МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ТЕХНОЛОГИИ
МЕХАНИЗИРОВАННОЙ И РУЧНОЙ СВАРКИ
ПРИ ЗАВОДСКОМ ИЗГОТОВЛЕНИИ
СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВ

ВСН 169-80

Минтрансстрой

Утверждена Минтрансстроем 30 июля 1980 г. № А-1088

Согласована Госстроем СССР. Письмо Госстроя СССР
от 7 июля 1980 г. № АД-3447-1

МОСКВА 1981

«Инструкция по технологии механизированной и ручной сварки при заводском изготовлении стальных конструкций мостов (ВСН 169-80) разработана Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства - ЦНИИС Минтрансстроя (авторы - канд. техн. наук К.П. Большаков, инженеры Б.М. Передереев, В.Г. Гребенчук) и научно-исследовательским институтом мостов ЛИИЖТа (авторы - канд. техн. наук В.Ю. Шишкин, инженеры В.А. Макурин, С.В. Чижевский).

При составлении инструкции использованы материалы исследований по технологии сварки, выполненных в Институте электросварки им. Е.О. Патона, НИИ мостов ЛИИЖТа и ЦНИИС, и опыт сварки пролетных строений, накопленный мостовыми заводами Минтрансстроя.

Инструкция разработана в развитие действующих нормативных документов по изготовлению стальных мостовых конструкций.

В инструкции учтены требования действующих государственных стандартов.

Инструкция согласована Научно-техническим советом МПС, Главмостостроем и Главтранспроектом Минтрансстроя и ВНИКТИстальконструкция Минмонтажспецстроя СССР.

С введением в действие настоящей инструкции отменяются ВСН 169-70 «Инструкция по сварке мостовых конструкций из углеродистых и низколегированных сталей в углекислом газе», 1970 г. и дополнение № 1 к ВСН 169-70, а также «Инструкция по выбору режимов сварки при изготовлении стальных конструкций мостов», 1972 г.

К изданию подготовила К.А. Шашина.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая инструкция разработана в развитие пункта 9.20 главы СНиП по производству и приемке металлических конструкций и предназначена для применения при заводском изготовлении в крытых цехах сварных стальных конструкций железнодорожных, автодорожных, городских и пешеходных мостов.

1.2. Инструкция распространяется на технологию выполнения сварных соединений при изготовлении стальных конструкций мостов из углеродистых и низколегированных сталей, предусмотренных главой СНиП по проектированию мостов и труб, и устанавливает требования к технологии автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, автоматической сварки под флюсом с применением металлохимической присадки, полуавтоматической сварки в углекислом газе, в том числе - порошковой проволокой, и ручной электродуговой сварки.

1.3. Настоящая инструкция устанавливает области применения вышеперечисленных видов сварки (табл. 1).

1.4. Для получения сварных соединений требуемого качества по структуре металла, химическому составу, механическим свойствам, форме шва, плавности перехода от шва к основному металлу, допускам на технологические дефекты необходимо соблюдать следующие основные условия:

применять сталь и сварочные материалы, удовлетворяющие по качеству и своему состоянию в момент использования требованиям соответствующих стандартов и технических условий на их поставку, в сочетаниях, рекомендуемых настоящей инструкцией;

Таблица 1

обеспечивать выполнение требований главы СНиП по производству и приемке металлических конструкций по подготовке проката кромок и поверхности металла, сварочных материалов, а также по сборке и сварке;

обеспечивать соответствие режимов сварки и параметров разделки кромок указаниям настоящей инструкции;

применять исправную технологическую оснастку, сварочное оборудование, инструмент, аппаратуру и приборы.

1.5. Для придания угловым швам вогнутого профиля и обеспечения плавного перехода от шва к основному металлу следует сваривать детали в нижнем положении в лодочку, а при сварке в нижнем угловом положении - ограничивать величину катета (не более 5-7 мм).

1.6. Вид сварки назначается в чертежах КМ и указывается в чертежах КМД и технологической документации.

1.7. При производстве работ следует руководствоваться требованиями главы СНиП по технике безопасности в строительстве, санитарно-гигиенических норм и правил Минздрава СССР и других правил по технике безопасности, утвержденных в установленном порядке органами государственного надзора или Минтрансстроем СССР.

2. ОСНОВНЫЕ И СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. При сварке конструкций применяются следующие материалы:

а) стали: низколегированная марок 15ХСНД, 10ХСНД и углеродистая марки 16Д по ГОСТ 6713-75*, низколегированная марок 14Г2АФД и 15Г2АФДпс по ГОСТ 19282-73, а в элементах эксплуатационных обустройств, кроме того, - углеродистая сталь марок ВСт3сп5 и ВСт3пс5 по ГОСТ 380-71*;

б) сварочные материалы:

сварочная проволока марок Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2, Св-0812С, Св-10НМА по ГОСТ 2246-70* и порошковая проволока марок ПП-АН4 по ТУ 14-4-49-71, ПП-АН8 по ЧМТУ 4-353-71, ПП-АН9 по ТУ 14-4-198-72;

флюсы сварочные марок АН-348-А, АН-348-АМ, ОСЦ-45, ОСЦ-45М, АН-22, АН-60 по ГОСТ 9087-69*; АНК-30 по ТУ 14-1-2738-79; АН-47 по ТУ 14-1-1353-75.

электроды типов Э42А, Э46А, Э50А по ГОСТ 9466-75,. ГОСТ 9467-75;

углекислый газ 1 и 2 сорта по ГОСТ 8050-76;

гранулированная металлохимическая присадка по ВТУ ИЭС 105-75 с химической добавкой - фтористым натрием по ГОСТ 4463-70 (с индексом Ч или ЧДА).

_____________

* Материалы, не удовлетворяющие требованиям, регламентированным соответствующими стандартами и техническими условиями, в производстве не допускаются.

2.2. Качество стали и сварочных материалов проверяется согласно указаниям приложения 1.

2.3. Сварочные материалы следует выбирать с учетом класса прочности и марки применяемой стали, вида сварного соединения, типа швов и вида сварки (табл. 2). Применение других сварочных материалов допускается лишь после комплексной их проверки и испытаний контрольных соединений согласно указаниям раздела 7.

При наложении наружных соединительных швов элементов коробчатого сечения следует применять материалы, указанные для угловых соединений.

2.4. Поверхность сварочной проволоки перед намоткой в кассеты необходимо очищать от ржавчины, жиров, технологической смазки и других загрязнений. Разрешается очищать проволоку пропуском через специальные очистные устройства.

Перед очисткой, при наличии смазки, проволоку рекомендуется прокалить при температуре 150-200 °С в течение 1,5-2 ч.

Порошковую проволоку необходимо прокалить при температуре 200-230 °С в течение 2 ч. Перед этой операцией бухту проволоки необходимо распушить, т.е. ослабить стягивающие скрутки. Готовая к применению порошковая проволока должна иметь цвет от желтого до коричневого. Отсутствие пожелтения является признаком недостаточной выдержки или низкой температуры в печи; появление синего цвета - признак завышенной температуры прокалки.

Очищенную проволоку и проволоку, намотанную в кассеты, необходимо хранить в сухих помещениях, при температуре не ниже плюс 15 °С,

Корпуса кассет должны быть окрашены в различные цвета в зависимости от марки наматываемой в них проволоки и иметь на видимой стороне корпуса кассеты соответствующую четкую надпись краской.

Проволока, намотанная в кассеты, не должна иметь резких перегибов.

2.5. Для полуавтоматической сварки следует использовать сварочный углекислый газ 1 и 2 сорта по ГОСТ 8050-76 или пищевую обезжиренную углекислоту. Применять для сварки техническую углекислоту запрещается.

Из-за наличия в пищевой углекислоте воздуха и повышенного количества влаги начинать отбор углекислого газа следует после отстаивания баллона не менее 15 мин и выпуска первых порций газа в атмосферу в течение 20-30 с; при этом баллоны должны располагаться в вертикальном положении.

Рекомендуется применять осушители низкого давления. Объем рампового осушителя должен быть не менее 0,1 м³, а объем осушителя сварочного поста - не менее 0,002 м³.

Осушители заполняются силикагелем марок КСМ и КСК по ГОСТ 3956-76. Перед заполнением осушителя или после увлажнения (не реже одного раза в десять дней) силикагель прокаливается в течение 2 ч при температуре 250 °С.

2.6. Флюс, применяемый для сварки, должен быть сухим и свободным от засорений окалиной, шлаком и прочими инородными включениями. Флюс должен храниться в упаковке поставщика по маркам в сухом отапливаемом помещении. Прокалка флюса должна осуществляться при температуре 380 °С (для флюса АН-22 - 550 °С) в течение 3 ч, с тщательным перемешиванием. После прокалки флюс должен храниться в сушильных шкафах при температуре 60-80 °С. Флюс следует подавать к рабочему месту в закрытой таре в количестве, необходимом для работы в течение смены.

2.7. В качестве металлохимической присадки следует применять стальную крупку, приготовленную из сварочной проволоки соответствующей марки диаметром 1,0-2,0 мм по ГОСТ 2246-70* и смешанную с фтористым натрием.

Высота цилиндра каждой стальной крупинки не должна превышать его диаметра. Химическая добавка - фтористый натрий - вводится в присадку в количестве 0,5 % от веса металлической фракции (крупки).

Срок хранения металлохимической присадки не должен превышать одного месяца после ее изготовления.

Таблица 2а

_____________

* Эти материалы следует применять только для конструкций обычного исполнения

** При катетах менее 8 мм.

*** При катетах более 12 мм.

Таблица 2б

____________

* Эти материалы следует применять только для конструкций обычного исполнения.

** При катетах менее 8 мм.

2.8. Электроды для ручной дуговой сварки должны соответствовать требованиям стандарта, храниться в упаковке поставщика по маркам в сухом отапливаемом помещении.

Прокалку электродов следует выполнять на режимах, указанных в паспортных данных.

Сразу после извлечения электродов из прокалочной печи их следует помещать для хранения в резервную печь, имеющую температуру 60-80 °С. Для сварки используют электроды только из резервной печи. Электроды, не использованные в течение 4 ч после извлечения из резервной печи, прокаливают вновь.

2.9. Электроды и флюс, подвергавшиеся воздействию влаги, использовать не допускается.

2.10. Выводные (технологические) планки следует изготавливать из стали той же марки, что и свариваемое изделие. При этом они должны являться продолжением свариваемого соединения и повторять его форму и размеры с тем, чтобы начало и конец сварных швов осуществлялись на выводных планках, а сварка швов изделия выполнялась бы на установившихся режимах.

2.11. Для воздушно-дуговой резки рекомендуется применять омедненные электроды диаметром 6-10 мм марки ВДК по ГОСТ 10720-75.

3. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ

3.1. В качестве источников питания следует использовать преобразователи (прил. 2) или выпрямители (прил. 3), соответствующие по своим характеристикам заданным параметрам режима сварки.

3.2. Сварочные аппараты для автоматической и полуавтоматической сварки (прил. 4) следует выбирать в соответствии с условиями и особенностями сварочных работ.

3.3. Комплектацию сварочных аппаратов источниками питания следует назначать согласно табл. 3.

3.4. При сварке в импульсном режиме следует использовать источники питания с возрастающей внешней характеристикой. Техническая характеристика генераторов импульсов приведена в табл. 4.

3.5. При автоматической сварке для направления движения сварочного автомата следует применять направляющие устройства рельсового типа или копирный ролик.

Таблица 3

Таблица 4

3.6. Автоматическую сварку стыковых соединений необходимо выполнять на рабочих местах, оснащенных стендами с флюсовыми подушками и устройствами для уменьшения остаточных взаимных угловых деформаций свариваемых деталей.

Автоматическую сварку соединений двутавровых балок и Н-образных элементов следует выполнять в стационарных стендах и кантователях, обеспечивающих поворот и установку спариваемого изделия в удобное для сварки положение.

3.7. Пост для сварки в углекислом газе должен быть оснащен баллоном с углекислым газом, подогревателем, осушителем и ротаметром. Вместо ротаметра разрешается применять дроссельную шайбу с калиброванным отверстием, устанавливая расход газа по манометру редуктора низкого давления. При этом расход газа (в л/мин) определяют согласно табл. 5.

Таблица 5

При расходе углекислого газа, превышающем 20 л/мин, питание установки газом следует осуществлять от двух параллельно соединенных баллонов.

Для подачи газа к горелке следует применять резиновые шланги (тип II по ГОСТ 5496-78), а для снижения давления углекислого газа - понижающие редукторы (ГОСТ 6268-78) с манометрами высокого и низкого давления.

При количестве сварочных постов более 5 питание их углекислым газом рекомендуется осуществлять централизованно по газопроводу от углекислой рампы или от станции газификации жидкой углекислоты, получаемой в изотермических цистернах.

При сварке порошковой проволокой диаметром 2,0-2,2 мм можно использовать оборудование, применяемое для сварки проволокой сплошного сечения. При использовании порошковой проволоки диаметром 2,5-3,0 мм полуавтоматы должны быть укомплектованы держателями типа А-1231, А-792М. Оптимальные внутренние диаметры направляющих каналов держателей приведены в табл. 6.

Таблица 6

Таблица 7

____________

* Полуавтоматы относятся к типу ПП-5; они комплектуются держателями (горелками) в зависимости от диаметра проволоки и вида защиты дуги:

ПП-5-Г1; ПП-5-Г2 - для сварки в среде защитного газа проволокой диаметром 1,0-2,0 мм;

ПП-5-ОФ1; ПП-5-ОФ2 - для сварки под флюсом проволокой диаметром 1,6-2,0 мм.

Для проволоки диаметром 2,3-3,5 мм указанные в примечании держатели поставляются по специальному заказу.

3.8. Для приготовления рубленой сварочной проволоки (крупки) следует применять станки конструкции ИЭС им. Е.О. Патона типа Об-908 (производительность 10 кг/ч), Об-1133 (производительность 300 кг/ч) или другие типы станков по усмотрению завода.

3.9. Смешивание рубленой проволоки (крупки) с химической добавкой следует выполнять в смесителе, который применяется для смешивания компонентов обмазки электродов.

3.10. Засыпка металлохимических присадок в зону наложения шва производится перед сваркой с помощью специальных совков, ручных бункеров или дозаторов конструкции ИЭС им. Е.О. Патона.

3.11. Наиболее распространенные держатели для полуавтоматической сварки приведены в табл. 7.

3.12. Для ручной электродуговой сварки следует применять электрододержатели (ГОСТ 14651-78), характеристика которых приведена в табл. 8.

Таблица 8

3.13. Для подключения источников питания и сварочных аппаратов необходимо применять кабели марок КРПТ, КРПТН (ГОСТ 13497-68*) ПРГД и ПРГДО (ГОСТ 6731-77Е). Номинальные наружные диаметры кабелей приведены в табл. 9.

3.14. Сечение сварочного кабеля следует подбирать в зависимости от сварочного тока и длины кабеля. Для наиболее распространенных при сварке токов и длины кабеля не более 30 м площади сечений сварочных кабелей приведены в табл. 10.

Обратный провод в стационарных условиях следует проводить шинами.

Таблица 9

Таблица 10

При использовании медных, алюминиевых или стальных шин расчет сечения производится по допускаемой плотности тока в А/см², равном для меди 150-200, алюминия - 80-120, стали 15-60.

3.15. Для разъемного соединения сварочных проводов между собой применяют соединительные муфты МС-2, МСБ-2, а для неразъемного соединители ССП-2 и муфты соединительные М-315 и М500.

Сварочный кабель к источнику питания присоединяют с помощью муфты МС-3.

Для присоединения сварочного провода к заземляемому элементу применяется клемма заземления КЗ-2 или струбцина, обеспечивающая хороший контакт.

3.16. Для сварщика рекомендуются наборы инструмента типов ЭНИ-300 и ЭНИ-300/1, содержащие: электрододержатель и запасные части к нему; соединительную муфту; клемму заземления; щетку-зубило (комбинированную); отвертку с диэлектрической ручкой; ручку диэлектрическую-2 шт.; плоскогубцы комбинированные (ГОСТ 5547-75); ключ гаечный разводной (ГОСТ 7275-75); клеймо сварщика (по заказу); молоток (ГОСТ 2310-70); светофильтры защитные (ГОСТ 9497-60*) типа Э-2 и Э-3 по 1 шт.; стекло покровное для щитка (маски) сварщика (ГОСТ 111-78); кабель марки ПРГЛ (3 м).

Габариты металлического ящика 415´290´80 мм; масса набора с ящиком 7-8 кг.

3.17. Для предварительного и сопутствующего подогрева металла при сварке рекомендуется применять пропан-бутано-кислородные горелки типа ГЗУ-2-62-II, пропано-воздушные типа ГВ-1 и ГВПН-1 и ацетилено-кислородные типа ГС-3 и ГАО-2-72, технические характеристики которых приведены и табл. 11.

Таблица 11

Разрешается применять другие типы нагревательных приборов и элементов, обеспечивающих заданные параметры режима подогрева свариваемых деталей.

3.18. Вырезку корня сварного шва и удаление отдельных дефектных участков рекомендуется производить резаком для воздушно-дуговой резки РВД-1; его характеристики: расход воздуха 6 л/с; наибольший рабочий ток при ПВ - 60 % - 500 А; габариты 285´130´30 мм; масса 0,7 кг, с кабель-рукавом - 3,9 кг.

3.19. Для зачистки поверхности металла под сварку, вырезки и зачистки корня шва, удаления дефектных участков сварного шва следует применять механизированный инструмент.

Технические характеристики пневматических и электрических шлифовальных машин и рекомендуемый инструмент приведены в Приложениях 1-4 ВСН 188-78.

3.20. Установленное сварочное оборудование должно иметь приборы для контроля режимов сварки. Кроме этого, в цехе, на участке мастера и в бригаде, у работников ОТК должны быть контрольные приборы для выборочной проверки режимов сварки.

Все контрольно-измерительные приборы должны быть проверены и приняты госповерителем.

Рекомендуемые марки приборов:

амперметры: М4200, М4202;

вольтметры: М4200, М4203, М358, Э-421.

3.21. Контроль температуры предварительного подогрева свариваемых деталей следует осуществлять контактными термометрами: TПP-14 (0-500 °С), ТПТ-15 (50-300 °С) ЭТП-3М (0-300 °С) или термоиндикаторами, характеристики которых приведены в табл. 12.

Таблица 12

4. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РАЗДЕЛКИ КРОМОК

4.1. Параметры разделки кромок соединений следует назначать на основании ГОСТ 5264-69, ГОСТ 8713-70, ГОСТ 14771-76, ГОСТ 11533-75, ГОСТ 11534-75 и настоящей инструкции, регламентирующих номинальные значения угла разделки кромок, величины притупления и зазора, а также пределы отклонений перечисленных параметров. На рис. 1 приведены допускаемые отклонения от теоретического положения плоскости реза, угла скоса кромок и величины притупления, получаемых при обработке кромок.

 

Рис. 1. Допускаемые отклонения при подготовке кромок под сварку:

а - без разделки; б - с разделкой при сварке под флюсом; в - с разделкой при сварке в углекислом газе

4.2. Разделку кромок в соединениях предусматривают для обеспечения полного провара металла толщиной:

свыше 6 мм - для ручной электродуговой сварки стыковых соединений;

свыше 4 мм - для ручной электродуговой сварки угловых и тавровых соединений;

свыше 16 мм - для автоматической сварки стыковых соединений;

свыше 8 мм - для полуавтоматической сварки стыковых соединений;

свыше 8 мм - для автоматической и полуавтоматической сварки угловых и тавровых соединений.

Разделку кромок не предусматривают в стыковых соединениях металла толщиной 20-32 мм, свариваемых автоматом под флюсом с металлохимической присадкой.

4.3. Рекомендуемые величины притуплений, углов скоса кромок и зазоров приведены в разделах 5 и 6 применительно к конкретным типам соединений и режимам сварки.

4.4. Обработку кромок деталей под сварку следует выполнять механическим способом (строганием, фрезерованием) или машинной кислородной резкой. Разрешается обработка кромок ручной кислородной резкой по копирам с последующей механической зачисткой поверхности кромок.

Допускаемые неровности при всех способах обработки кромок не должны превышать 0,5 мм.

5. СБОРКА

5.1. Перед сборкой необходимо проверить размеры деталей, наличие номера плавки на деталях и соблюдение допускаемых отклонений по форме и геометрическим размерам.

В тех случаях, когда номер плавки закрывается сопряжением с другими деталями, при сборке надлежит перенести номер планки на наружную поверхность деталей и заверить его подлинность клеймом работника ОТК. Для обеспечения требуемого качества сварных соединений необходимо тщательно выполнение операции сборки под сварку. Собранные детали должны соединяться прихватками. При соблюдении требований по точности и плотности сборки и надежном закреплении деталей в кондукторах не рекомендуется ставить прихватки в местах расположения швов, свариваемых в тех же кондукторах.

5.2. Технологический процесс сборки конструкций должен предусматривать максимальную механизацию сборочных, сверловочных, подъемно-транспортных и других операций. При необходимости установки конструкций в вертикальное или наклонное положение надлежит предусматривать специальные устройства для их закрепления и удержания в данном положении.

Технологическая оснастка сборочных участков должна обеспечивать получение элементов необходимой формы и размеров, а также требуемую плотность прилегания деталей друг к другу.

Допускается производить сборку стальных конструкций мостов на рабочих местах, оснащенных передвижными сборочными стеллажами (козелками) или сборочными плитами.

5.3. На свариваемых кромках и на поверхности металла в местах наложения швов и прилегающих к ним зонах, а также на кромках листов в местах примыкания выводных планок не допускаются влага, ржавчина, окалина, грунтовка, краска, жиры и другие загрязнения.

Загрязнения должны быть удалены перед сборкой. Способы удаления загрязнений выбираются заводом-изготовителем. Места и размеры зон очистки следует назначать в соответствии с рис. 2.

Рис. 2. Схема зачистки кромок и поверхности металла сварных соединений:

а - стыковых; б - тавровых; в - угловых; г - нахлесточных; 1 - зона

Рис. 3. Схема сборки стыковых соединений с перпендикулярно обработанными кромками:

а и б - неправильно; в - правильно; 1 - первая стропа сварки; С - оптимальная величина зазора для металла толщиной s, мм

При сборке под сварку элементов из металла, подвергнутого дробеметной очистке на поточных линиях, указанную зачистку кромок и поверхностей допускается не производить; при этом должны быть выполнены требования о недопустимости вышеперечисленных загрязнений.

При наличии консервирующих грунтовок, при применении которых металл шва и сварное соединение по своим свойствам будут отвечать требованиям главы СНиП по производству и приемке металлических конструкций, а концентрация выделяющихся вредных газов и аэрозолей при сварке не будет превышать пределов, установленных санитарными нормами (СН 245-71), также допускается сварка без предварительной зачистки кромок и поверхностей (при отсутствии на них загрязнений).

5.4. При сборке стыковых соединений с перпендикулярно обработанными (в пределах допуска) кромками детали следует размещать так (рис. 3), чтобы зазор в корне шва соответствовал оптимальным значениям для данной толщины стали, а плоскость симметрии была вертикальна.

В стыковых соединениях для автоматической сварки под флюсом с металлохимической присадкой величину зазора С следует принимать 5, 6 и 7 мм соответственно толщинам металла 20, 25 и 32 мм; при этом отклонения величин зазоров от указанных не должны превышать ± 1 мм.

В угловых и тавровых соединениях, собранных под автоматическую и полуавтоматическую сварку, горизонтальные зазоры необходимо выдерживать в пределах 0-2 мм, а вертикальные - в пределах 0-1 мм.

В тех случаях, когда при сборке деталей величины зазоров в соединении превосходят указанные выше, принимают меры по их устранению (правка деталей, зачистка и подгонка кромок и др.).

Все местные уступы и сосредоточенные неровности, имеющиеся на деталях и препятствующие правильной сборке элементов, надлежит устранять зачисткой с помощью шлифовального круга.

Допускается дополнительная подварка полуавтоматом (а при длине участка до 100 мм - вручную) местных увеличенных зазоров, не превосходящих 3 мм, на длине не более 500 мм с соответствующим увеличением катета углового шва.

Рис. 4. Уступ кромок D:

а - из плоскости соединения (депланация); б - в плоскости соединения

5.5. При сборке стыковых соединений необходимо обеспечивать совпадение притуплений стыкуемых кромок по высоте. Депланация D (рис. 4, а) стыкуемых кромок из плоскости соединения не должна превышать 0,1 толщины стыкуемых листов, но не более 2 мм.

Уступ кромок D в плоскости соединения (рис. 4, б) для полок и других свободных по ширине листов должен быть не более 3 мм для листов шириной до 400 мм и не более 4 мм для листов шириной более 400 мм. Уступ кромок в соединениях, входящих в замкнутый контур, например, в стыках стенок элементов двутаврового и коробчатого сечений, - не более 1 мм при обязательном соблюдении требований пункта 5.4.

5.6. Закрепление деталей при сборке элементов под сварку в заданном положении осуществляется с помощью прижимных устройств или с помощью прихваток. Размеры прихваток должны соблюдаться следующие:

а) для стыковых соединений: толщина - 3-4 мм; ширина - 6-8 мм; длина - 50-80 мм;

б) для угловых, тавровых и нахлесточных соединений: катет - не более 50 % катета углового шва, но не более 4 мм, длина - 50-80 мм.

Расстояние между прихватками - 300-500 мм.

При большой длине стыкового соединения, во избежание разрушения прихваток при сварке шва, их следует ставить чаше на участке стыка, где заканчивается сварка. Крайние прихватки следует располагать на расстоянии не менее 200 мм от концов деталей.

Большая длина прихваток должна применяться для большей толщины металла соединяемых деталей.

Рис. 5. Схема постановки прихваток при сварке с применением металлохимической присадки:

1 - первый шов; 2 - ручная прихватка; 3 - металлохимическая присадка; 4 - сборочный стеллаж

Прихватки в стыковых соединениях, свариваемых с применением металлохимической присадки, следует ставить со стороны первого шва. В местах прихваток до их постановки зазор следует заполнять металлохимической присадкой на половину толщины металла (рис. 5).

Требования к качеству металла прихваток такие же, как и к металлу основных швов; постановка прихваток должна производиться сварщиком или сборщиком-прихватчиком, допущенным к выполнению этих работ. Постановка прихваток производится полуавтоматической сваркой в среде СО₂ и под флюсом, а также вручную.

Электроды для прихваток должны применяться в соответствии с указаниями табл. 13.

Таблица 13

Прихватки после постановки должны быть очищены от шлака, брызг и проконтролированы внешним осмотром. Сборочные прихватки должны быть без трещин, наплывов, подрезов, пор, несплавлений и иметь однородную мелкочешуйчатую поверхность.

5.7. Сборку стыковых соединений под сварку при длине сварного шва до 2,5 м следует производить на стационарных стендах или поточных линиях, оснащенных устройствами для закрепления положения листов и флюсовыми подушками с поджатием флюса; в этом случае допускается прихватки не ставить.

При длине сварного штыкового шва свыше 2,5 м допускается применение флюсовых подкладок из швеллеров, заполненных флюсом. При этом, в целях исключения отделения листов от флюсовой подкладки в результате деформирования металла в процессе сварки, рекомендуется предусматривать механическое устройство для поджатия швеллера. Флюс перед сборкой листов насыпается в швеллер с избытком и плотно трамбуется; после укладки листов, выверки их положения, постановки прихваток и поджатия швеллера подкладки к листу производится дополнительная подбивка флюса тонкой стальной лопаточкой через зазор между листами.

На участках стыкового соединения, где зазор между кромками листов получился менее 1 мм, производится подбивка мелким флюсом, полученным просеиванием или измельчением флюса нормальной грануляции.

5.8. При сборке соединений под автоматическую и полуавтоматическую сварку по концам их прикрепляются выводные планки.

Ширина разъемных выводных планок - не менее 50 мм, сплошных - не менее 100 мм; длина всех выводных планок - 80-150 мм. В стыковых соединениях без разделки кромок, свариваемых двусторонним автоматным швом, выводные планки могут быть сплошными.

При сборке стыковых соединений под автоматическую сварку с металлохимической присадкой применяются сборные (рис 6, а) и цельные (рис. 6, б) выводные планки; приварку их к деталям следует производить по одной верхней горизонтальной плоскости и двум вертикальным кромкам.

Выводные планки необходимо устанавливать в одной плоскости со свариваемыми деталями и вплотную к их кромкам.

Допускается наложение швов, прикрепляющих выводные планки, вне контура разделки кромок с обязательной зачисткой их после удаления планок.

Допуски на точность установки выводных планок такие же, как и при сборке самих деталей под сварку.

5.9. При разметке отверстий и установке ребер жесткости, фасонок и т.п. в случае, когда после этих операций производится сварка, необходимо учитывать величину усадки от сварки.

Для уменьшения остаточных сварочных деформаций, в соответствии с принятой технологией, при сборке следует задавать предварительные деформации обратного знака.

5.10. Сборку и приварку перекрещивающихся между собой ребер жесткости следует производить в такой последовательности:

установка и приварка к листу ребер жесткости, не прерывающихся в местах пересечения;

установка перекрестных ребер жесткости;

приварка ребер жесткости друг к другу в местах пересечения;

приварка к листу перекрестных ребер жесткости.

5.11. Допускается постановка временных сборочных приспособлений на неперевариваемых в дальнейшем прихватках в местах, согласованных с организацией, разработавшей чертежи КМ. После удаления указанных приспособлений производится тщательная зачистка мест постановки прихваток на глубину не менее 0,5 мм.

Рис. 6. Схема выводных планок для сварки с металлохимической присадкой:

а - сборная выводная планка; б - цельная выводная планка; 1 - сварной шов; С - зазор назначается в зависимости от толщины металла

5.12. Элементы, собранные под сварку и не сваренные после этого в течение 24 часов, должны быть повторно предъявлены ОТК и в необходимых случаях подвергнуты дополнительной очистке от ржавчины и загрязнений. Запрещается производить зачистку собранных под сварку стыковых соединений непосредственно над флюсовой подушкой, а также при положении элемента, когда все загрязнения могут попадать в зазоры.

5.13. Элементы, собранные под сварку с незачищенными кромками и зонами в местах наложения сварных швов (см. п. 5.3), подлежат обязательной разборке.

5.14. В процессе сборки ОТК осуществляет пооперационный контроль за соблюдением проектных размеров и форм деталей элементов, параметров разделки кромок, величин зазоров, зачистки поверхностей и последовательностью выполнения операций, предусмотренной технологическим процессом.

5.15. При кантовке и транспортировке деталей и элементов должны быть приняты меры, исключающие возможность их общего и местного остаточного деформирования, а также значительного обмятия поверхности.

Не допускается перенос и кантовка кранами тяжелых, крупногабаритных элементов, собранных только на прихватках, без применения специальных, обеспечивающих неизменяемость их форм, приспособлений.

5.16. Технологические строповочные элементы, которые используются при сборке, должны систематически подвергаться проверке, согласно правилам Госгортехнадзора. При необходимости их приварки размеры и сечения швов должны назначаться отделом главного конструктора, а качество сварки - проверяться ОТК.

6. СВАРКА

6.1. Общие требования

6.1.1. Сварку конструкций следует производить согласно утвержденному технологическому процессу, устанавливающему последовательность сборочно-сварочных работ, применяемую оснастку и инструмент, оборудование, сварочные материалы, виды и режимы сварки, порядок наложения швов и контроль качества выполнения операций по сборке и сварке.

6.1.2. Технологический процесс сварки должен предусматривать преимущественное применение механизированных способов производства работ с обеспечением:

заданных проектом размеров и форм элементов;

механических свойств сварных соединений на уровне требований главы СНиП по проектированию мостов и труб и настоящей инструкции;

минимальных остаточных деформаций и напряжений в элементах, узлах и конструкциях.

6.1.3. При автоматической сварке постоянным током под флюсом стыковых соединении с Х-образной подготовкой связь параметров разделки кромок и режимов сварки определяется нижеприведенными зависимостями, в которых приняты следующие условные обозначения:

Н - глубина провара, мм;

В - ширина провара, мм;

 - коэффициент формы провара;

h - глубина проплавления верхних кромок разделки, мм;

а - величина зазора в стыке, мм;

р - величина притупления, мм;

z - глубина проплавления притупления, мм;

D - величина перекрытия слоев шва, мм;

a - угол раскрытия кромок, мм;

q - величина усиления шва, мм;

 - коэффициент формы усиления;

а_н - коэффициент наплавки, г/А×ч;

g - плотность наплавленного металла, г/см³;

F_н - площадь сечения слоя наплавленного металла, мм²;

F_эл - площадь поперечного сечения электрода, мм²;

С - площадь ослабления шва, заключенная между линией, соединяющей крайние точки расплавления кромок и линией, ограничивающей поверхность шва, мм²;

х - глубина ослабления, мм;

 - половина ширины проплавления без зазора, мм;

V_эл - скорость подачи электродной проволоки, см/с;

V_св - скорость сварки, см/с;

I_св - сварочный ток, А;

U_д - напряжение на дуге, В.

Геометрические параметры подготовки кромок и поперечного сечения шва показаны на рис. 7.

С целью предотвращения образования кристаллизационных трещин рекомендуется обеспечивать получение коэффициентов формы провара

y = 1,2¸1,3.

При многослойной сварке с разделкой кромок, если выдерживается условие z £ p, может быть допущен y = 1.

Для предотвращения непроваров в стыке при двусторонней сварке необходимо соблюдение условия

.

Рис. 7. Геометрические параметры подготовки кромок и поперечного сечения шва

Из рис. 7 следует, что ширина провара

В = 2в + а или ,

тогда

.

Площадь сечения слоя наплавленного металла определяется выражениями

 или .

Согласно рис. 7

F_н = вh + aH - с.

Значение с можно определить как площадь полуэллипса с большой осью, направленной поперек шва, т.е.

,

тогда

.

Глубину проплавления притупления можно определить по эмпирической формуле

.

В известном выражении глубины провара

Н = кI_св

коэффициент к может быть принят равным 0,02, если придерживаться рекомендуемого соотношения величины сварочного тока и напряжения на дуге в пределах

U_д = (0,043¸0,05)I_св.

6.1.4. Отступления от параметров режима сварки и разделки кромок, рекомендуемых настоящей инструкцией, при прочих равных условиях, приводят к следующим отклонениям и дефектам в сварных соединениях:

повышение сварочного тока увеличивает глубину провара основного металла, что приводит к получению узких швов, в которых ухудшаются условия кристаллизации расплавленного металла и облегчается возможность образования кристаллизационных трещин, затрудняется удаление газов из металла шва, вследствие чего увеличивается вероятность возникновения в нем пор и шлаковых включений;

снижение сварочного тока уменьшает глубину провара и способствует образованию непроваров в соединениях;

повышение напряжения на дуге увеличивает ширину сварочной ванны, что может приводить к образованию подрезов основного металла на границах со швом, а также - вследствие усиленного блуждания дуги - способствовать уменьшению глубины провара и увеличению вероятности получения непроваров в соединении;

снижение напряжения на дуге уменьшает ширину сварочной ванны и ухудшает форму провара, что увеличивает склонность швов к образованию кристаллизационных трещин;

увеличение скорости сварки уменьшает ширину сварочной ванны, ухудшает форму провара и повышает возможность образования кристаллизационных трещин. Кроме того, вследствие сокращения времени кристаллизации металла шва, затрудняется выход из него газов и полное освобождение от окислов, что увеличивает вероятность образования пор и шлаковых включений;

уменьшение скорости сварки приводит к наплыву расплавленного металла на кромки разделки, что способствует уменьшению глубины провара и образованию непроваров в соединениях;

увеличение притупления, уменьшение угла разделки кромок и зазора в стыке способствует образованию непроваров в соединениях;

уменьшение притупления, увеличение угла разделки кромок и зазора в стыке могут привести к чрезмерной глубине провара, что создает неблагоприятные условия кристаллизации шва, способствует образованию горячих трещин.

6.1.5. Сварка конструкций должна производиться после приемки ОТК операций сборки деталей элементов и узлов.

6.1.6. Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом следует выполнять постоянным током обратной полярности (минус на изделии).

6.1.7. Перед сваркой соединение, особенно в местах наложения швов, должно быть очищено от шлака на сборочных прихватках, пыли и других загрязнений. При наличии в соединении пересекаемого штыкового шва, заваренного первым, усиление его (в месте пересечения) должно быть удалено до получения заданной формы разделки кромок.

6.1.8. При сварке многопроходных швов каждый последующий слой должен накладываться лишь после тщательной очистки от шлака предыдущего слоя.

При обрыве дуги в процессе наложения шва кратер и прилегающий к нему участок шва длиной 50 мм должен быть очищен от шлака. Дугу следует зажигать на металле заваренного шва в 30-50 мм от кратера.

Зажигать дугу на основном металле и выводить на него кратер (за границами шва) запрещается.

По окончании сварки необходимо очистить металл шва и прилегающие к нему участки от шлака и брызг, осмотреть шов и проставить клеймо в начале и в конце шва на расстоянии 100 мм от шва и кромки металла. При длине шва менее 1 м клеймо сварщика ставится один раз.

Рис. 8. Направление оси электрода при сварке таврового соединения в нижнем угловом положении:

а - при вертикальном зазоре; б - при горизонтальном зазоре

6.1.9. Направление оси электродной проволоки при автоматической сварке элементов конструкций (если нет специальных указаний в технологической документации) должно быть следующим:

а) по продольной оси симметрии зазора стыкового соединения; если имеется разделка кромок, то такое направление относится лишь к сварке первых двух слоев с каждой стороны соединения. Последующее заполнение разделки кромок следует производить со смещением электродной проволоки на одну и другую сторону с периодическим наложением слоев по центру;

б) по продольной оси зазора таврового соединения, если сварка производится в нижнем положении в лодочку;

в) со смещением на 1-2 мм от вершины угла при сварке в нижнем угловом положении (рис. 8).

6.1.10. Режимы сварки соединений должны назначаться с учетом класса прочности и марки стали, толщины металла и параметров разделки кромок. При этом должны соблюдаться следующие условия:

а) скорость охлаждения w металла шва и зоны термического влияния (З.Т.В.) в субкритическом интервале температур, рассчитываемую по методике, приведенной в приложении 5, рекомендуется выдерживать при сварке в следующих пределах:

для низколегированной стали класса С46/33 - w = 8¸15 °С/с;

для низколегированной стали класса С52/40 -w = 15¸25 °С/с;

для углеродистых сталей класса С38/23 скорость охлаждения металла шва и З.Т.В. - не регламентируется;

при многопроходной сварке низколегированных сталей скорость охлаждения может быть увеличена до 125 % от рекомендуемой, но не более чем до 40 °С/с;

при однопроходной двусторонней сварке стыковых соединений без скоса кромок из низколегированной стали толщиной 8-16 мм скорость охлаждения может быть уменьшена до 4,5 °С/с при условии, что шов со второй стороны накладывается после полного охлаждения металла от нагрева при сварке первой стороны.

Для удобства пользования в табл. 14 приведены значения погонной энергии (q_п) при сварке стыковых соединений, соответствующие рекомендуемым скоростям охлаждения.

б) коэффициент формы провара y не менее 1,2;

Таблица 14

в) глубина проплавления притупления при наложении первого шва в стыковом соединении не должна превышать величины притупления, т.е.

z £ p;

при этом обязательно условие

,

т.е.

.

6.1.11. При выборе режимов сварки можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 9.

Рис. 9. График зависимости глубины проплавления Н от величины сварочного тока I и диаметра электрода d (мм)

6.1.12. При непрерывной сварке многослойных швов, для обеспечения требуемых свойств по линии сплавления и получения плавного сопряжения наружной поверхности шва с основным металлом, последние слои следует накладывать на измененном режиме с уменьшением сварочного тока на 10-15 % и их взаимным перекрытием на 1/3 ширины шва при соблюдении требований п. 6.1.9, а.

6.1.13. При сварке стыковых соединений сталей класса С52/40 толщиной более 16 мм необходимо производить предварительный подогрев кромок и прилегающих к кромкам участков основного металла шириной по 40 мм до температуры 120-150 °С.

При сварке тавровых и угловых соединений из деталей толщиной 20 мм и выше также следует производить предварительный подогрев металла свариваемых кромок до температуры 120-150 °С.

Подогрев производится перед наложением первого слоя на каждой из сторон стыкуемых деталей и, кроме того, после каждого длительного перерыва процесса сварки, сопровождающегося снижением температуры кромок ниже 100 °С.

Предварительный подогрев стали при сварке стыковых соединений осуществляется пропан-бутано-кислородным, пропано-воздушным или ацетилено-кислородным пламенем с использованием горелок, характеристики которых приведены в табл. 11. Горелку следует перемещать впереди сварочного автомата с заданной скоростью сварки. Допускается применение и других способов, обеспечивающих предварительный подогрев металла до требуемой температуры.

Требуемая эффективная мощность источника нагрева зависит от типа соединения подогреваемых кромок, приведенной толщины металла (табл. 15) и определяется для пропан-бутано-кислородных горелок типа ГЗУ-2-62-II по графику рис. 10, а, составленному с учетом следующих условий: ширина прилегающей к кромке нагреваемой зоны равна 4 см; усредненная температура подогрева на этой ширине равна 120 °С; скорость поступательного движения горелки вдоль свариваемых кромок равна скорости сварки V = 25 м/ч; расстояние l между подогревающей горелкой и сварочной дугой равно 80 см.

При увеличении l до 120 см требуемое q_э определяется по рис. 10, б.

Таблица 15

Для ацетилено-кислородных горелок допускается определять требуемую q_э по рис. 10, при этом значение q_э, полученное по графику, снижается на 10 %. Если скорость сварки V_cв отличается от принятой V = 25 м/час, то требуемую эффективную мощность q¢_э можно определять по q_э из рис. 10 с использованием формулы .

Определение действительной эффективной мощности пламени горелки следует осуществлять в соответствии с приложением 8 «Указаний по методам плавки элементов сварных мостовых конструкций», М., ЦНИИС, 1973.

Рис. 10. Зависимость эффективной мощности q_э нагревателя от приведенной толщины металла S_пp и температуры воздуха Т_в:

а - при расстоянии между подогревающей горелкой и сварочной дугой l = 800 мм; б - при l = 1200 мм

6.1.14. При использовании в конструкциях других марок сталей, соответствующих по классу прочности мостовым сталям, сварку соединений допускается производить на приведенных в настоящей инструкции режимах лишь после обязательной проверки на контрольных образцах показателей механических свойств в соответствии с ГОСТ 6996-66, ГОСТ 9454-78 и главой СНиП по производству и приемке металлических конструкций.

6.1.15. Если в сварном соединении используются стали различных марок, то следует применять способ сварки, сварочные материалы и режимы сварки, предусмотренные для стали более низкого класса.

6.2. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

6.2.1. Двустороннюю автоматическую сварку стыковых соединений на флюсовой подушке следует выполнять с соблюдением следующих требований:

сварка с первой стороны выполняется на флюсовой подушке, а сварка с обратной стороны - без нее;

кантовка детали после наложения швов с одной стороны допускается при температуре металла швов не выше 200 °С и без резких ударов;

сварку следует выполнять на режимах, приведенных для сталей класса С38/23 и С46/33 в табл. 16, а для сталей класса С52/40 - в табл. 17.

6.2.2. Автоматическую и полуавтоматическую сварку угловых соединений в нижнем положении в лодочку и в нижнем угловом положении следует выполнять на режимах, приведенных в табл. 18.

6.2.3. Автоматическую сварку элементов коробчатого сечения болто-сварных решетчатых пролетных строений следует производить двухдуговым автоматом в последовательности, приведенной на рис. 11.

При величине зазора в соединениях листов не более 0,5 мм допускается наложение швов в последовательности 1, 4, 2, 3.

Режимы сварки наружных швов в угловых соединениях сварных элементов коробчатого сечения следует назначать в зависимости от требований по глубине провара (табл. 19).

6.2.4. Двустороннюю автоматическую сварку под флюсом с применением металлохимических присадок надлежит выполнять с соблюдением следующих условий:

засыпку металлохимической присадки перед сваркой следует производить по всей длине соединения, кроме мест постановки прихваток, на всю высоту зазора, равную толщине металла (заподлицо) для толщин металла 20 и 25 мм и с превышением над поверхностью свариваемого металла на 4 ± 1 мм для толщины 32 мм.

Для угловых швов тавровых соединений металлохимическая присадка дозируется с помощью шаблона (рис. 12).

Таблица 16

____________

* Диаметр электродной проволоки d_эл = 5 мм.

** Для первого прохода с первой стороны.

Номер шаблона должен соответствовать катету треугольника, образуемого засыпаемой присадкой, и приниматься в соответствии с табл. 20.

Рис. 11. Последовательность наложения швов при сверке коробчатых элементов двухдуговым автоматом

Рис. 12. Схема дозирования металлохимической присадки при подготовке тавровых соединений к сварке в нижнем положении в лодочку:

1 - стенка балки; 2 - шаблон; 3 - пояс балки

сварку стыкового соединения с первой стороны следует производить на подушке из крупки, приготовленной из сварочной проволоки той же марки и того же гранулометрического состава, что и для металлохимической присадки, засыпаемой в сварочный зазор;

Таблица 17

_____________

* Диаметр электродной проволоки d_эл = 5 мм.

** При толщине свариваемого металла 32 мм и выше корневой шов стыкового соединения выполняется с применением проволоки Св-08ГА и флюса марки АН-348-А.

Таблица 18

Таблица 19

____________

* Диаметр электродной проволоки d_эл = 2 мм.

Таблица 20

сварку стыковых соединений следует выполнять в нижнем положении, а угловых и тавровых соединений - в нижнем положении в лодочку;

после выполнения сварки с первой стороны свариваемые детали следует перекантовать и металлической щеткой удалить нерасплавившуюся присадку;

сварку стыковых, угловых и тавровых соединений следует производить на режимах, приведенных в табл. 21;

сварку следует осуществлять, как правило, без перерыва по всей длине соединения. При случайном обрыве дуги кратер шва необходимо удалить зачисткой шлифовальным кругом. Сварку следует возобновлять на шве не ближе 20 мм от места обрыва дуги.

6.2.5. Полуавтоматическую сварку под флюсом швов угловых и тавровых соединений следует выполнять электродной проволокой диаметром 2 мм.

Таблица 21

Примечание. Вылет электродной проволоки диаметром d_эл следует принимать: при d_эл = 4 мм - 35-40 мм, при d_эл = 5 мм - 40-45 мм.

Таблица 22

____________

* Диаметр электродной проволоки d_эл =2 мм.

** Первый проход.

*** Последующие проходы.

Рекомендуемые режимы полуавтоматической сварки под флюсом швов тавровых и стыковых соединений с разделкой кромок для приварки фасонок к основным элементам приведены в табл. 22.

6.3. Полуавтоматическая сварка в углекислом газе

6.3.1. Подготовка кромок и размеры выполненных швов в основном должны соответствовать ГОСТ 14771-76. При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,2 мм допускается применять основные типы сварных соединений и их конструктивные элементы по ГОСТ 5264-69.

6.3.2. Диаметр электродной проволоки и сварочный ток выбирают исходя из размеров шва, положения его в пространстве, толщины свариваемого металла и имеющегося в наличии сварочного оборудования. Наиболее часто применяемые режимы полуавтоматической сварки сплошной проволокой приведены в табл. 23.

6.3.3. Режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе в импульсном режиме для сплошной проволоки приведены в табл. 24, а для порошковой проволоки - в табл. 25.

6.3.4. Сварку в нижнем положении рекомендуется производить электродной проволокой диаметром 1,6-2,0 мм, а сварку в вертикальном и потолочном положении - на импульсном режиме электродной проволокой диаметром 1-1,4 мм (см. табл. 24).

6.3.5. Необходимую для получения заданной величины сварочного тока скорость подачи электродной сплошной проволоки следует назначать по рис. 13, а порошковой проволоки - по рис. 14.

6.3.6. Рекомендуемые при сварке сплошной проволокой на неимпульсном режиме вылеты электродной проволоки следует принимать согласно рис. 15, а при сварке порошковой проволоки - согласно рис. 16.

6.3.7. При полуавтоматической сварке в углекислом газе в нижнем положении электродную проволоку перемещают поступательным движением вдоль оси шва, возвратно-поступательным движением по спирали и т.д. (рис. 17).

Применение того или иного способа перемещения электродной проволоки зависит от толщины металла, формы подготовки кромок, количества слоев и режима сварки.

6.3.8. Перемещать электродную проволоку при сварке можно слева направо («углом назад»), справа налево («углом вперед») и на себя.

Таблица 23