на чем основана термическая правка сварных конструкций

ПРЕДИСЛОВИЕ

Указания содержат классификацию основных видов остаточных деформаций элементов конструкций, отклонения, допускаемые от проектной формы, и общие рекомендации по выбору метода правки и соответствующего для нее оборудования, а также удобные в производственных условиях методы определения ее режимов.

В основу настоящих Указаний положены результаты проведенных в институте в 1964-1972 гг. теоретических и экспериментальных исследований по изучению эффективных методов правки и их влиянию на несущую способность мостовых конструкций, а также величин допускаемых от проектной формы элементов отклонений, учтены результаты современных отечественных и зарубежных исследований по методам правки.

Указания рассмотрены мостовыми заводами, Главмостостроем и Техническим управлением Митрансстроя.

Замечания просим направлять по адресу: 129329 Москва, Игарский проезд, 2, Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС), отделение искусственных сооружений.

Зам. директора института (Г. ХАСХАЧИХ).

Руководитель отделения
искусственных сооружений (К. СИЛИН).

I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Указания обязательны для производства работ по правке элементов конструкций стальных мостов.

1.2. Указания могут быть использованы при создании искусственно искривляемых методами правки конструкций (например, балок со строительным подъемом или изогнутой в плане продольной осью).

1.3. При сварке, резке, транспортировке и других технологических операциях по изготовлению сварных мостовых конструкций в заготовках и элементах могут возникать различные виды остаточных деформаций (рис. 1.1 и 1.2).

Рис. 1.1. Остаточные деформации листов:

Заготовки и элементы подлежат правке в случае, если величины остаточных деформаций превышают допуски, приведенные в Указаниях.

1.4. Если в заготовке или элементе имеется одновременно два или более видов остаточных деформаций, то эти деформации необходимо устранять последовательно.

1.5. Правку осуществляют холодным термическим или термомеханическим методами.

Холодная правка производится с помощью механического воздействия на деформированный элемент.

Рис. 1.2. Остаточные деформации элементов сварных конструкций:

Термическая правка представляет собой местный нагрев до высоких температур деформированного участка элемента.

Метод правки следует выбирать с учетом настоящих Указаний, исходя из наличия на заводе соответствующего оборудования.

1.6.При изготовлении конструкций необходимо осуществлять тщательный пооперационный контроль качества обработки полуфабрикатов и своевременно устранять в них недопустимые деформации, потому что правка деформаций в готовом элементе всегда сложнее, чем в полуфабрикатах.

1.7. Остаточные сварочные деформации следует уменьшать путем правильного конструирования, применения швов минимально допустимых размеров и соблюдения технологии оборки и сварки.

1.8. Правка осуществляется под наблюдением и техническим руководством мастера и поручается квалифицированным рабочий, которые ознакомлены с настоящими Указаниями.

1.9. В процессе производства работ по правке следует тщательно соблюдать действующие правила техники безопасности и охраны труда.

2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

2.1. В тех случаях, когда остаточные деформации превышают допуски, приведенные в разделе VIII главы СНиП III-В.5-62 (табл. 2.1 настоящих Указаний), детали и элементы конструкций следует править.

2.2. Технические операции при правке рекомендуется осуществлять в указанной ниже последовательности:

установить порядок и последовательность ведения правки;

при термической и термомеханической правке необходимо определить место и границу зоны нагрева с помощью таблиц, графиков и номограмм, приведенных в соответствующих разделах; для удобства ведения правки границы зоны нагрева и его направление указывают на металле меловыми линиями и стрелками;

с учетом рекомендаций, приведенных в настоящей и последующих главах Указаний, провести правку;

проверить результаты правки: если требуемый результат не был получен, то правку следует продолжить; если элемент получил обратную деформацию, превышающую по величине допустимую, то его следует перевернуть и продолжить правку с другой стороны.

2.3. Деформации клепаных элементов в зоне расположения заклепок рекомендуется править только после удаления последних.

2.4. Поверхность стали после правки не должна иметь вмятин, забоин и других повреждений.

Среднюю сменную производительность бригад правильщиков работающих на вальцах и прессах, рекомендуется определять по табл.1 приложения 1.

Таблица 2.1

Зазор между листом и стальной линейкой длиной 1 м

Зазор между натянутой струной и обушком уголка, полкой, стенкой швеллера или двутавра

0,001 длины элемента, но не более 10 мм

Стрела выгиба оси элементов главных ферм и балок проезжей части

0,001 длины элемента или его искривленной части, но не более 10 мм

Стрела выгиба оси элементов связей

1/750 длины элемента или его искривленной части, но не более 15 мм

Перекос полок относительно стенки и грибовидность полки в местах сопряжения с другими элементами

0,005 ширины полки, но не более 1 мм

То же, в прочих местах

0,01 ширины полки; при этом в нижних поясах сплошных балок при ширине пояса более 300 мм отклонение кромки пояса от проектного положении вверх не должно превышать 3 мм (за исключением внутренних полок, балок с плитами)

Выпучивание стенки балок с вертикальными ребрами жесткости

0,006 высоты стенки

Выпучивание стенки балок без вертикальных ребер жесткости и стенки подкрановых балок

0,003 высоты стенки

1 мм на 1 м длины элемента, но не более 10 мм

Разность длин диагоналей в поперечном сечении коробчатых элементов в зоне монтажного соединения

То же, при отсутствии горизонтальных накладок и фасонов

То же, в прочих местах

Универсальную и полосовую сталь разрешается править нагревом при стрелке саблевидности вдвое больше указанной в табл. 2.2.

2.7. Не допускается подвергать холодной правке участки деформированных элементов, расположенные в местах резкого изменения сечения элемента, а также в местах приварки ребер и фасонок.

2.8. Термомеханическую правку рекомендуется применять при значительных величинах деформаций, правка которых термическим методом затруднительна или экономически невыгодна.

2.9. Запрещается термическая правка элементов путем наплавки валиков дуговой сваркой, а также графитовыми электродами и плазменными горелками.

2.10. При термической и термомеханической правке рекомендуется нагревать металл ацетиленокислородными горелками.

2.11. Температуру местного нагрева металла при термической и термомеханической правке рекомендуется принимать равной 700°С; для этой температуры рассчитаны все приведенные в Указаниях графики, номограммы и таблицы режимов правки.

В отдельных случаях (кроме п. 2.12) допускается повышение температуры до 900°С.

Листовая, универсальная и полосовая сталь

Универсальная и полосовая сталь

2.12. Во избежание разупрочнения запрещается нагревать термически упрочненные стали свыше температуры 700°С.

2.13. При термической и термомеханической правке допускается в отдельных случаях применение проколачивания нагретого металла ручниками или кувалдой через гладилку, при этом температура металла не должна опускаться ниже 700°С.

2.14. Расстояние от конца наконечника горелки до поверхности металла следует принимать равным 1,0-1,2 длины ядра пламени.

2.16. Допускается определение температуры нагрева и контроль ее постоянства под ядром пламени горелки на всей нагреваемой площади элемента:

с помощью пирометров излучения ( приложение 4 );

используя устройство для контроля температуры нагрева ( приложение 3 );

визуально по цвету каления стали с применением температурной шкалы цветов (табл. 2.3).

Температура нагрева, °С

2.17. Для проверки правильности определения температуры нагрева следует проводить контрольные испытания каждого газоправильщика с помощью пирометра излучения (см. приложение 4 ) или устройства для контроля температуры нагрева (см. приложение 3 ) не реже чем:

1 раз в неделю при правке конструкций из термически упрочненных сталей;

2.19. Охлаждать нагретый металл водой запрещается.

2.20. Допускается повторное (но не более трех раз) применение термической и термомеханической правки ранее нагретых мест металла.

3. ХОЛОДНАЯ ПРАВКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

3.1. Листовую сталь толщиной от 8 до 60 мм следует править на листоправильных вальцах с параллельными рядами валков количеством не менее 7 ( приложение 1 ).

Вальцы должны быть снабжены указателями величины зазора С между рядами средних валков, а также указателями величины превышения λ крайних валков относительно своего ряда (рис. 3.1).

Предельное значение диаметра валка, мм

Примечание. Значения D _max относятся к листам, имеющим высокий предел текучести и большие искривления, т.е. требующим жесткого режима правки. При малых искривлениях листа с пределом текучести, близким к нормативному, для всех сталей допускается принимать D_max = 45 h

3.3. Для увеличения производительности правки рекомендуется оснастить листоправильные вальцы приводными рольгангами (у которых ролики приводятся во вращение электромоторами).

Допускается механизация неприводных рольгангов способом, показанным на рис. 3.2. Пачки листовой стали укладывают мостовым краном на загрузочный рольганг, устанавливаемый на 150-180 мм ниже верхней плоскости нижних валков. Затем крюк набрасывается на торец верхнего листа, который электролебедкой подтягивают в зазор между валками. Выправленные листы снимают краном с приемного рольганга пачкой.

Рис. 3.2 Механизированный рольганг к листоправильным вальцам:

3.4. Скорость протяжки листов при правке на вальцах рекомендуется назначать в зависимости от толщины и ширины листов по табл. 3.2.

Скорость протяжки, м/мин

3.5. На листоправильных вальцах допускается править листы, ширина которых не превышает значения в, определяемого по рис. 3.3 или по формуле

х Предельные характеристики листа указанные в паспорте вальцов

Класс стали, определяемый по приложению 6

Температура воздуха, град.

3.6. Величину зазора С (мм) между средними рядами валков (см. рис. 3.1 ) следует определять по рис. 3.4 или по формуле

Рис.3.3. Номограмма дня определения в

Класс стали определяемый по приложению 6

Температура воздуха, град

3.7. Превышение крайних валков над валками верхнего ряда λ следует определять опытным путем, следя за тем, чтобы выходящий из вальцов лист не имел кривизны: если лист загибается вверх, то крайние валки следует опустить, и наоборот.

3.8. Рекомендуется соблюдать следующий порядок проведения правки на листоправильных вальцах.

Б. Затем измеряют искривление листа вдоль и поперек направления прокатки с помощью метровой универсальной линейки (см. рис. 2.1 ) или щупа и обычной стальной линейки, поставленной на ребро.

В. Согласно п.п. 3.6 и 3.7 определяют и устанавливают по соответствующим указателям на вальцах (см. рис. 3.1) величины зазоров с и λ.

Г. После пропуска листа через вальцы вновь измеряют его деформации и, если они превышают допускаемые (см. табл. 2.1 ), то, уменьшив зазоры между валками, лист еще раз пропускают обратным ходом через вальцы.

3.9. При правильно подобранном режиме лист должен быть выправлен на листоправильных вальцах за один проход.

Пропускать лист через вальцы более 6 раз не рекомендуется.

3.10. На листоправильных вальцах допускается править заломы, расположенные только на продольных кромках листа.

Листы с поперечными заломленными кромками рекомендуется править термомеханическим методом ( п. 7.20 ).

Рис. 3.4. Номограмма для определения С

Пример: К_т = 1,86; t = 400; R = 4000; h = 30; C = 27,0

Класс стали, определяемый по приложению 6

Предельное значение радиуса кривизны листа

3.11. Допускается правка тонколистовой стали пакетом. Сумма толщин листов в пакете не должна превышать максимальной толщины одного листа, который можно выправить на данных вальцах. Режим правки пакетом следует определять опытным путем.

3.12. Листовую сталь толщиной более 40 мм, имеющую волнистость, рекомендуется править холодным методом на прессах. Для этого на гребень выпуклой стороны искривления ставится прокладка, а две другие располагаются параллельно первой с обратной стороны листа по краям искривления.

Величину перегиба искривления в обратную сторону при правке на прессе следует определять опытным путем.

8.13. Запрещается править волнистость кромки и саблевидность листа на листоправидных вальцах обжатием кромки с помощью прокладок.

3.14. Волнистость полос, полученную после резки листа, при отсутствии винтообразности следует править на вальцах.

Допускается также применение гребенчатых штампов (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема гребенчатого штампа:

Винтообразность полос следует править сначала на вальцах, а затем на кулачковом прессе.

3.15. Полотнища с продольными стыковыми швами рекомендуется править на вальцах, используя один из следующих способов:

с применением прокладок, уложенных вдоль сварного шва с обеих сторон листа (рис. 3.6);

после снятия усиления шва с обеих сторон полотнища;

с применением специальных валков с проточенными канавками для пропуска усиления шва (рис. 3.7).

п олотнища толщиной 20 мм и более необходимо править за несколько проходов.

Рис. 3.6. листоправильные валки с прокладками вдоль шва:

Рис. 3.7. Листоправильные валки с поперечной канавкой:

4. ТЕРМИЧЕСКАЯ ПРАВКА ЛИСТОВОЙ СТАЛИ

4.1. Волнистость листовой стали следует править нагревом одной или нескольких полос, расположенных по гребню волны (рис. 4.1 и 4.2).

4.2. Стрелку прогиба после правки волнистости допускается определять сразу же после нагрева полосы.

Рис. 4.1. Правка волнистости диска нагревом полос:

Рис. 4.2. Правка косого выгиба листа нагревом косо-направленных полос (полосы нагреваются на верхней поверхности)

Рис. 4.3. Зависимость величины угловых деформаций б/с от ширины полосы нагрева в при нагреве ацетиленокислородной горелкой № 6 листов различной толщины t

Рис. 4.4. Сопоставление эффективности правки листа толщиной 20 мм в зависимости от номера n горелки

4.3. Если после первого нагрева полосы деформации волнистости не выправились, то допускается повторный нагрев этого же места после полного остывания металла.

4.4. Правку саблевидности листовой стали следует производить либо нагревом клиньев (рис. 4.5), либо нагревом полосы (рис. 4.6) со стороны выпуклой кромки.

4.6. Клин следует нагревать, перемещая горелку от вершины к основанию (см. рис.4.5).

4.7. При узких листах или наличии значительных остаточных деформаций рекомендуема применять ступенчатый метод нагрева клина, позволяющий повысить эффективность правки на 30%:

сначала нагреть часть а (рис 4.7) от вершины к основанию передвигая горелку в направлении стрелки;

затем убрать горелку и ожидать остывания нагретой части до исчезновения свечения металла;

Если по расчету требуется нагревать несколько расположенных рядом клиньев, то часть б для них намечается общей (нагрев гребенкой), что обеспечивает непрерывность процесса.

Рис. 4.5. п равка саблевидности листа нагревом клиньев

Рис. 4.6. Правка саблевидности листа нагревом полосы

Рис. 4.7. Ступенчатый нагрев клина:

Нагревом полосы не рекомендуется править, когда отношение ее ширины к общей ширине листа превышает 0,2.

4.9. Величину изменения стрелки прогиба при правке саблевидности нагревом полосы или клиньев следует определять согласно данным рис. 4.9 и 4.10.

4.10. Ширину основания клина следует назначать в пределах от 70 по 200 мм.

Размеры и количество клиньев принимаются такими, чтобы после правки не возникало недопустимых переломов.

Необходимо иметь в виду, что при замене одного широкого клина несколькими узкими с той же суммарной площадью деформация после правки получается тех же размеров, но более плавной формы. При необходимости получения последней с особо высокой точность саблевидность следует править нагревом полосы.

4.11. Стрелку прогиба при термической правке саблевидности листов следует определять после выравнивания температуры по сечению.

4.12. Если при правке саблевидности после первого нагрева лист не выправлен, то разрешается повторный нагрев клина или гребенки в том же месте листа.

Не рекомендуется повторный нагрев полосы с сохранением ее размеров и температуры нагревания. В том случае если после первого нагрева деформации не устраняются, требуется нагреть полосу большей ширины или до более высокой температуры.

4.13. При нагреве клиньев и полос необходимо обеспечивать равномерный прогрев листа по толщине. Во избежание образования деформаций в плоскости, перпендикулярной плоскости листа, нагрев следует вести одновременно двумя горелками с обеих сторон клина или полосы; в том случае, когда производится нагрев узкой полосы по торцу листа, возможно использовать одну горелку.

Для обеспечения равномерности прогрева по толщине, равной 20 мм и более, необходимо постепенно увеличивать зону одновременного нагрева, т.е. такую, по которой горелка непрерывно равномерно перемещается до достижения металлом заданной температуры. При этом минимальный размер подобной зоны должен быть равен трем толщинам нагреваемого элемента.

4.15. Стрелку прогиба при термической правке выпучин следует измерять после полного остывания металла.

4.16. Соединения, имеющие переломы в стыке («домики»), допускается править нагревом швов. В конструкциях, изготовленных из термически упрочненных сталей, часть шва, расположенную на выпуклой стороне стыка, удаляют воздушно-дуговой строжкой и заваривают вновь.

Примечание. Ввиду большой трудоемкости правки «домиков» рекомендуется уделять особое внимание предотвращению образования последних, для чего стыкуемые листы следует выкладывать перед сваркой под некоторым углом, полученным либо экспериментальным путем, либо предварительно рассчитанным по определенным параметрам.

5. ПРАВКА ГРИБОВИДНОСТИ И ПЕРЕКОСОВ ПОЛОК

5.1. Правку грибовидности полок сварных Н-образных моментов и двутавровых балок осуществляют холодным и термическим методами, а полок сварных балок с приваренными к стенке ребрами жесткости или с прикрепленными к полкам упорами, а также правку перекосов полок осуществляет термическим методом.

5.2. Холодную правку грибовидности полок в балках, не имеющих ребер жесткости или упоров на полках, рекомендуется осуществлять за несколько проходов на стационарном ( приложение 1 ) или передвижном ( приложение 3 ) правильных станках.

5.3. Термическую правку грибовидности следует осуществлять путем нагрева полосы или двух смежных полос, расположенных на гребне (рис. 5.1).

5.4. Термическую правку перекосов производят либо нагревом полос на полке (рис. 5.2), либо на стенке (рис. 5.3).

Рис. 5.1. Правка грибовидности нагревом полосы:

Рис. 5.2. Правка прекоса и грибовидности нагревом полосы на полке:

5.5. Расчет характеристик нагреваемых полос следует, осуществлять согласно данным рис. 4.3 и 4.4 п. 4.1 настоящих Указаний.

5.6. Грибовидность и перекос полок следует намерять универсальной линейкой (см. рис. 2.1 ), длина которой должна равняться высоте стенки элемента.

Рис. 5.3. Правка прекоса полок нагревом полос на стенке:

Применять угольники для измерения грибовидности и перекоса полок не рекомендуется.

5.7. Результат термической правки грибовидности и перекосов полок допускается проверять сразу же после нагрева полосы.

5.8. Если после первого нагрева полосы деформации не выправились, то после полного остывания допускается вторичный нагрев.

6. ПРАВКА ВЫГИБА

6.1. Выгиб коробчатых элементов рекомендуется править термическим методом, располагая места нагрева преимущественно вне пределов средней трети по длине элемента.

6.2. Выгиб Н-образных элементов следует править только термическим методом.

6.3. Не допускается холодная правка выгиба коробчатых элементов.

Рис.6.1. Правка выгиба нагревом клиньев

Рис.6.2. Правка выгиба нагревом полосы

Не рекомендуется нагревать одновременно всю поверхность прямоугольника.

6.7. Если выгиб имеет место одновременно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то править следует либо по схеме, указанной на рис. 6.5, либо сначала в одной, а затем в другой плоскости.

Рис. 6.3. Правка выгиба нагревом клиньев в сочетании с прямоугольником

Рис. 6.4. Последовательность движения горелок при нагреве прямоугольников на широких полках:

Рис. 6.5. Правка выгиба уголков нагревом клиньев

6.8. Если элемент имеет перелом, то правку осуществляют нагревом широкого клина (рис. 6.6, а); если кривизна равномерно распределена вдоль длины элемента, то править следует либо путем нагрева нескольких узких клиньев, равномерно распределенных по длине (рис. 6.6, б), либо путем нагрева полосы.

Рис. 6.6. Термическая правка выгиба различной кривизны

6.9. Величину изменения стрелки выгиба элемента после правки следует определять согласно данным:

6.10. Стрелку прогиба следует измерять после выравнивания температуры по сечению элемента.

6.11. Необходимо добиваться равномерности прогрева металла по толщине (п. 4.13).

6.12. Если после первого нагрева элемент не выправлен, то разрешается повторный нагрев клина, прямоугольника или гребенки в том же месте.

6.13. При термомеханической правке выгиба нагревают поперечную полосу с выпуклой стороны на половине высоты элемента (рис. 6.9). В зависимости от длины полосы следует нагревать одновременно всю полосу одной или двумя горелками. Для того, чтобы в момент приложения механического воздействия не образовалось остаточной деформации в другую сторону, необходимо устанавливать страхующую подкладку 3 (см. рис. 6.9).

6.14. Выгиб профильной стали рекомендуется править либо вхолодную на кулачковых прессах, либо на углоправильных вальцах ( приложение 1 ).

Рис. 6.9. Термомеханическая правка выгиба оси элемента:

7. ПРАВКА ХЛОПУНОВ

7.1. Хлопуны следует править термическим или термомеханическим методами только после завершения правки всех других видов остаточных деформаций элемента (грибовидность, выгиб и др.).

7.3. Стрелку хлопуна и его границы в отсеке балки рекомендуется измерять универсальной линейкой (см. рис. 2.1 ), длина которой должна быть равна высоте стенки отсека.

Допускается определение стрелки хлопуна с вогнутой стороны стенки путем измерения зазора между стенкой и натянутой струной.

7.4. Центр хлопуна и его границы намечаются мелом на той стороне стенки, с которой будет осуществляться нагрев при правке данного хлопуна.

Если на стенке имеется два или более хлопунов, то центр и границы для каждого из них размечают в отдельности.

7.5. Для нагрева стенки рекомендуется применять ацетиленокислородные горелки с наконечниками № 6 или 7.

При наличии ацетиленокислородных горелок с меньшими номерами наконечников или горелок, работающих на газах-заменителях ацетилена стенку рекомендуется нагревать одновременно двумя или несколькими горелками с факелами, сведенными в одну точку.

7.6. В балках из углеродистых и низколегированных сталей допускается применение воздухоструйного искусственного охлаждения нагретых стенок.

7.7. При термической правке стенку рекомендуется нагревать с выпуклой стороны.

7.8. Хлопун правится нагревом полос, направленных радиально от его центра.

Нагрев каждой полосы начинают с центра хлопуна.

Каждую следующую полосу необходимо нагревать после полного остывания предыдущей.

для мостовой балки, имеющей ребра жесткости и изготовленной из углеродистой или низколегированной стали по номограммам, приведенным соответственно на рис.7.1, а или 7.2, а;

Рис. 7.1. Номограмма для определения режима термической правки стенки мостовых балок, наготовленной из углеродистой стали:

Рис. 7.2. Номограмма для определения режима термической правки стенки мостовых балок, изготовленной из низколегированной стали:

Рис. 7.3. Номограмма определения режимов термической правки стенки подкрановых балок, изготовленной из углеродистой стали:

Рис. 7.4. Номограмма для определения режимов термической правки стенки подкрановых балок, изготовленной из углеродистой стали:

7.12. Рекомендуется в течение правки контролировать величину усадки стенки следующим образом.

После остывания первой нагретой полосы определить с помощью линейки величину уменьшения стрелки хлопуна f₁, и сравнить ее с теоретической, равной

Если f₁ f₁ m (что может быть следствием большое величины предела текучести металла стенки, наличия значительных растягивающих остаточных напряжений от предшествующей правки и др.), то следует изменить выбранный режим, увеличивая либо ширину полосы нагрева с соблюдением условия Р ≤ Р_кр, либо число нагреваемых полос N.

После остывания второй нагретой полосы, при необходимости, может быть произведена аналогичным образом дальнейшая корректировка выбранного режима.

7.13. Допускается правка стенки с хлопунами, выпученными в разные стороны, нагревом стенки только с одной стороны.

7.14. Режимы для термомеханической правки хлопунов в стенках мостовых или подкрановых балок, изготовленных из термически упрочненных сталей, рекомендуется определять из номограмм (см. рис. 7.1 или 7.3); при этом полученная по номограмме величина в должна быть умножена на коэффициент 0,75.

7.15. Термомеханическая правка хлопунов нагревом пятен допускается для неответственных конструкции Пятна следует располагать в шахматном порядке вокруг центра хлопуна на расстоянии, не превышающем В (см. п. 7.14). Диаметр пятен нагрева не должен превышать значений, приведения в табл. 7.1.

Источник