Изготовление пролетного строения кольцевой автомобильной дороги вокруг г. Санкт-Петербурга

Размечаем снаружи блока места установки наружных ребер поз.18 и поз. 19, выдерживая размеры между ребрами - 3000мм с припуском +1мм.

Проверяем сборку блока на наличие отклонений от заданных по чертежу размеров при помощи рулетки и угловой линейки.

Производим сварку блока, описанную в пункте 2.4.6

Проверяем сварные швы на наличие дефектов внешним осмотром.

При необходимости поправляем блок газопламенным способом.

2.4 Технологический процесс сварки

2.4.1 Выбор способа сварки и его обоснование

В цехе сборосварки на участке сварки выполняем сварку отправочного элемента блока Б - 17.

Для сварки поясных и стыковых швов колонны выбираем автоматическую сварку под слоем флюса, имеющую высокую скорость сварки, что увеличивает производительность труда.

Для сварки оформления блока используем полуавтоматическую сварку в среде СО_{2 (}некоторые швы будем выполнять в среде СО₂+Аr), т.к ею можно сваривать маленькие детали и детали, находящиеся в неудобном положении, что обеспечивает высокую производительность труда и качественные сварные швы.

2.4.2 Выбор сварочных материалов и режимов сварки

Согласно СНиП II-23-81* таблица 50 блок Б-17 относится к 1 группе конструкции, работающей на динамические нагрузки, в климатическом районе II₄.

По таблице 55 СНиП II-23-81*

для полуавтоматической сварки в среде СО₂ выбираем для этой группы сварочную проволоку марки СВ08Г2С по ГОСТ 2246-70*, химический состав которой показан в таблице 19.

для автоматической сварки под слоем флюса выбираем проволоку марки СВ08ГА по ГОСТ 2246-70*, химический состав которой показан в таблице 20, и флюс марки АН-348-А+АН60 по ГОСТ 14771-76, химический состав которой показан в таблице 21.

Таблица 19 - Химический состав проволоки СВ08Г2С

Таблица 20 - Химический состав проволоки СВ08ГА

Таблица 21 - Химический состав флюса АН-348-А

Таблица 22 - Химический состав флюса АН60

Режимы сварки - это совокупность контролируемых параметров определяющих сварочные условия.

Выбираем режимы сварки:

для автоматической сварки определяем значение параметров, при которых дуга горит стабильно, швы получаются заданных размеров, формы и свойств.

на качество сварочных швов полуавтоматической сварки в среде СО₂ в значительной степени влияет количество расходуемого углекислого газа, которое зависит от режимов сварки и от форм и размеров свариваемого изделия.

Таблица 23 - Режимы полуавтоматической сварки в среде СО₂

Таблица 24 - Режимы автоматической сварки под флюсом

2.4.3 Выбор сварочного оборудования

Поясные и стыковые швы блока Б - 17 будем выполнять универсальным сварочным трактором АДФ-10030, который является переносным автоматом, предназначенным для сварки под флюсом. Сварка производится при движении трактора по направляющей линейке, уложенной параллельно шву или непосредственно по изделию. Он позволяет сваривать стыковые соединения с разделкой и без разделки кромок, угловые соединения вертикальным и наклонным электродом.

В комплект автомата входит сварочный трактор, аппаратный шкаф и набор сменных узлов и деталей. В качестве источника тока используют сварочный трансформатор.

Сварочный трактор (схема смотри чертеж 1) представляет собой самоходную тележку с установленной на ней сварочной головкой. Передвижение трактора вдоль шва осуществляется ходовым механизмом, а электродная проволока подается в зону дуги сварочной головкой. Сварочная головка и ходовой механизм, вместе с электродвигателем, смонтированы в один блок, который является несущим корпусом-трактора.

На корпусе укреплен поворотный кронштейн, на котором смонтированы правильный механизм, корректировочный механизм, барабан для электродной проволоки, пульт управления трактором и добавочный пульт, служащий для управления механизмами роликовых стендов, манипуляторов, вращателей или другими устройствами, требующими независимого дистанционного управления. Здесь же расположен мундштук, предназначенный для подвода сварочного тока к электродной проволоке и направления ее в зону сварки.

Трактор комплектуют двумя мундштуками. При сварке электродной проволокой диаметром 3-5 мм на токе до 1000 А используют мундштук роликового типа с двумя бронзовыми контактными роликами. При сварке проволокой диаметром 1,6-2 мм на токе до 600 А применяют трубчатый мундштук с бронзовым наконечником. К мундштукам придают удлинители с шарниром и однороликовые копиры, позволяющие настраивать трактор для сварки угловых швов. Трехроликовый правильный механизм работает только при сварке проволокой диаметром.3-5 мм. При сварке тонкой проволокой диаметром 1,6-2 мм правки не требуется, и между правильными роликами вставляют специальную направляющую трубку, имеющуюся в комплекте сменных частей. Корректировочный механизм служит для смещения электрода поперек шва и для поперечного наклона мундштука на угол до 45° при сварке наклонным электродом. Он состоит из червяка, закрепленного на кронштейне, и червячного сектора, расположенного на корпусе электродвигателя.

На обоих концах червяка насажены маховики. При вращении маховика червяк обкатывается по неподвижному сектору и поворачивает в головку трактора. Трактор снабжен двумя съемными бункерами. Основной бункер снабжен ссыпным патрубком, перемещением которого по высоте регулируется толщина слоя флюса. На патрубке закреплена стрелка-указатель, при помощи которой контролируется направление дуги по зазору между свариваемыми кромками. Для ручного направления электродной проволоки по шву на бункере укреплена рукоятка. На корпусе установлен вольтметр, показывающий напряжение горения дуги.

Передвижение трактора осуществляется при помощи двух ведущих обрезиненных бегунков. Для ручного перекатывания трактора, на валу бегунков предусмотрена специальная фрикционная муфта с двумя маховиками, расположенными с разных сторон трактора. При вращении маховиков против часовой стрелки муфта расцепляется, и вал бегунков отключается от электродвигателя. Переднее шасси трактора состоит из траверсы, укрепленной на корпусе электродвигателя, и двух передвижных штанг, на которых закрепляют холостые бегунки или копирные ролики. Ведущие бегунки и холостые изолированы от корпуса и имеют резиновые шины, что обеспечивает хорошее сцепление их с поверхностью металла. Для перемещения трактора по направляющей линейке на правых колесах предусмотрены канавки. Для переноски трактора имеется ручка. Универсальность трактора достигается применением сменных узлов и деталей, при помощи которых можно настраивать трактор на сварку различных видов соединений.

Все остальные швы выполняем полуавтоматом ПДГ-510 предназначенным для сварки в защитной среде углекислого газа конструкций, швы которых расположены в различных пространственных положениях и в труднодоступных местах.

1 - сварочная горелка; 2 - источник питания; 3 - механизм подачи электродной проволоки; 4 - переносной пульт управления

Рисунок 20 - Сварочный полуавтомат ПДГ - 510

Полуавтомат, состоит из сварочной горелки, механизма подачи электродной проволоки, переносного пульта управления, источника питания с встроенным блоком управления полуавтомата, газового редуктора с расходомером и подогревателем газа, соединительных шлангов и проводов. Состав полуавтомата: тип механизма подачи электродной проволоки МПО-1; тип сварочной горелки ГДПГ-501-4; тип источника питания ВДУ-504-1. Полуавтомат ПДГ-510 комплектуют турелью. Турель устанавливается на источнике питания и служит опорой для подающего механизма, допуская поворот его вокруг вертикальной оси на 360°.

В полуавтомате автоматизирован процесс подачи электродной проволоки и защитного газа в зону сварки. Электродная проволока с помощью злектродвигательного привода механизма подачи поступает из кассеты по гибкому направляющему каналу в зону сварки по мере ее плавления. Одновременно по шлангу газотокопровода в зону сварки подводится из баллона (или цеховой магистрали) углекислый газ для защиты металла шва и сварочный ток от источника питания дуги. Перемещение сварочной горелки производится вручную.

1 - рычаг прижимного устройства; 2 - рычаг; 3 - ручка; 4 - кассета; 5 - тормозное устройство; 6 - основание; 7 - пружина; 8 - винт; 9 - электродвигательный привод

Рисунок 21 - Открытый механизм подачи проволоки МПО-1

Механизм подачи электродной проволоки открытого типа МПО-1 приведен на рисунок 21. На нем размещены электродвигательный привод 9, кассета 4 с электродной проволокой, съемный пульт управления и блок разъемов, служащих для подключения соединительных проводов и шлангов. Электродвигательный привод состоит из цилиндрического редуктора и электродвигателя постоянного тока. На выходном валу редуктора укреплено зубчатое колесо с ведущим роликом. Второе зубчатое колесо с прижимным роликом находится на рычаге прижимного устройства и при повороте рычага может быть отведена для заправки электродной проволоки. Благодаря наличию зубчатого зацепления оба ролика являются ведущими. Усилие поджатия прижимного ролика регулируется винтом 8, воздействующим на рычаг 2 через плоскую пружину 7. Кассета с электродной проволокой устанавливается на тормозном устройстве 5, которое не допускает самораскручивания проволоки при работе. Все узлы механизма подачи монтируют на основании 6, в нижней части которого расположен прилив с отверстием для установки механизма на шток турели. К основанию прикрепляют четыре колеса. Для переноски механизма подачи имеется ручка 3.

В механизме подачи проволоки открытого типа МПО-1 кассета с электродной проволокой и электродвигательный привод открыты, кожухом закрывается только привод.

1 - сопло; 2 - прижимное кольцо; 3 - сменное сопло; 4 - наконечник; 5 - держатель; 6 - спираль; 7 - корпус; 8 - выключатель; 9 - направляющий канал; 10 - токогазоподвод; 11 - провода управления; 12 - шланг; 13 - экран

Рисунок 22 - Сварочная горелка ГПДГ - 501 - 4

Сварочная горелка ГДПГ-501-4 с направляющим каналом, имеющим проходной диаметр 3,2 мм, предназначена для сварки электродной проволокой диаметром 2,0 мм током до 500 А. Она состоит из корпуса 7 с изогнутой направляющей трубкой, спирали 6, держателя 5, наконечника 4, сопла 1, направляющего поток защитного газа, пружинного кольца 2, удерживающего сменное сопло 3, направляющего канала 9 для электродной проволоки, токогазоподвода 10, выключателя 8, проводов управления 11 и шлангов 12 для воды. Снизу рукоятки имеется экран 13, который защищает руку сварщика от тепловых излучений. Для предотвращения перегрева горелки сопло 1 охлаждается водой.

Для снижения давления защитного газа и регулирования его расхода служит редуктор с расходомером и подогревателем газа, закрепляемые на баллоне. Подогреватель предназначен для подогрева защитного газа, поступающего в редуктор, с целью предупреждения замерзания каналов редуктора при перепаде давления газа. Питание подогревателя газа осуществляется переменным током от понижающего трансформатора, расположенного в источнике питания.

Источником питания сварочной дуги является сварочный выпрямитель. В нишу выпрямителя встраивают блок управления полуавтоматом и соединяют с ним штепсельный разъем. Этот блок управления предназначен для включения и выключения электромагнитного газового клапана, источника питания, двигателя подающего механизма, а также для регулирования скорости подачи электродной проволоку.

На переносном пульте управления смонтированы тумблер для проверки газа и подачи электродной проволоки, тумблер для реверсирования вращения двигателя подающего механизма, потенциометр скорости подачи электродной проволоки, потенциометр регулирования напряжения дуги. Переносный пульт управления может быть укреплен на механизме подачи электродной проволоки.

2.4.4 Описание технологии сварки и применяемых приспособлений

Для обеспечения высокого качества сварных соединений, достижения максимальной производительности труда, минимальных сварочных деформаций, удобства сварки, безопасности работы выбираем следующую технологию сварки швов блока Б-17.

Последовательность наложения швов устанавливаем с таким расчетом, чтобы деформации, вызванные наложением предыдущего шва, были ликвидированы обратными деформациями после наложения последующего шва.

Сварку поясных швов двутавровых поперечных ребер жесткости поз.17, поз. 20, поз.21и таврового соединения поз.1с поз.5 и поз2 с поз.4 завариваем автоматическим способом под слоем флюса АН-348А+АН60 сварочной проволокой Св-08ГА 4мм в горизонтальном положении.

Стыки ребер поз.6а+6б; поз.7а+7б завариваем полуавтоматическим способом в среде СО₂. Приварку продольных ребер жесткости выполняем автоматической сваркой под слоем флюса АН-60 сварочной проволокой Св-08Г2С 2мм.

Завариваем стык поз.15а+15б полуавтоматической сваркой в смеси 80% Аг + 20% СОг. Привариваем поперечные ребра к нижнем поясу блока полуавтоматическим способом сварки в смеси 80% Аг+20%СО₂ сварочной проволокой Св-08Г2С 2мм.

Сварку вертикальной стенки блока с продольными ребрами выполняем полуавтоматическим способом в среде СО₂.

В положении блока на нижнем поясе полуавтоматической сваркой в среде СО₂ завариваем стыки с одной стороны между поз.13, поз.14 и поз.17. Полуавтоматической сваркой в смеси 80% Аг + 20% СО₂ привариваем поз.13, поз.14, поз.10, поз.11 к поз.4, поз.5, поз.8, поз.9, поз.15 к поз.3, поз.12 к поз.10, поз.11. Затем производим сварку нижних поясных швов блока с внутренней и внешней стороны (катеты швов 6 - 8мм) полуавтоматической сваркой в смеси 80% Аг + 20% СО₂. Последовательность сварки поясных швов - обратноступенчатая. Сварку поясных швов ведем двумя сварщиками одновременно.

Устанавливаем блок на боковую стенку поз.5. Полуавтоматической сваркой в смеси 80% Аг + 20% СО₂ привариваем поз.12, 8,15 к поз.5, поз.8,9 к поз 6, 7, поз.20 к поз.5.

Установив блок на верхний пояс, выдуваем воздушно-дуговым резаком наплывы металла в стыке между поз.13, поз.14 и поз.17. Завариваем стыки со второй стороны полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа проволокой Св08Г2СО 2мм. Привариваем полуавтоматической сваркой в смеси 80%Аг+20%СО₂ поз.10, поз.11, поз.13, поз.14 к поз.4, поз.5, поз.8, поз.12, поз.15 к поз.10, поз.11, поз.13, поз.14.

Установив блок на боковую стенку поз.4, полуавтоматической сваркой в смеси

80% Аг + 20% С0₂ привариваем поз.12, поз.8, поз.15 к поз.4, поз.8, поз.9 к поз.6, поз.7, поз.20 к поз.4.

В последнюю очередь производим приварку поз.18 с поз. 19 к поз.4, поз.5, выдерживая размеры от стенки до оси отверстий в поз.18, поз. 19 согласно размерам на чертеже.

Для сварки полуавтоматическим способ используем сборочные козелки.

Рисунок 23 - Сборочный козелок

Передвижные стеллажи состоят из козелков, установленных в направляющих швеллерах 3 № 18...24, заанкерованных в бетонных фундаментах шириной 400 мм и глубиной 400...500 мм. Козелки высотой 650...750 мм, длиной 4500 мм состоят из двутавровых балок № 36...55 и имеют три опоры. К верхним полкам балок приваривают листовые полосы 2 толщиной 8...10 мм, которые по мере порчи от сварки заменяют новыми. Рабочая поверхность стеллажей должна быть горизонтальной с допуском ± 5 мм. Направляющие устанавливаются на расстоянии 1500... 2000 мм друг от друга.

2.4.5 Мероприятия по предупреждению сварочных деформаций

Деформация - это изменение формы и размеров тела под действием внешних либо внутренних сил. Температурные поля при сварке вызывают усадочные явления и интенсивное развитие деформаций. При неравномерном местном нагреве в зоне соединения возникают напряжения сжатия, уравновешиваемые напряжениями растяжения в остальной части детали. При последующем охлаждении происходят неравномерные объемные изменения, пластическое деформирование и, как результат, образование в зоне шва напряжений растяжения.

Сварочные деформации зависят от технологического процесса сборосварочных работ и принятых конструктивных решений. Сварочные деформации оказывают влияние на геометрическую форму изделия, а иногда и на его несущую способность.

Наиболее часто встречающимися видами деформаций элементов являются серповидность, продольное и поперечное укорочение, винтообразность, грибовидность, перекос полок, коробление листовых деталей (волнистость или выпучивание). Мероприятия по борьбе с деформациями можно разделить на три вида: конструктивные, технологические, проводимые в процессе сварки; технологические, проводимые после сварки.

Для предотвращения сварочных деформаций серповидности прогиба могут быть использованы следующие конструктивные решения: при сварке двутавров из листовой стали высотой до 1200 мм применяем симметричные сечения, избегаем несимметричного прикрепления мелких деталей, параллельные поясные швы располагаем таким образом, чтобы центр тяжести поперечных сечений этих швов совпадал с центром тяжести свариваемой конструкции.

Рисунок 24 - Порядок наложения швов.

Для предотвращения винтообразности рекомендуется увеличивать жесткость сечения на кручение за счет установки до сварки поясных швов, диафрагм через 1200. .1500 мм, начиная с торцов.

Для предотвращения коробления плоскости листовых стенок рекомендуется устанавливать торцевые ребра на расстоянии от края, не превышающем толщины листа более чем в 10 раз, или внутренние ребра.

В конструкциях, где коробление недопустимо, применяем листовую сталь толщиной не менее 1/100...1/120 высоты стенки.

При конструировании стыков для предупреждения коробления в зоне стыковых швов при V - и X-образной разделках избегаем применения косых стыков, предусматриваем автоматическую сварку без разделки кромок.

2.4.6 Контроль качества сварных соединений

Внешним осмотром проверяют качество подготовки и сборку заготовок под сварку, качество выполнения швов в процессе сварки и качество готовых сварных соединений. Внешним осмотром контролируем все сварные изделия независимо от применения других видов контроля. Внешний осмотр во многих случаях достаточно информативен и является наиболее дешевым и оперативным методом контроля.

Контроль заготовки и сборки. Внешнему осмотру подвергаются свариваемые материалы для выявления вмятин, заусенцев, окалины, ржавчины. Проверяем качество подготовки кромок под сварку и сборку заготовок. К основным контролируемым размерам собранных под сварку деталей относим зазор между кромками, притупление кромок и угол их разделки - для соединений с разделкой кромок; притупление и угол скоса кромок - для тавровых соединений; зазор между свариваемыми элементами и угол между ними - для угловых соединений. Для измерения и проверки, указанных выше параметров применяем специальные шаблоны или универсальный инструмент.

Рисунок 25 - Универсальный шаблон.

Детали, узлы или изделия, собранные под сварку с отклонением от технических условий или установленного технологического процесса, бракуем. Средства, порядок и методику контроля предусматриваем технологическим процессом производства.

Наблюдение за процессом сварки. На этом этапе сварщик помимо контроля режимов сварки (тока, напряжения, скорости сварки и т.п.) и стабильности горения дуги следит за правильностью выполнения валиков в многослойных швах. Особенно важным на этом этапе является тщательный осмотр первого слоя при любом количестве слоев. Качество сварки первого слоя оцениваем при необходимости с помощью лупы.

Осмотр готовых изделий. Внешним осмотром невооруженным глазом или с помощью лупы выявляем прежде всего дефекты швов в виде трещин, подрезов, пор, свищей, прожогов, наплывов, непроваров в нижней части швов. Многие из этих дефектов, как правило, недопустимы и подлежат исправлению. При осмотре выявляем также дефекты формы швов, распределение чешуек и общий характер распределения металла в усилении шва.

Рисунок 26 - Наплывы в швах. Рисунок 27 - Подрезы.

Рисунок 28 - Прожоги. Рисунок 29 - Непровары.

Рисунок 30 - Шлаковые включения. Рисунок 31 - Трещины в св. швах.

Внешний вид поверхности шва характерен для каждого способа сварки, а также для пространственного положения, в котором выполнялась сварка. Равномерность чешуек характеризует работу сварщика, его умение поддерживать постоянную длину дуги и равномерную скорость сварки. Неравномерность чешуек, разная ширина и высота шва указывают на колебание мощности дуги, частые обрывы и неустойчивость горения дуги в процессе сварки. В таком шве возможны непровары, поры, шлаки и другие дефекты. При сварке в вертикальном и потолочном положениях сварные швы имеют резко выраженную неравномерность чешуек, бугры, седловины и наплывы. При сварке в защитных газах в вакууме внешняя поверхность швов гладкая, блестящая, без чешуек и имеет вид полоски расплавленного металла. Сварные швы сравниваем по внешнему виду со специальными эталонами. Геометрические параметры швов измеряем с помощью шаблонов или измерительных инструментов. Тщательный внешний осмотр - обычно весьма простая операция, тем не менее может служить высокоэффективным средством предупреждения и обнаружения дефектов. Только после проведения внешнего осмотра и исправления недопустимых дефектов сварные соединения подвергаем контролю другими физическими методами для выявления внутренних дефектов.

Блок Б - 17 имеет несколько наиболее нагруженных швов обязательных для проверки УЗК. УЗК проверяем швы на стыках между ребрами поз.6а+6б; 7а+7б; 13а+13б+13в+13г; 13а+14б+14в+14г, стыки между поперечными ребрами из поз.15а, 15б, поясные швы между ребрами поз13,14 и стенками, стык между поперечным ребром двутаврового сечения и стенками. Ультразвук - это колебания материальной среды, которые лежат за пределами слышимости человеческого уха. Для контроля качества сварных швов выбираем ультразвуковой аппарат марки УД-270. Большинство процессорных дефектоскопов работает примерно в одном частотном диапазоне (1,25...10 МГц); имеет: плоский дисплей с отображением цифровой и видеоинформации (режим полиэкрана); герметичную клавиатуру прямого доступа; не менее двух стробов АСД, регулируемых по временному положению, длительности и амплитудному уровню; автоматическое измерение амплитуды и временных интервалов; режим задержанной развертки (электронная лупа); встроенную память; меню; текстовой редактор; сопряжение с внешним компьютером через стандартную интерфейсную шину К8-232; комбинированное питание: сетевое и от аккумуляторной батареи; противоударный корпус и др.

Рисунок 32 - Процессорный дефектоскоп общего назначения.

Околошовную зону зачищаем на расстоянии 50 - 80 мм с каждой стороны, наносим контактную жидкость, настраиваем дефектоскоп, производим сканирование. УЗК проникает через любые металлы, неметаллы и любые жидкие среды. Лучи УЗК преломляются и отражаются на границе двух сред, благодаря чему становится явным присутствие дефекта. Отраженный от дефекта ультразвук преобразуется в электрические колебания и усиливается усилителем, затем подается на осциллограф в развернутом виде - импульсах.

2.5 Отделочные операции