Файл: Сварка колоны производственного здания.docx

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Ленинградской области

ЛУЖСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ
КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Сварка колоны производственного здания»

	Выполнил:
	Студент 3 курса
	Специальность: «Монтажник санитарно-технических, вентиляционных систем и оборудования» Павлов Никита Сергеевич
	Проверил:
	Преподаватель: Баженов Владимир Викторович
	Оценка:_____________________

Луга, 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Сварка является одним из наиболее прогрессивных методов обработки металлов. Способ получения неразъемных соединений деталей путем сварки и пайка был известен людям еще в глубокой древности. Так, в египетских пирамидах археологи нашли золотые изделия, детали которых соединялись между собой с помощью пайки. Свое развитие сварка получила в XIX столетии. В 1802г русский ученый, академик В.В. Петров открыл явление электрической дуги — одного из видов электрического разряда в газовой среде и указал на возможность ее использования для расплавления металла. Через 80 лет, в 1882г русский инженер Н.Н. Бенардос открыл способ электродуговой сварки металлов неплавящимся угольным электродом. Способ дуговой сварки получил дальнейшее развитие в работах русского инженера Н.Г. Славянова. Метод сварки металлов и неметаллических материалов получил всемирное признание и применяется практически везде, в любой отрасли, в вакууме. Сварка применяется для изготовления конструкций самого различного назначения. С помощью сварки могут быть изготовлены легкие ажурные конструкции различных башен и мачт, мощные листовые конструкции металлургических агрегатов (кожухи доменных печей и воздухонагревателей). Среди многочисленных сварных металлоконструкций особые места отводятся различным балкам. Балки являются основными и простейшими конструктивными элементами, которые применяются в конструкциях гражданских и промышленных зданиях, мостах, эстакадах и т. д. Широкое распространение балок определяется простотой конструкции и надежностью в работе.

---

1. 
   ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
   
   1. 
      ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
      

Колонной называют сварные конструкции таврового, двутаврового, коробчатого сечения, работающих в основном на сжатие и растяжение при постоянном статическом нагружении. Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундаменты на грунт. Колонна состоит из 3 основных частей:

• 
  стержня — основного несущего элемента колонны;
  
• 
  оголовка, представляющего собой опору для вышележащей конструкции и распределяющего нагрузку по сечению стержня;
  
• 
  базы (башмака), распределяющей сосредоточенную нагрузку от стержня по поверхности фундамента и закрепляющей колонну в фундаменте.
  

Центрально-сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие поперечного сечения. Сплошностенчатые колонны применяют при больших нагрузках и небольших высотах. В центрально-сжатых колоннах нагрузки приложены либо непосредственно к центру сечения колонны, либо симметрично относительно оси стержня. Согласно СНиП II-23-81* колонны относятся к третьей группе сложности (сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях, или подвергающиеся непосредственному воздействию статических, нагрузок), что вполне соответствует условию эксплуатации и конструктивным особенностям элементов подкрановой балки. Колонна имеет достаточно сложную конструкцию при изготовлении которой следует строго соблюдать рекомендации СП-53-101-98. Свариваемость – свойство металла и сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным эксплуатацией изделия и его конструкцией. Сложность понятия о свариваемости материалов объясняется тем, что при оценке свариваемости необходимо учитывать взаимосвязь конструкции изделия, сварочных материалов и металлов со сварочной технологией. Свариваемость условно можно разделить на три группы.

• 
  Без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки.
  
• 
  Ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
  
• 
  Трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг.
  

---

Показателей свариваемости много. Чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим свариваемость, при предварительной оценке последней. Металлическая колонна квадратного сечения изготовлена из стали класса С245. Класс стали предназначен для строительных стальных конструкций.

2. 
   ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА
   

Рабочим местом называется закрепленный за рабочими или бригадой рабочих участков производственной площади, которая оснащена оборудованием и инструментом в соответствии с требованиями технологического процесса, в данном случае сварки, а также требованиями техники безопасности. Рабочей зоной называется пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находится рабочее место. Как было отмечено, в зависимости от типа и габаритов свариваемой конструкции, организации сварочного участка и т.п. рабочие места сварщиков могут быть стационарными или нестационарными. На стационарных рабочих местах свариваемые изделия, как правило, небольших габаритов и веса, подаются и убираются из рабочего места подсобными рабочими, а сварщик при выполнении сварки находится в ограниченном кабиной рабочем месте. На нестационарных рабочих местах изделие при сварке неподвижно, а сварщик перемещается от шва ко шву по изделию, или перемещается от изделия к изделию. В этом случае как правило, свариваются крупногабаритные и тяжелые изделия. В зависимости от типа рабочего места сварщика зависит и его организация, а также оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие места сварщиков комплектуются:

а) стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика;

Сварочные работы на постоянных сварочных постах следует выполнять только при наличии работающей вентиляции. В процессе работы следует применять передвижные воздухоотсосы.

б) нестационарные рабочие места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления или размещения узлов или изделий при сварке; переносными устройствами для вентиляции зоны сварки; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения дуги.

---

Временные рабочие места сварщика применяют для работ, которые выполняются непосредственно на оборудовании или установках, которые невозможно переместить к сварочному посту. Такие места должны быть отгорожены огнестойкими ширмами, щитами и обеспечены средствами первичного пожаротушения и огнетушителями. Тип, емкость и количество огнетушителей определяют в зависимости от их производительности, площади действия, класса помещения и т.д. Кроме огнетушителя рабочее место сварщика оборудуется ящиком с песком, ведром и другими средствами пожаротушения. Сварочный пост комплектуется источником питания, электрододержателем, сварочными проводами необходимой длины, зажимами для токопроводящего провода, сварочным щитком с защитными светофильтрами. При необходимости рабочее место может быть оборудовано средствами малой механизации, что облегчит не только сварку, но и погрузочно-разгрузочные работы. В любом случае нельзя забывать о средствах противопожарной защиты, так как сварка является пожароопасной работой. Не следует загромождать рабочее место ненужными вещами и оборудованием, так как это будет не только мешать работе, но и представлять опасность. При выполнении сварочных работ в монтажных условиях на открытом воздухе рабочее место сварщика и оборудование обязательно должно быть защищено от атмосферных воздействий. Для этих целей применяют палатки, навесы или переносные тенты и т.д. Применение сварочного оборудования на монтажных площадках создает ряд трудностей по его хранению. Каждый раз после окончания работы нужно перемещать аппарат к месту хранен» Лучше всего, если сварочный аппарат содержится закрытом помещении, а к рабочему месту протянуты только сварочные кабели. Если это невозможно, то лучше всего сварочный аппарат установить на передвижную тележку, что значительно облегчит его транспортировку. От правильной организации рабочего места сварщика, оснащенности его необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного размещения этого оборудования на рабочем месте зависит и эффективность его труда и производительность.

2. 
   ВЫБОР СПОСОБА СВАРКИ И СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
   
   1. 
      ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА СВАРКИ
      

Нам предстоит сварить колонну со швами из стали. Стоит отметить, что конструкция ответственная, она будет использоваться в строительстве. Проведем анализ способов сварки, какой наиболее подходит в нашем случае:

---

• 
  Ручная дуговая сварка по всем параметрам подходит для нашей конструкции.
  
• 
  Электрошлаковая сварка не подходит в силу конструктивных особенностей нашего изделия и расположения швов.
  
• 
  Контактная сварка не подходит, так как ее применяют для сварки листовых конструкций.
  
• 
  Газовую сварку в основном применяют для сварки деталей с малой толщиной стенок.
  
• 
  Экзотически способы такие как: лазерная сварка, сварка в вакууме, импульсная сварка не рассматриваем в силу малой их распространенности.
  

Низкоуглеродистые стали содержат до 0,25 % углерода и имеют хорошую свариваемость. При выборе типа и марки электрода для сварки низкоуглеродистых сталей руководствуются следующими требованиями:

• 
  обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом;
  
• 
  отсутствие в швах дефектов;
  
• 
  получение требуемого химического состава металла шва;
  
• 
  обеспечение стойкости сварных соединений в условиях вибрационных и ударных нагрузок, при повышенных или пониженных температурах.
  

В зависимости от степени ответственности свариваемого изделия используют электроды типов Э38, Э42 и Э42А (марок ОММ-5, СМ-5, ЦМ-7, ОМА-2, УОНИ-13/45, СМ-11 и др.). Электродами типа Э38 сваривают неответственные изделия, Э42 – ответственные и Э42А – особо ответственные. Для повышения прочности наплавленного металла и сварных соединений при сварке изделий из толстых листов (10 мм и более) в неудобных для сварщика положениях, в монтажных условиях, на строительстве применяют электроды типов Э46 и Э46А.

2. 
   ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СВАРКИ, А ТАКЖЕ ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
   

Для ручной дуговой сварки металлоконструкций из углеродистых и низколегированных сталей должны применяться электроды, удовлетворяющие требованиям ГОСТ. Так как материалом для изготовления колонны выбрана сталь марки С245, то согласно нормативной и технической документации, для данной конструкции принимается марка электрода, соответствующая типу Э46. А именно выбрана марка МР-3. Электрод МР-3 c рутиловым покрытием, предназначен для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа. Основу покрытия таких электродов составляют рутиловый концентрат (природный диоксид титана). Металл шва, выполненный электродами с рутиловым покрытием, соответствует спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва против образования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов с кислым покрытием. Рутиловые электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, отличное формирование шва. Электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности. Электрод с рутиловым покрытием прост в использовании, вследствие чрезвычайной легкости зажигания дуги. Электрод идеален для выполнения коротких сварных швов и корневых сварных швов и корневых проходов. Данный тип электрода используется для ручной дуговой сварки на переменном и постоянном токе в различных пространственных положениях ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. При переменном токе требует лишь 50 В, напряжения холостого хода.

---