Подготовка кромок и сборка под сварку: разделка, зачистка, прихватки, проверка

Зачем готовить кромки

Тонкий металл сваривают без скоса кромок: дуга проплавляет его на всю толщину. С ростом толщины кромки скашивают, чтобы электрод или проволока доставали до корня и шов получался с полным проваром. Такая подготовка называется разделкой кромок.

У разделки четыре размера, их берут из таблицы соединения:

• s — толщина свариваемых деталей;
• b — зазор между кромками при сборке;
• c — притупление, нескошенная часть кромки у корня: она держит ванну и не даёт прожечь кромку;
• угол скоса кромки — угол каждой кромки; у V-разделки угол разделки равен двум углам скоса.

Формы разделки по ГОСТ 5264-80

Для ручной дуговой сварки типы соединений задаёт ГОСТ 5264-80, для сварки в защитном газе — ГОСТ 14771-76. В таблице 1 ГОСТ 5264-80 у каждого соединения есть буква, номер и диапазон толщин. Несколько стыковых соединений:

Пример размеров из ГОСТ 5264-80 для С17: угол скоса каждой кромки 25 ± 2°, зазор 2 мм с отклонениями +1 и −2 мм, притупление 1 ± 1 мм. У С25 тот же угол скоса 25 ± 2° и тот же зазор, притупление 2 ± 1 мм, но скосы сделаны с двух сторон, и шов варят с двух сторон.

X-разделка на толстом металле требует меньше наплавленного металла, чем V-разделка той же толщины, и меньше коробит деталь. Но варить её приходится с двух сторон. ГОСТ 5264-80 требует: перед сваркой обратной стороны двустороннего шва с полным проплавлением корень расчищают до чистого металла.

Разная толщина. По ГОСТ 5264-80 детали разной толщины варят как одинаковые, если разница не больше 1 мм для тонкой детали 1–4 мм, 2 мм — для 4–20 мм, 3 мм — для 20–30 мм и 4 мм — свыше 30 мм. Размеры разделки тогда берут по большей толщине. Если разница больше, на толстой детали делают скос до толщины тонкой, а разделку выбирают по меньшей толщине.

Зачистка кромок

Окалина, ржавчина, масло, краска и влага в зоне шва дают поры и несплавление. Особенно чувствителен к грязи струйный перенос при MAG: изготовитель оборудования прямо пишет, что лучший результат он даёт на кромках без масла, грязи, ржавчины и окалины.

• Сколько зачищать. СП 70.13330.2012 для монтажной сварки требует зачищать кромки и прилегающую поверхность не меньше чем на 20 мм при ручной и механизированной сварке и не меньше 50 мм при автоматической.
• После термической резки. У сталей с пределом текучести выше 390 МПа после кислородной или воздушно-дуговой резки кромки дополнительно зачищают абразивом на глубину 1–2 мм.
• Нержавейка и алюминий. Их обезжиривают до сборки: грязь между деталями после прихватки уже не убрать. Подробнее — в уроке «Нержавейка и алюминий».

Сборка: по разметке и в приспособлении

Детали выставляют на сборочном столе или в кондукторе — приспособлении под конкретный узел. Упоры кондуктора задают положение деталей без разметки, прижимы держат их при прихватке и сварке. Зазор задают прокладками или упорами, детали прижимают струбцинами.

При сборке по разметке узел базируют по тем же поверхностям, от которых проставлены размеры на чертеже. Ошибка в разметке или сдвинутый упор повторяются на каждом узле серии, поэтому геометрию кондукторов и шаблонов тоже проверяют: ГОСТ 23118-2019 включает её в операционный контроль.

Прихватки

Прихватка — короткий шов, который держит детали в нужном положении и фиксирует зазор до основной сварки. Требования к её качеству те же, что к основному шву (СП 70.13330.2012, п. 10.2.19). Прихватки ставит сварщик, допущенный к сварке этого соединения (п. 10.1.3), по технологической карте.

Длина и шаг — по технологической карте. Для примера, японская спецификация для стальных конструкций, на которую ссылается производитель сварочных материалов, даёт:

На аустенитной нержавейке прихватки ставят чаще: она сильнее расширяется от нагрева.

Порядок. Каждая прихватка при остывании стягивает кромки. Если идти подряд от одного края, усадка накапливается, и к дальнему концу зазор закрывается. Поэтому длинный стык прихватывают так: оба конца, середина, затем середины получившихся участков.

Пример. Стык длиной 1200 мм, сталь 8 мм, шаг 400 мм: 1200 / 400 = 3, n = 3 + 1 = 4 прихватки длиной не меньше 40 мм.

Ещё несколько правил из той же памятки. Прихватки не ставят в острых углах, где собираются напряжения. Если сталь требует подогрева, его делают и при прихватке; для высокопрочных и теплоустойчивых сталей — на 40–50 °C выше, чем при основной сварке, потому что короткая прихватка остывает быстрее. При температуре воздуха ниже −5 °C прихватки не ставят, от −5 до +5 °C металл подогревают на расстоянии до 100 мм от соединения.

Проверка сборки перед сваркой

Сварку начинают только после проверки сборки — так требует СП 70.13330.2012, а ГОСТ 23118-2019 включает сборку под сварку в операционный контроль. Что проверяют:

• Зазор — по всей длине стыка, а не в одной точке. В угловом шве зазор больше допустимого заставляет увеличивать катет, а это лишний металл и лишняя деформация.
• Смещение кромок — насколько одна кромка выступает над другой. ГОСТ 5264-80 допускает не больше 0,5 мм для деталей толщиной до 4 мм, 1,0 мм — для 4–10 мм и 0,1s, но не больше 3 мм — для 10–100 мм.
• Угол разделки и притупление — шаблоном, по таблице соединения.
• Геометрию узла — размеры, углы и диагонали. Для прямоугольного блока разница диагоналей показывает перекос.
• Прихватки — без трещин, пор и непроваров; дефектные удаляют, высокие сошлифовывают до плавного профиля.

Допуск на диагонали берут из чертежа. Если его там нет, для укрупнительной сборки на монтаже СП 70.13330.2012 даёт таблицу: например, для размеров свыше 4000 до 8000 мм разница диагоналей — не больше 20 мм. Узел, собранный только на прихватках, не переносят и не кантуют: прихватки могут треснуть. Как сварка потом ведёт собранный узел и как это учесть, — в уроке «Деформации».

Что проверить перед сваркой

• Разделка — по таблице того ГОСТ, что на чертеже: угол скоса, притупление и зазор в допуске.
• Кромки и полоса рядом зачищены до металла: без окалины, ржавчины, масла, краски и влаги.
• Смещение кромок и зазор измерены по всей длине стыка и укладываются в допуск.
• Прихватки поставлены от концов к середине, без трещин и пор, высокие сошлифованы.
• Размеры и диагонали узла проверены до сварки, узел закреплён в приспособлении.