книги из ГПНТБ / Кузьминов С.А. Сварочные деформации судовых корпусных конструкций

МОСТИ, обеспечивающей свободное укорочение поперечных сварных соединений, для чего:

а) поперечные соединения собирать на электроприхватках, а про­ дольные — на гребенках;

б) гребенки по продольным соединениям заменять электропри­ хватками после сварки поперечных соединений секций.

Сварку монтажных стыков производить одновременно и по воз­ можности большим количеством сварщиков. Размещение сварщиков по монтажному стыку должно быть равномерным.

Рис. 137. Схема последовательности приварки продольно­ поперечного набора к полотнищу одновременно четырьмя сварщиками,

Местные деформации* Для уменьшения угловых деформаций необходимо электроприхватки при сборке устанавливать со стороны, обратной наложению первого прохода.

При сборке тонколистовых полотнищ (6=^8 мм) электропри­ хватки следует устанавливать от середины стыковых соединений к их концам, этим самым выбираются первоначальные бухтины и полотнище как бы сглаживается по стыкуемым кромкам. При сборке тавровых соединений электроприхватки необходимо также устанав­ ливать от середины соединения к концам, постепенно поджимая поясок (полотнище) к стенке набора.

При сборке полотнищ толщиной б > 8 мм с целью выравни­ вания поперечного укорочения по длине шва и уменьшения «домиков» по концам сварных соединений [99] электроприхватки устанавли­ вают в очередности, приведенной на рис. 138.

Для уменьшения поперечного излома поясков тавровых балок необходимо собирать их попарно один к другому с обратным упру­ гим (рис. 139, а) или пластическим (рис. 139, б) изгибом поясков. Величина стрелки обратного поперечного изгиба должна равняться величине ожидаемого изгиба пояска от приварки его к стенке.

231

Чтобы уменьшить завал стенки сварной тавровой балки, реко­ мендуется одновременная сварка с обеих сторон или установка вре­ менных книц со стороны, противоположной наложению первого шва.

При односторонней разделке кромок или разных катетах швов стенку надо устанавливать с завалом на 2—3° в сторону, противо­ положную разделке (рис. 139, в).

Если разделка кромок стенки сварной балки симметричная, первые проходы (с каждой стороны) выполняются в одном направле­ нии, последующие— в противоположном направлении (рис. 140).

Рис. 139. Схема сборки тавровых балок: а — с эластичным крепле­ нием и обратным упругим выгибом пояска; б — с пластическим вы­ гибом пояска; в — с предварительным завалом стенки.

При многопроходной сварке стыкового Х-образного соединения сварку следует производить симметрично с двух сторон. Очеред­ ность наложения валиков выбирается с таким расчетом, чтобы не возникала угловая деформация.

Если выполнение сварки поочередно с двух сторон невозможно, для уменьшения угловых деформаций сборку следует производить на гребенках, устанавливаемых параллельно одна другой и под

232

углом 45° к стыковому соединению при сварке корня шва методом «дуга в дугу» и перпендикулярно соединению во всех остальных случаях.

Для уменьшения угловых деформаций стыковых соединений конструкций из высокопрочных сталей гребенки рекомендуется устанавливать с обеих сторон свариваемых листов, но приваривать только к одному из стыкуемых листов, обеспечивая этим свободное поперечное укорочение без угловых деформаций.

Чтобы уменьшить прогиб («домиков») по криволинейным стыкам изогнутых полотнищ, стык надо сваривать с внутренней стороны

цах стыков и пазов полотнища может быть уменьшена за счет повышения скорости сварки (при

этом ручную сварку следует заменить автоматической), установки на концах стыков и пазов технологических планок со сплошной приваркой к кромке полотнища; поджатая и прихватки полотнища к плите на концах стыков и пазов.

Для уменьшения волнистости тонколистовых полотнищ их не­ обходимо перед сваркой и приваркой набора закреплять по контуру к жесткой плите (или постели) прихватками или струб­ цинами.

Уменьшение прогибов («домиков») по криволинейным монтажным стыкам достигается сваркой стыков изнутри ниточными швами, а также, если отсутствует набор, пересекающий монтажный стык, или между ребрами большое расстояние, отжатием обшивки наружу (перед сваркой) посредством приспособлений типа «рыбий хвост», гребенок с клином или специальными поперечными бракетами

(рис. 141).

Для уменьшения выпучивания стенок набора (флоров, стрин­ геров) сварку обшивки и настила второго дна, а также приварку насыщения следует производить до жесткого соединения набора между собой, т. е. применять раздельный способ сборки и сварки набора.

* Швы с минимальным поперечным сечением, выполняемые без колебания элек­

трода.

** При этом снижается производительность труда, что необходимо учитывать при нормировании сварочных работ.

233

Кроме того, для уменьшения выпучивания флоров необходимо, чтобы начальная псгибь при установке их на секцию была возможно меньшей, крепление к полотнищам осуществлялось на электро­ прихватках, а после установки флоры по свободным кромкам под­ креплялись временными ребрами жесткости на электроприхватках.

ла

Рис. 141. Схема установки временных бракет по монтажному стыку.

а = 1 -*5-2°, I = а — 50 мм; b — 200— 300 мм; / — обшивка; 2 — набор; 3 — бракета;

4 —' скоба; 5 — клин; б — монтажный криволинейный стык.

Чтобы уменьшить местную деформацию листов от приварки к ним насыщения, необходимо:

сбшивку перед сваркой выжать наружу вместе с привариваемой деталью домкратами на 1—2 мм. Домкраты не снимать до оконча­

выправленные и проверенные на прямолинейность, укладывают на стенд так, чтобы сторона, к которой должен привариваться набор, была обращена к стенду, а затем скрепляют электроприхватками,

* Для увеличения теплоотдачи (что уменьшает укорочение сварных соедине­

ний) стенд желательно облицевать листами из материала С большой теплопровод­

ностью (АМг5, АМг61 и т. п-).

234

Выполняемыми от середины полотнища к его концам. В процессе сборки их рекомендуется «разглаживать» с помощью технологиче­ ских грузов. Однако при сборке не допускается принудительное стягивание и разжатие стыкуемых кромок;

2)после сборки полотнище крепят по контуру к сборочному

(рис. 143). Кроме этого, тонколистовые конструкции, особенно конструкции из легких сплавов, при сварке крепят прижимными

Р и с . 143. С хем а за к р е п л е н и я п ол от н и щ а п о к о н т у р у

к с т е н д у .

балками по обе стороны соединения для уменьшения и выравнива­ ния по толщине пластических деформаций укорочения. Прижимные балки устанавливают в непосредственной близости от швов (20 мм в сторону от шва) и снимают их после сварки и стыкования данного соединения;

3)стыки и пазы сваривают напроход автоматом и обратно­ ступенчатым способом ручной сваркой;

4)после полного остывания полотнища срубают прихватки, которыми оно крепилось к стенду. Полотнище кантуют, обжимают грузами и снова закрепляют по контуру электроприхватками. Подварка стыков и пазов полотнища производится так же, как и сварка;

5)набор устанавливают и прихватывают к полотнищу без зазора прихватками через 300—350 мм. Набор сваривают между собой и приваривают к полотнищу ячейковым способом;

6)после полного остывания сварных соединений конструкцию освобождают от закреплений;

7)если конструкция имеет набор только одного направления, перед освобождением ее от закреплений устанавливают две рыбины по кромкам секции перпендикулярно набору для раскрепления секции и удобства транспортировки (рис. 143).

235

Сборка и Сварка цилиндрических конструкций должны про­ изводиться в следующей очередности:

1)из согнутых листов собирают обечайки на прихватках;

2)сваривают пазы с наружной стороны на две трети глубины Х-образной разделки и полностью с внутренней стороны;

3)заваривают оставшуюся часть разделки пазов с наружной

стороны *;

4)устанавливают и поджимают к обшивке шпангоуты, закреп­ ляют прихватками к обшивке и по своему стыку;

5)сваривают стыки шпангоутов;

6)приваривают шпангоуты к обшивке обечайки.

Если сварная конструкция (фундамент, опорная плита и т. п.) должна подвергнуться последующей механической обработке (строжке, фрезеровке и т. п.), для сохранения формы и размеров этой конструкции необходимо снять (значительно уменьшить) вну­ тренние напряжения в ней. Напряжения могут быть уменьшены термической обработкой (отпуск, отжиг и т. п.), механическим растяжением или изгибом и «тепловыми домкратами» — нагревом полос вдоль сварных соединений до температуры 200—300° С одно­ временно с обеих сторон сварного соединения.

Последние два способа не могут полностью снять внутренние напряжения. В этом случае механическую обработку необходимо производить ступенями за три-четыре раза. После обработки на каждой ступени откреплять конструкцию от станка для выявления изгиба вследствие перераспределения напряжений. На последней ступени снимать минимальный слой металла (обрабатывать с малой глубиной резания).

§3 5

Технологические мероприятия по компенсации сварочных деформаций

Общие деформации конструкции, т. е. уменьшение габаритных размеров и изгиб, определенные расчетом, должны быть компенси­ рованы увеличением начальных размеров конструкции и приданием ей обратного выгиба при сборке. Укорочение от сварки конструк­ ции по длине компенсируется увеличением соответствующих раз­ меров продольных связей на долю их укорочения, определяемую расчетом для каждой связи.

* П р и св а р к е п а зо в н ео б х о д и м о сл ед и т ь за ф ор м ой о б еч а й к и . П р и п оя в л ен и и

236

Укорочение конструкции по"~ширине должно быть компенсиро­ вано удлинением элементов поперечного набора и соответствующим увеличением расстояния между элементами продольного набора.

Уменьшение шпации компенсируется при установке поперечного набора увеличением шпации на долю расчетного укорочения от сварки.

4

Р и с . 144. С хем а к ом п ен сац и и и зги б а д н и щ ев ой сек ц и и п о д л и н е .

1 — заданная (теоретическая) форма днищевой секции по длине; 2 — изгиб секции, сварен­ ной без предварительного обратного прогиба; 3 — развал сборочной постели, компенсирую­ щий изгиб секции от сварки; 4 — лекала сборочной постели; 5 — основание сборочной по­ стели; 6 — элементы поперечного набора секции; 7—элементы продольного набора секции.

Для компенсации изгиба сварных тавровых балок целесообразно до приварки пояска к стенке (предварительно собранных на при­ хватках) придавать балке обратный упругий выгиб на величину ожидаемого изгиба с помощью скоб, клиньев, домкратов и других приспособлений или вырезать стенку балки с измененной кривизной на величину ожидаемого изгиба от сварки.

Изгиб конструкции (секции) по длине или ширине, т. е. «завал» или «развал» секции в результате сварки, может быть компенсиро­ ван обратным выгибом секции путем соответствующей корректи­ ровки обводов рабочей поверхности сборочной постели (рис. 144). Для получения обводов постели необходимо на плазе вычертить откорректированный чертеж корпуса, по которому должны быть изготовлены шаблоны. По шаблонам подрезают лекала постели и смещают их относительно среднего шпангоута (рис. 145).

Обратный изгиб свариваемой конструкции может быть осуще­ ствлен:

изготовлением деталей конструкции по корректированному кор­ пусу, вычерченному на плазе с учетом расчетных сварочных де­ формаций;

смещением деталей при сборке (излом стрингеров, наклон и сме­ щение бракет флоров и т. д.);

упругим выгибом с частичным смещением деталей (рис. 146). Построение корректированного корпуса на плазе производится

следующим образом. Горизонтальные и вертикальные смещения точек обвода, находящихся на расстоянии от диаметральной пло­ скости, определяют по формулам (201—208). Вычисленные смещения

237

$

Рис. 145. Схема компенсации деформаций днищевой секции по ширине.

1 — корректированная форма лекал сборочной постели, компенсирующая горизонтальные и вертикальные смещения точек секции; 2 —■•заданная (теоретическая) форма поперечного сечения секций; 3 — искаженная форма поперечного сечения секции, собранной и сваренной в постели без корректировки формы и размеров ее лекал; 4 — лекала постели.

Рис. 146. Схема установки продольного неразрезного набора при сборке днище­ вой секции в постели с предварительным развалом.

I — листы продольного набора; 2 — припуск на укорочение от сварки; 3 — лекала сбороч­ ной постели: f — величина продольного развала сварочной постели; fуП — величина упру­

гого изгиба листа набора.

Рис. 147. Схема определения формы шпангоута корректированного корпуса на плазе.

/ — заданная (теоретическая) форма поперечного сечения секции; 2 — корректированная форма поперечного сечения секции с учетом сварочных деформаций; s и [ — горизонтальное и вертикальное смещения точек наружной обшивки, находящихся на расстоянии b от диа­ метральной плоскости; Sj и — то же для точек, находящихся на расстоянии 6*.

238

наносят на плазовую разбивку и полученные точки соединяют плав­ ной кривой (рис. 147).

Аналогично производится расчет и построение продольного «развала» секции по стрингерам или батоксам.

Рис. 148. Схема упругого изгиба секции на постели с ци­ линдрической поверхностью.

S — стрелка обратного изгиба секции; R — радиус постели.

Рис. 149. Схема создания обратной эллиптичности цилиндрическим конст­ рукциям: а — схема крепления талрепов к внутренним шпангоутам; б — схема крепления талрепов к обшивке при наружных шпангоутах.

Для уменьшения ребристости плоского полотнища приварку набора главного направления к полотнищу необходимо производить с обратным выгибом на стенде (постели), имеющем цилиндрическую поверхность (рис. 148). Стрелка прогиба ци­ линдрической постели определяется из условия создания напряжений в крайних волокнах по­ лотнища, равных 0,5ат, т. е. по формуле

(423)

Эллиптичность цилиндрических конструкций должна быть компенсирована созданием обрат­

239

Эллиптичность от сварки пазов при наличии внутренних шпан­ гоутов может быть снижена отгибом пазовых кромок перед их свар­ кой посредством клиньев (рис. 150). Клинья удаляют после уста­ новки прихваток по пазам при вырезке шпигатов в шпангоутах.

Прогиб кольцевых стыков снижается установкой временных поперечных бракет (рис. 151).

Рис. 151. Брэкеты для уменьшения радиальных сме­ щений кольцевого стыка.

А -А

Рис. 152. Схема приспособления для обратного выгиба монтажных кромок [обшивки.

Распорка ( домкрат)

Рис. 153. Схема обратного выгиба свободного участка полотнища наружной обшивки.

Если временные бракеты не обеспечивают снижения прогибов («домиков») до требуемых, то для уменьшения «домиков» по монтаж­ ным стыкам перед сваркой необходимо выжать специальным при­ способлением свариваемые кромки в обратную сторону (рис. 152) на величину, равную расчетному значению прогиба кромки.

Поворот кромки полотнища от приварки ребра или другого элемента, параллельного кромке, компенсируется обратным выгибом кромки (рис. 153) на величину, равную расчетному значению про­ гиба кромки.

240