Сварочные работы в строительстве. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Сварочные работы в строительстве»

294

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра металлических конструкций

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ по курсу

«Сварочные работы в строительстве»

Составители: В.В. Зверев, Д.В. Козомазов, Д.П. Попоудин

Липецк Липецкий государственный технический университет

2014

УДК 621.791(07):69(07)

З-433

Рецензент: канд. техн. наук, доц. Н.В. Капырин

Зверев, В.В.

З-433 Сварочные работы в строительстве [Текст]: методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Сварочные работы в строительстве» /

В.В. Зверев, Д.В. Козомазов, Д.П. Попоудин – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2014. – 27 с.

Приведены основные положения по выполнению лабораторных по курсу

«Сварочные работы в строительстве».

Предназначены для студентов 3 и 4 курса очной и очно-заочной форм обучения направления 270800.62 «Строительство» специальности

«Промышленное и гражданское строительство»

Табл. 2. Ил. 21. Библограф.: 5 назв.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2014

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ВНЕШНИЙ ОСМОТР И ОБМЕР СВАРНЫХ ШВОВ

1. Цель работы

При выполнении работы студент должен ознакомиться с методикой контроля качества сварных швов внешним осмотром, а также приобрести навыки в использовании универсальных шаблонов.

2. Пояснения к работе

Приступая к выполнению лабораторной работы, студент должен знать, что внешним осмотром готового сварного изделия невооруженным глазом или лупой, с 5-10-кратным увеличением, можно выявить различные наружные дефекты: наплывы, подрезы, непровары, прожоги, трещины (рис. 1) и т.д.

Рис. 1. Виды дефектов при сварке:

1 - наплыв; 2 - подрез; 3 - непровар; 4 - трещины; 5 - поры; 6 - шлаковые включения

Эти дефекты образуются из-за отступлений в технологии при автоматической сварке (нарушение скорости подачи проволоки, скорости сварки и т.п.) и низкой квалификации сварщика при ручной сварке. Неправильная форма швов (в частности, чрезмерное усилие, резкие переходы от шва к основному металлу, бугристость и т.п.) может существенно снижать работоспособность соединений, особенно при динамических или вибрационных нагрузках, а также в хрупких материалах.

3

Размеры швов должны соответствовать требованиям ГОСТ, проектной документации и техническим условиям. Не допускается какое бы то ни было уменьшение фактического размера шва по сравнению с заданным (номинальным) размером.

3.Инструменты и материалы

1.Набор сварных соединений с дефектами и без них.

2.Лупа с 5-10-кратным увеличением.

3.Металлическая щетка.

4.Обычные измерительные инструменты (линейка, штангенциркуль) и

специальные шаблоны (рис. 2, 3, 4).

Рис. 2. Набор шаблонов для определения размеров угловых и стыковых швов

Рис. 3. Универсальный шаблон Ушерова – Маршака

4

Шаблон Ушерова-Маршака применяется для контроля размеров угловых швов, а также для контроля размеров стыковых швов.

Рис. 4. Универсальный шаблон Красовского для контроля размеров сварных швов:

а - общий вид шаблона; б - измерение стыкового шва; в - измерение шва при соединении внахлестку; г - измерение углового шва таврового соединения;

д - измерение зазора между кромками

4.Порядок выполнения работы

1)Зачистить поверхность шва и прилегающие к нему участки основного ме-

талла стальной щеткой до металлического блеска.

2) С помощью шаблонов и измерительных инструментов определить геомет-

рические размеры стыкового или углового шва.

3) Определить имеющиеся поверхностные дефекты, замерить их величину.

Мелкие тещины могут быть выявлены с помощью лупы.

5. Обработка результатов

После внешнего осмотра и обмера необходимо выполнить рисунки сварных швов без дефектов с указанием геометрических размеров шва и рисунки швов с дефектами, при этом показать привязку и размеры дефектов; выполнить их описание, а также указать причины их образования и способы устранения.

5

Контрольные вопросы

1.Назовите дефекты, которые можно выявить внешним осмотром.

2.Как выглядит тот или другой дефект? Вследствие каких причин он появля-

ется?

3.Как влияют дефекты швов на прочность сварного соединения?

4.Расскажите о способах устранения дефектов.

5.Как пользоваться шаблоном для контроля сварных швов?

Библиографический список

1. Справочник сварщика. [Текст] / ред. В.В. Степанова. – Москва: Машино-

строение, 1975 – 288 с.

2. Волченко, В.Н. Контроль качества сварки. [Текст] / В.Н. Волченко – Москва: Машиностроение, 1975 – 326 с.

6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ТЕРМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ

СВАРНОГО ШВА

1. Цель работы

При выполнении лабораторной работы студент должен выявить изменения свойств металла в поперечном сечении сварного шва; установить размер зоны термического влияния и ее отдельных участков; установить места возможного разрушения металла; оценить изменения, произошедшие в зоне термического влияния и на линии сплавления; сравнить твердости металла шва и основного металла.

2. Пояснения к работе

Приступая к выполнению лабораторной работы, студент должен помнить, что режим сварки влияет на свойства сварных соединений и их работу при эксплуатации. Отклонения от нормальных режимов сварки и использование некачественных сварочных материалов могут неблагоприятно сказаться на кристаллическом строении металла шва, на его газонасыщенности, загрязненности

ина состоянии околошовной зоны. Изменения, которые нельзя обнаружить неразрушающими методами контроля, могут снизить механические свойства сварного соединения, особенно углеродистых сталей.

Измерение локальной твердости различных участков сварного соединения позволяет выявить изменения свойств металла в поперечном сечении сварного шва, установить размеры зоны термического влияния и место возможного разрушения металла, оценить изменения, которые произошли в зоне термического влияния, на линии сплавления, сравнить твердость основного металла и металла шва. Наиболее существенным является определение твердости околошовного участка для обнаружения возможных закалочных явлений; при сварке термоупрочненных сталей выявляется участок разупрочнения, его протяженность

истепень разупрочнения. Твердость околошовного участка допускается не более

350 НВ.

7

Околошовную зону, которая подвергалась нагреву, в результате чего произошло изменение структуры и свойств основного металла, называют зоной термического влияния.

Свойства сварного соединения определяются как свойствами металла шва,

так и изменившимися свойствами основного металла, расположенного в зоне термического влияния. Изменение структуры и свойств происходит в зависимости от степени нагрева, времени, выдержанного при этих температурах и от скорости охлаждения. При сварке низкоуглеродистых сталей различают определенные структурные участки в зоне термического влияния (рис. 5).

Рис. 5. Структурные участки в зоне термического влияния

Участок 1 неполного расплавления является переходным от наплавленного металла к основному. Участок представляет собой узкую полоску основного металла, нагреваемую при сварке до температур начала и конца плавления.

Влияние этого участка на качество сварного соединения очень велико, так как в нем происходит сваривание основного и наплавленного металла. Свойства этого

участка во многих случаях определяют качество сварного соединения.

8

Участок 2 перегрева включает часть металла, нагретого до температуры, близкой к температуре плавления. В связи с этим здесь образуется крупнозернистая структура (структура перегрева), которая снижает вязкость металла и влияет на прочность сварного соединения.

Участок 3 нормализации охватывает часть металла, нагреваемого в процессе сварки несколько выше 9000С. Благодаря перекристаллизации при нагреве и охлаждении происходит значительное измельчение зерен металла, что способствует получению высоких механических свойств.

Участок 4 неполной перекристаллизации включает часть металла, нагретого при сварке примерно от 725 до 9000С. Металл подвергается в процессе нагрева и охлаждения только частичной перекристаллизации. Структура стали, прошедшей частичную перекристаллизацию, весьма своеобразна. В ней наряду со старыми, более крупными зернами феррита, не подвергавшимися перекристаллизации, появляются новые, более мелкие зерна феррита и перлита, прошедшие перекристаллизацию. Механические свойства такой смешанной структуры невысоки. Участок неполной перекристаллизации можно также назвать участком неполной нормализации.

Участок 5 рекристаллизации включает часть металла, нагретого до 450–7250С, в котором происходит рекристаллизация зерен феррита. Сущность явления рекристаллизации заключается в росте зерен феррита (повторная кристаллизация) из их обломков, образовавшихся в результате предварительной пластической деформации. Структура такого участка состоит из равноосных зерен феррита и перлита, в то время как основной металл имеет структуру в виде вытянутых неравноосных кристаллических обломков.

Участок 6 синеломкости по структуре совершенно не отличается от основного металла, полностью сливаясь с последним. Участок основного металла, подогретый до температуры 200–5000С, обладает пониженной пластичностью и несколько повышенной прочностью. При температуре 500–5500С заметно снижается ударная вязкость. Название участка синеломкости условное.

Следовательно, изменение структуры на участках зоны термического влияния приводит в большинстве случаев к ухудшению механических свойств металла.

9

Студент должен иметь в виду, что размеры зоны термического влияния зависят от вида сварки, режима и скорости ее проведения, а также от химического состава свариваемого металла. Линейные размеры участков околошовной зоны зависят также от физических свойств свариваемого металла. Чем выше теплоемкость и меньше теплопроводность, тем меньше будет по размерам зона термического влияния. Средние размеры участков зоны в зависимость от способа сварки приведены в табл. 1.

3. Оборудование, инструменты и материалы

Прибор для измерения твердости по Роквеллу; масштабная линейка; макрошлиф сварного соединения, выполненного ацетиленовой сваркой, макрошлиф сварного соединения, выполненного дуговой сваркой металлическим электродом.

Для изготовления макрошлифов могут быть взяты куски листовой стали толщиной 6-8 мм, которые сваривают встык. Затем сваренные куски разрезают на полосы шириной 8-10 мм перпендикулярно шву. После обработки полученных образцов режущим или абразивным инструментом их шлифуют наждачной бумагой (№ 120-270), затем протирают ватой, смоченной спиртом, просушивают фильтрованной бумагой и травят 10%-ым (для углеродистых и низколегированных

10