Сварные соединения и швы

5. Сварные соединения и швы

   Термины и определения сварных соединений принимать по ГОСТ 2601.

Стыковое  соединение – сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями.

Угловое соединение – сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте их примыкания.

Нахлесточное  соединение – сварное соединение двух элементов, расположенных параллельно и частично перекрывающих друг друга.

Тавровое  соединение – сварное соединение, в котором торец одного элемента приварен под прямым углом к боковой поверхности другого элемента.

Термины и определения сварных швов.

Стыковой  шов – сварной шов стыкового соединения с различной разделкой кромок: прямоугольной, Х-образной, К-образной, V-образной.

Угловой шов — сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения.

      Типы  сварных швов:

• непрерывный шов – сварной шов без промежутков по длине;
• прерывистый шов – сварной шов с промежутками по длине, участки шва должны быть не менее 50 мм;
• прихватки, выполняемые для фиксации взаимного расположения свариваемых элементов.

Конструктивные  элементы сварных соединений и швов, как правило, должны соответствовать  требованиям стандартов на применяемый  вид сварки:

• для ручной дуговой сварки:
• сварные соединения – ГОСТ 5264;
• сварные соединения под острыми и тупыми углами – ГОСТ 11534;
• для автоматической и полуавтоматический сварки под флюсом:
• сварные соединения – ГОСТ 8713;
• для дуговой сварки в среде защитных газов:
• сварные соединения – ГОСТ 14771;
• сварные соединения под острыми и тупыми углами – ГОСТ 23518.

      Общие требования к сварным соединениям.

Сварные швы соединений должны быть плотно-прочными и соответствовать основному металлу по показателям стандартных механических свойств металла шва: пределу текучести, временному сопротивлению, относительному удлинению, ударной вязкости, углу загиба.

Для улучшения  коррозионной стойкости металл шва  и основной металл по химическому  составу должны быть близки друг к  другу.

Технологию  сварки следует выбирать таким образом, чтобы избежать возникновения значительных сварочных деформаций и перемещений элементов конструкций. Ограничения на сварные соединения и швы. Прихватки не рассчитываются на силовые воздействия. Стыковые соединения деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в таблице 3.1., могут выполняться также, как и деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы разделки кромок и размеры сварочного шва следует выбирать по большей толщине. 

 Таблица 3.1 

      При разности в толщине свариваемых  деталей свыше значений, указанных  в таблице 3.1., на детали, имеющей  большую толщину, должен быть сделан скос под углом 15° с одной или с двух сторон до толщины тонкой детали. При этом конструкцию разделки кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Не допускается  смещение свариваемых кромок более:

      а) 1,0 мм – для деталей толщиной t = 4¸10 мм;

      б) 0,1t, для деталей t = 10¸40 мм, но не более 3 мм.

Максимальные  катеты угловых сварных швов не должны превышать 1,2 толщины более тонкой детали в соединении.

Для деталей  толщиной 4-5 мм катет углового сварного шва должен быть равен 4 мм. Для деталей большей толщины катет углового шва определяется расчетом или конструктивно, но должен быть не менее 5 мм. Заводские сварные соединения рулонных заготовок выполняются встык. Нахлесточное соединение со сваркой с одной стороны допускается при сборке днища и крыши из рулонных заготовок. С величиной нахлестки не менее 30 мм. При полистовой сборке днищ и крыш допускаются сварные соединения листов встык на подкладке и нахлесточные соединения с величиной нахлестки 5t, но не менее 30 мм.

5.2. Применяемые соединения

Вертикальные  соединения стенки.

      Вертикальные  соединения стенки должны быть стыковыми с полным проплавлением по толщине листов (рисунок 5.2.1). Вертикальные соединения листов в прилегающих поясах стенки должны быть смещены друг относительно друга на расстояние не менее 8t, где t – наибольшая из толщин листов прилегающих поясов. Для резервуаров классов II и III при изготовлении стенки из рулонных полотнищ допускаются вертикальные заводские и монтажные стыковые соединения без смещения. Расстояния между швами патрубков, усиливающих листов и швами стенки должны быть не менее: до вертикальных швов – 250 мм, до горизонтальных швов – 100 мм. Вертикальные соединения первого пояса стенки должны располагаться на расстоянии не менее 100 мм от стыков окраек днища. 
 
 
 
 

      Горизонтальные  соединения стенки.

      Горизонтальные  соединения листов должны выполняться двусторонними стыковыми швами с полным проплавлением (рисунок 5.2.3). Листы вышележащего пояса должны располагаться в пределах толщины листа нижележащего пояса. Взаимное расположение листов соседних поясов устанавливается проектом. 

Рис. 5.2.1 Вертикальные стыковые соединения стенки.

а) без разделки кромок;

б) со скосом двух кромок;

в) с двумя скосами кромок;

г) с криволинейным скосом кромок. 

Рис. 5.2.3 Горизонтальные стыковые соединения стенки.

а) без разделки кромок;

б) с криволинейным скосом одной кромки верхнего листа;

в) с двумя скосами одной кромки верхнего листа. 

      Соединения  днища.

      Стыковые  соединения применяются при заводском  изготовлении рулонируемых полотнищ днищ. Стыковые соединения на остающейся подкладке применяются для сварки кольцевых окраек, а также при полистовой сборке центральной части днищ. Нахлесточные соединения днища применяются для соединения между собой рулонируемых полотнищ днищ, листов центральной части днищ при их полистовой сборке, а также для соединения центральной части днищ с кольцевыми окрайками.

Рис. 5.2.4 Соединение полотнищ днища 
 

Рис. 5.2.5 Соединение листов центральной части днища 
 

Рис. 5.2.6 Соединение центральной части с окрайками днища. 
 
 
 

      Соединение  днища со стенкой.

      Для соединения днища со стенкой применяется  тавровое соединение. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки 20 мм и менее рекомендуется тавровое сварное соединение без разделки кромок (рисунок 5.2.7,а.). Размер катета каждого углового шва должен быть не более 12 мм и не менее номинальной толщины окрайки. Для резервуаров с толщиной листов нижнего пояса стенки более 20 мм должно применяться тавровое сварное соединение с разделкой кромок, представленное на рисунке 5.2.7,б. Сварные швы должны выполняться как минимум в два прохода.

Рис. 5.2.7 Соединение стенки с днищем 

    При разработке конструкции резервуара в рабочей документации КМ должны быть определены требования к механическим свойствам сварных соединений и дифференцирование, в зависимости от уровня расчетных напряжений и условий работы соединений, назначен класс сварных швов в соответствии с ГОСТ 23055 (допускаемые размеры, вид и количество допускаемых внешних и внутренних дефектов). Кроме того, должен быть назначен объем контроля физическими методами различных сварных соединений резервуара.Способы сварки, геометрические параметры кромок соединяемых элементов, сварочные материалы, а также технология выполнения монтажных сварных соединений резервуара определяются технологическим проектом сооружения резервуара (ППР) и учитываются в проекте КМ.  Применительно к соединениям, выполняемым на заводе, указанные вопросы решаются при разработке технологических карт или технических условий на изготовление резервуарных конструкций и учитываются в рабочей документации КМД. Технологические процессы заводской и монтажной сварки должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта КМ по всему комплексу физико-механических характеристик, а также соответствующих нормам по предельно допустимым размерам и видам дефектов с учетом коэффициентов концентрации напряжений. Заводскую сварку резервуарных конструкций следует выполнять в соответствии с утвержденным технологическим процессом /процедурами/, в котором должны быть предусмотрены:

• требования к форме и подготовке кромок деталей, подлежащих сварке;
• способы и режимы сварки, сварочные материалы, а также последовательность выполнения технологических операций;
• конкретные указания по закреплению деталей перед сваркой;
• мероприятия, исключающие образование прожегов, смещение шва от его оси и образование других видов дефектов;
• мероприятия, направленные на снижение сварочных деформаций.

   Монтажную сварку резервуарных  конструкций следует выполнять  в соответствии с указаниями ППР, в котором должны быть предусмотрены:

• наиболее эффективные способы сварки монтажных соединений с учетом их пространственного положения;
• сварочные материалы, удовлетворяющие требованиям рабочей документации КМ по уровню механических свойств;
• требуемая форма подготовки кромок монтируемых элементов под сварку;
• последовательность сварки и порядок выполнения каждого шва, обеспечивающих минимальные деформации и перемещения свариваемых элементов;
• режимы и указания по технике сварки, которые должны обеспечить необходимый уровень механических свойств сварных соединений, а также получение требуемых структур металла шва и околошовных зон;
• необходимая технологическая оснастка и оборудование для выполнения сварных соединений.

      Кроме того, в ППР должны быть предусмотрены:

• мероприятия по обеспечению требуемого качества подготовки и сборки под сварку свариваемых кромок, а также схема их закрепления и необходимая для этого технологическая оснастка;
• допускаемая температура металла, при которой возможна сварка соединений без их подогрева, а также допускаемая скорость ветра в зоне сварки;
• условия обеспечения требуемого диапазона скоростей охлаждения сварных соединений резервуарных конструкций при сварке;
• указания по технологии производства сварочных работ в зимних условиях (если это предусматривается в соответствии с графиком работ).

      В случаях, когда в рабочей документации КМ предусмотрена термическая обработка каких-либо сварных соединений резервуара, в ППР следует разработать технологию ее выполнения, включая способ, режимы термообработки, указания по контролю качества термообработанных соединений. В ППР должна быть разработана программа контроля качества сварных соединений, включающая способы и объемы контроля каждого сварного соединения резервуара.

5.3 Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку

      До  начала сварочных работ любые соединения резервуаров должны быть проконтролированы и приняты под сварку по следующим конструктивным и технологическим критериям:

• геометрические параметры кромок элементов, подготовленных под сварку (величина угла скоса кромок, зазор в стыке, величина притупления, смещение кромок), должны укладываться в поле допусков, предусмотренных проектом;
• поверхность кромок, а также прилегающие к ним зоны шириной 20 мм должны быть зачищены от любых загрязнений;
• сборочные приспособления, закрепляющие кромки свариваемых элементов, должны обеспечивать достаточную прочность и жесткость, чтобы исключить чрезмерные усадку швов и перемещения свариваемых элементов.

      Закрепление кромок свариваемых элементов должно выполняться преимущественно с помощью сборочных приспособлений. При необходимости постановки электроприхваток на монтажных стыках стенки их рекомендуется располагать с противоположной стороны от части сечения шва, выполняемой первой. Размер прихваток должен быть минимально необходимым. При выполнении зачистки корня шва такие прихватки удаляются. Прихватки, выполняемые в угловых и нахлесточных соединениях, можно переплавлять только после их зашлифовки и визуального контроля качества. При этом такие прихватки должны выполняться квалифицированными сварщиками. Приемку сварных стыков под сварку осуществляет руководитель сварочных работ, о чем делается соответствующая запись в журнале контроля качества монтажно-сварочных работ. 

  5.4 Сварные соединения, формы разделки кромок. 

  Настоящий стандарт устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной и дуговой сваркой. Основные типы сварных соединений должны соответствовать указанным в табл. 1.

Конструктивные элементы и их размеры должны соответствовать указанным в табл. 2 - 16 

  Таблица 1 

 Таблица 2

 Размеры,  мм 

 * размер для справок           Таблица 3

 Размеры,  мм 

 Таблица 4

 Размеры,  мм 

 Таблица 5

 Размеры,  мм 

 Таблица 6

 Размеры,  мм 

 Таблица 7

 Размеры,  мм 

 Таблица 8

 Размеры,  мм 

 Таблица 9

 Размеры,  мм 

                                             Размеры,  мм             Таблица 10