Стыковое сварное соединение

Какая сварка называется стыковой? Ответ на этот вопрос заложен в самом словосочетании стык, шов и сварка. Стыковое сварное соединение – это наиболее распространенный способ сварки двух металлических деталей, элементов или конструкций, которые примыкают друг к другу торцевыми поверхностями. Сварочный шов может быть как односторонним, так и двусторонним, на остающейся подкладке и без нее, с замковым швом и т. д. Вариантов сварки встык много и каждый из них используется в том или ином производственном процессе.

Торцы деталей необходимо специально подготовить для выполнения качественных сварочных работ. Вид обработки кромок зависит от толщины металла, применяемого оборудования, особенностей технологического процесса и других факторов. Выполняются стыковые сварные соединения по ГОСТ 5264-80, который и регламентирует все особенности технологии. Этот документ предусматривает 32 типа таких соединений, обозначающихся буквой C с цифровым кодом. Например, C2 – это односторонний стыковочный шов без какого-либо скоса поверхностей кромок.

Начало сварки стыкового шва

Область применения

Этот вид сварных соединений используется повсеместно. Прокладка различных металлических трубопроводов невозможна без сварки отдельных труб встык. Кузовные части автомобилей, любой прокат, различные сложные изделия в машиностроительной отрасли объединяются в одно целое по этой технологии.

Преимущества и недостатки

Стыковые соединения сварных швов имеют следующий ряд преимуществ перед другими методами сборки металлических элементов в одну конструкцию.

1. Эта технология сварки не критична к толщине свариваемых деталей. Толщина может колебаться от долей до сотен миллиметров. Данный критерий не зависит от способа сварки и определяется только возможностью соединения материала встык.
2. На стыковой сварочный шов расходуется меньшее количество присадочных материалов и энергетических ресурсов, следовательно уменьшается стоимость соединения.
3. В отличие от других видов соединения деталей сварка практически не увеличивает общий вес конструкции, шов получается ровным и герметичным, а также контроль качества соединительного сварного шва упрощается.

Но наряду с достоинствами, сварка встык имеет ряд недостатков. Она требует очень точной подгонки свариваемых деталей. Кромки обеих соединяемых элементов должны иметь равномерный зазор между собой по всей длине стыкового соединения. Многократно увеличивается сложность подгонки и сварки длинных стыков, размером в несколько метров. Но это ни в коем случае не умаляет всех преимуществ стыковых сварных соединений.

Особенности стыковой сварки

Главной особенностью сварки встык является то, что хотя бы одна из поверхностей обеих соединяемых деталей лежит в одной общей плоскости. То есть, даже если толщина свариваемых элементов различается, одна из общих поверхностей не должна иметь ступеньки в месте сварочного шва. В противном случае это будет уже не стыковое соединение, а тавровое. Другие нюансы сварки в стык определяются способом подготовки торцевых кромок и характеристиками сварочного шва. Например, стыковое сварное соединение C21 выполняется со скосом обеих кромок двусторонним сварочным швом.

Для усиления соединения встык могут быть использованы специальные несъемные прокладки, приваренные к соединяемым деталям на всем протяжении сварочного шва. При разных толщинах свариваемых элементов может быть использовано замковое соединение, которое также позволяет усилить шов. Все особенности сварки в стык определяются ГОСТом и другими нормативными документами. Ниже будут представлены нюансы каждого из стыкового сварочного соединения в соответствии с общей классификацией.

Типы и параметры соединений встык

Как уже было сказано выше, ГОСТ предусматривает 32 типа стыковых сварочных соединений. Виды сварных стыковых соединений представлены в нижеприведенной таблице, где дано описание каждого из них с маркировкой, диапазоном толщины соединяемых деталей, характеристикой сварного шва и формой сечения.

Таблица с видами стыковой сварки

«Примечание!

Сварной шов С17 является наиболее часто используемым вариантом соединения металлических элементов путем сварки встык.»

Обозначение на чертеже

Для обозначения сварных швов встык в технической документации используются специальные символы и надписи. По ГОСТу на них указывают выносные стрелки с надписями сверху и снизу. На ниже приведенном рисунке представлен пример такого обозначения.

Обозначение стыковой сварки на чертеже

• знак  указывает на то, что подгонку и стыковку свариваемых деталей необходимо выполнять на месте монтажа;
• ГОСТ 5264-80 обозначает, что соединение следует производить электродуговой сваркой;
• С13 – эта маркировка говорит о том, что перед нами стык с криволинейным скосом по одной кромке и односторонним швом;
• знак  показывает, что произведено снятие термического напряжения с обеих сторон;
• знаки Rz20 и до Rz80 определяют чистоту шлифовки лицевой и обратной стороны стыкового сварочного шва.

Расчет стыковых сварных соединений

Перед сварочными работы следует выполнить некоторые математические расчеты. Это необходимо для получения качественной сварки, способной выдержать те нагрузки, которые определены условиями эксплуатации соединенных элементов. Сварка в стык рассчитывается по следующей формуле:

Формула расчета

Где,

N – максимальная нагрузка на шов;

t – минимальная толщина деталей;

lw – длина сварочного шва максимальная;

Rwy – сопротивление по пределу прочности;

γс – табличный коэффициент.

Эта формула позволяет произвести расчет сварного стыкового соединения на центральное сжатие и процесс растяжения.

Контроль стыковых сварных соединений

От качества шва зависит прочность и долговечность стыковой сварки. Любой дефект может вызвать его постепенное или мгновенное разрушение. Существующие способы дефектоскопии сварочных швов позволяют на 100% исключить такие негативные последствия. Ниже приведен перечень основных методов контроля качества сварных швов, которые используются в настоящее время:

• визуальный осмотр позволяет определить видимые дефекты: трещины и раковины;
• рентгенография способна выявить внутренние дефекты: шлаковые включения и т. д.;
• магнитографический способ позволяет найти микротрещины, поры и другие дефекты;
• ультразвуковое исследование – это эффективный метод контроля качества швов.

Конечно, это далеко не полный перечень способов контроля качества сварки встык. В зависимости от результатов, которые необходимо получить, может быть использована цветная дефектоскопия, химический способ, вакуумный метод и многие другие.

Заключение

Следует отметить, что тип соединения встык, форму торцевых кромок, расположение сварочных швов подбирают исходя из физических и химических характеристик свариваемого металла, конструктивных особенностей соединяемых элементов и результата, который желательно получить в ходе выполнения работ.