Сварные соединения и швы

Особенности вертикальных и горизонтальных стыковых соединений стенки. Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений. Классификация сварных швов. Правила техники безопасности.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Одни детали соединят "раз и навсегда" (неразборные соединения), другие - так, чтобы их можно было разобрать и собрать вновь (разборные соединения), а третьи - чтобы они могли перемещаться относительно друг друга в определенном направлении (подвижные соединения).

Неразборные соединения получают пайкой, запрессовкой одной детали в другую, клепкой, а чаще всего - сваркой. И именно о ней и пойдет речь…

Сварка - технологический процесс соединения твердых материалов в результате действия межатомных сил, которое происходит при плавлении или пластическом деформировании свариваемых частей. С помощью получают изделия из металла и неметаллических материалов (стекла, керамики, пластмасс и др.), проводят операцию сборки деталей в отдельные узлы и целые конструкции. Используя источники нагрева, применяемые при сварке, можно осуществлять процессы, противоположные соединению, например термическую резку металлов.

Способ получения неразъемные соединений деталей путем сварки и пайки был известен людям еще в глубокой древности. Так, в египетских пирамидах нашли при археологических раскопках золотые изделия, которые имели паянные оловом соединения, а при раскопках итальянского города Помпей обнаружили свинцовые водопроводные трубы с продольным паяным швом.

Широко применялась в прошлом и кузнечная сварка. При этом способе сварки соединяемые материалы нагреваются до состояния пластичности, а затем проковываются в местах соединения.

Быстрое развитие сварки началось в XЙX в. В 1802 г. русский ученый В.В. Петров открыл явление электрической дуги - один из видов электрического разряда в газовой среде. Он рекомендовал применять электрическую дугу в качестве источника теплоты для мгновенного расплавления металлов. Но только в 1880-гг. наши соотечественники Н.Н. Бенардос и Н.Г. Славянов первыми в мире применили "дугу Петрова" для сварки металлов. В середине XX в., в связи с бурным развитием промышленности и строительства, интенсивно стали разрабатываться новые способы сварки. В это время возникла необходимость соединять элементы конструкций толщиной от нескольких микрометров до нескольких метров из самых различных материалов.

Чтобы обеспечить прочное соединение твердых тел, нужно обеспечить взаимодействие атомов на их поверхности. Для этого атомы необходимо сблизить настолько, чтобы между ними могли возникнуть межатомные связи, что в обычных условиях поверхности всегда покрыты пленками оксидов, адсорбированных газов, всевозможных загрязнений.

Существующие в настоящее время виды сварки можно разделить на 2 основные группы. К одной из них относят способы, при которых металлы в месте соединения расплавляются (сварка плавлением). К другой группе - способы, при которых металлы свариваются в твердом состоянии при совместной пластической деформации, иногда одновременно с дополнительным нагревом (сварка давлением).

При сварке плавлением металл в зоне сварки расплавляется и переходит в жидкое состояние, соединение возникает за счет самопроизвольного слияния и взаиморастворения металла соединяемых частей.

При сварке давлением металлические поверхности соединяемых частей совместно сжимаются и деформируются. Приложенное усилие (ковка, давление, удар) вызывает течение металла вдоль поверхности раздела и его перемешивания, разрушает поверхностные слои металла, сближает соединяемые поверхности и способствует соприкосновению их атомов. Сопутствующий нагрев ослабляет связи между атомами, делает их более подвижными, снижает твердость металла и повышает его пластичность - способность к пластическим деформациям.

Сварные соединения и швы

Термины и определения сварных соединений принимать по ГОСТ 2601.

Стыковое соединение - сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями.

Угловое соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте их примыкания.

Нахлесточное соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных параллельно и частично перекрывающих друг друга.

Тавровое соединение - сварное соединение, в котором торец одного элемента приварен под прямым углом к боковой поверхности другого элемента.



Торцовое - сварное соединение двух элементов, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

Применяемые соединения

Вертикальные соединения стенки.

Вертикальные соединения стенки должны быть стыковыми с полным проплавлением по толщине листов (рисунок 1). Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть смещены друг относительно друга на расстояние не менее 8t, где t - наибольшая из толщин листов прилегающих поясов. Для резервуаров классов II и III при изготовлении стенки из рулонных полотнищ допускаются вертикальные заводские и монтажные стыковые соединения без смещения. Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки должны быть не менее: до вертикальных швов - 250 мм, до горизонтальных швов - 100 мм. Вертикальные соединения первого пояса стенки должны располагаться на расстоянии не менее 100 мм от стыков окраек днища.

Горизонтальные соединения стенки.

Горизонтальные соединения листов должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением (рисунок 2). Листы вышележащего пояса должны располагаться в пределах толщины листа нижележащего пояса. Взаимное расположение листов соседних поясов устанавливается проектом.



Рис. 1. Вертикальные стыковые соединения стенки

а) без разделки кромок; б) со скосом двух кромок; в) с двумя скосами кромок; г) с криволинейным скосом кромок

Рис. 2. Горизонтальные стыковые соединения стенки

а) без разделки кромок; б) с криволинейным скосом одной кромки верхнего листа; в) с двумя скосами одной кромки верхнего листа

Соединения днища.

Стыковые соединения применяются при заводском изготовлении рулонируемых полотнищ днищ. Стыковые соединения на остающейся подкладке применяются для сварки кольцевых окраек, а также при полистовой сборке центральной части днищ. Нахлесточные соединения днища применяются для соединения между собой рулонируемых полотнищ днищ, листов центральной части днищ при их полистовой сборке, а также для соединения центральной части днищ с кольцевыми окрайками.



Рис. 3. Соединение полотнищ днища

Рис. 4. Соединение листов центральной части днища

Рис. 5. Соединение центральной части с окрайками днища

Соединение днища со стенкой.

Для соединения днища со стенкой применяется тавровое соединение. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки 20 мм и менее рекомендуется тавровое сварное соединение без разделки кромок (рисунок 6, а.). Размер катета каждого углового шва должен быть не более 12 мм и не менее номинальной толщины окрайки. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки более 20 мм должно применяться тавровое сварное соединение с разделкой кромок, представленное на рисунке 6, б. Сварные швы должны выполняться как минимум в два прохода.

Рис. 6. Соединение стенки с днищем

При разработке конструкции резервуара в рабочей документации КМ должны быть определены требования к механическим свойствам сварных соединений и дифференцирование, в зависимости от уровня расчетных напряжений и условий работы соединений, назначен класс сварных швов в соответствии с ГОСТ 23055 (допускаемые размеры, вид и количество допускаемых внешних и внутренних дефектов). Кроме того, должен быть назначен объем контроля физическими методами различных сварных соединений резервуара. Способы сварки, геометрические параметры кромок соединяемых элементов, сварочные материалы, а также технология выполнения монтажных сварных соединений резервуара определяются технологическим проектом сооружения резервуара (ППР) и учитываются в проекте КМ. Применительно к соединениям, выполняемым на заводе, указанные вопросы решаются при разработке технологических карт или технических условий на изготовление резервуарных конструкций и учитываются в рабочей документации КМД. Технологические процессы заводской и монтажной сварки должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта КМ по всему комплексу физико-механических характеристик, а также соответствующих нормам по предельно допустимым размерам и видам дефектов с учетом коэффициентов концентрации напряжений. Заводскую сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с утвержденным технологическим процессом /процедурами/, в котором должны быть предусмотрены:

ь требования к форме и подготовке кромок деталей, подлежащих сварке;

ь способы и режимы сварки, сварочные материалы, а также последовательность выполнения технологических операций;

ь конкретные указания по закреплению деталей перед сваркой;

ь мероприятия, исключающие образование прожогов, смещение шва от его оси и образование других видов дефекто...