Сварочные работы: виды швов, допуск и охрана труда

Сварной шов — это участок сварного соединения, образованный расплавленным и затвердевшим металлом. При дуговой сварке металл кромок и присадочный металл электрода плавятся в общую ванну, которая после остывания кристаллизуется и связывает детали в единое целое. Именно поэтому грамотно выполненный шов по прочности не уступает основному металлу, а часто и превосходит его.

В сечении шва выделяют несколько зон: наплавленный металл (то, что застыло из ванны), зону сплавления (граница, где основной металл частично оплавился) и зону термического влияния — участок металла рядом со швом, который не плавился, но изменил структуру от нагрева. Самые опасные дефекты — непровар и поры — рождаются именно на границе сплавления, поэтому контроль качества всегда смотрит туда.

Сварочные работы — это не только сам процесс плавления, но и подготовка кромок, выбор режима, контроль геометрии и последующая проверка шва. Если нужна не теория, а готовый результат на объекте, проще доверить сварочные работы по металлу с выездом сварщика аттестованной бригаде — особенно когда речь о несущих узлах.

Тип соединения определяется тем, как расположены детали относительно друг друга. По ГОСТ 5264-80 (ручная дуговая сварка) выделяют четыре основных вида соединений, и каждый из них имеет свой характерный шов.

Стыковое соединение

Детали лежат в одной плоскости, торцами друг к другу. Это самое прочное и экономичное соединение: металл работает по всему сечению, расход присадки минимален. Применяют для листов, труб, полос. На толстом металле кромки разделывают под углом (V- или X-образно), чтобы провар прошёл на всю толщину.

Угловое соединение

Детали сходятся под углом (чаще 90°), образуя букву «Г». Шов накладывается в угол. Типично для рам, коробов, каркасов.

Тавровое соединение

Одна деталь торцом упирается в плоскость другой, образуя букву «Т». Очень распространено в металлоконструкциях — стойки к балкам, рёбра жёсткости. Шов угловой, накладывается с одной или двух сторон.

Нахлёсточное соединение

Детали накладываются одна на другую внахлёст и провариваются по кромкам. Просто в сборке, не требует точной подгонки торцов, но расходует больше металла и хуже работает на усталость. Часто встречается в нетребовательных конструкциях и при ремонте.

Сам шов классифицируют по нескольким независимым признакам — на чертеже и в задании сварщик видит сразу все эти характеристики.

По типу соединения

Стыковые швы (в стыковых соединениях) и угловые швы (в угловых, тавровых, нахлёсточных). Это базовое деление.

По положению в пространстве

• Нижнее — шов варят сверху вниз, ванна не стремится стечь. Самое простое и качественное положение.
• Горизонтальное — шов идёт горизонтально на вертикальной плоскости.
• Вертикальное — шов поднимается снизу вверх по вертикали, металл норовит стечь, нужен меньший ток и техника.
• Потолочное — самое трудное: ванна над головой, требует высокой квалификации.

По протяжённости

Сплошные (непрерывные) и прерывистые. Прерывистый шов экономит металл и снижает деформации на ненагруженных участках.

По числу проходов

Однопроходные и многопроходные. Толстый металл варят в несколько слоёв: корневой проход, заполняющие и облицовочный.

Условные обозначения швов на чертежах регламентирует ГОСТ 2.312-72. Шов показывают линией-выноской с полкой: над полкой или под ней пишут обозначение — стандарт на тип шва (например, ссылка на ГОСТ 5264-80), буквенно-цифровой код соединения, способ сварки, катет углового шва и вспомогательные знаки.

Ключевые элементы записи: буква и цифра типа соединения (С — стыковое, У — угловое, Т — тавровое, Н — нахлёсточное, плюс номер по ГОСТ), катет (знак ∆ и число в миллиметрах для угловых швов), знаки прерывистого шва, шва по замкнутому контуру (кружок), монтажного шва (флажок). Видимый с лицевой стороны шов обозначают над полкой, с обратной — под полкой.

Понимание этих обозначений критично: именно из чертежа сварщик узнаёт, какой катет выдержать и каким способом варить. Подробнее чтение чертежей металлоконструкций и технологические карты разобраны в статье про технологию изготовления металлоконструкций по чертежам.

Один из самых частых вопросов: нужен ли «допуск» на сварку. Для бытовой сварки на даче (забор, калитка) формального допуска не требуется — отвечает сам собственник. А вот для ответственных и поднадзорных конструкций требования жёсткие.

Аттестация сварщика (НАКС)

Сварщики, выполняющие работы на технических устройствах опасных производственных объектов, зданиях и сооружениях, должны быть аттестованы в системе НАКС. Аттестация подтверждает право варить определённым способом, в определённых положениях, на конкретных группах материалов и толщинах. У аттестованного сварщика есть удостоверение с указанием этих ограничений.

Допуск по электробезопасности и наряд-допуск

Сварщик должен иметь группу по электробезопасности (минимум II), пройти обучение и проверку знаний по охране труда и пожарной безопасности. На огневые работы на действующих объектах оформляется наряд-допуск — документ, в котором прописаны место, время, меры пожарной безопасности и ответственные лица.

Аттестация технологий и оборудования

На поднадзорных объектах аттестуют не только людей, но и сварочные технологии (НАКС), материалы и оборудование. Работы на опасных производственных объектах — отдельная история с повышенными требованиями; их разбирает лендинг сварочные работы на опасных производственных объектах.

Сварка совмещает сразу несколько опасных факторов: электрический ток, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение дуги, раскалённый металл и брызги, сварочный аэрозоль и газы, риск пожара. Защита при выполнении сварочных работ строится против каждого из них.

Защита зрения и лица

Сварочная маска со светофильтром обязательна — дуга излучает интенсивный ультрафиолет, вызывающий ожог глаз («электроофтальмию», в народе «нахватать зайчиков») и ожог кожи. Маски «хамелеон» автоматически затемняются при зажигании дуги. Степень затемнения светофильтра подбирают под силу тока.

Защита кожи и тела

Сварщик работает в плотной спецодежде из брезента или спилка, в крагах (сварочных рукавицах) и закрытой обуви. Открытых участков кожи быть не должно — брызги металла и ультрафиолет дают ожоги.

Защита дыхания и вентиляция

Сварочный аэрозоль содержит оксиды металлов и опасен при вдыхании. В помещениях обязательна местная вытяжная вентиляция или фильтрующий респиратор; при сварке нержавейки и цветных металлов — тем более.

Электробезопасность и пожарная безопасность

Корпус аппарата заземляют, кабели проверяют на целость изоляции, в сырых условиях используют пониженное напряжение и диэлектрические средства. Рядом не держат горючее, площадку освобождают от сухой травы и легковоспламеняемых материалов, рядом — огнетушитель.

Качество шва — это не «красиво легло», а отсутствие дефектов и соответствие чертежу. Основные дефекты сварных швов:

• Непровар — металл не сплавился на всю глубину. Самый опасный дефект, резко снижает прочность.
• Поры — газовые пузырьки в шве от загрязнений, ржавчины, влаги.
• Подрез — канавка по краю шва, ослабляет сечение основного металла.
• Трещины — критичны, недопустимы в ответственных конструкциях.
• Шлаковые включения — неотбитый шлак между проходами.

Чтобы избежать дефектов, кромки зачищают до чистого металла, подбирают режим, отбивают шлак между слоями. Подробнее способы проверки готового шва (ВИК, УЗК, РК) и техника безопасности на этапе выполнения разобраны в статье про выполнение и контроль сварочных работ.