Файл: Выпускная квалификационная работа (бакалаврская работа).docx

Состояние вопроса сварки двутавровых балок

1. 
   Описание изделия и условий его работы
   

Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны состоят из опорных подкрановых балок, тормозных балок, связей, узлов крепления подкрановых конструкций и крановых рельсов.

Основным несущим элементом подкрановой конструкции является – подкрановые балки, которые могут быть различными по своей конструктивной форме. Подкрановая балка является несущим элементом, воспринимающим вертикальные нагрузки от кранов, а так же одновременно прикладываемые максимальные поперечные горизонтальные усилия. На балку крепится крановый рельс, обеспечивающий движение крана. Нагрузки от крана передаются на подкрановою конструкцию через колеса (катки) крана, расположенные на концевой балке кранового моста (рис. 1).




1 - подкрановая балка; 2 - тормозная конструкция; 3 - связи; 4 - рельс с креплениями
Рисунок 1.1 – Состав подкрановой конструкции
Наиболее часто применяются сплошные подкрановые балки как не разрезные так и разрезные. Работа подкрановых конструкций происходит в очень тяжелых условиях: вертикальное давление катков мостовых кранов Р

достигает весьма больших значений (600…800 кН) и прикладывается в виде движущейся, сосредоточенной силы, что требует обеспечения повышенной надежности всей верхней части балки. При торможении тележки, а так же из-

---

за перекосов моста крана при движении, не параллельности крановых путей и других причин возникают существенные горизонтальные поперечные воздействия, для восприятия которых устраивают специальную горизонтальную тормозную балку.

Приложение вертикальных и горизонтальных сил от кранов носит динамический характер и частота сопровождается рывками и ударами. Все это требует особого внимания к расчету и конструированию подкрановых конструкций; в противном случае в них могут быстро появиться повреждения в виде усталых трещин, расстройств соединений, расшатывания узлов, приводящие к нарушению нормальной эксплуатации.

Кроме выпуска обычных стальных балок металлургическая промышленность выпускает и балки с параллельными полками, что позволяет сэкономить до 15% метала при той же прочности. Кроме экономии метала и снижении стоимости самой балки, снижаются стоимость изготовления и монтажа металлических конструкций.
Таблица 1.1 – Технические данные подкрановой балки

Профиль	Сечение	Марка стали	Длина пролета балки (м)	Интенсивность распределения. Нагрузки (м)	Расстояние между осями тележки	Максим. Вес крана	Крановый рельс
Двутавр	Постоя иное	С390 ГОСТ 27772- 88	18 м	3,5 кН/м	3,5 м	15 т	КР-120 ГОСТ 4121-96

---

Составные балки изготавливают из нескольких прокатных или гнутых профилей и главным образом двутаврового или коробчатого сечения. Согласно техническому заданию балка выполнена из стали С390 и её длина составляет 18 метров.

2. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

---

Сведения о материале изделия

Сварная конструкция выполняется из стали С390. Это сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества для выполнения строительных конструкций. Отечественный производитель проката в состоянии поставлять листы стали С390 толщиной 16…100 мм. Химический состав стали и её механические свойства приведены в таблицах 1.2 и 1.3.

Согласно проведённым исследованиям структуры и свойств сварных соединений стали С390 [10], в исходном состоянии эта сталь имеет ферритно-перлитную структуру, в которой структурно-свободный феррит распределён по объёму аустенитного зерна. В процессе сварки скорость охлаждения оказывает существенное влияние на структуру и твёрдость металла зоны термического влияния (рис. 1.2).
Таблица 1.2 – Содержание химических элементов в стали С390 согласно ГОСТ 27772-88

C	Mn	Cr	Si	Cu	V	N	Ni	S	P
до 0.18	1.2 - 1.6	до 0.4	до 0.6	до 0.3	0.07 - 0.12	0.015 - 0.025	до 0.3	до 0.04	до 0.035

Таблица 1.3 – Механические свойства стали С390 при температуре 20 С

Сортамент	Размер	в	T	5
Лист	4…50 мм	540 МПа	390 МПа	20 %

---

Рисунок 1.2 – Твёрдость металла ЗТВ в зависимости от скорости охлаждения сварных соединений

Равнопрочность металла шва и основного металла может быть достигнута благодаря легированию шва элементами, которые переходят из основного металла (табл. 1.4). Также повышение прочности металла шва и его стойкости против хрупкого разрушения может быть достигнуто путём дополнительного легирования металла шва через сварочную проволоку.

Стойкость против трещин может быть повышена путём снижения содержания в металле шва таких элементов как углерод и сера, что достигается применением сварочной проволоки с пониженным содержанием углерода и серы. Существенное влияние на прочность сварных соединений оказывает правильный выбор соответствующей технологии сварки, предусматривающей рациональную последовательность выполнения швов и обеспечивающей благоприятную форму провара.
Таблица 1.4 – Механические свойства металла сварных соединений стали С390 при сварке образцов толщиной 20 мм различными способами

Способ сварки	Условие сварки	T, МПА	в, МПа	5, %	, %
РДС	УОНИ 13/55	497	596	29	75
МАГ	Св-08Г2С, СО2	522	601	27	71
МАГ	Megafil 821R, СО2	491	605	27	62

В зоне термического влияния у стали С390

---