Целью данного исследования являлось выяснение причин, ограничивающих применение в России сварки трением при изготовлении сварных арматурных изделий и закладных элементов железобетонных конструкций.
Сварка трением является по многим параметрам уникальным технологическим процессом создания соединений металлов, позволяющим получать швы высокой прочности и плотности, удовлетворяющие критическим требованиям к безопасности, однородные по качеству, при этом точность и повторяемость результатов близких к обработке на металлорежущих станках.
При замене контактной стыковой сварки основную экономию дают снижение трудоёмкости, уменьшение расхода основного металла, уменьшение затрат на электроэнергию по сравнению с контактной стыковой сваркой в 5-10 раз и снижение потребляемой мощности сварочного оборудования; а в отдельных случаях – значительное снижение потерь от брака по сварке. При этом трудоёмкость снижается преимущественно на подготовительных операциях (исключается зачистка поверхностей деталей для обеспечения токоподвода), за счёт ликвидации операций термообработки и правки детали после сварки.
На встречах с руководителями и специалистами заводов ЖБИ и предприятий, изготавливающих арматурные и закладные изделия, выяснилось, что их очень интересует внедрение на производстве технологии сварки трением для стыковки арматурных стержней и других элементов, но вызывает опасение то, что этот процесс не указан в основном стандарте ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций».
Нами были проведены исследования нормативной документации России, Белоруссии и других стран, по результатам которых сделаны следующие выводы:
1. В странах Европейского союза, Юго-Восточной Азии а так же в США, сварка трением давно и успешно применяется при производстве закладных изделий и ЖБИ. Например, в ЕС это регламентируется следующими основными стандартами:
ISO 17660-1:2006 «Сварка. Сварка арматурной стали. Часть 1. Сварные соединения, несущие нагрузку»;
EN 1992-1-1-2011 «Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий»;
EN 1090-2:2008+A1:2011 «Производство стальных и алюминиевых конструкций. Часть 2. Технические требования для производства стальных конструкций»;
В этих документах процесс сварки трением указан в числе допустимых процессов сварки как для стыковки арматуры диаметром от 6 до 50 мм, так и для приварки закладных изделий. Номер процесса «42» в соответствии с ISO 4063. Технические требования, аттестация и сам процесс сварки трением регламентируется основным международным стандартом ISO 15620:2000 «Сварка. Сварка металлических материалов трением», на который ссылаются вышеперечисленные стандарты ЕС.
2. В российских стандартах процесс сварки трением упоминается с 70х годов прошлого века, например, ГОСТ 19521-74 «Сварка металлов. Классификация». Данная технология внедрена во многих отраслях промышленности (машиностроительной, автомобильной, аэрокосмической, нефтегазовой, инструментальной и др.) при изготовлении ответственных деталей. Разработаны соответствующие отраслевые стандарты и руководящие технические материалы, например, РТМ 37.002.0365-82 «Сварка трением в автомобилестроении» (разработан институтом КТИАМ, утверждён Миавтопромом СССР в 1982 году).
Но, по каким-то причинам, сварка трением не вошла в перечни процедур сварки для строителей в ГОСТ 14098, хотя в Рекомендациях по применению в железобетонных конструкциях эффективных видов стержневой арматуры (Утверждены директором НИИЖБ Госстроя СССР 14.06.1987г.), в перечень рекомендуемых способов закрепления и натяжения стержней входит приварка трением резьбовых наконечников к торцам арматуры (п. 4.5). Кроме того, процесс стыковки арматуры сваркой трением упоминается в учебных пособиях для строительных ВУЗов, например, Николаев Г.А. и др. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций. Издательство «Высшая школа», 1971. Ещё пример: Технология монолитного бетона и железобетона: Учебное пособие для строительных вузов. «Высшая школа», 1980.
В связи с проводимой в настоящее время гармонизацией российской и европейской систем нормативных документов, в том числе в строительстве, принят ГОСТ Р ИСО 15607-2009 «Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов», где указано, что процесс сварки трением должен регламентироваться стандартом EN ISO 15620. Пока российского эквивалента данному стандарту нет.
Поручение Правительства Российской Федерации от 16 июня 2010 г. №ИШ-П9-4012 о включении Еврокодов на альтернативной основе в доказательную базу «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений» и другие регулирующие документы по введению Еврокодов в строительстве, позволяют нам сделать вывод о том, что в настоящее время использование сварки трением возможно и допустимо в строительстве, т.к. в Еврокоде-2 «Проектирование железобетонных конструкций» в пункте 3.2.5. сварка трением входит в перечень допустимых процессов сварки.
3. Республика Беларусь в области гармонизации нормативной базы в строительстве продвинулась значительно дальше. В настоящее время в РБ уже действуют Еврокоды, например, технический кодекс установившейся практики ТКП EN 1992-1-1-2009 «Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий» допускает использование сварки трением, а так же приняты следующие стандарты, касающиеся сварки трением:
• СТБ ISO 15620-2008 «Сварка. Сварка трением металлических материалов»;
• СТБ EN 1090-2-2013 «Производство стальных и алюминиевых конструкций. Часть 2. Технические требования для производства стальных конструкций»;
• СТБ ISO 17660-1-2013 «Сварка. Сварка арматурной стали. Часть 1. Сварные соединения, несущие нагрузку»;
В качестве общего вывода можно сказать, что применение сварки трением в строительстве не только допустимо, но и экономически целесообразно. Эта технология позволит не только улучшить качество сварных соединений, ускорить и удешевить процесс сварки, но и внедрить новые типы закладных изделий, позволяющих снизить трудоёмкость и себестоимость сборки арматурных каркасов на строительной площадке.
Фото компании HRC – Metalock Industrier AS
Сдерживающим фактором для проектных строительных организаций в России является противоречивая нормативная база. ООО «КТИАМ», имея опытных и квалифицированных специалистов, готов принять участие в разработке руководящих технических материалов и других нормативных документов по использованию сварки трением в строительстве.
В заключение приведём выдержки из ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»:
4.1. Основные принципы стандартизации в Российской Федерации, обеспечивающие дости
жение целей и задач ее развития, заключаются в:
— использовании международных стандартов как основы разработки национальных стандартов;
— недопустимости создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей стандартизации;
4.5. Продукция, соответствующая требованиям национальных стандартов либо международных и региональных стандартов при отсутствии соответствующего национального, имеет приоритетное применение при формировании государственных контрактов на ее разработку, производство и поставку.
Павлов Л.А., ведущий инженер ООО «КТИАМ»