МИНИСТЕРСТВО ТЯЖЕЛОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

ВНИИПТМАШ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ. МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ СВАРНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

РД 24.090.52-90

МОСКВА - 1990

УТВЕРЖДЕН Министерством тяжелого машиностроения СССР от 01.10.90 г. № 04-002-1-9254

РАЗРАБОТЧИКИ: ВНИИПТМАШ, Р.А. Лалаянц, канд. техн. наук А.С. Липатов, канд. техн. наук Г.А. Воронцов (руководитель разработки) Э.В. Маслова, Т.Б. Цеханович.

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

Срок введения установлен с 01.07.91 г.

Настоящий РД распространяется на грузоподъемные краны мостового типа, консольные, стрелового типа на железнодорожном ходу, портальные, конвейеры, траверсы, крюки пластинчатые и устанавливает требования к выбору материалов для сварных металлических конструкций в исполнении ХЛ, У, ТВ, ТС категорий размещения 1, 2, 3 по ГОСТ 15150-69.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Основными факторами, определяющими выбор материалов для элементов сварных металлоконструкций являются нижняя температура окружающего воздуха при эксплуатации подъемно-транспортных машин, степень нагруженности элементов и коррозионная агрессивность окружающей атмосферы. Материалы для ПТМ, не оговоренные в специальной нормативно-технической документации, могут быть выбраны по аналогии с грузоподъемными кранами, в зависимости от степени ответственности элементов.

1.2. При эксплуатации подъемно-транспортного оборудования на открытом воздухе допустимый район его размещения определяется в соответствии с температурными характеристиками климатических районов СССР по ГОСТ 16350-80.

1.3. Для районов размещения II₆ ... II₁₂ по ГОСТ 16350-80 допускается климатическое исполнение кранов ТУ1, ТУ2, ТУ3 по ГОСТ 15150-69.

2. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Марки стали, алюминиевых сплавов для сварных металлоконструкций должны соответствовать табл. 1, 2, 3. Под толщиной проката следует понимать:

для листового проката - толщину листа;

для труб - толщину стенки трубы;

для углового проката - толщина полки «d»;

для швеллеров и двутавров - величину «t» из соответствующих стандартов;

для прутка - диаметр прутка или сторону квадрата.

Соответствие марок стали по действующим стандартам ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций» следует определять по табл. 10, данной в приложении.

2.2. Для несущих сварных элементов металлоконструкций ПТМ, эксплуатируемых при температуре ниже минус 20 °С, а также для снижения металлоемкости ПТМ, следует применять низколегированную сталь или малоуглеродистую термоупрочненную сталь.

2.3. В условиях среднеагрессивной атмосферы (по классификации СНиП II-28-76, раздел 6) для металлоконструкций ПТМ рекомендуется применять сталь с добавкой меди, повышающей ее коррозионную стойкость (в марочное обозначение сталей входит буква Д).

2.4. Марки стали для конструкций, предназначенных для эксплуатации в отапливаемом помещении, но подлежащих транспортировке, хранению или монтажу на открытом воздухе в зимнее время в климатических районах I₁, I₂, II₂, II₃ по ГОСТ 16350-80, следует принимать как для конструкций, эксплуатируемых при температурах до минус 40 °С.

2.5. Материалы для опорных транспортных узлов, применяемых для нагрузки длинномерных полумостов. Выбираются в соответствии с табл. 1, 2 как для несущих элементов конструкций.

2.6. В обоснованных случаях допускается изготовление элементов сварных металлоконструкций ПТМ из алюминиевых сплавов (табл. 3) и других материалов, для кранов - по согласованию с ВНИИПТМАШ и Госпроматомнадзором СССР.

2.7. В сварных соединениях несущих элементов металлоконструкций ПТМ допускается применять сочетание углеродистых сталей с низколегированными, при этом температура эксплуатации крана должна выбираться по менее хладостойкой стали.

2.8. Для кранов, предназначенных для эксплуатации в климатических районах размещения II₆ - II₁₂ по ГОСТ 16350-80, допускается нахождение в нерабочем состоянии без последующего переосвидетельствования при понижении температуры окружающего воздуха до нижнего предельного значения минус 30 °С.

Для кранов, предназначенных для эксплуатации в климатических районах размещения II₄ - II₅ по ГОСТ 16350-80, допускается нахождение в нерабочем состоянии без последующего переосвидетельствования при понижении температуры окружающего воздуха до нижнего предельного значения минус 50 °С.

В соответствии с п. 5, приложения I ГОСТ 15150-69 время пребывания крана в нерабочем состоянии при нижнем предельном значении температуры окружающего воздуха без последующего переосвидетельствования не должно превышать 6 часов, при этом подвижные элементы конструкции крана (грузовая тележка и т.п.) должны быть установлены в места, обеспечивающие минимальное нагружение металлоконструкции.

Возобновление работы крана после прерывания при низких температурах (ниже рабочей, но не ниже предельной) допускается после повышения температуры металлоконструкции крана до значения рабочей температуры и положительных результатов визуального осмотра металлоконструкций крана на отсутствие трещин.

Металлоконструкция крана достигла нижнего минимально допустимого значения температуры эксплуатации, если значения замеров температуры в 3 - 4 точках на поверхности верхнего или нижнего пояса, отстоящих друг от друга не менее чем на 1 м, не ниже минимально допустимого значения температуры эксплуатации.

Факт и время пребывания крана при низких температурах в нерабочем состоянии фиксируется в паспорте крана и подписывается лицом, допустившим кран к эксплуатации после проведения замеров температуры металлоконструкции и визуального осмотра на отсутствие трещин.

2.9. В табл. 4, 5 приведены нормативные сопротивления проката и труб для стальных конструкций. Под нормативными сопротивлениями проката и труб принимаются значения предела текучести или временного сопротивления, приведенные в нормативно-технической документации, по которой этот металлопрокат или трубы поставляются потребителю.

2.10. В условное обозначение проката по ГОСТ 19281-89 входит класс прочности. Соответствие марок стали классу прочности приведено в табл. 6. При заказе указывается класс прочности, марка стали, категория качества, а также для стали класса прочности 390 углеродный эквивалент - С_э не более 0,49 % и для стали класса прочности 440 углеродный эквивалент - С_э не более 0,51 %.

2.11. Нормы сплошности проката в соответствии с действующей документацией или по согласованию потребителя с изготовителем. Сплошность проката по ГОСТ 6713-75 должна соответствовать классу I ГОСТ 22727-88.

2.12. Настоящий документ не распространяется на грузоподъемные машины и оборудование, проектируемое и изготавливаемое для экспериментальных и научно-исследовательских целей, а также устанавливаемое на судах.

Таблица 1

Стали для изготовления сварных конструкций грузоподъемных кранов исполнения У, ТВ и ТС по ГОСТ 15150-69

а) Применять для металлоконструкций кранов режимных групп Iк ... 5к по ГОСТ 25546-82;

б) При заказе указывать уровень предела текучести 390 Н/мм²;

в) При заказе указывать уровень прочности ДТУ-1, ДТУ-2;

г) Применять при выполнении требований по ограничению углеродного эквивалента. Для стали класса прочности 390 углеродный эквивалент (С_э) должен быть не более 0,49 %, класса прочности 440 - не более 0,51 %;

д) Применять при обеспечении значений ударной вязкости при минус 20 °С и после механического старения на образцах типа I по ГОСТ 9454-78 не менее 29 Дж/см² (3 кгс · м/см²), на образцах типа 3 не менее 34 Дж/см² (3,5 кгс · м/см²);

е) Применять в термообработанном состоянии.

ж) Применять при обеспечении значений ударной вязкости при минус 40 °С и после механического старения на образцах типа 1 по ГОСТ 9454-78 не менее 29 Дж/см² (3 кгс · м/см²), на образцах типа 3 не менее 34 Дж/см² (3,5 кгс · м/см²);

з) Применять с гарантией ударной вязкости после механического старения при минус 20 °С не менее 30 Дж/см² (3,5 кгс · м/см²);

и) Применять при обеспечении значений ударной вязкости при минус 40 °С и после механического старения на образцах типа 1,3 ГОСТ 9454-78 не менее 24 Дж/см² (2,5 кгс · м/см²);

к) Применять по технологии ПО «Уралмаш» для консольно-поворотных кранов, входящих в комплект шагающих экскаваторов и буровых установок;

л) Применять поковки категории прочности КП 195 при обеспечении значений ударной вязкости при минус 40 °С на образцах типа I по ГОСТ 9454-78 не менее 29 Дж/см² (3 кгс · м/см²), на образцах типа 3 не менее 34 Дж/см² (3,5 кгс · м/см²);

м) Применять для кранов-перегружателей по технологии ПО «Сибтяжмаш»;

н) Применять для металлоконструкций кранов большой грузоподъемности режимных групп 1К ... 4К по ГОСТ 25546-82, по технологии, разработанной институтом ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова.

о) Применять при выполнении требований по ограничению углеродного эквивалента в соответствии с п. 2.16 ГОСТ 27772-88; для стали марки С390, С390К углеродный эквивалент (С_э) должен быть не более 0,49 %, стали марки С440 - не более 0,51 %;

п) Применять на обшивку кабин и кожухи.

Примечания.

1. Для несущих и других элементов конструкций допускается применять листовую и фасонную сталь 2-й категории при толщинах менее 5 мм, сортовую сталь - при толщинах менее 12 мм для круглого сечения и при толщинах менее 10 мм для квадратного сечения.

2. Не допускается применять бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков, имеющих маркировку с литерой «Л», не прошедшие контроль неразрушающими методами.

3. В прокате, предназначенном для сварных конструкций по ГОСТ 14637-89, ГОСТ 535-88 при заказе должна быть оговорена гарантия свариваемости (массовая доля углерода не должна превышать 0,22 %).

4. С 01.01.92 г. горячекатаный широкополосный прокат толщиной от 6 до 60 мм, шириной от 200 до 600 мм поставляется по ГОСТ 82. Для кранов с температурой эксплуатация до минус 20 °С для несущих элементов конструкций рекомендуется прокат стали Ст3сп5 толщиной до 25 мм, Ст3пс5 толщиной до 30 мм, Ст3Гсп5 толщиной до 40 мм. Для кранов с температурой эксплуатации до минус 40 °С - прокат Ст3сп6, Ст3Гпс6, Ст3Гсп6 толщиной от 6 до 9 мм включительно.

5. Стали 09Г2, 09Г2С, 14Г2АФ, 16Г2АФ, С345, С375, С440, С590К могут заказываться как стали повышенной коррозионной стойкости (с медью) - 09Г2Д, 09Г2СД, 14Г2АФД, 16Г2АФД, C345Д, С375Д, С440Д, С590КД.

6. Для слабонапряженных и вспомогательных элементов конструкций может быть применен прокат углеродистых сталей типа Ст3, Ст3Г соответствующих категорий, указанных в табл. 1 по ТУ 14-1-3023-80 I группы прочности.

Таблица 2

Стали для изготовления конструкций грузоподъемных кранов исполнения ХЛ по ГОСТ 15150-69

а) При заказе указывать уровень предела текучести 440 Н/мм².

б) Применять для конструкций с температурой эксплуатации не ниже 50 °С, при заказе указывать уровень предела текучести 390 Н/мм². Значение ударной вязкости при минус 60 °С и после мехстарения не менее 29 Дж/см² (3,0 кгс · м/см²) на образцах типа 1, 2, 3 по ГОСТ 9454-78.

в) Применять при выполнении требования по ограничению углеродного эквивалента, С_э = 0,49 %.

г) Применять для кранов с температурой эксплуатации не ниже минус 60 °С.

д) Применять с гарантией ударной вязкости при минус 60 °С не менее 59 Дж/см² (6 кгс · м/см²) для толщин 4 ... 9 мм и не менее 39,2 Дж/см² (4 кг · м/см²) для толщин 10 мм.

Примечания:

1) Для слабонагруженных (напряжения не более 0,4 расчетного сопротивления) элементов допускается применять марки низколегированной стали 12 категории в соответствии с табл. 1.

2) Допускается применять листовую и фасонную сталь 2-й категории при толщинах менее 5 мм, сортовую сталь при толщинах менее 12 мм для круглого сечения и при толщинах менее 10 мм для квадратного сечения.

3) Не допускается применять бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков имеющих маркировку с литером «л», не прошедшие контроль неразрушающими методами.

4) В прокате, предназначенном для сварных конструкций по ГОСТ 14637-89, ГОСТ 535-88, при заказе должна быть оговорена гарантия свариваемости (массовая доля углерода не должна превышать 0,22 %).

Таблица 3

Алюминиевые сплавы для сварных конструкций грузоподъемных кранов и другого подъемно-транспортного оборудования

Примечание. Допускается применение труб катаных и тянутых из сплавов АМц, АМг2, Амг3, АMг5, Амг6, АВ по ГОСТ 18475, а также прутки прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов по ГОСТ 21488-76 из сплавов, приведенных в табл. 3.

Таблица 4

Нормативные сопротивления для листового, широкополосного универсального и фасонного проката для металлоконструкций ПТМ

Примечания:

1) Нормативные сопротивления из сталей повышенной коррозионной стойкости (см. п. 2.3) следует принимать такими же, как для соответствующих сталей без меди.

2 Нормативные сопротивления сталей по ГОСТ 19281-89 соответствуют классу прочности, по которому заказываются.

Таблица 5

Нормативные сопротивления труб для металлоконструкций ПТМ

Примечание.

а) Нормативные сопротивления для труб стали марки 09Г2С по ГОСТ 8731-87 устанавливаются по соглашению сторон в соответствии с требованиями стандарта.

Таблица 6

Классы прочности по ГОСТ 19281-89 и соответствующие им марки стали

3. СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

3.1. Сварочные материмы, применяемые для сварки несущих конструкций грузоподъемных кранов, конвейеров должны обеспечивать механические свойства металла шва и сварного соединения (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, угол загиба, ударная вязкость) не ниже нижнего предела механических свойств основного металла, установленного для данной марки стали Государственным стандартом или техническими условиями.

3.2. Сварочные материалы для механизированной и ручной дуговой сварки выбирают в зависимости от механических свойств и химического состава свариваемого металла, способа сварки с учетом назначения машин и оборудования и особенностей их конструктивного исполнения.

3.3. Рекомендуемые сварочные материалы для сварки несущих, слабонагруженных и вспомогательных стальных металлоконструкций различными способами сварки приведены в таблица 7, сварочной проволоки для сварки конструкций из алюминиевых сплавов в табл. 8, 9.

3.4. Приварка вспомогательных элементов к несущим конструкциям производится сварочными материалами, применяемыми для сварки несущих конструкций.

3.5. Для сварки несущих конструкций кранов из углеродистых сталей следует отдавать предпочтение электродам с основным покрытием марки УОНИ-13/45 (тип Э42А), УОНИ-13/55К (тип Э46А), а затем с рутиновым покрытием марки ОЗС-4, АНО-4, МР-3, АНО-3, OЗC-12 (тип Э46), при расчетной температуре до -20 °С.

3.6. При сварке ответственных несущих конструкций из низколегированных сталей 12-й категории применяют электроды с основным покрытием - УОНИ-13/55, АНО-10, АНО-11, АНО-30 (тип Э50А), а низколегированных сталей 15-й категории - электроды УОНИ-13/55, АНО-25.

3.7. При механизированной сварке под флюсом металлоконструкций из низколегированных сталей марок 09Г2-12, 09Г2С-12 применяет плавленные флюсы АНЦ-1, АН-348А, ОСЦ-45 в сочетании с проволокой марок Св-08ГА, Св-10Г2, а сталей марок 10ХСНД-12, 15XСНД-12, 14Г2АФ-12, 15Г2АФДпс-12, 16Г2АФ-12 применяют флюсы АН-47, AH-65, АН-60 в сочетании с проволокой марок Св-08ГА, Св-10Г2, при расчетной температуре до минус 40 °С.

3.8. При механизированной сварке под флюсом металлоконструкций из низколегированной стали повышенной прочности 15ХСНД-15, 14Г2АФ-15, 15Г2АФ-15, 16Г2АФ-15 применяют низкокремнистый флюс АН-47 в сочетании с легированной проволокой марок Св-101МА, Св-08XM, Св-C8МХ при расчетной температуре до -65 °С.

Таблица 7

Сварочные материалы, рекомендуемые для сварки металлоконструкций при изготовлении, ремонте и реконструкции грузоподъемных кранов

Примечание. Электроды должны соответствовать требованиям ГОСТ 9466-75, ГОСТ 9467-75, сварочная проволока - ГОСТ 2246-70, Св-09Г2СЦ - ТУ 14-1-3735-84, Св-08ГНМ - ТУ 14-1-2563-78, активированная проволока АП-AH4 - ТУ 14-4-1259-83, порошковая проволока: ПП-АН4 - ТУ 14-4-1122-81, ПП-АН9 - ТУ 14-4-1116-81, ПП-АН8 - ТУ 14-4-1059-80, ПП-АН10 - ТУ 14-4-1123-81; флюс сварочный марок АН-47, AН-60, АН-348А, ОСЦ-45 - ГОСТ 9087-81, АН-65 - ТУ 14-1-2254-77, АНЦ-1 - ТУ 108.1424-86.

Таблица 8

Сварочная проволока для сварки алюминиевых сплавов

Таблица 9

Сварочная проволока для сварки разных марок алюминиевых сплавов

3.9. При полуавтоматической сварке в углекислом газе проволокой диаметром 1,0 ... 1,4 мм обеспечиваются более высокие механические свойства металла шва и сварного соединения, а при сварке проволокой диаметром более 1,6 мм снижается ударная вязкость металла шва за счет более грубой структуры металла шва и большего объема неметаллических включений.

3.10. Для уменьшения разбрызгивания, повышения стабильности процесса сварки и ударной вязкости металла шва сварочную проволоку следует прокаливать при температуре 150 ... 250 °С в течение 1,5 ... 2 ч, с последующей механической очисткой ее поверхности от ржавчины и технологической смазки.

3.11. С целью повышения качества и надежности сварных соединений, а также снижения объемов наплавленного металла и повышения эффективности полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа целесообразнее выполнять проволокой малых диаметров 1,0 ... 1,4 мм (до 1,6 мм).

3.12. При полуавтоматической сварке несущих конструкций из углеродистых и низколегированные сталей в среде углекислого газа применяют сварочную проволоку Св-08Г2С, Св-09Г2СЦ диаметром не более 1,6 мм - в исполнении «У»; проволокой диаметром до 1,2 мм - в исполнении «ХЛ».

Указанное ограничение не распространяется на механизированную сварку в среде углекислого газа и механизированную сварку порошковой проволокой с дополнительной защитой углекислым газом.

3.13. Для варки в смеси углекислого газа и кислорода (80 % CO₂ + 20 % O₂) несущих конструкций применяются сварочные проволоки Св-08Г2С, Св-09Г2СЦ диаметром не более 1,6 мм; вспомогательных конструкций - диаметром не более 2 мм.

3.14. Для механизированной сварки в углекислом газе несущих конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей рекомендуется активированная проволока марки АП-АН4 диаметром 1,6 мм; для вспомогательных конструкций - диаметром 2 мм.

3.15. Порошковые проволоки марок ПП-АН8, ПП-АН10 рекомендуются для сварки несущих и вспомогательных конструкций из углеродистых сталей.

3.16. Порошковые проволоки рутил-флюоритного типа ПП-АН4, ПП-АН9 рекомендуются для сварки ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей.

3.17. Для сварки в среде углекислого газа следует применять двуокись углерода марки «сварочная» по ГОСТ 8050-76. Допускается применять двуокись углерода марки «пищевая» после удаления из нее воды до норм п. 3.10 раздел 3 «Методы анализа» по ГОСТ 8050-76.

3.18. При организации производства сварных конструкций из алюминиевых сплавов подъемно-транспортных машин и оборудования выбирается один из способов дуговой сварки с учетом экономической целесообразности, необходимости получения соответствующего качества сварных соединений, производительности сварки, объема сварочных работ, наличия сварочного оборудования:

- механизированная (автоматическая, полуавтоматическая), ручная, аргонодуговая сварка неплавящимся (вольфрамовым) и плавящимся электродом;

- импульсно-дуговая сварка плавящимся электродом в смеси аргона и гелия.

3.19. Для сварки вспомогательных конструкций может быть применена контактная точечная сварка и электродуговая сварка штучными электродами, сварка трением и др.

3.20. Деталь из алюминия и его сплавов перед сваркой должны проходить специальную подготовку, заключающуюся в обезжиривании металла и удалении с его поверхности пленки окиси алюминия химическим или другими способами. Обезжиривание и травление деталей допускается делать не более чем за 16 часов до сварки, после чего необходимо хранить детали в сухом месте.

3.21. При механизированной (автоматической и полуавтоматической) сварке плавящимся электродом детали толщиной 20 мм и более рекомендуется сваривать с предварительным подогревом до 100 - 350 °С (до 100 °С - для АМг2, АМг5; до 200 - 260 °C - для АМц).

3.22. Основные типы соединений, применяемые при сварке деталей из алюминия и его сплавов, регламентированы ГОСТ 14806-80. Сварка алюминиевых сплавов толщиной до 5 мм возможна без разделки кромок.

3.23. Для предотвращения деформаций и образования трещин сварку следует производить в кондукторах.

3.24. При сварке в среде аргона алюминиевых сплавов сварочная проволока и присадочные прутки должны применяться того же состава, что и свариваемый сплав. Рекомендуемые сварочные материалы указаны в табл. 8, 9.

3.25. Сварочные материалы, применяемые для крановых металлоконструкций, не указанные в РД, могут быть применены по рекомендации ВНИИПТМАШ, согласованной с Госпроматомнадзором. В этом случае должна быть подтверждена технологичность материалов при сварке опытных изделий и проведен весь комплекс требуемых свойств сварных соединений, согласно п. 60 «Правил Госпроматомнадзора».

ПРИЛОЖЕНИЕ.
Справочное

Таблица 10

Марки стали, соответствующие сталям по ГОСТ 27772-88

Примечания:

1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6; 7 и 9; 12; 13 и 15 по ГОСТ 19281-89.

2. Стали С245, С275 соответствуют полуспокойной стали Ст2пс, химический состав по ГОСТ 380-88, с нормированным значением ударной вязкости после механического старения.

Перечень документов, на которые имеются ссылки в РД

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ

СОДЕРЖАНИЕ