ОСНОВЫ СВАРКИ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Под технологией сварки металлических конструкций понимает­ся комплекс указаний о режимах сварки, сварочных материалах, а также последовательно проводимых операциях и приемах, выполня­емых в строго заданной последовательности и обеспечивающих по­лучение сварного соединения со свойствами, требуемыми условия­ми эксплуатации конструкции.

В общем виде технология сварки конструкции должна включать следующие положения.

1. Выбор способов сварки для данной конструкции, обеспечива­ющих заданные требования при оптимальной производитель­ности. Здесь, как правило, следует выбирать механизирован­ные способы сварки, обеспечивающие высокое и стабильное качество сварных соединений.

2. Выбор формы подготовки свариваемых кромок и размеров их конструктивных элементов. Выбор этот тесно связан со спосо­бом сварки и толщиной свариваемых элементов. Обычно, при принятом способе сварки этот выбор производится либо по стандартам, либо по иной нормативной документации,

3. Выбор сварочных материалов (марок покрытых электродов, систем флюс-проволока, защитный газ-проволока) произво­дится для обеспечения равнопрочности сварного соединения. Сварочные материалы выбираются в тесной связи со свойства­ми основного металла.

4. Выбор режима сварки, количества проходов и других пара­метров, определяющих внешнюю форму шва. Выбор этот за­висит от марки стали, толщины свариваемых элементов и за­данной геометрии шва.

5. Определение необходимого сварочного оборудования (источ­ников питания сварочной дуги), исполнительных механизмов (автоматов или полуавтоматов) при механизированных спо­собах сварки, а также необходимых приспособлений и оснаст­ки, обеспечивающих оптимальное качество при изготовлении конкретной конструкции.

6. Выдача рекомендаций об условиях сварки. Сюда относятся указания по технике сварки (порядок выполнения проходов

при многопроходной сварке, последовательность выполнения швов в конкретной конструкции, необходимость подогрева, его параметры, условия его выполнения),

7. Назначение методов и объемов контроля качества.

Основой при разработке технологического процесса являются химический состав, механические свойства и состояние поставки основного металла, из которого изготовлена конструкция, так как это определяет его свариваемость.

Для грамотной разработки технологического процесса сварки не­обходимо также знать и учитывать эксплуатационные требования к конструкции. Основные сведения, необходимые для разработки ра­бочей технологии, берутся из принципиальной технологии ПОС1 рой­ки конструкции (корпуса судна), а также из чертежей конструкции, технических условий ее изготовления, соответствующих государ­ственных (отраслевых) стандартов, технических условий на постав­ку металлических полуфабрикатов (листы, профили) и т. д.

После выбора способа сварки (если он не обозначен на чертеже) выбирают конструктивные элементы разделки для данного типа свар­ного соединения. Выбор этот осуществляется при использовании таб­лиц, соответствующих государственных (или отраслевых) стандар­тов (см. разд. 6).

При ручной сварке используется ГОСТ 5264-69, при автомати­ческой сварке под флюсом ГОСТ 8713-79, при дуговой сварке в защитных газах ГОСТ 14771-76. В этих стандартах приведены ос­новные виды сварных швов — стыковых и угловых (последние ис­пользуются для выполнения тавровых, крестовых и нахлесточных сварных соединений).

Если рассматривать соотношение сварных соединений, применя­емых для строительства корпуса судна, в процентах от общей протя­женности швов, то, в зависимости от применяемой системы набора, наблюдается следующая картина:

тавровые соединения (включая крестовые)[5] - 83,5.„79,4% стыковые соединения - 12,5...17,6%

нахлесточные соединения - 3,5 ... 2,2%

прочие - 0,5 ... 0,8%

Кромки деталей могут либо иметь (для одной или обеих кромок), либо не иметь скоса кромок (преимущественно для малых толщин).

Скос может быть прямолинейным либо криволинейным. Назначе­ние разделки кромок состоит в том, чтобы обеспечить (особенно при больших толщинах) полный провар сечения детали по толщине. Та­кие параметры разделки как величина притупления и зазор между деталями имеют большое значение для качества сварных соедине­ний, особенно при механизированных способах сварки (см. разд. 6),

Вырезка корпусных деталей на судостроительных заводах обычно производится методами термической резки (кислородной или плаз­менно-воздушной) на машинах с программным управлением типа «Кристалл» или другого типа. При этом возникают неизбежные де­формации кромок вырезаемых деталей.

Перспективной является лазерная резка, которая в еще большей степени, чем плазменная, уменьшит деформации вырезаемых дета­лей и увеличит точность их изготовления.

Стандарты, подобные приведенным выше, имеются не только на подготовку кромок стальных деталей и осуществление основных спо­собов сварки плавлением, но и для ЭШС, а также для сварных соеди­нений, выполняемых из меди, алюминия, титана и их сплавов.

При проектировании сварной конструкции часто встает задача выбора конкретной разделки кромок. Если рассматривать стыко­вое соединение, то можно видеть, что для выполнения требования равнопрочности (здесь — полного провара сечения) могут быть выб­раны различные типы разделок. Так, для толщины 40 мм можно прин­ципиально выбрать симметричную одностороннюю V-образную раз­делку, двухстороннюю симметричную Х-образную и щелевую разделку (при сварке в защитных газах). Если по условиям изго­товления узла (возможности подхода, кантовки) может быть при­менен любой из трех типов подготовки кромок, следует просмот­реть экономический аспект, подсчитав для каждой разделки количество наплавленного металла, что в конечном итоге определя­ет производительность работы.

На рис. 7.1 схематично дана качественная зависимость площади поперечного сечения шва стыкового соединения от толщины листов для разных типов разделки. Как видно из приведенного графика, наи­большим преимуществом обладает щелевая разделка кромок, при­чем, с увеличением свариваемой толщины это преимущество растет.

Разделку кромок целесообразно применять, начиная с толщин

15,0. ..20,0 мм (для автоматической сварки под флюсом). При этом предпочтительнее Х-образная разделка. В этом случае можно прак­тически исключить угловую деформацию, хотя требуется проведе­ние кантовки изделия. ГДелевую разделку рационально применять

S, мм

Рис. 7.1. Зависимость площади наплавленного металла от типа разделки и толщины свариваемого металла

только для способов сварки в среде защитных газов, начиная с тол­щин 20,0 мм (зазор 8,0...12,0 мм).