3. Устройство соединений металлических конструкций

Металлические конструкции на монтаже соединяют между собой сваркой или на болтах.

Сварные соединения* наиболее распространены. Их выполняют ручной электродуговой сваркой. Ручную сварку выполняют на постоянном или переменном токе. Постоянный ток, обеспечивающий большую стабиль­ность дуги, а-еледовательно, и лучшую устойчивость сва­рочного процесса, используют для сварки ответственных конструкций, преимущественно из низколегированных сталей, а также для сварки листовых конструкций, ра­ботающих под давлением или имеющих малую толщину.

В последнем случае сварку производят на токе обратной полярности (изделие—катод, электрод—анод). Темпера­тура катода всегда меньше температуры анода, что пре­дохраняет свариваемое изделие от прожога. Во всех ос­тальных случаях для сварки используют переменный ток, при котором требуется более простая аппаратура.

Подготовка^ стыков к сварке заключается в их за­чистке, а также в проверке точности обработки кромок стыкуемых элементов и зазоров согласно нормативным документам. Стыкуемые кромки стальных конструкций зачищают на участке, превышающем ширину шва на 20... ...30 мм в каждую сторону по всей его длине. Монтажные соединения собирают при помощи прихваток или сбо­рочных приспособлений. Число, размер и длина прихва­ток в сварных соединениях, воспринимающих монтажные нагрузки, определяют расчетом и указывают в ра­бочих чертежах. В прочих соединениях общая длина при­хваток должна составлять не менее 10 % длины монтаж­ного шва и быть не менее 50 мм. Наложение шва поверх прихваток допускается только после зачистки' послед­них, а каждого слоя при многослойной сварке — после очистки предыдущего слоя од -шлака, брызг металла и вырубки из него участков с порами, раковинами и тре­щинами. При двухсторонних швах (в соединениях лис­товых конструкций) корень основного шва вырубают до чистого металла и очищают перед наложением подва- рочного шва.

В процессе подготовки стыков и сварки важно со­блюдать условия, способствующие снижению остаточных напряжений и, следовательно, вероятности появления..

деформаций и трещин в сварных соединениях. К этим условиям относятся обеспечение проектных зазоров при сборке (увеличенные зазоры приводят к повышению усадки шва в результате роста наплавленного металла); соблюдение последовательности наложения швов, спо­собствующей максимальной свободе температурных де­формаций; соблюдение режима остывания шва (предва­рительный прогрев стали в зоне стыка) и др.

С целью снижения влияний сварочных напряжений на прочность конструкции монтажные соединения сва­ривают в определенной последовательности. В стыке дву­тавровой колонны с опорной плитой вначале сваривают стенку с „плитой с одной стороны, а затем — с другой. Полки с внутренних сторон сваривают с плитой на диа­гонально противоположных частях соединения в одном и другом'направлениях, а затем последовательно свари­вают каждую из полок с наружной стороны. Швы в уз­лах примыкания ригелей к колоннам накладывают по­очередно в диагонально противоположных секторах со­единения. При длине шва до 1000 мм — от середины к краям’в двух направлениях. Сварку каждого стыка производят до полного окончания без перерывов.

Высокое качество сварного соединения достигается строгим соблюдением технологического процесса, режи­мов сварки, применением материалов с необходимыми свойствами.

Качество сварных соединений проверяют наружным осмотром (трещины, подрезы, маломерность, поры), гам- марентгенографированием, ультразвуком (трещины, не- провары, поры). Число мест и протяженность контроли­руемых швов устанавливаются СНиПом и проектом.

Плотность сварных соединений контролируют различ­ными способами. Например, шов промазывают с одной стороны керосином, а с другой — мелом, и по появлению на стороне, обмазанной мелом, пятен керосина судят о на­личии дефектов шва. Плотность швов определяют также вакуумной камерой, создавая внутри нее разрежение (рис. Х.61). Дефектный шов, смазанный пенообразую­щим составом (например, мыльным раствором), под дей­ствием вакуума пропускает воздух, и по наличию пузы­рей судят о месте и величине дефектов. Иногда плотность швов контролируют химическим методом. Для этого с одной стороны сварного соединения под небольшим из­быточным давлением создают^ среду из смеси аммиака

Х.61. Контроль плотности сварных соединений с использованием эф­фекта вакуума

1 — контролируемый шов; 2 — губ­чатая резина; 3- — крышка из плек­сигласа; 4 — вакуумметр; 6 — ваку* ум-насос

с воздухом, а с другой соединение промазывают индика- тором (водно-спиртовым раствором фенолфталеина) или наклеивают матерчатые ленты, пропитанные 5 %-ным раствором азотнокислой ртути. Аммиак, пройдя через неплотности сварного соединения, окрашивает раствор фенолфталеина в ярко-рыжий цвет или вызывает потем­нение азотнокислой ртути; таким образом выявляется дефект.

Сведения о сварке записывают в журнал: указывают дату выполнения сварки, расположение узла, характе­ристику шва, марку электрода, фамилию сварщика, дан­ные о погоде.

Болтовые соединения осуществляют болтами обьга- нОй прочности и высокопрочными. Болты обычной проч­ности бывают грубой, нормальной и повышенной точно­сти. Болты нормальной и повышенной точности отлича­ются от болтов грубой точности несколько более высоким качеством обработки поверхности, не влияющим, однако, на расчетные характеристики прочности соединения, что обеспечивает им полную взаимозаменяемость.

В соединениях на болтах обычной прочности усилия от одного элемента к другому передаются за счет рабо­ты кромок отверстий на смятие и стержня болта на срез.

Соединения на высокопрочных болтах осуществляют двух видов: сдвигоустойчивые и с несущими болтами.

При подготовке стыкуемых поверхностей их очища­ют от грязи, ржавчины, снега, льда, масла и пыли. Кро­ме того, необходимо спилить <вапильнаком или срубить зубилом заусенцы на кромках, деталей и отверстий, а также тщательно выправить неровности, вмятины, по­гнутости деталей соединения, которые могли возникнуть во время транспортировки конструкций, а также при их погрузке и разгрузке. Без выполнения этих работ невоз­можно обеспечить плотное взаимное соприкосновение всех деталей стыка — элементов конструкций, прокла­док, накладок.

Проектное взаимное расположение соединяемых эле­ментов достигают совмещением в монтажном соедине­нии всех отверстий с помощью проходных оправок, диа­метр цилиндрической части которых должен быть на 0,2 мм меньше диаметра отверстий (рис. Х.62, а). Вруч­ную с помощью кувалды оправку забивают в отверстия; при этом коническая часть упирается в кромки отвер­стий, которые по мере перемещения оправки в глубь па­кета совмещаются. Часть отверстий (не менее 10 %) должна быть заполнена пробками (рис. Х.62, б), кото­рые служат для фиксации взаимного расположения со­единяемых элементов и предупреждения их сдвига. По­этому, в отличие от оправки, длина цилиндрической час­ти пробки Должна быть больше суммарной толщины всех деталей собираемого элемента (толщины пакета), а дли­на конической части обеспечивать только удобство уста­новки пробки в отверстия. После установки пробок оправ­ки выбивают.

Стяжку пакета (соединяемых деталей стыка) произ­водят сборочными болтами, которые устанавливают в каждое третье отверстие, но не реже, чем через 500 мм. Болты затягивают до отказа и дополнительно подтяги­вают после установки смежного болта.

Необходимой плотности собираемого пакета можно достигнуть только в том случае, если при установке каж­дого болта будет обеспечена возможность последова­тельного устранения неплотности в. стыке. Во многих слу­чаях это может быть достигнуто установкой болтов от середины (центра) стыка к краям, но иногда при опре­деленных конструктивных решениях стыков требуется иной порядок установки болтов (от края к середине узла).

При неправильной очередности затяжки болтов не­плотности устранить невозможно, так как свободному го­ризонтальному перемещению стыковых элементов будут препятствовать силы трения от натяжения ранее постав­ленных болтов.

При сборке соединения (стыка или узла) неизбежна различная степень взаимного смещения отверстий (из- за неточности .их расположения), называемая чернотой (рис. Х.63). Отверстия, выполненные на заводе-изгото- вителе на меньший диаметр, доводят после сборки на монтажной площадке до проектных размеров рассверли­ванием, которым одновременно ликвидируют и черноту.

е» к:г