Способ ремонта элементов конструкции
Использование: ремонт и восстановление металлоконструкций, изготовленных из металлопроката и литья толщиной не более 40 мм, в том числе строительных конструкций мостов, элементов и узлов подъемно-транспортных и дорожно-строительных машин. Сущность изобретения: способ заключается в том, что в конце трещины сверлят отверстие, после чего производят разделку трещины и ее заварку, при этом отверстие сверлят на расстоянии от конца трещины, равном 0,4 - 0,5 его диаметра, в направлении по касательной к радиусу кривизны участка дуги вблизи конца трещины, а разделку трещины производят под углом 50o75o. После заварки трещины отверстие рассверливают до диаметра, зависящего от толщины элемента конструкции. После заварки трещины производят также многократное, но не менее трех, нагружение конструкции с превышением напряжения в элементе на 25% от номинального и однократное нагружение конструкции до номинального уровня напряжений в элементе. Разделку трещины производят с переменным углом разделки по ее длине. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области ремонта конструкций, изготовленных из металлопроката и литья толщиной не более 40мм, в том числе строительных конструкций мостов, элементов и узлов подъемно-транспортных и дорожно-строительных машин.
Известен способ ремонта элементов конструкции толщиной 5 25 мм в случае появления трещин, заключающийся в том, что ограничивают распространение трещины путем сверления отверстия вблизи конца трещины, после чего кромки трещины разделывают под сварку и трещину заваривают по всей длине, причем выполненное отверстие не заваривают. Конец и начало выполненного шва зачищают любым механическим способом [1] Недостатком данного способа является то, что не указаны правила выбора диаметра выполняемого отверстия в зависимости от толщины элемента и не учитывается уровень и характер распределения остаточных сварочных напряжений, величина которых при определенных условиях может достигать на определенных участках шва предела текучести, что может привести к значительному снижению усталостной прочности элемента конструкции. Известны также способы ремонта элементов конструкции, заключающиеся в том, что ограничивают распространение трещин засверливанием их конца с последующей установкой в выполненное отверстие болта [2] или группы болтов вблизи конца трещины [3] с последующей их затяжкой с целью создания поля (полей), сжимающих напряжений. К недостаткам данных способов можно отнести то, что они приемлемы только для очень ограниченного количества металлоконструкций, т. к. требуют свободного доступа к дефектным участкам элементов с обеих сторон, а для полного восстановления несущей способности элементов металлоконструкций установка усиливающей накладки (пластины) на дефектное место невозможна. Целью настоящего изобретения является повышение качества ремонта и восстановление несущей способности элементов конструкции и увеличение их срока службы. Для достижения поставленной цели отверстие сверлят на расстоянии от конца трещины, равном 0,4 0,5 его диаметра, в направлении по касательной к радиусу кривизны участка дуги вблизи конца трещины, а разделку трещины производят под углом 50o75o, причем после заварки трещины отверстие рассверливают до диаметра, зависящего от толщины элемента конструкции. После заварки трещины производят многократное, но не менее трех, нагружение конструкции с превышением напряжения в элементе на 25% от номинального и однократное нагружение конструкции до номинального уровня напряжений в элементе. Разделку трещины производят с переменным углом разделки по ее длине. На фиг. 1 изображен участок элемента конструкций с трещиной; на фиг. 2 разделка трещины в сечении А А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, в сечении Б-Б. Способ ремонта элементов конструкции, изготовленной из металлопроката, осуществляется следующим образом. В разгруженном элементе 1 конструкции с трещиной 2 в направлении ее распространения по касательной 3 к радиусу кривизны R участка дуги вблизи конца трещины 2 сверлят отверстие 4 диаметром d1 10 12 мм с центром на расстоянии (0,4 0,5)d1 от выявленной визуальным способом конца трещины 2 (фиг. 1). Кромки засверленной трещины разделывают под сварку любым механическим способом (фиг. 2, 3) вплоть до выполненного ранее отверстия d1, причем для обеспечения более благоприятного распределения остаточных сварочных напряжений после заварки трещины 2 угол a разделки кромок может выполняться переменным для элементов конструкции 1 толщиной не более 16 мм: от a 50o5o у свободной кромки 5 элемента 1 (фиг. 1) до a 75o5o (фиг. 3) вблизи конца трещины 2 (фиг. 1) с плавным измерением по ее длине или a 50o5o на длине (0,3 0,4)lтр. от свободной кромки 5 элемента 1 и a 75o5o на длине (0,7-0,6)lтр. или постоянной для элементов 1 толщиной 16 40 мм и равный a 50o5o, где lтр. максимальная длина выявленной визуальным или другим способом трещины. Заварка трещины производится любым доступным способом с обеспечением необходимых прочностных и пластических характеристик соединений. Для уменьшения остаточных напряжений после сварки и удаления возможных дефектов в зоне окончания выполненного шва необходимо: 1. произвести нагружение всей конструкции таким образом, чтобы напряжения в элементе 1 с заваренной трещиной 2 превысили номинальные на 25% 2. после трехкратного нагружения элемента металлоконструкции в процессе четвертого нагружения до уровня номинального напряжения, незаваренное отверстие 4 диаметром 10 12 мм рассверлить до соответствующего диаметра d2, определяемого толщиной элемента 1 с трещиной 2 (фиг. 1): d2 16 мм при d < 8 мм; d2 0,0332 + 14 мм при 16d8; d2=24 при 40d>16 мм с последующей проверкой условий прочности; 3. рассверленное отверстие 4 не заваривают, а его кромки обрабатывают механическим способом для снятия заусенцев и тому подобных дефектов с целью повышения усталостной прочности элементов металлоконструкции. После выполнения прочностного расчета, в случае необходимости, производят усиление элемента конструкции, например путем установки пластин, перекрывающих трещину. Если выявленная трещина имеет максимальную длину lтр., не превышающую (5 10)d, где d толщина элемента конструкции, то после заваривания трещины последующее рассверливание отверстия 4 диаметром d1 до диаметра d2 может быть проведено без предварительного нагружения элемента конструкции 1. Вышеописанный способ ремонта элементов конструкции эффективен в работе. Он позволяет практически полностью восстановить несущую способность конструкции с повышением ее долговечности не менее чем на 30% по сравнению с известными, используемыми в настоящее время, способами ремонта конструкций с трещинами.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3