Вы здесь

СТО 02494680-0056-2007 Слоистое разрушение сварных соединений строительных стальных конструкций. Требования при проектировании, изготовлении и монтаже

Документ: 
СТО 02494680-0056-2007
Название: 
Слоистое разрушение сварных соединений строительных стальных конструкций. Требования при проектировании, изготовлении и монтаже
Аннотация (Область применения): 

Настоящий стандарт разработан в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» № 184-ФЗ и предназначен для организаций, разрабатывающих проектную и технологическую документацию по проектированию, изготовлению и монтажу сварных конструкций производственных зданий и сооружений.

Основанием для разработки стандарта явилась проблема слоистого разрушения, часто возникающая при возведении сварных стальных конструкций, особенно при использовании низколегированной стали. Слоистые трещины образуются в элементах из горячекатаного листового проката под воздействием сварочных напряжений и деформаций. В зарубежной научно-технической литературе многочисленные примеры образования слоистых трещин приводятся с конца 60-х годов XX столетия. В период с 1980 г. такие дефекты в значительном количестве были обнаружены также в стальных конструкциях, сооружаемых по отечественным проектам.

Образование слоистых трещин связано с большой анизотропией пластичности рядового листового проката. Анизотропия выражается в понижении характеристик пластичности (относительного сужения y, относительного удлинения d) при переходе от испытания в продольном направлении к испытанию в поперечном направлении и в резком снижении этих характеристик при испытании в направлении толщины (z-направлении). Главной причиной анизотропии пластичности является присутствие в стали в большом количестве микроскопических сернистых и кислородных неметаллических включений. Горячая прокатка выстраивает эти включения плоскими группами, параллельными поверхности проката. Уже при малой пластической деформации растяжения в z-направлении вдоль плоских скоплений неметаллических включений, из-за их слабого сцепления с металлом, возникают небольшие трещины, которые, сливаясь, образуют слоистое разрушение.

В жестких сварных соединениях для образования слоистых трещин оказываются достаточными пластические деформации в направлении толщины проката, вызванные усадкой швов, а также сварочными термическими напряжениями. Наиболее часто слоистые трещины образуются в соединениях угловой, тавровой и крестообразной формы из листов толщиной более 25 мм, реже - в стыковых соединениях. В сварном соединении слоистые трещины появляются вблизи границы плавления шва в зоне его термического влияния или недалеко от нее. В поперечном сечении соединений слоистые трещины имеют характерное ступенчатое строение, в котором преобладают плоские участки, параллельные поверхности проката.

Опасность образования слоистых трещин увеличивается присутствующим в сварном соединении диффузионным водородом. Он попадает в металл шва при сварке в основном из окружающей среды, сварочных материалов и находящихся на поверхности деталей ржавчины и загрязнений. Водород способствует замедленному разрушению. Наблюдаемое самопроизвольное образование трещин, продолжающееся в течение нескольких часов и даже суток после окончания сварки, связывают с диффузией водорода.

Слоистые трещины являются дефектами сварных соединений, создающими наибольшие трудности. Располагаясь параллельно плоскости проката, они часто не выходят на его поверхность и, оставаясь необнаруженными, предопределяют опасность последующего хрупкого или циклического разрушения. Особенно опасны слоистые трещины в соединениях и узлах, передающих растяжение и (или) изгиб, действующие в конструкциях, в направлении толщины проката (узлы примыкания ригелей и ферм к колоннам в рамных конструкциях, узлы присоединения консолей подкрановых балок к колоннам, узлы крепления стержней решетки к поясам в конструкциях глубоководных опор морских стационарных платформ и др.).

Ущерб, причиняемый слоистыми трещинами, весьма велик. Во многом он обусловлен большим объемом поражаемого металла. Устранение слоистых трещин - дорогостоящее и часто неосуществимое мероприятие, что приводит к необходимости замены уже изготовленных и даже смонтированных конструкций.

В современной металлургической технологии изготовления стали разработаны способы уменьшения анизотропии пластичности листового проката. Они включают ограничение содержания серы уровнем не более 0,005-0,010% и специальную обработку жидкой стали, изменяющую состав, форму, размеры и распределение неметаллических включений. Пластичность проката в z-направлении при этом резко увеличивается. Разработаны технические условия на поставку и освоено примышленное производство проката строительных сталей с гарантированной величиной относительного сужения yz при испытании на растяжение в направлении толщины.

Снижение вероятности слоистого разрушения сварных соединений и узлов может быть достигнуто также применением специальных приемов их конструирования и направленным изменением технологических процессов сварки. Положительное действие этих мероприятий обусловлено снижением сварочных деформаций и напряжений, действующих в направлении толщины, повышением равномерности их распределения, уменьшением жесткости соединений при изготовлении и монтаже, уменьшением начального содержания водорода в металле швов.

В настоящее время в практике отечественных строительных стальных конструкций отсутствуют нормы регулирования сопротивления слоистому разрушению. Предлагаемый стандарт является первой попыткой устранить этот пробел. Стандарт регламентирует правила выбора материала конструкций, формы соединений, технологии сварки, методов контроля, снижающих или исключающих вероятность образования слоистых трещин.

При разработке стандарта учтены накопленный производственный опыт и результаты многих зарубежных и отечественных исследований (в том числе проведенных в ЦНИИПСК им. Мельникова).

Стандарт может применяться организациями, выполняющими работы в области, установленной стандартом, если эти организации имеют сертификаты соответствия, выданные Органом по сертификации в системе добровольной сертификации, созданной организациями-разработчиками стандарта. Организация-разработчик не несет никакой ответственности за использование данного стандарта организациями, не имеющими сертификатов соответствия.

При разработке настоящего стандарта использованы нормативные документы, регламентирующие требования к стальному прокату и сварным соединениям на настоящий момент в части проектирования, изготовления и монтажа стальных строительных конструкций.

Формат: 
PDF
Размер: 
1.50 МБ
Категория: 

Добавить комментарий