В прямом стыке;
В косом стыке;
Предварительный выгиб концов стыкуемых деталей
Отклонение плоскости отдельных листовых деталей от заданного в проекте угла примыкания к основному сечению может быть в случаях (рис. 15.12):
при примыкании в тавр столика или фасонки, особенно при V-образной разделке кромок (рис. 15.12, а);
при выступах листовых деталей в виде консолей за пределы основного сечения (рис. 15.12, в).
Конструкторы предусматривают Х-образную разделку кромок, постановку ребер или подкосов (рис. 15.12, г).
В технологическом процессе сварки предусматривают: сборку с предварительным перекосом (рис. 15.12, б); применение проковки при V- и Х- образной разделке и многослойной ручной сварке; установку временных ребер или подкосов.
Рис. 15.12. Отклонение деталей от заданного угла примыкания:
а) в столике; б) предварительный перекос столика; в) деформация выступа опорной плиты; г) установка временных или постоянных ребер; 1 – сборка с предварительным перекосом; 2 – временные или постоянные ребра
15.3. Общие мероприятия по борьбе с остаточными напряжениями и деформациями от сварки
Конструктивные решения и технология производства конструкций должны обеспечивать минимальные остаточные напряжения и деформации после сварки.
Существует три основных пути уменьшения сварочных напряжений и деформаций:
Снижение величины пластической деформации укорочения и уменьшения объема металла, подверженного пластической деформации при сварке путем:
а) регулирования термических воздействий при сварке – уменьшением количества швов и их размеров, предварительным подогревом и т.п.;
б) механическими способами: растяжением или изгибом элементов при их сварке и т.п.;
Создание в элементах до сварки искусственных деформаций равных по величине и противоположного знака против ожидаемых от сварки, симметричного расположения швов, рациональная технология сборки и сварки.
Искусственное образование пластических деформаций растяжения после сварки путем:
а) проковки наплавленного металла шва;
б) прокатки после сварки (элементов, оболочек);
в) удлинения элементов растяжением или изгибом после сварки;
г) жесткое закрепление элементов или узлов при проведении сварки;
д) высокого отпуска после сварки;
е) термической правки.
15.3.1. Снижение остаточных напряжений
Практическое применение для снижения сварочных напряжений нашли такие способы:
Предварительный и сопутствующий низкотемпературный подогрев при сварке (до 200-250°С) снижает остаточные растягивающие напряжения до 50%, т.к. уменьшается зона нагрева основного металла при сварке; в связи с этим уменьшается объем металла, получающего пластические деформации укорочения. Этот способ особенно радикален для некоторых легированных сталей, имеющих нижнюю температуру структурных превращений ниже температуры, при которой сталь переходит в пластическое состояние.
Проковка (проколачивание) наплавленного металла производится для каждого очередного слоя при многослойной ручной сварке (кроме первого и последнего). От действия частых ударов тупого зубила металл осаживается в направлении удара и расширяется в двух других направлениях, что снижает остаточные растягивающие напряжение (рис 15.13). Проковка швов – универсальный метод для борьбы с остаточными напряжениями и деформациями.
Прокатка (вальцовка) зоны сварного соединения листовых сварных деталей на вальцах устраняет не только остаточные деформации, но и снижает сварочные напряжения. Этот способ дает одновременную равномерную пластическую деформацию растяжения по всей длине сварного шва.
Рис. 15.13. Эскизы:
а) тупого зубила; б) установление степени проковки на образце; в) то же в конструкции
Приложение нагрузок к сварным элементам и соединениям как во время сварки, так и после окончания сварочных работ приводит к значительному снижению остаточных напряжений, однако технически этот способ иногда трудно осуществить. Разновидность этого способа – приложение переменных усилий циклического характера.
Местный нагрев – эффективный способ перераспределения остаточных напряжений. Вокруг зоны местного нагрева, сопровождающегося пластическими деформациями, после остывания образуются остаточные сжимающие нагревания.
Высокотемпературный отпуск при Т=600-800°C единственный способ, который снимает остаточные напряжения первого рода и наклеп, а также напряжения второго и третьего рода. Степень снятия напряжений достигает 85-90% равномерно по всему элементу или узлу. Этот способ ввиду больших габаритов строительных конструкций трудно применим и дорогостоящий. К тому же в строительных сталях большую величину имеют только остаточные напряжения первого рода, устраняемые более простыми способами.