Классификация сварных конструкций по способу получения заготовок

Принципы классификации сварных конструкций

Переписать.

Лекция. Классификация сварных конструкций.

Сварные конструкции подразделяются на три категории: строительные, машиностроительные и трубопроводы.

Строительные конструкции делятся на следующие группы:

· каркасы промышленных зданий, состоящие из ферм, связей, балок и ограждающих конструкций (панели, оконные переплеты, ворота и др.);

· листовые конструкции (резервуары для хранения жидкостей, газгольдеры для хранения газов, перекрытия большепролетных зданий и сооружений, конструкции вентиляционных систем);

· мачты и опоры (радиомачты, мачты линии электропередачи, опорные конструкции);

· обслуживающие конструкции, обеспечивающие возможность выполнения персоналом своих функций при соблюдении правил безопасности (лестницы, площадки, ограждения);

· сетки и каркасы арматуры для железобетона;

· прочие конструкции (кронштейны, подвески, опоры трубопроводов).

Машиностроительные конструкции условно делятся на следующие группы:

· емкостные конструкции (сосуды и аппараты, работающие под давлением, котлы, емкости различного назначения и вместимости) и оборудование специального назначения (печи, конвертеры, миксеры);

· рамные конструкции (рамы под оборудование, каркасы, этажерочные конструкции, несущие оборудование и трубопроводы);

· нестандартное оборудование (бункеры, затворы, кожухи оборудования);

· детали машин и приборов, работающие преимущественно при переменных многоцикличных нагрузках (станины, валы, колеса);

Трубопроводы представляют собой устройства для транспортирования жидких, газообразных и сыпучих веществ при различных давлениях и температурах. Трубопроводы делятся:

· на магистральные, имеющие большую протяженность и постоянный диаметр (до 1420 мм и более); предназначены для транспортирования жидкостей и газов от места их добычи к месту переработки или потребления;

· промысловые, имеющие небольшой диаметр (100-420 мм) и малую протяженность; применяются для сбора нефти и газа у скважин и доставки нефти к нефтесборным пунктам, а газа — к компрессорным станциям;

· технологические — трубопроводы промышленных предприятий; предназначены для транспортирования сырья, полуфабрикатов, материалов, необходимых для осуществления технологических процессов, готовой продукции и отходов производства;

· энергетические, обеспечивающие работу тепловых и атомных электростанций и групповых котельных установок;

· санитарно-технические, состоящие из труб малого диаметра с многочисленными резьбовыми соединениями; предназначены для создания комфортных условий в жилых домах, учреждениях и на промышленных предприятиях (хозяйственнобытовые водопроводы, газопроводы, трубопроводы горячей воды и канализации);

Принципы классификации сварных конструкций

Сварные конструкции можно классифицировать:

· по способу получения заготовок (листовые, литосварные, кованосварные, штампосварные);

· по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и др.);

· по характерным особенностям их работы (балки, рамы, фермы, емкости, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы, корпусные конструкции и т. п.).

При рассмотрении вопросов проектирования и изготовления сварных конструкций последние целесообразно классифицировать в зависимости от характерных особенностей работы. В этом случае можно выделить следующие типы сварных конструкций:

Балки — конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб; жестко соединенные между собой балки образуют рамные конструкции.

Рис.1. Балки сварные

Колонны — элементы, работающие преимущественно на сжатие или сжатие с продольным изгибом.

Решетчатые конструкции — система стержней, соединенных в узлах таким образом, что они испытывают главным образом растяжение или сжатие; к решетчатым конструкциям относятся фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.

Рис. 3. Решетчатые сварные конструкции

Оболочковые конструкции, как правило, испытывают избыточное давление — к ним предъявляют требование герметичности соединений. К этому типу относят различные емкости, сосуды и трубопроводы.

Рис. 4. Емкости из нержавеющей стали

Корпусные транспортные конструкции — конструкции, подвергающиеся динамическим нагрузкам, поэтому к ним предъявляют требования высокой жесткости при минимальной массе (основные конструкции данного типа — корпуса судов, вагонов, кузова автомобилей).

Рис. 5. Корпус судна

Детали машин и аппаратов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках, поэтому характерным требованием для них является получение точных размеров, обеспечиваемое главным образом механической обработкой заготовок или готовых деталей (примерами таких конструкций являются станины, валы, колеса).

Источник

Что такое сварные конструкции

Сварка – важный этап создания новых объектов и их элементов. От правильности ведения процесса зависят эксплуатационные характеристики соединений. Сварные конструкции создают несколькими способами, применяют разные материалы и аппараты. Выбор технологии зависит от требуемых характеристик швов.

Сварка – важный этап при создании новых объектов и их элементов.

Что такое сварные конструкции

Так называют элементы, изготавливаемые с применением сварки. Большинство конструкций делается из стали. Объекты должны быть ремонтопригодными, долговечными, прочными.

При изготовлении изделия нельзя использовать разные методы соединения. Это снижает устойчивость объекта к нагрузкам.

Ключевые преимущества

К положительным качествам стальных конструкций относятся:

1. Увеличенная несущая способность. При небольших размерах конструкция выдерживает высокие нагрузки. Это объясняется увеличенной прочностью металла.
2. Повышенная надежность. На предварительных этапах производятся точные расчеты, что помогает получить требуемые рабочие характеристики.
3. Легкость установки и перевозки. Металлические элементы намного легче бетонных или каменных.
4. Целостность металла или швов, позволяющая формировать герметичные трубопроводы и резервуары.
5. Возможность сборки конструкций как в промышленных условиях, так и в быту.
6. Удобство использования. При повышении нагрузок изделия можно усиливать. Они легко подвергаются реконструкции и ремонту.

Классификация сварных конструкций

Единых способов деления полученных методом сварки элементов на категории не существует. Однако можно классифицировать конструкции по технологии формирования, назначению, рабочим качествам.

По способу изготовления заготовок

При соединении стальных деталей получают такие виды конструкций:

• литоштампованные или литосварные;
• листовые;
• штампосварные;
• кованосварные.

По назначению

С учетом сферы применения конструкции бывают:

• машиностроительными;
• судовыми;
• авиационными;
• строительными;
• вагонными;
• иными.

По особенностям использования

На основании условий эксплуатации конструкции делятся:

1. На балки – детали, работающие на поперечный изгиб. Путем жесткого соединения таких элементов получают рамы.
2. Колонны – детали, подвергающиеся сжатию и продольному сгибанию.
3. Решетчатые элементы, которые состоят из прутов, объединяемых в узлы. Они испытывают как растяжение, так и сжатие. Категория подразделяется на арматурные каркасы, фермы, мачты.
4. Конструкции, подвергающиеся повышенному давлению. При их изготовлении нужно соблюдать требования к герметичности швов. К этой категории относятся емкости и резервуары, трубопроводы.
5. Транспортные корпусные конструкции. Такие виды испытывают воздействие динамических нагрузок. К их жесткости предъявляются повышенные требования. Конструкции должны иметь достаточную прочность при небольшом весе. К транспортной категории относятся автомобильные кузова, корпусы вагонов.

Материалы изготовления элементов сварочных конструкций

При создании сварных деталей используют:

1. Конструкционные стали. Применяются в узлах автомобилей, инженерных коммуникаций и приборов, подвергающихся высоким нагрузкам. Такие материалы выдерживают средние температуры, они чувствительны к влиянию агрессивных веществ.
2. Инструментальные стали. Применяются при производстве пил, ножей, скальпелей и иных режущих приспособлений. Металл должен быть твердым, износо- и теплостойким.
3. Котельные стали. Используются при производстве отопительного оборудования. Элементы должны выдерживать нагрев до +450 °С, умеренные механические нагрузки.
4. Специальные стали. Обладающие особыми свойствами сплавы применяют в химическом машиностроении и других подобных отраслях.
5. Электротехнические стали. Применяются при создании магнитопроводов разного назначения.
6. Медные сплавы. Характеризуются устойчивостью к высокому давлению, коррозии, трению. К этой категории относятся латунь, бронза, смесь меди и никеля.
7. Магниевые и алюминиевые сплавы. Характеризуются небольшим весом, устойчивостью к коррозии, прочностью. Сплавы этого типа используются в авиастроении. Они бывают литейными или деформируемыми.
8. Титановые сплавы. Характеризуются высокой прочностью при средней плотности, устойчивостью к окислению и агрессивным веществам.

Соединения, применяемые при сварке конструкций

Самыми распространенными считаются следующие виды швов:

1. Стыковые, отличающиеся устойчивостью к статическим и динамическим нагрузкам. При формировании соединений можно использовать практически все технологии сварки.
2. Угловые, выполняющие связующие функции. Соединения не способны передавать рабочие нагрузки. Для формирования швов используют любые способы сварки.
3. Нахлесточные, применяемые для соединения листовых элементов. От стыковых отличаются меньшей прочностью.
4. Тавровые, используемые при работе с пространственными конструкциями.

Менее распространенными считаются прорезные, торцевые и иные соединения.

Стыковые сварочные соединения.

Особенности создания сварных конструкций

При формировании объектов учитывают, что:

1. Несмотря на видимую целостность, конструкция все же состоит из отдельных деталей, которые соединяются тем или иным способом сварки. При проектировании учитывают жесткость, предполагаемые нагрузки, прочность сборного объекта. Однако нужно помнить, что со временем швы ослабевают.
2. При расчетах рекомендуется применять компьютерные программы. Они правильно выбирают типы швов, вычисляют допустимые нагрузки, создают трехмерные макеты.

Стандарты и нормативы

Требования к рабочим качествам сварных металлоконструкций, используемых в строительстве, прописаны в ГОСТе 27772. К важной нормативной документации можно отнести и СНИП II 23-81.

Прописанные в этих актах требования относятся к работе профессионалов. Однако ознакомиться с ними нужно и перед выполнением сварки в домашней мастерской.

При использовании ручного аппарата учитывают требования ГОСТа 5264-80. Стандарт 14771-76 дает описание особенностей сварки в защитной газовой среде. Нормативная документация регулирует и процесс подготовки соединяемых деталей.

Дефекты сварочных швов

Недостатки бывают внутренними или наружными. К первому типу относятся:

1. Горячие или холодные трещины. Первые появляются в период нагрева, вторые – остывания.
2. Поры, представляющие собой заполненные газом полости. Появляются при слишком быстром ведении электрода.
3. Посторонние включения, состоящие из вольфрама, оксидов или шлака. Возникают из-за разрушения газового облака, защищающего сварочную ванну. При появлении таких дефектов требуется повторная разделка кромок с последующей сваркой.

К внешним дефектам относятся:

1. Несплавления или непровары. При многослойной сварке шов в некоторых местах не формируется. Это снижает прочность конструкции.
2. Прожоги, образующиеся при сквозном проплавлении кромок. Появлению дефекта способствует медленное ведение электрода при высокой силе тока.
3. Наплывы, являющиеся результатом попадания расплава на основную поверхность.
4. Кратеры, образующиеся в местах отрыва дуги. Отверстия появляются при выполнении работ начинающими сварщиками.
5. Оксидные пленки или окалины, появляющиеся при взаимодействии шва с воздухом.
6. Свищи, образующиеся при неправильной подготовке деталей.

Контроль качества соединений исключает подобные проблемы. Увидеть некоторые дефекты, например, прожоги или наплывы, можно на этапе первичного осмотра.

Знаменитые сварные конструкции

Самыми популярными объектами данного типа являются:

1. Эйфелева башня. Она привлекает внимание туристов необычным строением.
2. Сиднейский театр. Основой здания являются сваи. Крыша сделана из гибкого и прочного металла.
3. «Небесное дерево» (Япония). Телевизионная башня создана на основе связанных между собой металлоконструкций. Здание высотой 68 м выдерживает интенсивные подземные толчки. Внешняя часть башни выполнена из стальных труб.
4. «Бурдж-Халифа» (Дубай). Здание имеет сварной металлический каркас.

Дополнительная информация

Каждый тип сварных конструкций соединяется своим способом. Рекомендованные технологии указываются в чертежах и проектах. После завершения сварки объект должен приобретать требуемую прочность. Это накладывает на сварщика ответственность за соблюдение норм и правил ведения процесса. Особые требования предъявляются к металлоконструкциям, испытывающим высокие нагрузки. От качества сварки зависит срок эксплуатации всего объекта. После завершения работ конструкции подвергаются тщательной проверке.

Источник