Технология изготовления металлоконструкций: нюансы и ключевые моменты

Технология изготовления металлоконструкций – достаточно сложный процесс, содержащий несколько этапов. На каждом из них все работы должны быть выполнены идеально – и дело тут не только и даже не столько в возможных претензиях заказчика.

Металлоконструкции сейчас используются повсеместно: в промышленности, энергетической сфере, строительстве. На их основе возводят жилые дома и административные здания, разного рода склады и спортивные комплексы. Поэтому от того, насколько точно соблюдена технология производства металлоконструкций, в буквальном смысле слова зависят жизни людей.

Основные виды металлоконструкций

Область применения металлоконструкций разнообразна как по виду назначения построек, так и по уровню сложности возводимых объектов. Они широко используются в строительстве складских помещений, автомоек и СТО, производственных и сельскохозяйственных комплексов, зернохранилищ и т. д. Учитывая обширный набор сфер использования, требуется четкая классификация металлоконструкций в соответствии с конкретными критериями.

По типу использования металлоконструкций выделяют:

• Сборно-разборные, когда конструкция может собираться непосредственно на объекте и разбираться при необходимости. Такая технология изготовления металлоконструкций позволяет использовать их повторно.
• Цельнолитые (стационарные), когда создается стационарная конструкция для продолжительной эксплуатации. Такие металлоконструкции демонтажу не подлежат.
• Трансформируемые – данный вариант напоминает сборно-разборные конструкции, но в этом случае из одного и того же набора элементов можно создавать металлоконструкции различных конфигураций и размеров.

По назначению металлоконструкции можно разделить на два типа: несущие и ограждающие. К первому относятся каркасы деталей, которые обеспечивают жесткость и устойчивость всей конструкции, ее техническую конфигурацию. Ко второму типу относят комплекс деталей (сэндвич-панели и фасадные, ограждения, воротные системы и пр.), выполняющих защитную функцию.

Технологии изготовления металлоконструкций классифицируют также по материалу, из которого они выполняются. Для этих целей применяют металлические сплавы: алюминиевые, стальные, титановые, чугунные и др. или их соединения.

Этапы изготовления металлоконструкций

Технология изготовления металлоконструкций на заводе из листового, профильного, сортового или фасонного проката включает в себя:

1. Проектирование элемента. Будущее изделие должно быть выполнено с учетом типа его механических нагрузок, сферой и особенностями эксплуатации, спецификой соединения деталей в готовой конструкции. На этом же этапе происходит определение материала для изготовления элемента.
2. Заготовка. На этом этапе определяется вес будущей детали и происходит проверка качества. При необходимости ей придается нужная конфигурация с помощью рубки, резки (механической или термической) либо других способов и инструментов.
3. Обработка будущих деталей. Технология изготовления металлоконструкции из профильного металлопроката предполагает придание заготовке спроектированной формы посредством гибки, шлифовки, сверления, стыковки листа в карты и обработки стыковочных швов и т. д.
4. Сборка конструкции. Происходит скрепление элементов в соответствии с чертежами при помощи сварки или путем механизированной сборки. Подробнее этот этап мы рассмотрим далее в этой статье.
5. Покрытие металлоконструкции антикоррозийными средствами.
6. Готовые конструкции маркируют, упаковывают и проверяют качество.
7. Изделия, прошедшие предыдущие этапы, доставляются на объект. Здесь же выполняется их установка.

Сборка как важная часть технологии изготовления металлоконструкций

Как отмечалось выше, технология изготовления металлоконструкций включает в себя несколько этапов. Сборка при этом имеет далеко не последнее значение. Она может производиться путем сварки, склейки и с использованием болтов или заклепок.

Остановимся подробнее на каждом из способов.

1. Сварка выполняется за счет активного нагрева материала до тех пор, пока края элементов не начнут расплавляться по линии соединения (сварочной кромке). Во время использования электродугового сварочного аппарата происходит расплавление электрода – именно он обеспечивает сцепление деталей. Кроме электродуговой, может быть применена газовая (с применением инертных газов) или точечная сварка (когда соединяемые детали прижимаются максимально плотно друг к другу, а через линию стыка пропускается электрический импульс).
2. Склейка выполняется с помощью специальных клеевых составов, позволяющих как бы спаять детали на молекулярном уровне. Сегодня такая технология изготовления металлоконструкций считается одной из наиболее надежных.
3. Сборка при помощи болтов и заклепок относится к механическим способам соединения деталей конструкции. Заклепки чаще всего применяются в тех случаях, когда на объект предполагается воздействие вибраций в ходе эксплуатации. Гайки и болты в таком случае не подойдут, поскольку их крепления могут ослабнуть под динамичным движением конструкции.

Важнейшим условием изготовления и выпуска металлоконструкций (вне зависимости от их типа и способа эксплуатации) является проверка качества на каждом этапе обработки.

Технологии борьбы с коррозией при изготовлении металлоконструкций

Способы предупреждения и устранения коррозии относят к отдельной категории технологий изготовления металлоконструкций, поскольку этот шаг нельзя пропустить при эксплуатации, ремонте и обслуживании объекта.

Выделяют следующие способы борьбы с окислением и порчей металла:

1. Исключение контакта металлических элементов с водой. Этот способ применим лишь в тех случаях, когда нет ограничения функционала объекта. Решение о его использовании должно приниматься в каждом конкретном случае.
2. Добавление в сплав, из которого изготовлена металлоконструкция, химических элементов, принимающих на себя воздействие воды в первую очередь. Такие элементы более устойчивы к коррозии, чем металл, что дает конструкции в целом существенный запас прочности.
3. Нанесение на конструкцию водоотталкивающих средств (краски, лака, эпоксидных составов и пр.). Наличие гидрофильного слоя препятствует прямому контакту металла с водой, что защищает детали от появления коррозии. Как правило, такие средства наносятся на уже собранные объекты.
4. Биметалл. Такая технология изготовления металлоконструкций предполагает использование в качестве материала сплава из двух металлов, один из которых более уязвим к коррозии, а другой – менее (например, сталь и хром/алюминий/цинк). Такая мера защиты конструкции от окисления применяется еще на этапе заготовки, зато на выходе получается прочная деталь с улучшенными характеристиками.

Применение антикоррозийных мер значительно увеличивает срок эксплуатации объекта, а своевременное обслуживание металлоконструкции продлевает его вдвойне.

Контроль качества изготовления металлоконструкций

Любой завод по изготовлению металлоконструкций может установить собственные правила и закрепить их во внутренних приказах или актах. Однако контроль качества изделий происходит на основании определенной нормативно-технической документации.

Проверка подразумевает несколько этапов:

1. Входной контроль.

Происходит оценка основных и вспомогательных материалов, поступающих на склад, для последующего использования в изготовлении металлоконструкций. Проверяются:

• сопроводительные документы;
• внешний вид материалов;
• качество металла при помощи ультразвука;
• сорта, классы и марки стали, соответствие их геометрических характеристик;
• расходные материалы и газы для сварки;
• типы и марки средства для борьбы с коррозией;
• классы болтов, гаек и пр. материалов.

После завершения экспертизы ее результаты вносятся в специальный журнал для учета.

2. Операционный контроль.

Технология изготовления металлоконструкций на этом этапе предполагает случайный отбор нескольких деталей из поступившей партии для последующей проверки на соответствие проектной документации и установленным нормам. Оцениваются:

• геометрические характеристики деталей и их конструкций, качество их механической обработки;
• сборка элементов, их подготовка к сварочным операциям;
• качество соединений;
• антикоррозийное покрытие и особенности его нанесения.

После завершения экспертизы ее результаты отмечаются в карте операционного контроля качества.

3. Периодический и приемосдаточный контроль.

Периодический контроль качества предполагает проведение запланированных (установленных технологическими нормами) или незапланированных испытаний (в случае, когда возникают проектные несоответствия). Инспектируется:

• способность деталей к геометрически правильной сборке;
• несущие характеристики конструкции;
• соблюдение технологии изготовления металлоконструкций на заводе;
• точность и соответствие технологических операций;
• достоверность результатов входного и операционного контроля качества.

Приемосдаточный контроль применяется к выходной продукции в целом, будь то элементы, детали или их партии. Проводится проверка:

• визуальная на наличие дефектов металлоконструкции (сколов, коррозий и пр.);
• качества нанесения средства для борьбы с коррозией (однородность и целостность покрытия);
• геометрического соответствия готового изделия проектируемому (применяются маяки: лазерные линейки и теодолиты);
• прочностных характеристик изделий (при помощи УЗ-дефектоскопа);
• прочности соединений (сварки), качества отверстий для болтов и заклепок;
• маркировки (в соответствии с ГОСТом);
• целостности упаковки.

Результаты проведенных проверок заносят в отчет и в сертификат соответствия.

Особенности монтажа металлоконструкций

Металлоконструкции широко применяются в строительстве: при возведении высотных зданий, одноэтажных домов с большой площадью, цехов и других промышленных зданий, резервуаров, технических построек и пр.

Технология изготовления металлоконструкций – в частности их монтаж – подразумевает сложный комплекс работ по установке деталей и оборудования и соединения их в единую конструкцию. Объект может быть представлен как в виде отдельных деталей, так и в формате полноценного сооружения.

Поскольку металлоконструкции имеют способность к деформации, принимаются особые меры по защите элементов от повреждений. Это особенно важно при складировании деталей, их транспортировке и установке.

Все элементы металлоконструкций, кроме вертикальных секций и колонн, хранятся и транспортируются в проектном положении. Если детали крупные, фермы, как правило, усиливают в верхних и нижних поясах деревянными щитами. Обхватывая изделия металлическими тросами, между ними устанавливают прокладку. Это предохраняет «нити» от протирания, а детали от деформации.

Металлические фермы для складирования металлоконструкций устанавливают в непосредственной близости от объекта возведения. Детали укладываются на специальные подкладки, а между элементами устанавливаются прокладки. Очень важно, чтобы их края были скруглены, а поверхность не имела шероховатостей.

Технология монтажа металлоконструкций предполагает два возможных варианта:

1. Монтаж элементов или их блоков согласно проектным отметкам. Такой способ часто применяется при возведении каркасов зданий.
2. Сборка металлоконструкции на земле с последующей установкой в проектные точки объекта. Этот вариант используется при возведении линий электропередач, радиоантенн, башен и пр.

Технология изготовления металлоконструкций и их монтажа требует обязательного использования анкерных болтов. Они устанавливаются при заливке фундамента и в нем же фиксируются.

Башмаки стальных колонн опираются на фундаменты одним из следующих способов:

• Непосредственно на поверхность фундамента, который был возведен до проектной отметки подошвы колонны. Дополнительной заливки бетона при этом не требуется.
• На опорные плиты с верхней строганой поверхностью. При этом они установлены, их положение выверено, раствор подлит заранее.
• На опорные балки, которые установлены и выверены заранее. После установки башмаков стальных колонн требуется подливка раствора.

Для того чтобы спроектированное строение было надежным и выполняло свои функции как можно дольше, металлоконструкции следует заказывать у профессиональных производителей, которые имеют большой опыт выполнения работ такого типа, высокую квалификацию и первоклассные стандарты качества.