Ширина валика сварного шва по гост

Опубликовал: Антон Чураков

В сварочной практике, в нормативной и технической документации имеются некоторые разногласия в требованиях к выполнению облицовочных и заполняющих слоев. В данной публикации рассмотрим и проведем небольшой анализ требований к ширине валиков.

В технической литературе и нормативных документах встречается несколько значений терминов: узкий, ниточный, стрингерный, уширенный, широкий шов, проход, валик. Определения этих швов, как и поперечные размеры, разнятся от источника к источнику. Для примера можете ознакомиться приведенными ниже выдержками из различных источников.

РД 558-97 Руководящий документ по технологии сварки труб при производстве ремонтно-восстановительных работ на газопроводах:

п. 3.2.21. При эллиптической форме обработки дефектного участка (рис.1.3) независимо от прочности металла выполняется первый наплавочный слой, заполняющие слои, контурный слой, облицовочный слой. Сварка осуществляется электродами диаметром 2,5-3,25 мм узкими валиками (“стрингерные швы”) шириной 8-12 мм.

Солнцев Ю.П. «Металлы и сплавы. Справочник»:

Stringer bead — Узкий валик.

Валик непрерывного сварного шва без заметного колебания в поперечном сечении. В отличие от волнистого шва.

п. 7.14.9. В случаях указанных в пп. 7.14.7 и 7.14.8 ремонт сварных соединений (наплавку валиков) проводить по технологиям сварки как для разнотолщинных соединений одного диаметра с выполнением ниточных (стрингерных) швов для обеспечения плавного перехода от сварного соединения к основному металлу.

п. 3.12. Ниточный валик: Одиночный сварной шов, выполняемый без поперечных колебаний и накладываемый на основную трубу или на торец муфты при заварке коррозионных и механических повреждений, а также установке приварных ремонтных конструкций (муфт, усиливающих накладок и патрубков).

п. 7.1.5. Сварка стыков труб в узкую разделку с углом скоса кромок 7° (тип Тр-3а по табл. 6.2) во избежание зашлаковки и несплавлений в корневой части шва должна выполняться следующим образом:

корневой слой накладывается ниточным швом без колебательных поперечных движений электрода; диаметр электрода – не более 3 мм;

п. 13.2. Сварка стыков труб из аустенитных сталей должна производиться с минимальным тепловложением. С этой целью следует:

ручную дуговую сварку вести почти без поперечных колебаний электрода узкими валиками шириной не более трех диаметров электрода; при диаметре электрода 2,5 мм высота валика должна быть 2,5 – 4 мм, при диаметре электрода 3 мм высота валика – 3 – 5 мм.

Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14-16мм, т.к. дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя «напроход» нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины [Лосев В.А., Юхин Н.А. – Иллюстрированное пособие сварщика]

Валик – Металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход [ГОСТ 2601-84 Сварка металлов. термины и определения основных понятий]
Уширенный валик – валик, полученный при сварке с поперечными колебаниями сварочной проволоки или сварочного инструмента [ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения]

Валик/проход – валик, полученный при сварке без поперечных колебаний сварочной проволоки или сварочного инструмента [ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения]
Узкий валик – валик сварного шва, образованный без заметного поперечного движения [ASME SECIX-2001 QW/QB-492];
Уширенный валик – для ручного или полуавтоматического процесса, валик сварного шва, сформированный с помощью возвратно-поступательного поперечного движения. Смотрите также осцилляция [ASME SECIX-2001 QW/QB-492]
Узкий валик; ниточный валик (stringer bead) – Валик, наплавленный без поперечных колебаний прутка присадочного материала или сварочного инструмента [CEN/TR 14599:2005 – Термины и определения по сварке в соответствии с EN 1792]
Широкий валик (weave bead) – Валик, наплавленный при поперечном колебании прутка присадочного материала или сварочного инструмента [CEN/TR 14599:2005 – Термины и определения по сварке в соответствии с EN 1792]
Если продольное перемещение электрода производить без поперечных колебаний, то ширина валика обычно составляет: b = (0,8 ÷ 1,5) d_эл. Такие валики применяют при выполнении первого слоя в разделку многопроходного шва, при сварке тонкого металла, а также при сварке с опиранием на чехольчик толстого покрытия. Нормально сформированный однопроходный шов в большинстве случаев должен иметь ширину b = (2 ÷ 4) d_эл. [Думов С.И. – Технология электрической сварки плавлением]

Узкий валик накладывают при проваре корня шва, сварке тонких листов и других случаях. Чем медленнее сварщик перемещает электрод вдоль шва, тем шире получается валик. Обычно при сварке тонкопокрытыми электродами ширина узкого валика колеблется в пределах 0,8 – 1,5 диаметра стержня электрода. При узком, но высоком валике объем наплавленного металла невелик, он застывает быстрее и растворенные в металле невыделившиеся газы делают шов пористым. Поэтому чаще применяют уширенные валики. Лучшее качество сварки получается при ширине валика, равной 2,5 – 3 диаметра электрода. [Глизманенко Д.Л. – Сварка и резка металлов]

В нормативной и технической документации требования к ширине облицовочных и заполняющих валиков сварного соединения даны в очень малом объеме. Таблица ниже взята из Рекомендаций по применению РД 03-615–03.

Выдержки из документов, рекомендующих сварку облицовочного и заполняющего слоя в несколько валиков:

ОСТ 36-57-81 Трубопроводы стальные технологические из углеродистых и легированных сталей на давление Ру до 9,81 МПа (100 кгс/см2). Ручная аргонодуговая сварка. Типовой технологический процесс. П. 2.4.22 Таблица 4.

Примечания. Заштрихованы валики сварных швов, выполненных аргонодуговым способом.

Цифры обозначают последовательность наложения валиков в слоях сварного шва

РД 558-97 Руководящий документ по технологии сварки труб при производстве ремонтно-восстановительных работ на газопроводах. Таблица 2.10

Проанализировав информацию из различных источников, я условно выделил три разновидности валиков, применительно к РД сварке:

1) Ниточный / узкий валик – валик, накладываемый без поперечных колебаний электрода или сварочного инструмента.

Чаще всего применяется для заварки корневого слоя, сварки аустенитных сталей, сваривают тонкие заготовки, выполняют наплавочные работы и производят подварку подрезов.

2) Уширенный валик – валик шириной до 14 мм (в среднем не более 3-х диаметров электрода).

Чаще всего применяется для сварки угловых швов, горизонтальных швов, толстостенных конструкций, сварки аустенитных сталей.

3) Широкий валик – валик шириной 14-35 мм.

Чаще всего применяется для заполняющих слоев в нижнем и вертикальном положениях (техника сварки слоями повышенной толщины по РТМ-1с).

Необходимо указать, что для других способов сварки и марок сталей размеры этих валиков будут существенно различаться.

В заключение хотелось бы отметить, почему сварка узкими валиками более предпочтительна.

Сварка уширенными и в обоснованных случаях узкими валиками (многослойными многопроходными швами) способствует следующему:

– остаточные сварочные напряжения имеют более низкие значения [Каракозов Э.С. – Справочник молодого электросварщика]

– металл сварного шва имеет более мелкозернистую структуру за счет меньшего объема сварочной ванны [Каракозов Э.С. – Справочник молодого электросварщика]

Читать еще: Сделать прививки в москве взрослому

– облегчается обеспечение более плавного перехода к основному металлу [СТО Газпром 2-2.4-083-2006]

– При слишком широком валике производительность сварки будет меньше [Глизманенко Д.Л. – Сварка и резка металлов]

* Тудвасев в своей книге указывает, что ширину валика брать по диаметру электрода с покрытием. Ниточный валик по ширине равен 1-2 диаметрам электрода с покрытием, среднее значение ширины валика – 1,5-3 диаметра электрода с покрытием.

Такие швы, сваренные узкими валиками, отличаются надлежащим качеством и хорошим внешним видом шва. Это показывает высокую квалификацию сварщика.

При использовании данного материала ссылка на ресурс ЯСВАРЩИК обязательна.

Геометрические размеры сварного шва

Закристаллизовавшийся отрезок расплавленного металла, образовавшийся в месте соединения двух металлических деталей или конструкций – это классический сварочный шов, который имеет определенные геометрические размеры как в сечении, так и по длине. Они зависят от типа соединения, метода выполнения сварки, геометрии разделки торцевых кромок соединяемых изделий и некоторых других факторов. Эти элементы сваренных деталей делятся на два вида: стыковые и угловые. Их не следует путать с типами сварочных соединений, которые классифицируются как стыковые, угловые, тавровые и внахлест.

Во всех таких конструкциях присутствуют рабочие швы, на которые действуют основные нагрузки соединения. От правильного расчета этих элементов соединения зависит прочность всей конструкции в целом. На качество сварки влияет множество факторов, в том числе и геометрические характеристики, такие как ширина, длина, вогнутость, выпуклость и другие особенности стыковки деталей. Для соединенных под прямым углом деталей, основным геометрическим параметром является размер катета сварного шва, от которого зависит прочность сварки.

Нормативные документы

Основными документом, регламентирующими геометрию сварочных швов является ГОСТ 5264-80, по которому и рассчитываются главные геометрические характеристики, с использованием математических формул. Размеры сечения и длинны по ГОСТ 5264-80 зависят от вида соединения, толщины деталей конструкции, геометрии обработки торцевых кромок. Кроме того при расчете геометрических параметров сварочных соединений учитываются и другие нормативные документы: СНиП II-23-81, инструкции и технические регламенты. Среди всех геометрических характеристик сварных швов основными являются минимальная длина, ширина, глубина, размер катета и некоторые другие.

Геометрические характеристики

Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:

где S – толщина деталей;
е – ширина сварного шва;
g – выпуклость;
m – вогнутость;
h – глубина проплавления;
t – толщина сварного шва;
b – зазор в соединении;
k – катет углового шва;
p – высота;
a – толщина.

На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.

Таблица с типами сварных соединений

Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.

Расчет геометрии стыкового шва

Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:

Формула расчета геометрии стыкового шва

где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
t – минимальная толщина свариваемых деталей;
lw – длина шва;
Rwy – сопротивление нагрузке;
γс – табличный коэффициент.

При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.

Схемы расчетных варианты соединений встык

Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.

Расчет геометрии углового шва

Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.

Схема геометрии углового шва

В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.

Формула расчета по металлу шва

Формула расчета по границе сплавления

где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.

Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.

Таблица минимальных катетов углового шва

Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.

Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»

Инструменты для контроля размеров швов

Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.

Заключение

Выше представленная информация актуальна для соединений, выполненных с использованием ручной электродуговой сварки. Размеры сварного шва при полуавтоматической сварке рассчитываются по другим методикам. Следует заметить, что все геометрические размеры сварных швов жестко завязаны на толщину свариваемых деталей и максимальную нагрузку, которую должна выдержать вся конструкция!

Читать еще: Диск для мини циркулярной пилы 85 мм

Основные типы сварных швов и их краткие характеристики. Разделка труб по ГОСТ 16037-80

Сварка представляет собой процесс соединения металлических предметов и различных сплавов между собой. Она широко применяется для соединения стальных трубопроводов. В процессе работы сварщики обязаны руководствоваться положениями ГОСТов и СНИПов.

Что регулирует ГОСТ 16037-80

ГОСТ 16037-80 был утвержден для применения Постановлением Госкомитета СССР по стандартам в 1980 гг. Он начал действовать с июля 1981 года и имеет юридическую силу до сих пор. ГОСТ заменил собой ранее действующий стандарт в указанной отрасли 16037-70. В декабре 1990 года в документ были внесены последние и единственные изменения.

Сфера регулирования ГОСТа – сварные соединения стальных трубопроводов. Он обязателен для применения:

Обязательность стандарта обозначает, что все сварщики, которые приступают к сварке стальных труб, должны учитывать положения стандарта. Из сферы регулирования документа исключены сварные соединения, которые применяются для производства труб из полосового и листового материала.

При монтаже трубопроводных систем одним из наиболее распространенных способов является ручная сварка, требования к производству которой прописано в ГОСТ 16037-80. С полным текстом документа можно ознакомиться здесь.

От качества стыков и швов во многом зависит безопасность функционирования трубопроводных систем.

При строгом соблюдении требований стандарта в процессе проектирования и формирования технологического процесса и самом выполнении сварных швов трубопроводов обеспечивается должный уровень качества.

Основные типы сварных швов и их краткие характеристики

В ГОСТе описываются три разновидности сварных соединений стальных трубопроводов, и приводятся их условные обозначения. Это:

Стыковые – «с».
Угловые – «у».
Нахлесточные – «н».

Внутри каждого типа в стандарте выделяются различные подтипы в зависимости от разных параметров. В их числе диаметр и толщина свариваемой трубы, вид сварного шва, число сторон проварки, конфигурация для прокладки и возможность ее съема, наличие скоса кромок (скос одной или двух кромок), форма сечения кромок или шовного материала, способ сварки.

Согласно ГОСТу 16037-80, при соединении трубопровода можно использовать сварку под защитным газом (аргоном), под флюсом и газом. При работе в атмосфере защитных газов допускается применение плавящихся и неплавящихся электродов.

Для определения технологических параметров сварки в ГОСТ 16037-80 рекомендовано учитывать следующие параметры (документ содержит конкретные значения в зависимости от типа сварки):

толщина заготовок (s);
ширина шва (e);
расстояние между кромками (b);
выпуклость (g);
толщина шва (а);
притупление кромки (с);
глубина нахлеста (В);
катет углового шва (K);
диаметр трубы (Dn);
размер фланцевой фаски (f).

Все указанные параметры актуальны не для всех типов швов.

В процессе работы применяют различные типы сварных соединений в зависимости от специфики ситуации. Для сварки кольцевых стыков труб по ГОСТу применяют стыковые соединения с обозначением С1-С53. Данный тип швов, в свою очередь, может быть выполнен как односторонний и двухсторонний, прямолинейный и с закругленными скосами кромок.

Односторонние швы могут предполагать съемную или остающуюся подкладку, а также плавящуюся вставку.

При соединении секторов на поворотах соединения могут выполняться со скосом кромок и имеют условное обозначение С54-С55.

При соединении фланца с трубопроводом применяется обозначение С56.

Угловые швы прописываются в стандарте как У5-У21, нахлесточные – Н1-Н4.

Разделка труб под сварку

В ГОСТе 16037-80 регулируются не только виды сварных соединений стальных трубопроводов (стыковых, нахлесточных и угловых), но и характеристика проведения подготовительных мероприятий с учетом вида.

Перед проведением сварочных работ необходимо провести подготовительные мероприятия. Они включают:

Механическую зачистку изделий. Она требуется для удаления пыли, следов коррозии и оксидной пленки.
Химическая обработка в целях удаления пятен от масла и жира, а также пленки.
Разделка кромок.

Разделка предполагает механическую обработку кромки. В процессе монтажа трубопровода разделка выполняется с применением специальных машин. При проведении ремонта допускается выполнение разделки посредством угловых шлифовальных машин.

Разделку кромок требуется выполнять при толщине заготовок под сварку от 4 мм. Для угловых соединений скашивают одну или обе кромки под углом 45 градусов.

Стыки на стальных трубопроводах могут быть поворотными и неповоротными. При сварке трубопровода рекомендовано применять первый тип, так как они позволяют сварщику занять наиболее выгодное нижнее положение. Кромки при этом разделываются по всему периметру.

При стыковом соединении разница между толщиной стенок не может быть более 10% и превышать 3 мм.

Перед началом монтажа также обрабатываются кромки и околошовная зона на 20-30 мм. Она очищается от механических загрязнений, коррозийных следов и масложировых пятен.

Перед электродуговой сваркой торцы труб необходимо прихватить друг к другу. При диаметре труб, не превышающем 300 мм, делается 4 прихватки. Если же он превышает 300 мм, то прихваты делаются равномерно через 200-300 мм.

Сварка труб с толщиной более 12 мм производится в три приема (проходки).

Если соединяются толстые трубные заготовки, то сформированный шов нужно сделать толще самой детали. Для формирования соединения с заданными параметрами нужно выполнить разделку кромок после снятия фаски. При этом электроду обеспечивается доступ для качественной сварки шва.

При расчете технологических параметров разделки следует особое внимание уделить корректности расчета и соблюдению определенных значений разделки. Это снижает трудоемкость, позволяет экономно расходовать материалы и контролировать себестоимость.

При подготовке стыков разновидность фаски зависит от толщины заготовок: при толщине 3-25 мм применяется односторонняя фаска, 26-60 мм – двухсторонняя. Для угловых стыков устанавливаются такие границы: при значении до 20 мм – односторонняя, до 50 мм – двухсторонняя.

Исходя из геометрической формы профиля, различают следующие подвиды разделки:

Традиционный (стандартный) скос с профилем в виде трапеции.
Х-образный, когда два скоса сделаны так, что напоминает профилем очертания буквы Х (практикуется для применения заготовки толщиной 3-25мм).
U-образный, где профиль поперечного сечения имеет криволинейную форму и напоминает букву U. ГОСТ рекомендует применять данную форму при большой толщине заготовки (26-60мм) для снижения площади сечения и снижения расходов материалов.

Если же труба имеет толщину свыше 60 мм, то применяются специальные формы (в частности, уступы и сложные криволинейные профили).

Для разделки используются газовые резаки и механическая обработка. Первый способ обладает определенными ограничениями и недостатками: он отличается невысокими качествами. Наиболее высокая точность обеспечивается фрезерной обработкой, в отношении труб большого диаметра могут использоваться специальные торцовочные аппараты или шлифмашинки.

Таким образом, ГОСТы на проведение сварочных мероприятий выступают важным документом, которые регламентируют условия для подготовки и проведения сварочных работ. В ГОСТе 16037-80 определены методы сварки стальных трубопроводов, типы соединений, способы разделки и конструктивные элементы для каждого типа. Соблюдение рекомендуемых параметров продлевает сроки службы трубопроводов, обеспечивает долговечность, прочность и герметичность швов.

Читать еще: Трансформатор точечной сварки каскад