Сварка монтажных соединений

Сварку монтажных соединений производят на стендах при укрупнительной сборке конструкций или в проектном положении после временного закрепления устанавливаемых конструктивных элементов и подготовки их соединений под сварку. В зависимости от способа передачи усилий в монтажных стыках соединяют непосредственно сваркой выпуски арматурных стержней или закладных деталей из угловой или листовой стали, к которым арматурные стержни крепят при изготовлении элементов.
В стыках железобетонных конструкций выпуски арматуры сваривают, используя несколько видов сварки: полуавтоматическую ванную под флюсом (стыковые вертикальные и горизонтальные соединения); ручную ванную (стыковые горизонтальные соединения); полуавтоматическую дуговую и ручную дуговую (стыковые и нахлесточные вертикальные и горизонтальные соединения). В сравнении со сваркой с накладками из круглой арматуры и центрирующей прокладкой сварка ванным способом отличается высокой прочностью и экономичным расходом металла. Она также эффективнее по затратам труда и стоимости работ.
При стыковке железобетонных конструкций не допускается применять отдельные стальные прокладки или вставки, которые не предусмотрены чертежами. Их применение не по проекту может быть допущено при условии предварительного согласования с проектной организацией из расчета не более одной на один стык. Выпуски стержней и других элементов, подлежащих соединению сваркой, должны быть соосны, не иметь искривлений, на расстоянии пяти диаметров от торца очищены и осушены от влаги, снега, льда путем нагревания пламенем газовых горелок или паяльных ламп до температуры 100—150°С. При этом не допускаются дефекты арматуры, стальных элементов, соединяемых сваркой встык торцами или кромками, трещины, расслоения, срезы торцов или кромок с отклонениями от прямого угла более 10°, сплющенные места при механической рубке на глубину более 0,1 толщины элемента от диаметра стержня.
Правку и отрезку концов стержней следует выполнять с помощью пропан-бутанокислородных или ацетиленокислородных резаков. Правку с помощью местного нагрева незащищенных бетоном стержней классов A-II и A-III при резком ветре, дожде и снеге выполнять не разрешается. При нагреве стержней, расположенных в непосредственной близости от бетона, его поверхность необходимо защитить от образования трещин с помощью асбестовых листов.
Арматурные стержни и стальные закладные детали крепят прихватками. Длина прихватки 15—20 мм с катетом шва 4—6 мм. Прихватки накладывают в пределах расположения сварных швов, предусмотренных рабочими чертежами. Сварку выполняют после прихватки без длительного перерыва во избежании коррозии на скрепленных прихваткой деталях.
Непосредственное соединение выпусков арматурных стержней производят двумя способами: с помощью накладок или сваркой встык. В первом случае накладки соединяют с арматурными стержнями ручной электродуговой сваркой; во втором — применяют соединение выпусков арматурных стержней сваркой; ручной ванной и ванно-шовной, многослойной на подкладках, а также ванной в инвентарных формах полуавтоматической голой проволокой под флюсом, порошковой (с флюсовым сердечником) проволокой или покрытыми электродами.
Сварку арматурных стержней с круглыми накладками выполняют с соблюдением следующих требований:
- материалы накладок и электродов должны соответствовать проекту и подтверждаться сертификатами;
- длину накладок и размеры сварных швов выполняют по проекту, при этом уменьшение высоты сварных швов по сравнению с проектной допустимо не более 0,05 диаметра стыкуемых стержней; уменьшение ширины швов — не более 0,1 их диаметра; отклонение длины сварных швов только в сторону увеличения — не более 0,5 диаметра;
- накладки не могут смещаться от оси сварного стыка в продольном направлении более чем на 0,5 диаметра стержня;
- смещение линии, соединяющей центры круглых накладок, относительно оси стыкуемых стержней при сварке односторонними швами стержней классов A-I...A-III не более 0,5 их диаметра; класса A-IV — не более 0,1 диаметра;
- наплавленный металл не должен иметь при внешнем осмотре видимых трещин, скоплений и цепочек пор, шлаковых включений, а также резких сужений и перепадов. Все кратеры должны быть заварены. Количество наружных пор и шлаковых включений не должно превышать 5 шт. на длине шва 50 мм и более, диаметр отдельных наружных пор и плоских включений не должен быть более 2 мм.
Соединение арматурных стержней встык без применения накладок значительно экономичнее: исключается расход металла на изготовление накладок; снижаются трудовые затраты при сварке; стык получается компактнее, тем более что не всегда удается разместить в сечении железобетонного элемента, кроме арматурных стержней, еще и накладки. Дополнительные мероприятия по обеспечению большей точности изготовления арматурных выпусков, требующейся при сварке встык, в несколько раз окупаются экономией трудовых затрат и материалов при производстве работ на монтаже.
Сварку встык выполняют или с применением стальных скоб-подкладок, остающихся на соединениях после сварки, или в инвентарных медных или графитовых формах, переставляемых от стыка к следующему стыку. В обоих случаях перед производством сварки необходима предварительная подготовка стыка: совмещение осей стыкуемых арматурных выпусков, разделка их торцов и обеспечение необходимого зазора.
Способы сварки соединений горизонтальных стержней с применением скоб-подкладок и разделка торцов стержней в зависимости от принятого способа приведены в табл. 8.1 и рис. 8.8. После подготовки торцов под сварку снизу под стержни с зазором не более 2 мм устанавливают на прихватках стальную желобчатую подкладку, которую штампуют из стального листа толщиной 5—6 мм. Длину подкладки принимают равной трем диаметрам стержня. Сварку выполняют одиночным электродом или гребенкой электродов (при сварке стержней большого диаметра). Расплавляемые электроды образуют общую жидкую ванну, защищенную сверху от газов воздуха шлаком.

Тепло жидкой ванны расплавляет торцы стыкуемых стержней, наплавленный металл соединяется с металлом стержней и при остывании образует прочный шов. Стальная подкладка остается приваренной к стыку стержней.
Процесс ванно-шовной сварки горизонтальных стержней аналогичен описанному. После сварки торцов стержней дополнительно наплавляют фланговые швы между краями желобчатой подкладки и стыкуемых стержней. Длину подкладки принимают равной двум диаметрам стержня. Так как при ванно-шовной сварке желобчатая подкладка частично используется как стыковая накладка, ее штампуют из стального листа толщиной 6—15 мм (в зависимости от диаметра стержней) из расчета плошали сечения накладки не менее 50% площади стыкуемого стержня.
Более прогрессивна по сравнению с применением подкладок сварка в инвентарных формах. Стальные подкладки, остающиеся после сварки арматуры, не позволяют тщательно проверять качество выполненных стыков: могут скрыть шлаковые включения и непровары, затрудняют физические методы контроля шва — просвечивание рентгеновскими и гамма-лучами. Кроме того, при частом расположении стержней в железобетонном элементе подкладки уменьшают зазоры между стержнями и мешают замоноличиванию стыка. Поэтому при сварке арматуры монтируемых конструкций вместо остающихся стальных подкладок чаще применяют разъемные медные и графитовые формы. Эти формы при помощи струбцин закрепляют у свариваемого стыка, после окончания сварки их легко снимают и переносят на последующие стыки. Открытый доступ к наплавленному металлу стыка позволяет производить его визуальный контроль и облегчает выполнение физических методов контроля для тех стыков, где это требуется по проекту.
Механизированную полуавтоматическую сварку выполняют голой электродной проволокой диаметром 2,5—2 мм под слоем флюса, засыпаемого в плавильное пространство формы, или порошковой проволокой. По мере подачи проволоки полуавтоматом расплавленный металл, защищенный сверху жидким шлаком флюса, поднимается и сплавляется с концами стыкуемых стержней. Стыки получаются более высокого качества, чем при ручной ванной сварке электродами, повышается производительность труда сварщиков, снижается стоимость работ вследствие уменьшения трудовых затрат и потерь электродных материалов. На рис. 8.9 показана разделка торцов стержней для полуавтоматической сварки в инвентарных формах.
Соединения вертикальных стержней встык осуществляют аналогично горизонтальным: сваркой на стальной подкладке, а также в медных или графитовых формах.

Для стыков на остающейся стальной подкладке применяют ручную дуговую сварку многослойными швами, полуавтоматическую порошковой проволокой или полуавтоматическую на стальной скобе-подкладке. Подготовку стержней под сварку выполняют по схеме, приведенной на рис. 8.10; торец верхнего стыкуемого стержня срезают под углом 30—40° с притуплением, равным 0,15 диаметра стержня; нижний стержень срезают под углом 90°, обеспечивая зазор между обоими стержнями 6—8 мм. На стыках устанавливают и прихватывают к нижнему стержню штампованную стальную подкладку толщиной 5—6 мм и длиной, равной двум-трем диаметрам стержня. В первую очередь сваривают вертикальные фланговые швы между подкладкой и нижним стержнем. Сварку заканчивают наложением фланговых швов между подкладкой и верхним стержнем. Схема стальной скобы-накладки для полуавтоматической сварки приведена на рис. 8.11.
Практика показала, что для соединения вертикальных арматурных стержней при монтаже конструкций рациональнее применять сварку в разъемных формах. Схема разделки торцов свариваемых стержней и конфигурация разъемных форм приведены на рис. 8.12.

В отдельных монтажных узлах, кроме сварки стыков несущих арматурных стержней, бывает необходимо скрепление стержней поперечной соединительной арматурой, Эта арматуру изготовляют главным образом из круглой стали класса A-I, диаметром 4—8 мм. Лучшим способом соединения поперечных вспомогательных стержней с основными является контактная сварка, Ho на монтаже такая сварка применяется очень редко, так как она осуществима только при укрупнительной сборке плоских арматурных каркасов и наличии контактных машин, Электродуговая сварка для соединения вспомогательных и основных стержней в точках их пересечений с продольной арматурой классов A-II и А-III не допускается. Она неизбежно вызывает подрезы и закалку в местах приварки стержней. В дальнейшем эти места служат концентраторами напряжений, снижая несущую способность арматурных стержней в целом.
Учитывая указанные обстоятельства, на монтаже рекомендуется соединять вспомогательную поперечную арматуру с основной перевязкой мягкой вязальной проволокой. Если по каким-либо причинам, например, при необходимости придать арматурному каркасу определенную жесткость для возможности его перемещения, пересекающиеся соединения требуют сварки, ее выполняют через промежуточные вспомогательные листовые косынки с выводов кратеров сварного шва на эти косынки.
He допускается производить ванную сварку покрытыми электродами при относительной влажности воздуха выше 80%. Технологический процесс ванной сварки на всех его стадиях необходимо осуществлять при минимально короткой дуге. Время перерыва на смену электродов при ручной сварке отдельными электродами или гребенкой должно быть минимальным. Незаконченный в результате, например, перерыва в подаче электроэнергии при ванной сварке стык считается дефектным.
При наличии в одном узле трех и более стыков арматурных стержней необходимо предусматривать меры, снижающие вредное влияние сварочных напряжений. К ним относятся: одновременная сварка нескольких стыков многорядной арматуры или нескольких стыков отдельных рядов стержней, расположенных в одной плоскости; соблюдение проектного порядка сварки отдельных стыковых соединений стержней в узле; подогрев сварных соединений при сварке в осенне-зимнее время.
Сварку ванным способом разрешается выполнять при отрицательной температуре по обычной технологии, но при повышенном токе, который следует увеличивать пропорционально понижению температуры от 0°C так, чтобы при -30°С он был повышен на 10%. В этом случае при выполнении последних трех-пяти соединений стержней в узлах рекомендуется производить подогрев горелками резаков ранее сваренных стержней на участке протяженностью 500 мм (или на всей длине выпусков меньшей длины) до температуры арматуры класса A-I и элементов углеродистой стали марки Ст3 — 600°+50°С, а для арматурных стержней класса A-Il и A-IIl — 800°+25°С. Подогрев предыдущего соединения следует выполнять в течение 3—5 мин после сварки последующего. В период подогрева соединений и их полного остывания должно быть обеспечено проектное положение сборных элементов в пространстве с помощью кондукторов, распорок, стропов и других устройств.
Сварку монтажных соединений сборных железобетонных конструкций относят к разряду ответственных работ. Их качеству должно уделяться серьезное внимание. Поэтому руководство сварочными работами поручают только лицам, имеющим специальную подготовку в данной области. Сварщики проходят специальные испытания и получают удостоверения, устанавливающие их квалификацию и виды сварочных работ, которые им могут быть поручены. На каждом выполненном соединении сварщик ставит личное, присвоенное ему клеймо.
Выполненную каждым сварщиком работу, ее технологическую характеристику и замечания ежедневно записывают в журнале сварочных работ; здесь же сварщик расписывается в сдаче, а приемщик — в приемке работ. He реже одного раза в 10 дней записи в журнале проверяет производитель работ с соответствующей отметкой об этом.
После окончания сварки качество швов в стыке определяют по внешнему виду. Протяженные швы должны быть без непроваров, шлаковых включений, пор, трещин и незаверенных кратеров, иметь гладкую чешуйчатую поверхность без наплывов, плавный переход к основному металлу. Дефектные и сомнительные по внешнему виду места сварки дополнительно засверливают с последующим травлением, что позволяет проверить провар корня шва. Выявленные дефекты швов исправляют.
При монтаже сборных железобетонных конструкций выполнение сварных соединений в монтажных стыках и узлах относят к скрытым работам, так как последующее омоноличивание делает их контроль качества невозможным. Поэтому после окончания работ по сварке соединений должны быть составлены акты по установленной форме. При этом проверяют соответствие основных и сварочных материалов, а также результаты испытания образцов на прочность, просвечивания сварных швов ультразвуковой дефектоскопией и другим требованиям технических условий и проекта.
Обнаруженные дефекты должны быть устранены. Устраняют дефекты сварных соединений следующими способами: обнаруженные перерывы швов и кратеры заваривают; швы с другими дефектами, превышающими допускаемые, удаляют на длину дефектного участка плюс 15 мм с каждой стороны и заваривают вновь; подрезы основного металла, превышающие допускаемые, зачищают и заваривают с последующей зачисткой, обеспечивающей плавный переход от наплавленного металла к основному.
Швы или их части с исправленными дефектами должны быть вновь проконтролированы в полном объеме, предусмотренном проектной документацией.