7.4 Способы борьбы со сварочными деформациями

Конструктивные методы

При проектировании корпусных конструкций необходимо стремиться к уменьшению числа сварных соединений (применять листы больших габаритов), а каждое соединение проектировать с минимальным количеством направленного металла. Одновременно должна предусматриваться возможность такой разбивки секции на узлы и подсекции, чтобы при общей сборке секций сварочные работы были минимальными. Причём в узлы и подсекции включают и детали насыщения. В монтажные сварные соединения впритык обычно включают комингсы для того, чтобы приваривать их к одной из секций. В этом случае при сварке уменьшается значение общих сварочных деформаций. Чтобы уменьшить остаточные продольные и поперечные укорочения соединений, необходимо: в случае стыковой сварки применять Х-образную разделку кромок, при которой объём наплавленного металла и погонная энергия значительно меньше, чем при V-образной разделке; в сварных соединениях впритык следует предпочитать сплошные двусторонние швы. При сварке тонколистовых конструкций нужно стремиться шире

использовать контактную- точечную и шовную сварку, вызывающую гораздо меньшие деформации, нежели электродуговая. Для уменьшения ребристости и бухтиноватости полотнища, а также «домиков» по стыкам обшивки,

необходимо сокращать расстояния между набором. Это может быть достигнуто установкой дополнительных рёбер, привариваемых швами минимального калибра.

Технологические методы

Чтобы уменьшить продольное и поперечное укорочение сварных соединений встык, следует сварку вести на режимах, при которых используется минимальная погонная энергия. Для этого рекомендуется максимально использовать автоматическую и полуавтоматическую сварку при малой толщине электродной проволоки, а ручную сварку вести на короткой дуге электродами возможно меньшего диаметра. Листы полотнищ судовых настилов собирают без разнесения стыков, поэтому сварку можно вести в любой последовательности, так как нет препятствий для свободной усадки от сварки. При ручной и полуавтоматической сварке следует предпочесть сварку от центра полотнища равномерно к его краям. Неравномерность нагрева – основная причина деформаций и напряжений – проявляется особенно при сварке длинных швов. Такие швы, выполняемые ручной сваркой, рекомендуется разбивать на короткие отдельные участки длиной не 159-200 мм. Заварку участка можно выполнить одним электродом среднего диаметра. Каждый участок сваривают в направлении, обратном общему направлению. Этот метод называется обратноступенчатым. Швы, выполняемые автоматом, сваривают «на проход», однако длинные швы рекомендуется выполнять от середины к концам. При ручной сварке кольцевых швов большого диаметра весь стык также разбивают на отдельные участки; лучше, если эту сварку ведут два сварщика. Такая последовательность наложения швов создаёт в конструкции меньше деформации. Если же она невозможна, то заваривают одни за другие участки, расположенные диаметрально противоположно. Набор следует приваривать к полотнищу ячейковым способом, в первую очередь приваривая набор главного направления. Приварку обычно ведут одновременно четыре сварщика, начиная со средних ячеек секции и переходя к крайним. Стыковые многослойные швы сваривают каскадным способом, который заключается в том, что каждый участок вышележащего слоя выполняют вдвое большим по длине, чем участок нижележащего слоя. Такой способ применяют при сварке легированных сталей.

Чтобы местные деформации тонколистовых конструкций были минимальными, сборку и сварку их необходимо выполнять в следующей очерёдности:

1) листы, предварительно выправленные и проверенные на прямолинейность, укладывают на стенд так, чтобы сторона, к которой должен привариваться набор, была обращена к стенду;

2) по стыкам и пазам полотнища листы соединяют короткими швами (электроприхватками);

3) всё полотнище должно быть прижато к стенду при помощи специальных средств (пневматических катучих балок, электромагнитов и др.);

4) после сборки полотнище крепят по контуру к сборочному стенду

электроприхватками, выполняемыми с интервалом 500-600 мм, а также по концам стыков, пазов и привариваемого набора. Помимо этого тонколистовые конструкции, особенно конструкции из лёгких сплавов, при сварке закрепляют прижимными балками по обе стороны соединения для уменьшения пластических деформаций укорочения и коробления полотнища;

5) сварку стыков и пазов выполняют «на проход» - при автоматической сварке и одноступенчатым методом – при ручной и полуавтоматической сварке;

6) после полного остывания полотнища удаляют прихватки, которыми оно крепилось к стенду. Полотнище кантуют, обжимают грузами и снова закрепляют по контуру электроприхватками;

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

8) после полного остывания сварных соединений снимают крепления.

Общие деформации конструкции, т.е. уменьшение габаритных размеров и вертикальные перемещения её концов, определяемые расчётом, компенсируют, увеличивая начальные размеры конструкции и придавая ей обратный выгиб при сборке. Например, укорочение от сварки днищевой секции по длине можно компенсировать, предусматривая соответствующее удлинение стрингеров, вертикального киля, наружной обшивки и настила второго дна; секции в результате сварки, компенсируют обратным выгибом при соответствующей корректировке обводов рабочей поверхности сборочной постели.

Аналогичный обратный выгиб предусматривают и для уменьшения местных деформаций. Например, для уменьшения ребристости плоского полотнища приварку набора главного направления необходимо выполнять с обратным выгибом на постели. При сварке сталей, содержащих больше 0,6-0,8% эквивалентного углерода, вследствие резкого охлаждения в околошовной зоне могут появиться закалённые участки. В этом случае применение подогрева позволяет снизить перепад температур и уменьшить напряжение и подкаливаемость. Свариваемые элементы необходимо нагревать равномерно. Обычно применяют температуру подогрева150-200 градусов, но при сварке сильно закаливающихся сталей и элементов конструкций сложной конфигурации она может достигать 300-500 градусов.