Сварка металлоконструкций

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Серия «Учебники ТГАСУ»

Т.Ю. Малеткина

СВАРКА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

Рекомендовано Учебно-методическим советом ТГАСУ 

в качестве учебного пособия 

для студентов вузов, 

обучающихся по направлению подготовки бакалавров 

«Наземные транспортно-технологические комплексы», 
по профилю «Подъемно-транспортные, строительные, 

дорожные средства и оборудование»

Томск

Издательство ТГАСУ

2021

УДК 621.791:621.791.03(075)
ББК 34.445.32я+34.412я73

М18

Серия «Учебники ТГАСУ» основана в 2013 году

Малеткина, Т.Ю.

Сварка металлоконструкций : учебное пособие / Т.Ю. Ма
леткина. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2021. –
118 с. – Текст : непосредственный.

ISBN 978-5-93057-975-8

В пособии представлены учебные материалы для выполнения 

самостоятельной работы и методические указания к выполнению контрольной работы при изучении дисциплины «Резка и сварка металлоконструкций». Приводятся общие сведения об основных способах 
сварки металлоконструкций, нормативных документах и основах проектирования технологического процесса сварки с оформлением операционно-технологической карты.

Учебное пособие предназначено для студентов заочной, очно
заочной и дневной форм обучения по профилю подготовки «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» (ПТСДМиО). Учебное пособие может быть использовано при 
изучении дисциплин «Сварочные работы на объектах нефтегазовой 
отрасли» и «Сварочно-монтажные работы при сооружении трубопроводов и конструкций» студентами всех форм обучения.

УДК 621.791:621.791.03(075)
ББК 34.445.32я+34.412я73

Рецензенты:
докт. техн. наук, профессор НИ ТПУ Л.А. Саруев;
докт. техн. наук, профессор ТГАСУ В.К. Шилько.

ISBN 978-5-93057-975-8
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2021

© Малеткина Т.Ю., 2021

М18

ВВЕДЕНИЕ

Сварка является ведущим технологическим процессом из
готовления большинства металлоконструкций.

С развитием науки и совершенствованием технологических 

процессов расширяется набор применяемых видов и способов 
сварки, усложняются конструкции и растёт объём сварочных работ.

Основные промышленные способы сварки плавлением свя
заны с нагревом металла до высоких температур и последующим 
охлаждением с различными скоростями. Эти факторы, а также 
возникающие сварочные напряжения способствуют изменению 
структуры и свойств свариваемых металлов и сплавов. В связи 
с этим важно знать и учитывать специфику термического или 
термодеформационного цикла сварки, под действием которого 
происходит формирование структуры и свойств сварных соединений (прочности, пластичности, вязкости, коррозионной стойкости и т. д.), определяющих надёжность конструкции в целом.

Важно учитывать, что в сварных конструкциях, изобилую
щих концентраторами напряжений, материал конструкции при 
эксплуатации длительное время должен выдерживать статические, динамические, переменные нагрузки, часто при низких температурах и в агрессивных средах. Поэтому существуют определённые требования к конструктивным параметрам сварного шва, 
сварочным материалам, режимам технологических процессов, 
качеству и надёжности сварных конструкций. Эти требования 
представлены в нормативно-технической документации: государственных стандартах на стали и сварные соединения (ГОСТ), 
строительных нормах и правилах (СНиП), сводах правил (СП), 
технических условиях (ТУ) и руководящих документах для 
сварки определённых металлоконструкций (РД). Все требования 
по технологическому процессу сварки должны соответствовать 
нормативным документам и отражаются в операционной либо 
операционно-технологической картах.

Данное учебное пособие предназначено для выполнения кон
трольных и практических работ студентами заочной, очно-заочной 
и дневной форм обучения, дистанционного обучения, самостоятельного изучения разделов дисциплины «Резка и сварка металлоконструкций», связанных со сварочным производством и разработкой технологического процесса сварки металлоконструкций.

В результате работы с материалом данного учебного посо
бия студент должен знать:

− сущность процессов сварки, современные способы сварки, 

применяемые в строительстве, и сварочное оборудование;

− способы механизации и автоматизации технологических 

процессов сварки и резки;

− современные сварочные материалы и условия их приме
нения;

− физическую сущность явлений, происходящих в материа
лах при осуществлении сварочных процессов, и влияние их на 
свойства материалов.

В результате выполнения практической работы студент 

приобретает навыки по самостоятельному проектированию технологического процесса сварки узла или элемента при изготовлении металлоконструкции. На основе анализа теоретического материала данного учебного пособия он должен правильно выбрать 
сварочные материалы, последовательность выполнения сварных 
швов, рассчитать режимы технологического процесса сварки заданного элемента или узла металлоконструкции, подобрать сварочное оборудование и определить способ снятия остаточных 
сварочных напряжений. Завершающим этапом работы должно 
стать оформление технологической карты на сварку.

1. ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Контрольная работа представляет собой комплексную за
дачу по разработке технологической документации в форме операционной технологической карты на сварку определённой металлической конструкции.

Для выполнения задачи требуется изучение теоретического 

раздела данного учебного пособия.

При оформлении контрольной работы обязательно должны 

быть выполнены все требуемые этапы и в той логической последовательности, которая отражена в задании. При этом в работе 
должен быть описан весь процесс выполнения задания с подробными расчетами, с указанием единиц измерения всех физических 
величин.

Номер варианта контрольной работы выбирается из таблицы 

вариантов по последним цифрам номера зачётной книжки (табл. 1). 
Методические рекомендации по выполнению расчётной задачи для 
определенного способа сварки представлены в разных разделах.

Таблица 1

Варианты контрольной работы

Вариант
Последние цифры номера зачётной книжки

1
001; 011; 021; 031; 041; 051; 061; 071; 081; 091; 101; 111 и т. д.

2
002; 012; 022; 032; 042; 052; 062; 072; 082; 092; 102; 112 и т. д.

3
003; 013; 023; 033; 043; 053; 063; 073; 083; 093; 103; 113 и т. д.

4
004; 014; 024; 034; 044; 054; 064; 074; 084; 094; 104; 114 и т. д.

5
005; 015; 025; 035; 045; 055; 065; 075; 085; 095; 105; 115 и т. д.

6
006; 016; 026; 036; 046; 056; 066; 076; 086; 096; 106; 116 и т. д.

7
007; 017; 027; 037; 047; 057; 067; 077; 087; 097; 107; 117 и т. д.

8
008; 018; 028; 038; 048; 058; 068; 078; 088; 098; 108; 118 и т. д.

9
009; 019; 029; 039; 049; 059; 069; 079; 089; 099; 109; 119 и т. д.

10
010; 020; 030; 040; 050; 060; 070; 080; 090; 100; 110; 120 и т. д.

Вариант 1

Разработайте процесс автоматической сварки под флюсом 

сварной балки из двух швеллеров с дополнительным использованием съёмной флюсо-медной подкладки (рис. 1). Материал, размеры 
конструкции и сварного шва представлены в табл. 2. Конструктивные параметры сварного шва соответствуют ГОСТ 8713–79. Укажите тип соединения. Выберите марку и диаметр сварочной проволоки, марку флюса. По справочным данным подберите величину сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки. Укажите 
вылет электрода, род тока и полярность, высоту слоя флюса. По 
размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла и расход 
электродной проволоки. Рассчитайте время сварки. Определите 
количество электроэнергии, затраченное на сварку, и необходимое 
оборудование. Результаты оформите в виде операционной карты 
(см. прил. 3).

Таблица 2

Данные для выполнения задания

Последние

цифры номера за
чётной книжки

Марка
стали

s, мм
a, мм
l, мм
b, мм
g1, мм

001, 061, 121, 
181, 241
10ХНДП
4
1500
16
1,0  0,5
1,5

011, 071, 131, 
191, 251
12Г2СД
5
1000
16
1,5  1,0
1,5

021, 081, 141, 
201, 261
Ст3сп
6
1500
21
1,5  1,0
1,5

031, 091, 151, 
211, 271
09Г2С
7
2000
21
2,0  1,0
2,0

041, 101, 161, 
221, 281
Ст3Гсп
10
3000
26
2,0  1,0
2,0

051, 111, 171, 
231 и т. д.
14Г2АФ
12
3500
28
4,0  1,0
2,0

Рис. 1. Сварная балка

Вариант 2

Разработайте процесс ручной дуговой сварки конструкции 

(рис. 2). Материал, размеры конструкции и сварного шва представлены в табл. 3. Конструктивные параметры сварного шва соответствуют ГОСТ 5264–80. Укажите тип соединения. Выберите тип 
и диаметр электрода, род тока и полярность. Рассчитайте величину 
сварочного тока, скорость сварки. По размерам шва подсчитайте 
массу наплавленного металла и расход электродов с учётом потерь. Рассчитайте время сварки. Определите количество электроэнергии, затраченное на сварку, и необходимое оборудование. Результаты оформите в форме операционной карты (см. прил. 3).

Таблица 3

Данные для выполнения задания

Последние 

цифры номера 

зачётной 
книжки

Марка
стали

В, в Н/мм2 

для листового про
ката

s, 
мм

a, мм
катет 
К, мм

g, мм

002, 062, 122, 
182, 242
12Г2СД
510
3
500
3+1
0+1

012, 072, 132, 
192, 252
10ХНДП
470
5
2000
6+2
0+2

022, 082, 142, 
202, 262
Ст3Гсп
390
8
1500
10+2
0+2

032, 092, 152, 
212, 272
09Г2С
490
6
1200
7+2
0+2

042, 102, 162,
222, 282
15Г2АФДпс
540
7
3000
8+2
0+2

052, 112, 172, 
192, 232 и т. д.
14Г2АФ
540
4
400
5+1
0+2

Рис. 2. Конструкция базы под колонну

Вариант 3

Разработайте процесс механизированной сварки проволокой 

сплошного сечения в среде углекислого газа резервуара круглого 
сечения из двух штампованных заготовок в форме полусфер и листа проката (рис. 3). Материал, размеры конструкции и сварного 
шва представлены в табл. 4. Конструктивные параметры сварного 
шва с остающейся подкладкой соответствуют ГОСТ 14771–76. 
Укажите тип соединения. Выберите марку и диаметр сварочной
проволоки. По справочным данным подберите величину сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, расход газа. Укажите 
вылет электрода, род тока и полярность. По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла и расход электродной проволоки. Рассчитайте время сварки. Определите количество электроэнергии, затраченное на сварку, и необходимое оборудование. Результаты оформите в форме операционной карты (см. прил. 3).

Таблица 4

Данные для выполнения задания

Последние цифры 
номера зачётной

книжки

Марка стали
s, мм
d, мм
a, мм
l, мм
g, мм

003, 063, 123, 183, 
243
20
6
1000
2000
8  2
1,0

013, 073, 133, 193, 
253
Ст3Гпс
5
500
1000
8  2
1,0

023, 083, 143, 203, 
263
Ст3сп
8
750
1500
10  2
1,0

033, 093, 153, 213, 
273
09Г2С
3
600
1200
6  2
1,0

043, 103, 163,
223, 283
10пс
7
2000
3000
8  2
1,0

053, 113, 173, 193, 
233 и т. д.
08кп
4
1300
2000
6  2
1,0

Рис. 3. Резервуар

Вариант 4

Разработайте процесс автоматической сварки под флюсом 

и на флюсовой подушке заготовки резервуара из листов проката 
(рис. 4). Материал, размеры конструкции и сварного шва представлены в табл. 5. Конструктивные параметры сварного шва соответствуют ГОСТ 8713–79. Укажите тип соединения. Выберите марку 
и диаметр сварочной проволоки, марку флюса. По справочным 
данным подберите величину сварочного тока, напряжение дуги, 
скорость сварки. Укажите вылет электрода, род тока и полярность. 
По размерам шва подсчитайте массу наплавленного металла и расход электродной проволоки. Рассчитайте время сварки. Определите количество электроэнергии, затраченное на сварку, и необходимое оборудование. Результаты оформите в форме операционной 
карты (см. прил. 3).