Возведение металлоконструкций. Способы повышения производительности.

Год 2011. На фотографии - мост через Белгородское водохранилище. На строительстве этого моста впервые было применено приспособление «магнитный держатель подкладных пластин», МДПП-1у, разработанное ООО «МАГНИТ плюс». По отзывам коллег из ОАО «Мостотрест» применение магнитного крепежа при строительстве этого моста явилось фактором увеличения производительности монтажных и сварочных работ, позволившим смонтировать более 1800 тон металлоконструкций за месяц.

Традиционно, при формирования одностороннего сварного шва с помощью подкладных керамических пластин используются струбцины, прижимные домкраты, стяжки, распорки. В крайних случаях крепления приваривают. По окончании работ место приварки требуется тщательно зачистить. Но, это компромиссное решение, от него необходимо уходить, т.к. страдает качество основного металла, остаются прижоги, которые в дальнейшем являются источниками коррозийных разрушений. Стандарты «Трансстроя» не рекомендуют приварку скоб и упоров при невозможности использования других способов и это сильно осложняет задачу сварщиков.

МАГНИТНЫЙ ДЕРЖАТЕЛЬ ПОДКЛАДНЫХ ПЛАСТИН МДПП-1У

В чем суть приспособления? Вместо привариваемых скоб используются два магнита с отключаемым магнитным полем. Между магнитами расположен прижимной механизм, который фиксирует пластину с достаточным усилием при изменении геометрии металла. Наш опыт позволил сконструировать прижим таким образом, что бы магниты не оказывали влияние на процесс сварки, но задачу удержания пластин выполняли безукоризненно.

Внешний вид МДПП-1у

Применение традиционной технологии

Применение МДПП-1у

Использование этого приспособления выявило один единственный «побочный» эффект - существенное повышение производительности и освобождение от участия в операции сварщика 5-6 разряда. Ликвидирована одна из самых трудоемких операций по приварке креплений к металлоконструкциям. По традиционной технологии монтируют и демонтируют подкладки и крепеж бригада из 3 человек (2 монтажника 4-5 разряда и сварщик 6 разряда (сварка в потолочном положении). Всего на монтаж-демонтаж тратится до 3,5 часов. 

Трудозатраты на работу с магнитными держателями значительно меньше. После сварки стыка демонтаж подкладок занимает 10 минут. Это существенное преимущество, т.к. большую часть рабочего времени бригада монтажников занимается устранением последствий приварки креплений: подварка в потолочном положении, зачисткой мест демонтажа и восстановлением грунтовочного покрытия. Максимально возможное время, которое тратит звено на монтаж-демонтаж подкладных пластин – 1 час 50 минут. При этом высвобождается сварщик. При использовании подкладных пластин экономия времени при проварке 10-12 метрового шва составляет 4-5 часов. 

Магнитный держатель МДПП-1У прошел опытную проверку в отношении влияния постоянного магнитного поля на процесс сварки  в ЦНИИС НИЦ «Мосты» (г. Воронеж) . Получено положительное разрешение  использования.

МАГНИТНАЯ КЛЕММА МК-500, МАГНИТНЫЕ ДЕРЖАТЕЛИ, МАГНИТНЫЕ ПРИЖИМЫ

Приспособление, которое облегчает труд сварщика-мостостроителя – магнитная клемма или магнитная масса, которая используется в тех случаях, когда использование клещевого зажима или струбцины невозможно. Надежно крепится на фасонной поверхности. Долго служит за счет надежного контакта с поверхностью заземления. Выпускаем два варианта: на 315 и 500 Ампер. Дополнительная функция данного приспособления – магнитный угольник. У магнитной клеммы три рабочих поверхности под углами 90 и 45 градусов. 

Для удержания двух деталей под углом 90 градусов и последующей сварке мостостроители используют ДМЖ 5/2. Это магнитный держатель с двумя рабочими плоскостями, усилие на отрыв каждой составляет 900 кг при собственном весе всего 8 кг. При установке угольника на металлической поверхности, магнит включается нажатием кнопки. Чтобы снять угольник требуется отжать кнопку монтажкой.

Сварочный угольник УММ-1 - оснащен мощными магнитами в основании и имеет силу притяжения в 1200 кг, на вертикальной поверхности три подвижных магнита с отключаемым магнитным полем . Этот угольник отрывается от рабочей поверхности при помощи кулачкового механизма.

Магнитный прижим для устранения депланаций. Незаменимая вещь, когда надо прижать кромку тонкого листового металла. Магнит с отключаемым магнитным полем устанавливается на рабочую поверхность, и рукой, при помощи рычага, прижимается кромка. Усилие на отрыв 500 кг.

РАЗМАГНИЧИВАНИЕ И УСТРАНЕНИЕ МАГНИТНОГО ДУТЬЯ

Враг сварщика, влияющий на качество работы и производительность – намагниченность. Причин намагниченности много, но в любом случае, этот фактор снижает качество сварного шва. Провоцирует явление «магнитного дутья» вплоть до невозможности проведения работ. Самый простой способ борьбы с «магнитным дутьем» - компенсация магнитного поля рабочих кромок при помощи постоянных магнитов. МАГНИТ плюс выпускает три варианта компенсационных магнитов: регулируемые и нерегулируемые.

На фото приведен пример использования регулируемого магнита при сварке трубопровода, эти магниты активно применяются и в мостостроении, например, на строительстве Керченского моста сейчас работают десятки комплектов.

Второй вариант борьбы с намагниченностью – полное размагничивание. Применяется, когда нет возможности использовать компенсационные магниты, например, при автоматической сварке. Мы изготавливаем размагничивающую установку КУДИН -200А.

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ: ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ 

Остаточные сварочные напряжения металла – причина возникновения дефектов металла. Язвенная коррозия, питтинги, коррозийное растрескивание, трещины. Чаще всего остаточные сварочных напряжения устраняют термообработкой, методом ударной нагрузки или естественным старением. Каждая технология имеет свои недостатки Термообработка - дорогая: большие затраты электроэнергии и длительность технологического процесса и не всегда возможна из-за габаритов конструкции. Упругая деформация - не надежна, естественное старение - может продолжаться до года.

Предлагаем  альтернативные способы снятия механических напряжений, менее затратные: метод низкочастотной вибрационной обработки и метод ультразвуковой ударной обработки.

Альтернатива термообработке - низкочастотная вибрационная обработка на резонансной частоте. Сущность способа заключается в создании в конструкции после сварки переменных напряжений с помощью вибровозбудителя.  Виброобработка осуществляется на резонансных или близких к ним частотах в течение определенного промежутка времени, обычно это не больше 15-20 минут. 

Экономический выигрыш при использовании вибрационной обработки очевиден:

• нет необходимости выделения отдельного участка под печь
• энергозатраты несравнимо ниже, стоимость оборудования ниже, затраты на обслуживание.
• продолжительность технологического процесса значительно меньше.

Если говорить о применении в мостостроении, то преимуществом этого способа является использование установки вне цеха, на выезде, непосредственно в зоне сборки металлоконструкции.

Еще один способ упрочнения сварного шва – ультразвуковая ударная обработка. Технология относится к методу пластической деформации. На ультразвуковой частоте инструментом, состоящим из нескольких игл-ударников, оператор поступательно обрабатывает зону шва и околошовной зоны. В отличие он вибрационной обработки, в данном случае обрабатывается только зона сварного шва. В поверхностном слое образуются поверхностный упрочняющий слой, с сопротивляемостью к образованию трещин. По данным американских исследователей данный метод увеличивает срок службы мостовых конструкций на 50 лет. (Публикации Статникова Ефима Шмулевича)

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

В разговорах о снятии остаточных напряжений естественно возникает вопрос контроля. Как узнать, остаются напряжения в металлоконструкции или нет? Для решения данного вопроса мы предлагает использовать магнитоанизотропный сканер-дефектоскоп под названием Стрессвижн.

Стрессвижн дает послойную визуализацию напряженного состояния поверхностных слоев. Выявляет концентраторы напряжений, места зарождения дефектов. Результат сканирования -карты концентраторов напряжений и разницы главных механических напряжений. На изображении вы видите картограммы, полученные прибором до и после обработки металлоконструкции. Прибор выдает информацию в относительных единицах, раскрашивая зоны с высокими величинами в более яркие, контрастные цвета. Слева – сварной шов до обработки, справа – после. Оператор пошагово пермещает датчик прибора по координатной сетке, нанесенной на исследуемую поверхность , результат записывается в электронном виде.

Прибор ДОН-5ЦЗ дает точные данные по величине, знаку и направлению осей остаточных механических напряжений. Метод определения основан на упругой нагрузке, возникающей в локальной области исследуемого изделия, путем засверловки несквозного отверстия малого диаметра и глубины.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
РАЗДЕЛКА ФАСКИ ПОД СВАРКУ: КАЧЕСТВО БЕЗ УШМ

Использование на этапе подготовки кромки металла под сварку специальных кромкофрезерных машин вместо болгарок. Магнит плюс предлагает ручную машину собственного производства МКФП-20К. Выполняет торцовку на листе  20 мм и снимает фаску от 0 до 60 градусов  и шириной 20 мм. Режущий инструмент – две фрезерные головки, по 8 твердосплавных пластин каждая. Легкое движение машины вдоль кромки за счет направляющих роликов. Фреза дает высокое качество поверхности после обработки. Кромкорез мобильный, компактный, работает в ограниченном пространстве. Низкая себестоимость операции, надежность и невысокая цена по сравнению с таким же машинками иностранного изготовления.

ЗАЧИСТКА СВАРНОГО ШВА: БЕЗ УСТАЛОСТИ И БЕЗ ЗАДИРОВ

Зачистка сварного шва. На этом этапе грандиозную скорость операции дает использование ленточно-шлифовальной машины FEIN GHB15-50 вместо углошлифовальных машин. По оценкам коллег, которые опробовали эту машинку на строительстве ЗСД в Санкт-Петербурге зачистка сварного шва происходит быстрее в 3-5 раз. Зачищенная поверхность имеет высокое качество, движение ленты машины соосно сварному шву, не возникает круговых задиров. Машина удобно лежит в руках, нагрузка сбалансирована между левой и правой рукой, нет вибрации и другого вредного воздействия на рабочего.