Выбор материалов для сварки.

В современном строительстве для соединения элементов получила распространение главным образом электродуговая сварка.

В зависимости от условий изготовления и монтажа, конструктивных особенностей узлов и элементов металлоконструкций, основных конструкционных материалов применяются наиболее распространенные способы электродуговой сварки: ручная, механизированная и автоматическая.

Прочность сварных соединений зависит от прочности основного металла соединяемых элементов, прочности наплавленного металла шва, формы и вида соединения и связанного с этим распределения напряжений в соединении, характера силового воздействия на соединение, технологии сварки.

Прочность наплавленного металла шва зависит от материала электродной проволоки, состава электродного покрытия при ручной сварке и флюса при автоматической и механизированной технологиях сварки. Правильный выбор сварочных материалов дает возможность при надлежащей технологии сварочного процесса обеспечить прочность наплавленного металла, не уступающую прочности основного металла.

Таблица 2.3

Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и

изгибе проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций

зданий и сооружений

П р и м е ч а н и я: 1 За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).

2 За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.

3 Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициент надежности по материалу с округлением до 5 МПа.

Ручную сварку выполняют плавящимися электродами, которые подразделяют на типы и марки (ГОСТ 9467-75*). Все электроды для ручной сварки открытой дугой выполняются из низкоуглеродистой проволоки марки Св-08  или для сварки конструкций, работающих в тяжелых условиях, – Св-08А. Начальные буквы свидетельствуют, что проволока сварочная, цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буква А в конце обозначения марки проволоки и типа электрода (Э42А) указывает на повышенную чистоту металла вследствие ограничения содержания серы и фосфора (металл шва обладает повышенной пластичностью, характеризуемой относительным удлинением, и повышенной ударной вязкостью). Для сварки низколегированных сталей проволока в своем химическом составе имеет легирующие элементы, обозначаемые в марке буквами, принятыми при обозначении марок низколегированных сталей.

Электроды подразделяются на типы по значению временного сопротивления металла шва. Например, электрод типа Э42 позволяет получить шов, имеющий  σu ≥ 42 кН/см2, и применяется для сварки сталей c                  σu ≤ 42 кН/см2; электрод типа Э50 дает соответственно σu ≥ 50 кН/см2 и применяется для сварки сталей, имеющих σu ≤ 50 кН/см2.

Таблица 2.4

Расчетные сопротивления проката смятию

торцевой поверхности (при наличии пригонки)

П р и м е ч а н и е. Значения расчетных сопротивлений получены при gm = 1,1.

Кроме этой основной классификации, стальные электроды подразделяются на различные виды по некоторым другим признакам:

– по технологическим особенностям сварки (положению сварки в пространстве, глубине проплавления);

– по толщине покрытия (с тонким или толстым покрытиями);

– по способу нанесения покрытия (окунанием или опрессовкой);

– по характеру образующихся при расплавлении шлаков (кислые или основные);

– по роду применяемого тока и полярности (переменный или постоянный ток, прямая или обратная полярность) и др.

Марка электрода определяется составом защитного покрытия и выбирается в зависимости от рода сварочного тока (переменный или постоянный) и пространственного положения шва.

Автоматическая сварка под слоем флюса позволяет получить наиболее качественный сварной шов. Для сварки используются стальная сварочная  проволока сплошного сечения и различные флюсы, а также порошковая проволока. Механизированная сварка выполняется электродной проволокой с газовой защитой (в среде углекислого газа) сварочной ванны или порошковой проволокой.

Выбор материала для сварки производится в зависимости от группы конструкций, класса стали и климатического района, в котором конструкция эксплуатируется, по табл. 2.5.

Таблица 2.5

Материалы для сварки, соответствующие стали для групп конструкций 2, 3 и 4 во всех климатических районах, кроме I1, I2, II2 и II3

* Не применять в сочетании с флюсом АН-43.

Для конструкций 2, 3 и 4 групп в климатических районах Ι1, Ι2, ΙΙ2, ΙΙ3 и для конструкций группы 1 во всех районах необходимо применять электроды для ручной сварки с индексом А (Э42А, Э46А, Э50А…).

При проектировании тавровых и угловых сварных соединений элементов стальных конструкций с растягивающими напряжениями в направлении толщины проката с целью исключения возможности слоистого разрушения металла под сварным швом применяют, как правило:

– стали для конструкций группы 1 с пределом текучести до 375 МПа, а также стали с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката;

Таблица 2.6

Расчетные сопротивления сварных соединений

П р и м е ч а н и я: 1. Для швов, выполняемых ручной сваркой, значения Rwun следует принимать равными значениям временного сопротивления разрыву металла шва, указанным в ГОСТ 9467-75*.

2. Для швов, выполняемых автоматической или механизированной сваркой, значения Rwun следует принимать по табл.1.18.

3. Значения коэффициента надежности по материалу шва gwm следует принимать равными:  1,25 – при  значениях  Rwun  не  более  490 МПа;  1,35 – при значениях             Rwun = 590 МПа и более.

– сварочные материалы с пониженной прочностью и повышенной пла-

стичностью; используют технологические приемы сварки, направленные на снижение остаточных сварочных напряжений; не применяют порошковую проволоку.

Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний определяются по табл. 2.6.

Таблица 2.7

Нормативные и расчетные сопротивления металла швов

сварных соединений

* Только для швов с катетом k¦ £ 8мм в конструкциях из стали с пределом текучести 440 МПа и более.

Прочностные характеристики металла швов сварных соединений с угловыми швами приведены в табл. 2.7.