Как правильно класть сварочный шов

История электросварки

См. также: Электротехника

1802 год — В. В. Петров открыл явление вольтовой электрической дуги и указал, что появляющийся «белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются, и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».

1803 год — В. В. Петров опубликовал книгу «Известия о гальвани-вольтовых опытах…», где описал способы изготовления вольтова столба, явление электрической дуги и возможность её применения для электроосвещения, электросварки и электропайки металлов.

Куваевская мануфактура (Большая ивановская мануфактура), где впервые в мире в производстве была применена электросварка

1882 год — Н. Н. Бенардос изобрёл электрическую сварку с применением угольных электродов, которую запатентовал в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США и других странах, назвав свой метод «электрогефестом».

1888 год — Н. Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. В присутствии государственной комиссии он сварил коленчатый вал паровой машины.

1893 год — На Всемирной выставке в Чикаго Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки под слоем толчёного стекла.

1905 год — В. Ф. Миткевич впервые в мире предложил применять трёхфазную дугу для сварки металлов.

1932 год — К. К. Хреновым впервые в мире в Советском Союзе осуществлена дуговая сварка под водой.

1939 год — Е. О. Патоном разработаны технология автоматической сварки под флюсом, сварочные флюсы и головки для автоматической сварки, электросварные башни танков, электросварной мост.

Дефекты сварочных соединений

Сварочные работы относят к особо ответственным. И это понятно. Сварку используют и при изготовлении емкостей, работающих под давлением, и трубопроводов и котлов. И от качества выполненного соединения зависит работоспособность и, главное, безопасность работы оборудования. Практически на всех производствах и строительных площадках. Где используют сварку, применяют различные методы контроля качества. В соответствии с требованиями ГОСТ 3242-79 для контроля сварочных соединений предусмотрено несколько способов контроля. Среди них такие, как:

• Визуальный, его применяют при контроле неответственных соединений.
• Ультразвуковой — его применяют для контроля разных типов соединений.

На особо ответственные, например, на мостовых конструкциях или трубопроводах высокого давления, сварщик должен оставить отпечаток личного клейма.

ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Комплексная оценка в баллах эксплуатационных качеств сварных соединений (прочность, пластичность, ударная вязкость, металлографические факторы и др.) в зависимости от типа соединения и способа сварки, марки стали и диаметра арматуры, а также температуры эксплуатации (изготовления) при статических нагрузках приведена в табл. 31. При оценке эксплуатационных качеств при многократно повторяемых нагрузках значения баллов следует ориентировочно снижать на один по сравнению с принятыми значениями при статических нагрузках. При этом дополнительно следует пользоваться нормативными документами на проектирование железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Баллы для сварных соединений арматуры назначены из условия соблюдения регламентированной технологии изготовления арматурных и закладных изделий. Для сварных соединений горячекатаной арматурной стали:

5 — гарантируется равнопрочность исходному металлу и пластичное разрушение;

4 — сварное соединение удовлетворяет требованиям ГОСТ 5781, предъявляемым к стали в исходном состоянии;

3 — сварное соединение удовлетворяет требованиям ГОСТ 10922, предъявляемым к сварным соединениям.

Для сварных соединений термомеханически упрочненной арматурной стали:

5 — сварное соединение удовлетворяет требованиям ГОСТ 10884, предъявляемым к стали в исходном состоянии, и характеризуется пластичным разрушением;

4 — временное сопротивление разрыву сварного соединения может быть ниже нормируемого по ГОСТ 10884 до 5 %;

3 — временное сопротивление разрыву сварного соединения может быть ниже нормируемого по ГОСТ 10884 до 10 %.

Оценка эксплуатационных качеств сварных соединений при статической нагрузке

Таблица 31

Обозна­чение соеди­нения	Температура эксплуатации (изготовления), °С	Арматурные стали, классы, марки, диаметры, мм
А-II	A-III	Ат-IIIC	A-IV	Ат-IVC	A-V	Ат-V	A-VI	Ат-VIC
Ст5сп	Ст5пс, Ст5Гпс	10ГТ, до 32	35ГС	25Г2С	Ст5сп, Ст5пс	20ХГ2Ц, 20ХГ2Т	25Г2С, 27ГС, 28С	23Х2Г2Т	20ГС, 20ГС2	22Х2Г2С, до 22	20ГС, 20ГС2, до 32
До 28	До 40	До 28	До 40	До 18	До 28	До 40	До 18	До 28	До 40	До 32
K1 — Кт К2 — Кт	Выше 0	5	4	4	5	5	4	5	5	4	5	НД	5	НД	4	НД	4
До -30	3	4	4
До -40	4	3	НД	3	4	3	4	4	3	3
До -55	НД	НД	3	НД	НД
К3 — Рр	Выше 0	3	НД	3	НД	5	НД	3	НД	4	НД	4	НД	3	НД
Ниже 0	НД
С1 — Ко С2 — Кн С3 — Км С4 — Кп	Выше 0	5	4	5	5	4	5	4	5	4	5	4	НД	3	НД
До -30	3
До -40	4	НД	4	3	4	3	4	3	4	3	НД
До -55	НД	НД	3	НД	3	НД	3
С5 — Мф С6 — Мп С7 — Рв С8 — Мф С9 — Мп C10 — Рв	Выше 0	5	4	4	5	ТН	5	4	ТН	5	4	НД
До -30	4	3	4	3	4	3
До -40	3	НД	3
До -55	НД	НД	3
С11 — Мф С12 — Мп С13 — Рв	Выше 0	НЦ	3	НЦ	4	НЦ
До -30	3
До -40
До -55	НД
С14 — Мп С15 — Рс С16 — Мо С17 — Мп С18 — Мо C19 — Рм	Выше 0	5	4	4	5	ТН	5	4	ТН	5	4	5	НД
До -30	4	3	4	3	4	3
До -40	3	НД	3	4
До -55	НД	НД	3	3
С20 — Рм	Выше 0	5	5	4	4	5	ТН	5	4	ТН	5	5	НД
До -30	4	3	4	4
До -40	4	3	3	3	4
До -55	НД	4	НД	3	3
С21 — Рн	Выше 0	5	5	5	4	5	5	4	5	5	5	4	5	4	4
До -30	4	4	4	3	3	3
До -40	4	3	4	3	4	4	3	4
До -55	3	3	3	НД	НД	НД	НД
С22 — Ру	Выше 0	НЦ	4	НД	4
До -30	3	3
До -40
До -55	НД

НД

С23 — Рэ
Выше 0
4
НД
4
НД
5
4
НД
4
НД
4
НД
4
НД

До -30
3

До -40
3
НД
4
3
3
3
3

До -55
НД
НД

С24 — Мф
С25 — Мп
С26 — Рс
С27 — Мф
С28 — Мп
C29 — Рс
Выше 0
5
5
5
5
5
ТН
5
4
ТН
5
4
5
НД

До -30
4
4

До -40
4
3
4
3
4
4

До -55
3
3
3

С30 — Мф
С31 — Мп
С32 — Рс
Выше 0
НЦ
4
НЦ
4
НД

До -30
3
3

До -40

До -55
НД
НД

Н1 — Рш
Выше 0
4
3
4
3
5
5
4
3
5
4
4
5
4
5
4

До -30
3
3
3
3

До -40
3
НД
4
3
4
3
4
4

До -55
4
НД
3
НД
3
НД
3
НД

Н2 — Кр
Н3 — Кп
Н4 — Ка
Выше 0
5
НД
5
НД
5
5
НД
5
НД
5
НД

До -30

До -40
4
4
4
4
4

До -55
3
3
3

Т1 — Мф
Т2 -Рф
Т3 — Мж
Выше 0
5
4
5
4
3
5
4
4
НД

До -30
4
3
НД
4
3

До -40
3
3

До -55
НД
4
НД
НД

Т6 — Кс
Выше 0
5
НД
4
НД
5
4
НД
5
4
НД

До -30

До -40
4
3
3
4
3

До -55
3
4
3

Т7 — Ко
Выше 0
5
4
5
4
5
4
4
5
4
4
5
НД

До -30
4
3
3

До -40
4
3
3
3
4
3
4

До -55
3
НД
3
НД
4
НД
3
НД

Т8 — Мв
Т9 — Рв
Выше 0
5
4
5
4
5
5
4
5
4
3
НД

До -30
4

До -40
4
3
4
3
3
4
3

До -55
3
3
4
3
3

Т10 — Мс
Т11 — Мц
Т12 — Рз
Выше 0
5
4
4
5
4
5
4
3
НД

До -30
4
3
4

До -40
3
3
НД
3
3

До -55
НД
НД
4
НД
3
НД

Т13 — Рн
Выше 0
5
4
4
5
НЦ
5
4
НЦ
5
4
НД

До -30
4
3
4
4

До -40
3
НД
4
3
3
3

До -55
3
НД
НД
3

Примечания:

1. Эксплуатационные качества всех типов сварных соединений арматуры класса А-I марок Ст3сп и Ст3пс должны оцениваться также, как арматуры класса А-II марки 10ГТ, а класса А-I марки Ст3кп — как арматуры класса А-II марки Ст5сп и Ст5пс.

2. Эксплуатационные качества крестообразных соединений проволочной арматуры классов Вр-I и Вр-600 настоящим приложением не регламентируют в связи с отсутствием требований к химическому составу стали. Требования к качеству таких соединений приведены в ГОСТ 10922.

3. Арматура класса А-II марки 10ГТ может применяться до температуры минус 70 °С включ.

4. Сварные соединения арматуры класса aт-vck оценивают на один балл ниже соединений из арматуры класса aт-v при температуре эксплуатации до минус 40 °С включ.

5. Сварные соединения С16 — Мо, С18 — Мо и Н4 — Ка оценивают на один балл ниже соединений, приведенных в той же группе.

6. Буквы НД, ТН и НЦ соответственно обозначают, что соединения к применению не допускаются, соединения технологически невыполнимы и соединения, применение которых нецелесообразно.

Разновидности сварных швов и соединений

Различия сварных соединений объясняются тем, что рабочий применяет неидентичные расположения стыкуемых частей относительно друг друга.

По расположению

1. Встык. Стыковка элементов будет осуществляться на одной плоскости торцами друг к другу. Материалы могут иметь разную толщину, а потому соединяемые торцы относительно друг друга могут вертикально сместиться.
2. Соединение угловое. В таком варианте торцы будут смещаться под определённым углом. Процесс сварки осуществляется на всех краях деталей, которые будут примыкать друг к другу.
3. Соединение внахлёст. Детали под сварку располагаются параллельно и частично перекрывают друг друга.
4. Соединение торцевое. Несколько частей элементов, которые необходимо сварить, будут совмещаться параллельно друг другу, а после их состыкуют по торцам.
5. Тавровое соединение. При таком варианте торец детали примыкает к боку другого элемента под определённым углом. Виды сварочного соединения будут зависеть ещё и от вида сварочных швов, которые квалифицируются по некоторым основным признакам.

По способу выполнения

1. Односторонний шов. Его можно выполнять, полностью проплавляя металл по всей длине конструкции.
2. Двусторонний. Для начала нужно выполнить одностороннюю сварку, удалить корень, а уже после переходить к выполнению сварочных работ с другой стороны обрабатываемого материала.
3. Однослойный. Такой вид обычно выполняют с помощью сварки в один проход, получается один наплавленный валик.
4. Многослойный. Применение такого вида обычно обуславливается большой толщиной металла, когда выполнять сварку одним проходом невозможно по различным причинам. Слой шва состоит из нескольких валиков или проходов. Таким образом, есть возможность ограничить распространение термического воздействия. В результате получится очень качественное и прочное сварное соединение.

https://youtube.com/watch?v=AoRkP_DqEKs

По пространственному положению

Различается несколько положений сварки:

1. Нижнее положение. Шов будет находиться в нижней горизонтальной плоскости, это угол в 0 градусов относительно земной поверхности. Горизонтальное положение. Валик будет вестись горизонтально, а деталь может располагаться под углом от 0 до 60 градусов.
2. Вертикальное. В такой ситуации поверхность, которая подвергается сварке, будет располагаться в плоскости от 60 до 120 градусов, а сама сварка будет проводиться по вертикальному направлению.
3. Потолочное положение. Вся работа будет проходить под углом в 120 или 180 градусов. Это означает, что сварной шов расположен над сварщиком.
4. Положение «в лодочку». Такое положение объясняется тем, что сваривать необходимо угловую или тавровую поверхность. Детали будут выставляться под определённым наклоном, а сварка проходить в угол.

По протяжённости

Можно производить непрерывный шов. Обычно такие применяются на производстве, когда нужно качественное и крепкое соединение. Но бывают и исключения.

Вторым вариантом считается прерывистый шов, который обычно применяется в угловом соединении. Такой вид шва может применяться в том случае, если необходимо шахматно закрепить некоторые детали друг с другом. Ещё такой вид соединения делается, если требуется цепной порядок сварки

Показатель сварного шва

Имеется несколько основных параметров, которыми характеризуются все полученные швы:

1. Ширина. Это размер, который устанавливается между границами шва, которые прорисовывают видимыми линиями сплавления.
2. Корень. Это будет вторая сторона, находящаяся в отдалении от лицевой части конструкции.
3. Выпуклость. Заметить можно в самой выпуклой части шва. Этим параметром обозначается расстояние от границы самого большого выступа до плоскости основного металла.
4. Катет. Такой параметр наблюдается только в тавровом или угловом соединении. Этот показатель можно измерить самым маленьким расстоянием от поверхности сбоку одной из деталей до ограничительных линий, которые находятся на поверхности второй детали.

https://youtube.com/watch?v=EptnFOMMip4

Условные обозначения

Чтобы обозначить сварочные швы и соединения, используются буквенно-цифровые и графические обозначения. Рассмотрим обозначение сварочного шва в зависимости от вида соединения.

• Если торец одной детали соединяется с торцом другой, то соединение называется стыковым и обозначается буквой С.
• Если детали соединяется, образуя букву Т, то соединение называется тавровым и обозначается буквой Т.
• Когда детали при соединении образуют угол, то соединение обозначается буквой У.
• При соединении внахлест используется условное обозначение сварочного шва – Н.

Сварочные швы ГОСТ позволяют использовать оптимальный тип соединения в зависимости от необходимой работы, .

Для обозначения сварных соединений используется ГОСТ 5263-58. В технической документации используются следующие условные обозначения:

• Вид сварки (буквенное обозначение).
• Тип шва (графический знак).
• Длина участка шва и размер сечения (численное).
• Дополнительные знаки.

Сварочные швы ГОСТ на чертежах обозначаются знаком, который состоит из двух отрезков, включающих в себя описание размеров и месторасположения шва. Для обозначения монтажных швов дополнительно используется буква М в обозначении.

Помимо обозначения вида шва следует обозначать вид сварки, который будет использоваться для соединений. Если для одной и той же детали используются разные виды сварки, то достаточно обозначить только способ, которым будут производиться работы.

К примеру, буквой А обозначается автоматическая сварка, буквой Р – ручная, а П – полуавтоматическая. Использование условных обозначений позволяет быстрее разобраться в чертежах и другой технической документации.

Эффективность обучения сварочному мастерству и качество выполненных работ зависит от удобства и комфорта на рабочем месте. Наиболее подходящий вариант для обустройства мастерской является гараж. Чтобы…

Каждый способ регулирования способен положительно сказываться на работе сварочного агрегата, но есть у каждого метода и свои недостатки, которые желательно знать и уметь избегать неприятных…

В профессиональном строительстве при возведении металлоконструкций, а также при создании различных транспортных средств, которые обладают большой массой, многие соединения сталкиваются с очень высокими нагрузками. Чтобы их выдержать, следует сделать не только качественное соединение, но и рассчитать его параметры, чтобы при создании он приобрел максимальную прочность. Катет сварного шва является наиболее коротким расстоянием от плоскости соединяемой заготовки №1 до границы углового соединения, которое расположено на плоскости заготовки №2. Иными словами, катет шва при сварке – это катет самого большого условного равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.

Данный параметр имеет прямое отношение к тому, насколько крепким будет шов. Это легко объяснить увеличением площади сцепления двух деталей основного металла и наплавочного материала. Нагрузка, которая буде воздействовать, распределится равномерно по всей поверхности, так что изделие сможет выдержать больший, сильный удар и так далее. Но не всегда самый большой размер будет лучшим вариантом. В сварочном деле необходимы тонкие расчеты нагрузок, чтобы не допустить перенапряжение металла. При увеличенном катете может согнуться сама деталь, что приведет к невозможности ее использования.

При выборе данного параметра учитывается множество факторов. Это толщина заготовок, а также одинаковая она или нет. Нужно знать положение сварки и вид используемого шва. Здесь же необходимо учитывать особенности металла, с которым ведется работа. Несмотря на то, что для каждого шва катет подбирается индивидуально, имеются общие принципы его выбора. В частной сфере эта практика практически не применяется, так как нет необходимости в работе со сверх нагрузками, но все равно все стараются создать как можно большую площадь сцепления, чтобы при этом не навредить заготовке.

Когда свариваются детали с одинаковой толщиной стенок, то катет задается по кромке. Но периодически случается и так, что заготовки имеют различную толщину, благодаря чему катет сварочного шва подбирают на основании более тонкой заготовки. Правильный выбор его расположения и размерности является очень важным и ответственным делом. При грамотном подборе он сможет обеспечить максимальную мощность. Если размерность окажется меньше, чем нужно, то прочность шва будет слишком слабой. Если она окажется больше, то это может привести к деформации заготовки. Катет сварного шва должен соответствовать ГОСТ 5264-80.

По протяженности

Классификация сварных швов по протяженности бывает двух видов: сплошные или прерывистые.

• Прерывистый – это такой шов, который производится определенной длины с синхронным интервалом. Он, в свою очередь, делится на два типа – цепная дорожка и шов в шахматном порядке. Например, двусторонние прерывистые соединения на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва с другой ее стороны. Такие типы сцепления могут быть как односторонними, так и двусторонними. То есть, деталь спаивается с двух сторон. Расстояние между этими сварными отрезками называется «сварочный шаг».
• Сплошные способы сварки также делятся на короткие и длинные дорожки, и совершаются вдоль всей заготовки.
• Точечный способ стыковых швов значительно отличается от других, за счет того, что здесь нет сварочной ванны и дорожки. В этом случае заготовки соединяются точками, за счет нахлесточного сварного соединения. Такой способ зачастую применяется для пайки тонкого металла или аккумуляторов.

Способы протяженных швов: а) сплошной б) прерывистый, в) точечный, г) прерывистый шахматный, д) прерывистый сплошной (цепной)

Это интересно: Сварочная проволока СВ-08Г2С — особенности и разновидности

Какие бывают сварочные швы и соединения, классификация

В таблице 1 приведены основные типы  сварочных соединений, сгруппированные по форме поперечного сечения.

№ п/п	Сварные соединения и швы	Особенности расположения	Основное применение	Примечание
1	Стыковые	Соединяемые детали, элементы находятся в одной плоскости.	Сварка конструкций из листового металла, резервуаров и трубопроводов.	Экономия расходных материалов и времени на сварку, прочность соединения. Тщательная подготовка металла и выбор электродов.
2	Угловые	Соединяемые детали, элементы расположены под любым углом относительно друг друга.	Сварка емкостей, резервуаров.	Максимальная толщина металла 3 мм.
3	Нахлесточные	Параллельное расположение деталей.	Сварка конструкций из листового металла до 12 мм.	Большой расход материала без тщательной обработки.
4	Тавровые (буквой Т)	Торец одного элемента и боковая часть другого находятся под углом	Сварка несущих конструкций.	Тщательная обработка вертикального листа.
5	Торцовые	Боковые поверхности деталей примыкают друг к другу	Сварка сосудов без давления	Экономия материала и простота исполнения

По способу выполнения:

• Двухсторонние – сварка с двух противоположных сторон с удалением корня первой стороны;
•  Однослойные – выполнение за один «проход», с одним наплавленным валиком;
•  Многослойные – число слоев равно числу «проходов». Применяется при большой толщине металла.

По степени выпуклости:

• Выпуклые – усиленные;
• Вогнутые – ослабленные;
•  Нормальные – плоские.

На выпуклость шва влияют используемые сварочные материалы, режимы и скорость сварки, ширина разделки кромок.

По положению в пространстве:

• Нижние – сварка ведется под углом 0° – наиболее оптимальный вариант, высокие производительность и качество;
•  Горизонтальные – сварка ведется под углом от 0 до 60°      требуют повышенной
•  Вертикальные- сварка ведется под углом от 60 до 120°         квалификации сварщика;
•   Потолочные – сварка ведется под углом от 120 до 180° – наиболее трудоемкие, небезопасные, сварщики проходят специальное обучение.

•  Сплошные – самые распространенные;
•  Прерывистые – негерметичность конструкции.

По направлению действующего усилию и вектору действия внешних сил:

• фланговые – вдоль оси сварного соединения;
• лобовые – поперек оси сварного соединения;
• комбинированные – сочетание фланговых и лобовых;
• косые –под некоторым углом к оси сварного соединения.

Виды швов зависят также от толщины рабочего материала и от длины самого стыка:

• короткие – не > 25 см, при этом сварка производится способом «за один проход»;
• средние – длиной < 100 см – используется обратно-ступенчатый способ сварки, при этом строчка разбивается на малые отрезки длиной в 100-300 мм;

Все протяженные швы обрабатываются обратно-ступенчатым способом, от центра к краям.