Сварные конструкции. Расчет и проектирование

МАСШТАБЫ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СССР

Настоящее время характеризуется следующими парамет­рами, определяющими состояние сварочного производства.

В 1985 г. объем производства сварных конструкций определялся цифрой 67 млн. т, в том числе 46 млн. т — промышленность и 21 млн. т — строительство. Кроме того, был выполнен значительный объем наплавочных работ преимущественно для целей ремонта объемом 55 тыс. т.

Значителен процент роста работ, выполненных механи­зированными и автоматизированными способами сварки, в особенности в промышленности (67. . .90%). Низок процент указанных работ в строительстве (19,3%).

Сваривают конструкции из прочных сталей и цветных сплавов, что обеспечивает уменьшение массы металла в 1,5. . .2 раза и более. Успешно сваривают конструкции из пластмасс (трубопроводы).

Около 700 тыс. сварщиков заняты на автоматах, полу­автоматах и ручных способах сварки.

В одиннадцатой пятилетке планомерно осуществлялся перевод на сварные изделия литых и клепаных конструк­ций, что позволило получить в период 1982—1986 гг. 1,4 млн. т сварных конструкций.

В одиннадцатой пятилетке сварочное производство раз­вивалось преимущественно экстенсивным путем. Увели­чилось число работающих, но процент лиц, выполняющих ручные операции, уменьшался медленным темпом.

й

Все еще нерационально используются при сварке кон­струкции сварочные материалы (в 1,5 раза и более больше на тонну конструкций) по сравнению с ведущими капитали­стическими государствами.

Положительным фактором является рост за пятилетие выпуска сварочной проволоки, в частности легированной и малого диаметра (0,8. . .1,4 мм); более широкое внедрение автоматической и полуавтоматической сварки, проектиро­вание работ на базе модульного принципа.

Развитие сварки происходит в тесном единении техники и науки.

Головной институт в области сварки — ИЭС нм. Е. О. Патона — координирует все научно-исследователь­ские работы в области сварки НИИ, заводов, вузов.

Значительные работы по созданию сварочного оборудо­вания проводятся Всесоюзным научно-исследовательским институтом электросварочного оборудования (ВНИЭСО), Всесоюзным научно-исследовательским институтом авто­генного машиностроения (ВНИИАвтогенмаш), Централь­ным научно-исследовательским институтом технологии ма­шиностроения (ЦНИИТМАШ); в области проектирования сварных конструкций — ЦНИИпроектстальконструкция, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Киевский политехнический институт и т. д.

В СССР свыше 60 вузов осуществляют подготовку инже­неров сварочной специальности по двум основным направ­лениям — на машиностроительной и металлургической ба­зах.

Научные организации СССР по сварке поддерживают связь с Центральным сварочным институтом в Братиславе (ЧССР), с Центральным сварочным институтом в Галле (ГДР), с Высшей технической школой по машиностроению им. Отто фон Генрике в Магдебурге (ГДР), с Институтом сварки в Париже (Франция), с Политехническим институ­том в г. Осака (Япония), с рядом НИИ в США.

В СССР с применением сварки выполнен ряд выдающихся сооружений: доменные печи кубатурой 5000 м», резервуары емкостью до 50 тыс. м*, атомные реакторы; телебашня высотой свыше 350 м; мост им. Е. О. Патона через р. Днепр с общей длиной свыше 900 м; висячий мост пролетом 600 м; перегрузочные краны грузоподъемностью до 1200 т; пере­крытия из сварных элементов пролетом 80 м. Разработаны типовые сварные металлоконструкции: фермы и балки, что позволило сократить количество видов изделий.

При проектировании сварных конструкций большое

У

внимание необходимо уделять выбору материала с целью получения изделий с учетом наименьшей его массы; приме­нять по возможности прочные металлы; учитывать специфи­ку работы объектов, например при пониженных или повы­шенных температурах, в активных средах во всевозмож­ных экстремальных условиях.

Проект конструкции должен быть технологичен, т. е. удобен для выполнения. Необходимо соответствие между применяемыми формами и удобством их выполнении.

В сложных конструкциях будет применяться комбина­ция разных материалов: различных марок сталей, цветных сплавов, использование полимеров, керамики, в некоторых случаях двухслойных металлов и т. д. Всегда необходимо помнить о большом государственном значении экономии ме­талла при производстве большой массы конструкций. Ка­залось бы, незначительная экономия металла в результате принятого решения для одного объекта может быть рас­пространена на их большое количество. А это может дать большое сбережение при крупносерийном выпуске.

Очень важно предвидеть не только первичную экономию материалов, но и экономию при дальнейшем его использо­вании в эксплуатации, принимать меры против эрозии, коррозии, случайных повреждений и т. д.

Правильное решение вопроса изготовления объекта должно быть основано на комплексном подходе.

Большое значение в отношении экономии массы материа­ла имеет правильный выбор генеральной системы и схемы объекта. Необходим возможно более точный расчет проек­тируемой конструкции с позиций определения в ней напря­женного состояния, остаточных деформаций после сварки, влияющих на точность изготовления.

Более широко следует применять наплавки и напыление в' новых объектах.

Прогрессивное развитие сварочной технологии неизбеж­но базируется на общеэкономическом решении производ­ственных задач — минимума трудозатрат, сокращения руч­ного труда, экономии энергетических и других ресурсов. Технологический проект изготовления должен быть тща­тельно проработан, начиная с заготовок, сборочных при­способлений, организацией или использованием имею­щихся механизированных или автоматизированных линий, участков; анализом применения роботизации.

На теоретической базе должны быть предварительно решены вопросы о сварочных режимах. Самое большое внимание должно быть уделено вопросам сварки высоко­прочных сталей, цветных сплавов, имеющих высокую чувствительность к термическому эффекту сварки, к обра­зованию закалочных структур, а впоследствии — хрупких разрушений. Должны быть разработаны технологические процессы с учетом металлургических факторов, теплофизи­ческих и химических процессов.

Контроль должен осуществляться непрерывно в процессе выполнения работ. Надлежит добиться, чтобы выполнение соответствовало Утвержденному технологическому проекту.

После окончания изготовления объект должен быть подвергнут визуальному контролю — определению тре­буемых после сварки размеров швов, выявлению видимых дефектов, деформаций изделия и т. д. Необходимо исполь­зование физических методов контроля качества сварных соединений и материалов без разрушения. Предпочтитель­но использование ультразвуковой аппаратуры, а также при­менение рентгеновских, электромагнитных и других методов контроля.

При выполнении всех видов работ необходимо учитывать требования экологии и эргономики.

Работа завершается отчетом с экономическими показате­лями и технической оценкой полученных результатов.