| Диаметр арматуры, мм | Класс арматуры | Сварочный ток, А | Режим сварки | Время под током, с |
|---|---|---|---|---|
| Ø8 | А240, А400 | 150–200 | Жесткий | 0,3–0,5 |
| Ø10 | А240, А400, А500 | 180–250 | Жесткий | 0,4–0,6 |
| Ø12 | А240, А400, А500 | 220–300 | Жесткий/Мягкий | 0,5–1,0 |
| Ø16 | А400, А500 | 280–380 | Мягкий | 0,8–1,5 |
| Ø20 | А400, А500 | 350–450 | Мягкий | 1,0–2,0 |
| Ø25 | А400, А500, А600 | 420–520 | Мягкий | 1,5–2,5 |
| Ø32 | А400, А500, А600 | 480–580 | Мягкий | 1,8–3,0 |
| Ø40 | А500, А600 | 550–600 | Мягкий | 2,0–3,0 |
| Номинальный ток, А | ПВ при максимальном токе, % | ПВ при 75% нагрузки, % | ПВ при 50% нагрузки, % | Температурный режим |
|---|---|---|---|---|
| 150 | 60 | 80 | 100 | +40°C |
| 200 | 60 | 85 | 100 | +40°C |
| 250 | 60 | 80 | 100 | +40°C |
| 300 | 70 | 90 | 100 | +40°C |
| 400 | 70 | 90 | 100 | +40°C |
| 500 | 70 | 90 | 100 | +40°C |
| 600 | 80 | 100 | 100 | +40°C |
| Диаметр арматуры, мм | Класс арматуры | Диаметр электрода, мм | Сварочный ток, А | Марка электрода |
|---|---|---|---|---|
| Ø5–Ø8 | А240, А400 | 2,0–2,5 | 60–90 | МР-3, АНО-21 |
| Ø8–Ø10 | А240, А400, А500С | 3,0 | 80–120 | МР-3, АНО-21, УОНИ-13/45 |
| Ø12–Ø16 | А400, А500С | 3,0–4,0 | 120–160 | МР-3, УОНИ-13/45, АНО-21 |
| Ø18–Ø22 | А400, А500С, А600 | 4,0–5,0 | 160–220 | УОНИ-13/55, ТМУ-21У |
| Ø25–Ø32 | А500С, А600 | 5,0 | 200–250 | УОНИ-13/55, ТМУ-21У |
| Ø36–Ø40 | А500С, А600 | 5,0 | 220–280 | УОНИ-13/55 |
| Диаметр арматуры, мм | Усилие сжатия, кН | Диаметр электрода, мм | Осадка стержней, мм | Мощность машины, кВА |
|---|---|---|---|---|
| Ø8 | 1,0–1,5 | 25 | 0,5–1,0 | 75 |
| Ø10 | 1,5–2,0 | 30 | 0,8–1,2 | 100 |
| Ø12 | 2,0–3,0 | 35 | 1,0–1,5 | 100–150 |
| Ø16 | 3,0–4,5 | 40 | 1,2–2,0 | 150 |
| Ø20 | 4,5–6,0 | 45 | 1,5–2,5 | 200 |
| Ø25 | 6,0–8,0 | 50 | 2,0–3,0 | 250–300 |
| Ø32 | 8,0–10,0 | 55 | 2,5–3,5 | 300 |
| Ø40 | 10,0 | 60 | 3,0–4,0 | 400 |
Виды сварки арматуры в производстве ЖБИ
При производстве железобетонных изделий и монтаже арматурных каркасов применяются два основных метода электрической сварки, которые регламентированы ГОСТ Р 57997-2017 и ГОСТ 14098-2014. Контактная точечная сварка используется для изготовления плоских и пространственных каркасов, где требуется высокая производительность и надежность крестообразных соединений стержней. Дуговая сварка штучными покрытыми электродами применяется при монтаже закладных деталей, соединении стержней больших диаметров и в условиях, когда применение контактной сварки технологически невозможно.
Контактная точечная сварка обеспечивает формирование сварных соединений без применения присадочных материалов, за счет локального разогрева металла в зоне контакта пересекающихся стержней при прохождении мощного электрического импульса. Процесс характеризуется высокой скоростью выполнения соединения и возможностью автоматизации на многоэлектродных сварочных машинах. Ручная дуговая сварка предоставляет большую гибкость в работе с нестандартными конструкциями и используется в строительстве для стыковки рабочей арматуры на объекте.
Технические требования к сварным соединениям арматуры установлены ГОСТ Р 57997-2017, типы и конструкции соединений определены ГОСТ 14098-2014. Арматурная сталь классов А240, А400, А500, А600 производится согласно ГОСТ 34028-2016. Для свариваемой арматуры класса А500С дополнительные требования к химическому составу и свариваемости установлены ГОСТ 34028-2016 (раздел 6).
Контактная точечная сварка крестообразных соединений
Контактная точечная сварка арматурных сеток и каркасов выполняется на стационарных машинах серии МТП мощностью от 75 до 300 кВА или на многоэлектродных автоматах, обеспечивающих одновременную сварку нескольких точек. Процесс основан на выделении тепла в месте контакта стержней при прохождении импульса тока высокой плотности через зону сварки. Верхний и нижний электроды прижимают пересекающиеся стержни с заданным усилием, создавая электрический контур через свариваемые детали.
Жесткий и мягкий режимы сварки
Различают два основных режима контактной точечной сварки, выбор которых зависит от диаметра свариваемых стержней и класса арматурной стали. Жесткий режим характеризуется высокой плотностью тока в диапазоне 120–300 А/мм² и кратковременным импульсом продолжительностью 0,1–1,5 секунды. Этот режим применяется для сварки стержней малых диаметров от 8 до 16 мм классов А240 и А400, обеспечивая быстрый нагрев зоны контакта и высокую производительность процесса.
Мягкий режим предусматривает плавный нагрев с плотностью тока 80–160 А/мм² при увеличенной продолжительности импульса от 0,5 до 3 секунд. Такой режим используется для сварки арматуры диаметром свыше 16 мм и стержней классов А500 и А600, что предотвращает чрезмерную закалку зоны сварки и снижает остаточные напряжения в металле. Правильно подобранный режим обеспечивает образование качественного литого ядра сварной точки диаметром, превышающим диаметр меньшего из свариваемых стержней.
При контактной точечной сварке необходимо строго контролировать величину осадки стержней – их взаимное углубление друг в друга. Недостаточная осадка свидетельствует о малом сварочном токе или усилии сжатия, чрезмерная осадка указывает на перегрев зоны сварки. Смятие стержней электродами глубиной более 0,1 номинального диаметра не допускается, так как это снижает прочность соединения.
Параметры сварочного тока и режимы сварки
Величина сварочного тока является определяющим параметром при контактной точечной сварке и зависит от диаметра свариваемых стержней, их класса и требуемой прочности соединения. Для арматуры диаметром 8 мм класса А240 и А400 применяется ток в диапазоне 150–200 А при времени под током 0,3–0,5 секунды. С увеличением диаметра стержней пропорционально возрастает требуемая сила тока: для стержней диаметром 25 мм необходим ток 420–520 А, а для арматуры диаметром 40 мм применяется максимальный ток до 600 А.
Расчет параметров для конкретного соединения
При сварке стержней разных диаметров режим определяется по большему диаметру, а при соединении стержней из различных классов стали – по более высокому классу арматуры. Например, при сварке стержня диаметром 12 мм класса А400 со стержнем диаметром 8 мм класса А240 необходимо выбрать режим для диаметра 12 мм, что обеспечит достаточный провар большего стержня. Время под током при этом составит 0,5–1,0 секунды в зависимости от конкретной мощности сварочной машины.
На производстве ЖБИ применяются многоэлектродные сварочные машины с автоматическим управлением циклом сварки, где параметры режима задаются программно для каждого типа арматурного изделия. Оператор контролирует качество сварки по внешнему виду соединений и результатам испытаний контрольных образцов. При ручной настройке одноточечных машин сварщик производит пробные сварки для определения оптимальных значений тока, усилия сжатия и времени импульса.
Для изготовления плоской арматурной сетки из стержней диаметром 12 мм класса А500С необходимо установить жесткий режим сварки с током 250–280 А, усилием сжатия 2,5 кН и временем под током 0,6 секунды. Диаметр рабочей поверхности электродов должен составлять 35 мм. После сварки проверяется осадка стержней, которая должна находиться в пределах 1,0–1,5 мм.
Продолжительность включения сварочного оборудования
Продолжительность включения является важнейшей характеристикой сварочного оборудования, определяющей его работоспособность в условиях непрерывного производственного цикла. Этот параметр показывает процент времени от десятиминутного рабочего цикла, в течение которого аппарат может работать на заданном токе без перегрева и автоматического отключения защиты. Для оборудования, используемого в производстве ЖБИ, критически важно обеспечение высоких значений ПВ при номинальных токах сварки.
Температурные условия и нагрузочные режимы
Согласно ГОСТ Р МЭК 60974-1-2012, испытания сварочных аппаратов на продолжительность включения проводятся при температуре окружающей среды плюс 40 градусов Цельсия. При такой температуре аппарат с номинальным током 200 А и ПВ 60 процентов может работать под нагрузкой 6 минут из каждых десяти, после чего требуется четырехминутная пауза для охлаждения. При снижении рабочего тока до 75 процентов от номинального значения продолжительность включения возрастает до 85 процентов, а при работе на половинной мощности достигает 100 процентов.
В реальных условиях производства арматурных изделий фактическое ПВ обычно выше расчетного, так как между сварками существуют технологические паузы на установку деталей, перемещение изделия и контроль качества. Профессиональное оборудование для заводов ЖБИ характеризуется значениями ПВ от 70 до 100 процентов при номинальных токах, что обеспечивает стабильную работу в условиях массового производства арматурных сеток и каркасов мощностью несколько сотен точек в час.
Ручная дуговая сварка арматуры
Ручная дуговая сварка штучными покрытыми электродами применяется при монтаже арматурных конструкций, сварке закладных деталей и в случаях, когда использование контактной сварки невозможно по технологическим причинам. Основное преимущество метода заключается в возможности выполнения работ непосредственно на строительной площадке с использованием портативного сварочного оборудования. Процесс осуществляется короткими прихватками при горизонтальном расположении свариваемых стержней с применением короткой дуги.
Технология дуговой сварки крестообразных соединений
При сварке перекрестно лежащих стержней арматуры электрод располагается под углом 30–40 градусов относительно плоскости размещения стержней, при этом его торец направляется в угол, образуемый пересечением прутков. Длина дуги поддерживается минимальной, не превышающей диаметр электрода, что обеспечивает сосредоточение теплового воздействия в зоне соединения и предотвращает разбрызгивание металла. Свариваемые стержни должны быть плотно прижаты друг к другу без зазоров, что достигается применением монтажных приспособлений или прихваток.
Скорость перемещения электрода вдоль шва подбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерное заполнение сварочной ванны жидким металлом с плавным переходом к основному металлу стержней. Для арматуры диаметром до 10 мм применяются электроды диаметром 3 мм при токе 80–120 А, для стержней диаметром 18–22 мм используются электроды диаметром 4–5 мм при токе 160–220 А. Конкретные значения тока уточняются экспериментально в зависимости от марки электрода и пространственного положения шва.
Перед сваркой поверхность арматуры в зоне соединения очищается от ржавчины, окалины, масла и загрязнений на расстояние не менее 20 мм от места сварки. Допускается выполнение сварки по поверхности с плотной окалиной при использовании электродов с рутиловым покрытием типа МР-3 и АНО-21. Влажные электроды перед применением необходимо прокалить при температуре 150–200 градусов в течение одного часа.
Выбор электродов для различных классов арматуры
Для ручной дуговой сварки арматурных стержней применяются электроды с рутиловым или основным типом покрытия, выбор которых определяется классом свариваемой стали и требованиями к прочности соединения. Электроды с рутиловым покрытием марок МР-3 и АНО-21 обеспечивают стабильное горение дуги, легкое зажигание и хорошее формирование шва, что делает их предпочтительными для сварки арматуры классов А240 и А400 в монтажных условиях.
Электроды для свариваемой арматуры А500С
При сварке арматуры класса А500С с дополнительной характеристикой С, обозначающей повышенную свариваемость, применяются электроды типа Э42 и Э46 согласно ГОСТ 9466-75. Наиболее распространенными являются марки УОНИ-13/45 и УОНИ-13/55 с основным фтористо-кальциевым покрытием, обеспечивающие высокую пластичность металла шва и стойкость к образованию трещин. Эти электроды требуют предварительной прокалки и соблюдения технологии сварки, но обеспечивают максимальную надежность соединений ответственных конструкций.
Для стержней диаметром 5–8 мм используются электроды диаметром 2,0–2,5 мм, при этом сварочный ток устанавливается в пределах 60–90 А в зависимости от конкретного диаметра электрода и марки покрытия. Арматура диаметром 25–32 мм сваривается электродами диаметром 5 мм при токе 200–250 А, что требует применения профессионального сварочного оборудования достаточной мощности. Количество проходов при многослойной сварке определяется толщиной свариваемых элементов и типом соединения.
Механические параметры контактной сварки
Усилие сжатия электродов является критическим параметром, обеспечивающим качественное формирование сварного соединения при контактной точечной сварке. Это усилие создается пневматическим или гидравлическим приводом сварочной машины и поддерживается постоянным в течение всего цикла сварки. Для стержней диаметром 8 мм требуется усилие сжатия 1,0–1,5 кН, для диаметра 20 мм необходимо 4,5–6,0 кН, а при сварке арматуры диаметром 40 мм усилие достигает 10 кН.
Электроды для контактной сварки
Электроды контактных точечных машин изготавливаются из бронзовых сплавов БрХ или БрХЦр, обладающих высокой электропроводностью и достаточной механической прочностью. Диаметр рабочей поверхности электрода выбирается в зависимости от диаметра свариваемых стержней: для арматуры диаметром 12 мм применяется электрод диаметром 35 мм, для стержней диаметром 25 мм используется электрод диаметром 50 мм. Форма рабочей поверхности электрода должна быть сферической или плоской в зависимости от профиля арматуры и требований технологии.
Состояние электродов критически влияет на качество сварки, поэтому они подлежат регулярной зачистке и при необходимости замене. Непараллельность торцов верхнего и нижнего электродов не должна превышать 3 градусов, несоосность электродов ограничивается 1 мм. Мощность сварочной машины подбирается исходя из максимального диаметра свариваемых стержней: для арматуры до 12 мм достаточно машины мощностью 100–150 кВА, для стержней диаметром 32–40 мм требуется оборудование мощностью 300–400 кВА.
Осадка свариваемых стержней измеряется как разность между суммарной толщиной стержней до и после сварки в месте их пересечения. Для арматуры диаметром 12 мм осадка должна составлять 1,0–1,5 мм, для стержней диаметром 25 мм допускается осадка 2,0–3,0 мм. Систематическое отклонение осадки от нормативных значений свидетельствует о необходимости корректировки режима сварки или состояния электродов.
Контроль качества сварных соединений УЗК
Ультразвуковой контроль является основным неразрушающим методом проверки качества сварных соединений арматуры, позволяющим выявить внутренние дефекты без нарушения целостности конструкции. Метод основан на способности ультразвуковых волн частотой более 20 кГц проникать в структуру металла и отражаться от поверхности несплошностей, пустот, непроваров и других дефектов сварного шва. Контроль выполняется с использованием специализированных дефектоскопов теневым или эхо-импульсным методами.
Методы ультразвукового контроля стыковых соединений
Для контроля стыковых соединений арматуры диаметром от 16 до 40 мм применяется теневой метод согласно ГОСТ 23858-79, при котором излучающий и принимающий датчики устанавливаются с противоположных сторон сварного шва. Ультразвуковые волны проходят через зону сварки, и при наличии дефектов происходит ослабление или полное затухание сигнала на приемном датчике. Амплитуда прошедшего сигнала, измеряемая в децибелах, служит характеристикой качества соединения и сравнивается с эталонными значениями для бездефектных образцов.
Зеркально-теневой метод используется для контроля соединений, выполненных в инвентарных формах или на стальных скобах-накладках, где доступ к зоне сварки ограничен. При этом методе ультразвуковая волна отражается от задней поверхности стержня и возвращается к датчику, а дефекты выявляются по изменению характера отраженного сигнала. Перед проведением УЗК поверхность стержней в зоне установки датчиков очищается от окалины, ржавчины и загрязнений, наносится контактная среда для обеспечения акустического контакта.
Ультразвуковой контроль сварных соединений должен выполняться специалистами, имеющими соответствующую квалификацию и аттестацию. Дефектоскопическое оборудование подлежит обязательной поверке и должно иметь действующие сертификаты. Результаты контроля оформляются протоколами с указанием типа соединения, примененного метода, характеристик дефектов и заключения о годности продукции.
Оценка результатов контроля
По результатам ультразвукового контроля сварные соединения классифицируются по качеству в соответствии с требованиями ГОСТ Р 57997-2017 и ГОСТ 23858-79. Соединение считается качественным, если амплитуда прошедшего или отраженного сигнала находится в пределах допустимых значений для данного типа и размера соединения. Обнаруженные дефекты оцениваются по их характеру, размерам и расположению в сварном шве. Соединения с недопустимыми дефектами подлежат вырубке и повторной сварке с последующим контролем качества.
