние дефектов сварного шва на эксплуатационные характеристики стальных конструкций заключается в повышении риска разрушения из-за усталости или хрупкого разрушения.

Типы дефектов сварки можно разделить на одну из нескольких общих рубрик:

• Трещины.
• Плоские дефекты, кроме трещин, например непробиваемость, отсутствие плавления.
• Включения шлака.
• Пористость, поры.
• Поднутрения или дефекты профиля.

Трещины или плоские дефекты, проникающие на поверхность, потенциально являются наиболее серьезными. Включения вкрапленного шлака и пористость вряд ли станут причиной разрушения, если только они не будут чрезмерными. Подрезание обычно не является серьезной проблемой, если не существует значительных растягивающих напряжений поперек стыка.

При выборе класса исполнения в BS EN 1090-2 ^[9] устанавливаются критерии приемки, за пределами которых несовершенство считается дефектом.

Если дефекты обнаружены в результате осмотра и испытаний во время производства, вероятно, потребуется обработка после сварки (см. GN 5.02) или другие меры по исправлению положения, хотя во многих случаях конкретный дефект может быть оценен по концепции « пригодность для цели ». Такое принятие зависит от фактических уровней напряжения и значимости усталости на месте. Это вопрос для быстрой консультации между подрядчиком по изготовлению металлоконструкций и проектировщиком, поскольку, если это приемлемо, можно избежать дорогостоящего ремонта (и возможности появления дополнительных дефектов или деформации).

Руководство по контролю качества сварных швов и контролю сварных швов доступно в BCSA № 54/12 и GN 6.01.

[вверх] Список литературы

1. ↑ BS EN ISO 22553: 2019, Сварка и родственные процессы. Символическое изображение на чертежах. Сварные соединения. BSI.
2. ↑ BS EN 1993-1-8: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ BS EN ISO 4063: 2010, Сварка и родственные процессы. Номенклатура процессов и ссылочные номера, BSI
4. ↑ BS EN ISO 15609-1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов.Спецификация процедуры сварки. Дуговая сварка, BSI
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} BS EN ISO 15614-1: 2017 + A1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов, BSI
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} BS EN ISO 14555: 2017, Сварка. Дуговая сварка металлических материалов, BSI
7. ↑ ^{7.0 7,1 7,2} BS EN 1011-2: 2001, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Дуговая сварка ферритных сталей, BSI
8. ↑ BS EN 1011-1: 2009, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Общее руководство по дуговой сварке, BSI
9. ↑ ^{9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8} BS EN 1090-2: 2018, Изготовление металлоконструкций и алюминиевых конструкций.Технические требования к стальным конструкциям, BSI
10. ↑ BS EN ISO 9606-1: 2017 Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Стали, BSI
11. ↑ BS EN ISO 14732: 2013. Сварочный персонал. Квалификационные испытания сварщиков и наладчиков механизированной и автоматической сварки металлических материалов BSI
12. ↑ ^{12,0 12,1} BS EN ISO 17635: 2016, Неразрушающий контроль сварных швов. Общие правила для металлических материалов, BSI
13. ↑ BS EN ISO 9712: 2012.Неразрушающий контроль. Квалификация и аттестация персонала по неразрушающему контролю, BSI
14. ↑ BS EN ISO 5817: 2014, Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для выявления недостатков, BSI
15. ↑ BS EN 1993-1-9: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Усталость, BSI

[вверх] Ресурсы

• Стальные здания, 2003 г. (Публикация № 35/03), BCSA
• Стальные мосты: практический подход к проектированию для эффективного изготовления и строительства, 2010 г. (Публикация №51/10), BCSA
• Национальные технические условия на стальные конструкции (7-е издание), 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Типовые спецификации процедуры сварки металлоконструкций — Второе издание, 2018 г. (Публикация № 58/18), BCSA
• Высокопрочные стали для применения в конструкциях: Руководство по производству и сварке, 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Руководство по контролю сварных швов металлоконструкций, 2012 г. (Публикация № 54/12), BCSA
• Хенди, К.Р.; Ильес, округ Колумбия (2015) Steel Bridge Group: Рекомендации по передовой практике в строительстве стальных мостов (6-й выпуск). (P185). SCI

[вверху] Дополнительная литература

• Руководство проектировщика металлоконструкций (7-е издание), 2011 г., глава 26 — Сварные швы и проектирование для сварки, Институт стальных конструкций.

[вверху] См. Также

Welding — SteelConstruction.info

Сварка — это основной вид деятельности на заводе-изготовителе, осуществляемый опытными квалифицированными специалистами, работающими в системе управления качеством сварки под контролем ответственного координатора сварки.Он используется для подготовки стыков к подключению в магазине и на месте, а также для крепления других приспособлений и фурнитуры. На заводе-изготовителе для различных видов деятельности используются разные методы сварки.

По сути, в процессе сварки используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. По мере того, как сварка продолжается вдоль соединения, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва.Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Сварка
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

[вверх] Принципы дуговой сварки металлом

Терминология области сварного шва

Сварка — это сложное взаимодействие физических и химических наук.Правильное определение металлургических требований и разумное практическое применение являются предпосылкой для успешной сварки плавлением.

В процессе дуговой сварки металлическим электродом используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. Сварочная ванна подвержена атмосферному загрязнению и, следовательно, нуждается в защите во время критической фазы замерзания жидкости и твердого тела.Защита достигается либо за счет использования защитного газа, за счет покрытия бассейна инертным шлаком, либо за счет комбинации обоих действий.

В процессах с защитой от газа поступает газ из удаленного источника, который подается в сварочную дугу через горелку или горелку. Газ окружает дугу и эффективно исключает атмосферу. Точный контроль необходим для поддержания подачи газа с соответствующей скоростью потока, так как слишком большое количество может вызвать турбулентность и засасывать воздух, а также может быть настолько же вредным, насколько и слишком маленьким.

В некоторых процессах используется флюс, который плавится в дуге для образования шлакового покрытия, которое, в свою очередь, покрывает сварочную ванну и защищает ее во время замерзания. Шлак также затвердевает и самораспускается или легко удаляется легким скалыванием. Действие плавления флюса также создает газовый экран для защиты.

По мере того, как сварка продолжается вдоль стыка, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Тепло от сварки вызывает металлургические изменения в основном материале, непосредственно примыкающем к границе или линии плавления. Эта область изменения известна как зона термического влияния (HAZ). Общая терминология, используемая в области сварного шва, проиллюстрирована справа вверху.

Сварочные операции требуют надлежащего технологического контроля со стороны компетентных сварщиков, чтобы гарантировать достижение проектных характеристик, минимизировать риск дефектных соединений, вызванных низким качеством сварки, и предотвратить образование склонных к образованию трещин микроструктур в ЗТВ.

[вверх] Типы сварных соединений

Большинство конструкционных сварных соединений выполняется на заводе-изготовителе и описывается как стыковые или угловые швы. Сварка на месте также возможна, и руководство по вопросам сварки на месте доступно в GN 7.01.

[вверху] Стыковые швы

Макрос клиновидного стыкового шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Стыковые сварные швы обычно представляют собой стыковые соединения катаных профилей или стыковые соединения листов на стенках и фланцах, чтобы приспособиться к изменению толщины или восполнить доступный материал по длине.Положения этих стыковых швов допускаются при проектировании, хотя ограничения доступности материалов или схема монтажа могут потребовать согласования различных или дополнительных сварных швов. Тройники, приваренные встык, могут потребоваться, если при поперечных соединениях возникают значительные нагрузки или усталость.

Стыковые швы — это сварные швы с полным или частичным проплавлением, выполненные между материалами со скошенными или скошенными кромками. Стыковые швы с полным проплавлением предназначены для передачи всей прочности сечения.Как правило, эти соединения можно сваривать с одной стороны, но по мере увеличения толщины материала желательна сварка с обеих сторон, чтобы уравновесить эффекты деформации, с операцией обратной строжки и / или обратной шлифовки в процессе для обеспечения целостности корень шва. Односторонние стыковые сварные швы с подкладными полосами из керамики или прочной стали обычно используются для соединения больших площадей пластин (например, стальных пластин настила) и там, где есть закрытые коробчатые секции, трубы или элементы жесткости, к которым можно получить доступ для сварки только с одного сторона.Расчетная толщина горловины определяет глубину проплавления, необходимую для швов с частичным проплавлением. Обратите внимание, что соображения усталости могут ограничивать использование сварных швов с частичным проплавлением, особенно на мостах. Руководство по подготовке к сварке доступно в GN 5.01.

Следует приложить все усилия, чтобы избежать стыковой сварки приспособлений из-за затрат, связанных с подготовкой, временем сварки, более высоким уровнем квалификации сварщиков и более строгими и трудоемкими требованиями к испытаниям. Кроме того, стыковые швы имеют тенденцию иметь большие объемы наплавленного металла шва; это увеличивает эффект усадки сварного шва и приводит к более высокому уровню остаточного напряжения в соединении.Чтобы уравновесить усадку и распределить остаточное напряжение, минимизируя таким образом деформацию, необходима тщательная последовательность сварочных операций.

Иногда бывает необходимо обработать стыковые сварные швы заподлицо по причинам усталости, или для улучшения дренажа стальных балок, устойчивых к атмосферным воздействиям, или для улучшения режима испытаний. Следует избегать зачистки заподлицо только по эстетическим соображениям, потому что трудно обработать поверхность, чтобы она соответствовала смежной поверхности после прокатки, и результат часто более визуально заметен, чем исходный сварной шов.Кроме того, шлифование представляет собой дополнительную опасность для здоровья и безопасности, которую лучше избегать по мере возможности. Правка стыковых сварных швов до заподлицо обычно не требуется для строительных стальных конструкций, поскольку обычно они не подвержены усталости.

• Пример обработанного стыкового шва с гладкой поверхностью и сливными пластинами

• (изображения любезно предоставлены Mabey Bridge Ltd.)

[вверх] Угловые швы

Макрос однопроходного углового сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

В большинстве сварных соединений в зданиях и мостах используются угловые швы, обычно в форме тройника. Обычно они включают в себя концевую плиту, ребра жесткости, подшипники и соединения распорок с прокатными секциями или плоскими балками, а также соединения стенки с фланцами на самих пластинчатых балках. Их относительно просто подготовить, сварить и испытать в обычных конфигурациях, при этом главным соображением является сборка стыков.

В S275 полная прочность стали также развивается в угловых сварных швах и сварных швах с частичным проплавлением с вышележащими угловыми швами при условии, что такие сварные швы симметричны, выполнены с использованием правильных расходных материалов и сумма сварных швов равна толщине элемента, который сварные швы стыкуются.

Размеры сварных швов должны быть указаны на чертежах проекта вместе с любыми специальными требованиями классификации усталости. BS EN ISO 22553 ^[1] предписывает правила использования символов для детализации сварных соединений на чертежах.

Обращается внимание на тот факт, что в традиционной практике Великобритании для определения размера углового сварного шва обычно используется длина ветви, но это не универсально: в европейской практике используется толщина горловины и BS EN 1993-1-8 ^[2] дает требования относительно размера горла, а не длины ноги.Проектировщик должен быть осторожен, чтобы убедиться, что ясно, какой размер указан, и что все стороны должны знать, что было указано.

[вверх] Процессы

Важными факторами, которые подрядчик по изготовлению металлоконструкций следует учитывать при выборе процесса сварки, являются способность выполнять проектные требования и, с точки зрения производительности, скорость наплавки, которая может быть достигнута, а также рабочий цикл или эффективность процесса. (Эффективность — это отношение фактического времени сварки или дуги к общему времени, в течение которого сварщик или оператор занят выполнением сварочной задачи.Общее время включает настройку оборудования, очистку и проверку выполненного шва.)

Ниже описаны четыре основных процесса сварки, которые регулярно используются в производстве стальных конструкций в Великобритании. Номера процессов определены в BS EN ISO 4063 ^[3] . Разновидности этих процессов были разработаны для соответствия методикам и возможностям отдельных производителей, и другие процессы также имеют место для конкретных приложений, но выходят за рамки данной статьи.

[вверх] Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

Сварка MAG
(Изображение любезно предоставлено Kiernan Structural Steel Ltd.)

MAG-сварка сплошным проволочным электродом — это наиболее широко используемый процесс с ручным управлением для заводских производственных работ; иногда это называют полуавтоматической сваркой или сваркой CO ₂ . Сплошной проволочный электрод из сплошной проволоки пропускается через устройство подачи проволоки к «пистолету», который обычно удерживает и управляет оператором. Питание подается от источника выпрямителя или инвертора по соединительным кабелям к устройству подачи проволоки и кабелю горелки; электрическое подключение к проводу осуществляется через контактный наконечник на конце пистолета.Дуга защищена защитным газом, который направляется в зону сварки через кожух или сопло, окружающее контактный наконечник. Защитные газы обычно представляют собой смесь аргона, диоксида углерода и, возможно, кислорода или гелия.

Хорошая производительность наплавки и рабочий цикл можно ожидать от процесса, который также можно механизировать с помощью простых моторизованных тележек. Газовая защита может быть сдута сквозняками, что может вызвать пористость и возможные вредные металлургические изменения в металле сварного шва.Таким образом, этот процесс лучше подходит для заводского производства, хотя он используется на месте, где могут быть предусмотрены эффективные укрытия. Он также более эффективен в плоском и горизонтальном положениях; Сварные швы в других положениях наплавляются с более низкими параметрами напряжения и силы тока и более подвержены дефектам плавления.

Металлоактивная газовая сварка (МАГ), процесс 135

Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

MAG-сварка электродом с флюсовой сердцевиной, процесс 136 представляет собой разновидность, в которой используется то же оборудование, что и MAG-сварка, за исключением того, что плавящийся проволочный электрод имеет форму трубки малого диаметра, заполненной флюсом.Преимущество использования этих проволок состоит в том, что можно использовать более высокие скорости наплавки, особенно при сварке в вертикальном положении (между двумя вертикальными поверхностями) или в верхнем положении. Наличие тонкого шлака помогает преодолевать силу тяжести и позволяет наносить сварные швы в местах с относительно высокими током и напряжением, тем самым снижая вероятность дефектов плавления. Добавки флюса также влияют на химию сварного шва и, таким образом, улучшают механические свойства соединения.

[вверху] Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Этот процесс остается наиболее универсальным из всех сварочных процессов, но его использование в современной мастерской ограничено.Трансформаторы переменного тока, выпрямители постоянного тока или инверторы подают электроэнергию по кабелю на электрододержатель или клещи. Проволочный электрод с флюсовым покрытием (или «стержень») вставляется в держатель, и сварочная дуга возникает на кончике электрода, когда он ударяется о заготовку. На острие электрода плавится, образуя ванну расплава, которая сливается с основным материалом, образуя сварной шов. Флюс также плавится, образуя защитный шлак и создавая газовый экран, предотвращающий загрязнение сварочной ванны по мере ее затвердевания.Добавки флюса и сердечник электрода используются для влияния на химический состав и механические свойства сварного шва.

Обычно используются электроды с основным покрытием, контролируемым водородом. Эти электроды необходимо хранить и обращаться с ними в соответствии с рекомендациями производителя расходных материалов, чтобы сохранить их низкие водородные характеристики. Это достигается либо путем использования сушильных шкафов и подогреваемых колчанов для хранения и обработки продукта, либо путем приобретения электродов в герметичных упаковках, специально разработанных для поддержания низкого уровня водорода.

Недостатками процесса являются относительно низкая скорость осаждения и высокий уровень отходов, связанных с непригодными для использования концевыми штырями электродов. Тем не менее, он остается основным процессом для сварки на стройплощадке и для труднодоступных мест, где громоздкое оборудование не подходит.

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

[вверх] Дуговая сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Оперативная сварка под флюсом
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Это, вероятно, наиболее широко используемый процесс для сварки угловых швов перемычки между стенкой и фланцем и стыковых стыковых швов на толстой пластине для получения отрезков длины фланца и стенки. В процессе процесса непрерывный провод подается через контактный наконечник, где он обеспечивает электрический контакт с мощностью от выпрямителя, в зону сварки, где он изгибается и образует ванну расплава. Сварочная ванна заполняется флюсом, подаваемым из бункера. Флюс, непосредственно покрывающий расплавленную сварочную ванну, плавится, образуя шлак и защищая сварной шов во время затвердевания; излишки флюса собираются и повторно используются.По мере остывания сварного шва шлак замерзает и отслаивается, оставляя высококачественные профильные сварные швы.

Этот процесс по своей природе более безопасен, чем другие процессы, так как дуга полностью покрывается во время сварки, отсюда и термин дуга под флюсом. Это также означает, что требования к личной защите меньше. Высокая производительность наплавки — особенность процесса, поскольку он обычно механизируется на портальных установках, тракторах или другом специализированном оборудовании. Это позволяет контролировать параметры и дает рекомендации по точному размещению сварных швов.

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

[вверх] Приварка шпилек методом вытяжной дуги, способ 783

Композитные мосты требуют приваривания соединителей со срезными шпильками к верхнему фланцу пластинчатых или коробчатых балок и в других местах, где требуется композитное воздействие стали на бетон, например.грамм. на интегральных абатментах. В зданиях композитные балки требуют приварки соединителей срезных шпилек к элементам либо непосредственно к верхнему фланцу, либо чаще через постоянный настил из оцинкованной стали на композитных полах, где верхний фланец балки остается неокрашенным.

• Приварка шпильки к балке моста
  (Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

• Приварка шпилек через настил
  (Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Метод приварки шпилек известен как процесс с натянутой дугой, и требуется специальное оборудование в виде мощного выпрямителя и специального пистолета. Шпильки загружаются в пистолет, и при электрическом контакте с изделием концы с наконечниками изгибаются и плавятся. Продолжительность дуги рассчитана так, чтобы между концом стержня и основным материалом установилось расплавленное состояние. В нужный момент пистолет погружает шпильку в сварочную ванну.Керамическая манжета окружает шпильку для защиты и поддержки сварочной ванны, стабилизации дуги и формовки смещенной сварочной ванны для формирования сварной манжеты. Когда сварной шов затвердевает, обойма отслаивается. У удовлетворительных сварных швов обычно есть ровная, яркая и чистая буртика, полностью охватывающая шпильку.

Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

[вверху] Спецификации процедуры сварки

Чертежи детализируют конструктивную форму, выбор материала и указывают сварные соединения.Подрядчик по изготовлению металлоконструкций выбирает методы сварки каждой конфигурации стыка, обеспечивающие требуемые характеристики. Прочность, вязкость разрушения, пластичность и усталость являются важными металлургическими и механическими свойствами, которые необходимо учитывать. Тип соединения, положение сварки, производительность и требования к ресурсам влияют на выбор подходящего процесса сварки.

Выбранный метод представлен в спецификации процедуры сварки (WPS), в которой подробно описывается информация, необходимая для инструктирования и руководства сварщиками, чтобы обеспечить повторяемость характеристик для каждой конфигурации соединения.Пример формата WPS показан в Приложении A стандарта BS EN ISO 15609-1 ^[4] . Подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут иметь свой собственный корпоративный шаблон, но все они включают важную информацию, позволяющую передать сварщику надлежащие инструкции.

Необходимо подкрепить WPS свидетельством удовлетворительных испытаний процедуры в виде протокола аттестации процедуры сварки (WPQR), подготовленного в соответствии с BS EN ISO 15614-1 ^[5] . Введение этого стандарта гласит, что испытания процедуры сварки, проведенные в соответствии с прежними национальными стандартами и спецификациями, не аннулируются при условии их технической эквивалентности; Для этого могут потребоваться дополнительные тесты.Основные подрядчики по изготовлению металлоконструкций в Великобритании прошли предварительную квалификацию сварочных работ, позволяющих производить удовлетворительные сварные швы в большинстве конфигураций стыков, которые могут встретиться в сталелитейном строительстве и мостовой промышленности.

В случаях, когда данные предыдущих испытаний не актуальны, необходимо провести испытание процедуры сварки, чтобы установить и подтвердить пригодность предлагаемого WPS.

Руководство по стандартным спецификациям процедуры сварки для стальных конструкций доступно в публикации BCSA No.58/18.

[вверх] Процедура испытаний

BS EN ISO 15614-1 ^[5] описывает условия для проведения испытаний процедуры сварки и пределы действия в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Координатор сварки подготавливает предварительную спецификацию процедуры сварки (pWPS), которая является первоначальным предложением для проведения испытания процедуры. Для каждой конфигурации стыка, будь то стыковой или угловой шов, учитывается марка и толщина материала, а также ожидаемые допуски посадки, которые могут быть достигнуты на практике.Выбор процесса определяется методом сборки, положением сварки и тем, является ли механизация жизнеспособным предложением для повышения производительности и обеспечения постоянного качества сварки. Размеры подготовки швов зависят от выбора процесса, любых ограничений доступа и толщины материала.

Расходные материалы выбираются из соображений совместимости с марками материалов и достижения указанных механических свойств, в первую очередь с точки зрения прочности и ударной вязкости. Для сталей марки S355 и выше используются продукты с водородным контролем.

Риск водородного растрескивания, пластинчатого разрыва, растрескивания при затвердевании или любой другой потенциальной проблемы оценивается не только с целью проведения испытания, но и для предполагаемого применения процедуры сварки в проекте. Соответствующие меры, такие как введение предварительного или последующего нагрева, включены в pWPS.

Контроль искажений обеспечивается правильной последовательностью сварки. При необходимости вводятся обратная строжка и / или обратное шлифование для достижения целостности корневого шва.

Приведены диапазоны сварочного напряжения, тока и скорости для определения оптимальных условий сварки.

Допустимые диапазоны групп материалов, толщины и типа соединения в пределах спецификации тщательно рассматриваются, чтобы максимально использовать pWPS. Подготавливают испытательные пластины достаточного размера для извлечения образцов для механических испытаний, включая образцы для любых дополнительных испытаний, указанных или необходимых для повышения применимости процедуры.

Пластины и pWPS предъявляются сварщику; испытание проводится в присутствии экзаменатора (обычно из независимого экзаменационного органа), и ведется запись фактических параметров сварки вместе с любыми необходимыми изменениями процедуры.

Завершенные испытания передаются независимому эксперту для визуального осмотра и неразрушающего контроля в соответствии с таблицей 1 Стандарта. Удовлетворительные испытательные пластины затем отправляются на разрушающий контроль, опять же в соответствии с таблицей 1. Неразрушающие методы контроля, как правило, включают ультразвуковой контроль для объемного контроля и контроль магнитных частиц для выявления дефектов поверхности.

Пример испытательного образца процедуры сварки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Существует ряд дополнительных стандартов, детализирующих подготовку, обработку и испытания всех типов образцов для разрушающих испытаний. Обычно специализированные лаборатории организуют подготовку образцов для испытаний и проводят фактические механические испытания и составление отчетов. Типичные образцы для стыкового сварного шва пластины включают испытания на поперечное растяжение, испытания на поперечный изгиб, испытания на удар и образец для макроэкспертизы, на котором проводится испытание на твердость.Для испытаний на удар минимальные требования к поглощению энергии и температура испытания обычно такие же, как и для основного материала в соединении. Целесообразно проверить все сварочные процедуры до предела возможного применения, чтобы избежать повторения подобных испытаний в будущем.

Завершенные результаты испытаний заносятся в протокол аттестации процедуры сварки (WPQR), утверждаемый экзаменатором. Типичный формат показан в Приложении B стандарта BS EN ISO 15614-1 ^[5] .

Существует дополнительное общее требование, касающееся испытаний процедуры сварки, согласно которому в случаях, когда грунтовки краски должны быть нанесены на работу до изготовления, они наносятся на образец материала, используемого для испытаний. На практике требуется тщательный контроль толщины краски, чтобы избежать дефектов сварки.

BS EN ISO 14555 ^[6] описывает метод испытания для соединителей шпилек, приваренных дуговой сваркой. Стандарт включает требования к испытаниям, необходимым для подтверждения целостности сварных швов шпилек, а также устанавливает требования к производственным испытаниям для контроля приваривания шпилек в процессе.Допускается также квалификация, основанная на предыдущем опыте, и большинство подрядчиков по производству стальных конструкций могут предоставить доказательства, подтверждающие это.

Дополнительное руководство по испытаниям процедуры сварки доступно в GN 4.02.

[вверх] Водородный крекинг

Растрескивание может привести к хрупкому разрушению соединения с потенциально катастрофическими результатами. Водородное (или холодное) растрескивание может происходить в области основного металла, прилегающей к границе плавления сварного шва, известной как зона термического влияния (HAZ).Разрушение металла сварного шва также может быть вызвано определенными условиями. Механизмы, вызывающие отказ, сложны и подробно описаны в специальных текстах.

Рекомендуемые методы предотвращения растрескивания водородом / HAZ описаны в BS EN 1011-2 ^[7] , приложение C. Эти методы определяют уровень предварительного нагрева для изменения скорости охлаждения, что дает время водороду для миграции на поверхность. и ускользнуть (особенно если поддерживается в виде пост-нагревания после завершения соединения) вместо того, чтобы застревать в жестких, напряженных зонах.Предварительный нагрев не препятствует образованию микроструктур, подверженных образованию трещин; он просто снижает один из факторов, водород, так что растрескивания не происходит. Предварительный нагрев также снижает термический шок.

Подставки для предварительного нагрева
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Одним из параметров, необходимых для расчета предварительного нагрева, является погонная энергия. Заметным изменением в стандарте является отказ от термина «энергия дуги» в пользу тепловложения для описания энергии, вводимой в сварной шов на единицу длины прогона.Расчет подводимого тепла основан на сварочном напряжении, токе и скорости движения и включает коэффициент теплового КПД; формула подробно описана в BS EN 1011-1 ^[8] .

Высокая устойчивость и повышенные значения углеродного эквивалента, связанные с более толстыми листами и более высокими марками стали, могут потребовать более строгого контроля процедур. Опытные подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут выполнить эту дополнительную операцию и соответственно учесть ее.

BS EN 1011-2 ^[7] подтверждает, что наиболее эффективной гарантией предотвращения водородного растрескивания является снижение поступления водорода в металл шва из сварочных материалов.Процессы с изначально низким водородным потенциалом эффективны как часть стратегии, так же как и принятие строгих процедур хранения и обращения с электродами с водородным контролем. Данные и рекомендации поставщиков расходных материалов служат руководством для обеспечения минимально возможных уровней водорода для типа продукта, выбранного в процедуре.

Дополнительные информативные приложения к BS EN 1011-2 ^[7] описывают влияние условий сварки на ударную вязкость и твердость в зоне термического влияния и дают полезные советы по предотвращению растрескивания при затвердевании и разрыва пластин.

Дополнительное руководство по крекингу водородом / HAZ доступно в GN 6.04.

[вверх] Квалификация сварщика

Квалифицированный сварщик
(Изображение предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы сварщики имели квалификацию в соответствии с BS EN ISO 9606-1 ^[10] . Этот стандарт предписывает испытания для аттестации сварщиков в зависимости от процесса, расходных материалов, типа соединения, положения сварки и материала.Сварщики, успешно прошедшие испытания процедуры, получают автоматическое одобрение в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Сварщики должны быть аттестованы в соответствии с BS EN ISO 14732 ^[11] , когда сварка полностью механизирована или автоматизирована. В этом стандарте особое внимание уделяется проверке способности оператора настраивать и настраивать оборудование до и во время сварки.

Квалификация сварщика ограничена по времени и требует подтверждения действительности в зависимости от продолжительности работы, участия в работе соответствующего технического характера и удовлетворительной работы.Продление квалификации сварщика зависит от зарегистрированных подтверждающих свидетельств, демонстрирующих продолжающуюся удовлетворительную работу в пределах исходного диапазона испытаний, и доказательства должны включать либо объемные разрушающие испытания, либо разрушающие испытания. Успех всех сварочных операций зависит от персонала, имеющего соответствующую подготовку и регулярного контроля компетентности посредством инспекций и испытаний.

[вверх] Инспекция и испытания

BS EN 1090-2 ^[9] устанавливает объем проверки до, во время и после сварки и дает критерии приемки, связанные с классом исполнения.Большинство испытаний являются неразрушающими; Разрушающие испытания проводятся только на отводных плитах.

[вверх] Неразрушающий контроль

Магнитный контроль частиц (MPI) сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Неразрушающий контроль проводится в соответствии с принципами BS EN ISO 17635 ^[12] . Для стальных конструкций основными методами являются визуальный осмотр после сварки (см. GN 6.06), магнитопорошковый контроль (обычно сокращенно MPI или MT) для поверхностного контроля сварных швов (см. GN 6.02) и ультразвуковой контроль (UT) для подповерхностного контроля сварных швов (см. GN 6.03). Радиографические испытания также упоминаются в BS EN 1090-2 ^[9] . Радиография требует строгого контроля за здоровьем и безопасностью; это относительно медленно и требует специального оборудования. Использование этого метода в стальных конструкциях снизилось по сравнению с более безопасным и портативным оборудованием, связанным с UT.Безопасные запретные зоны необходимы на работах и ​​на месте во время проведения рентгенографии. Однако рентгенографию можно использовать для уточнения природы, размеров или степени множественных внутренних дефектов, обнаруженных ультразвуком.

Технические специалисты с признанной подготовкой и квалификацией в соответствии с BS EN ISO 9712 ^[13] требуются для всех методов неразрушающего контроля.

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы все сварные швы подвергались визуальному контролю по всей их длине.С практической точки зрения сварные швы следует визуально осматривать сразу после сварки, чтобы гарантировать быстрое устранение очевидных дефектов поверхности.

Дальнейшие требования к неразрушающему контролю основаны на эксплуатационных методах и требуют более строгого исследования первых пяти соединений новых технических требований к процедуре сварки, чтобы установить, что процедура способна производить сварные швы соответствующего качества при внедрении в производство. Затем указываются дополнительные неразрушающие испытания, основанные на типах соединений, а не на конкретных критических соединениях.Цель состоит в том, чтобы опробовать различные сварные швы в зависимости от типа соединения, марки материала, сварочного оборудования и работы сварщиков и, таким образом, поддерживать общий мониторинг производительности.

Если указано частичное или процентное обследование, руководство по выбору продолжительности испытания дано в BS EN ISO 17635 ^[12] ; при обнаружении недопустимых разрывов площадь исследования соответственно увеличивается.

BS EN 1090-2 ^[9] также включает в таблицу минимальное время выдержки перед дополнительным неразрушающим контролем в зависимости от размера сварного шва, подводимой теплоты и марки материала.

Признавая, что там, где требования к усталостной прочности более обременительны и требуется более строгая проверка, BS EN 1090-2 ^[9] действительно предусматривает спецификацию выполнения проекта для определения конкретных соединений для более высокого уровня проверки вместе с объемом и метод тестирования.

Для класса EXC3 критерием приемлемости дефектов сварного шва является уровень качества B стандарта BS EN ISO 5817 ^[14] . Там, где необходимо достичь повышенного уровня качества для удовлетворения конкретных требований к усталостной прочности, BS EN 1090-2 ^[9] дает дополнительные критерии приемлемости с точки зрения категории деталей в BS EN 1993-1-9 ^[15] для расположения сварного шва.

Как правило, дополнительные критерии приемки практически не достижимы при обычном производстве. Стандартные испытания процедуры сварки и квалификационные испытания сварщика не оцениваются по требованиям этого уровня. Там, где необходимо достичь такого уровня качества, требования должны быть сосредоточены на соответствующих деталях соединения, чтобы подрядчик имел возможность подготовить спецификации процедуры сварки, квалифицировать сварщиков и разработать соответствующие методы контроля и испытаний.

Неразрушающий контроль

[вверх] Разрушающий контроль

В стандарте BS EN 1090-2 ^[9] нет требований о проведении разрушающих испытаний поперечных соединений на растянутых фланцах. Тем не менее, объем для определения конкретных соединений для проверки позволит в спецификации проекта испытать, например, образцы от «стекающих» пластин, прикрепленных к встроенным стыковым сварным швам. Дополнительно производственные испытания могут быть указаны для: марок стали выше S460; угловые швы, в которых используются характеристики глубокого проплавления сварочного процесса; для мостовидных ортотропных настилов, где требуется макросъемка для проверки проплавления сварного шва; и на соединениях ребер жесткости с соединительными пластинами.

[вверх] Производственные испытания приварки шпилек

Испытание на изгиб приварной шпильки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Сварные шпильки для соединителей, работающих на сдвиг, исследуются и испытываются в соответствии с BS EN ISO 14555 ^[6] . В стандарте подчеркивается необходимость контроля процесса до, во время и после сварки. Предпроизводственные испытания используются для подтверждения процедуры сварки и, в зависимости от области применения, включают испытания на изгиб, испытания на растяжение, испытания на крутящий момент, макросъемку и радиографическое обследование.

Производственные испытания сварных швов также требуются для приварки шпилек с дугой протяжки. Они должны выполняться производителем до начала сварочных работ на конструкции или группе аналогичных конструкций и / или после определенного количества сварных швов. Каждое испытание должно состоять как минимум из 10 сварных шпилек и быть испытано / оценено в соответствии с требованиями BS EN ISO 14555 ^[6] . Количество необходимых тестов должно быть указано в спецификации контракта.

[вверх] Качество сварки

Влияние дефектов на характеристики сварных соединений зависит от приложенной нагрузки и свойств материала.Эффект также может зависеть от точного расположения и ориентации дефекта, а также от таких факторов, как рабочая среда и температура. Основное влияние дефектов сварного шва на эксплуатационные характеристики стальных конструкций заключается в повышении риска разрушения из-за усталости или хрупкого разрушения.

Типы дефектов сварки можно разделить на одну из нескольких общих рубрик:

• Трещины.
• Плоские дефекты, кроме трещин, например непробиваемость, отсутствие плавления.
• Включения шлака.
• Пористость, поры.
• Поднутрения или дефекты профиля.

Трещины или плоские дефекты, проникающие на поверхность, потенциально являются наиболее серьезными. Включения вкрапленного шлака и пористость вряд ли станут причиной разрушения, если только они не будут чрезмерными. Подрезание обычно не является серьезной проблемой, если не существует значительных растягивающих напряжений поперек стыка.

При выборе класса исполнения в BS EN 1090-2 ^[9] устанавливаются критерии приемки, за пределами которых несовершенство считается дефектом.

Если дефекты обнаружены в результате осмотра и испытаний во время производства, вероятно, потребуется обработка после сварки (см. GN 5.02) или другие меры по исправлению положения, хотя во многих случаях конкретный дефект может быть оценен по концепции « пригодность для цели ». Такое принятие зависит от фактических уровней напряжения и значимости усталости на месте. Это вопрос для быстрой консультации между подрядчиком по изготовлению металлоконструкций и проектировщиком, поскольку, если это приемлемо, можно избежать дорогостоящего ремонта (и возможности появления дополнительных дефектов или деформации).

Руководство по контролю качества сварных швов и контролю сварных швов доступно в BCSA № 54/12 и GN 6.01.

[вверх] Список литературы

1. ↑ BS EN ISO 22553: 2019, Сварка и родственные процессы. Символическое изображение на чертежах. Сварные соединения. BSI.
2. ↑ BS EN 1993-1-8: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ BS EN ISO 4063: 2010, Сварка и родственные процессы. Номенклатура процессов и ссылочные номера, BSI
4. ↑ BS EN ISO 15609-1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов.Спецификация процедуры сварки. Дуговая сварка, BSI
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} BS EN ISO 15614-1: 2017 + A1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов, BSI
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} BS EN ISO 14555: 2017, Сварка. Дуговая сварка металлических материалов, BSI
7. ↑ ^{7.0 7,1 7,2} BS EN 1011-2: 2001, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Дуговая сварка ферритных сталей, BSI
8. ↑ BS EN 1011-1: 2009, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Общее руководство по дуговой сварке, BSI
9. ↑ ^{9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8} BS EN 1090-2: 2018, Изготовление металлоконструкций и алюминиевых конструкций.Технические требования к стальным конструкциям, BSI
10. ↑ BS EN ISO 9606-1: 2017 Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Стали, BSI
11. ↑ BS EN ISO 14732: 2013. Сварочный персонал. Квалификационные испытания сварщиков и наладчиков механизированной и автоматической сварки металлических материалов BSI
12. ↑ ^{12,0 12,1} BS EN ISO 17635: 2016, Неразрушающий контроль сварных швов. Общие правила для металлических материалов, BSI
13. ↑ BS EN ISO 9712: 2012.Неразрушающий контроль. Квалификация и аттестация персонала по неразрушающему контролю, BSI
14. ↑ BS EN ISO 5817: 2014, Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для выявления недостатков, BSI
15. ↑ BS EN 1993-1-9: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Усталость, BSI

[вверх] Ресурсы

• Стальные здания, 2003 г. (Публикация № 35/03), BCSA
• Стальные мосты: практический подход к проектированию для эффективного изготовления и строительства, 2010 г. (Публикация №51/10), BCSA
• Национальные технические условия на стальные конструкции (7-е издание), 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Типовые спецификации процедуры сварки металлоконструкций — Второе издание, 2018 г. (Публикация № 58/18), BCSA
• Высокопрочные стали для применения в конструкциях: Руководство по производству и сварке, 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Руководство по контролю сварных швов металлоконструкций, 2012 г. (Публикация № 54/12), BCSA
• Хенди, К.Р.; Ильес, округ Колумбия (2015) Steel Bridge Group: Рекомендации по передовой практике в строительстве стальных мостов (6-й выпуск). (P185). SCI

[вверху] Дополнительная литература

• Руководство проектировщика металлоконструкций (7-е издание), 2011 г., глава 26 — Сварные швы и проектирование для сварки, Институт стальных конструкций.

[вверху] См. Также

Welding — SteelConstruction.info

Сварка — это основной вид деятельности на заводе-изготовителе, осуществляемый опытными квалифицированными специалистами, работающими в системе управления качеством сварки под контролем ответственного координатора сварки.Он используется для подготовки стыков к подключению в магазине и на месте, а также для крепления других приспособлений и фурнитуры. На заводе-изготовителе для различных видов деятельности используются разные методы сварки.

По сути, в процессе сварки используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. По мере того, как сварка продолжается вдоль соединения, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва.Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Сварка
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

[вверх] Принципы дуговой сварки металлом

Терминология области сварного шва

Сварка — это сложное взаимодействие физических и химических наук.Правильное определение металлургических требований и разумное практическое применение являются предпосылкой для успешной сварки плавлением.

В процессе дуговой сварки металлическим электродом используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. Сварочная ванна подвержена атмосферному загрязнению и, следовательно, нуждается в защите во время критической фазы замерзания жидкости и твердого тела.Защита достигается либо за счет использования защитного газа, за счет покрытия бассейна инертным шлаком, либо за счет комбинации обоих действий.

В процессах с защитой от газа поступает газ из удаленного источника, который подается в сварочную дугу через горелку или горелку. Газ окружает дугу и эффективно исключает атмосферу. Точный контроль необходим для поддержания подачи газа с соответствующей скоростью потока, так как слишком большое количество может вызвать турбулентность и засасывать воздух, а также может быть настолько же вредным, насколько и слишком маленьким.

В некоторых процессах используется флюс, который плавится в дуге для образования шлакового покрытия, которое, в свою очередь, покрывает сварочную ванну и защищает ее во время замерзания. Шлак также затвердевает и самораспускается или легко удаляется легким скалыванием. Действие плавления флюса также создает газовый экран для защиты.

По мере того, как сварка продолжается вдоль стыка, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Тепло от сварки вызывает металлургические изменения в основном материале, непосредственно примыкающем к границе или линии плавления. Эта область изменения известна как зона термического влияния (HAZ). Общая терминология, используемая в области сварного шва, проиллюстрирована справа вверху.

Сварочные операции требуют надлежащего технологического контроля со стороны компетентных сварщиков, чтобы гарантировать достижение проектных характеристик, минимизировать риск дефектных соединений, вызванных низким качеством сварки, и предотвратить образование склонных к образованию трещин микроструктур в ЗТВ.

[вверх] Типы сварных соединений

Большинство конструкционных сварных соединений выполняется на заводе-изготовителе и описывается как стыковые или угловые швы. Сварка на месте также возможна, и руководство по вопросам сварки на месте доступно в GN 7.01.

[вверху] Стыковые швы

Макрос клиновидного стыкового шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Стыковые сварные швы обычно представляют собой стыковые соединения катаных профилей или стыковые соединения листов на стенках и фланцах, чтобы приспособиться к изменению толщины или восполнить доступный материал по длине.Положения этих стыковых швов допускаются при проектировании, хотя ограничения доступности материалов или схема монтажа могут потребовать согласования различных или дополнительных сварных швов. Тройники, приваренные встык, могут потребоваться, если при поперечных соединениях возникают значительные нагрузки или усталость.

Стыковые швы — это сварные швы с полным или частичным проплавлением, выполненные между материалами со скошенными или скошенными кромками. Стыковые швы с полным проплавлением предназначены для передачи всей прочности сечения.Как правило, эти соединения можно сваривать с одной стороны, но по мере увеличения толщины материала желательна сварка с обеих сторон, чтобы уравновесить эффекты деформации, с операцией обратной строжки и / или обратной шлифовки в процессе для обеспечения целостности корень шва. Односторонние стыковые сварные швы с подкладными полосами из керамики или прочной стали обычно используются для соединения больших площадей пластин (например, стальных пластин настила) и там, где есть закрытые коробчатые секции, трубы или элементы жесткости, к которым можно получить доступ для сварки только с одного сторона.Расчетная толщина горловины определяет глубину проплавления, необходимую для швов с частичным проплавлением. Обратите внимание, что соображения усталости могут ограничивать использование сварных швов с частичным проплавлением, особенно на мостах. Руководство по подготовке к сварке доступно в GN 5.01.

Следует приложить все усилия, чтобы избежать стыковой сварки приспособлений из-за затрат, связанных с подготовкой, временем сварки, более высоким уровнем квалификации сварщиков и более строгими и трудоемкими требованиями к испытаниям. Кроме того, стыковые швы имеют тенденцию иметь большие объемы наплавленного металла шва; это увеличивает эффект усадки сварного шва и приводит к более высокому уровню остаточного напряжения в соединении.Чтобы уравновесить усадку и распределить остаточное напряжение, минимизируя таким образом деформацию, необходима тщательная последовательность сварочных операций.

Иногда бывает необходимо обработать стыковые сварные швы заподлицо по причинам усталости, или для улучшения дренажа стальных балок, устойчивых к атмосферным воздействиям, или для улучшения режима испытаний. Следует избегать зачистки заподлицо только по эстетическим соображениям, потому что трудно обработать поверхность, чтобы она соответствовала смежной поверхности после прокатки, и результат часто более визуально заметен, чем исходный сварной шов.Кроме того, шлифование представляет собой дополнительную опасность для здоровья и безопасности, которую лучше избегать по мере возможности. Правка стыковых сварных швов до заподлицо обычно не требуется для строительных стальных конструкций, поскольку обычно они не подвержены усталости.

• Пример обработанного стыкового шва с гладкой поверхностью и сливными пластинами

• (изображения любезно предоставлены Mabey Bridge Ltd.)

[вверх] Угловые швы

Макрос однопроходного углового сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

В большинстве сварных соединений в зданиях и мостах используются угловые швы, обычно в форме тройника. Обычно они включают в себя концевую плиту, ребра жесткости, подшипники и соединения распорок с прокатными секциями или плоскими балками, а также соединения стенки с фланцами на самих пластинчатых балках. Их относительно просто подготовить, сварить и испытать в обычных конфигурациях, при этом главным соображением является сборка стыков.

В S275 полная прочность стали также развивается в угловых сварных швах и сварных швах с частичным проплавлением с вышележащими угловыми швами при условии, что такие сварные швы симметричны, выполнены с использованием правильных расходных материалов и сумма сварных швов равна толщине элемента, который сварные швы стыкуются.

Размеры сварных швов должны быть указаны на чертежах проекта вместе с любыми специальными требованиями классификации усталости. BS EN ISO 22553 ^[1] предписывает правила использования символов для детализации сварных соединений на чертежах.

Обращается внимание на тот факт, что в традиционной практике Великобритании для определения размера углового сварного шва обычно используется длина ветви, но это не универсально: в европейской практике используется толщина горловины и BS EN 1993-1-8 ^[2] дает требования относительно размера горла, а не длины ноги.Проектировщик должен быть осторожен, чтобы убедиться, что ясно, какой размер указан, и что все стороны должны знать, что было указано.

[вверх] Процессы

Важными факторами, которые подрядчик по изготовлению металлоконструкций следует учитывать при выборе процесса сварки, являются способность выполнять проектные требования и, с точки зрения производительности, скорость наплавки, которая может быть достигнута, а также рабочий цикл или эффективность процесса. (Эффективность — это отношение фактического времени сварки или дуги к общему времени, в течение которого сварщик или оператор занят выполнением сварочной задачи.Общее время включает настройку оборудования, очистку и проверку выполненного шва.)

Ниже описаны четыре основных процесса сварки, которые регулярно используются в производстве стальных конструкций в Великобритании. Номера процессов определены в BS EN ISO 4063 ^[3] . Разновидности этих процессов были разработаны для соответствия методикам и возможностям отдельных производителей, и другие процессы также имеют место для конкретных приложений, но выходят за рамки данной статьи.

[вверх] Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

Сварка MAG
(Изображение любезно предоставлено Kiernan Structural Steel Ltd.)

MAG-сварка сплошным проволочным электродом — это наиболее широко используемый процесс с ручным управлением для заводских производственных работ; иногда это называют полуавтоматической сваркой или сваркой CO ₂ . Сплошной проволочный электрод из сплошной проволоки пропускается через устройство подачи проволоки к «пистолету», который обычно удерживает и управляет оператором. Питание подается от источника выпрямителя или инвертора по соединительным кабелям к устройству подачи проволоки и кабелю горелки; электрическое подключение к проводу осуществляется через контактный наконечник на конце пистолета.Дуга защищена защитным газом, который направляется в зону сварки через кожух или сопло, окружающее контактный наконечник. Защитные газы обычно представляют собой смесь аргона, диоксида углерода и, возможно, кислорода или гелия.

Хорошая производительность наплавки и рабочий цикл можно ожидать от процесса, который также можно механизировать с помощью простых моторизованных тележек. Газовая защита может быть сдута сквозняками, что может вызвать пористость и возможные вредные металлургические изменения в металле сварного шва.Таким образом, этот процесс лучше подходит для заводского производства, хотя он используется на месте, где могут быть предусмотрены эффективные укрытия. Он также более эффективен в плоском и горизонтальном положениях; Сварные швы в других положениях наплавляются с более низкими параметрами напряжения и силы тока и более подвержены дефектам плавления.

Металлоактивная газовая сварка (МАГ), процесс 135

Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

MAG-сварка электродом с флюсовой сердцевиной, процесс 136 представляет собой разновидность, в которой используется то же оборудование, что и MAG-сварка, за исключением того, что плавящийся проволочный электрод имеет форму трубки малого диаметра, заполненной флюсом.Преимущество использования этих проволок состоит в том, что можно использовать более высокие скорости наплавки, особенно при сварке в вертикальном положении (между двумя вертикальными поверхностями) или в верхнем положении. Наличие тонкого шлака помогает преодолевать силу тяжести и позволяет наносить сварные швы в местах с относительно высокими током и напряжением, тем самым снижая вероятность дефектов плавления. Добавки флюса также влияют на химию сварного шва и, таким образом, улучшают механические свойства соединения.

[вверху] Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Этот процесс остается наиболее универсальным из всех сварочных процессов, но его использование в современной мастерской ограничено.Трансформаторы переменного тока, выпрямители постоянного тока или инверторы подают электроэнергию по кабелю на электрододержатель или клещи. Проволочный электрод с флюсовым покрытием (или «стержень») вставляется в держатель, и сварочная дуга возникает на кончике электрода, когда он ударяется о заготовку. На острие электрода плавится, образуя ванну расплава, которая сливается с основным материалом, образуя сварной шов. Флюс также плавится, образуя защитный шлак и создавая газовый экран, предотвращающий загрязнение сварочной ванны по мере ее затвердевания.Добавки флюса и сердечник электрода используются для влияния на химический состав и механические свойства сварного шва.

Обычно используются электроды с основным покрытием, контролируемым водородом. Эти электроды необходимо хранить и обращаться с ними в соответствии с рекомендациями производителя расходных материалов, чтобы сохранить их низкие водородные характеристики. Это достигается либо путем использования сушильных шкафов и подогреваемых колчанов для хранения и обработки продукта, либо путем приобретения электродов в герметичных упаковках, специально разработанных для поддержания низкого уровня водорода.

Недостатками процесса являются относительно низкая скорость осаждения и высокий уровень отходов, связанных с непригодными для использования концевыми штырями электродов. Тем не менее, он остается основным процессом для сварки на стройплощадке и для труднодоступных мест, где громоздкое оборудование не подходит.

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

[вверх] Дуговая сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Оперативная сварка под флюсом
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Это, вероятно, наиболее широко используемый процесс для сварки угловых швов перемычки между стенкой и фланцем и стыковых стыковых швов на толстой пластине для получения отрезков длины фланца и стенки. В процессе процесса непрерывный провод подается через контактный наконечник, где он обеспечивает электрический контакт с мощностью от выпрямителя, в зону сварки, где он изгибается и образует ванну расплава. Сварочная ванна заполняется флюсом, подаваемым из бункера. Флюс, непосредственно покрывающий расплавленную сварочную ванну, плавится, образуя шлак и защищая сварной шов во время затвердевания; излишки флюса собираются и повторно используются.По мере остывания сварного шва шлак замерзает и отслаивается, оставляя высококачественные профильные сварные швы.

Этот процесс по своей природе более безопасен, чем другие процессы, так как дуга полностью покрывается во время сварки, отсюда и термин дуга под флюсом. Это также означает, что требования к личной защите меньше. Высокая производительность наплавки — особенность процесса, поскольку он обычно механизируется на портальных установках, тракторах или другом специализированном оборудовании. Это позволяет контролировать параметры и дает рекомендации по точному размещению сварных швов.

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

[вверх] Приварка шпилек методом вытяжной дуги, способ 783

Композитные мосты требуют приваривания соединителей со срезными шпильками к верхнему фланцу пластинчатых или коробчатых балок и в других местах, где требуется композитное воздействие стали на бетон, например.грамм. на интегральных абатментах. В зданиях композитные балки требуют приварки соединителей срезных шпилек к элементам либо непосредственно к верхнему фланцу, либо чаще через постоянный настил из оцинкованной стали на композитных полах, где верхний фланец балки остается неокрашенным.

• Приварка шпильки к балке моста
  (Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

• Приварка шпилек через настил
  (Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Метод приварки шпилек известен как процесс с натянутой дугой, и требуется специальное оборудование в виде мощного выпрямителя и специального пистолета. Шпильки загружаются в пистолет, и при электрическом контакте с изделием концы с наконечниками изгибаются и плавятся. Продолжительность дуги рассчитана так, чтобы между концом стержня и основным материалом установилось расплавленное состояние. В нужный момент пистолет погружает шпильку в сварочную ванну.Керамическая манжета окружает шпильку для защиты и поддержки сварочной ванны, стабилизации дуги и формовки смещенной сварочной ванны для формирования сварной манжеты. Когда сварной шов затвердевает, обойма отслаивается. У удовлетворительных сварных швов обычно есть ровная, яркая и чистая буртика, полностью охватывающая шпильку.

Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

[вверху] Спецификации процедуры сварки

Чертежи детализируют конструктивную форму, выбор материала и указывают сварные соединения.Подрядчик по изготовлению металлоконструкций выбирает методы сварки каждой конфигурации стыка, обеспечивающие требуемые характеристики. Прочность, вязкость разрушения, пластичность и усталость являются важными металлургическими и механическими свойствами, которые необходимо учитывать. Тип соединения, положение сварки, производительность и требования к ресурсам влияют на выбор подходящего процесса сварки.

Выбранный метод представлен в спецификации процедуры сварки (WPS), в которой подробно описывается информация, необходимая для инструктирования и руководства сварщиками, чтобы обеспечить повторяемость характеристик для каждой конфигурации соединения.Пример формата WPS показан в Приложении A стандарта BS EN ISO 15609-1 ^[4] . Подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут иметь свой собственный корпоративный шаблон, но все они включают важную информацию, позволяющую передать сварщику надлежащие инструкции.

Необходимо подкрепить WPS свидетельством удовлетворительных испытаний процедуры в виде протокола аттестации процедуры сварки (WPQR), подготовленного в соответствии с BS EN ISO 15614-1 ^[5] . Введение этого стандарта гласит, что испытания процедуры сварки, проведенные в соответствии с прежними национальными стандартами и спецификациями, не аннулируются при условии их технической эквивалентности; Для этого могут потребоваться дополнительные тесты.Основные подрядчики по изготовлению металлоконструкций в Великобритании прошли предварительную квалификацию сварочных работ, позволяющих производить удовлетворительные сварные швы в большинстве конфигураций стыков, которые могут встретиться в сталелитейном строительстве и мостовой промышленности.

В случаях, когда данные предыдущих испытаний не актуальны, необходимо провести испытание процедуры сварки, чтобы установить и подтвердить пригодность предлагаемого WPS.

Руководство по стандартным спецификациям процедуры сварки для стальных конструкций доступно в публикации BCSA No.58/18.

[вверх] Процедура испытаний

BS EN ISO 15614-1 ^[5] описывает условия для проведения испытаний процедуры сварки и пределы действия в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Координатор сварки подготавливает предварительную спецификацию процедуры сварки (pWPS), которая является первоначальным предложением для проведения испытания процедуры. Для каждой конфигурации стыка, будь то стыковой или угловой шов, учитывается марка и толщина материала, а также ожидаемые допуски посадки, которые могут быть достигнуты на практике.Выбор процесса определяется методом сборки, положением сварки и тем, является ли механизация жизнеспособным предложением для повышения производительности и обеспечения постоянного качества сварки. Размеры подготовки швов зависят от выбора процесса, любых ограничений доступа и толщины материала.

Расходные материалы выбираются из соображений совместимости с марками материалов и достижения указанных механических свойств, в первую очередь с точки зрения прочности и ударной вязкости. Для сталей марки S355 и выше используются продукты с водородным контролем.

Риск водородного растрескивания, пластинчатого разрыва, растрескивания при затвердевании или любой другой потенциальной проблемы оценивается не только с целью проведения испытания, но и для предполагаемого применения процедуры сварки в проекте. Соответствующие меры, такие как введение предварительного или последующего нагрева, включены в pWPS.

Контроль искажений обеспечивается правильной последовательностью сварки. При необходимости вводятся обратная строжка и / или обратное шлифование для достижения целостности корневого шва.

Приведены диапазоны сварочного напряжения, тока и скорости для определения оптимальных условий сварки.

Допустимые диапазоны групп материалов, толщины и типа соединения в пределах спецификации тщательно рассматриваются, чтобы максимально использовать pWPS. Подготавливают испытательные пластины достаточного размера для извлечения образцов для механических испытаний, включая образцы для любых дополнительных испытаний, указанных или необходимых для повышения применимости процедуры.

Пластины и pWPS предъявляются сварщику; испытание проводится в присутствии экзаменатора (обычно из независимого экзаменационного органа), и ведется запись фактических параметров сварки вместе с любыми необходимыми изменениями процедуры.

Завершенные испытания передаются независимому эксперту для визуального осмотра и неразрушающего контроля в соответствии с таблицей 1 Стандарта. Удовлетворительные испытательные пластины затем отправляются на разрушающий контроль, опять же в соответствии с таблицей 1. Неразрушающие методы контроля, как правило, включают ультразвуковой контроль для объемного контроля и контроль магнитных частиц для выявления дефектов поверхности.

Пример испытательного образца процедуры сварки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Существует ряд дополнительных стандартов, детализирующих подготовку, обработку и испытания всех типов образцов для разрушающих испытаний. Обычно специализированные лаборатории организуют подготовку образцов для испытаний и проводят фактические механические испытания и составление отчетов. Типичные образцы для стыкового сварного шва пластины включают испытания на поперечное растяжение, испытания на поперечный изгиб, испытания на удар и образец для макроэкспертизы, на котором проводится испытание на твердость.Для испытаний на удар минимальные требования к поглощению энергии и температура испытания обычно такие же, как и для основного материала в соединении. Целесообразно проверить все сварочные процедуры до предела возможного применения, чтобы избежать повторения подобных испытаний в будущем.

Завершенные результаты испытаний заносятся в протокол аттестации процедуры сварки (WPQR), утверждаемый экзаменатором. Типичный формат показан в Приложении B стандарта BS EN ISO 15614-1 ^[5] .

Существует дополнительное общее требование, касающееся испытаний процедуры сварки, согласно которому в случаях, когда грунтовки краски должны быть нанесены на работу до изготовления, они наносятся на образец материала, используемого для испытаний. На практике требуется тщательный контроль толщины краски, чтобы избежать дефектов сварки.

BS EN ISO 14555 ^[6] описывает метод испытания для соединителей шпилек, приваренных дуговой сваркой. Стандарт включает требования к испытаниям, необходимым для подтверждения целостности сварных швов шпилек, а также устанавливает требования к производственным испытаниям для контроля приваривания шпилек в процессе.Допускается также квалификация, основанная на предыдущем опыте, и большинство подрядчиков по производству стальных конструкций могут предоставить доказательства, подтверждающие это.

Дополнительное руководство по испытаниям процедуры сварки доступно в GN 4.02.

[вверх] Водородный крекинг

Растрескивание может привести к хрупкому разрушению соединения с потенциально катастрофическими результатами. Водородное (или холодное) растрескивание может происходить в области основного металла, прилегающей к границе плавления сварного шва, известной как зона термического влияния (HAZ).Разрушение металла сварного шва также может быть вызвано определенными условиями. Механизмы, вызывающие отказ, сложны и подробно описаны в специальных текстах.

Рекомендуемые методы предотвращения растрескивания водородом / HAZ описаны в BS EN 1011-2 ^[7] , приложение C. Эти методы определяют уровень предварительного нагрева для изменения скорости охлаждения, что дает время водороду для миграции на поверхность. и ускользнуть (особенно если поддерживается в виде пост-нагревания после завершения соединения) вместо того, чтобы застревать в жестких, напряженных зонах.Предварительный нагрев не препятствует образованию микроструктур, подверженных образованию трещин; он просто снижает один из факторов, водород, так что растрескивания не происходит. Предварительный нагрев также снижает термический шок.

Подставки для предварительного нагрева
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Одним из параметров, необходимых для расчета предварительного нагрева, является погонная энергия. Заметным изменением в стандарте является отказ от термина «энергия дуги» в пользу тепловложения для описания энергии, вводимой в сварной шов на единицу длины прогона.Расчет подводимого тепла основан на сварочном напряжении, токе и скорости движения и включает коэффициент теплового КПД; формула подробно описана в BS EN 1011-1 ^[8] .

Высокая устойчивость и повышенные значения углеродного эквивалента, связанные с более толстыми листами и более высокими марками стали, могут потребовать более строгого контроля процедур. Опытные подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут выполнить эту дополнительную операцию и соответственно учесть ее.

BS EN 1011-2 ^[7] подтверждает, что наиболее эффективной гарантией предотвращения водородного растрескивания является снижение поступления водорода в металл шва из сварочных материалов.Процессы с изначально низким водородным потенциалом эффективны как часть стратегии, так же как и принятие строгих процедур хранения и обращения с электродами с водородным контролем. Данные и рекомендации поставщиков расходных материалов служат руководством для обеспечения минимально возможных уровней водорода для типа продукта, выбранного в процедуре.

Дополнительные информативные приложения к BS EN 1011-2 ^[7] описывают влияние условий сварки на ударную вязкость и твердость в зоне термического влияния и дают полезные советы по предотвращению растрескивания при затвердевании и разрыва пластин.

Дополнительное руководство по крекингу водородом / HAZ доступно в GN 6.04.

[вверх] Квалификация сварщика

Квалифицированный сварщик
(Изображение предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы сварщики имели квалификацию в соответствии с BS EN ISO 9606-1 ^[10] . Этот стандарт предписывает испытания для аттестации сварщиков в зависимости от процесса, расходных материалов, типа соединения, положения сварки и материала.Сварщики, успешно прошедшие испытания процедуры, получают автоматическое одобрение в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Сварщики должны быть аттестованы в соответствии с BS EN ISO 14732 ^[11] , когда сварка полностью механизирована или автоматизирована. В этом стандарте особое внимание уделяется проверке способности оператора настраивать и настраивать оборудование до и во время сварки.

Квалификация сварщика ограничена по времени и требует подтверждения действительности в зависимости от продолжительности работы, участия в работе соответствующего технического характера и удовлетворительной работы.Продление квалификации сварщика зависит от зарегистрированных подтверждающих свидетельств, демонстрирующих продолжающуюся удовлетворительную работу в пределах исходного диапазона испытаний, и доказательства должны включать либо объемные разрушающие испытания, либо разрушающие испытания. Успех всех сварочных операций зависит от персонала, имеющего соответствующую подготовку и регулярного контроля компетентности посредством инспекций и испытаний.

[вверх] Инспекция и испытания

BS EN 1090-2 ^[9] устанавливает объем проверки до, во время и после сварки и дает критерии приемки, связанные с классом исполнения.Большинство испытаний являются неразрушающими; Разрушающие испытания проводятся только на отводных плитах.

[вверх] Неразрушающий контроль

Магнитный контроль частиц (MPI) сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Неразрушающий контроль проводится в соответствии с принципами BS EN ISO 17635 ^[12] . Для стальных конструкций основными методами являются визуальный осмотр после сварки (см. GN 6.06), магнитопорошковый контроль (обычно сокращенно MPI или MT) для поверхностного контроля сварных швов (см. GN 6.02) и ультразвуковой контроль (UT) для подповерхностного контроля сварных швов (см. GN 6.03). Радиографические испытания также упоминаются в BS EN 1090-2 ^[9] . Радиография требует строгого контроля за здоровьем и безопасностью; это относительно медленно и требует специального оборудования. Использование этого метода в стальных конструкциях снизилось по сравнению с более безопасным и портативным оборудованием, связанным с UT.Безопасные запретные зоны необходимы на работах и ​​на месте во время проведения рентгенографии. Однако рентгенографию можно использовать для уточнения природы, размеров или степени множественных внутренних дефектов, обнаруженных ультразвуком.

Технические специалисты с признанной подготовкой и квалификацией в соответствии с BS EN ISO 9712 ^[13] требуются для всех методов неразрушающего контроля.

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы все сварные швы подвергались визуальному контролю по всей их длине.С практической точки зрения сварные швы следует визуально осматривать сразу после сварки, чтобы гарантировать быстрое устранение очевидных дефектов поверхности.

Дальнейшие требования к неразрушающему контролю основаны на эксплуатационных методах и требуют более строгого исследования первых пяти соединений новых технических требований к процедуре сварки, чтобы установить, что процедура способна производить сварные швы соответствующего качества при внедрении в производство. Затем указываются дополнительные неразрушающие испытания, основанные на типах соединений, а не на конкретных критических соединениях.Цель состоит в том, чтобы опробовать различные сварные швы в зависимости от типа соединения, марки материала, сварочного оборудования и работы сварщиков и, таким образом, поддерживать общий мониторинг производительности.

Если указано частичное или процентное обследование, руководство по выбору продолжительности испытания дано в BS EN ISO 17635 ^[12] ; при обнаружении недопустимых разрывов площадь исследования соответственно увеличивается.

BS EN 1090-2 ^[9] также включает в таблицу минимальное время выдержки перед дополнительным неразрушающим контролем в зависимости от размера сварного шва, подводимой теплоты и марки материала.

Признавая, что там, где требования к усталостной прочности более обременительны и требуется более строгая проверка, BS EN 1090-2 ^[9] действительно предусматривает спецификацию выполнения проекта для определения конкретных соединений для более высокого уровня проверки вместе с объемом и метод тестирования.

Для класса EXC3 критерием приемлемости дефектов сварного шва является уровень качества B стандарта BS EN ISO 5817 ^[14] . Там, где необходимо достичь повышенного уровня качества для удовлетворения конкретных требований к усталостной прочности, BS EN 1090-2 ^[9] дает дополнительные критерии приемлемости с точки зрения категории деталей в BS EN 1993-1-9 ^[15] для расположения сварного шва.

Как правило, дополнительные критерии приемки практически не достижимы при обычном производстве. Стандартные испытания процедуры сварки и квалификационные испытания сварщика не оцениваются по требованиям этого уровня. Там, где необходимо достичь такого уровня качества, требования должны быть сосредоточены на соответствующих деталях соединения, чтобы подрядчик имел возможность подготовить спецификации процедуры сварки, квалифицировать сварщиков и разработать соответствующие методы контроля и испытаний.

Неразрушающий контроль

[вверх] Разрушающий контроль

В стандарте BS EN 1090-2 ^[9] нет требований о проведении разрушающих испытаний поперечных соединений на растянутых фланцах. Тем не менее, объем для определения конкретных соединений для проверки позволит в спецификации проекта испытать, например, образцы от «стекающих» пластин, прикрепленных к встроенным стыковым сварным швам. Дополнительно производственные испытания могут быть указаны для: марок стали выше S460; угловые швы, в которых используются характеристики глубокого проплавления сварочного процесса; для мостовидных ортотропных настилов, где требуется макросъемка для проверки проплавления сварного шва; и на соединениях ребер жесткости с соединительными пластинами.

[вверх] Производственные испытания приварки шпилек

Испытание на изгиб приварной шпильки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Сварные шпильки для соединителей, работающих на сдвиг, исследуются и испытываются в соответствии с BS EN ISO 14555 ^[6] . В стандарте подчеркивается необходимость контроля процесса до, во время и после сварки. Предпроизводственные испытания используются для подтверждения процедуры сварки и, в зависимости от области применения, включают испытания на изгиб, испытания на растяжение, испытания на крутящий момент, макросъемку и радиографическое обследование.

Производственные испытания сварных швов также требуются для приварки шпилек с дугой протяжки. Они должны выполняться производителем до начала сварочных работ на конструкции или группе аналогичных конструкций и / или после определенного количества сварных швов. Каждое испытание должно состоять как минимум из 10 сварных шпилек и быть испытано / оценено в соответствии с требованиями BS EN ISO 14555 ^[6] . Количество необходимых тестов должно быть указано в спецификации контракта.

[вверх] Качество сварки

Влияние дефектов на характеристики сварных соединений зависит от приложенной нагрузки и свойств материала.Эффект также может зависеть от точного расположения и ориентации дефекта, а также от таких факторов, как рабочая среда и температура. Основное влияние дефектов сварного шва на эксплуатационные характеристики стальных конструкций заключается в повышении риска разрушения из-за усталости или хрупкого разрушения.

Типы дефектов сварки можно разделить на одну из нескольких общих рубрик:

• Трещины.
• Плоские дефекты, кроме трещин, например непробиваемость, отсутствие плавления.
• Включения шлака.
• Пористость, поры.
• Поднутрения или дефекты профиля.

Трещины или плоские дефекты, проникающие на поверхность, потенциально являются наиболее серьезными. Включения вкрапленного шлака и пористость вряд ли станут причиной разрушения, если только они не будут чрезмерными. Подрезание обычно не является серьезной проблемой, если не существует значительных растягивающих напряжений поперек стыка.

При выборе класса исполнения в BS EN 1090-2 ^[9] устанавливаются критерии приемки, за пределами которых несовершенство считается дефектом.

Если дефекты обнаружены в результате осмотра и испытаний во время производства, вероятно, потребуется обработка после сварки (см. GN 5.02) или другие меры по исправлению положения, хотя во многих случаях конкретный дефект может быть оценен по концепции « пригодность для цели ». Такое принятие зависит от фактических уровней напряжения и значимости усталости на месте. Это вопрос для быстрой консультации между подрядчиком по изготовлению металлоконструкций и проектировщиком, поскольку, если это приемлемо, можно избежать дорогостоящего ремонта (и возможности появления дополнительных дефектов или деформации).

Руководство по контролю качества сварных швов и контролю сварных швов доступно в BCSA № 54/12 и GN 6.01.

[вверх] Список литературы

1. ↑ BS EN ISO 22553: 2019, Сварка и родственные процессы. Символическое изображение на чертежах. Сварные соединения. BSI.
2. ↑ BS EN 1993-1-8: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ BS EN ISO 4063: 2010, Сварка и родственные процессы. Номенклатура процессов и ссылочные номера, BSI
4. ↑ BS EN ISO 15609-1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов.Спецификация процедуры сварки. Дуговая сварка, BSI
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} BS EN ISO 15614-1: 2017 + A1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов, BSI
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} BS EN ISO 14555: 2017, Сварка. Дуговая сварка металлических материалов, BSI
7. ↑ ^{7.0 7,1 7,2} BS EN 1011-2: 2001, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Дуговая сварка ферритных сталей, BSI
8. ↑ BS EN 1011-1: 2009, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Общее руководство по дуговой сварке, BSI
9. ↑ ^{9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8} BS EN 1090-2: 2018, Изготовление металлоконструкций и алюминиевых конструкций.Технические требования к стальным конструкциям, BSI
10. ↑ BS EN ISO 9606-1: 2017 Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Стали, BSI
11. ↑ BS EN ISO 14732: 2013. Сварочный персонал. Квалификационные испытания сварщиков и наладчиков механизированной и автоматической сварки металлических материалов BSI
12. ↑ ^{12,0 12,1} BS EN ISO 17635: 2016, Неразрушающий контроль сварных швов. Общие правила для металлических материалов, BSI
13. ↑ BS EN ISO 9712: 2012.Неразрушающий контроль. Квалификация и аттестация персонала по неразрушающему контролю, BSI
14. ↑ BS EN ISO 5817: 2014, Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для выявления недостатков, BSI
15. ↑ BS EN 1993-1-9: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Усталость, BSI

[вверх] Ресурсы

• Стальные здания, 2003 г. (Публикация № 35/03), BCSA
• Стальные мосты: практический подход к проектированию для эффективного изготовления и строительства, 2010 г. (Публикация №51/10), BCSA
• Национальные технические условия на стальные конструкции (7-е издание), 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Типовые спецификации процедуры сварки металлоконструкций — Второе издание, 2018 г. (Публикация № 58/18), BCSA
• Высокопрочные стали для применения в конструкциях: Руководство по производству и сварке, 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Руководство по контролю сварных швов металлоконструкций, 2012 г. (Публикация № 54/12), BCSA
• Хенди, К.Р.; Ильес, округ Колумбия (2015) Steel Bridge Group: Рекомендации по передовой практике в строительстве стальных мостов (6-й выпуск). (P185). SCI

[вверху] Дополнительная литература

• Руководство проектировщика металлоконструкций (7-е издание), 2011 г., глава 26 — Сварные швы и проектирование для сварки, Институт стальных конструкций.

[вверху] См. Также

Welding — SteelConstruction.info

Сварка — это основной вид деятельности на заводе-изготовителе, осуществляемый опытными квалифицированными специалистами, работающими в системе управления качеством сварки под контролем ответственного координатора сварки.Он используется для подготовки стыков к подключению в магазине и на месте, а также для крепления других приспособлений и фурнитуры. На заводе-изготовителе для различных видов деятельности используются разные методы сварки.

По сути, в процессе сварки используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. По мере того, как сварка продолжается вдоль соединения, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва.Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Сварка
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

[вверх] Принципы дуговой сварки металлом

Терминология области сварного шва

Сварка — это сложное взаимодействие физических и химических наук.Правильное определение металлургических требований и разумное практическое применение являются предпосылкой для успешной сварки плавлением.

В процессе дуговой сварки металлическим электродом используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении. Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. Сварочная ванна подвержена атмосферному загрязнению и, следовательно, нуждается в защите во время критической фазы замерзания жидкости и твердого тела.Защита достигается либо за счет использования защитного газа, за счет покрытия бассейна инертным шлаком, либо за счет комбинации обоих действий.

В процессах с защитой от газа поступает газ из удаленного источника, который подается в сварочную дугу через горелку или горелку. Газ окружает дугу и эффективно исключает атмосферу. Точный контроль необходим для поддержания подачи газа с соответствующей скоростью потока, так как слишком большое количество может вызвать турбулентность и засасывать воздух, а также может быть настолько же вредным, насколько и слишком маленьким.

В некоторых процессах используется флюс, который плавится в дуге для образования шлакового покрытия, которое, в свою очередь, покрывает сварочную ванну и защищает ее во время замерзания. Шлак также затвердевает и самораспускается или легко удаляется легким скалыванием. Действие плавления флюса также создает газовый экран для защиты.

По мере того, как сварка продолжается вдоль стыка, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Тепло от сварки вызывает металлургические изменения в основном материале, непосредственно примыкающем к границе или линии плавления. Эта область изменения известна как зона термического влияния (HAZ). Общая терминология, используемая в области сварного шва, проиллюстрирована справа вверху.

Сварочные операции требуют надлежащего технологического контроля со стороны компетентных сварщиков, чтобы гарантировать достижение проектных характеристик, минимизировать риск дефектных соединений, вызванных низким качеством сварки, и предотвратить образование склонных к образованию трещин микроструктур в ЗТВ.

[вверх] Типы сварных соединений

Большинство конструкционных сварных соединений выполняется на заводе-изготовителе и описывается как стыковые или угловые швы. Сварка на месте также возможна, и руководство по вопросам сварки на месте доступно в GN 7.01.

[вверху] Стыковые швы

Макрос клиновидного стыкового шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Стыковые сварные швы обычно представляют собой стыковые соединения катаных профилей или стыковые соединения листов на стенках и фланцах, чтобы приспособиться к изменению толщины или восполнить доступный материал по длине.Положения этих стыковых швов допускаются при проектировании, хотя ограничения доступности материалов или схема монтажа могут потребовать согласования различных или дополнительных сварных швов. Тройники, приваренные встык, могут потребоваться, если при поперечных соединениях возникают значительные нагрузки или усталость.

Стыковые швы — это сварные швы с полным или частичным проплавлением, выполненные между материалами со скошенными или скошенными кромками. Стыковые швы с полным проплавлением предназначены для передачи всей прочности сечения.Как правило, эти соединения можно сваривать с одной стороны, но по мере увеличения толщины материала желательна сварка с обеих сторон, чтобы уравновесить эффекты деформации, с операцией обратной строжки и / или обратной шлифовки в процессе для обеспечения целостности корень шва. Односторонние стыковые сварные швы с подкладными полосами из керамики или прочной стали обычно используются для соединения больших площадей пластин (например, стальных пластин настила) и там, где есть закрытые коробчатые секции, трубы или элементы жесткости, к которым можно получить доступ для сварки только с одного сторона.Расчетная толщина горловины определяет глубину проплавления, необходимую для швов с частичным проплавлением. Обратите внимание, что соображения усталости могут ограничивать использование сварных швов с частичным проплавлением, особенно на мостах. Руководство по подготовке к сварке доступно в GN 5.01.

Следует приложить все усилия, чтобы избежать стыковой сварки приспособлений из-за затрат, связанных с подготовкой, временем сварки, более высоким уровнем квалификации сварщиков и более строгими и трудоемкими требованиями к испытаниям. Кроме того, стыковые швы имеют тенденцию иметь большие объемы наплавленного металла шва; это увеличивает эффект усадки сварного шва и приводит к более высокому уровню остаточного напряжения в соединении.Чтобы уравновесить усадку и распределить остаточное напряжение, минимизируя таким образом деформацию, необходима тщательная последовательность сварочных операций.

Иногда бывает необходимо обработать стыковые сварные швы заподлицо по причинам усталости, или для улучшения дренажа стальных балок, устойчивых к атмосферным воздействиям, или для улучшения режима испытаний. Следует избегать зачистки заподлицо только по эстетическим соображениям, потому что трудно обработать поверхность, чтобы она соответствовала смежной поверхности после прокатки, и результат часто более визуально заметен, чем исходный сварной шов.Кроме того, шлифование представляет собой дополнительную опасность для здоровья и безопасности, которую лучше избегать по мере возможности. Правка стыковых сварных швов до заподлицо обычно не требуется для строительных стальных конструкций, поскольку обычно они не подвержены усталости.

• Пример обработанного стыкового шва с гладкой поверхностью и сливными пластинами

• (изображения любезно предоставлены Mabey Bridge Ltd.)

[вверх] Угловые швы

Макрос однопроходного углового сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

В большинстве сварных соединений в зданиях и мостах используются угловые швы, обычно в форме тройника. Обычно они включают в себя концевую плиту, ребра жесткости, подшипники и соединения распорок с прокатными секциями или плоскими балками, а также соединения стенки с фланцами на самих пластинчатых балках. Их относительно просто подготовить, сварить и испытать в обычных конфигурациях, при этом главным соображением является сборка стыков.

В S275 полная прочность стали также развивается в угловых сварных швах и сварных швах с частичным проплавлением с вышележащими угловыми швами при условии, что такие сварные швы симметричны, выполнены с использованием правильных расходных материалов и сумма сварных швов равна толщине элемента, который сварные швы стыкуются.

Размеры сварных швов должны быть указаны на чертежах проекта вместе с любыми специальными требованиями классификации усталости. BS EN ISO 22553 ^[1] предписывает правила использования символов для детализации сварных соединений на чертежах.

Обращается внимание на тот факт, что в традиционной практике Великобритании для определения размера углового сварного шва обычно используется длина ветви, но это не универсально: в европейской практике используется толщина горловины и BS EN 1993-1-8 ^[2] дает требования относительно размера горла, а не длины ноги.Проектировщик должен быть осторожен, чтобы убедиться, что ясно, какой размер указан, и что все стороны должны знать, что было указано.

[вверх] Процессы

Важными факторами, которые подрядчик по изготовлению металлоконструкций следует учитывать при выборе процесса сварки, являются способность выполнять проектные требования и, с точки зрения производительности, скорость наплавки, которая может быть достигнута, а также рабочий цикл или эффективность процесса. (Эффективность — это отношение фактического времени сварки или дуги к общему времени, в течение которого сварщик или оператор занят выполнением сварочной задачи.Общее время включает настройку оборудования, очистку и проверку выполненного шва.)

Ниже описаны четыре основных процесса сварки, которые регулярно используются в производстве стальных конструкций в Великобритании. Номера процессов определены в BS EN ISO 4063 ^[3] . Разновидности этих процессов были разработаны для соответствия методикам и возможностям отдельных производителей, и другие процессы также имеют место для конкретных приложений, но выходят за рамки данной статьи.

[вверх] Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

Сварка MAG
(Изображение любезно предоставлено Kiernan Structural Steel Ltd.)

MAG-сварка сплошным проволочным электродом — это наиболее широко используемый процесс с ручным управлением для заводских производственных работ; иногда это называют полуавтоматической сваркой или сваркой CO ₂ . Сплошной проволочный электрод из сплошной проволоки пропускается через устройство подачи проволоки к «пистолету», который обычно удерживает и управляет оператором. Питание подается от источника выпрямителя или инвертора по соединительным кабелям к устройству подачи проволоки и кабелю горелки; электрическое подключение к проводу осуществляется через контактный наконечник на конце пистолета.Дуга защищена защитным газом, который направляется в зону сварки через кожух или сопло, окружающее контактный наконечник. Защитные газы обычно представляют собой смесь аргона, диоксида углерода и, возможно, кислорода или гелия.

Хорошая производительность наплавки и рабочий цикл можно ожидать от процесса, который также можно механизировать с помощью простых моторизованных тележек. Газовая защита может быть сдута сквозняками, что может вызвать пористость и возможные вредные металлургические изменения в металле сварного шва.Таким образом, этот процесс лучше подходит для заводского производства, хотя он используется на месте, где могут быть предусмотрены эффективные укрытия. Он также более эффективен в плоском и горизонтальном положениях; Сварные швы в других положениях наплавляются с более низкими параметрами напряжения и силы тока и более подвержены дефектам плавления.

Металлоактивная газовая сварка (МАГ), процесс 135

Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

MAG-сварка электродом с флюсовой сердцевиной, процесс 136 представляет собой разновидность, в которой используется то же оборудование, что и MAG-сварка, за исключением того, что плавящийся проволочный электрод имеет форму трубки малого диаметра, заполненной флюсом.Преимущество использования этих проволок состоит в том, что можно использовать более высокие скорости наплавки, особенно при сварке в вертикальном положении (между двумя вертикальными поверхностями) или в верхнем положении. Наличие тонкого шлака помогает преодолевать силу тяжести и позволяет наносить сварные швы в местах с относительно высокими током и напряжением, тем самым снижая вероятность дефектов плавления. Добавки флюса также влияют на химию сварного шва и, таким образом, улучшают механические свойства соединения.

[вверху] Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Этот процесс остается наиболее универсальным из всех сварочных процессов, но его использование в современной мастерской ограничено.Трансформаторы переменного тока, выпрямители постоянного тока или инверторы подают электроэнергию по кабелю на электрододержатель или клещи. Проволочный электрод с флюсовым покрытием (или «стержень») вставляется в держатель, и сварочная дуга возникает на кончике электрода, когда он ударяется о заготовку. На острие электрода плавится, образуя ванну расплава, которая сливается с основным материалом, образуя сварной шов. Флюс также плавится, образуя защитный шлак и создавая газовый экран, предотвращающий загрязнение сварочной ванны по мере ее затвердевания.Добавки флюса и сердечник электрода используются для влияния на химический состав и механические свойства сварного шва.

Обычно используются электроды с основным покрытием, контролируемым водородом. Эти электроды необходимо хранить и обращаться с ними в соответствии с рекомендациями производителя расходных материалов, чтобы сохранить их низкие водородные характеристики. Это достигается либо путем использования сушильных шкафов и подогреваемых колчанов для хранения и обработки продукта, либо путем приобретения электродов в герметичных упаковках, специально разработанных для поддержания низкого уровня водорода.

Недостатками процесса являются относительно низкая скорость осаждения и высокий уровень отходов, связанных с непригодными для использования концевыми штырями электродов. Тем не менее, он остается основным процессом для сварки на стройплощадке и для труднодоступных мест, где громоздкое оборудование не подходит.

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

[вверх] Дуговая сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Оперативная сварка под флюсом
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Это, вероятно, наиболее широко используемый процесс для сварки угловых швов перемычки между стенкой и фланцем и стыковых стыковых швов на толстой пластине для получения отрезков длины фланца и стенки. В процессе процесса непрерывный провод подается через контактный наконечник, где он обеспечивает электрический контакт с мощностью от выпрямителя, в зону сварки, где он изгибается и образует ванну расплава. Сварочная ванна заполняется флюсом, подаваемым из бункера. Флюс, непосредственно покрывающий расплавленную сварочную ванну, плавится, образуя шлак и защищая сварной шов во время затвердевания; излишки флюса собираются и повторно используются.По мере остывания сварного шва шлак замерзает и отслаивается, оставляя высококачественные профильные сварные швы.

Этот процесс по своей природе более безопасен, чем другие процессы, так как дуга полностью покрывается во время сварки, отсюда и термин дуга под флюсом. Это также означает, что требования к личной защите меньше. Высокая производительность наплавки — особенность процесса, поскольку он обычно механизируется на портальных установках, тракторах или другом специализированном оборудовании. Это позволяет контролировать параметры и дает рекомендации по точному размещению сварных швов.

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

[вверх] Приварка шпилек методом вытяжной дуги, способ 783

Композитные мосты требуют приваривания соединителей со срезными шпильками к верхнему фланцу пластинчатых или коробчатых балок и в других местах, где требуется композитное воздействие стали на бетон, например.грамм. на интегральных абатментах. В зданиях композитные балки требуют приварки соединителей срезных шпилек к элементам либо непосредственно к верхнему фланцу, либо чаще через постоянный настил из оцинкованной стали на композитных полах, где верхний фланец балки остается неокрашенным.

• Приварка шпильки к балке моста
  (Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

• Приварка шпилек через настил
  (Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Метод приварки шпилек известен как процесс с натянутой дугой, и требуется специальное оборудование в виде мощного выпрямителя и специального пистолета. Шпильки загружаются в пистолет, и при электрическом контакте с изделием концы с наконечниками изгибаются и плавятся. Продолжительность дуги рассчитана так, чтобы между концом стержня и основным материалом установилось расплавленное состояние. В нужный момент пистолет погружает шпильку в сварочную ванну.Керамическая манжета окружает шпильку для защиты и поддержки сварочной ванны, стабилизации дуги и формовки смещенной сварочной ванны для формирования сварной манжеты. Когда сварной шов затвердевает, обойма отслаивается. У удовлетворительных сварных швов обычно есть ровная, яркая и чистая буртика, полностью охватывающая шпильку.

Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

[вверху] Спецификации процедуры сварки

Чертежи детализируют конструктивную форму, выбор материала и указывают сварные соединения.Подрядчик по изготовлению металлоконструкций выбирает методы сварки каждой конфигурации стыка, обеспечивающие требуемые характеристики. Прочность, вязкость разрушения, пластичность и усталость являются важными металлургическими и механическими свойствами, которые необходимо учитывать. Тип соединения, положение сварки, производительность и требования к ресурсам влияют на выбор подходящего процесса сварки.

Выбранный метод представлен в спецификации процедуры сварки (WPS), в которой подробно описывается информация, необходимая для инструктирования и руководства сварщиками, чтобы обеспечить повторяемость характеристик для каждой конфигурации соединения.Пример формата WPS показан в Приложении A стандарта BS EN ISO 15609-1 ^[4] . Подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут иметь свой собственный корпоративный шаблон, но все они включают важную информацию, позволяющую передать сварщику надлежащие инструкции.

Необходимо подкрепить WPS свидетельством удовлетворительных испытаний процедуры в виде протокола аттестации процедуры сварки (WPQR), подготовленного в соответствии с BS EN ISO 15614-1 ^[5] . Введение этого стандарта гласит, что испытания процедуры сварки, проведенные в соответствии с прежними национальными стандартами и спецификациями, не аннулируются при условии их технической эквивалентности; Для этого могут потребоваться дополнительные тесты.Основные подрядчики по изготовлению металлоконструкций в Великобритании прошли предварительную квалификацию сварочных работ, позволяющих производить удовлетворительные сварные швы в большинстве конфигураций стыков, которые могут встретиться в сталелитейном строительстве и мостовой промышленности.

В случаях, когда данные предыдущих испытаний не актуальны, необходимо провести испытание процедуры сварки, чтобы установить и подтвердить пригодность предлагаемого WPS.

Руководство по стандартным спецификациям процедуры сварки для стальных конструкций доступно в публикации BCSA No.58/18.

[вверх] Процедура испытаний

BS EN ISO 15614-1 ^[5] описывает условия для проведения испытаний процедуры сварки и пределы действия в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Координатор сварки подготавливает предварительную спецификацию процедуры сварки (pWPS), которая является первоначальным предложением для проведения испытания процедуры. Для каждой конфигурации стыка, будь то стыковой или угловой шов, учитывается марка и толщина материала, а также ожидаемые допуски посадки, которые могут быть достигнуты на практике.Выбор процесса определяется методом сборки, положением сварки и тем, является ли механизация жизнеспособным предложением для повышения производительности и обеспечения постоянного качества сварки. Размеры подготовки швов зависят от выбора процесса, любых ограничений доступа и толщины материала.

Расходные материалы выбираются из соображений совместимости с марками материалов и достижения указанных механических свойств, в первую очередь с точки зрения прочности и ударной вязкости. Для сталей марки S355 и выше используются продукты с водородным контролем.

Риск водородного растрескивания, пластинчатого разрыва, растрескивания при затвердевании или любой другой потенциальной проблемы оценивается не только с целью проведения испытания, но и для предполагаемого применения процедуры сварки в проекте. Соответствующие меры, такие как введение предварительного или последующего нагрева, включены в pWPS.

Контроль искажений обеспечивается правильной последовательностью сварки. При необходимости вводятся обратная строжка и / или обратное шлифование для достижения целостности корневого шва.

Приведены диапазоны сварочного напряжения, тока и скорости для определения оптимальных условий сварки.

Допустимые диапазоны групп материалов, толщины и типа соединения в пределах спецификации тщательно рассматриваются, чтобы максимально использовать pWPS. Подготавливают испытательные пластины достаточного размера для извлечения образцов для механических испытаний, включая образцы для любых дополнительных испытаний, указанных или необходимых для повышения применимости процедуры.

Пластины и pWPS предъявляются сварщику; испытание проводится в присутствии экзаменатора (обычно из независимого экзаменационного органа), и ведется запись фактических параметров сварки вместе с любыми необходимыми изменениями процедуры.

Завершенные испытания передаются независимому эксперту для визуального осмотра и неразрушающего контроля в соответствии с таблицей 1 Стандарта. Удовлетворительные испытательные пластины затем отправляются на разрушающий контроль, опять же в соответствии с таблицей 1. Неразрушающие методы контроля, как правило, включают ультразвуковой контроль для объемного контроля и контроль магнитных частиц для выявления дефектов поверхности.

Пример испытательного образца процедуры сварки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Существует ряд дополнительных стандартов, детализирующих подготовку, обработку и испытания всех типов образцов для разрушающих испытаний. Обычно специализированные лаборатории организуют подготовку образцов для испытаний и проводят фактические механические испытания и составление отчетов. Типичные образцы для стыкового сварного шва пластины включают испытания на поперечное растяжение, испытания на поперечный изгиб, испытания на удар и образец для макроэкспертизы, на котором проводится испытание на твердость.Для испытаний на удар минимальные требования к поглощению энергии и температура испытания обычно такие же, как и для основного материала в соединении. Целесообразно проверить все сварочные процедуры до предела возможного применения, чтобы избежать повторения подобных испытаний в будущем.

Завершенные результаты испытаний заносятся в протокол аттестации процедуры сварки (WPQR), утверждаемый экзаменатором. Типичный формат показан в Приложении B стандарта BS EN ISO 15614-1 ^[5] .

Существует дополнительное общее требование, касающееся испытаний процедуры сварки, согласно которому в случаях, когда грунтовки краски должны быть нанесены на работу до изготовления, они наносятся на образец материала, используемого для испытаний. На практике требуется тщательный контроль толщины краски, чтобы избежать дефектов сварки.

BS EN ISO 14555 ^[6] описывает метод испытания для соединителей шпилек, приваренных дуговой сваркой. Стандарт включает требования к испытаниям, необходимым для подтверждения целостности сварных швов шпилек, а также устанавливает требования к производственным испытаниям для контроля приваривания шпилек в процессе.Допускается также квалификация, основанная на предыдущем опыте, и большинство подрядчиков по производству стальных конструкций могут предоставить доказательства, подтверждающие это.

Дополнительное руководство по испытаниям процедуры сварки доступно в GN 4.02.

[вверх] Водородный крекинг

Растрескивание может привести к хрупкому разрушению соединения с потенциально катастрофическими результатами. Водородное (или холодное) растрескивание может происходить в области основного металла, прилегающей к границе плавления сварного шва, известной как зона термического влияния (HAZ).Разрушение металла сварного шва также может быть вызвано определенными условиями. Механизмы, вызывающие отказ, сложны и подробно описаны в специальных текстах.

Рекомендуемые методы предотвращения растрескивания водородом / HAZ описаны в BS EN 1011-2 ^[7] , приложение C. Эти методы определяют уровень предварительного нагрева для изменения скорости охлаждения, что дает время водороду для миграции на поверхность. и ускользнуть (особенно если поддерживается в виде пост-нагревания после завершения соединения) вместо того, чтобы застревать в жестких, напряженных зонах.Предварительный нагрев не препятствует образованию микроструктур, подверженных образованию трещин; он просто снижает один из факторов, водород, так что растрескивания не происходит. Предварительный нагрев также снижает термический шок.

Подставки для предварительного нагрева
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Одним из параметров, необходимых для расчета предварительного нагрева, является погонная энергия. Заметным изменением в стандарте является отказ от термина «энергия дуги» в пользу тепловложения для описания энергии, вводимой в сварной шов на единицу длины прогона.Расчет подводимого тепла основан на сварочном напряжении, токе и скорости движения и включает коэффициент теплового КПД; формула подробно описана в BS EN 1011-1 ^[8] .

Высокая устойчивость и повышенные значения углеродного эквивалента, связанные с более толстыми листами и более высокими марками стали, могут потребовать более строгого контроля процедур. Опытные подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут выполнить эту дополнительную операцию и соответственно учесть ее.

BS EN 1011-2 ^[7] подтверждает, что наиболее эффективной гарантией предотвращения водородного растрескивания является снижение поступления водорода в металл шва из сварочных материалов.Процессы с изначально низким водородным потенциалом эффективны как часть стратегии, так же как и принятие строгих процедур хранения и обращения с электродами с водородным контролем. Данные и рекомендации поставщиков расходных материалов служат руководством для обеспечения минимально возможных уровней водорода для типа продукта, выбранного в процедуре.

Дополнительные информативные приложения к BS EN 1011-2 ^[7] описывают влияние условий сварки на ударную вязкость и твердость в зоне термического влияния и дают полезные советы по предотвращению растрескивания при затвердевании и разрыва пластин.

Дополнительное руководство по крекингу водородом / HAZ доступно в GN 6.04.

[вверх] Квалификация сварщика

Квалифицированный сварщик
(Изображение предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы сварщики имели квалификацию в соответствии с BS EN ISO 9606-1 ^[10] . Этот стандарт предписывает испытания для аттестации сварщиков в зависимости от процесса, расходных материалов, типа соединения, положения сварки и материала.Сварщики, успешно прошедшие испытания процедуры, получают автоматическое одобрение в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Сварщики должны быть аттестованы в соответствии с BS EN ISO 14732 ^[11] , когда сварка полностью механизирована или автоматизирована. В этом стандарте особое внимание уделяется проверке способности оператора настраивать и настраивать оборудование до и во время сварки.

Квалификация сварщика ограничена по времени и требует подтверждения действительности в зависимости от продолжительности работы, участия в работе соответствующего технического характера и удовлетворительной работы.Продление квалификации сварщика зависит от зарегистрированных подтверждающих свидетельств, демонстрирующих продолжающуюся удовлетворительную работу в пределах исходного диапазона испытаний, и доказательства должны включать либо объемные разрушающие испытания, либо разрушающие испытания. Успех всех сварочных операций зависит от персонала, имеющего соответствующую подготовку и регулярного контроля компетентности посредством инспекций и испытаний.

[вверх] Инспекция и испытания

BS EN 1090-2 ^[9] устанавливает объем проверки до, во время и после сварки и дает критерии приемки, связанные с классом исполнения.Большинство испытаний являются неразрушающими; Разрушающие испытания проводятся только на отводных плитах.

[вверх] Неразрушающий контроль

Магнитный контроль частиц (MPI) сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Неразрушающий контроль проводится в соответствии с принципами BS EN ISO 17635 ^[12] . Для стальных конструкций основными методами являются визуальный осмотр после сварки (см. GN 6.06), магнитопорошковый контроль (обычно сокращенно MPI или MT) для поверхностного контроля сварных швов (см. GN 6.02) и ультразвуковой контроль (UT) для подповерхностного контроля сварных швов (см. GN 6.03). Радиографические испытания также упоминаются в BS EN 1090-2 ^[9] . Радиография требует строгого контроля за здоровьем и безопасностью; это относительно медленно и требует специального оборудования. Использование этого метода в стальных конструкциях снизилось по сравнению с более безопасным и портативным оборудованием, связанным с UT.Безопасные запретные зоны необходимы на работах и ​​на месте во время проведения рентгенографии. Однако рентгенографию можно использовать для уточнения природы, размеров или степени множественных внутренних дефектов, обнаруженных ультразвуком.

Технические специалисты с признанной подготовкой и квалификацией в соответствии с BS EN ISO 9712 ^[13] требуются для всех методов неразрушающего контроля.

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы все сварные швы подвергались визуальному контролю по всей их длине.С практической точки зрения сварные швы следует визуально осматривать сразу после сварки, чтобы гарантировать быстрое устранение очевидных дефектов поверхности.

Дальнейшие требования к неразрушающему контролю основаны на эксплуатационных методах и требуют более строгого исследования первых пяти соединений новых технических требований к процедуре сварки, чтобы установить, что процедура способна производить сварные швы соответствующего качества при внедрении в производство. Затем указываются дополнительные неразрушающие испытания, основанные на типах соединений, а не на конкретных критических соединениях.Цель состоит в том, чтобы опробовать различные сварные швы в зависимости от типа соединения, марки материала, сварочного оборудования и работы сварщиков и, таким образом, поддерживать общий мониторинг производительности.

Если указано частичное или процентное обследование, руководство по выбору продолжительности испытания дано в BS EN ISO 17635 ^[12] ; при обнаружении недопустимых разрывов площадь исследования соответственно увеличивается.

BS EN 1090-2 ^[9] также включает в таблицу минимальное время выдержки перед дополнительным неразрушающим контролем в зависимости от размера сварного шва, подводимой теплоты и марки материала.

Признавая, что там, где требования к усталостной прочности более обременительны и требуется более строгая проверка, BS EN 1090-2 ^[9] действительно предусматривает спецификацию выполнения проекта для определения конкретных соединений для более высокого уровня проверки вместе с объемом и метод тестирования.

Для класса EXC3 критерием приемлемости дефектов сварного шва является уровень качества B стандарта BS EN ISO 5817 ^[14] . Там, где необходимо достичь повышенного уровня качества для удовлетворения конкретных требований к усталостной прочности, BS EN 1090-2 ^[9] дает дополнительные критерии приемлемости с точки зрения категории деталей в BS EN 1993-1-9 ^[15] для расположения сварного шва.

Как правило, дополнительные критерии приемки практически не достижимы при обычном производстве. Стандартные испытания процедуры сварки и квалификационные испытания сварщика не оцениваются по требованиям этого уровня. Там, где необходимо достичь такого уровня качества, требования должны быть сосредоточены на соответствующих деталях соединения, чтобы подрядчик имел возможность подготовить спецификации процедуры сварки, квалифицировать сварщиков и разработать соответствующие методы контроля и испытаний.

Неразрушающий контроль

[вверх] Разрушающий контроль

В стандарте BS EN 1090-2 ^[9] нет требований о проведении разрушающих испытаний поперечных соединений на растянутых фланцах. Тем не менее, объем для определения конкретных соединений для проверки позволит в спецификации проекта испытать, например, образцы от «стекающих» пластин, прикрепленных к встроенным стыковым сварным швам. Дополнительно производственные испытания могут быть указаны для: марок стали выше S460; угловые швы, в которых используются характеристики глубокого проплавления сварочного процесса; для мостовидных ортотропных настилов, где требуется макросъемка для проверки проплавления сварного шва; и на соединениях ребер жесткости с соединительными пластинами.

[вверх] Производственные испытания приварки шпилек

Испытание на изгиб приварной шпильки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Сварные шпильки для соединителей, работающих на сдвиг, исследуются и испытываются в соответствии с BS EN ISO 14555 ^[6] . В стандарте подчеркивается необходимость контроля процесса до, во время и после сварки. Предпроизводственные испытания используются для подтверждения процедуры сварки и, в зависимости от области применения, включают испытания на изгиб, испытания на растяжение, испытания на крутящий момент, макросъемку и радиографическое обследование.

Производственные испытания сварных швов также требуются для приварки шпилек с дугой протяжки. Они должны выполняться производителем до начала сварочных работ на конструкции или группе аналогичных конструкций и / или после определенного количества сварных швов. Каждое испытание должно состоять как минимум из 10 сварных шпилек и быть испытано / оценено в соответствии с требованиями BS EN ISO 14555 ^[6] . Количество необходимых тестов должно быть указано в спецификации контракта.

[вверх] Качество сварки

Влияние дефектов на характеристики сварных соединений зависит от приложенной нагрузки и свойств материала.Эффект также может зависеть от точного расположения и ориентации дефекта, а также от таких факторов, как рабочая среда и температура. Основное влияние дефектов сварного шва на эксплуатационные характеристики стальных конструкций заключается в повышении риска разрушения из-за усталости или хрупкого разрушения.

Типы дефектов сварки можно разделить на одну из нескольких общих рубрик:

• Трещины.
• Плоские дефекты, кроме трещин, например непробиваемость, отсутствие плавления.
• Включения шлака.
• Пористость, поры.
• Поднутрения или дефекты профиля.

Трещины или плоские дефекты, проникающие на поверхность, потенциально являются наиболее серьезными. Включения вкрапленного шлака и пористость вряд ли станут причиной разрушения, если только они не будут чрезмерными. Подрезание обычно не является серьезной проблемой, если не существует значительных растягивающих напряжений поперек стыка.

При выборе класса исполнения в BS EN 1090-2 ^[9] устанавливаются критерии приемки, за пределами которых несовершенство считается дефектом.

Если дефекты обнаружены в результате осмотра и испытаний во время производства, вероятно, потребуется обработка после сварки (см. GN 5.02) или другие меры по исправлению положения, хотя во многих случаях конкретный дефект может быть оценен по концепции « пригодность для цели ». Такое принятие зависит от фактических уровней напряжения и значимости усталости на месте. Это вопрос для быстрой консультации между подрядчиком по изготовлению металлоконструкций и проектировщиком, поскольку, если это приемлемо, можно избежать дорогостоящего ремонта (и возможности появления дополнительных дефектов или деформации).

Руководство по контролю качества сварных швов и контролю сварных швов доступно в BCSA № 54/12 и GN 6.01.

[вверх] Список литературы

1. ↑ BS EN ISO 22553: 2019, Сварка и родственные процессы. Символическое изображение на чертежах. Сварные соединения. BSI.
2. ↑ BS EN 1993-1-8: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ BS EN ISO 4063: 2010, Сварка и родственные процессы. Номенклатура процессов и ссылочные номера, BSI
4. ↑ BS EN ISO 15609-1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов.Спецификация процедуры сварки. Дуговая сварка, BSI
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} BS EN ISO 15614-1: 2017 + A1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов, BSI
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} BS EN ISO 14555: 2017, Сварка. Дуговая сварка металлических материалов, BSI
7. ↑ ^{7.0 7,1 7,2} BS EN 1011-2: 2001, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Дуговая сварка ферритных сталей, BSI
8. ↑ BS EN 1011-1: 2009, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Общее руководство по дуговой сварке, BSI
9. ↑ ^{9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8} BS EN 1090-2: 2018, Изготовление металлоконструкций и алюминиевых конструкций.Технические требования к стальным конструкциям, BSI
10. ↑ BS EN ISO 9606-1: 2017 Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Стали, BSI
11. ↑ BS EN ISO 14732: 2013. Сварочный персонал. Квалификационные испытания сварщиков и наладчиков механизированной и автоматической сварки металлических материалов BSI
12. ↑ ^{12,0 12,1} BS EN ISO 17635: 2016, Неразрушающий контроль сварных швов. Общие правила для металлических материалов, BSI
13. ↑ BS EN ISO 9712: 2012.Неразрушающий контроль. Квалификация и аттестация персонала по неразрушающему контролю, BSI
14. ↑ BS EN ISO 5817: 2014, Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для выявления недостатков, BSI
15. ↑ BS EN 1993-1-9: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Усталость, BSI

[вверх] Ресурсы

• Стальные здания, 2003 г. (Публикация № 35/03), BCSA
• Стальные мосты: практический подход к проектированию для эффективного изготовления и строительства, 2010 г. (Публикация №51/10), BCSA
• Национальные технические условия на стальные конструкции (7-е издание), 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Типовые спецификации процедуры сварки металлоконструкций — Второе издание, 2018 г. (Публикация № 58/18), BCSA
• Высокопрочные стали для применения в конструкциях: Руководство по производству и сварке, 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Руководство по контролю сварных швов металлоконструкций, 2012 г. (Публикация № 54/12), BCSA
• Хенди, К.Р.; Ильес, округ Колумбия (2015) Steel Bridge Group: Рекомендации по передовой практике в строительстве стальных мостов (6-й выпуск). (P185). SCI

[вверху] Дополнительная литература

• Руководство проектировщика металлоконструкций (7-е издание), 2011 г., глава 26 — Сварные швы и проектирование для сварки, Институт стальных конструкций.