Сварка арматуры: способы, выбор электродов, таблица свариваемости

Особенности сваривания арматуры

Все способы крепления арматурных стержней регламентированы ГОСТ 14098-91. При создании решетчатых каркасов удается получать перекрестные соединения по прочности сопоставимые с арматурой. Предпочтительнее соединять прутки встык, наращивая до нужной длины. Прочность наращиваемых встык каркасов выше, чем при сварке арматурных стержней внахлест. Нарушается соосность, симметрия распределения нагрузки. Металл варят методом наплавки и расплавления. Надежность расплавленного соединения выше, чем у наплавки, но метод не применим на строительных объектах, при сварке арматуры на высоте.

До горячей обработки следует осуществлять зачистку металла, чтобы в рабочей зоне не было ржавчины, частичек металла. При стыковых соединениях кромки выравнивают резаком.

Типы сварных соединений арматуры и способы их сварки, согласно требованиям ГОСТ 14098-2014

При сварке арматуры необходимо учитывать положения ГОСТа 14098-2014. Железобетонные изделия испытывают высокие нагрузки, так как исполняют несущие функции, а применение требований стандарта позволяют сделать конструкцию более устойчивой и долговечной.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). Термины и пояснения

ПРИЛОЖЕНИЕ  1Обязательное

Таблица 30

Термин

Пояснение

Ванная сварка

Процесс, при котором расплавление торцов стыкуемых стержней происходит, в основном, за счет тепла ванны расплавленного металла

Ванная механизированная сварка

Процесс ванной сварки, при котором подача сварочной проволоки в зону сварки производится автоматически, а управление дугой или держателем — вручную

Ванная одноэлектродная сварка

Процесс ванной сварки, при котором электродный материал в виде одиночного (штучного) электрода подается в зону сварки вручную

Дуговая механизированная сварка порошковой проволокой

Процесс сварки, при котором электродный материал в виде порошковой проволоки подается в зону сварки автоматически

Инвентарная форма

Приспособление многоразового (медь, графит) использования, обеспечивающее формирование наплавленного металла при ванной сварке и легкое удаление после сварки

Стальная скоба-накладка

Вспомогательный элемент, обеспечивающий формирование сварочного шва, являющийся неотъемлемой частью соединения и воспринимающий часть нагрузки при работе соединения в конструкции

Крестообразное соединение

Соединение стержней, сваренных в месте пересечения

Осадка  (, мм) стержней в крестообразных соединениях

Величина вдавливания стержней друг в друга на участке, нагретом при контактной сварке до пластичного состояния

Комбинированные несущие и формующие элементы

Элементы, состоящие из остающейся стальной полускобы-накладки и инвентарной медной полуформы

Дуговая механизированная сварка под флюсом без присадочного металла

Процесс, в котором весь цикл сварки выполняется в заданном автоматическом режиме

Дуговая ручная сварка с малой механизацией под флюсом без присадочного металла

Процесс, в котором вспомогательные операции частично механизированы, а весь цикл сварки выполняется вручную

Что устанавливает ГОСТ 14098-2014, и какова сфера его применения

ГОСТ 14098-2014 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры» был введен в действие с июля 2015 года. Он заменил ранее действующий ГОСТ в части сварки арматуры за номером 14098-91.

Положения указанного документа распространяют свое действие:

  1. На сварные соединения стержневой арматуры.
  2. На соединения арматурной проволоки, которая имеет диаметр 3 мм и более.
  3. На соединения между арматурой и прокатом с толщиной от 4 до 30 мм.

Данные работы могут выполняться при производстве арматурных и закладных ЖБК, а также при их монтаже и возведении.

В стандарте устанавливаются типы, конструктивные особенности и размерности сварного шва. Здесь прописаны требования к выполнению работ посредством контактной и дуговой сварки.

Действие стандарта исключает сварные соединения закладных без анкеров из арматурной стали.

Какими электродами варить арматуру

При выборе электродов для сварки арматуры необходимо учитывать способ изготовления и толщину прутков. В маркировке обязательно должен быть буквенный символ «С» – свариваемая, например, А500С, А400С. Числовой показатель указывает предел текучести.

Учитывают размер прутков:

  • варить арматуру диаметром от 5 до 8 мм нужно электродами не толще 3 мм;
  • арматура от 8 до 10 мм – электрод от 3 до 4 мм;
  • арматура свыше 10 мм – электрод не менее 5 мм.

Электроды делят на 6 видов, при выборе следует смотреть маркировку:

  • «У» предназначены для низкоуглеродистых и низколегированных сплавов;
  • «Т» – для термостойких легированных;
  • «Н» – наплавочные;
  • «Э» – с повышенными требованиями пластичности, универсальные в применении.

Для А500С подходят электроды марок Э42А, Э46А, Э50А, Э55, Э60, в них стержни из сварочной проволоки Св-08или Св-08А, рутиловая обмазка с двуокисью титана, она выполняет роль защитного флюса. Рутиловые электроды ОЗС-12 обеспечивают хорошее качество стыкового соединения.

Для сварки арматуры А400С, применяемой для каркасов, рассчитанных на небольшую нагрузку, выбирают электроды МР (соответствуют по составу Э46), АНО, ими варят прутки внахлест, шов допускается делать по ржавчине. Стыковые соединения ванным методом выполняют электродами с основным покрытием: УОНИ-13/45, ТМУ-21У, стержни соответствуют по химсоставу марке Э42.

Читайте также:  СВАРКА ТОНКОГО МЕТАЛЛА инвертором и электродом [технология]

При сварке арматурных стержней важно учитывать, что прочность стыковых швов выше, чем сварки внахлест. Для фундаментов, опорных конструкций предпочтительнее ванный метод. Для железобетонных изделий, дорожных покрытий прутки соединяют внахлест любым из методов.

7.16 Образцы сварных тавровых соединений арматурных стержней с плоскими элементами закладных изделий следует испытывать на отрыв стержня от плоского элемента по схеме, приведенной на рисунке 3. при расстоянии между сварным соединением и захватом разрывной машины не менее 10 dH. Радиус вкладыша должен быть 150—200 мм. радиус отверстия во вкладыше — не более диаметра стержня.

Испытания тавровых соединений с наклонными стержнями следует выполнять в соответствии с отдельно разработанным регламентом.

ГОСТ Р 57997—2017

7.17 Образцы нахлесточных соединений арматурных стержней с плоскими элементами закладных изделий испытывают на срез по схеме, приведенной на рисунке 4.

7.18 Образцы крестообразных соединений для проверки значения разупрочнения основного металла рабочей арматуры сваркой должны иметь форму и размеры, указанные на рисунке 5.

При недостаточной длине стержня рабочей арматуры допускается испытывать образцы с двумя и более поперечными стержнями.

Р — испытательная нагрузка. 1 — сферическая опора: 2 — сферический вкладыш. 3 — сыемное опорное (ольио. 4 — плоский элемент закладного изделия. S — анкерный стержень: 6 — граница закрепления а захвате разрывной ыашииы; d„ — номинальный диаметр анкерною стержня

Рисунок 3 — Схема испытания тавровых соединений анкерных стержней закладных изделий на отрыв

 

Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 6727-80 Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 10922-2012* Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия

__________

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 57997-2017 Арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Общие технические условия.

ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных конструкций. Общие технические требования

ГОСТ 34028-2016 Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Технические требования

5.1 При выборе рациональных типов сварных соединений и способов сварки следует руководствоваться Приложением .

5.2 На конструкции сварных соединений, не предусмотренные настоящим стандартом, следует разрабатывать рабочие чертежи с технологическим описанием условий сварки и ведомственный нормативный документ или стандарт предприятия, учитывающий требования действующих стандартов и согласованный в установленном порядке.

5.3 При изготовлении железобетонных конструкций допускается замена типов соединений и способов их сварки на равноценные по эксплуатационным качествам в соответствии с Приложением .

5.4 Химический состав и значение углеродного эквивалента свариваемых по настоящему стандарту арматурных сталей классов А240, А400С, А500С, А600С, Ап600С, А800С, А1000С должны соответствовать требованиям ГОСТ 34028;

(Новая редакция, Изм. № 1).

5.4.1 (Исключен, Изм. № 1).

5.5 Холоднодеформированная арматура должна удовлетворять требованиям:

— класса В500С — действующим нормативным документам*;

__________

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52544

— класса Вр-1 — ГОСТ 6727.

5.6 Арматура немерной длины классов Ап600С, А800С и Ат1000С, равно как и отходы данной арматуры, могут быть использованы в сварных арматурных изделиях и закладных деталях железобетонных конструкций. При этом арматуру применяют в качестве арматуры класса А400С без пересчета сечения.

Арматура класса А600С допускается к применению в качестве анкеров закладных деталей как арматура класса А500С без пересчета сечения.

(Новая редакция, Изм. № 1).

5.7 Конструкции крестообразных соединений арматуры, их размеры до и после сварки должны соответствовать приведенным на рисунке и в таблицах — .

Рисунок 1 — Крестообразное соединение, выполненное контактной точечной сваркой

5.8 Отношения диаметров стержней следует принимать для соединений типа К1 — от 0,25 до 1,00, типа К3 — от 0,50 до 1,00.

5.9 Для соединений типа К1 величину осадки (см. рисунок ) определяют по формуле

где: а — суммарная толщина стержней после сварки в месте пересечения, мм;

b — суммарная величина вмятин (b’ + b»), мм.

Величины относительных осадок h/d’н для соединений типа К1 должны соответствовать приведенным в таблице .

Читайте также:  Холодная сварка Abro

5.10 Конструкции стыковых соединений арматуры, их размеры до и после сварки должны соответствовать приведенным в табл. — .

5.11 Конструкции нахлесточных соединений арматуры, их размеры до и после сварки должны соответствовать приведенным в таблицах — .

5.12 Конструкции тавровых соединений арматуры с плоскими элементами закладных изделий, их размеры до и после сварки должны соответствовать приведенным в таблицах — .

5.13 Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из листового и фасонного металлопроката, используемых для соединения плоских элементов закладных деталей при монтаже железобетонных конструкций, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 5264, ГОСТ 8713 и ГОСТ 14771.

5.14. Для соединений, приведенных в таблицах — , в качестве материала скоб-накладок следует применять листовую сталь класса С235 — С255 по ГОСТ 27772.

Типы сварных соединений арматуры с краткой характеристикой и способы их сварки

При сварке арматуры применяют 4 основных типа сварных соединений:

  1. Крестообразное.
  2. Стыковое.
  3. Нахлесточное.
  4. Тавровое.

С учетом типа соединения может практиковаться один из способов сварки.

Типы соединения Способ сварки Обозначение
Крестообразное Контактная точечная Кт
Дуговая (ручная) Рп
Механизированная прихватками Мп
Стыковое Контактная стыковая Ко
Ванная под флюсом механизированная Мф
Ванная с одним электродом в инвентарной форме Рв
Механизированная дуговая с порошковой проволокой и на стальной скобе-накладке Мп
Ванно-шовная на стальной скобе Рс
Дуговая (ручная) с многослойными швами на стальной скобе Рм
Дуговая (ручная/механизированная) со швами со стержневыми накладками Рн
Нахлесточное Дуговая ручная или механизированная Рш
Контактная по 1 рельефу на пластине Кр
Контактная по 2 рельефам на пластине Кр
Тавровое Дуговая (механизированная) под флюсом без присадки Мф
Дуговая (ручная) под флюсом без присадки Рф
Дуговая (механизированная) со швами в среде СО2 Мз
Дуговая (ручная) с валиковыми швами Рз

В зависимости от типа сварного соединения и способа сварки в процессе работы может использоваться различное положение стержней при сварочных работах: горизонтальное, вертикальное или любое.

При выборе подходящего типа конструкции и способы соединении арматуры стоит остановиться на том, которое сможет обеспечить наиболее высокие эксплуатационные свойства, максимальное сокращение трудозатрат.

Наиболее предпочтительными являются автоматизированные способы. При производстве арматурных сеток в заводских условиях отдается предпочтение контактной точечной и стыковой сварке, а когда делаются закладные – механизированной сварке под флюсом либо контактной рельефной сварке.

Также при монтаже арматуры следует использовать те способы сварки, которые позволяют выполнить процедуру неразрушающего контроля качества шва.

Широкой популярностью пользуется ванная состыковка арматуры, так как она применяется при достаточно большом сечении арматурных прутьев, которое достигает 10 см.

При помощи ванной состыковки, например, крепятся фланцы к металлическим трубам, соединяются арматурные столбы и каркасы и пр. Изделия, которые производятся указанным способом, отличаются высокой прочностью и надежностью.

Конструкции швов состыкованных, крестообразных, тавровых и нахлесточных соединений арматуры, их размеры до и после сварочных работ должны соответствовать требованиям ГОСТ 14098-2014. Здесь прописано, для какого класса арматуры и для какого ее диаметра подходит тот или иной способ.

Арматура по своему химическому составу должна соответствовать  ГОСТ 5781-82, ГОСТ 10884-94 и другим нормативным документам.

ТЕРМИНЫ И ПОЯСНЕНИЯ

Сп 260.1325800.2016 конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. правила проектирования (с изменением n 1)

Таблица 30

Термин Пояснение
Ванная сварка Процесс, при котором расплавление торцов стыкуемых стержней происходит, в основном, за счет тепла ванны расплавленного металла
Ванная механизированная сварка Процесс ванной сварки, при котором подача сварочной проволоки в зону сварки производится автоматически, а управление дугой или держателем — вручную
Ванная одноэлектродная сварка Процесс ванной сварки, при котором электродный материал в виде одиночного (штучного) электрода подается в зону сварки вручную
Дуговая механизированная сварка порошковой проволокой Процесс сварки, при котором электродный материал в виде порошковой проволоки подается в зону сварки автоматически
Инвентарная форма Приспособление многоразового (медь, графит) использования, обеспечивающее формирование наплавленного металла при ванной сварке и легкое удаление после сварки
Стальная скоба-накладка Вспомогательный элемент, обеспечивающий формирование сварного шва, являющийся неотъемлемой частью соединения и воспринимающий часть нагрузки при работе соединения в конструкции
Крестообразное соединение Соединение стержней, сваренных в месте пересечения
Осадка (h, мм) стержней в крестообразных соединениях Величина вдавливания стержней друг в друга на участке, нагретом при контактной сварке до пластичного состояния
Комбинированные несущие и формующие элементы Элементы, состоящие из остающейся стальной полускобы-накладки и инвентарной медной полуформы
Дуговая механизированная сварка под флюсом без присадочного металла Процесс, в котором весь цикл сварки выполняется в заданном автоматическом режиме
Дуговая ручная сварка с малой механизацией под флюсом без присадочного металла Процесс, в котором вспомогательные операции частично механизированы, а весь цикл сварки выполняется вручную

Способы сварки

Чаще прутки варят встык, реже – внахлест. Качество шва при стыковой сварке выше, предусмотрен провар металла по всей площади стыка. Крепление стержней внахлест ненадежное, не рассчитано на изгиб, кручение. Работы проводятся с использованием плавящегося электрода. Можно ли сваривать арматуру без наплавки, рассказывается в разделе «Контактная точечная». А пока подробно о каждом из способов крепления арматурных стержней методом наплавки.

Читайте также:  Орбитальная сварка труб малого диаметра: оборудование, преимущества

Внахлест

Сварка арматуры для каркасов, испытывающих небольшую нагрузку на изгиб, кручение, производится внахлест, прутки накладывают друг на друга на 15 –30 см. При таком методе расход металла увеличивается. Угол наклона электрода до 15° к вертикали, шов делают с противоположных сторон обеих прутков или проваривают нахлест боковым непрерывным швом. Для работы используют плавящиеся электроды разных марок. Подробности в последнем разделе статьи. Место сварки предварительно зачищают металлической щеткой. Некоторыми электродами допускается работать по ржавчине.

Сварка арматуры внахлест производится для каркасов, испытывающих небольшую нагрузку на изгиб, кручение
Сварка арматуры внахлест производится для каркасов, испытывающих небольшую нагрузку на изгиб, кручение

Для качественного шва важно правильно подобрать параметры тока. Небольшая таблица свариваемости арматуры в зависимости от диаметра прутков (данные усредненные для стержней марок А500С и А400С):

Вид электрода Диаметр, мм Рабочий ток, А
Э42, СМ-11 3 100—140
4 160—220
5 180—280
УОНИ13/45 2 30—50
2,5 60—80
3 80—100
4 100—160
5 140—200
AНО-5 4 160—230
5 190—300
АНО-6 4 180—200
5 180—270
ОЭС-23 2 40—50
3 90—120
ВСЦ-4 3 90—100
4 120—160
МР-3, Э-46 3 90—120
4 160—180
5 170—230
6 280—320

Встык

Сварка арматуры производится для удлинения прутков до необходимого размера. Для заполнения стыка горячим расплавом используют U-образные накладки, называемые ванночками. Они бывают:

  • одноразовыми, подобно муфте остаются на соединении;
  • многоразового использования, их делают из графита, цветных сплавов (после остывания ванны расплава форму снимают).

Стыковая ванная сварка – распространенный метод, используемый на строительной площадке
Стыковая ванная сварка – распространенный метод, используемый на строительной площадке

Стыковая ванная сварка – распространенный метод, используемый на строительной площадке. Работы производят в горизонтальном и вертикальном положениях. Для работы используют плавящиеся электроды, подходящие под тип прутков. Работы проводят на высоких токах, до 400 А. Для работы используют трансформаторы, выпрямители, инверторы. Технические особенности выполнения стыковых соединений:

  • стыки зачищают, укладывают в ванночке с соблюдением соосности;
  • плавящийся электрод разжигается при касании одного из стержней;
  • образуемая ванна расплава постепенно заполняет стык, пустоты между прутками и материалом ванночки;
  • после кристаллизации расплава со шва счищают окалину.

Вместо ванночки, для стыковых горизонтальных соединений, иногда используют стальные угловые накладки, они ограничивают растекание ванны расплава подобно ванночке.

Контактная точечная

Стыковое соединение стержней безэлектродным методом в больших объемах производится стационарным оборудованием для сварки арматуры. Это специальные стационарные автоматы, установленные в цехах. На строительных площадках подобного оборудования нет.

Контактная точечная сварка арматуры
Контактная точечная сварка арматуры

Ванна расплава на поверхности арматуры при сварке контактным методом образуется за счет преобразования электрической энергии в тепловую при возникновении дуги, она прошивает металл насквозь. Ток подводится в рабочую зону по неплавящимся электродам. Разогретую зону стыка плотно сжимают. Метод энергозатратный, но высокопроизводительный. По сути, стыковая автосварка – контактно-точечный способ с высокой плотностью точек контакта.

Ручное оборудование стационарного или переносного типа используют для соединений внахлест. Площадь воздействия ограничена диаметром электродов. На строительной площадке контактно-точечная сварка не применяется из-за сложности транспортировки оборудования. При выполнении швов сварочными клещами качество шва ограничено силой давления на рычаги. На арматурные прутки марки АI оказывают давление от 30 до 50 МПа в зависимости от диаметра, на АII – от 60 до 80 МПа.

Контактная точечная сварка бывает двух типов:

  1. С непрерывным оплавлением стыка в течение 1–20 секунд в зависимости от диаметра прутка. Так варят холоднокатаные стержни типа АI из низкоуглеродистой стали.
  2. В прерывистом режиме. Прутки в зоне стыка предварительно прогревают. Метод применим для горячедеформированных прутков, при импульсной подаче тока в металле не возникает остаточных напряжений, отрицательно сказывающихся на качестве шва.

Область применения

Настоящий стандарт распространяется на сварные соединения стержневой и проволочной арматуры, сварные соединения стержневой арматуры с листовым и фасонным прокатом, выполняемые при изготовлении арматурных и закладных изделий железобетонных конструкций, а также при монтаже сборных и возведении монолитных железобетонных конструкций.

Стандарт устанавливает типы, конструкцию и размеры указанных соединений, выполняемых контактной и дуговой сваркой.

Стандарт не распространяется на сварные соединения закладных изделий, не имеющих анкерных стержней из арматурной стали.

Оценка эксплуатационных качеств сварных соединений

Комплексная оценка эксплуатационных качеств сварных швов производится с позиции их прочности, ударной вязкости, пластичности и пр. Она производится с учетом внешних факторов:

  1. Типа соединения, которое использовалось.
  2. Способа сварки.
  3. Марки стали и диаметра используемой арматуры.
  4. Температуры эксплуатации и производства.

Для оценки качества сварки арматуры при статической нагрузке в ГОСТе приведена таблица А1.

Если эксплуатационные качества оцениваются при многократно повторяющихся нагрузках, то рекомендовано снижать балл на 1. Также в процессе оценки рекомендовано ориентироваться на ГОСТы и нормативы на проектирование железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Таким образом, положения ГОСТ 14098-2014 устанавливают требования к работам по сварке арматуры. Они предполагают применение нескольких способов состыковки армирующих прутов. Среди них крестообразное, стыковое, нахлесточное и тавровое.

Источники

  • https://svarkaprosto.ru/tehnologii/kak-varit-armaturu-svoimi-rukami
  • https://aspektcenter.ru/svarivayemost-armatury-tablitsa-diametry/
  • https://dadai.ru/gost-14098-2014.html
  • https://allgosts.ru/91/080/gost_14098-2014
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/gost-armatura/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию