6.1. ТРЕБОВАНИЯ К СВАРНЫМ ШВАМ

СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

При строительстве стальных корпусов судов применяются три основных процесса дуговой сварки плавящимся электродом: ручная покрытыми электродами, механизированная под флюсом и механи­зированная в защитном газе. В небольшом объеме применяется кон­тактная точная сварка, в том числе в сочетании с клеем холодного отверждения в конструкциях быстроходных судов с корпусами из алюминиевых сплавов и сталей небольшой толщины. Дуговые про­цессы сварки применяют на участках предварительной сборки и свар­ки узлов, секций и блоков, на построечном месте при формировании корпуса, в цехах, на открытых площадках, на плаву и т. п. Основные виды сварных соединений (стыковые и тавровые) сваривают в ниж­нем, вертикальном, горизонтальном, потолочном и других промежу­точных положениях. Области применения дуговых процессов сварки приведены на рис. 6.1.

Высокая ответственность корпусов судов в условиях эксплуата­ции предъявляет соответствующие требования к качеству как швов сварных соединений, так и сварных конструкций в целом. В услови­ях эксплуатации сварные соединения испытывают статические, ди­намические и вибрационные нагрузки. Они могут работать в услови­ях агрессивных сред (морская вода) и др. Требования к сварным соединениям зависят от многих условий и конкретизируются толь­ко применительно к конкретным условиям их работы. Поэтому сфор­мулировать их в общем виде можно лишь приближенно.

Сварные соединения должны обеспечивать достаточную рабо­тоспособность конструкции в заданных условиях эксплуатации при минимальных затратах труда и ресурсов на их изготовление, т. е. сварное соединение должно сохранять в течение всего срока эксп­луатации изделия необходимую и достаточную прочность,

выносливость и устойчивость в реальных условиях эксплуатации. Прочность сварного соединения зависит от механических свойств металла шва и околошовной зоны; от конфигурации шва и его разме­ров; от наличия и характера дефектов в сварном шве; от стойкости к хрупким разрушениям, коррозионным разрушениям в морской воде и других средах.

Требования к прочностным и пластическим свойствам металла шва и сварного соединения зависят от свойств электродного (приса­дочного) основного металла конструкции, типа соединения и усло­вий его работы. Чаще всего эти требования устанавливаются в зави­симости от характеристик основного металла. Этот же подход применяется и в отношении других требований: величины ударной вязкости при заданной температуре испытаний, значения критичес­кой температуры перехода в хрупкое состояние, стойкости к корро­зии и др. Выполнение всех требований для литого металла шва и металла ЗТВ достаточно сложно и во многих случаях достигается за счет применения специальных (усложненных) техник и технологий сварки и сварочных материалов.

К сварным швам стыковых соединений предъявляется требова­ние обеспечения полного (на всю толщину) провара соединяемых элементов и плавного перехода от металла шва к основному металлу, чем достигается повышение работоспособности соединения при ди­намических, вибрационных и других нагрузках. Для угловых швов задаются требования к их размерам, установленным расчетным пу­тем или по технологическим соображениям, при этом важно выдер­живать плавное очертание (не выпуклое) поверхности шва с целью снижения геометрической концентрации напряжений и повышения работоспособности шва при вибрационных нагрузках. В тавровых соединениях, которые в эксплуатационных условиях не испытывают нагрузок, к угловым швам не предъявляются требования полного про­вара. А в соединениях, испытывающих постоянные нагрузки, полный провар обязателен и обеспечивается за счет одностороннего скоса кро­мок при толщине свариваемого металла более 8,0 мм и двухсторон­него при толщине металла более 16,0 мм.

Полный провар швов угловых соединений достигается в соедине­ниях с односторонним скосом кромок при толщине металла 8,0 мм и более и с двухсторонним скосом при сварке металла толщиной 20,0 мм и более. Качество сварных швов (их размеры, форма и глубина проплавления металла) зависят от точности соблюдения заданных размеров конструктивных элементов, подготовки кромок в собранном соединении под сварку.

Таблица 6.2

Требоинния к размерам соединений при сборке соединений под сварку
«двуокиси углерода но ГОСТ 14771-76

В табл. 6.1 - 6.3 в качестве примера показаны предусмотренные государственными стандартами требования к некоторым соедине­ниям под сварку. Как следует из таблиц, значения конструктивных элементов соединений под сварку (с колебаниями зазоров, углов разделки кромок и др.) предопределяют различный объем наплав­ленного металла на единицу длины шва для заданного режима свар ки и, соответственно, возможность формирования каждою сварно­го ішла с изменяющимися размерами по /слипе.

Заданный нормативными документами режим сварки в реальных условиях не будет строго постоянным по всей длине шва и не остает­ся неизменным при сварке даже в пределах выполнения каждого низа. Колебания напряжения во внешней сети, изменения скорости пода­чи сварочной проволоки и т. и. вызывают неуправляемое изменение режима сварки (сварочного тока, напряжения дуги и др.). Эго вызы ­вает соответствующие изменения размеров швов и параметров про­плавления. На качество формирования размеров швов оказывает вли­яние также положение невидимого под флюсом конца электрода относительно кромок соединения. В результате этого возможно об­разование непроваров и других дефектов. По указанным причинам размеры сварных швов, приведенные в государственных стандартах для основных дуговых процессов сварки, установлены по технологи­ческим возможностям и с запасом, обеспечивающим их достаточ­ную работоспособность (табл. 6.4-6.6). Значительные колебания раз­меров швов приводят к повышенным расходам сварочных материалов, электроэнергии, сварочным деформациям, необходимости ремонта сварных швов и т. д. Поэтому при разработке технологического про­цесса сварки уделяется большое внимание выбору способов и режи­мов сварки. Они сводят к минимуму образование дефектов в свар­ных швах (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений и др.)» включая резкие колебания в размерах швов и их плавное сопряже­ние с основным металлом.