книги из ГПНТБ / Евстратов Г.И. Полуавтоматическая электрошлаковая сварка арматуры железобетонных конструкций

соединения должны обладать высоким вре­ менным сопротивлением разрыву, чтобы кон­ струкции не разрушились.

Относительное удлинение после разрыва (б) подсчитывают как отношение разности

Первоначальную длину образцов, а вер­ нее базу, на которой замеряют деформацию, принимают равной обычно 5 диаметрам об­ разца.

Относительное сужение после разрыва (Чг) подсчитывают как отношение уменьше­ ния площади поперечного сечения образца в месте разрыва к первоначальной площади поперечного сечения образца. Относитель­ ные удлинение и сужение после разрыва ха­ рактеризуют пластичность металла и выра­ жаются в процентах.

Механические свойства сварных стыковых соединений стержней арматуры определяют испытанием на растяжение сварных образцов без обработки при расстоянии между захва­ тами разрывной машины не менее 10 диа­ метров стержней. При этом определяют только предел прочности, так как другие по­ казатели (предел текучести, относительное удлинение и сужение) определить нельзя. В соответствии с ГОСТ 10922—64 прочность соединений стержней, выполненных электрошлаковой сваркой в инвентарных формах, должна быть не ниже, указанной в табл. 2.

9

Таблица 2

Требования к прочности соединений арматуры, выполненных полуавтоматической электрошлаковой сваркой

П р и м е ч а н и я : 1. Для 100Д ог числа испытанных сое­ динений допускается снижение предела прочности против ука­

При подсчете предела прочности разруша­ ющую нагрузку принимают по шкале разрыв­ ной машины, а площадь поперечного сечения стержней с достаточной точностью можно принимать по их номинальным диаметрам без учета фактических отклонений на вели­ чину диаметра стержней.

Для определения прочности металла шва и поперечного сужения в сварных соединени­ ях образцы арматуры обтачивают, чтобы при испытании на растяжение исключить влия­ ние периодического профиля и усиления формы шва. В этой работе размеры и фор­ ма обточенного образца приняты в соответ­

10

Рис. 2. Схемы вырезки и размеры образцов для определения механических свойств металла шва и сварных соединений стержней арматуры

а — обточенные образцы из сварных соединений; б — га­

гаринские образцы из металла шва вертикальных сты­ ков при различных вариантах срезки нижнего стержня при подготовке под сварку; в, г — образцы типа Менаже для определения ударной вязкости соответственно из

11

стичность сварного Соединения по величине диаметра в месте разрыва образца.

Механические свойства металла шва оп­ ределяют при испытании на растяжение га­ гаринских образцов (рис. 2,6) и образцов для испытания на ударный изгиб типа Менаже (рис. 2, в, г). Гагаринские образцы не­ обходимо вырезать из металла шва так, что­ бы в них не попадали участки основного ме­ талла. Из металла шва горизонтальных сварных образцов гагаринские образцы без участков основного металла вырезать не уда­ ется.

На основе изучения механических свойств металла шва можно составить наиболее пра­ вильное представление о достоинствах или недостатках применяемой технологии сварки и предвидеть работу сварного соединения при различных условиях эксплуатации железобе­ тонных конструкций.

И. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ

СВАРКЕ СТЫКОВ АРМАТУРЫ

Электрошлаковая сварка была разработа­ на в 1948 г. в Институте электросварки име­ ни Е. О. Патона для соединения стальных деталей большой толщины, а затем стала применяться и для соединения арматурных стержней.

Полуавтоматическая электрошлаковая сварка стержней арматуры — это такой спо­ соб сварки, при котором выделение тепла происходит при прохождении электрического тока через расплавленный флюс-шлак при

12

отсутствии электрической дуги (при опреде­ ленной глубине шлаковой ванны). При этом подачу электродного материала (сварочной проволоки) в плавильное пространство про­ изводят шланговым полуавтоматом, а необ­ ходимые круговые и колебательные движе­ ния сварочной проволоки осуществляет вруч­ ную сварщик.

Процесс электрошлаковой сварки стерж­ ней арматуры схематически представлен на рис. 3. На свариваемые стержни, торцы ко­ торых предварительно срезаны для прида­ ния необходимого наклона и зазора между

6 7

Рис. 3. Схема электрошлаковой сварки го­ ризонтальных стержней арматуры

го металла шва; 9 — расплавленный флюс — шла­ ковая ванна

13

ними, устанавливают разъемную форму, ох­ ватывающую концы стержней. Между внут­ ренними поверхностями формы и входящими в нее концами стержней образуется плавиль­ ное пространство, в которое перед сваркой засыпают небольшое количество флюса (30— 40 г) и вводят в него сварочную проволоку. Ток, проходя между концом сварочной про­ волоки и кромкой стержня (или формой), приводит к возникновению электрической ду­ ги, и флюс плавится, образуя электропровод­ ную шлаковую ванну. Увеличивающийся слой расплавленного флюса нарушает устой­ чивость горения дуги, и процесс из видимого дугового переходит в процесс без видимого горения дуги, внешне похожий на электрошлаковый1. В дальнейшем ток, проходя меж­ ду сварочной проволокой и ванной жидкого шлака, преобразуется в тепло и поддержива­ ет высокую температуру шлакового расплава.

Поступающая с постоянной скоростью в плавильное пространство сварочная проволо­ ка и кромки стержней оплавляются под воз­ действием тепла шлаковой ванны, и жидкий металл вследствие большего удельного веса опускается на дно и образует ванну жидкого металла. Некоторое время металл находится1

1 При рассматриваемой сварке стержней арматур процесс, по некоторым данным, не является полностью электрошлаковым, так как под слоем флюса происходит горение дуги. При этом с поверхности шлаковой ванны дуговой процесс не виден. Учитывая, однако, отсутствие опубликованных работ по характеру этого процесса сварки, а также сложившееся и распространенное назва­ ние способа как «полуавтоматическая электрошлаковая сварка», в работе сохраняется прежнее название спосо­ ба, хотя, возможно, более правильно его называть «по­ луавтоматическая ванная сварка под слоем флюса».

14

в жидком состоянии и из его объема на по­ верхность постепенно всплывают частицы шлака и пузырьки газа. Нижние участки шва отдают тепло инвентарной форме и сваривае­ мым стержням и затвердевают. Затвердев­ ший металл шва, как правило, не имеет шла­ ковых включений, пор и других дефектов. Сварку стыка прекращают выключением по­ дачи сварочной проволоки, когда разделка стержней будет полностью заполнена метал­ лом.

При полуавтоматической электрошлаковой сварке стержней арматуры применяют

требует длительных навыков и высокой ква­ лификации сварщика.

При электрошлаковой сварке стыков ар­ матуры основное количество тепла в шлако­ вой ванне создается в результате преобразо­ вания электрической мощности в тепловую. Однако тепло в шлаковой ванне распределя­ ется неравномерно. Большая его доля сосре­ доточивается в небольшом объеме, примыка­ ющем к торцу сварочной проволоки. Поэто­ му для равномерного проплавления кромок свариваемых стержней концу электродной проволоки придают круговые и колебатель­ ные движения в пределах плавильного про­ странства.

Тепло, выделившееся в шлаковой ванне, расходуется на: плавление флюса и свароч­ ной проволоки, оплавление кромок стержней, теплоотвод в стержни и в инвентарную фор­ му и излучение в окружающую среду.

15

ных зданий и сооружений, так как объем ра­ бот большой, а на перекрытии легко разме­ стить оборудование сварочного поста.

Режимы и технология полуавтоматической электрошлаковой сварки разработаны для соединения стержней диаметром от 20 до 40 мм (включительно) из горячекатаной ар­

шлаковый режим сварки и процесс носит дуговой характер с выплесками шлака. Кро­ ме того, экономически невыгодно выполнять такие соединения с применением полуавто­ мата. Технология полуавтоматической элект­ рошлаковой сварки стержней крупного диа­ метра (более 40 мм) находится в стадии разработки.

При исследовании гагаринских образцов и типа Менаже для определения ударной вяз­ кости установлено, что при полуавтоматиче­ ской электрошлаковой сварке стыков арма­ туры из стали 35ГС (класс А-Ш) металл шва имеет относительное удлинение 20—28% и температуру хладноломкости до —40°С. Поэтому полуавтоматическую электрошлаковую сварку арматуры можно применять в кон­ струкциях, эксплуатируемых при температуре до —40°С (при действии статической нагруз­ ки).

В конструкциях, рассчитанных на эксплу­ атацию под действием переменной (вибраци­ онной) нагрузки, полуавтоматическую электрошлаковую сварку арматуры можно приме­

18