Файл: Майзель В.С. Сварные конструкции учебник.pdf

ния. Основными мерами борьбы с появлением холодных тре­ щин является подбор теплового режима сварки, применение дополнительного подогрева и последующей термической обра­ ботки.

Технологические пробы. Для определения пригодности мате­ риала к применению в сварных конструкциях существуют раз­ личные специальные пробы, которые позволяют произвести оценку технологической прочности применительно к выбранным свароч­ ным материалам и технологическим условиям. В технологических пробах в известной мере воспроизводятся условия выполнения

зующие жесткость закрепления, возможную в условиях изготовления корпусных конструкций) создаются

поперечными ребрами, которые привариваются к пластинам с со­ хранением на некоторой длине свободного недоваренного уча­

с условиями сварки монтажных соединений судовых корпусных конструкций.

Выполнение сварки продольного шва этой пробы представ­ ляет собой контрольную проверку, позволяющую убедиться в отсутствии трещин в шве, что свидетельствует о достаточной его технологической прочности для принятых условий.

Наличие подобных проб является показателем того, что к на­ стоящему времени вопрос о выборе материала для различных сварных конструкций в общей форме пока еще полностью не решен. Этот вопрос зависит от большого количества факторов и является весьма сложным.

Некоторые материалы, имеющие хорошие показатели проч­ ности и пластичности при одноосном напряженном состоянии и комнатной температуре, в условиях более сложного напряжен­ ного состояния и низкой температуры работают менее удовле­ творительно. К числу таких материалов можно отнести, например, кипящие малоуглеродистые стали.

В настоящее время проводятся исследовательские работы, чтобы составить общую методику оценки пригодности материала для сварных конструкций. При этом считают, что основными факторами, определяющими стойкость сварных конструкций про­ тив хрупких разрушений, являются: химический состав металла; температура эксплуатации конструкции; толщина элементов; на­ чальные пластические деформации металла, полученные в про­ цессе изготовления конструкции; жесткость напряженного состоя­ ния.

По химическому составу наиболее хорошо свариваемыми считают стали при следующем ограничении основных элементов:

Сsg; 0,22%; М п<1,5% ; Si «s; 0,5%; С + - ^ - ^ 0 ,4 % .

Температурные условия эксплуатации разделяют на четыре

2,5%; 2) с начальными пластическими деформациями в преде­ лах 2,5—5%.

Жесткость напряженного состояния оценивается тремя зна­ чениями коэффициента k, которые принимаются для различных условий равными: k 1 = 1; k 2 = 1,4; k 3 = 2.

Наиболее жесткие условия создаются в конструкциях, состав­ ленных из элементов больших толщин при наличии многоосных остаточных напряжений без последующей термической обработки, при резком изменении конструктивной формы.

Подобная общая система окончательно еще не установлена, в связи с чем пока и применяются отдельные частные пробы на свариваемость, учитывающие особенности конкретных условий производства.

При проектировании сварных конструкций для улучшения их технологичности необходимо стремиться к тому, чтобы принятое общее конструктивное решение предусматривало возможность применения наиболее простых форм сварных соединений и узлов, минимальное количество отдельных элементов и деталей (например, возможно меньшее число различных фасонных профилей, толщин листового проката и т. п.). Принятое конструктивное решение должно обеспечивать также возможность применения наиболее прогрессивных механизированных и автоматизированных мето­

дов на всех этапах изготовления сварной конструкции: при за­ готовке деталей, при сборке и сварке ее отдельных узлов и при ее окончательном монтаже на месте установки.

Сокращение объема монтажных работ. Для общей характе­ ристики технологичности конструкций можно использовать при­ мер примененных цельносварных пролетных строений, в которых главные фермы приняты с жестким нижним поясом (рис. 5.9).

Возможность увеличения длины панели (до 16,5 м) путем при­ менения нижнего пояса в виде балки жесткости, допускающей внеузловое прикрепление поперечных балок проезжей части, позволила значительно сокра­ тить количество монтажных элементов по сравнению с обыч­ ной стержневой системой, для которой длина панели нижнего пояса должна быть принята

всоответствии с шагом попереч­ ных балок, равной 5,5 м. Это значительно сокращает объем работ на монтаже. Кроме того,

вконструкции цельносварного пролетного строения стержне­ вые элементы главных ферм

Количество отдельных деталей составляет для клепаной кон­ струкции 2500 шт., тогда как для сварной конструкции оно равно 1150 шт.

Общий вес пролетного строения клепаной конструкции со­ ставляет 237 т, а для сварной конструкции он равен 172 т, что дает экономию металла 27%.

Основным процессом современного производства сварных кон­ струкций должна являться механизированная или автоматизиро­ ванная сварка.

Недостаточная технологичность конструкции ограничивает применение автоматической сварки. Так, например, при наличии коротких швов в изделиях индивидуального производства при­ менение электродуговой автоматической сварки является неэффек­ тивным, а в некоторых труднодоступных местах применение ее бывает даже невозможным.

В таких случаях необходимо улучшать конструкцию, устра­ няя в ней труднодоступные места и изменяя, если это возможно, конструктивные решения, которые требуют применения большого числа коротких швов.

Применение коротких швов, кроме того, может быть нежела­ тельным еще и потому, что они создают концентрацию напряже­ ний, которая, не являясь опасной при статической нагрузке, оказывает отрицательное влияние при действии вибрационной нагрузки. В таких случаях замена коротких швов непрерывными дает двойной эффект — не только обеспечивает возможность при­ менения автоматической сварки, но и способствует повышению выносливости элементов конструкций.

Примером подобного сочетания условий является конструк­ тивное решение, принятое в цельносварных пролетных строениях железнодорожных мостов.

При проектировании стержневых элементов сварных ферм вместо обычно применяемых составных стержней со сквозным сечением, состоящих из отдельных веток, связанных между собой большим количеством элементов соединительных решеток, при­ вариваемых короткими швами, были приняты стержни со сплош­ ным сечением, составленные из отдельных полос, связанных ме­ жду собой непрерывными поясными швами.

Короткие швы, выполняемые электродуговой сваркой, в не­ которых случаях могут быть заменены сварными точечными со­ единениями, выполняемыми высокопроизводительным способом контактной сварки. Это относится к узлам легких стропильных ферм и другим элементам строительных конструкций.

Сварные точечные соединения применяются достаточно широко в узлах легких тонкостенных конструкций. За последние годы появились новые брлее мощные машины для точечной сварки, что позволило расширить применение этого способа сварки в область конструкций, характеризующихся применением элементов с более значительной толщиной. Многие строительные конструкции вы­ полняются в настоящее время с применением сварных точечных соединений. Это позволяет значительно повысить уровень приме­ нения механизированных способов сварки и снизить стоимость изготовления конструкций.

§ 23. СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

В ПРОЕКТИРОВАНИИ И ИЗГОТОВЛЕНИИ

СВАРНЫХ конструкций

Возможность выбора наиболее удачной для заданных условий формы сварных соединений позволяет достигать высоких показа­ телей технологичности сварных конструкций.

Проектирование технологии сварки. В большой степени каче­ ство сварной конструкции зависит от выбора надлежащего режима сварки, обеспечивающего получение заданных свойств металла