2.6. Сварные соединения

Основы сварки

Термические воздействия процесса сварки на работу соединения

Прочность сварных соединений

Расчет сварных соединений

Контактная точечная сварка

 

2.6.1. Основы сварки

2.6.1.1. Виды сварки

Как известно из курса «Технология сварки», возможны следующие сварные соединения.

1. Электродуговой сваркой: а) металлом электрода, пла­вящегося под защитой слоя шлака, флюса или струи газа, при пропус­ке через него электрического тока, с местным разогревом до жидкого состояния металла изделия; б) металлом прута, плавящегося с местным разогревом до жидкого состояния металла изделия электрической дугой от неплавящегося (угольного вольфрамового) электрода, также в атмосфере защитных газов; в) металлом электрода, плавящегося в слое флюса (электрошлаковая сварка).

2. Контактной сваркой путем тесного контакта (давления) элементов изделия и сплавления их при разогреве до пластического со­стояния от пропуска электрического тока через изделия или от непла­вящегося электрода, а также при непосредственном разогреве изделия (горновая сварка) или от сопротивлений трения - в атмосфере защит­ных газов, под слоем флюса или без защиты.

3. Газовой сваркой металлом прута, плавящегося при мест­ном разогреве от пламени горящего газа до состояния пластичности металла изделия, или путем тесного контакта друг с другом элементов изделия, разогретых пламенем газа до пластического состояния (газо­прессовая сварка).

В строительстве применяется в основном электродуговая сварка плавящимся электродом, а также электроконтактная сварка сплавлением материала изделий в отдельных точках точечная сварка). Элек­троконтактная сварка сплавлением стыков изделий применяется только в специальных случаях, когда изменение формы изделия при оплавлении стыка не является существенным (например, при сварке большеразмерных стержней арматуры железобетонных конструкций). Га­зовая сварка применяется иногда при ремонтных работах. Сварка сплавлением при разогреве неплавящимся электродом применяется при сварке алюминиевых сплавов, а также при сплачивании многолистовых пакетов. Электрошлаковая сварка применяется для соединения изделий большой толщины.

Сварка по сравнению с клепкой дает существенную экономию металла

 

Рис. 46 Сварные соединения

а-в одной плоскости в стык б-в нахлёстку: в - в тавр 

 

а) Соединение встык. Соединение встык наиболее рационально и работает наиболее безупречно. Шов располагается нормально (рис. 48, а) или под углом a к оси элемента (обычно tg a = 2 : 1), как показано на рис. 48, б и в. Наклонные (косые) швы применяются тогда, когда напряжение в стыкуемых элементах больше допустимого для сварных швов. Разделка кромок, необходимая для устройства стыкового шва, удобна, когда стыкуемые элементы имеют постоянную толщину (например, листы). В фасонных профилях разделка кромок более затруднительна, довольно ве­лика вероятность непроваров во входящих углах и потому при стыковании фасонных профилей часто прибегают к перекрытию накладками (рис. 49.)

Уголковые профили перекрывают уголковой на­кладкой, располагаемой внутри уголка; для плотно­го примыкания обушок уголка накладки стесывают. Приварка обычно производится по перьям уголка уг­ловыми фланговыми швами (рис. 49, а). Такое соединение не особенно удачно, так как усилия передаются только по краям уголка далеко от оси элемента. Правильным является устройство косых резов в уголковой накладке с приваркой ее по всей площади косыми швами (рис. 49, б); однако такое решение возможно только при большой ширине полок уголков (>130 мм).

 

 

 

Рис. 47. Соединения внахлестку

а — фланговыми швами; б — лобовыми швами: в —комбинированное (обварка по контуру) 

 

 

 

Рис. 48. Виды соединения в стык

а — прямым швом; б и в — косым швом 

 

 

Рис. 49. Перекрытие накладками фасонных профилей

а, б — уголков; в — двутавров; г — швеллеров 

 

 

Рис. 50. Стык двутавра через прокладку 

 

Прокатные двутавры и швеллеры стыкуются при помощи накладок (рис. 49, в и г) или через прокладку (рис. 50). Накладки размещаются по стенке и снаружи полок и обвариваются по контуру. Выступающие полки затрудняют наложение швов по сторонам накладок, параллельным полкам, поэтому накладки часто обрезаются или делаются ромбическими и обвариваются косыми швами. Перекрытие накладками связано с большой концентрацией напряжений у швов накладок (вследствие резкого изменения формы сечения), поэтому соединения на накладках возможны только в малоответственных конструкциях или при небольших напряжениях. В стыках через прокладку соседние элементы привариваются с двух сторон к прокладке угловыми швами по контуру обычно без разделки кромок стыкуемых; элементов (рис. 50). Угловые швы без разделки кромок также создают большую концентрацию напряжений, так как обычно в центре прикрепления остается незаваренная щель; поэтому и этот тип соединения возможен только в неответственных конструкциях. В ответственных конструкциях рациональнее при­менять соединение в стык или обходиться без стыка, что часто возможно ввиду большой длины прокатных элементов (12—15 м). Соединения угловыми швами с разделкой кромок—так называемыми К-образными швами (рис, 51)—более надежны, так как дают полную заварку прикрепления и концентрация напряжений в них меньше; однако они удобны только при примыкании листов.

В прошлом стыки листов иногда перекрывались накладками, без сварки самих листов. Такое соединение не рационально как по затрате металла, так и по трудоемкости и применяется только в неответственных конструкциях при крайне примитивных условиях их изготовления.

Рис. 51. Стык через прокладку с разделкой кромок

 

Иногда стыковой шов в соединении листов усиливается накладками (рис. 52). Это решение также не рационально из-за возникающей концентрации напряжений, но иногда приходится к нему прибегать, ко­гда напряжения в стыкуемых элементах превосходят допустимые для сварных швов. Для уменьшения концентрации необходимо обращать внимание на плавность сопряжения накладки с листом (рис. 39).

 

б) Соединение внахлестку. Соединение внахлестку осуществляется наложением фланговых или лобовых швов (рис. 47. а и б) или же обваркой по контуру соединения элементов (рис. 47, в). Передача уси­лий с широких элементов по краям элемента связана с большими неравномерностями распределения напряжений; для уменьшения этого недостатка можно добавить прорези (рис. 10). Однако последние дороги; поэтому правильнее широкие элементы приваривать не внахлестку, а в стык. Соединения внахлестку наиболее пригодны для узких элементов; при этом чаще всего применяются фланговые швы, а иногда фланговые совместно с лобовыми (обварка по контуру). Применение одних лобовых швов менее удачно вследствие весьма Сосредоточенной передачи усилия с одного элемента на другой; во всяком случае, нужно иметь два лобовых шва для компенсации эксцентриситета, получающегося при нахлестке (рис. 47, б).

 

Рис. 52. Усиление стыкового шва накладками

а — односторонней, б — двухсторонней 

 

 

Рис. 53. Соединение электрозаклепками

 

 

Рис.54. Сплачивание листов при помощи проплавления

1 — электрод; 2— электрическая дуга, 3 - сварочная ванна 

 

Для сплачивания широких смежных листов внахлестку иногда применяются так называемые электрозаклепки, которые бывают двух типов. По первому типу в одном из листов делают отверстия, заполняемые электрометаллом, который, сплавляясь со стенками отверстия и нижним листом, образует соединение (рис. 53). Заполнение металлом под слоем флюса при помощи специального приспособления (электрозаклепочника) происходит быстро и потому не трудоемко. По второму типу сплачивание листов происходит без образования отверстий в верхнем листе путем глубокого проплавления электродом с тугоплавкой обмазкой, погружаемым под давлением в сварочную ванну (рис. 54). Под защитой козырька из тугоплавкой обмазки дуга продолжает гореть в ванне и углубляет проплавление, которое может получить глубину в несколько сантиметров.

 

Выбор площадки под строительство нефтебазы Помимо чисто экономических условий, сводящихся в основном к минимальным суммарным транспортным расходам по перевозкам потребителям нефтепродуктов, необходимо, чтобы площадка, предназначенная для строительства нефтебазы, отвечала определенным инженерным требованиям, особенно геологическим и гидрогеологическим условиям. Отводимая для нефтебазы территория должна иметь необходимые разрывы между границами участка и соседними сооружениями. Площадку желательно выбирать с наветренной стороны от населенных пунктов и соседних сооружений, чтобы пары нефтепродуктов не относились на жилые дома, объекты с открытым огнем и т. п. Для этого по данным метеорологических станций вычерчивается «роза ветров» района, показывающая повторяемость ветров (в процентах или днях в году) по румбам. Далее...