Сварные двутавровые балки: виды и технология сварки

Опубликовано 14 Июл 2015 Рубрика: Механика |

Сварная балка двутаврового сечения является прямым конкурентом прокатной. Как только на рынке металла существенно уменьшается разница в стоимости тонны листового проката, из которого изготавливают сварные двутавры, и тонны горячекатаных двутавров, …

…сварные балки начинают молниеносно увеличивать свою долю рынка строительных металлоконструкций.

Однако применение сварной балки при изготовлении металлоконструкций обусловлено не только экономическими, но часто и организационно-технологическими причинами.

Найти, купить и привезти небольшое количество прокатных двутавров зачастую бывает сложнее, дороже и дольше, чем сварить эти балки из листов при наличии соответствующего оборудования, специалистов и технологии.

Заказать готовые сварные балки на рынке сегодня тоже не проблема. Наши металлургические комбинаты прокатывают двутавры высотой более 600 мм редко и/или по специальному заказу, и эту нишу успешно заполняет сварная балка. Перенастроить прокатный стан несравнимо дольше и дороже, чем перестроить производство сварных двутавров на другой типоразмер.

При грамотной и скрупулезной проработке проектов применение сварной балки вместо горячекатаной позволяет экономить заказчику значительные денежные суммы вследствие тщательного определения размеров сечений применяемых профилей.

Чертеж элементы башни из труб

На чертеже запроектирован ряд элементов башни: Б20 — вертикальный пояс башни {на призматическом участке ствола}; Б60 — наклонный пояс башни {на пирамидальном участке}; Б48 — распорка, фасовки которой зажимаются между фланцами соседних секций поясов; Б52 — распорка, присоединяемая к фасонке на поясе {типа сборочной марки 4 на поясе Б20}. Элементы поясов имеют на концах фланцы с отверстиями.

Смотреть чертеж

Возможные дефекты

Во время сварки двутавровой балки из-за несоблюдения технологии возникает кристаллизация стали от высокой температуры. Из-за расхождения по фазам в металле возникают внутренние напряжения. Снижается прочность и жесткость, увеличивается риск корродирования.

При сварке стальных листов возможны и другие дефекты:

• нарушение формы шва отклонение от формы наружных поверхностей или геометрии стыка;
• прожоги, когда расплав вытекает из ванны, образуются дырки в шве;
• подрезы – канавки вдоль границы соединения;
• трещины, образующие в местах разрыва шва;
• шлаковые или вольфрамовые включения в диффузионном слое, при высокой скорости сварки образуются тугоплавкие оксиды.

Металлоизделия с дефектами ненадежные, они не выдержат большой нагрузки на изгиб, кручение. Их отбраковывают и проваривают снова, если это возможно.

Чертеж элементов кожуха горна доменной печи

Кожух горна доменной печи представляет собой пространственную листовую конструкцию, образованную цилиндрическими и коническими поверхностями. Достаточно полное представление о геометрической схеме горна можно получить по монтажной схеме {см. лист 16}. На рассматриваемом чертеже представлены следующие характерные элементы кожуха: опорный поясок А1, два элемента цилиндрической части А3 и А5 и один элемент конической части А24.

Смотреть чертеж

Процесс изготовления

Технология изготовления сварных двутавровых балок не слишком сложна, однако необходимо строго соблюдать ее требования на каждом этапе обработки. Ошибки неминуемо приводят к снижению жесткости конструкции. Обычно они производятся согласно требованиям ГОСТ. Допускается выпуск их и по техническим условиям предприятия. ТУ на изготовление стальных сварных двутавровых балок предусматривают разбиение процесса на следующие этапы:

• Проектно-расчетный. На этом этапе следует рассчитать нагрузки, которые должна выдерживать конструкция. По формулам прикладной механики (так любимый студентами сопромат) рассчитывается прочность и жесткость конструкции, определяются ее геометрические размеры и требования к материалу. Строятся рабочие чертежи.
• Раскрой заготовок. Они нарезаются из металлического листа с помощью установки газовой, плазменной или лазерной резки. Обязательно берутся пробы металла и отправляются в лабораторию для подтверждения химического состава и физико-механических свойств.
• Фрезеровка заготовок. С продольных торцов снимаются фаски, разделываются кромки сварных швов.
• Сборочные операции. Детали помещают в специальную оснастку, точно фиксирующую заготовки в правильном положении друг относительно друга и исключающие тепловые деформации изделия. Уникальные по конструкции изделия и малые серии сваривают вручную, при массовом производстве используются сварочные автоматы. Обычно сборку проводят в два этапа: на первом собирают Т- образный профиль, на втором к ней доваривают вторую полосу. Способ ведения электрода выбирают в зависимости от толщины листа, для обеспечения полного провара и качественной геометрии шва. Особо толстые изделия приходится заваривать в несколько проходов.
• Правочные операции. После завершения всех швов необходимо проверить и поправить в случае необходимости все отклонения полученного изделия от заданных геометрических форм. Для этого применяют горячие или холодные правочные станы с массивными валками, корректирующими все возникшие в ходе сварки балки деформации.

В качестве дополнительной отделки к технологии может быть добавлена дробеструйная обработка. Она сбивает окалину и шлаки и уплотняет приповерхностный слой металла, повышая прочность изделия.

Как самостоятельно сварить?

Браться за эту непростую для домашней мастерской операции имеет смысл тем умельцам, у которых уже есть достаточный опыт сварочных работ. Или же есть возможность привлечь опытного сварщика. В качестве заготовок потребуется стальной лист из высоколегированных прочных сплавов. Лучше, если раскрой проведут на металлобазе с помощью стационарной установки. При раскрое с помощью газового резака потери дорогостоящего металла будут заметными.

Потребуется также оборудование для сварки двутавра под флюсом или в атмосфере защитных газов.

После сборки и правки изделие необходимо будет полностью зачистить и покрыть краской для защиты от коррозии.

Как избежать деформации?

Если просто сварить швы балки, то тепловые деформации практически неизбежны. Изделии поведет, выгнет или закрутит винтом. Чтобы максимально снизить риск возникновения искривлений, следует соблюдать следующее описание технологии:

• сборку проводят на специальном стапеле, наклоненном под углом 45о, это позволяет сформировать ровный шов с правильным катетом;
• сваривают две полосы в Т-образный тавр;
• сначала прихватывают заготовки точечной сваркой через каждые 10-15 см;
• далее проваривают шов с двух сторон с обязательной перекантовкой, так, чтобы гипотенуза шва была горизонтальна;
• проводят правку с помощью ручных или механизированных вальцов;
• повторяют операции для третьей полосы.

Используется также способ проварки швов начиная с торцов навстречу друг другу.

Чертеж бункера

В целях повышения степени заводской готовности в некоторых случаях конструкции изготовляют блоками. Это позволяет существенно снизить объемы сборки и сварки на монтаже, сократить сроки строительства. На рассматриваемом чертеже представлен блок подкрановых балок, в состав которого входят две балки, тормозной лист с ребрами жесткости и вертикальные связи между балками.

Смотреть чертеж

Особенности и преимущества

Двутавровая сварная балка изготавливается из листовой стали, которая нарезается на отдельные пластины. Чтобы скрепить пластины, выполняется следующие операции — зачистка краев, фрезерование и металлосварка. Главное преимущество сварных балок — невысокая металлоемкость и простота. Для производства отдельной запчасти не нужно оборудование, а затраты листовой стали будут минимальными. Сварная балка обладает высокой прочностью и надежностью, не деформируется под действием высоких нагрузок, хорошо переносит воздействие химических реактивов и высоких температур.

Основной сферой применения двутавров является строительство различных объектов — домов, складов, заводских помещений, каркасных конструкций. Двутавры подходят для создания длинных пролетов, эстакад, мостов, перекрытий, площадок, подкрановых конструкций. В зависимости от типа конструкции различают несколько разновидностей двутавровых балок — нормальные, широкополочные, колонные, с уклоном, армированные. Применение сварных балок в строительстве обладает множеством плюсов:

• Снижение общей массой конструкции на 10-20%. Это достигается за счет того, что сварные двутавры выпускается в различных сечениях. Это позволяет подобрать деталь для создания любой конструкции.
• Универсальный состав. Метод металлосварки позволять соединить практически любые разновидности стали, поэтому двутавр можно сделать даже из разнородных материалов. Это упрощает подбор стали, а удешевляет производство запчастей.
• Возможность создания несимметричных стенок. С помощью сварки можно соединить любые металлические поверхности. Поэтому с ее помощью можно соединить даже такие металлические стенки, которые несимметрично располагаются друг относительно друга.
• Минимум обрезок, мусора. Сварной двутавр делается из плоских заготовок, которые создаются методом нарезки металлических листов. Во время сварки образуется минимум мусора. Поэтому эта технология производства является экономной, а обрезок во время работы образуется по минимуму.

Чертеж блока подкрановых балок

В целях повышения степени заводской готовности в некоторых случаях конструкции изготовляют блоками. Это позволяет существенно снизить объемы сборки и сварки на монтаже, сократить сроки строительства. На рассматриваемом чертеже представлен блок подкрановых балок, в состав которого входят две балки, тормозной лист с ребрами жесткости и вертикальные связи между балками.

Смотреть чертеж

Применение сварных балок изготовленных нашим заводом

Сварные балки изготовленные нашим , применяются во многих отраслях народного хозяйства. Из наших балок построены самые различные сооружения:

• здания,
• путепроводы,
• мосты,
• эстакады,
• перекрытия,
• подвесные конструкции,
• длинные пролеты производственных цехов,
• линии коммуникаций и многое другое.

Разнообразие видов, прочность сварных балок и их надежность сделали данные металлические изделия весьма востребованными на любой строительной площадке.

Мощности нашего завода позволяют изготовить сварную балку любого вида и длины, которая может использоваться в металлоконструкциях при создании любого каркаса, в том числе кровельного или стенного, в монтаже перекрытий. Мы рады предложить большой ассортимент балок, с различным профилем и толщиной металла, что может позволить себе далеко не каждый производитель металлических конструкций.

Как мы писали выше, на нашем предприятии используются современное оборудование, также завод оснащен автоматизированным управлением технологическим процессом, и последующим автоматическим и «ручным» контролем качества, что вместе позволяет нам добиться высоких показателей качества выпускаемой продукции.

Виды изготавливаемых сварных балок

• нормальная;
• широкополочная;
• колонная;
• с параллельными гранями полками;
• с уклоном граней;
• для устройства подвесных путей;
• для армирования шахт.

Сварная балка изготовление имеет разное, как мы не раз отмечали выше. Для ее производства и применения используют некоторые буквенные обозначения:

• «Б» – со стандартной полосой;
• «У» – узкая полоса;
• «Ш» – широкая полоса;
• «Д» – со средней шириной полосы;
• «М» – применяемые для подвесных путей;
• «К» – колонные – полки равны по ширине длине профиля.

Другие преимущества изготовления сварных балок

По сравнению с горячекатаной балкой сварные имеют и другие преимущества. В частности:

• В одном изделии можно использовать несколько типов стали;
• Можно изготовить стенки и полки несимметричного сечения, что дает дизайнерам свободу мысли и возможность реализовать практически любой архитектурный проект;
• Можно обойтись без отходов, если сварная балка изготавливается по заранее заданной длине;
• Надежность гарантируется ультразвуковой проверкой сварного шва.

Чертеж монтажная схема цилиндрической части декомпозеров

Монтажная схема цилиндрической части декомпозера {аппарата для получения глинозема} представлена ее общим видом, вертикальным разрезом, а также необходимым числом горизонтальных разрезов. На общем виде показана разбивка цилиндрической части на пояса, а также привязка по высоте {к кольцевым швам} скоб для подвески монтажных подмостей.

Смотреть чертеж

Дополнительные функции двутавра в частном домостроении

Сама перекрытие вовсе не обязательно должно состоять только из металлических двутавровых балок. Нередко их используют только в самых напряженных местах, а между металлическими частями устанавливают деревянные двутавры.

Почему так? Дело в том, что для сварки нужна высокая квалификация рабочих. Далее, в обычной литературе и интернет-сайтах нет того многообразия узлов и готовых схем конструкции для установки такого перекрытия, здесь действительно требуется грамотный инженер, и даже мы даем только рекомендации. Кроме того, металл обходится недешево. Да и качество сварки очень важно. Она должна работать долго, даже в условиях коррозии или перемены нагрузок.

Поэтому вот такой вариант не только имеет право на жизнь, но и достаточно практичен:

И, наконец, металлическая двутавровая балка нередко служит дополнительным функциональным элементов, который в любом хозяйстве имеет ценность:

Что собой представляет?

По способу производства двутавровые балки различают на сварные и горячекатаные.
Сварной двутавр собирается из трех полос прочной высокоуглеродистой стали с помощью электродуговой сварки.

Преимуществами такой конструкции перед горячекатаными являются:

• способность нести высокие нагрузки, это делает элемент пригодным для перекрытия больших пролетов;
• специальный профиль увеличивает жесткость и сопротивляемость изгибу, поскольку верхняя полоса работает на сжатие, а нижняя — на растяжение;
• способность работать в сложных условиях, при перепадах температур и влажности, в агрессивных средах;
• после прочностного расчета снизить погонную массу проката и совокупную массу конструкций;
• возможность изготовления балок ассиметричного и переменного по длине сечения.

Двутавры прекрасно подходят для строительства быстровозводимых сооружений. Широко используют их как в коммерческом и промышленном, так и в общественном и частном строительстве.

Несмотря на высокий вес стальных балок, их повышенная несущая способность позволяет заметно снизить общий вес здания.

Классификация горячекатаного двутавра

По форме сечения горячекатаный двутавр разделяют на две группы: с уклоном внутренних граней полок (изготавливается по ГОСТам 8239-89 и 19425-74 для специальных видов) и с параллельными гранями полок (ГОСТ 26020-83).

Двутавровая балка с уклоном внутренних граней полок

Продукция, производимая по ГОСТу 8239-89, имеет допустимый уклон граней не более 12%. Точность прокатки: повышенная («Б») и обычная («В»).

Балки специального назначения (ГОСТ 19425-74) используются для:

• «М» – сооружения подвесных путей (уклон внутренних граней полок не более 12%);
• «С» – армирования шахтных стволов (уклон может достигать 16%).

Возможности

Помимо преимуществ использование стальных балок, выполненных сварным способом, позволит каждому покупателю:

• Увеличить широту пролета здания, так как они имеют большую длину;
• Заказывать различные параметры и размеры, существует огромное количество ГОСТов на двутавры, так что каждый заказчик сможет найти подходящие параметры;
• Архитектура сооружения, как уже было сказано выше, может быть совершенно разнообразной.

Таким образом, сварная балка имеет огромное количество преимуществ, из-за чего чему нашла широкое применение во всех областях строительства. Использование сварных балок помогло человеку улучшить качество конструкций зданий и различных сооружений, повысить их безопасность, а следовательно, и безопасность для людей.