Сварка монтажных соединений строительных конструкций. Правила и нормы.

Руководство сварочными работами должно осуществлять лицо, имеющее документ о специальном образовании или подготовке в области сварки.

Сварочные работы следует проводить по утвержденному проекту производства сварочных работ (ППСР) или другой технологической документации.

Сварку и прихватку должны выполнять электросварщики, имеющие удостоверение на право производства сварочных работ, выданное в соответствии с утвержденными Правилами аттестации сварщиков.

К сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/мм²) допускаются сварщики, имеющие удостоверение на право работ по сварке этих сталей.

При наличии соответствующего требования в проекте производства сварочных работ или технологической документации на монтажную сварку стыковых соединений данной конструкции каждый сварщик предварительно должен сварить пробные стыковые образцы. Сварку образцов следует проводить из того же вида проката (марки стали, толщины), в том же пространственном положении и при использовании тех же режимов, материалов и оборудования, что и при выполнении монтажных сварных соединений.

Размеры пластин для пробных образцов стальных конструкций, а также форма и размеры образцов для механических испытаний, изготовляемых из сваренного пробного образца после внешнего осмотра и измерения стыкового шва, должны соответствовать ГОСТ 6996-66.

Размеры заготовок стержней для пробных образцов арматуры железобетонных конструкций должны соответствовать требованиям ГОСТ 10922-90.

Механические испытания стыкового сварного соединения пробного образца для стальных конструкций необходимо проводить согласно ГОСТ 6996-66, стыкового сварного соединения арматуры железобетонных конструкций — по ГОСТ 10922-90 в объеме, указанном в табл. 20.

При неудовлетворительных результатах механических испытаний разрешается повторная сварка пробных образцов под наблюдением руководителя сварочных работ.

При необходимости сварки стальных конструкций при температуре воздуха ниже –30 °С сварщики должны предварительно сварить пробные стыковые образцы при температуре не выше указанной. При удовлетворительных результатах механических испытаний пробных образцов сварщик может быть допущен к работе при температуре воздуха на 10 °С ниже температуры сварки пробных образцов.

Таблица 20. Объем механических испытаний стыкового сварного соединения пробного образца

Свариваемые поверхности конструкции и рабочее место сварщика нужно защищать от дождя, снега, ветра. При температуре окружающего воздуха ниже –10 °С необходимо иметь вблизи рабочего места сварщика инвентарное помещение для обогрева, при температуре ниже –40 °С — оборудовать тепляк.

Колебания напряжения питающей сети электрического тока, к которой подключено сварочное оборудование, не должны превышать ±5 % номинального значения. Оборудование для автоматизированной и ручной многопостовой сварки следует питать от отдельного фидера.

Сварочные материалы (покрытые электроды, порошковые проволоки, сварочные проволоки сплошного сечения, плавленые флюсы) должны соответствовать требованиям действующих норм и правил.

При входном контроле сварочных материалов нужно установить наличие сертификатов или паспортов предприятия-поставщика.

При отсутствии сертификатов на сварочные материалы или истечении гарантийного срока их хранения необходимо определять механические свойства стыковых сварных соединений, выполненных с применением этих материалов. Сварные стыковые образцы следует испытывать на статическое растяжение, статический и ударный изгибы при температуре 20 °С.

Сварочные материалы (электроды, проволоки, флюсы) необходимо хранить на складах монтажных организаций в заводской таре отдельно по маркам, диаметрам и партиям. Помещение склада должно быть сухим, с температурой воздуха не ниже 15 °С.

Покрытые электроды, порошковые проволоки и флюсы перед употреблением необходимо прокалить по режимам, указанным в технических условиях, паспортах, на этикетках или бирках заводов-изготовителей сварочных материалов.

Сварочную проволоку сплошного сечения следует очищать от ржавчины, жировых и других загрязнений.

Прокаленные сварочные материалы нужно хранить в сушильных печах при 45–100 °С или в кладовых-хранилищах с температурой воздуха не ниже 15 °С и относительной влажностью не более 50 %.

Сварщик должен ставить личное клеймо на расстоянии 40–60 мм от границы выполненного шва сварного соединения: одним сварщиком — в одном месте, при выполнении несколькими сварщиками — в начале и конце шва. Взамен допускается составление исполнительных схем с подписями сварщиков.

Сварку конструкций при укрупнении и в проектном положении следует проводить после проверки правильности сборки.

Размеры конструктивных элементов кромок и швов сварных соединений, выполненных при монтаже, и предельные отклонения размеров сечения швов сварных соединений должны соответствовать указанным в действующих стандартах, нормах и правилах.

Кромки свариваемых элементов в местах расположения швов и прилегающие к ним поверхности шириной не менее 20 мм при ручной или механизированной дуговой сварке и не менее 50 мм при автоматизированных видах сварки, а также места примыкания начальных и выводных планок необходимо зачищать с удалением ржавчины, жиров, краски, грязи, влаги и т. п. В конструкциях из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/мм²), кроме того, следует зачищать места приварки и примыкающие поверхности приспособлений.

Сварку нужно проводить при стабильном режиме. Предельные отклонения заданных значений силы сварочного тока и напряжения на дуге при автоматизированной сварке не должны превышать ±5 %.

Количество прокаленных сварочных материалов на рабочем месте сварщика не должно превышать полусменной потребности. Сварочные материалы следует содержать в условиях, исключающих их увлажнение.

При сварке конструкций из сталей с пределом текучести более 390 МПа (40 кгс/мм²) электроды, взятые непосредственно из прокалочной или сушильной печи, необходимо использовать в течение двух часов.

Ручную и механизированную дуговую сварку конструкций разрешается выполнять без подогрева при температуре окружающего воздуха, приведенной в табл. 21. При более низких температурах сварку проводят с предварительным местным подогревом стали до 120–160 °С в зоне шириной 100 мм с каждой стороны соединения.

Места приварки монтажных приспособлений к элементам конструкций из стали толщиной более 25 мм с пределом текучести 440 МПа (45 кгс/мм²) и более необходимо предварительно подогреть до 120–160 °С.

Автоматизированную дуговую сварку под флюсом разрешается проводить без подогрева при температуре окружающего воздуха, приведенной в табл. 22.

Притемпературе, нижеуказаннойвтабл. 22, автоматизированнуюсварку под флюсом выполняют с предварительным местным подогревом до 120–160 °С.

Автоматизированную электрошлаковую сварку элементов независимо от их толщины в конструкциях из низколегированных или углеродистых сталей допускается выполнять без предварительного подогрева при температуре воздуха до –65 °С.

В конструкциях, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже –40 °С и до –65 °С включительно (при строительстве в климатических районах I1, I2, II2 и II3 согласно ГОСТ 16350-80), механизированную вышлифовку, кислородную и воздушно-дуговую поверхностную резку участков сварных швов с дефектами, а также заварку восстанавливаемого участка при температуре, указанной в табл. 21, следует выполнять после подогрева зоны сварного соединения до 120–160 °С.

Швы соединений листовых объемных и сплошностенчатых конструкций толщиной более 20 мм при ручной дуговой сварке нужно выполнять способами, обеспечивающими уменьшение скорости охлаждения сварного соединения (секционным обратноступенчатым, секционным двойным слоем, каскадом, секционным каскадом).

При двусторонней ручной или механизированной дуговой сварке стыковых, тавровых и угловых соединений с полным проплавлением необходимо перед выполнением шва с обратной стороны удалить его корень до чистого бездефектного металла.

При вынужденном перерыве в работе механизированную дуговую или автоматизированную дуговую сварку под флюсом разрешается возобновить после очистки от шлака кратера и прилегающего к нему концевого участка шва длиной 50–80 мм. Этот участок и кратер необходимо полностью перекрыть швом.

Таблица 21. Минимально допустимая температура окружающего воздуха при ручной и механизированной дуговой сварке

Таблица 22. Минимально допустимая температура окружающего воздуха при автоматизированной дуговой сварке под флюсом

Придание угловым швам вогнутого профиля и плавного перехода к основному металлу, а также выполнение стыковых швов без усиления (если это предусмотрено чертежами КМД) следует обеспечивать подбором режимов сварки, соответствующим пространственным расположениям свариваемых элементов конструкций (при укрупнении) или механизированной зачисткой абразивным инструментом.

Начало и конец шва стыковых, угловых и тавровых соединений, выполняемых автоматизированными видами сварки, надлежит выводить за пределы свариваемых элементов на начальные и выводные планки. По окончании сварки планки должны быть удалены кислородной резкой. Места, где были установлены планки, необходимо зачистить абразивным инструментом.

Применение начальных и выводных планок при ручной и механизированной дуговой сварке должно быть предусмотрено в чертежах КМД.

Не допускается возбуждать дугу и выводить кратер на основной металл за пределы шва.

Каждый последующий валик (слой) многослойного шва сварного соединения выполняют после тщательной очистки предыдущего валика (слоя) от шлака и брызг металла. Участки шва с трещинами нужно удалять до наложения последующих слоев.

Поверхности свариваемой конструкции и швов сварных соединений после окончания сварки необходимо очищать от шлака, брызг и наплывов (натеков) расплавленного металла.

Приваренные сборочные и монтажные приспособления нужно удалять без повреждения основного металла и применения ударных воздействий. Места их приварки необходимо зачистить заподлицо с основным металлом, недопустимые дефекты исправить.

Необходимость удаления сборочных болтов в монтажных сварных соединениях после окончания сварки определяет монтажная организация.

Качество прихваток, сварных соединений креплений сборочных и монтажных приспособлений, определяемое внешним осмотром, должно быть не ниже качества основных сварных соединений.

Сборка и сварка монтажных соединений железобетонных конструкций

Размеры конструктивных элементов сварных соединений стержневой арматуры (стержней между собой и с элементами закладных изделий) и предельные отклонения размеров выполненных швов должны соответствовать указанным в ГОСТ 14098-91.

При сварке монтажных соединений арматурной стали разных классов способы сварки и сварочные материалы применяются в соответствии с табл. 23 и 24.

Таблица 23. Способы сварки стали

Примечание. При ванной механизированной сварке под флюсом стали класса А-I и A-II (марки 10ГТ) при температуре ниже –40 °С предпочтительно применять проволоку Св-08А, Св-08АА или Св-08ГА.

Ванную или дуговую механизированную сварку выпусков арматуры, плоских элементов закладных изделий между собой, отдельных стержней или стержней с плоскими элементами проката следует проводить специализированными полуавтоматами или модернизированными полуавтоматами общего назначения.

Для механизированных способов сварки нужно использовать источники постоянного сварочного тока универсальные или с жесткой характеристикой до 500 А, для ручной дуговой сварки — источники постоянного сварочного тока универсальные или с падающей характеристикой и сварочные трансформаторы на токи до 500 А.

Перед сборкой конструкций необходимо установить соответствие чертежам КЖ классов стержневой арматуры, марок стали плоских закладных изделий и соединительных деталей, а перед сваркой — также размеров и точности сопряжения соединительных элементов. Точность сборки выпусков арматурных стержней должна соответствовать требованиям действующих нормативов.

Перед сваркой (ванной, многослойными или протяженными швами) арматурные стержни в месте соединения нужно зачищать на длине, превышающей на 10–15 мм сварной шов или стык.

Таблица 24. Рекомендуемые типы электродов для сварки

Примечание. При отсутствии электродов типов Э55 и Э60 ванно-шовную и дуговую многослойными швами сварку стали класса А-III, Ат-IIIС и Ат-IVС допускается выполнять электродами Э50А.

При превышении регламентированных зазоров между стыкуемыми арматурными стержнями допускается применение одной промежуточной вставки длиной не менее 80 мм. Вставки следует изготовлять из арматуры того же класса и диаметра, что и стыкуемые стержни. При сварке стержней встык с накладками превышение зазора должно быть компенсировано соответствующим увеличением длины накладок.

Длина выпусков арматурных стержней из бетона конструкции должна быть не менее 150 мм при регламентированных нормативными документами зазорах и не менее 100 мм при использовании вставки.

Элементы сборных железобетонных конструкций нужно собирать с использованием устройств и приспособлений, фиксирующих их проектное положение. Конструкции, имеющие закладные изделия опирания, надлежит дополнительно собирать на прихватках с применением тех же сварочных материалов, что и основные швы. Прихватки нужно располагать в местах последующего наложения сварных швов.

При сборке конструкций не разрешается обрезка концов стержней или подготовка их кромок электрической дугой.

После сборки под сварку несоосность стыкуемых арматурных стержней, переломы их осей, смещения и отклонения размеров элементов сварных соединений должны соответствовать требованиям ГОСТ 10922-90. Отгибать стержни для обеспечения их соосности допускается нагревом до температуры 600–800 °С.

Сварку элементов конструкций следует проводить в надежно зафиксированном проектном положении. Запрещается сварка выпусков арматурных стержней конструкций, удерживаемых краном.

Выполненные сварочные работы перед бетонированием нужно оформлять актами приемки партии арматуры по внешнему осмотру, а в предусмотренных действующими нормами и правилами случаях — актами контроля физическими методами.

Конструкции сварных соединений стержневой арматуры, их типы и способы выполнения в зависимости от условий эксплуатации, класса и марки свариваемой стали, диаметра и пространственного положения при сварке должны соответствовать требованиям ГОСТ 14098-91.

Прихватка дуговой сваркой в крестообразных соединениях стержней рабочей арматуры согласно ГОСТ 14098-91 при отрицательных температурах запрещается. На поверхности стержней рабочей арматуры не допускаются ожоги дуговой сваркой.

В стыках железобетонных элементов устанавливаемые замкнутые хомуты (поперечные стержни) следует закреплять вязальной проволокой. Дуговая сварка в местах пересечения стержней хомутов с продольной (рабочей) арматурой разрешена для некоторых марок сталей, предусмотренных ГОСТ 14098-91.

Для выполнения ручной или механизированной сварки при отрицательной температуре окружающего воздуха до –30 °С необходимо:

 увеличивать сварочный ток на 1 % при понижении температуры воздуха на каждые 3 °С (от 0 °С);

• выполнять предварительный подогрев газовым пламенем стержней арматуры до 200–250 °С на длину 90–150 мм от стыка; стержни нужно подогревать после закрепления на них инвентарных форм, стальных скоб или круглых накладок без разборки кондукторов, используемых для временного закрепления монтируемых конструкций;
• снижать скорость охлаждения соединений стержней, выполненных ванными способами сварки, путем обмотки их асбестом; при наличии инвентарных формующих элементов следует снимать последние после остывания сварного соединения до 100 °С и ниже.

Допускается сварка стержневой арматуры при температуре окружающего воздуха до –50 °С по специальной технологии, разработанной в ППР и ППСР. В соединениях стержней с накладками или внахлестку и с элементами закладных изделий, сваренных при отрицательных температурах, дефекты в швах нужно удалять после подогрева прилегающего участка сварного соединения до 200–250 °С. Заварку восстанавливаемого участка надлежит проводить также после подогрева.

Контроль качества монтажных сварных соединений

Производственный контроль качества сварочных работ должен включать:

• входной контроль рабочей технологической документации, монтируемых сварных конструкций, сварочных материалов, оборудования, инструмента и приспособлений;
• операционный контроль сварочных процессов, технологических операций и качества сварных соединений;
• приемочный контроль качества сварных соединений.

Входной и операционный контроль следует проводить в соответствии со СНиП 3.01.01-85*.

Приемочный контроль сварных соединений стальных конструкций

Контроль качества сварных соединений конструкций надлежит осуществлять методами, указанными в табл. 25.

Трещины всех видов и размеров в швах сварных соединений конструкций не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем. По внешнему виду качество сварных соединений конструкций должно удовлетворять требованиям табл. 26.

Контроль швов сварных соединений конструкций неразрушающими методами проводят после исправления недопустимых дефектов, обнаруженных внешним осмотром.

Таблица 25. Методы качества сварных соединений конструкций

Таблица 26. Требования к качеству элементов сварных соединений

* Здесь и далее длину оценочного участка следует принимать по табл. 28.

Контролю должны подлежать преимущественно места с признаками дефектов и участки пересечения швов. Длина контрольного участка должна быть не менее 100 мм.

По результатам радиографического контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям табл. 27–28.

Таблица 27. Допустимые размеры дефектов при радиографическом контроле

* Значения h и S нужно принимать по табл. 28.

Таблица 28. Допустимые размеры одиночных дефектов при радиографическом контроле

Обозначения, принятые в таблице: h — допустимая высота сферического или удлиненного одиночного дефекта; S — суммарная площадь дефектов в продольном сечении шва на оценочном участке.

Примечание. Чувствительность контроля устанавливается по третьему классу согласно ГОСТ 7512-82.

При оценке за высоту дефектов h нужно принимать следующие размеры их изображений на радиограммах:

• для сферических пор и включений — диаметр;
• для удлиненных пор и включений — ширину.

По результатам ультразвукового контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям табл. 29.

Таблица 29. Допустимое количество одиночных дефектов при ультразвуковом контроле

В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с температурой ниже –40 °С до –65 °С включительно, а также конструкций, рассчитанных на выносливость, допускаются внутренние дефекты, эквивалентная площадь которых не превышает половины значений допустимой оценочной площади. При этом наименьшую поисковую площадь необходимо уменьшать в два раза. Расстояние между дефектами должно быть не менее удвоенной длины оценочного участка.

В соединениях, доступных сварке с двух сторон, а также в соединениях на подкладках суммарная площадь дефектов (наружных, внутренних или тех и других одновременно) на оценочном участке не должна превышать 5 % площади продольного сечения сварного шва на этом участке.

В соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны, суммарная площадь всех дефектов на оценочном участке не должна превышать 10 % площади продольного сечения сварного шва на этом участке.

При обнаружении недопустимого дефекта следует выявить его фактическую длину, дефект исправить и вновь проконтролировать. При повторном выявлении дефекта контролю подлежит все сварное соединение.

Контроль непроницаемости швов сварных соединений нужно проводить пузырьковым или капиллярным методами в соответствии с ГОСТ 3242-79 (под непроницаемостью понимают способность соединения не пропускать воду или другие жидкости).

Величина разрежения при пузырьковом методе должна быть не менее 2500 Па (250 мм вод. ст.).

Продолжительность контроля капиллярным методом должна быть не менее 4 ч при положительной и менее 8 ч при отрицательной температуре окружающего воздуха.

Контроль герметичности (под герметичностью следует понимать способность соединения не пропускать газообразные вещества) швов сварных соединений выполняют, как правило, пузырьковым методом в соответствии с ГОСТ 3242-79.

Сварные соединения, контролируемые при отрицательной температуре окружающего воздуха, нужно просушивать нагревом до полного удаления замерзшей воды.

Механические испытания контрольных образцов проводят при наличии требований в чертежах КМ к показателям прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения.

Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным образцам.

Количество контрольных образцов при механических испытаниях должно быть не менее:

• на статическое растяжение стыкового соединения — 2;
• на статическое растяжение металла шва стыкового, углового и таврового соединений — по 3;
• на статический изгиб стыкового соединения — 2;
• на ударный изгиб металла шва и зоны термического влияния стыкового соединения — 3; тип образца и места надрезов должны быть указаны в чертежах КМ;
• на твердость (НВ) металла шва и зоны термического влияния сварного соединения низколегированной стали (не менее чем в четырех точках) — 1.

Металлографические исследования макрошлифов швов сварных соединений следует проводить в соответствии с ГОСТ 10243-75*.

Обнаруженные в результате контрольных испытаний недопустимые дефекты необходимо устранить, а участки шва с недопустимыми дефектами вновь заварить и проконтролировать.

Дефектные участки сварных швов нужно удалять одним из способов:

• механизированной зачисткой (абразивным инструментом);
• механизированной рубкой.

Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой поверхностной резкой при обязательной последующей зачистке поверхности реза абразивным инструментом на глубину 1–2 мм с удалением выступов и наплывов.

Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой нужно зачищать абразивным инструментом на глубину 0,5–0,7 мм.

При удалении механизированной зачисткой (абразивным инструментом) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски на поверхности металла необходимо направлять вдоль сварного соединения:

• при зачистке мест установки начальных и выводных планок — вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций;
• при удалении усиления шва — под углом 40–50° к оси шва.

Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3 % толщины свариваемого элемента, но не более 1 мм.

При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 0,05 на свободной кромке в толщину металла на 0,02 ширины спариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны. При этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5 %. После обработки торцов швов необходимо притупить острые грани.

Исправление сварных соединений зачеканкой не допускается. Остаточные деформации конструкций, возникшие после монтажной сварки, необходимо устранять термическим или термомеханическим воздействием.