ОРЛЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ научно-исследовательсний институт строительных НОНСТРУНЦИЙ им. В.А. НУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ТОЧЕЧНОЙ ДУГОВОЙ ПРИВАРКЕ ПРОФИЛИРОВАННОГО НАСТИЛА К СТАЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ КАРКАСА

Утверждены директором ЦИИИСК им. В.А. Кучеренко 24 мая 1978 г.

МОСНВА-197Э

Настоящие Рекомендации содержат сведения о технологии ручной точечной дуговой приварки профилированного оцинкованного настила толщиной 1—1,5 мм к элементам каркаса из малоуглеродистой или низколегированной стали толщиной 6-10 мм*

Рекомендации основаны на результатах эк -спериментального исследования, проведенного в ЦНИИСК им* Кучеренко*

Рекомендации рассчитаны на исподьз о в а н и е прорабами, мастерами, сварщиками и работниками контрольно-испытательных строительных органи -зад ий*

Рекомендации разработаны в лаборатории сварки ЦНИИ строительных конструкций им* В.А*Кучеренко Госстроя СССР (автор - Бродский А.Я.) на основании экспериментальной работы, выполненной при участии В,А,Глазуновой и Н.И.Пронина.

© ЦНИИ строительных конструкций им,В.А.Кучеренко,

1879

2.2. Существо дуговой точечной сварки н ах л ест о чн ых соединений стальных элементов заключается в следующем: возбуждают дугу (рис. 3,а) (для этого при использовании автоматических подающих устройств предварительно затачивают конец электрода 2, либо торец электрода снабжают специальной пастой; после возбуждения сварочной дуги (рис. З^б) горец электрода 1 с усилием Р прижимается к основанию лунки 4, выплавленной в верхнем элементе 3,а из подлежащих соединению стальных элементов 3_fa и 3_?б . Под воздействием дуги в верхнем элементе З^а образуется ванна жидкого металла и шлака, возникшие при плавлении электрода 1 и проплав -лении верхнего элемента 3,а. В эту ванну под действи -ем усилия Р начинает быстро внедряться конец элек -трода (рис. З^в). Закорачивание электрической дели првг-дулреждается благодаря тому, что торец электродного стержня защищен от непосредственного контакта с раствором ванны. Поверхность жидкой ванны оттесняется от торца электрода давлением паров и газов, образующихся при плавлении электродного и основного металла.

По прошествии короткого времени внедряемый в металл электрод выплавляет в нем цилиндрическую полость 5, которая ограничена сверху торцом электрода * с боков-стенками, а снизу — дном ванны. В этой полости в течение всего процесса проплавления поддерживается избыточное давление, под действием которого жидкий металл вытесняется на поверхность привариваемого элемента. Выход жидкого металла по зазорам между поверхностями покрытия электрода и стенок полости обеспечивает уплотнение проплавленной полости, что гарантирует поддержание в ней избыточного давле -няя.

Благодаря вытеснению жидкого металла из ванны, проплавляющему действию электрической дуги, открыва — ются еще не расплавленные слои твердого металла ни — же дна ванныш Именно этот эффект вытеснения жидкого металла обусловливает чрезвычайную эффективность процесса принудительного проплавления. При других известных способах дуговой точечной сварки образование уже первых порций жидкого металла препятствует непосред -

11

ственному воздействию дуги на твердые слои еще не расплавленного металла, т.е. жидкий металл "защищает* нижележащие твердые слои металла, являясь барьером против воздействия дуги. По достижении заданной глубины полости снижают скорость подачи электрода. С этого момента начинают заплавление проплавленной полости, которую заполняют металлом расплавляемого дугой электрода (рис. 3,г). Так постепенно заплавляет ся расплавленная полость и электрическая дуга поднимается, выходя на поверхность верхнего элемента (рис.3,д). При этом вновь расплавляется ранее вытесненный из полости затем затвердевший металл, который вместе с расплавленным электродным металлом образует технологический прилив - головку точки 6.

Иногда в кратере технологического прилива после кристаллизации жидкого металла могут оставаться усадочные раковины, рыхлоты и трещины. Для    у стране —

ния таких дефектов производится подпитка кратера. Для этого после гашения дуги и остановки электрода (V =0 -см. рис.3,д) производят повторное зажигание дуги и кратковременную подачу электрода со скоростью Y*

(рис. 3,е). Повторным гашением дуги завершается полный цикл автоматического выполнения дуговой точки.

При автоматическом процессе ДТСПФ применяются во -доохлаждаемые направляющий 7 и формующий 8 элементы*

2*3* Соединение профилированного оцинкованн ого настила с элементами каркаса в междуэтажных перекрытиях должно сопротивляться усилиям среза и отрыва* Для этого необходимо, чтобы диаметр и^ следовательно, площадь точки в плоскости контакта настила с элемен — теми каркаса была достаточно большой. Обеспечить это требование при применении ручного Варианта ДТСПФ можно при соответствующих условиях: использ о в а н и и формующего устройства с кольцом определенного диаметра, особой техники маневрирования электродом*

2.4* Ручной вариант ДТСПФ профилированного настила указанной в п* 1.1 толщины отличается от авто — матического способом возбуждения дуги и техникой маневрирования электродом;

12

а)    дугу возбуждают тоущим движением электрода как при обычной дуговой сварке, но при расположении конца электрода 1 в центре формующего кольца 2 (рис* 4), устанавливаемого перед началом сварки на место, где должна быть поставлена точка;

б)    вслед за возбуждением дуги, в процессе кото —

рого на коше электрода образуется козырек 3, торцом козырька опираются на поверхность верхнего 4,а из свариваемых элементов, прикладывая к электроду усилие Р (рис. 4,а). Усилие Р при приварке электродом диаметром 4 мм оцинкованного профилированного настила толщиной 1-1,5 мм к стальным элементам каркаса толщи — ной ^    5 мм должно составлять 4-6 кгС; реализация

этого указания достигается соответствующей тренировкой сварщика ( см. п. 6.Б1);

в)    после проплавления элемента 4J5 каркаса на глубину около 1 /2 (S' дальнейшее внедрение электрода вглубь элемента 4,6 прекращают. Так как в процессе проплавления электроду 1 не сообщают поперечные пе -ремещения, диаметр проплавленной полости составляет

оо 1,3 cL » где d - диаметр электрода с покрыти -

э    э

ем;

г)    затем не обрывая дугу, электрод слегка приподнимают и его кощу придают спиралеобразное вращение (рис. 4_#б), при этом электрод слегка наклоняют с тем, чтобы расширить проплавляемую полость до величи -ны d ^ш 2 cL_q;

д)    используя такую же технику спиралеобразного вращения, но не прикладывая усилия Р, производят за-плавление полости;

е)    образование сварной точки заканчивают наплавкой технологического прилива - головки точки; диаметр головки определяется диаметром отверстия в формую -щем кольце, а высота - продолжительностью наплавки, которую выдерживают такой, чтобы обеспечить высоту головки в пределах, указанных в п. 3.1. Для получения головки точки с плавными очертаниями в сечении без раковин и рыхл от должна применяться следующая техника. После заполнения полости электрод при горении дуги над плоскостью настила располагают строго верти—

14

кально и, поддерживая предельно короткую дугу, сооб -щают электроду спиралеобразное перемещение по направлению к центру. После наплавки технологиче с ког о прилива требуемых размеров (см. п. 3.1) закорачивают дугу и затем быстро поднимая электрод,прекращают ее горение. На всех этапах описанного процесса образования точки следует стремиться поддерживать предельно короткую дугу.

Примечания 1. При малых токе или усилии Р, приложенных к электроду* не обеспечивается про — плавление элемента стального каркаса или глубина и площадь участка проплавления недосга -точны (см. п. З.Б.1.).

2. При неправильной технике выполнения головки точки в центре последней может возникнуть раковина и вследствие этого — в центре головки точки резко возвышающийся цилиндрический выступ, который должен быть устранен (см. п. 4.4).

2.5. Рекомендуемый режим приварки профилированного оцинкованного настила к элементам стального каркаса указанных в п.1.1, толщин следующий:    сварочный

ток (обратной полярности) - 180 А, продолжительн о ст ь горения дуги должна составлять:

8-10 с ^ПР^Й толщине профилированного настила-1мм,

Ю-12 с лри толщине профилированного настила -1,2 мм;

13-16 с при толщине профилированного настила -1,6 мм.

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ТОЧЕЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3 А* Внешний осмотр точек

З.А.1. На поверхности настила технологический прилив (головка) точки должен иметь (при использовали и формующих устройств по рис. 3) диаметр f о коло 16 мм, высоту ^ от I до 4 мм (рис. 5). Переход от головки точки к поверхности настила должен иметь плав-

15

Рис«5. Доброкачественная сварная точка: а) сечение точки; б) внешний вид головки

Рис.6. Головка точки с углублением - кратером в центральной части (допускается) а) сечение точки; б) внешний вид головки

ряс*7« Головка точки о выделяющимся выступом в центральной части (требует исправления) а) сечение точки; б) внешний вид головки

Рис*8, Головка точки, по периферии которой имеются прожоги (1) я подрезы (2) настила(требуеТ исправления)

Рис.9. Сквозной прожог на месте, где должна быть точка (требует исправления)

17

ные очертания, В центре головки могут иметь небольшие углубления - кратеры (рис, 6).

З.А.2. В центре головки не должно быть выделяющегося выступа (рис. l)_f наличие такого выступа свидетельствует о раковине в верхней части головки.

Примечание. Отсутствие выступа в центре головки не является достаточным доказательством отсутствия раковин в сечении точки,

З.А.З. В месте перехода литого металла головки точки к основному металлу настила не должно быть прожогов (рис.8) или подрезов.

З.А.4. Недопустимы сквозные прожоги (рис.9), образовавшиеся на местах, где должны быть точки.

З.Б. Визуальный контроль макроструктуры Общие замечания

Визуальный контроль макроструктуры производится путем обследования макрошлифов образдов. Для изготовления макрошлифов применяют фрезерование (или строгание) н шлифование образцов. Шлифованные образцы подвергают травлению и затем обследованию невооружен — ным глазом или при помощи лупы с 2- или 5-ти кратным увеличением.

С помощью фрезерования (или строгания) производят разрез образца по сечению точки так, чтобы пос — ле шлифования торцовая плоскость пересекала точку по ее оси (рис. 10,а). Для этого при строгании оставля -ют слой в 0,1-0,3 мм для шлифования торцовой плоскости. Шлифование производят с помощью шлифовальных кругов марки СТ-1 или СМ-2 по ГОСТ 4785-64, подго -тавливая таким образом образец для травления (рис.10,б).

Технология травления макрошлифов заключается в следующем. Составляют раствор из 0,5 литра воды и 50 г азотной кислоты. В фарфоровую кювету с раство -ром при его температуре 18-20 С погружают на 1-2 мин торец образца. Затем образец тщательно промывают во -дой и для нейтрализации кислоты опускают в содовый раствор, в котором образец выдерживают около 10 мин.

Рис* 10. Этапы изготовления макрошлифов а - образец после фрезерования (или строгания), б - образец после шлифования, в - образец после

травления

19

После этого образец высушивают, ускоряя этот процесс с помощью фильтровальной бумаги* Если подготовлен -ный (травленный) шлиф (рис, 10,в) не подвергают немедленному обследованию, целесообразно его покрыть нейтральным жировым слоем или бесцветным лаком, В противном случае коррозия может повредить поверх -ность шлифа и помешать выявлению некоторых дефектов (не сплавлений, трещин и т.п.).

Составление водных растворов азотной кислоты и травление образцов надлежит выполнять в вытяжном шкафу в резиновых перчатках и резиновом фартуке, преду -преждая разбрызгивание и попадание реактх*вов на незащищенные части тела. Травление образцов следует производить пользуясь щипцами. Концентрированная азот -ная кислота должна храниться в небольших количествах в стеклянной посуде с притертой пробкой. Вблизи мест, где производится составление растворов и травленидолжны находиться средства для оказания первой медицин — ской помощи при ожогах кислотой: масло льняное или оливковое, растворы соды или марганцовокислого калия, нашатырный спирт,

3,Б,1, Стержень точки в сечении макрошлифа должен включать технологический прилив - головку и соосно расположенную конусообразную часть (стержень) с вершиной скругленного или усеченного конуса, углубленной в элемент каркаса в среднем на 50% его толщины (см, рис.5,а), а диаметр dL стержня точки в плоскости контакта настила с элементом каркаса должен быть 12 мм. Металл в сечении точки должен быть плотным.

Примечания, 1, Допускаются отдельные поры и раковины, а также поры, вытянутые цепочкой, если они располагаются в сечении технологи — ческого прилива (головки) точки над верхней плоскостью настила (рис, 11,а),

2, Если сварные точки образовались со сквозным проплавлением элемента каркаса, то допускаются поры и раковины в нижнем технологическом приливе, при их расположении под нижней плоскостью элемента каркаса (рис.11,б).

20

ВВЕДЕНИЕ

Профилированный оцинкованный настил часто используется для устройства междуэтажных перекрытий* После укладки настил прикрепляется сваркой к эле -ментам стального каркаса* Затем привариваются анкерные болты и в пазы настила укладывается арматура. В таком виде настил заливается бетоном, для которо -го служит формой. После отвердения бетона образуется плита, жестко связанная со стальным каркасом, т.е. сталебетонная конструкция.

В приведенных условиях оцинкованный настил защищен бетоном и поэтому коррозионная стойкость настила, так же, как и его соединений с элементами каркаса не оговаривается специальными требованиями.

Для образования достаточно прочной связи настила со стальными элементами каркаса лаборатория применила способ дуговой точечной сварки с принудитель -ными проплавлением и формованием (ДТСПФ). Для рассмотренного случая выбран вариант ручного исполнения. Примером использования подобной технологии является выполнение в 1974 г. перекрытия Дворца им. В.И.Ленина в гор.Фрунзе* На этом объекте перекрытие выполнено в виде мембраны толщиной 2 мм из нержавеющей хромистой стали, которую соединяли с прокатными элементами из малоуглеродистой стали.

Профилированный настил отличается от мембраны по толщине (последняя почти вдвое толще), более сложным профилем, типом стали, а главное, наличием цинкового покрытия толщиной 35-100 мк с обеих сторон стила.

К тексту Рекомендаций необходимо дать некоторые пояснения, без которых отдельные положения могут быть восприняты недостаточно четко.

1. Вообще говоря, стальные элементы толщи ной 1-1,5 мм и несколько более могут быть проплавле ны насквозь путем воздействия электрической дуги и без принудительного проплавления. Поэтому на первый взгляд

3

может показаться, что принудительное проплавление,т,е, приложение осевого усилия в рассматриваемом случае излишне* Однако это не так; при проплавлении дутой даже тонкой стали форма сечения зоны проплавлен и я представляет собой конус* В результате площддь сечения точки в месте контакта профилированного настила с элементом каркаса нестабильна и поэтому неопределенна, Лишь при достаточно большой глубине проникания электрода и дуги в элемент каркаса (после сквозно г о проплавления) конусность зоны проплавления практически исключается. Это приводит к тому, что достигается достаточно строго определенная площадь сечения точки в месте контакта профилированного настила с элемен -том каркаса. Кроме того, пленка окиси цинка, расположенная на обеих поверхностях профилированного настила,должна быть не только расплавлена, но и по возможности удалена из зоны сварки. Последнее также достигается в результате принудительного проплавления,

2.    Рекомендации включают материалы по применению ручного варианта дуговой точечной сварки с принудительными проплавлением и формованием (ДТСПф), Однако принципиальные физические процессы, протекаю — щие при этом новом способе сварки^ могут быть описа -ны наиболее понятно при рассмотрении полного автома -тического цикла. Вот почему в Рекомендациях содер -жится п, 2,2 и в разделе 6Б приведено ^Вступлениесодержат ее ссылку на этот пункт,

3,    В процессе изысканий рациональной технологии ручной ДТСПФ, применив пружинный динамометр* установили, что принудительное проплавление можно о сущ ест — вить, если рабочий прикладывает к электроду вдоль его оси усилие в 4-6 кгС. Для того, чтобы выдержать величину усилия именно в таких пределах^требуется определенная тренировка, которая и является одной из целей практического обучения сварщика (см, раздел 6.Б).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1Л. Настоящие Рекомендации содержат сведения по выполнению ручной точечной дуговой приварки профили -рованного оцинкованного настила (рис.1) толщиной 1-1,5 мм к элементам каркаса из малоуглеродистой или низколегированной стали толщиной    мм.

1.2.    При выполнении работ по сборке и сварив, а также в тех случаях, когда к настилу и соединениям элементов настила между собой или с элементами каркаса предъявляются требования антикоррозионной стойкости, кроме настоящего руководства, следует пользоваться соответственно СН и П Ш—18-75 "Строительные нормы и правила. Правила производства и приемки работ. Металлические конструкции* и СНиП Ш-А, П-70. "Техника безопасности в строит ель стве", а также * Правилами и нормами техники безопасности, пожарной безопасности и промышленной санитарии для окрасочных цехов", разработанными и утвержденными институтом ВЦНИИОТ ВЦСПС*

1.3.    Процесс точечной дуговой приварки профилированного оцинкованного настила основан на использова -нии дуговой точечной сварки нахлесточных соединений металлических элементов с принудительными проплавле — нием и формованием (ДТСПф), с использованием штуч -ных стандартных покрытых электродов.

1.4.    К производству работ по приварке профилиро -ванного оцинкованного настила упомянутым в п. 1*3 способом допускаются сварщики, прошедшие подготовку по специальной программе (см. ниже) и получившие после испытаний справку о допуске к работам но приварке настила.

1.5.    Расстояния между точками, места их расположения и диаметр должны соответствовать указанным в проекте.

1.6.    Поверхности элементов профиля и каркаса должны быть свободны в местах будущей сварки и прилегающих в радиусе 20 мм участках от влаги, снега, инея, грязи, жира. В частности^ следует производить приварку

5

РисЛ. Профилированный оцинкованный настил, используемый в зданиях а, б) толщиной 1,2 мм; в) толщиной 1,5 мм 1 - рельеф - вдавлина; 2 - рельеф-просечка

настила способом ДТСПф немедленно после настила на элементы каркаса,

1.7,    Перед сваркой должно быть обеспечено плот -ное прилегание настила к элементам каркаса в местах сварки. Для этого после выполнения очередной точки, ударами молотка по еще неприкрепленному, соседнему участку настила его прижимают к элементу каркаса. Наиболее рационально организовать работу так, чтобы прижатие настила к элементу каркаса выполнял не свар -щик, а находящийся рядом монтажник. Затем сварщик устанавливает на место, где только что был прижат настил, формующее устройство и, накладывая следующую точку, прикрепляет этот участок ндстила к элементу Каракаса.

1.8,    Для обеспечения высокого качества сварочных

работ систематически должны осуществляться:    провер

ка технического состояния сварочного оборудования и инструмента, обследование качества и состояния электродов, инспекция качества подготовки к Сварке и контроль собственно сварочных операций. Последний должен включать наблюдение за правильностью режима сварки и маневрирования электродом в процессе сварки.

1.9,    Контроль качества выполненных сварных соединений осуществляется их внешним осмотром, разрушением образцов технологической пробы, а при наличии воз -можностей, обследованием травленных макрашляфов.

1.10,    Для приварки профилированного оцинкованного настила к элементам стального каркаса при сочетании толщин, приведенных в пД.Ц должны применяться электроды типа Э50А марки УОНИИ-13/55 или другой соот -ветствующей марки диаметром 4 мм, удовлетворяю щ и е требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75. Электроды перед сваркой должны прокаливаться при температуре 450 С в течение 1 часа.

1.11, Сварочный пост ( нор мо-комплект )    должен включать следующее оборудование, вспомогательные устройства и инструменты:

а)    источник питания дуги сварочным током;

б)    электрическую печь для прокалки электродов;

7

в)    устройства для формования головки точки (формующие устройства);

г)    электрододержатель, стальную щетку, молоток,

1.12,    Для питания дуги с целью приварки профилированного оцинкованного настила должны применяться стандартные источники сварочного постоянного тока одного из следующих типов: ВД-301, ВД-302, ВД-303, ВСУ-300, ПСО-ЗОО, ПД-302, АЛД-304, АСВ-300.

1.13.    Для прокалки электродов марки УОНИИ -13/55 при температурах, указанных в п.1.10, требует с я электрическая печь*

Примечание. Для прокалки электродов нельзя использовать источники тепла с открытым факелом.

1.14.    Для ограничения зоны сварки, формования головки точки и стабилизации дуги рекомендуется конст -рукция формующего устройства (рис. 2), которое состоит из формующего медного кольца 1, стальной рукоятки 2 и тепло- электроизолирующей (резиновой) трубки 3.

1.15,    До разработки специализированного электро-додержателя допускается применение обычных электро -додержателей и инструментов сварщика.

Рекомендуется комплект инструментов электросварщика ти-га КИ-315 электромашиностроительного завода    в

г.Коканде или набор инструментов марки ЭНИ-300 Пермского завода монтажных изделий и средств автоматизации Главспецлегкоинструкиии Ми нм о нт аж спец строя СССР.

2. ПРОИЗВОДСТВО СВАРОЧНЫХ РАБОТ

2.1. Особенностями дуговой точечной сварки с принудительными проплавлением и формованием (ДТСПФ ) являются:

а)    использование штучных покрытых электродов;

б)    воздействие на электрод осевого усилия в процессе горения дуги;

в)    применение формующих устройств и

г)    определенная техника манипулирования электродом,

8

Рис, 3. Схематическое изображение этапов полного цикла автоматической дуговой точечной сварки с принудительными проплавлением и формованием