ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ХАРАКТЕРИСТИКА СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИХ СОЕДИНЕНИЯМ ПОД СВАРКУ

Применение электродуговой сварки при соединении металлокон­струкций взамен горячей и холодной клепки начато в 30-х годах XX столетия. Это позволило отказаться от подетального метода сбор­ки корпусов судов на стапеле и перейти к их изготовлению из отдель­ных частей, предварительно изготовленных в сборочно-сварочном цехе.

Обычно металлический корпус судна собирается из блоков-сек­ций, секций, узлов и отдельных деталей. Самой простой частью кор­пуса судна после детали является узел (рис. 6.6), под которым пони­мается технологически законченная часть корпусной конструкции, состоящая из нескольких деталей.

Корпусные конструкции. ИЗ которых в основном формируется корпус судна, состоящие из ряда узлов и отдельных детален и вклю­чающие обычно некоторые детали оборудования, устройств и друго­го насыщения, представляют собой технологически закопченную часть корпуса судна и называются секциями (рис. 6.7).

Соответственно форме корпуса судна секции бывают плоские и объемные (полуобъемные), а по месту их положения на корпусе - бортовые, днищевые и др. Часть корпуса судна, отсеченная плоско­стями, параллельными мидель-шпангоуту, а иногда и палубам, и от­дельно формируемая из секций, узлов и деталей, называется бло­ком-секцией (рис. 6.8). Блок-секцию с установленными в нем (полностью или частично) элементами систем, устройств, механиз­мов, электрооборудования, отделки помещений и другого оборудо­вания называют блоком судна или просто блоком.

1 - днищевая секция, 2 - продольная переборка; 3 - платформа; 4 - бортовая секция; 5 - секция нижней палубы; в - внутренние выгородки; 7 - верхняя бортовая секция; 8 - секция верхней палубы

Характерної'! особенностью судовых корпусных конструкции яв­ляется наличие в них плоских и криволинейных поверхностей, на которых располагаются различные виды соединений, подлежащих сварке. Эта особенность создает различные возможности сборки со­единений и последующей их сварки, так как предопределяет необхо­димость выполнения работ, прежде всего сварки, как в нижнем (наи­более удобном), так и в других положениях в пространстве. Применяемые конкретные конструктивные характеристики соеди­нений зависят также от применяемых процессов сварки. При изго­товлении судовых корпусных конструкций преимущественно (более 97%) используются дуговые процессы сварки плавящимся электро­дом. Причем различные виды дуговой сварки характеризуются раз­личными технологическими данными как но возможностям выпол­нения сварки во всех положениях в пространстве, так и по глубине проплавленного металла, предопределяющей требования к кромкам деталей при их изготовлении.

Например, способы сварки под флюсом позволяют производить сварку соединений больших толщин с полным проваром но самым простым кромкам (без их разделки). Но этот процесс не применим для сварки соединений в положениях, отличных от нижнего. С дру­гой стороны, ручная сварка покрытыми электродами и сварка в за­щитном газе плавящимся электродом характеризуются небольшой глубиной проплавлення, и, следовательно, для проплавления метал­ла на всю толщину практически всех толщин необходимо произво­дить разделку кромок. Но при этих процессах имеется возможность вести сварку соединений во всех положениях в пространстве.

В зависимости от вида притыкания собираемых деталей друг к ДРУГУ (кромка одной детали с кромкой другой детали или кромка одной детали с поверхностью другой детали) соединения деталей подразделяются на стыковые, тавровые, угловые и нахлесточиые.

Стыковое соединение образуется путем притыкания кромки двух детален одинаковой или различной толщины. Толщина металла де­тали неогранпчена. Если соединяют детали различной толщины, то на более толстой из них делается скос с одной или двух сторон до толщины, равной толщине второй детали. Разновидностью стыково­го соединения является соединение с отбор говкой кромок, применя­емое для деталей толщиной менее 3,0 мм.

Тавровое соединение получается путем притыкания кромки одной детали (стопки) к поверхности второй детали (полки). Такое соеди­нение может состоять из детален как одинаковой, так и различной! толщины.

Угловое соединение получается путем нритыкаипя под прямым, ост­рым или тупым углом кромки одной детали с кромкой второй детали или кромки одной детали с поверхностью у кромки второй детали.

Нахлестанное соединение получается путем иритыкания плоско­стями двух соединяемых деталей.

Стыковое соединение в наибольшей степени соответствует спе­цифике сварки и обеспечивает оптимальные условия передачи уси­лий от одной детали к другой в составе сварной конструкции. При нахлесточном соединении создаются неблагоприятные условия для передачи усилий, так как в результате наложенное™ приложения нагрузки возникает изгибающий момент, при этом увеличивается расход металла и длина сварных швов характеризуется низким пре­делом выносливости. Но к точности соединяемых деталей предъяв­ляются более низкие требования.

В корпусах судов наибольшее применение находят тавровые и сты­ковые соединения, и только в неответственных узлах конструкций огра­ниченно применяются нахлестанные соединения. Сочетание приведен­ных выше видов соединений деталей под сварку позволяет создавать сварные конструкции любой сложности.

Процесс сборки под сварку заключается в гюдгонке и предвари­тельном соединении простых элементов конструкции в более слож­ные для последующего окончательного скрепления их с помощью свар­ки. В процессе сборки узлов и секций производится взаимная установка свариваемых элементов в положение, заданное чертежом и необходимое для выполнения сварки, проверка и задание целой конструкции и ее частям необходимой формы в пределах установ­ленных допусков. Далее производится скрепление собранных сопря­жений элементов на прихватках или с помощью зажимных устройств и установка при необходимости временных распоров, стяжек или других элементов, обеспечивающих жесткость изделия при транс­портировке или предупреждающих появление чрезмерных свароч­ных деформаций.

Сборка под сварку является одной из трудоемких и наименее ме­ханизированных операции. При сборке необходимо выдержать за­данный зазор между соединяемыми деталями, установить детали в проектное положение и закрепить между собой так, чтобы взаимо­расположение деталей не нарушилось в процессе сварки и кантовки, а также обеспечить свободный доступ к месту сварки.

В подавляющем большинстве случаев взаимное расположение деталей перед сваркой фиксируется при помощи коротких швов, на­зываемых электроприхватками.

Для стыковых соединений деталей толщиной до 4,0 мм высота усиления электроприхваток установлена равной (или меньшей) толщине одной из свариваемых деталей; для деталей толщиной 4,0 мм и более высота электроприхваток установлена не более 0,5...0,7 меньшей толщины одной из свариваемых кромок, а в угловых соединениях катеты электроприхваток установлены пропорциональ­ными толщине свариваемых деталей и составляют 3,0...6,0 мм. Длина электроприхваток в стыковых и угловых соединениях принимает­ся пропорциональной толщине свариваемых деталей и составляет

15.. .40 мм. Расстояние между ними ориентировочно устанавлива­ют равным двадцати-сорока толщинам стыкуемых деталей плюс 50 мм.

Для закрепления деталей при сборке конструкций под сварку применяются также эластичные крепления (гребенки, струбцины, талрепы, стежки, прижимы типа “рыбий хвост”, угольники с бол­тами и др.).

Поступающие на сборку конструкций детали должны соответство­вать требованиям, приведенным в подразд. 6.3. После сборки деталей под сварку между кромками деталей со скосом кромок образуется канавка, называемая разделкой. Основными конструктивными эле­ментами собранных соединений под сварку являются зазор, угол раз­делки кромок, притупление и разностенность, которые имеют раз­личные значения в зависимости от толщины и способа сварки.

Одной из важнейших задач сборки соединений конструкций под сварку является обеспечение указанных параметров соединений в соответствии с нормами допускаемых отклонений, предусмотрен­ных государственными стандартами для соответствующих спосо­бов сварки. Техническая возможность обеспечения сборки соеди­нений с заданными государственными стандартами значениями зависит от качества подаваемых на сбоку деталей. Также она зави­сит от качества собственно технологического процесса сборки, ко­торый предопределяет возможность появления пригоночных работ и получения сварных швов и сварных соединений, удовлетворяю­щих предъявляемым к ним требованиям. Наряду с требованиями к деталям, подлежащим сборке под сварку, по точности важной явля­ется предварительная зачистка и обезжиривание кромок.

Сборка судовых корпусных конструкций производится с ис­пользованием различных стендов (обычных и механизированных), постелей стационарных (в том числе с механизированным подъе­мом стоек) и передвижных кондукторов для направляющих наса­док, агрегатов (станков) для сборки и сварки тавровых балок, для безразметочной установки и приварки балок набора главного на­правления плоских секций без электроприхваток и для установки набора по разметке и т. п. От качества и исправности указанной сборочной оснастки зависит качество собранных соединений под сварку, а, следовательно, и качество сварных швов. В связи с этим на отдельные геометрические параметры стендов, постелей и др., оказывающих влияние на качество собранного соединения, уста­новлены допустимые отклонения. Например, на горизонтальность сборочных стендов установлено допускаемое отклонение, равное одной тысячной длины (ширины) стенда, но не более 8,0 мм на весь размер, а отклонение от плоскостности рабочей поверхности стенда допускается 3,0 мм на 1 м, но не более 10,0 мм на длину (ширину) собираемой секции. Допустимые отклонения на поло­жение лекал (стоек) по длине и ширине стационарных постелей зависят от угла подъема наружной обшивки в продольном и попе­речном ее сечениях и составляют от ±2,0 мм для угла подъема бо­лее 30° до ±10,0 мм для угла подъема менее 10° и т. п.

Проверка указанных параметров производится, как правило, при помощи простейших средств измерений: шланговых уровней, теодо­литов, нивелиров, линеек, шергеней и т. п., которые характеризуются невысокой точностью измерений.