1 2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Характеристика сварочно – монтажных работ
1.2. Сущность метода ручной дуговой сварки
1.3. Дефекты сварных соединений
2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Материалы для сварочных работ
2.2. Выбор материалов для выполнения сварочных работ
2.3. Выбор режима сварки
2.4. Технология выполнения сварочного шва ёлочкой
3. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
3.1. Оснащенность сборочного участка
3.2. Контроль качества сварочных работ
4. ОХРАНА ТРУДА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
По версии Министерства труда Российской Федерации сварщик входит в рейтинг 50 самых востребованных профессий в стране. И это не удивительно. Без сварки не обходятся многие отрасли: от стройки до нефтепереработки и ракетостроения. Профессиональные сварщики получают достойную оплату и работают не только в России, но и заграницей.
Сварщик — профессия ответственная, почти виртуозная, от качества работы которого зависит многое — долговечность и устойчивость строительных конструкций, работа и срок службы различной техники.
Сварка осуществляется с помощью специального оборудования, которое нагревает детали и соединяет их воедино без использования каких-либо крепежных элементов. Проще говоря, во время сварки детали скрепляются друг с другом под воздействием нагрева.
Сварка металлов широко применяется во многих отраслях промышленности и в строительстве и является высокопроизводительным процессом, позволяющим при небольших материальных и трудовых затратах создавать конструкции с высокими технико-экономическими показателями.
Важнейшими направлениями в развитии сварочного производства являются: повышение уровня механизации и автоматизации сварочных процессов, повышение производительности сварочного оборудования, улучшение качества сварных изделий и снижение их себестоимости.
При сварке меньше расходуется металла, так как не применяются накладки и заклепки; сокращаются сроки и снижается стоимость работ вследствие уменьшения трудоемкости изготовления конструкций; снижаются затраты на оборудование, так как сварочное оборудование дешевле, чем сверлильные и дыропробивные станки и клепальные гидравлические машины; увеличивается прочность и герметичность соединений, что особенно важно при изготовлении котлов, сосудов, трубопроводов и других конструкций, что и определяет актуальность темы настоящей дипломной работы.
На данный момент сварка необходима во многих сферах. Сварщика можно встретить на строительной площадке, на малом и крупном производстве, в коммунальных службах. Также сварщики собирают ракеты, самолеты, каркасы зданий и мостов. Появление сварки по-настоящему изменило мир и позволило получить прочные соединения даже в труднодоступных местах.
Целью дипломной работы является проектирование и расчет технологического процесса изготовления сборки и сварки бака и рамы буровой установки УГБ.
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Характеристика сварочно-монтажных работ
Различают ручную и автоматическую электродуговую сварку.
Сварочный пост для ручной электродуговой сварки оборудуют источником питания электрической дуги (сварочным генератором) и двумя электрическими кабелями с прочной изоляцией, на конце одного из которых находится электрододержатель клещевого типа. Электрододержатель предназначен для крепления и подвода тока к электроду. Второй кабель от источника сварочного тока присоединяют к свариваемой трубе с помощью специального зажима. Рабочий-сварщик перемещает электрододержатель с закрепленным в нем электродом вдоль линии соприкосновения труб и формирует сварочный шов.
Каждый электрод состоит из стального стержня диаметром 3.5 мм, изготовленного из малоуглеродистой проволоки, и специального покрытия на поверхности стержня. Покрытие электродов предназначено для достижения сразу нескольких целей:
а) для защиты металла сварного шва от проникновения в него из воздуха азота и кислорода, что значительно повысило бы хрупкость шва;
б) для обеспечения стабильного горения дуги;
в) для легирования металла сварного шва и т.д. В связи с этим электродные покрытия имеют достаточно сложный состав.
При автоматической сварке применяют не отдельные электроды, а сварочную проволоку диаметром 2.4 мм, которая подается к месту сварки из бухты. Никакого покрытия проволока не имеет. Вместо этого к месту сварки из бункера сварочной головки непрерывно поступает и укладывается слоем толщиной 40.50 мм специально приготовленный зернистый материал — флюс. Слой флюса играет ту же роль, что и покрытие электродов.
Сварка закрытой дугой под флюсом обеспечивает хорошее качество сварного шва, несмотря на высокую скорость ее выполнения — 60.100 м/ч. Однако автоматическую сварку под флюсом можно выполнять только в нижнем положении, что достигается вращением труб — то есть на трубосварочных базах. Однако и здесь автоматическую сварку применяют только после того как трубы будут «прихвачены» друг к другу, т.е. когда ручной сваркой выполнен самый первый (корневой) шов.
Сварочный инвертор Caddy® Arc 151i (рис. 1) является идеальным партнером для сварки любых металлов. Можно использовать электроды диаметром от 1,6 до 3,2 мм. Аппараты исключительно надежны и стабильны в работе.
Многофункциональность панели управления А33 и улучшенные сварочные характеристики программного обеспечения (спокойное горение дуги, меньшее брызгообразование, меньшие размеры капель переносимого расплавленного металла и колебания без пауз) гарантируют отличное качество сварки вне зависимости от колебаний напряжения питающей сети. Возможность использования сетевого кабеля длиной более 100 м!
Стоит добавить горелку для аргонодуговой сварки с газовым клапаном, газовый редуктор и баллон с газом и ваш аппарат Caddy® готов к TIG сварке. Зажигания дуги методом касания (панель А31) или электронно контролируемое зажигания LiveTig™ (панель А33).
В комплект поставки входят сварочный и обратный кабели длиной 3 метра.
Аппарат Caddy® оснащен большими разъемами ОКС 50 дпя выдерживания больших нагрузок. Благодаря компактной конструкции и поглощающему удары полимерному корпусу он отличается легкостью и удобством транспортировки. Большой блок охлаждения и тщательно выполненная конструкция обеспечивают длительный срок службы и позволяют работать даже в самых сложных условиях. Новый контроллер ArcPlus™ дополнительно оптимизирует процесс сварки, уменьшает разбрызгивание и улучшает повторное возбуждение дуги.
Аппарат Caddy® разработан так, что все основные компоненты в машине поддерживаются чистыми и без осаждения пыли. Аппарат Caddy® соответствует требованиям по защите класса IP 23 и поэтому подходит для использования вне помещений. Долговечная конструкция и отличные сварочные свойства обеспечивают ее надежное повседневное использование.
С 1952 г. на строительстве магистральных трубопроводов применяется электроконтактная стыковая сварка оплавлением. Она предусматривает нагрев торцов труб до высокой температуры и их последующее соединение под воздействием осевого сдавливания. Преимуществом электроконтактной сварки является ее высокая производительность, поскольку сварное соединение в данном случае образуется сразу по всему периметру стыка в течение 5.10 мин. При электродуговой же сварке сварное соединение формируется последовательным наложением нескольких слоев шва по периметру трубы.
Основой установки для электроконтактной сварки являются кольцевые трансформаторы, устанавливаемые на торцы свариваемых труб. Кроме того, в состав установки входят механизмы центровки труб, равномерного подвода тока, перемещения труб в процессе оплавления, а также снятия частиц затвердевшего металла (грата) с внутренней и наружной поверхности труб. Все перечисленные операции выполняют передвижные комплексы «Север».
1.2. Сущность метода ручной дуговой сварки
Ручная дуговая сварка относится к термическому классу сварки. Процесс осуществляется сварочными электродами, подача которых в дугу и перемещение вдоль свариваемых заготовок выполняется сварщиком вручную. В процессе сварки происходит оплавление поверхностей свариваемых заготовок под воздействием электрической дуги с образованием общей ванны расплавленного металла, после кристаллизации которой и получается неразъемное соединение.
Электрическая дуга представляет собой мощный стабильный электрический разряд в газах, сопровождаемый выделением значительного количества тепла и света. Возникновение дуги обусловлено эмиссией электронов с катода и ионизацией газового промежутка. Выделение электронов с поверхности катода достигается за счет термо- и автоэлектронной эмиссии, а также эмиссии в результате ударов положительных ионов. Ионизацию газового промежутка вызывают нагрев, облучение и соударение частиц.
Дуга горит между сварочным электродом и свариваемым (основным) металлом. Применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды (рис. 1). Неплавящиеся электроды изготавливают из электротехнического угля, синтетического графита или вольфрама. Для плавящихся электродов наиболее распространенным материалом является холоднотянутая проволока, а также ленты и электронные пластины.
Ручной дуговой сваркой соединяют углеродистые, легированные и высоколегированные стали, чугуны, медь, алюминий, титан и сплавы на основе указанных металлов. Применяют постоянный или переменный электрический ток.
Электроды для ручной сварки представляют собой стержни длиной 50…450 мм с нанесенными на них покрытиями, которые обеспечивают стабильное горение дуги, защиту расплавленного металла, получение шва заданного состава и свойств. При сварке сталей в качестве стержней используют стальную сварочную проволоку диаметром, мм 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 и 8,0. Покрытия в зависимости от химического состава бывают рутиловыми (обозначаются буквой «Р»), кислыми (А), основными (Б), целлюлозными (Ц), смешанными (например РБ) и прочими (П).
По назначению стальные электроды, согласно государственным стандартам, подразделяются на 4 типа:
1) Электроды для сварки конструкционных сталей. Обозначаются буквой «Э» и цифрой, указывающей минимальный предел прочности в 10-1 МПа, например: Э38, Э50, Э85, Э150. Здесь различают электроды для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей
с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа (в условном обозначении электродов ставится буква «У») и электроды для сварки легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа (обозначаются «Л»).
2) Электроды для сварки легколегированных теплоустойчивых сталей, например: Э-09М, Э-05Х2М, Э-10Х1М1НФС. Здесь и далее число, стоящее после буквы «Э», указывает содержание углерода в сотых долях процента, последующие буквы и цифры показывают гарантированное содержание легирующих элементов в наплавленном металле по тем же правилам, что и при маркировке сталей. В условном обозначении ставится буква «Т».
3) Электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами (В): Э-02Х11НВМФ, Э-02Х19Н9Б. Эти электроды применяют для сварки коррозионностойких, жаропрочных и жаростойких высоколегированных сталей.
4) Электроды для наплавки поверхностных слоев, например: Э-10Г2, Э-80В18Х4Ф, Э-350Х26Г2Р2СТ обозначаются «Н».
Каждому типу электрода соответствует одна или несколько марок электродов, т.е. негостированных обозначений электродов, присвоенных заводом-изготовителем. Марка электродов характеризуется определенным составом покрытия, маркой электродной проволоки, технологическими свойствами и характеристиками наплавленного металла.
Условное обозначение электродов для сварки сталей состоит из марки электрода, его типа, диаметра, типа покрытия, механических характеристик наплавл
Сущность всех дуговых методов сварки заключается в использовании тепла электрической дуги — мощного стационарного самостоятельного газового разряда с низким катодным напряжением, существующего в промежутке между двумя электродами, роль которых при сварке выполняют плавящийся или неплавящийся электрод и металл свариваемого изделия. Это тепло идет на расплавление основного и присадочного металлов, сообщения их атомам энергии активации, образование физического контакта и др. процессы, имеющие место при сварке.
При ручной дуговой сварке в качестве анода и катода выступают металл свариваемого изделия и сварочный электрод — металлический стержень, покрытый слоем особого состава — обмазкой, или, согласно официальной терминологии, покрытием. Назначение покрытия — стабилизация дуги, защита и легирование расплавленного металла сварочной ванны. Различают четыре вида покрытия: основной, целлюлозный, рутиловый и кислый; для сварки магистральных трубопроводов разрешены только электроды первых двух видов. Различные виды покрытия электродов по-разному взаимодействуют с металлом в процессе сварки. Химический состав металла электрода и покрытия определяется химическим составом металла свариваемого изделия (труб) и выбранной технологией сварки.
Возбуждение электрической дуги при ручной дуговой сварке основано на использовании явления короткого замыкания. При этом происходит следующее: в месте контакта на катоде образуется катодное пятно, которое настолько сильно нагрето, что становится способным к электронной эмиссии (т.е. испусканию электронов) при приложении напряжения в 60-70 В. Для возникновения сварочной дуги как газового разряда необходимо наличие заряженных частиц, направленное движение которых и будет электрическим током. Явлением, обеспечивающим появление этих частиц, является термическая, или ударная ионизация. Эмитированные катодом электроны в результате соударения с нейтральными ионами приводят к появлению ионов. В результате в газовом промежутке между двумя электродами возникают носители электричества — отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы, создаются условия для возникновения сварочной дуги, тепло которой используется при сварке.
1.3. Дефекты сварных соединений
Согласно ГОСТ 23055 — 78* для соединений, выполненных сваркой плавлением, возможно образование шести видов дефектов:
пористость шва: сферическая, канальная, цепь пор, группа пор, линейная (протяжённая).
- шлаковые и металлические включения: разделяются на шлак компактный, шлак линейный, металлические включения, поверхностные включения.
- несплавления: по кромкам и между слоями многослойного шва.
- дефекты формы шва: чрезмерный провар корня (прожог, протёк), неровности (наплывы, вмятины и пр.), подрезы, несовпадения кромок и т.п.
Все эти дефекты ухудшают механические свойства сварных соединений и, следовательно, работоспособность конструкций. Часть из них, такие, как наружная пористость и наружные включения, прожоги, неплотность шва, подрезы, вмятины, недостаточные размеры швов и усилений, должна быть исправлена немедленно при обнаружении силами сварщика, допустившего дефект.
Наиболее опасны и недопустимы трещины всех видов, при обнаружении которых сварного соединения бракуется или же подлежит исправлению. Исправление возможно при наличии единичных трещин, а сварное соединение с множественными трещинами исправлению не подлежит. Для ликвидации единичной трещины предварительно засверливают металл на расстоянии примерно 30 — 50 мм от её концов, после чего делают разделку трещины, затем подогревают участку металла на её концах до температуры 100 — 150°С и одновременно заваривают подготовленную трещину.
Пластины изготавливают из пьезоэлектрической керамики или кварца и наклеивают на призмы из оргстекла, полистирола, капрона и других материалов, которые поглощают ультразвук и обеспечивают высокое затухание колебаний, что позволяет получать короткие зондирующие импульсы. Для приложения и съёма электрического поля на противоположных поверхностях пластины нанесени серебряные электроды.
Пьезопреобразователь обладает свойством излучать УЗК в металл через контактирующую смазку (глицерин, солидол и т.п.) синхронно с приложенным высокочастотным током и воспринимать отражённые от дефектных мест обратные УЗК, преобразуя их в электрические импульсы, фиксируемые электронно-лучевой трубкой. Чаще всего применяют наклонный преобразователь, работающий по совмещённой схеме и служащий одновременно излучателем и приёмником УЗК.
Применяются также раздельно совмещённый преобразователь, в котором одна пьезопластина служит излучателем УЗК, а другая приёмником.
Контроль, как правило, проводят с одной стороны соединения (для толщины до 50 мм), но с обеих сторон шва, как показано на рисунке. В настоящее время УЗК применяют всё более широко для проверки качества стыковых и угловых швов и даже стыков арматурной стали. Иногда для большей надёжности сомнительные места просвечивают.
2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Материалы для сварочных работ
Известно более 60-ти видов сварочных процедур, для каждой из которых предусматриваются особые расходные материалы для сварки, отличающиеся спецификой применения.
К числу таких материалов могут быть отнесены различные сварочные флюсы, обладающие заданными техпроцессом характеристиками, а также специальные инертные газы, используемые для защиты зоны сварки от окисления воздухом.
Помимо защиты материалы для сварочного процесса способны выполнять функцию химической очистки металлов, а также влиять на прочность образуемого соединения (шва).
Конкретный выбор сварочных материалов определяется используемым оборудованием и спецификой протекающих при сварке процессов. Государственный реестр содержит большое количество наименований изделий, которые принято называть расходными и которые используются по своему прямому назначению.
По способу использования в технологической цепочке основные виды расходного материала делятся на следующие группы:
- газы (газовые смеси);
- сварочные флюсы;
- присадочные проволоки;
- плавильные стержни (электроды);
- специальные керамические прокладки.
Ассортимент инертных газообразных веществ очень разнообразен и включает в свой состав такие распространённые газы, как аргон, углекислота, ацетилен и кислород. Гораздо реже в различных режимах сварки применяются гелий и водород.
Полный перечень функций, выполняемых вспомогательными сварочными материалами, выглядит следующим образом:
- поддержание полноценного и устойчивого дугового разряда;
- блокирование кислорода, содержащегося в окружающем воздухе;
- обеспечение заданных параметров самого процесса сварки и свойств обрабатываемых при этом металлов.
Рассмотрим, каким образом связана характеристика каждого из перечисленных сварочных материалов с особенностями его применения.
Электроды
Основное предназначение этих обязательных компонентов сварочного процесса – подведение электрического тока той или иной формы и полярности в зону сварки и обеспечение условий для плавления металла.
По своим конструктивным особенностям электроды подразделяются на металлические или неметаллические «расходники». Изделия на металлической основе делают из стали, вольфрама и других цветных металлов (меди, бронзы и им подобным), а неметаллические – с покрытием из неплавящихся угольных и графитовых составляющих.
Второй тип электродов (их ещё называют покрытыми), как правило, применяется при организации ручного сваривания заготовок, а в качестве стержня в них используется высоколегированная или углеродистая сталь.
Любые разновидности электродных материалов должны обеспечивать не только устойчивое горение в зоне сварки, но и изоляцию сварочной ванны от атмосферного кислорода, а также снижать эффект разбрызгивания частиц металла.
Проволока
Проволочные материалы так называемого «сплошного» типа идут на изготовление и производство специальных плавящихся электродов и присадочных прутков и могут применяться как в автоматических режимах сварки, так и для полуавтомата. Химический состав и основной типоразмер (диаметр) сварочной проволоки определяется толщиной свариваемых заготовок и химическими свойствами металла.
Ещё одна разновидность этих изделий называется «порошковой» и выглядит как трубка, наполненная внутри порошкообразным веществом. Заполняющий внутренние полости порошок выполняет в ней функцию, аналогичную покрытию на электродных стержнях.
Газы
Сварочные газообразные материалы (аргон, углекислота, гелий и кислород) применяются как по отдельности, так и в смесях. В первом случае они обеспечивают изоляцию сварочной ванны от кислорода, содержащегося в окружении, а во втором – способствуют повышению качества шва (повышают его механические и прочностные показатели).
Специальные керамические подкладки стали применяться при сварке не так давно, но уже сумели зарекомендовать себя с самой лучшей стороны. К достоинствам этих вспомогательных приспособлений следует отнести универсальность их применения, позволяющую использовать их практически в любых сварочных операциях.
2.2. Выбор материалов для выполнения сварочных работ
Для изготовления бака и рамы используется низколегированная сталь 14ХГС. В таблицах 1 и 2 приводится химический состав и механические свойства стали. Данная сталь сваривается с ограничением по тепловому режиму, сварка возможна при подогреве до 100-1200С и последующей термообработке при правильно подобранном режиме сварки.
Для ручной дуговой сварки применяют металлические электроды — стальные стержни круглого сечения с нанесенным покрытием. Электроды изготовляют из стальной углеродистой, легированной, высоколегированной проволоки. Данные электродов приводятся в таблице 3.
Электроды этой группы пригодны для сварки во всех пространственных положениях переменным и постоянным током и характеризуются достаточно большой скоростью расплавления.
Недостатками этих электродов являются пониженная стойкость против образования кристаллизационных трещин, повышенное разбрызгивание металла и выделение в процессе сварки марганцовистых соединений, вредно влияющих на организм человека.
Для газовой сварки данных труб используют горючие газы: кислород и ацетилен.
Кислород — газ без цвета и запаха, его получают из воздуха и доставляют в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет.
Кислород в баллонах находится под давлением до 15 МПа.
Ацетилен — бесцветный газ с резким характерным запахом, представляющий собой химическое соединение углерода и водорода. Длительное вдыхание его может привести к отравлению.
Раствор ацетилена в ацетоне под давлением 1,5-1,8 МПа доставляют к месту сварки в баллонах, окрашенных в белый цвет. Чтобы предохранить ацетилен от взрыва, в баллон набивают пористую массу из специального угля.
Ацетилен можно получить также из карбида кальция СаС2 в ацетиленовых генераторах.
2.3 Выбор режима сварки
Для электросварки.
Под режимом сварки понимают совокупность контролируемых параметров, обеспечивающих устойчивое горение дуги и получение швов заданных размеров, формы и свойств.
По степени влияния на процессе сварки параметры режима подразделяют на основные и дополнительные.
К основным параметрам относят диаметр стержня покрытого электрода, силу сварочного тока, его род и полярность, а также напряжение дуги.
Диаметр электродов выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва и положения в пространстве.
Примерное соотношение между толщиной S металла и диаметром d электрода при сварке шва в нижнем положении таково:
S, mm 1 — 2 3 — 5 4 — 10 12 — 24 30 — 60
d, mm 2 — 3 3 — 4 4 — 5 5 — 6 6 и более
Для сварки бак аи рамы применяется электрод диаметром 3 мм.
Cилу сварочного тока обычно устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электрода.
При сварке швов в нижнем положении её значение, А, рассчитывают, пользуясь электрическими формулами:
Icв = Kd (1)
I cв = (20 + 6d) d (2)
где K — коэффициент, принимающий в зависимости от диаметра электрода d следующие значения:
d, mm 23456 K 25……30 30……45 35……50 40……45 45……60
I cв = (20 + 6 ´3) 3=144А
Род и полярность тока устанавливают в зависимости от вида свариваемого металла и его толщины. Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20….36 В и регламентируется производителем электродов. В процессе сварки постоянное значение напряжения поддерживают за счет низменной длины дуги, которая зависит от марки и диаметра электрода. Ориентировочно нормальная длина дуги определяется по формуле 3 в мм:
Lд = (0,5……1,1) d (3)
Длина дуги существенно влияет на качество сварного шва и его форму.
Для газовой сварки:
- Мощность пламени зависит от толщины металла (5 мм) и химического состава металла (низколегированная сталь 14Г2), определяется по формуле 4:
M = c´S (4)
где с — удельный коэффициент мощности пламени;
S — толщина металла, мм;
М = 80 ´5 = 400 л/ч.
- Состав пламени — нормальное;
- Скорость сварки определяется по формуле 5:
Vсв = А/S (5)
где А — коэффициент, зависящий от свойств металла (12-15) м×мм/ч;
S — толщина металла (5) мм;
Vсв = 12´5=60 м/ч.
- Диаметр присадочного прутка: 3 мм.
- Угол наклона мундштука: 30 — 400 [9].
В сварных соединениях некоторые швы являются рабочими, а некоторые — связующими. Рабочими называются швы, воспринимающие нагрузку от внешних усилий. При разрушении рабочего шва может разрушиться и сварное соединение. Связующими называются швы, служащие для соединения нескольких элементов конструкции (например, полос), несущих основную нагрузку.
Прочность сварного соединения должна быть не ниже прочности основного металла.
Прочность сварного соединения характеризуется величиной фактических напряжений, возникающих в нем от действующих усилий. Чтобы соединение было прочным, фактические напряжения должны быть ниже тех, при которых металл шва разрушается. Принимаемые при расчете напряжения называются расчетными и обозначаются ст.
Расчетное напряжение, т.е. напряжение от расчетных усилий, не должно превышать расчетного сопротивления металла R. т.е. σ ≤ R
Величина расчетных сопротивлений (напряжений) регламентируется нормами, установленными для тех или иных конструкций, в зависимости от их назначения, применяемого металла, условий работы, методов контроля и пр.
Расчетное напряжение всегда ниже предела текучести данного металла. Отношение предела текучести σт к расчетному напряжению σ называется запасом прочности.
nз = σт/σ (6)
где nз — запас прочности.
Для стальных изделий запас прочности по пределу текучести обычно равен nз=1,2-1,6. Для металлов, не обладающих ясно выраженным пределом текучести, запас прочности определяют по отношению к временному сопротивлению разрыву oв. В этом случае запас прочности составляет обычно nз = 3 — 4.
Расчетные сопротивления металла стыковых швов Rссв, принимаемые при расчетах сварных швов стальных строительных конструкций, регламентируются «Строительными нормами и правилами».
По этим нормам для ручной, полуавтоматической и автоматической сварки стыковых швов на стали Ст3 и Ст4 величина Rссв при растяжении равна:
- для обычных методов контроля швов (наружным осмотром и обмером) Rссв = 1800 кгс/см2;
- для повышенных способов контроля (рентгено- и гаммаграфия, ультразвуковая и магнитографическая дефектоскопия и др.) Rссв= 2100 кгс/см2,при срезе Rссв = 1300 кгс/см2.
Стыковые швы на прочность рассчитывают по формуле
N = Rссв*S*l (7)
где N — предельно допускаемое действующее расчетное усилие, кгс;
Rссв — расчетное сопротивление растяжению для металла шва, кгс/см2;
S — толщина металла в расчетном сечении, см;
l — длина шва, см.
Если Rссв = 1800 кгс/см2; S = 0,5 см, l = 16 см, то такой шов может безопасно работать при наибольшем усилии, равном N = 1800* 0,5 *16 = 14400 кгс.
Определим площадь сечения шва по формуле 7, если наружный Ø трубы = 50мм = R=25мм:
S = 2πR2 (8)
где S — площадь сечения
R — радиус трубы = 25мм
S = 2*3,14*252= 3925 мм = 392,5см
По формуле 9 рассчитаем длину шва:
Lok= 2πR (9)
Lok= 2*3,14*25 = 157 мм = 16см
количество швов = 4
Lшв. = Lok*4 (9), Lшв = 16*4 =64см
Таким образом, общая длина шва 64 см.
Затем рассчитаем объем наплавленного металла по формуле 10:
V= S. * Lшв *10-3 (10)
где S-площадь сечения шва
Lшв — длина шва
Определение веса наплавленного металла произведем по формуле 11:
Ghm=V* lн
где Кн — коэффициент наплавки металла. V — объем наплавки металла
Ghm =25,29*8,5 =214,97 (г)
Вес электродов определим по формуле 12:
Gэл= Gнм Kрасх
где Kр — коэффициент расходования металла
Cн. м-вес наплавки металла
Сэл =214,97*1,6/1000 = 0,344 кг
Определяем расчетное сопротивление шва (Rау). Согласно табл.2 приложения стыковой шов, работающий на растяжение при ручной сварке рассчитывают по пределу текучести (Ry): равном345 МПа.
Следовательно, для рассчитываемого стыка: Rау:
Rау = 0,85 x 345 = 2293,25 МПа.
Расчетные размеры шва по конструктивным требованиям
толщина шва — t = tmin = 5 мм = 0,005 м;
длина шва 0,16 м.
Проверяем прочность шва с помощью коэффициента условий работы, который определяется по 41 СП 16.13330.2011, где = 0,9.
Таким образом, 14400* 103/0,005 * 0,16 = 180,000 МПа
Rwyyc = 204 * 0,9 = 183,6 МПа
180,000МПа 183,6 МПа,
Следовательно, условие прочности выполняется.
1 2