Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона
Рассмотрено применение контактной стыковой сварки стержневой арматуры в строительной индустрии в монтажных и полустационарных условиях при строительстве монолитных железобетонных конструкций. Этот способ отличается высокой стабильностью показателей качества соединяемой арматуры и отсутствием вспом...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101749 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона / П.Н. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 30-34. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101749 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Чвертко, П.Н. 2016-06-06T19:38:39Z 2016-06-06T19:38:39Z 2010 Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона / П.Н. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 30-34. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101749 621.791.052.4+762 Рассмотрено применение контактной стыковой сварки стержневой арматуры в строительной индустрии в монтажных и полустационарных условиях при строительстве монолитных железобетонных конструкций. Этот способ отличается высокой стабильностью показателей качества соединяемой арматуры и отсутствием вспомогательных материалов. Определены основные технологические параметры процесса, разработаны базовые технологии, обеспечивающие увеличение срока эксплуатации железобетонных конструкций, повышения их надежности и гарантии высокого эксплуатационного ресурса. Application of resistance welding of reinforcement bars in construction industry in site and in semi-stationary conditions in construction of monolithic concrete structures is considered. This process features a high stability of quality characteristics of the joined reinforcement bars and absence of auxiliary materials. Main technological parameters of the process were determined, basic technologies were developed, which ensure an extension of the service life of concrete structures, improvement of the reliability and guarantee of prolonged operating life ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Ресурс сварных конструкций Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона Flash butt welding of reinforcing rods of A400S– A600S grades in construction of cast-in-situ reinforced concrete Structures Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| spellingShingle |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона Чвертко, П.Н. Ресурс сварных конструкций |
| title_short |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| title_full |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| title_fullStr |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| title_full_unstemmed |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| title_sort |
контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов а400с–а600с при строительстве конструкций из монолитного железобетона |
| author |
Чвертко, П.Н. |
| author_facet |
Чвертко, П.Н. |
| topic |
Ресурс сварных конструкций |
| topic_facet |
Ресурс сварных конструкций |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Flash butt welding of reinforcing rods of A400S– A600S grades in construction of cast-in-situ reinforced concrete Structures |
| description |
Рассмотрено применение контактной стыковой сварки стержневой арматуры в строительной индустрии в монтажных
и полустационарных условиях при строительстве монолитных железобетонных конструкций. Этот способ отличается
высокой стабильностью показателей качества соединяемой арматуры и отсутствием вспомогательных материалов.
Определены основные технологические параметры процесса, разработаны базовые технологии, обеспечивающие
увеличение срока эксплуатации железобетонных конструкций, повышения их надежности и гарантии высокого
эксплуатационного ресурса.
Application of resistance welding of reinforcement bars in construction industry in site and in semi-stationary conditions
in construction of monolithic concrete structures is considered. This process features a high stability of quality characteristics
of the joined reinforcement bars and absence of auxiliary materials. Main technological parameters of the process were
determined, basic technologies were developed, which ensure an extension of the service life of concrete structures,
improvement of the reliability and guarantee of prolonged operating life
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101749 |
| citation_txt |
Контактная стыковая сварка стержневой арматуры классов А400С–А600С при строительстве конструкций из монолитного железобетона / П.Н. Чвертко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 30-34. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT čvertkopn kontaktnaâstykovaâsvarkasteržnevoiarmaturyklassova400sa600spristroitelʹstvekonstrukciiizmonolitnogoželezobetona AT čvertkopn flashbuttweldingofreinforcingrodsofa400sa600sgradesinconstructionofcastinsitureinforcedconcretestructures |
| first_indexed |
2025-11-26T18:44:33Z |
| last_indexed |
2025-11-26T18:44:33Z |
| _version_ |
1850768872826732544 |
| fulltext |
УДК 621.791.052.4+762
КОНТАКТНАЯ СТЫКОВАЯ СВАРКА СТЕРЖНЕВОЙ
АРМАТУРЫ КЛАССОВ А400С–А600С ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
П. Н. ЧВЕРТКО, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Рассмотрено применение контактной стыковой сварки стержневой арматуры в строительной индустрии в монтажных
и полустационарных условиях при строительстве монолитных железобетонных конструкций. Этот способ отличается
высокой стабильностью показателей качества соединяемой арматуры и отсутствием вспомогательных материалов.
Определены основные технологические параметры процесса, разработаны базовые технологии, обеспечивающие
увеличение срока эксплуатации железобетонных конструкций, повышения их надежности и гарантии высокого
эксплуатационного ресурса.
К л ю ч е в ы е с л о в а : контактная стыковая сварка, стер-
жневая арматура, сварные соединения, монтажные усло-
вия, монолитный железобетон
При строительстве и ремонте железобетонных со-
оружений и конструкций применяются различные
способы дуговой сварки арматуры. Наибольшее
распространение получили ручная и полуавтома-
тическая электродуговая сварка, ванно-дуговая
сварка и др. Следует отметить, что на заводах и
комбинатах сборного железобетона, кроме упо-
мянутых способов, широко применяется контак-
тная стыковая сварка непрерывным оплавлением,
которая в настоящее время является одним из ос-
новных способов производства стыковых соеди-
нений арматуры в заводских условиях.
Контактная стыковая сварка отличается высо-
ким стабильным качеством сварных соединений,
практически равнопрочных с основным металлом,
что позволяет существенно повысить надежность
и эксплуатационный ресурс железобетонных кон-
струкций и обеспечить высокую производитель-
ность. Процесс сварки происходит в автомати-
ческом режиме, совмещает в едином цикле сбо-
рочные и сварочные операции, не требует при-
менения вспомогательных расходных материалов
(электродов, сварочной проволоки, флюсов, газов
и др.). При этом специальные требования к ква-
лификации сварщиков не предъявляются. В нас-
тоящее время в монтажных условиях этот способ
сварки не применяется прежде всего в связи с
отсутствием специальных технологий и оборудо-
вания.
Имеющийся опыт разработки технологий и
специализированного оборудования контактной
стыковой сварки в полевых условиях железнодо-
рожных рельсов и труб позволяет применить этот
процесс для соединения стержневой арматуры же-
лезобетона в монтажных и полустационарных ус-
ловиях. Для этого необходимо определить тех-
нологические особенности процесса и требования
к специализированному оборудованию, которые
зависят главным образом от условий его эксплу-
атации. Оборудование должно быть мобильным,
компактным, иметь минимально возможную элек-
трическую мощность и максимальную защиту от
влияния окружающей среды.
Как правило, стержневую арматуру железобе-
тона диаметром до 22 мм соединяют контактной
стыковой сваркой непрерывным оплавлением, а
большие диаметры — оплавлением с предвари-
тельным подогревом сопротивлением. Последний
характеризуется широкой, нестабильной ЗТВ.
Контактная стыковая сварка пульсирующим оп-
лавлением позволяет соединять весь сортамент
арматуры и имеет преимущества приведенных вы-
ше способов.
При строительстве монолитных железобетон-
ных конструкций в соответствии с рекомендаци-
ями [1] наиболее часто используют арматуру клас-
сов А400С–А600С из сталей Ст3Гпс, 25Г2С и
35ГС в горячекатаном или термически упрочнен-
ном состоянии, на которых проводили техноло-
гические исследования и разработку базовой тех-
нологии. Механические характеристики этих ста-
лей в горячекатаном состоянии приведены в
табл. 1, а химический состав — в табл. 2.
Проведенные технологические исследования
сварки горячекатаной арматуры позволили уста-
новить значения основных параметров режимов
сварки: установочной длины Lуст, припусков на
© П. Н. Чвертко, 2010
Т а б л и ц а 1. Механические характеристики стержне-
вых арматурных сталей
Марка стали σ0,2, МПа σв, МПа δ, %
35ГС 370…500 610…670 18…30
25Г2С 380…400 590…620 23…31
ВСт3Гпс 235 370…490 25
30 8/2010
оплавление Lопл и осадку Lос, вторичного напря-
жения холостого хода U2х.х, скоростей оплавления
vопл и осадки vос, времени сварки tсв и времени
осадки под током tосI (табл. 3). Значения припус-
ков, необходимых для достижения требуемого ра-
зогрева зоны пластической деформации металла
при осадке, с учетом скоса кромок свариваемых
деталей, определяли экспериментально. Установ-
лено, что скорость оплавления в начале процесса
0,4…0,5 мм/с, а непосредственно перед осадкой
повышается до 2,0…2,5 мм/с. Вторичное напря-
жение холостого хода, которое обеспечивает ста-
бильное протекание процесса нагрева при оплав-
лении, должно быть минимальным [2].
Механические испытания натурных образцов
соединений горячекатаной арматуры из стали
35ГС, сваренных непрерывным оплавлением на оп-
тимальных режимах, проводили в соответствии с
требованиями [3]. Их результаты приведены в табл.
4. Разрушение всех образцов происходило по ос-
новному металлу на значительном расстоянии от
сварного соединения и ЗТВ (рис. 1).
Аналогичные результаты получены и на сталях
Ст3Гпс и 25Г2С в горячекатаном состоянии. Мак-
рошлиф соединения и распределение микротвер-
дости показаны на рис. 2, микроструктуры зоны
соединения и основного металла — на рис. 3.
Предварительное термическое упрочнение ар-
матурной стали существенно повышает требова-
ния к выбору режима нагрева ее при сварке, обес-
печивающего формирование сварного соединения
равнопрочного к основному металлу.
При сварке термически упрочненной арматуры
непрерывным оплавлением на мягких режимах
или оплавлением с предварительным подогревом
сопротивлением в металле ЗТВ наблюдается сни-
жение предела прочности до уровня предела проч-
ности стали, которая не подвергалась предвари-
тельной термической обработке. В качестве ос-
новных изменяемых параметров режима сварки
выбраны Lуст, Lопл и tосI.
В ходе исследований и разработки технологии
сварки термически упрочненной арматуры из ста-
ли 25Г2С определено, что оптимальное значение
установочной длины находится в тех же пределах,
Т а б л и ц а 2. Химический состав стержневых арматурных сталей, мас. %
Марка стали C Mn Si Cr Ni S P Cu
25Г2С 0,20…0,29 1,20…1,60 0,60…0,90 <0,30 <0,30 <0,045 <0,040 <0,30
35ГС 0,30…0,37 0,80…1,20 0,60…0,90 <0,30 <0,30 <0,045 <0,040 <0,30
ВСт3Гпс 0,14…0,22 0,80…1,10 <0,15 <0,30 <0,30 <0,05 <0,040 <0,30
Т а б л и ц а 3. Параметры режимов сварки горячеката-
ной арматуры железобетона классов А240С–А500С
D, мм U2х.х, В Lопл, мм Lос, мм tсв, с
12…18 5,5…6,0 10…12 3 8...10
20…28 5,5…6,0 11…15 4…5 15…20
32…40 6,0…6,5 13…17 5…6 До 30
Т а б л и ц а 4. Результаты механических испытаний
сварных соединений горячекатаной арматуры класса
А400С из стали 35ГС
D, мм σт, МПа σв, МПа
16 432,7...472,4
457,9
721,2...731,1
726,1
18 361,4...402,6
387,9
628,8...660,2
647,6
20 394,7...451,2
418,0
652,5...719,4
699,4
22 356,6...394,4
372,2
639,3...684,0
657,7
25 399,2...482,8
432,9
652,5...754,4
678,7
28 455,1...513,0
490,0
674,8...754,4
724,8
32 456,2...565,8
505,9
684,4...719,4
697,1
36 469,4...517,3
498,1
646,2...757,6
708,8
Рис. 1. Сварные образцы горячекатаной (а) и термически упрочненной (б) арматуры железобетона после испытаний на
растяжение
8/2010 31
что и при сварке горячекатаной арматуры
(1,7…2,0)D. Значение припуска на оплавление
также мало отличается и его можно принять рав-
ным соответствующему припуску, определенному
для горячекатаной арматуры.
Повышенная чувствительность к нагреву тер-
мически упрочненной арматуры предъявляет до-
полнительные требования к термическим циклам
нагрева при сварке. Поскольку основные пара-
метры режимов сварки горячекатаной и терми-
чески упрочненной арматуры имеют практически
одинаковые значения, наибольшее влияние на ме-
ханические характеристики соединений оказыва-
ет время осадки под током, т. е. значение разуп-
рочнения, которое в значительной степени зави-
сит от дополнительного нагрева при осадке.
В ходе исследований время осадки под током
изменялось от 0,10 до 0,04 с. Полученные резуль-
таты приведены в табл. 5.
Первые пять сварных образцов при механичес-
ких испытаниях разрушились пластично в ЗТВ с
разупрочнением не более 2…4 % (см. рис. 1, б).
При сварке на режимах с более низкими при-
пусками на оплавление происходит хрупкое раз-
рушение, обусловленное интенсивным отводом
тепла в охлаждаемые электроды сварочной ма-
шины. Увеличение зоны разогрева при оплав-
лении с одновременным сокращением
времени осадки под током позволило
получить сварные соединения практи-
чески равнопрочные с основным ме-
таллом. Разупрочнение не превышало
2 %. При этом разрушение большин-
ства образцов (около 90 %) происхо-
дило по основному металлу вне ЗТВ.
Макрошлиф такого соединения и рас-
пределение микротвердости в нем при-
ведены на рис. 4.
Для предупреждения возникнове-
ния различных дефектов сварки необ-
ходимо строго соблюдать рекоменду-
емые режимы, особенно при работе с
термически упрочненной арматурой.
Выше было показано, что при недос-
Рис. 2. Макрошлиф (а) и распределение микротвердости (б)
в зоне сварного соединения арматуры из стали Ст3Гпс
Рис. 3. Микроструктуры сварного соединения (а) и основного металла (б) арматуры из стали Ст3Гпс
Т а б л и ц а 5. Параметры режимов сварки и результаты механических
испытаний арматуры класса А600С из стали 25Г2С
Lуст, мм Lопл, мм tосI, с σв, МПа σсв/σом, % Место разрушения
25 11 0,10 830...850
847
96,1...98,2
97,3 ЗТВ
11 4 0,10 800...825
816
93,7...96,6
95,5 По стыку
7 4 0,10 870...875
873
93,7...102,0
97,9 »
12 8 0,04 825...845
831
95,5...97,0
96,3
По стыку
2 образца
15 10 0,04 835...845
836
96,1...97,0
96,4 То же
17 12 0,04 820...850
838
95,0...98,2
96,7
По основному ме-
таллу 2 образца
32 8/2010
таточном нагреве свариваемых деталей значитель-
но снижаются пластические характеристики ар-
матуры. При механических испытаниях происхо-
дит хрупкое разрушение непосредственно по сты-
ку или ЗТВ. Перегрев соединения приводит к сни-
жению прочностных характеристик в ЗТВ. При
дальнейшем увеличении цикла нагрева до
30…40 с происходит характерное разрушение с
наличием горячих трещин в плоскости соедине-
ния (рис. 5, а), предел прочности при этом не
превышает 100…140 МПа.
Кроме того, в ряде случаев наблюдалось раз-
рушение образцов по подгарам (рис. 5, б). Как
правило, образование таких дефектов происходит
при недостаточном усилии зажатия свариваемых
деталей или сильном загрязнении токоподводя-
щих губок. В месте неплотного прилегания детали
к электроду увеличивается переходное электри-
ческое сопротивление до значения, превышаю-
щего сопротивление искрового зазора и начина-
ется процесс локального оплавления по контак-
тной поверхности деталь–электрод. Как отмечено
выше, образующиеся при этом подгары в виде
кратеров существенно снижают механические
свойства сварных соединений. Образованию под-
гаров также способствует повышенное электри-
ческое сопротивление между профильной боко-
вой поверхностью арматуры и электродом. Ис-
ходя из этого усилие зажатия выбирается, по край-
ней мере, в два раза больше чем усилие осадки.
Уменьшение вероятности образования и коли-
чества подгаров достигается путем правильного
выбора удельного усилия зажатия, регулярной за-
чисткой токоподводящих электродов через каж-
дые 5…10 сварок и максимально возможным сни-
жением вторичного напряжения U2х.х.
Применение технологий соединения горячека-
таной и термически упрочненной арматуры поз-
волит получать практически равнопрочные с
основным металлом стыковые соединения в мон-
тажных и полустационарных условиях, увеличить
срок эксплуатации железобетонных конструкций,
повысить их надежность и гарантировать высокий
эксплуатационный ресурс.
Выводы
1. Для стыковой сварки арматуры из высокопро-
чных сталей перспективно применение контакт-
ной стыковой сварки. Она выполняется в авто-
матическом режиме и не требует применения
вспомогательных сварочных материалов. При
этом квалификация сварщиков не влияет на ка-
чество сварных соединений. Производительность
процесса достаточно высокая, время сварки од-
ного соединения не превышает 1 мин.
2. При наличии большого количества сварных
соединений (например, на одном мостовом пе-
реходе выполняется от сотен тысяч до миллионов
сварных соединений) применение контактной
стыковой сварки в монтажных и полустационар-
ных условиях обеспечивает высокую экономичес-
кую эффективность, повышает производитель-
ность строительства и значительно снижает ко-
личество бракованных соединений.
3. Распределение температуры в приконтакт-
ной зоне при сварке непрерывным оплавлением
на жестких режимах и особенно пульсирующим
оплавлением создает наиболее благоприятные ус-
ловия для пластической деформации во время
осадки.
4. Применение способа контактной стыковой
сварки пульсирующим оплавлением обеспечивает
стабильное качество сварных соединений из вы-
сокопрочных и термически упрочненных арма-
Рис. 4. Макрошлиф (а) и распределение микротвердости (б)
в зоне сварного соединения арматуры из стали 25Г2С
Рис. 5. Излом арматуры после испытаний на растяжение: а —
перегрев при сварке; б — наличие подгара
8/2010 33
турных сталей. При этом величина разупрочнения
не превышает 2…4 %.
5. Повышение плотности тока при пульсиру-
ющем оплавлении по сравнению с непрерывным
создает повышенную угрозу образования подга-
ров, что отрицательно влияет на качество сварных
соединений.
1. ДСТУ 3760:2006. Прокат арматурний для залізобетонних
конструкцій. Загальні технічні умови. — Київ: Держспо-
живстандарт України, 2007. — 21 с.
2. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплав-
лением. — Киев: Наук. думка, 1992. — 234 с.
3. ГОСТ 10922–90. Арматурные и закладные изделия свар-
ные, соединения сварные арматуры и закладных изделий
железобетонных конструкций. Общие технические усло-
вия. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 30 с.
Application of resistance welding of reinforcement bars in construction industry in site and in semi-stationary conditions
in construction of monolithic concrete structures is considered. This process features a high stability of quality characteristics
of the joined reinforcement bars and absence of auxiliary materials. Main technological parameters of the process were
determined, basic technologies were developed, which ensure an extension of the service life of concrete structures,
improvement of the reliability and guarantee of prolonged operating life
Поступила в редакцию 26.04.2010
НАНОТВЕРДОСТЬ И СОВРЕМЕННЫЕ
НАНОТЕХНОЛОГИИ
Международная научно-техническая
и научно-методическая конференции
10–11 октября 2010 г . Харьков ХНАДУ (ХАДИ)
Тематика конференции:
актуальные проблемы определения нанотвердости материалов
современные технологии получения и методы исследования наноструктурных слоев
и покрытий
использование нанотехнологий для повышения конструктивной прочности деталей машин
нанотехнологии в содержании инженерных и специальных дисциплин, методические
особенности их преподавания
конструкционные функциональные наноматериалы (методы исследования и результаты)
По вопросам участия в конференции, опубликования докладов
обращаться по тел. (057) 700-38-75; (057) 707-37-29;
E-mail: mvi@knadi.kharkov.ua
34 8/2010
|