Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 53. Преимущества и области применения сварных конструкций

Сварные металлические конструкции используют практически во всех отраслях народного хозяйства страны. Особенно широко сварные конструкции применяют при производстве металлургического, горнорудного, энергетического оборудования, строительно-дорожных машин, подвижного состава железных дорог, автомобилей и сельскохозяйственной техники, судов строительных конструкций и трубопроводов. Объем производства сварных конструкций намечено увеличить в 1975 г. по сравнению с 1970 г. в 1,32 раза при одновременном повышении уровня механизации и автоматизации сборочно-сварочных технологических операций. Дальнейшее развитие получит специализация заводов и цехов по выпуску сварных конструкций.

Сварные металлические конструкции имеют следующие преимущества по сравнению с клепаными конструкциями: экономия металла до 15—20% за счет полного использования рабочих сечений, рационализации формы конструкции, меньшей массы соединительных элементов; уменьшение стоимости изготовления за счет уменьшения массы и трудоемкости изготовления — при изготовлении сварных конструкций исключается трудоемкая операция разметки и образования отверстий под заклепки; стоимость изготовления сварных конструкций снижается также за счет удешевления оборудования — стоимость оборудования сварочных цехов ниже стоимости оборудования для постановки клепаных соединений; улучшение условий труда — процесс сварки по сравнению с клепкой относительно бесшумен. По сравнению с литыми конструкциями: экономия металла до 30—60% за счет уменьшения припусков на обработку и более высокой механической прочности сварных конструкций; уменьшение стоимости изготовления — капитальные затраты литейных цехов значительно превосходят затраты на сварочное оборудование. Степень удешевления сварных конструкций по сравнению с литыми зависит от сложности конструкции и объема производства.

При индивидуальном или мелкосерийном производстве, а также при необходимости изготовления конструкций сложной формы вариант в сварном исполнении более выгоден. Очень высоки технико-экономические показатели комбинированных сварных конструкций, в которых используют различные материалы и отдельные части, изготовленные различными технологическими процессами — литьем, ковкой и др. При этом достигается снижение трудозатрат, сокращение цикла изготовления, экономия металла и более полное использование его свойств, снижение массы конструкции и повышение ее эксплуатационной надежности.

Выбор основного металла для строительных сварных конструкций регламентирован строительными нормами и правилами СНиП ПВ.З—62. Согласно этим правилам наиболее широкое применение при производстве строительных конструкций получили стали группы В следующих марок: ВСтЗсп (спокойная), ВСтЗпс (полуспокойная), ВСтЗкп (кипящая). Эти стали хорошо свариваются. Применение спокойной стали обязательно для всех конструкций, эксплуатирующихся при температурах ниже —30° С, а также для конструкций с тяжелым режимом работы независимо от температуры эксплуатации.

Наряду с углеродистыми сталями обыкновенного качества для конструкций с тяжелым режимом работы применяют низколегированные стали. Эти стали регламентированы ГОСТ 5058—65* и поставляются по механическим свойствам и химическому составу. Отличительной особенностью этих сталей является малое содержание углерода и высокие механические характеристики. Они хорошо свариваются и имеют высокие показатели по ударной вязкости. Низколегированные стали устойчивы против коррозии. Для изготовления строительных сварных конструкций рекомендуются следующие марки стали: 16ГС, 10Г2С1, 15ХСНД, 10ХСНД и др. Применение низколегированных сталей должно быть экономически обоснованно. Механические свойства низколегированных конструкционных сталей по ГОСТу 5058—65 * приведены в табл. 173.

Рекомендации по выбору марок углеродистых и низколегированных сталей для строительных, крановых и других конструкций даны в табл. 174.

В мостостроении для изготовления сварных элементов применяют стали Ml6С поГОСТ 6713—53 и 15ХСНД по ГОСТ 5058—65 *. Для элементов из проката, не подвергающихся сварке, может применяться сталь СтЗМ по ГОСТ 6713—53. Мостовые конструкции работают в особо тяжелых условиях.'Поэтому к сталям для мостостроения предъявляют высокие требования. Они должны быть хорошо раскислены, не должны иметь склонности к старению, должны иметь определенные механические свойства и химический состав, имеющиеся примеси в стали должны располагаться равномерно.

Для машиностроительных конструкций применяют углеродистые качественные стали по ГОСТ 1050—60**. К этим сталям предъявляют требования как по химическому составу, так и по механическим свойствам. Находят применение в машиностроительных конструкциях также и низколегированные стали по ГОСТ 5058—65. Выбор стали производят, исходя из требований, предъявленных к конструкции или изделию. В необходимых случаях в машиностроении применяют легированные стали по ГОСТ 4543—71, а также жаростойкие и жаропрочные стали по ГОСТ 5632—61.*

Для производства ответственных сварных конструкций с тяжелым режимом работы широко применяют термически упрочненные низколегированные стали. Опыт изготовления и эксплуатации показал, что применение этих сталей позволяет снизить массу несущих конструкций (на 20—60%), повысить их эксплуатационную долговечность (в 2—3 раза). Конструкции из таких сталей успешно эксплуатируют при отрицательных температурах (до —60° С). При выборе термически упрочненных сталей для сварных конструкций следует руководствоваться строительными нормами СН 347—66, согласно которым термически упрочненные стали объединены в классы. Классы сталей характеризуются нормативными сопротивлениями (пределами текучести).

Приняты следующие классы сталей: С45, С45Р, С50, С50Р, С60, С60Р, С75 и С75Р (Р — стали, разупрочняемые при сварке). Механические свойства некоторых применяемых в СССР термически упрочненных сталей приведены в табл. 175.

Для изготовления сварных конструкций применяют алюминиевые сплавы. Они обладают высокой прочностью и хорошими антикоррозионными свойствами. Получили распространение сплавы на основе алюминия с добавкой легирующих элементов (меди, марганца, магния, кремния и др.) по ГОСТ 4784—65.*** Наиболее целесообразно применять алюминиевые сплавы в конструкциях, перекрывающих большие пролеты (мосты, ангары, спортивные сооружения, выставочные павильоны), в многократно возводимых конструкциях, в конструкциях подвижных и подъемно-транспортных устройств, для которых снижение массы приводит к снижению эксплуатационных расходов. Алюминиевые сплавы широко применяют также в самолетостроении, судостроении и других отраслях промышленности. Свойства некоторых алюминиевых сплавов, использующихся для производства сварных конструкций, приведены в табл. 176.

При производстве некоторых типов сварных конструкций используют титановые сплавы. Они обладают высокими механическими свойствами, теплоустойчивостью, коррозионной стойкостью и малой плотностью. Механические свойства некоторых титановых деформируемых свариваемых сплавов приведены в табл. 177.

вверх страницы