Сварка различных конструкций

Решетчатые конструкции — фермы, мачты, башни — изготовляют преимущественно из прокатных элементов; гнутые и сварные профили используют в меньшей степени. К решетчатым конструкциям относят также арматуру железобетона — сетки, плоские и пространственные каркасы.

Если рама выполняется из изготовленных ранее балочных элементов, то сборка рамы заключается в придании этим элементам проектного взаимного расположения, а сварка —  в выполнении сопряжений между ними.

Подкрановые балки обычно выполняют в виде сварного двутавра с ребрами жесткости. Условия их работы предъявляют вполне определенные требования к конструктивному оформлению и технологии выполнения сварных соединений.

При сварке воздух, нагретый в специальной горелке до 250—300 °С, в зоне сварки несколько охлаждается. Сварка осуществляется присадочным прутком, подающимся в разделку шва вручную или полуавтоматом.

При монтаже конструкций нередко возникает необходимость стыковки балок. Раздвинутый стык  применяют как технологический. При монтаже обычно используют совмещенный стык.

Паровые турбины работают при температуре до 550 °С и при давлении пара до 24 МПа. При температурах эксплуатации T_экс≥400 °С применяют низкоуглеродистые стали; при T_экс>400°С — хромомолибденовые, хромованадиевые стали. Хорошо свариваются жаропрочные аустенитные стали 12X18H10T. Корпуса газовых турбин нагреваются до температуры 800 °С, корпуса камер сгорания— до 1000...1050 °С. Их изготовляют из сплавов 20Х23Н18, ХН78Т. Для обеспечения надежности изделий стали подвергают предварительному переплаву, например электрошлаковому или вауумно-дуговому. Дуговая сварка производится электродной проволокой, близкой по составу к основному металлу.

При изготовлении приборов приходится сваривать самые разнообразные материалы и их сочетания при толщине элементов от нескольких десятков нанометров до нескольких миллиметров. Упругие чувствительные элементы давления (мембраны, сильфоны) изготовляют обычно из бронзы (бериллиевой или фосфористой) или из нержавеющей стали толщиной 0,05—0,3 мм, подвергнутой нагартовке для создания определенных упругих характеристик. К сварным соединениям этих элементов предъявляют требования прочности и герметичности. Сваривают эти элементы аргонодуговой, микроплазменной, электроннолучевой или контактной сваркой, принимая меры по ограничению сварочного разогрева.

Наиболее широкое применение имеют двутавровые балки с поясными швами, соединяющими стенку с полками. Обычно такие балки собирают из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки (рис. 14.1), прижатие их друг к другу и последующее закрепление прихватками. Для этой цели используют сборочные кондукторы (рис. 14.2) с соответствующим расположением баз и прижимов по всей длине балки. На установках с самоходным порталом (рис. 14.3) зажатие и прихватку осуществляют последовательно от сечения к сечению. Для этого портал 1 подводят к месту начала сборки (обычно это середина балки) и включают вертикальные 2 и горизонтальные 3  пневмоприжимы. Они прижимают стенку балки 4 к стеллажу, а пояса 5 — к стенке.

На изготовление труб расходуют около 10% всего мирового производства стали, причем доля выпуска сварных труб составляет более половины всего производства и продолжает возрастать. Трубы большого диаметра (более 500 мм) выпускаются только сварными. Серийный характер производства, большая протяженность швов и сравнительно простая форма изделия позволяют эффективно использовать прогрессивные методы сварки с весьма высокими скоростями и полностью механизировать весь процесс изготовления труб.

Кузова и кабины автомобилей, как правило, выпускают в условиях крупносерийного и массового производства. Штампованные тонколистовые детали подаются системой толкающих конвейеров к автоматическим линиям сборки—сварки основных узлов кузова: пола, боковин и крыши. Эти линии представляют собой сложный комплекс многоточечных сварочных машин и средств механизации, работающих в едином цикле. Многоточечные машины этих линий подразделяются на несколько типов.

В основе существующих методов постройки судов лежит предварительное изготовление частей корпуса судна в виде сборочных элементов, секций и блоков. Каждая отдельная секция должка быть достаточно жесткой.  Границы  плоских  и  объемных секций намечают по возможности в районах поперечных переборок симметрично диаметральной плоскости судна. Размеры секций выбирают с учетом габаритных ограничений перемещения их к месту сборки на стапеле, а также грузоподъемности кранов и транспортных средств. По технологическим соображениям при разбивке каркаса на элементы, секции и блоки необходимо предусмотреть выполнение возможно большего объема сборочно-сварочных работ в условиях цеха при их максимальной механизации, а также учесть особенности сборки на стапеле.

При изготовлении кузовов пассажирских вагонов преимущественно используют шовную и точечную контактную сварку. Общей сборке предшествуют сборка и сварка крупногабаритных узлов: крыши, боковых стен, настила пола, концевых и тамбурных стен. Производство носит, как правило, мелкосерийный характер. Для него характерно поточное производство с локальной  механизацией отдельных работ и широким  использованием  цеховых кранов. Плоские узлы кузова собирают  и сваривают на  специальных стендах.

Изделия оболочкового типа при относительно небольших размерах целесообразно выполнять в штампосварном исполнении. Технологичность подобных изделий определяется, во-первых, сочетанием высокопроизводительных методов получения заготовок холодной штамповкой и соединения их контактной сваркой герметичными швами, а во-вторых, возможностью практически полной автоматизации изготовления ряда изделий при крупносерийном и массовом производстве.

При строительстве магистральных трубопроводов приходится: собирать и сваривать миллионы стыков труб большого диаметра. Укладка трубопроводов может быть либо непрерывной, либо секционной. В первом случае производят последовательное наращивание, причем все стыки выполняют без вращения труб. Во втором случае первоначально сваривают секции, вращая при этом трубы, а затем на трассе стыки выполняют без вращения.

Контейнер пресса представляет собой втулку, наружный диаметр которой 2100 мм, высота 2000 мм, вес 36 т. Внутреннее конусное отверстие с диаметрами — внизу 1209 мм и вверху 1000 мм. В теле втулки по всей длине в два ряда просверлены 66 отверстий диаметром по 32 мм, в которые запрессовываются нагревательные элементы. Корпус контейнера постоянно работает при 420—450 °С и воспринимает на себя всe прессовое усилие, развиваемое прессом. Расчеты на прочность показывают, что максимальные напряжения на опорном торце корпуса при полном прессовом усилии 12000 т равны 100 кГ/мм2. Корпус контейнера изготовлен из стали следующего химического состава: 0,56% С; 0.72% Сr; 0,79% W; 0,024% V; 0,57% Мn; 0,25% Si; 0,07% Mo; 0,033% S; 0,028% P.

С увеличением скорости движения поездов износ концов рельсов и ходовой части подвижного состава резко увеличивается. Поэтому сокращение количества рельсовых стыков за счет увеличения длины рельсов с 12,5 до 25, 37, 50 м, а тем более переход к бесстыковым плетям рельсов длиной 800 м дает большой экономический эффект.

Вертикальные цилиндрические резервуары низкого давления (по 2 кПа) с конической крышей для хранения «темных» нефтепродуктов изготовляют вместимостью от 100 до 5000 м³. Со сферической крышей выпускают резервуары вместимостью 10 000—50 000 м³. Для уменьшения потерь от испарения «светлых» продуктов сооружают резервуары с понтонами и с плавающими крышами (рис. XIX.20). Предполагается сооружение резервуаров вместимостью до 100 000 м³.

Первые металлические конструкции выполнялись с помощью клепки. Инженером  Шуховым Б.Г в 1883 году в г. Баку был предложен первый цилиндрический  резервуар для нефтепромыслов. Далее им были созданы перекрытия зданий Нижегородской выставки,  ГУМа в Москве,  мартеновских цехов, мостов  и др.