Высота валика сварного шва

В производстве металлоконструкций и автомобилей с большим весом сварные соединения должны выдерживать высокие нагрузки. Спай будет качественным только в том случае, если перед началом работ точно рассчитаны все параметры. Один из важных показателей – катет шва (К). Это одна из сторон самого большого условного треугольника с равными боками, который возможно вписать в поперечное сечение соединения (ГОСТ Р ИСО 17659-2009, вступивший в силу 01.07.2010 г). Ее можно измерить или рассчитать, базируясь на размеры свариваемых элементов.

Расчет катета по толщине металла

Выбирая длину стороны треугольника, учитывается размеры заготовок, положение и вид спая. Подбор осуществляется для каждого элемента, но учитываются общие принципы. В домашнем хозяйстве можно использовать шаблон для измерения.

Чтобы соединение было достаточно прочным, обе одинаковые стороны треугольника должны иметь одинаковую длину (если элементы расположены под углом 90 о ).

Соединения могут быть:

  • стыковые (без скоса кромок, с односторонним, с V-образным, X-образным, криволинейным скосом);
  • торцевые;
  • внахлест;
  • угловые (угол от 30 о , односторонние, двусторонние без скоса кромок, с одним или двумя скосами);
  • тавровые (угол острый или прямой, односторонние, двусторонние, без скоса кромок, с одним или двумя скосами).

Расчет длины катета сварного шва в зависимости от толщины металла возможен для трех видов швов: угловых, тавровых, внахлест.

Расчет длины катета шва, исходя из толщины металла, требуется на промышленном производстве, так как от этого показателя зависит прочность спая, расход сварочной проволоки, ее диаметра (чем длиннее сторона треугольника, тем толще проволока).

Важно! Если сторона треугольника слишком длинная, увеличивается объем жидкого металла (из-за большой площади нагрева) и расход присадки, готовое изделие может деформироваться.

Катет важен так же, если свариваются элементы различных размеров (расчеты производятся, базируясь на меньший показатель).

Формула расчета

Объем наплавленного материала равен квадрату катета. Например, если К увеличивается на 1 мм при длине спая 10 мм, расход проволоки увеличивается на 20%.

Для соединения внахлест материалов с толщиной до 4-х мм К=4. Если показатель больше, нужно взять 40% толщины и приплюсовать 2 мм.

Угловые сварные соединения бывают:

  • нормальные (без выпуклости и вогнутости) — К равен толщине металла;
  • вогнутые — К=0,85;
  • выпуклые — К= s×cos45°, где s – ширина спая, cos45°=0,7071;
  • специальные (треугольник не равнобедренный).

При расчете длины катета сварного шва в зависимости от толщины металла формулы недостаточно — важен способ сварки и текучесть свариваемого металла.

Полученный результат необходимо сверить с требованиями ГОСТ 11534-75 и ГОСТ 5264-80 или справочными материалами.

При проведении сварочных работ в домашнем хозяйстве достаточно установить сторону треугольника, превышающую толщину на 1-1,5 мм, или определить показатель по таблице. Существуют правила, которые необходимо соблюдать всегда. К должен быть меньше, чем толщина самого тонкого элемента, умноженная на 1,2. Протяженность спая должна быть меньше, чем К*4.

Расчет катета для шва 1м

На практике все расчеты достаточно условные, так как базируются на предпосылках:

  • нагрузка распределяется равномерно по всей длине наплавленной присадки;
  • разрушение возможно только по слою присадки, равному 0,7 К.

Цель проектировочных расчетов – определить оптимальный размер спая для определенного показателя растяжения и осевого напряжения.

Оптимальная протяженность наплавленной присадки по нагрузке на растяжение определяется по формуле:

L – протяженность спая;

F – планируемая реальная нагрузка на соединение;

ρ – допустимая нагрузка на соединение.

Оптимальная протяженность по осевому напряжению:

Из этой формулы можно вывести формулу для расчета К при протяженности наплавленной присадки 1 м:

Это значит, что К полностью зависит от величины допустимой нагрузки.

Допустимые нагрузки на сжатие, растяжение и срез для различных методов сварки определены в специальных таблицах.

При разработке проектной документации:

  • выбирается метод сварки, вид сварки, марка электрода (проволоки);
  • определяют нормативную допустимую нагрузку;
  • рассчитывают длину спая на растяжение и осевое напряжение;
  • создают чертеж соединения;
  • уточняют технические характеристики и размеры свариваемых элементов.

При разработке проектной документации сварки определение точной величины катета шва от толщины металла и оптимальной длины спая проводится с целью повысить качество работ и минимизировать их себестоимость. Важно получить прочные и надежные соединения при минимальных затратах. Особенно важен этот показатель на больших промышленных предприятиях, изготавливающих металлоконструкции, которые должны выдерживать во время эксплуатации повышенные нагрузки.

Сварочные швы характеризуются различными параметрами: выпуклостью, шириной, толщиной провара и прочими. Все зависит от конкретного типа шва: прямого или углового. Для прямоугольных соединений одна из таких характеристик — это катет сварного шва.

В данном материале мы разъясним, что это такое, как сделать нужные расчеты и какими свойствами обладает такая характеристика углового соединения.

Типы швов и геометрия угловых соединений

Сварочный шов — это место соединения деталей, образованное за счет расплавления и остывания металла.

В зависимости от геометрии заготовок, различают два типа: стыковые и угловые. Их различие происходит по пространственному размещению двух деталей.

Стыковые швы соединяют два элемента торцами в одной плоскости. Чаще всего такой вид крепления выполняют в горизонтальном положении.

Угловые сварные соединения составляют двумя деталями угол. Наиболее распространенным видом является прямой в 90 градусов. Производные таких типов швов — это двутавровые виды соединений в виде буквы «Т».

Основные характеристики угловых сварных составлений: толщина, выпуклость, высота и катет шва. Что это за параметры?

  • Толщина включает в себя высоту и выпуклость шва. Говоря проще — это наибольшая глубина провара деталей от их стыка до выпуклой части.
  • Высота характеризует расстояние от начала соединения до его гипотенузы (прямой линии, соединяющей крайние кромки шва).
  • Выпуклость — это длина от гипотенузы до наиболее выпуклой и высокой точки.
  • Катет — расстояние от кромки шва до поверхности другой детали.
Читайте также:  Как выбрать подкатной гидравлический домкрат

Зачем нужен расчет катета сварочного углового соединения и что от него зависит?

Зачем нужен расчет катета

Зачем нужно делать расчеты катетов углового сварного соединения, если можно просто сделать наплавку побольше? На какие нюансы влияет величина этого значения?

  • С учетом такого параметра изменяются все другие прочностные характеристики. Нельзя просто сделать катет как можно большим, хотя на первый взгляд и кажется, что так соединение будет более прочным.
  • При большей ширине охвата возрастает площадь нагревания деталей и объем расплавленного металла. В итоге это может привести к деформации всего изделия.

Слишком широкие швы увеличивают затраты расходных материалов, что недопустимо, особенно при массовом производстве.

  • Также расчет катета важен, например, при сварке деталей разной толщины, тонкостенных и толстых конструкций. В этом случае нужно учитывать параметры более тонкой заготовки.
  • Слишком узкие швы не обеспечивают должной прочности всего соединения и изделия. Особенно это учитывается при сварке несущих конструкций и перекрытий, которые будут испытывать постоянные нагрузки.

Катет — одна из основ прочного и качественного соединения деталей под углом. Но как рассчитать оптимальное значение, какими способами можно это сделать?

Как сделать расчет катета сварного соединения

В промышленных условиях расчеты прочности и параметры сварочных соединений проводят математическим путем с использованием формул.

В бытовых условиях можно использовать готовые шаблоны. Самый распространенный — универсальный сварочный шаблон. Это набор из тонких металлических пластинок, скрепленных между собой с одного конца. Закрепив заготовки под прямым углом, шаблоны прикладывают поочередно к углу. Которая из них будет прилегать к поверхностям лучше всего (плотно), та и определяет параметры сварочного шва.

Если сварочный шов не будет испытывать сильных нагрузок, а сама конструкция не несет большую ответственность, габариты можно прикинуть исходя из толщины металла.

Например, нужно сварить две детали, толщина которых в пределах четырех-пяти миллиметров. В этом случае приблизительный катет должен составлять не более 4 мм. При более толстых заготовках (5-6мм) этот показатель составляет максимум 5 мм.

Более точно можно сделать расчет, используя геометрию. Если нужно прикинуть параметры катета прямоугольного соединения, подойдет такая формула:

Т — это длина катета сварного шва

S — ширина самого шва от одной плоскости до другой

Косинус 45 градусов равняется значению 0,7

Исходя из этого, стоит замерить расстояние между плоскостями деталей и рассчитать показатель катета.

Например, нужно сделать расчеты катета будущего шва с шириной в 4 мм. Для этого подставляем в формулу Т=4×0,7, в итоге имеем показатель в 2,8 миллиметра.

После расчетов проводят сварочные работы. По окончанию работу можно проверить соответствующим шаблоном. Если есть зазор — соединение выполнено неправильно.

Оптимальная геометрия углового шва

Кроме прочности такой параметр, как катет, влияет и на правильную геометрию сварного соединения.

Качество и прочность шва будет зависеть от того, насколько симметрично соединение. Смещения в стороны, слишком большое углубление или выпуклость неприемлемы. В разрезе шов должен представлять собой идеальный треугольник с одинаковыми сторонами и равномерно выгнутой гипотенузой (выпуклостью).

Если одна из сторон шва будет очень вытянутой, то это означает, что расплав наложен на одну из заготовок, а вторая плоскость лишь слегка держится. Исходя из этого, катеты должны быть одинаковыми с обеих сторон изделия. Изъян такого характера является следствием смещения дуги влево или вправо.

Плоская и растянутая форма свидетельствует о растекании расплавленного металла по поверхности заготовок. В таком случае изделие также не качественно. Такой брак возникает в случае слишком короткой дуги (утапливание электрода в сварочную ванну).

Слишком короткие катеты соединения способствуют большой выпуклости сварного шва. Металл просто застыл сверху деталей и держится непрочно. Этот дефект возникает вследствии длинной дуги.

Идеальным считается сварочный шов с одинаковыми катетами и слегка выпуклой поверхностью (лучше даже, когда соединение имеет небольшую вогнутость). Такой результат свидетельствует о получении надежного качества изделия.

Получить шов с оптимальными геометрическими параметрами можно только соблюдая технику сварочного дела. После зажигания дуги она выдерживается точно по центру будущего соединения. Ее длина должна составлять 1-1,5 диаметра электрода. Угол наклона держателя составляет 60-80 градусов. Обязательно в процессе сварки нужно контролировать форму сварочной ванны и скорость движения. Отклонения недопустимы. Если ванна вытянулась или, наоборот, сформировалась в круг, это значит, что работа делается неправильно. Она должна быть слегка овальной.

При слишком большой скорости движения электрода возникнет так называемый непровар металла. Если двигаться очень медленно, то детали можно прожечь насквозь.

Соблюдая технику сварки со всеми необходимыми расчетами можно получить отличный сварной крепеж, который обеспечит надежную службу любого изделия.

А что Вы можете добавить к этому материалу? Насколько важно в сварочном деле учет таких характеристик соединения? Поделитесь своим опытом по расчетам параметров сварного шва? Как Вы считаете — что нужно учитывать при сварке угловых соединений? Нам очень важен Ваш опыт, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

1. Настоящее руководство по безопасности при использовании атомной энергии «Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Визуальный и измерительный контроль» (РБ-089-14) (далее -Руководство по безопасности) разработано в соответствии со статьей 6 Федерального закона от 21 ноября 1995 г. № 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии» в целях содействия соблюдению соответствующих федеральных норм и правил в области использования атомной энергии в части проведения визуального и измерительного контроля.

Читайте также:  Проверка электролитических конденсаторов без выпайки

2. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по проведению визуального и измерительного контроля, фиксации результатов контроля, на которые распространяются требования соответствующих федеральных норм и правил в области использования атомной энергии (далее – Правила).

3. Руководство по безопасности разработано для организаций, осуществляющих проектирование, конструирование, изготовление, монтаж, ремонт, эксплуатацию оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (далее – АЭУ), а также для специалистов Ростехнадзора, осуществляющих надзор и лицензирование при проектировании, конструировании, изготовлении, монтаже, ремонте, эксплуатации оборудования и трубопроводов АЭУ.

4. В настоящем Руководстве по безопасности используются термины и определения, приведенные в приложении № 1, и другие понятия, определенные Правилами.

5. Визуальный контроль основного металла, полуфабрикатов, деталей, сборочных единиц, сварных соединений и наплавок (далее – объекты контроля) проводят с целью выявления поверхностных трещин, расслоений, закатов, забоин, раковин, плен, непроваров, отслоений, прожогов, свищей, наплывов, усадочных раковин, брызг металла, подрезов, включений, скоплений и других несплошностей, расположенных на поверхности объектов контроля.

6. Измерительный контроль объектов контроля (далее – ОК) проводят с целью проверки соответствия их форм и геометрических размеров, величин зазоров, смещений, притуплений контролируемых поверхностей; геометрического положения осей или поверхностей; углублений между валиками и чешуйчатости, ширины и выпуклости (вогнутости) поверхности (корня) шва сварных соединений, а также соответствия размеров, расположения и количества выявленных при визуальном контроле основного металла и сварных соединений несплошностей требованиям соответствующих Правил, нормативной технической документации (далее – НД), конструкторской документации (далее – КД), стандартов, технических условий (далее – ТУ), производственно-контрольной документации (далее – ПКД), производственно-технологической документации (далее – ПТД).

7. Визуальный и измерительный контроль ОК проводят на следующих стадиях:

оценки технического состояния ОК при эксплуатации.

8. На стадии входного контроля визуальному и измерительному контролю подвергается следующее:

все доступные поверхности снаружи и изнутри;

кромки элементов, подлежащие сварке;

имеющиеся сварные соединения;

габаритные и другие конструкционные размеры, установленные в соответствующих КД, стандартах, ТУ, ПТД.

9. Операционный контроль осуществляется согласно требованиям соответствующих НД. В части визуального и измерительного контроля операционный контроль включает проверку:

при подготовке под сварку:

чистоты (отсутствие загрязнений, пыли, продуктов коррозии, масла и т.п.) подлежащих сварке (наплавке) кромок и прилегающих к ним поверхностей, а также подлежащих контролю участков основного металла;

отсутствия поверхностных повреждений, вызванных отклонениями в технологии изготовления, транспортировкой и условиями хранения;

формы и размеров кромок; формы и размеров расточки (раздачи) труб;

формы и размеров подкладных колец или расплавляемых вставок;

при сборке под сварку:

правильности установки подкладных колец или расплавляемых вставок;

правильности сборки и крепления деталей в сборочных приспособлениях;

качества, размеров и расположения прихваток; величины зазора в соединениях;

величины смещения кромок, перелома осей или плоскостей соединяемых деталей;

размеров собранного под сварку узла; после окончания сварки:

отсутствия на поверхности сварных соединений или наплавок дефектов (трещин всех видов и направлений, отслоений, прожогов, свищей, наплывов, усадочных раковин, подрезов, непроваров 1 , брызг расплавленного металла, западаний между валиками, грубой чешуйчатости, а также мест касания сварочной дугой поверхности основного материала);

1 За исключением конструктивных непроваров.

размеров поверхностных несплошностей (поры, включения), выявленных при визуальном контроле;

ширины, выпуклости (вогнутости) шва сварного соединения;

высоты (глубины) углублений между валиками (западания межваликовые) и чешуйчатости поверхности шва;

размеров катета углового шва;

соответствия осей сваренных цилиндрических элементов;

качества зачистки металла в местах приварки временных технологических креплений (гребенок индуктора, бобышек крепления термоэлектрических преобразователей (термопар), а также отсутствия поверхностных дефектов в местах зачистки;

качества зачистки поверхности сварного соединения и прилегающих участков основного металла под последующий контроль неразрушающими методами (в случае если такой контроль предусмотрен ПТД);

наличия маркировки (клеймения) шва и правильности ее выполнения.

10. Контроль исправления дефектов в части визуального и измерительного контроля включает проверку.

полноты удаления дефектов;

плавности переходов в местах выборки;

формы, размеров и качества поверхности подготовленных выборок;

ширины зоны зачистки механическим путем поверхностей металла, прилегающих к кромкам выборки;

отсутствия на поверхности как самого исправленного участка, так и участков прилегающих к нему следующих дефектов: трещин, скоплений пор и включений, свищей, прожогов, наплывов, усадочных раковин, подрезов, непроваров, брызг расплавленного металла, западаний между валиками, грубой чешуйчатости.

11. При оценке технического состояния при эксплуатации визуальный и измерительный контроль проводят с целью:

проверки отсутствия механических повреждений, формоизменений (деформированные участки, коробление, провисание и другие отклонения от первоначального расположения); в случае наличия формоизменения осуществляется определение их геометрических размеров либо параметров или величин;

проверки отсутствия трещин и других поверхностных дефектов, образовавшихся или получивших развитие в процессе эксплуатации;

проверки коррозионно-эрозионного износа поверхностей, измерения глубины коррозионных язв, измерения площади повреждения.

12. Визуальный и измерительный контроль проводится в объеме 100 %, если нет иных указаний в соответствующих НД, КД, ПКД или ПТД.

13. При доступности сварных соединений для визуального контроля с двух сторон контроль проводится как с наружной, так и с внутренней стороны.

14. Визуальный и измерительный контроль выполняют до проведения контроля другими методами.

15. Измерения проводят после визуального контроля или одновременно с ним, в первую очередь, на тех участках, которые вызывают сомнение по результатам визуального контроля. Измерения ОК, подготовленных под сварку, проводят до их сборки.

Читайте также:  Температура плавления стали 1400 при сгорании

16. Визуальный и измерительный контроль при изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации выполняется на месте проведения работ. В этом случае следует обеспечить удобство подхода контролеров к месту проведения работ. В необходимых случаях устанавливаются ограждения, леса, подмостки, люльки, передвижные вышки или другие вспомогательные устройства, обеспечивающие оптимальный доступ (удобство работы) контролера к ОК. Также обеспечивается возможность подключения ламп местного освещения напряжением 12 В.

17. Визуальный и измерительный контроль при эксплуатации оборудования и трубопроводов АЭУ, работающих под давлением, проводится после прекращения работы указанного оборудования или трубопровода, сброса давления, охлаждения, дренажа, отключения от другого оборудования, если иное не предусмотрено действующей ПТД. При необходимости внутренние устройства извлекаются, изоляционное покрытие и обмуровка, препятствующие контролю основного металла и сварных соединений, частично или полностью снимаются в местах, оговоренных документацией на проведение контроля.

18. Визуальный и измерительный контроль на стадии входного контроля при возможности рекомендуется выполнять на стационарных участках, которые оборудованы рабочими столами, стендами, роликоопорами и другими средствами, обеспечивающими удобство выполнения работ. Рекомендации к организации стационарных участков приведены в приложении № 2 к настоящему Руководству по безопасности.

19. Размеры зон, в пределах которых проводится визуальный и измерительный контроль, определяются в соответствии с требованиями, установленными в соответствующих Правилах, НД, КД, ПКД или ПТД.

20. Перед проведением визуального и измерительного контроля поверхность ОК зачищается до чистого металла от продуктов коррозии, окалины, грязи, краски, масла, влаги, шлака, брызг расплавленного металла и других загрязнений, препятствующих проведению контроля (на контролируемых поверхностях допускается наличие цветов побежалости, в случаях, когда это оговорено в ПТД).

21. Очистка контролируемой поверхности производится способом, указанным в соответствующих НД, ПТД.

22. При зачистке материалов и сварных швов из аустенитных сталей и высоконикелевых сплавов применяются щетки, изготовленные из нержавеющей нагартованной проволоки.

23. Освещенность поверхности, подвергаемой контролю, для надежного выявления дефектов составляет не менее 500 Лк.

24. Подготовка ОК проводится подразделением предприятия, выполняющим изготовление, монтаж, ремонт или эксплуатацию оборудования и трубопроводов АЭУ.

25. Подготовка контролируемых поверхностей в обязанности контролера не входит.

26. Визуальный и измерительный контроль ОК проводится в соответствии с требованиями и указаниями стандартов, ТУ, КД, ПКД, ПТД.

27. Визуальный и измерительный контроль сварных соединений и наплавок проводится в соответствии с требованиями и указаниями ПНАЭ Г-7-010-89, КД, ПТД.

28. Схемы измерений величин зазоров, смещений, притуплений контролируемых поверхностей, геометрического положения осей или поверхностей, углублений между валиками и чешуйчатости, ширины и выпуклости (вогнутости) поверхности (корня) шва сварных соединений представлены в приложении № 3 к настоящему Руководству по безопасности.

29. Забракованные при контроле ОК подлежат исправлению. Собранные под сварку соединения деталей, забракованные при контроле, подлежат разборке с последующей повторной сборкой после устранения причин, вызвавших их первоначальную некачественную сборку.

30. Визуальный и измерительный контроль ОК, подлежащих термической обработке, проводят до и после указанной операции. Если ОК подлежит полной термической обработке (нормализации или закалке с последующим отпуском), контроль проводят также и после ее выполнения.

31. Визуальный и измерительный контроль ОК, подлежащих механической обработке (в том числе удалению части шва или наплавки) или деформированию, проводят до и после указанных операций.

32. Визуальный и измерительный контроль проводится в соответствии с технологической картой контроля (приложение № 4 к настоящему Руководству по безопасности).

33. В технологических картах приводятся контролируемые параметры, последовательность контроля, объем контроля, средства контроля, схемы выполнения замеров контролируемых параметров и нормы оценки результатов контроля. Технологические карты контроля разрабатываются специалистами согласно рекомендациям настоящего Руководства по безопасности. Каждая карта контроля подписывается разработчиком, имеет учетный номер.

34. Визуальный и измерительный контроль осуществляют контролеры, прошедшие в установленном Правилами порядке сертификацию и получившие соответствующий сертификат (с правом выдачи заключения или без права выдачи заключения).

35. Разработку технологических карт по визуальному и измерительному контролю осуществляют контролеры, имеющие сертификат на право выполнения работ с правом выдачи заключения и имеющие стаж выполнения работ по визуальному и измерительному контролю не менее одного года.

36. При проведении визуального и измерительного контроля используются средства контроля (измерения), которые отвечают требованиям Правил, НД, методических инструкций, КД, ПТД, а также положениям настоящего Руководства по безопасности.

37. Рекомендуемый перечень средств визуального и измерительного контроля представлен в приложении № 5 к настоящему Руководству по безопасности.

38. Для измерения форм, размеров, а также зазоров ОК допускается применять шаблоны различных типов при наличии подтверждения их характеристик метрологической службой предприятия или метрологическим центром, аккредитованным Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт).

39. Для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей ОК заданным допускается применять бесшкальные измерительные инструменты (калибры) различных типов.

40. В случае ограниченности доступа к ОК (например, в скрытых полостях, в зазорах или других малодоступных местах) или невозможности проведения контроля из-за особо вредных условий труда (например, повышенная температура, радиация) рекомендуется получение оттиска (слепка) из пластилина, воска, гипса или других материалов контролируемой поверхности для последующего контроля.

41. Допускается применение других средств визуального и измерительного контроля, в том числе дистанционных, оптических, лазерных, механических, телевизионных, ультразвуковых и прочих, при условии наличия аттестованных методик их применения, а также при наличии соответствующего сертификата у контролеров.

42. Допустимая погрешность измерений при измерительном контроле представлена в таблице № 1 (если в рабочих чертежах, ПТД, НД не предусмотрены иные требования).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector