10.1.7. Мероприятия по уменьшению остаточных сварочных напряжений и деформаций

Конструктивные мероприятия – это рациональное проектирование конструкций или их элементов, позволяющее получить в итоге минимальные сварочные деформации и напряжения. Следует стремиться к общему уменьшению числа сварных швов, избегая лишних швов. Поскольку усадка пропорциональна объему наплавленного металла, минимальную толщину швов следует определять точно по прочности. Швы в симметричной конструкции располагают симметрично или так, чтобы статические моменты площади наплавленного металла по обе стороны нейтральной оси были примерно равны.

Следует выбирать такой вид сварки, который обеспечивал бы минимальное тепловложение при выполнении одного прохода шва.

Не рекомендуются пересечение швов и близкое расположение параллельных швов, а также замкнутые швы. Наконец, швы должны быть расположены так, чтобы можно было обеспечить рациональную последовательность сварки; для этого составляется карта технологического процесса сварки с учетом применения специальных приспособлений для ручной или автоматической сварки.

Технологические мероприятия проводятся на этапе изготовления конструкций и предусматриваются проектированием технологии сварки. При сварке должен осуществляться такой порядок наложения швов, чтобы усадочные напряжения и деформации элементов конструкции были минимальными.

Для этого необходимо:

1) назначение режимов сварки с минимальной погонной энергией дуги за счет увеличения скорости без перерывов в сварке, применения электродов и электродной проволоки малых диаметров, увеличения числа проходов при уменьшении сечения наплавленного металла при каждом проходе. При уменьшении погонной энергии дуги уменьшается зона пластических деформаций укорочения и, следовательно, величина сварочных остаточных деформаций;

2) большое значение имеет последовательность процесса сварки, поэтому необходимо производить сварку в таком порядке, чтобы была обеспечена свобода перемещения деталей при усадке швов, для чего следует сначала сваривать стыковые швы отдельных частей свариваемых элементов, а затем соединительные угловые швы;

3) при стыковании листов соединять их под некоторым углом, создавая обратные деформации (выгибы) или предусматривать определенную последовательность сварки для создания предварительного выгиба;

4) в некоторых случаях полезно устраивать жесткие закрепления соединяемых элементов с помощью прихваток или кондукторов, препятствующих (или сдерживающих) сварочным деформациям, до полного остывания;

5) если стыковые швы по условиям сварки приходится ставить после соединительных швов, последние необходимо оставлять незаваренными на 500 мм с каждой стороны и выполнять их в последнюю очередь;

6) при протяженных швах (более 0,5 м) производить сварку обратно-ступенчатым способом участками по 200…300 мм. В этом случае всю длину предполагаемого шва разбивают на участки, пропорциональные длине шва, выполненного одним или двумя электродами, и сварку осуществляют в последовательности, показанной на рис. 10.19, б. Применение этого метода выполнения швов приводит к более равномерному температурному полю и, следовательно, к снижению сварочных напряжений;

7) при сварке многослойных швов каждый последующий слой накладывать в направлении, противоположном предыдущему. Швы толщиной более 8…10 мм выполняют в несколько слоев, причем первый слой накладывают электродом диаметром 3…4 мм (для обеспечения провара корня шва); перед наложением последующего слоя каждый предыдущий слой очищают от шлака и брызг;

8) при сварке на морозе рационально подогреть свариваемый металл, а также нельзя допускать ударных воздействий. Подогрев изделия уменьшает неравномерность распределения температур в зоне сварки, уменьшает скорость охлаждения металла (температура подогрева зависит от свойств свариваемого металла и для сталей, применяемых в строительных конструкциях, принимается в пределах от 100 до 200 ^оС).

Исправление различных деформаций и местных искривлений сверхдопустимых значений (СНиП III-18-75 [10]), возникающих в процессе сварки, выполняют механической и термической правкой, а также фрезерованием.