"ГОСТ Р 59849-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Соединения сварные конструкций кузовов железнодорожного подвижного состава из алюминиевых сплавов. Требования к проектированию, изготовлению, ремонту и контролю качества"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 17.11.2021 N 1501-ст)

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 045 "Железнодорожный транспорт" по согласованию с Техническим комитетом по стандартизации ТК 099 "Алюминий"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2021 г. N 1501-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт устанавливает требования к проектированию, изготовлению, ремонту и контролю качества соединений сварных конструкций (несущих) кузовов грузовых вагонов, в том числе вагонов-цистерн, моторвагонного подвижного состава из алюминия и алюминиевых сплавов климатического исполнения У 1, УХЛ 1 по ГОСТ 15150.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.114 Единая система конструкторской документации. Технические условия

ГОСТ 2.312-72 Единая система конструкторской документации. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений

ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.005 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.030 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление

ГОСТ 12.2.003 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.0 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.007.8 Система стандартов безопасности труда. Устройства электросварочные и для плазменной обработки. Требования безопасности

ГОСТ 12.3.002 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.003 Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности

ГОСТ 25.502 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытания на усталость

ГОСТ 1583 Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия

ГОСТ 2768 Ацетон технический. Технические условия

ГОСТ 3134 Уайт-спирит. Технические условия

ГОСТ 3242 Соединения сварные. Методы контроля качества

ГОСТ 4784 (EN 573-3:2013, NEQ; ИСО 209:2007, NEQ) Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

ГОСТ 6996 (ИСО 4136-89, ИСО 5173-81, ИСО 5177-81) Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7871-2019 Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 10157 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия

ГОСТ 11069 Алюминий первичный. Марки

ГОСТ 11969 Сварка плавлением. Основные положения и их обозначения

ГОСТ 14806 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 15150 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 23949 Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия

ГОСТ 27580 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 33211-2014 Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ 33788 Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и динамические качества

ГОСТ 33796-2016 Моторвагонный подвижной состав. Требования к прочности и динамическим качествам

ГОСТ ISO 6848 Дуговая сварка и резка. Электроды неплавящиеся вольфрамовые. Классификация

ГОСТ ISO/TR 15608 Сварка. Руководство по системе группирования металлических материалов

ГОСТ ISO 15609-5 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Технические требования к процедуре сварки. Часть 5. Контактная сварка

ГОСТ ISO 25239-1 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 1. Словарь

ГОСТ ISO 25239-2 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 2. Конструкция сварных соединений

ГОСТ ISO 25239-3 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 3. Аттестация сварщиков-операторов

ГОСТ ISO 25239-4-2020 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 4. Технические требования и аттестация процедур сварки

ГОСТ ISO 25239-5 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. Часть 5. Требования к качеству и контролю

ГОСТ EN 15085-3-2015 Железнодорожный транспорт. Сварка железнодорожных транспортных средств и их элементов. Часть 3. Требования к проектированию

ГОСТ EN 15085-5-2015 Железнодорожный транспорт. Сварка железнодорожных транспортных средств и их элементов. Часть 5. Контроль, испытания и документация

ГОСТ Р 53525 <*> (ИСО 14731:2006) Координация в сварке. Задачи и обязанности

--------------------------------

<*> ГОСТ Р 53525 (ИСО 14731:2006) "Координация в сварке. Задачи и обязанности". Стандарт применяется за исключением раздела 7.

ГОСТ Р 53526 (ИСО 14732:1998) Персонал, выполняющий сварку. Аттестационные испытания операторов сварки плавлением и наладчиков контактной сварки для полностью механизированной и автоматической сварки металлических материалов

ГОСТ Р 53688 (ИСО 9606-2:2004) Аттестационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Часть 2. Алюминий и алюминиевые сплавы

ГОСТ Р 53689 (ИСО 544:2003) Материалы сварочные. Технические условия поставки присадочных материалов. Вид продукции, размеры, допуски и маркировка

ГОСТ Р 55496 Моторвагонный подвижной состав. Методика динамико-прочностных испытаний

ГОСТ Р 55878 Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный. Технические условия

ГОСТ Р 57180-2016 Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры и микроструктуры

ГОСТ Р ИСО 2553 Сварка и родственные процессы. Условные обозначения на чертежах. Сварные соединения

ГОСТ Р ИСО 3834-2 Требования к качеству выполнения сварки плавлением металлических материалов. Часть 2. Всесторонние требования к качеству

ГОСТ Р ИСО 4063 Сварка и родственные процессы. Перечень и условные обозначения процессов

ГОСТ Р ИСО 4136 Испытания, разрушающие сварных соединений металлических материалов. Испытание на растяжение образцов, вырезанных поперек шва

ГОСТ Р ИСО 6520-1 Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением

ГОСТ Р ИСО 6520-2 Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 2. Сварка давлением

ГОСТ Р ИСО 6947 Сварка и родственные процессы. Положения при сварке

ГОСТ Р ИСО 9712 Контроль неразрушающий. Квалификация и сертификация персонала

ГОСТ Р ИСО 10042 Сварка. Сварные соединения из алюминия и его сплавов, полученные дуговой сваркой. Уровни качества

ГОСТ Р ИСО 13920 Сварка. Общие допуски на сварные конструкции. Линейные и угловые размеры. Форма и расположение

ГОСТ Р ИСО 14175 Материалы сварочные. Газы и газовые смеси для сварки плавлением и родственных процессов

ГОСТ Р ИСО 15607 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Общие правила

ГОСТ Р ИСО 15609-1 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Технические требования к процедуре сварки. Часть 1. Дуговая сварка

ГОСТ Р ИСО 15611 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Аттестация, основанная на опыте ранее выполненной сварки

ГОСТ Р ИСО 15612 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Аттестация путем принятия стандартной процедуры сварки

ГОСТ Р ИСО 15613 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Аттестация, основанная на предпроизводственном испытании сварки

ГОСТ Р ИСО 15614-2-2009 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Часть 2. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов

ГОСТ Р ИСО 15614-12 Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Проверка процедуры сварки. Часть 12. Точечная, шовная и рельефная сварка

ГОСТ Р ИСО 17637 Контроль неразрушающий. Визуальный контроль соединений, выполненных сваркой плавлением

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1

3.1.2

Примечание - Для заданной эксплуатационной долговечности кузова номинальные нормальные напряжения в его сварных соединениях под действием средних напряжений цикла нагрузки с любым коэффициентом асимметрии меньше предельных амплитуд цикла.

3.1.3

3.1.4

3.1.5

3.1.6

3.1.7

3.1.8 координация в сварке: Координация всех действий ответственным и компетентным лицом при сварке конструкций кузовов вагонов.

Примечание - Координировать действия по сварке в организации могут, например, главный сварщик или инженер по сварке, инструктор или иное должностное лицо, уполномоченное приказом по организации.

3.1.9

3.1.10

3.1.11

Примечание - , указанным коэффициентом учитывают чувствительность материала к номинальным напряжениям.

3.1.12

3.1.13

3.1.14

3.1.15

3.1.16

3.1.17

3.1.18

3.1.19

3.1.20

3.1.21 производитель: Организация, которая применяет сварку при производстве или обслуживании (включая ремонт) железнодорожных транспортных средств или отдельных деталей железнодорожных транспортных средств, включая заварку дефектов литья.

3.1.22

3.1.23

3.1.24

3.1.25

3.1.26

Примечание - , указанным коэффициентом учитывают влияние только формы концентратора на величину напряжений в материале.

3.1.27

3.1.28

3.1.29

3.1.30

3.2 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

- временное сопротивление разрыву (предел прочности), напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца;

- предел текучести (условный), напряжение, при котором остаточное удлинение металла алюминиевого сплава достигает 0,2%;

- относительное удлинение после разрыва (на пятикратных образцах);

- размах напряжений цикла;

- предел выносливости при любом коэффициенте асимметрии цикла напряжений.

3.3 В настоящем стандарте применены следующие сокращения для неразрушающих методов контроля сварных соединений:

- RT - радиографический;

- UT - ультразвуковой;

- PT - контроль поверхности проникающими веществами;

- VT - визуальный контроль.

Кроме указанных методов применяют для сварных соединений:

ME - макроскопическое исследование.

4.1 Производитель для изготовления сварных алюминиевых конструкций кузовов железнодорожного подвижного состава должен располагать:

- необходимыми производственными мощностями (отапливаемыми помещениями, чистота которых соответствует нормам промышленной чистоты для изготовления конструкции из цветных металлов и сплавов, технологическим, подъемно-транспортным и испытательным оборудованием, средствами механизации и оснасткой);

- аттестованными сварщиками и операторами сварки;

- специалистами по разработке технологий сварки и надзору за их выполнением;

- обученным персоналом службы технического контроля;

- специалистами по неразрушающим методам контроля, сертифицированными в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9712.

4.2 Производство сварных алюминиевых кузовов подвижного состава организуют с учетом требований ГОСТ Р ИСО 3834-2.

4.3 Производитель в соответствии с ГОСТ Р 53525 <*> должен обеспечить координацию всех относящихся к сварке действий при производстве конструкций с установлением перечня должностей и обязанностей участвующего в ней персонала.

--------------------------------

<*> ГОСТ Р 53525 (ИСО 14731:2006) "Координация в сварке. Задачи и обязанности". Стандарт применяется за исключением раздела 7.

4.4 Сварочные работы выполняют сварщики и операторы сварки, прошедшие аттестационные испытания. Производителем должны быть разработаны инструкции для этих испытаний:

- для сварщиков дуговой и плазменной сварки на основе ГОСТ Р 53688;

- операторов сварки плавлением и наладчиков контактной сварки - по ГОСТ Р 53526;

- операторов сварки трением с перемешиванием - по ГОСТ ISO 25239-3.

4.5 Сборку и сварку конструкций следует проводить в закрытых помещениях при температуре окружающего воздуха не ниже плюс 5 °C, сквозняки не допускаются. Условия труда должны иметь специальную оценку в соответствии с законом [1].

При проектировании сварных соединений кузова предусматривают применение следующих процессов для изготовления кузовов (в скобках указаны условные обозначения процессов по ГОСТ Р ИСО 4063):

- сварки плавлением в виде дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертных газов (141 и 142), дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертных газов (131), плазменной сварки (15);

- сварки давлением в виде контактной точечной (21) и шовной (22) сварки;

- сварки трением с перемешиванием (СТП) (43).

5.2.1 Основной материал по химическому составу должен соответствовать требованиям ГОСТ 1583, ГОСТ 4784 и ГОСТ 11069 к группам материалов и иметь установленную свариваемость.

Примечание - Допускается применение основных материалов из алюминия и алюминиевых сплавов других марок, не указанных в настоящем стандарте, при подтверждении уровней сопротивления усталости нагруженных элементов конструкций в зонах сварных соединений, полученных по результатам испытаний на образцах-имитаторах и аттестации технологии сварки.

5.2.2 Свариваемости принимают как установленные, если представленные основные материалы соответствуют требованиям ГОСТ ISO/TR 15608, обозначены как свариваемые и сгруппированы согласно таблице 1.

5.2.3 Рекомендуемые для грузовых вагонов марки основного материала, его состав, свариваемость и используемые полуфабрикаты представлены в таблице 2.

5.2.4 Для моторвагонных и грузовых вагонов допускается применять полуфабрикаты, представленные в приложении А, таблица А.1, с механическими свойствами катаных и прессованных полуфабрикатов, приведенными в приложении Б, таблица Б.1.

5.2.5 Основные материалы выбирают при проектировании, опираясь на минимальные значения их характеристик и с учетом влияния на свойства материалов различных величин нагрузки, износа, окружающей среды, сварки или влияния других процессов обработки.

5.2.6 До применения в производстве основных материалов или их комбинации в сварном соединении без установленной свариваемости производитель должен провести аттестацию процедуры сварки в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 15607.

Примечание - Применимы основные материалы из алюминия и алюминиевых сплавов других марок, не указанных в настоящем стандарте, при подтверждении уровней сопротивления усталости нагруженных элементов конструкций в зонах сварных соединений, полученных по результатам испытаний на образцах-имитаторах, удовлетворяющих требованиям данного стандарта, и аттестации технологии сварки.

5.3.1 Сварку плавлением основных материалов рекомендуется проводить с применением подобранных из таблицы 3 или приведенных в приложении В, таблица В.1, сварочных материалов, а для СТП при необходимости должны быть применены выводные планки, изготавливаемые из основного материала.

Примечание - Допускается применение других сварочных материалов, не указанных в настоящем стандарте, по результатам аттестации технологии сварки.

5.3.2 Производитель должен иметь:

- отчет об аттестации технологии сварки (WPQR) по ГОСТ Р ИСО 15614-2 (с учетом требований ГОСТ Р ИСО 15611 - ГОСТ Р ИСО 15613), подтверждающий, что свойства сварных соединений, выполненных с примененным сварочным материалом, соответствуют требованиям настоящего стандарта;

- отчет об аттестации технологии сварки (WPQR) по инструкции для аттестации технологии СТП производителя, подтверждающий, что свойства сварных соединений, выполненных с применением выводных планок, соответствуют требованиям настоящего стандарта.

5.4.1 Проектные размеры сварных швов алюминиевых конструкций, передающих усилия между соединяемыми деталями, рассчитывают от нагрузок для грузовых вагонов по ГОСТ 33211, а для моторвагонного подвижного состава - по ГОСТ 33796.

5.4.2 Для многопроходных швов (три и более слоя) с использованием рекомендуемых в таблице 3 или таблице В.1 сварочных материалов значения предела текучести наплавленного металла необходимо принимать в расчетах в соответствии с таблицей 4 или таблицей В.1, и его относительное удлинение после разрыва должно быть не менее 12% в котлах вагонов-цистерн для перевозки опасных грузов [2] и не менее 6% для остальных.

При других сварочных материалах необходим учет в расчетах их минимальных значений механических свойств наплавленного металла с показателями не ниже указанных.

5.4.3 Расчет размеров сварного соединения, выполняемого сваркой плавлением, применяют для конструкций с толщиной стенки деталей 1,5 мм и более.

5.4.4 Требования к проектным размерам разделки кромок и к проектной толщине a_R сварных швов, выполняемых сваркой плавлением и сопоставленных с основными типами, конструктивными элементами и размерами сварных соединений по ГОСТ 14806, приведены в приложении, Г таблица Г.1. Используя указанное сопоставление, регламентируют конструктивные размеры изготовленных швов.

5.4.5 Требования к проектным размерам разделки кромок и эффективным поперечным сечениям A_R для пробочных и прорезных швов, выполненных сваркой плавлением, приведены в ГОСТ EN 15085-3-2015 (таблица C.1).

5.4.6 Требования к проектным размерам соединений деталей контактной точечной сваркой следует определять исходя из минимальных усилий на срез по таблице 5. Соединения предназначены для применения в конструкции только с классами эксплуатации швов CP C1 и CP C2.

5.4.7 Требования к проектным размерам соединений деталей (проектной толщине швов a_R) для сварки плавлением с числом проходов шва менее трех и для СТП определяют по минимальному пределу текучести (условному ) металла шва, который равен минимальному пределу текучести основного материала по сертификату соответствия, умноженному на коэффициент разупрочнения К₁.

Коэффициент разупрочнения К₁ находят следующим образом:

- сваривают контрольные сварные соединения (КСС) из основного материала для соответствующей конструкции (встык, внахлестку и т.п.);

- определяют условия нагрузки для каждого КСС (растягивающие усилия, изгибающие моменты, перерезывающие усилия);

- проводят механические испытания КСС в соответствии с условиями нагрузки;

- рассчитывают напряжения в КСС исходя из экспериментальных нагрузок при механических испытаниях;

- проводят статистический анализ результатов испытаний (выборка из всех испытанных КСС);

- из выборки находят минимальное напряжение, при котором произошло разрушение КСС;

- коэффициент разупрочнения К₁ равен минимальному напряжению разрушения КСС, деленному на минимальный предел прочности основного материала.

Сопротивление усталости оценивают в условиях, когда усталостное повреждение сварных соединений происходит при упругом деформировании и амплитуды действующих напряжений лежат в диапазоне не менее 3 МПа и не более 75% от значений предела текучести основного материала.

Проектирование выполняют в соответствии с допускаемыми пределами выносливости сварных соединений для условий:

- наработка до отказа сварной конструкции при базовом числе не менее 10⁷ циклов;

- гамма-процентная наработка до отказа с вероятностью 97,5% при одностороннем доверительном интервале.

Испытания на сопротивление усталости для вагонов грузовых проводят по ГОСТ 33788, для моторвагонного подвижного состава - по ГОСТ Р 55496.

5.5.2.1 Для грузовых вагонов сопротивление усталости сварных соединений конструкции оценивают в соответствии с ГОСТ 33211-2014 (пункт 6.3).

Для моторвагонного подвижного состава оценку сопротивления усталости производят в соответствии с ГОСТ 33796-2016 (пункт 8.2).

5.5.2.2 Кривые усталости S-N (кривые усталости А. Веллера) для алюминия, сплавов алюминия и сварных соединений алюминиевых кузовов вагонов имеют при N_C = 2 x 10⁶ циклов нормированные значения сопротивления усталости (класс сопротивления усталости от 71 МПа - для применяемого основного материала с наиболее высоким показателем и ниже).

Классы сопротивления усталости установлены для начального наклона m₁ = 3,0 кривых S-N (для сварных соединений m₁ может принимать значение 3,4 - 4,3).

Точка перелома кривой усталости при постоянной амплитуде (долговечность) достигается при N_D = 5 x 10⁶ циклов, с которого наклон модифицированных кривых S-N изменяется на m₂ = 5,0 (для сварных соединений m₂ может принимать значение 5,4 - 6,3) и сохраняется это значение до N_L = 1 x 10⁸ циклов - предела выносливости.

Алюминиевому сварному соединению с классом сопротивления усталости 50 МПа при N_C = 2 x 10⁶ циклов будет соответствовать предел выносливости 36,8 МПа при долговечности N_D = 5 x 10⁶ циклов и отсекающем пределе в 20,2 МПа при N_L = 1 x 10⁸ циклов.

Наклон кривых сопротивления усталости для сварных соединений, оцениваемых на основе номинальных напряжений сдвига, изначально соответствует m = 5,0 и сохраняется до N_L = 1 x 10⁸ циклов предела усталостной прочности.

Сварные соединения подвергаются асимметричным циклическим нагрузкам, сопротивление усталости которых определяют по диаграммам предельных амплитуд цикла номинальных напряжений для любых типов вагонов.

Примечания

1 Отсекающий предел: сопротивление усталости при нагружении с переменной амплитудой, на уровне ниже которой считается, что циклы напряжения не вызывают разрушений.

2 При проектировании сварных конструкций (несущих) из алюминиевых сплавов применяют диаграммы предельных амплитуд цикла, специально полученные для алюминиевых сварных соединений железнодорожного подвижного состава.

5.5.2.3 Предельные амплитуды циклов номинальных напряжений в элементах кузовов определяют при условии, что соблюдены требования ГОСТ EN 15085-3 к проектированию сварных соединений. Известен характер действующих номинальных переменных напряжений при изгибе, кручении (сдвиге), растяжении и сжатии в диапазоне от статического сжатия до статического растяжения, таблица 6, и диаграммы предельных амплитуд цикла с параметрами, приведенными на рисунках 1 и 2.

За среднее напряжение цикла принимают напряжение, возникающее от постоянно действующих вертикальных статических нагрузок.

Примечания

1 Диаграммы предельных амплитуд цикла, рисунки 1 и 2, получены для сварных соединений из основных материалов групп 22 - 26 при условиях (см. 5.5.1 настоящего стандарта).

2 Линия B, на рисунке 1 установлена в качестве верхней ограничивающей кривой предельных амплитуд циклов, а на каждой нижележащей кривой C, D, E1, E4, E5, E6, F1 численные значения предельных амплитуд составляют величины в 1,12 раза меньшие численных значений предельных амплитуд вышележащей кривой.

5.5.2.4 Нормированные значения сопротивления усталости, применяемые для конструкций соединений и типов швов при симметричном цикле, представляют собой численный убывающий ряд предельных амплитуд напряжений цикла: 36, 32, 28, 25, 23, 20, 18, 16, 14, 12 МПа. Каждое последующее число ряда равно предыдущему числу ряда, деленному на 1,12. Это позволяет назначать сварным соединениям (стыковым, тавровым и т.п.) различного исполнения предельные амплитуды из указанного ряда.

Примечание - При асимметричных циклах напряжений и предельная амплитуда ряда начинается с 32 МПа, а при - с 28 МПа (см. рисунок 1).

5.5.2.5 Сварные конструкции железнодорожного транспорта работают в присутствии концентраторов напряжений, поэтому обоснованность расчетов размеров швов по предельным амплитудам номинальных нормальных и касательных напряжений должна быть дополнительно подтверждена количественной оценкой влияния концентраторов напряжений на пределы выносливости сварных соединений.

5.5.2.6 Предельная амплитуда номинального напряжения цикла измеряется при условиях, указанных в 5.5.1, с применением методов тензометрии при моделировании номинальных нормальных напряжений в сварных образцах-имитаторах с толщиной стенки детали 10 мм и подрезом в зоне перехода шва к основному металлу с местным радиусом r = 1 мм или в корне шва.

Предел выносливости соединений при ударных воздействиях нагрузки в симметричном цикле приведены на рисунке 3.

При значениях амплитуд номинальных нормальных напряжений под кривой не должно возникать трещин в зоне подреза шва на образцах-имитаторах и не должно происходить усталостного разрушения соединений до базы испытаний при любом коэффициенте асимметрии цикла напряжений.

5.5.2.7 Максимальные предельные амплитуды номинальных нормальных напряжений оценивают значениями по кривой B, минимальные - по кривой F₂, рисунок 1.

5.5.2.8 Расчеты толщин или эффективных поперечных сечений сварных швов при циклическом изгибе, растяжении или сжатии необходимо выполнять с учетом вектора действия приложенной к сварному шву нагрузки (параллельно сварному шву или перпендикулярно к сварному шву) и величины предельной амплитуды допускаемых номинальных нормальных напряжений согласно 5.5.2.7.

5.5.2.9 Проектную толщину или эффективное поперечное сечение шва при кручении (сдвиге) определяют по данным диаграмм предельных амплитуд цикла для номинальных касательных напряжений вдоль шва (см. рисунок 2). Для стыковых швов с полным проплавлением принимают: , а для швов с неполным проплавлением и угловых швов - .

5.5.2.10 Для сварных соединений с толщиной стенки детали в диапазоне свыше 10 мм до 90 мм включительно предельная амплитуда цикла напряжений в соединении должна быть уменьшена путем умножения на коэффициент f_t(t), приведенный на рисунке 4.

5.5.2.11 Предельные амплитуды номинальных напряжений цикла в сварных соединениях должны быть приведены в технических требованиях к конструкции с указанием каждого типа соединения.

Пределы выносливости должны соответствовать указанным значениям в таблицах классифицируемых сварных соединений приложения Д.

Повышение пределов выносливости сварных соединений проводят путем снятия грата, или правки по технологии вольфрамовым электродом в инертном газе, или проковки, или точечным упрочнением.

5.5.3.1 Категорию безопасности конструкции задают исходя из последствий разрушения одного сварного соединения в отношении людей, оборудования и окружающей среды.

5.5.3.2 Категории безопасности конструкции кузова классифицируют следующим образом:

- низкая: разрушение сварного соединения не приводит к прямому ухудшению работы конструкции. Низкая вероятность риска, связанного с причинением вреда здоровью граждан, животных, растений, окружающей среде, имуществу физических и юридических лиц;

- средняя: разрушение сварного соединения приводит к ухудшению работы всей конструкции и способно нанести вред здоровью граждан, животных, растений, окружающей среде, имуществу физических и юридических лиц;

- высокая: разрушение сварного соединения вызывает отказ работы всей конструкции и создает вред жизни, здоровью граждан, животных, растений, окружающей среде, имуществу физических и юридических лиц.

5.5.3.3 При проектировании конструкции разработчик должен определить категорию безопасности для каждого сварного шва.

Для определения высокой или средней категории безопасности следует оценить выполнение требований:

- перед отказом сварного соединения вследствие динамических нагрузок появляются настораживающие признаки ухудшения работы всей сварной конструкции или ее узла;

- перед отказом сварного соединения существует возможность выявления трещины при регулярной проверке;

- конструкция сварного узла или детали в случае отказа позволяет изменить направление нагрузки (геометрически изменяемые системы или дублирующие элементы);

- конструкция сварного соединения предотвращает распространение трещины.

Выбор высокой или средней категории безопасности осуществляют следующим образом:

- высокая категория, если не выполняется ни одно из вышеназванных условий;

- средняя категория, если выполняется одно из вышеназванных условий.

Категорию нагрузки необходимо определять в соответствии с коэффициентом нагрузки по таблице 7.

В качестве альтернативы допустимые значения пределов выносливости могут быть получены в результате проведенных испытаний на сопротивление усталости образцов-имитаторов. Статистическая оценка результатов испытаний должна быть выполнена в соответствии со стандартом или руководством, согласованным с национальным надзорным органом.

5.5.5.1 Классы эксплуатации сварного шва устанавливают на этапе проектирования в зависимости от категории безопасности и категории нагрузки.

5.5.5.2 Сварные соединения выделяют в четыре класса эксплуатации сварного шва, таблица 8.

5.5.5.3 Если требование повышения класса эксплуатации сварного шва невозможно выполнить, то разработчик должен понизить категорию нагрузки согласно приложению Е или изменить конструкцию согласно ГОСТ EN 15085-3-2015 (рисунок D.1).

5.5.6 Классы контроля сварного шва

5.5.6.1 Класс контроля сварного шва должен быть задан для каждого шва по предварительно установленному классу эксплуатации сварного шва.

5.5.6.2 Классы контроля сварного шва показывают, какие минимальные контрольные мероприятия и испытания необходимо провести для каждого шва согласно таблице 9.

5.5.6.3 Испытания, относящиеся к этим классам контроля сварного шва, должны соответствовать минимальным требованиям, указанным в ГОСТ EN 15085-5.

5.5.6.4 Классы эксплуатации сварного шва и классы контроля сварного шва должны быть указаны в конструкторской документации.

5.5.7.1 В таблице 9 указана зависимость между категориями безопасности, категориями нагрузки, классами эксплуатации сварного шва, уровнями качества, классами контроля сварного шва и испытаниями согласно таблицам 7 и 8.

5.5.7.2 Соединения с классами эксплуатации сварного шва CP A, CP B и CP C1, которые подлежат контролю только в процессе изготовления, но не могут быть проконтролированы и отремонтированы во время технического обслуживания, должны быть отнесены к следующему, более высокому классу контроля сварного шва согласно таблице 9 или категория нагрузки должна быть снижена.

5.5.7.3 Конструкции железнодорожных транспортных средств со сварными соединениями категорий безопасности "высокая" и "средняя" подлежат изготовлению только из тех основных материалов, для которых значения предела выносливости установлены и согласованы между заказчиком и производителем.

Примечание - Пределы выносливости определяют при механических испытаниях по ГОСТ 25.502.

5.5.7.4 При проектировании каждого сварного соединения под номинальные нормальные напряжения цикла необходимо учитывать данные приложения Д, в котором сведения о конструкции соединений, типе шва, методе и объеме контроля в таблицах дополнены классами эксплуатации сварных швов (CP A, CP B, CP C1, CP C2) и используемыми в расчетах пределами выносливости .

5.5.7.5 Для класса эксплуатации сварного шва CP A проектную толщину или эффективное поперечное сечение шва определяют:

- по пониженному пределу выносливости (приложение Д) путем умножения на коэффициент нагрузки (таблица 7);

- по пониженной предельной амплитуде номинального напряжения цикла при и путем умножения на коэффициент нагрузки (таблица 7).

Для классов эксплуатации сварных швов CP B и CP C1 проектную толщину или эффективное поперечное сечение шва рассчитывают:

- по пониженному пределу выносливости (приложение Д) путем деления на коэффициент безопасности (1,15) и умножения на коэффициент нагрузки (таблица 7);

- по пониженной предельной амплитуде номинального напряжения цикла при и путем деления на коэффициент безопасности (1,15) и умножения на коэффициент нагрузки (таблица 7).

Для класса эксплуатации сварного шва CP C2 проектную толщину или эффективное поперечное сечение шва устанавливают по пределам выносливости (приложение Д).

5.6.1 Сварные швы для дуговой сварки выполняют с подготовкой кромок, приведенной в приложении Г.

Примечание - Допускается выполнение сварных швов под острыми или тупыми углами, приведенными в ГОСТ 27580.

5.6.2 В зонах с высокими нагрузками кузова не следует закладывать сварные швы с номинальными нормальными напряжениями более 28 МПа в эффективном поперечном сечении сварных соединений. Если это невозможно, то следует применять более высокие требования к контролю и испытаниям.

5.6.3 Подтверждение размеров сварного шва следует принимать на этапе проектирования, если необходимо, путем предпроизводственного испытания по ГОСТ Р ИСО 15613.

5.6.4 При проектировании должны быть соблюдены требования и рекомендации по свариваемости основных и сварочных материалов (см. 5.2 и 5.3).

5.6.5 Остающиеся подкладки (остающиеся приспособления для поддержания сварочной ванны) должны быть учтены в расчетах на прочность. Остающиеся подкладки должны быть с канавкой.

5.6.6 Для тавровых соединений алюминиевых конструкций допускается применение выводных планок с фаской, например, для соединения с односторонним скосом кромки.

5.6.7 Защиту от коррозии следует обеспечивать выполнением сварных соединений, например, с полным проплавлением шва.

Соединения с конструктивным непроваром или прерывистым сварным швом могут быть обеспечены защитой от коррозии применением защитных покрытий.

5.6.8 Место нанесения клейма сварщика должно быть указано на чертеже.

5.6.9 Сварные швы рекомендуется располагать вдоль базовой оси конструкции или симметрично этой оси для уменьшения (исключения) коробления и деформации.

5.6.10 Конструкция должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать безопасность и надежность при эксплуатации за счет доступа к ее элементам при сварке и контроле.

5.6.11 Следует избегать в сварных узлах большого количества швов с присущими им концентраторами напряжений. Для этого используют кованые или литые детали, как указано в ГОСТ EN 15085-3-2015 (рисунок D.1).

5.6.12 Для холоднодеформированных деталей из алюминия и его сплавов в расчетах должно быть учтено снижение прочности стыка при дуговой сварке в зоне термического влияния с учетом рекомендаций ГОСТ Р ИСО 15614-2-2009 (таблица 2), а при СТП - на основе рекомендаций таблицы 17 настоящего стандарта, примечание 3.

5.6.13 При сборке каркаса коробчатых балок, испытывающих растягивающие напряжения (при изгибе), допускается приварка нижних поясов односторонними угловыми швами только в случае достаточной расчетной жесткости каркаса балки с коэффициентом нагрузки в корне шва менее допустимого значения.

На рисунке 5 показан пример коробчатой балки с высокой категорией нагрузки в поясе, испытывающем растяжение.

Примечание - Зачеркнуто - недопустимое тавровое соединение с угловым односторонним швом.

Для уменьшения угловой деформации и уменьшения напряжения, необходимо выдерживать минимальное расстояние между двумя швами в соответствии с толщиной свариваемых деталей и использовать зажимные приспособления для фиксации конструкции.

Для толщины менее 20 мм рекомендуется соблюдать минимальное расстояние 50 мм между границами сплавления металла швов C с металлом B зон термического влияния основного материала A (см. рисунок 6).

5.6.14 В стыковом шве переход между деталями различной толщины должен быть выполнен постепенно с уклоном, не превышающим значение, заданное в таблице Д.2.

5.6.15 Расстояние между соседними швами должно быть таким, чтобы зоны термического влияния не накладывались друг на друга. Наложение зон термического влияния допустимо, если эффекты термического воздействия или зоны закалки (например, внутренние напряжения, падение прочности, падение твердости) учитывают при проектировании.

5.6.16 Для элемента жесткости, привариваемого к продольному шву, следует избегать образования не заваренных участков на элементах конструкции в местах пересечения стыковых и угловых швов (см. рисунок 7). Выпуклость шва в зоне пересечения должна быть механически обработана, чтобы выполнить сварку без прерывания пересекающихся швов.

5.6.17 В конструкциях, работающих при высоких нагрузках, косынки должны быть приварены по периметру. На рисунках 8 и 9 показаны примеры конструктивного исполнения концов косынок и элементов жесткости. Чтобы сделать возможным выполнение сварного шва по периметру, концы косынок и фасонных элементов жесткости следует проектировать в соответствии с рисунком 8, обеспечивая фаску по указанному радиусу.

5.6.18 Оптимизация формы косынок проиллюстрирована на рисунке 9. Большинство разрушений конструкций, возникающих под влиянием усталостной нагрузки деталей (динамически нагруженных деталей), связаны с формой элементов усиления, которые не полностью распределяют нагрузку и вызывают концентрацию напряжений.

5.6.19 Сварной шов (см. рисунок 10) должен быть выполнен по всему периметру прилегания косынки на длину l, которая должна быть не менее удвоенной толщины листа, равной 2t:

- для предотвращения коррозии на конце листа, независимо от класса эксплуатации сварного шва;

- на кромках с высокой нагрузкой.

5.6.20 При конструировании угловых швов должны быть учтены следующие требования (см. рисунок 11):

- по конструктивным причинам или если требуется лучше распределить силовые нагрузки, дополнительно к толщине шва a на чертеже указывают катет углового шва z или оба катета, z₁ и z₂;

- толщина шва a, измеренная на макрошлифе, не должна превышать расчетное значение.

5.6.21 Для нахлесточных соединений деталей толщиной менее 20 мм рекомендуется соблюдать минимальное расстояние 50 мм между краями деталей (см. рисунок 12).

5.6.22 Для сварных швов классов эксплуатации CP A и CP B следует применять выводные планки в начале и в конце сварного шва (см. рисунок 13).

Для других стыковых швов выводные планки могут быть использованы для предотвращения непровара в начале и для предотвращения образования кратера - в конце сварки.

Выводные планки должны быть изготовлены таким образом, чтобы имелась возможность начать и закончить сварку за пределами необходимой длины шва.

5.6.23 Детали сборки и планки к ним, интегрированные в конструкцию или устанавливаемые в виде небольших пластин на свариваемые детали, являются единым целым. Разделка кромок этих планок должна соответствовать разделке кромок сварного соединения. Следует закрепить планки механическим способом или с помощью сварочных прихваток, прежде чем они будут применены в сварке стыка.

5.6.24 После выполнения сварного шва выводные планки должны быть удалены механическим путем или плазменной резкой. Механическую обработку (фрезерование, строгание, шлифование) следует проводить после удаления планок.

Не допускается удаление выводных планок ударным способом.

5.6.25 Для предотвращения коррозии (см. рисунок 14) необходимо обеспечить герметичность соединения со стороны корня шва применением двусторонней сварки, и/или подваркой корня шва, или использованием герметика.

5.6.26 Минимальная длина участков для прерывистых сварных швов должна составлять:

- для t_max < 10 мм: L_min > 5 x t_max, но не менее 30 мм;

- для t_max > 10 мм: L_min > 3 x t_max, но не менее 50 мм (см. рисунок 15).

5.6.27 Типы сварных соединений по ГОСТ ISO 25239-2, выполняемых СТП, представлены в таблице 10.

5.6.28 Условные обозначения на чертежах, которые приводят в конструкторской документации, должны соответствовать ГОСТ Р ИСО 2553.

5.6.29 Дополнительно в конструкторской документации необходимо указать следующую информацию:

- класс эксплуатации сварного шва (если на чертеже приведены различные классы эксплуатации сварного шва, то они должны быть указаны рядом со сварным швом);

- для сварных соединений, выполняемых контактной точечной сваркой, необходимо дополнительно указать класс качества поверхности согласно таблице 11;

- форма сварного шва, толщина и длина сварного шва (см. приложение Г) и ГОСТ EN 15085-3-2015 (таблица C.1) должны быть указаны на чертеже;

- сварочные материалы должны быть указаны в технологической документации.

5.6.30 Сварным швам одного и того же типа и размеров конструктивных элементов в поперечном сечении должны быть присвоены номера позиций на чертежах в соответствии с требованиями ГОСТ 2.312-72 (пункт 2.8).

5.6.31 Если на чертежах не заданы допуски по ГОСТ Р ИСО 13920, то они выбираются следующим образом:

- класс допуска B - для линейных и угловых размеров;

- класс допуска F - для прямолинейности, плоскостности и параллельности.

6.1 Подготовка кромок деталей, предназначенных для дуговой сварки перед сборкой, приведена в приложении Ж, а для СТП - сводится только к механической вырезке деталей, механической очистке с последующим обезжириванием и подгонкой их стыкуемых поверхностей.

6.2 Сборку следует проводить с применением сборочных (сборочно-сварочных) стендов и приспособлений, сборочных плит и устройств, обеспечивающих:

- требуемое расположение деталей;

- стабильность размеров и формы конструкции;

- свободный доступ к местам прихватки и сварки;

- минимальные деформации в процессе сварки.

6.3 Требования ко всем прихваткам такие же, как и к основным швам.

Параметры режима прихватки, места расположения и размеры прихваток должны быть указаны в технологической документации.

6.4 Рекомендуется совмещать сборку и сварку в устройствах, предотвращающих сварочные деформации, без выполнения прихваток.

6.5 Сварочные прихватки при сборке под точечную и шовную контактную сварку преимущественно выполняют точечной контактной сваркой. Допускается выполнять сварочные прихватки дуговой сваркой без их удаления.

6.6 Конструкции, собранные под сварку, должны быть проверены службой технического контроля на соответствие требованиям чертежа взаимного положения деталей, размеров конструктивных элементов кромок, подлежащих сварке, и зазоров между ними, качество выполнения прихваток и установки выводных планок, отсутствие загрязнений в зоне сварки и допущены к сварке.

7.1.1 На сварку сборочных единиц кузовов железнодорожного подвижного состава должны быть разработаны:

- технологические карты сварки;

- операционные (маршрутные) технологические процессы сборки и сварки.

7.1.2 Требования к содержанию технологических карт дуговой и контактной сварки, а также сварки трением с перемешиванием соответственно приведены в ГОСТ Р ИСО 15609-1, ГОСТ ISO 15609-5, ГОСТ ISO 25239-4.

7.1.3 Технологии дуговой и контактной сварки должны быть испытаны и аттестованы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 15614-2 и ГОСТ Р ИСО 15614-12, а технология СТП - в соответствии с ГОСТ ISO 25239-4.

7.1.4 Сварочное оборудование должно обеспечивать стабильность существенных параметров режима сварки, возможность их регулирования и контроля.

7.1.5 Сварочное оборудование должно проходить регулярное техническое обслуживание и проверку на соответствие паспортным данным. Контрольно-измерительные приборы должны быть поверены.

7.2.1 Сварочные материалы должны быть упакованы согласно требованиям соответствующих стандартов (технических условий) и иметь сертификаты качества. Сварочные материалы должны проходить входной контроль и храниться в закрытых складских помещениях.

7.2.2 Входным контролем сварочных материалов должно быть установлено:

- наличие сертификата с проверкой полноты приведенных в нем данных и их соответствия требованиям нормативной документации на продукцию;

- наличие на упаковках соответствующих этикеток (ярлыков) или бирок с проверкой указанных в них данных;

- отсутствие повреждений упаковок и самих материалов.

Применение сварочных материалов, на которые отсутствуют сертификаты, подтверждающие их качество, не допускается.

7.2.3 Поверхность сварочной проволоки ГОСТ 7871 должна быть чистой, без масла и загрязнений.

Рекомендуется использование сварочной проволоки с поверхностью, подготовленной к сварке (полированной и др.) на катушках (барабанах) с размерами по ГОСТ Р 53689.

Для сварочной проволоки, требующей подготовки перед сваркой, применяют обработку, приведенную в приложении Ж.

7.2.4 Для дуговой сварки плавящимся/неплавящимся электродом (131 и 141 или 142), сварки дуговой плазменной (15) применяют:

- аргон газообразный высшего сорта по ГОСТ 10157;

- гелий газообразный высокой чистоты по техническим условиям;

- смеси защитных газов по ГОСТ Р ИСО 14175;

- электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся по ГОСТ 23949 и ГОСТ ISO 6848.

7.2.5 Кромки деталей толщиной более 8 мм перед сваркой конструкции и при многопроходной технологии сварки необходимо подогревать в зависимости от марки сплава в соответствии с таблицей 12.

7.2.6 Технологии дуговой сварки с использованием сварочных материалов, приведенных в таблицах 3 и В.1, аттестованные по ГОСТ Р ИСО 15614-2 (аттестация с испытаниями стандартных контрольных сварных соединений), или в случае применения контрольных сварных соединений, соответствующих натурным образцам элементов кузова (требования ГОСТ Р ИСО 15613), должны обеспечивать получение сварных соединений со следующими механическими свойствами, определяемыми по ГОСТ 6996:

- временное сопротивление разрыву наиболее слабого участка сварного соединения быть не ниже минимального значения <*> временного сопротивления основного материала (сплавов групп 21 - 23), умноженного на коэффициент разупрочнения К₂ согласно таблице 13;

- временное сопротивление разрыву наиболее слабого участка сварного соединения быть не ниже минимального значения <*>, установленного техническими условиями или конструкторской документацией для основного материала (термически упрочняемых сплавов групп 24 - 26);

--------------------------------

<*> Для соединений из разнородных марок алюминия и алюминиевых сплавов значение временного сопротивления разрыву должно быть не ниже минимального значения менее прочного основного материала, а пластичность - не ниже пластичности менее пластичного основного материала.

- относительное удлинение после разрыва металла шва стыковых соединений должно быть не менее 12% в котлах вагонов-цистерн для перевозки опасных грузов [2] и не менее 6% для остальных;

- предел текучести (условный) металла шва должен быть не менее значения, установленного в 5.4.2 или 5.4.7;

- угол статического изгиба сварного поперечно-стыкового соединения, выполненного по ГОСТ Р ИСО 15614-2, должен быть из основного материала группы 21 не менее 180°, из основного материала группы 22 - не менее 45°; из основного материала группы 23 - не менее 35°;

- ударная вязкость только для сварных соединений основного материала группы 22 (23), определенная на образцах KCU, для исполнения УХЛ 1 при температуре испытания минус 60° и для исполнения У 1 при температуре минус 50 °C должна быть не менее 28 Дж/см² (23 Дж/см²).

Примечания

1 Коэффициент разупрочнения К₂ представляет отношение временного сопротивления разрыву наиболее слабого участка сварного соединения к временному сопротивлению разрыву основного материала при его минимальном значении.

2 Может быть использован более высокий коэффициент разупрочнения К₂, чем указан в таблице 13, если он был подтвержден при проведении аттестации технологии сварки.

7.2.7 Режимы и положение изделия при сварке должны обеспечивать плавность переходов сварных швов к основному материалу для соответствующего уровня качества сварных соединений. Основные положения и углы поворота изделия при сварке регламентированы ГОСТ Р ИСО 6947. Предпочтительны положения "Л" и "Н" по ГОСТ 11969.

7.2.8 Автоматическую и механизированную сварку следует выполнять по возможности без перерыва по всей длине шва.

В случае перерыва в наложении шва или его отдельного прохода концевой участок и кратер должны быть полностью перекрыты при возобновлении сварки.

7.2.9 Перед наложением подварочного валика протеки металла в корне шва должны быть устранены.

7.2.10 Кратеры сварных швов, выполненных без применения выводных планок, должны быть тщательно заварены.

7.2.11 Местные поверхностные неровности в местах перекрытий отдельных участков и доварки швов должны быть сглажены механической зачисткой с образованием плавных переходов.

7.2.12 Сварку кузовов следует производить до установки их на кондиционные тележки, оборудованные подшипниками качения.

Допускается сварка на кондиционных тележках при соблюдении следующих условий:

- свариваемые изделия должны быть подключены к сварочному посту по двухпроводной схеме;

- обратный провод подключают к свариваемому изделию как можно ближе к месту сварки с обеспечением плотного контакта. Место подключения должно быть предварительно зачищено до металлического блеска.

7.2.13 При необходимости (требование заказчика, разработчика и т.д.) для снижения остаточных напряжений после сварки в сварном узле следует провести дополнительную обработку, например снять внутренние напряжения термической обработкой или поверхностные - шлифовкой.

7.2.14 Обработка сварного шва после сварки направлена на повышение предела выносливости сварного соединения. Улучшение может применяться для увеличения срока службы (для заданной категории нагрузки) или в повышении предела выносливости (см. указания областей концентрации напряжений в таблицах Д.1.4, Д.1.5, Д.2, Д.3.1 - Д.3.3). Уменьшение пиковых напряжений достигается снижением концентрации напряжений (эффект надреза) в геометрических поверхностных дефектах шва, наиболее значимых на границе перехода сварного шва к основному материалу для углового шва.

Последующая обработка границы перехода шва к основному материалу должна быть заложена в технологию сварки, и приемлемость нагрузок должна быть проверена разработчиком.

В случае шлифования границы глубина должна составлять k <= 0,3 мм, радиус r >= 3 мм (см. рисунок 16).

7.3.1 Конструктивное расположение электродов контактной точечной сварки относительно свариваемых деталей и расположение точек приведены на рисунках 17 - 20.

7.3.2 Расстояния между точками (от края детали до точки) в зависимости от толщины детали для контактной точечной сварки приведены в таблице 14.

7.3.3 Минимальные усилия на срез для соединений контактной точечной сварки алюминия и алюминиевых сплавов указаны в таблице 5.

7.3.4 Если по конструктивным соображениям возможны отклонения от указанных значений, то в этом случае предусматривают предпроизводственные испытания сварки для подтверждения надежности конструкции.

7.3.5 Производитель обязан иметь отчет об аттестации технологии сварки (WPQR) по ГОСТ Р ИСО 15614-12, подтверждающий, что свойства сварных соединений соответствуют требованиям настоящего стандарта.

7.4.1 Принципиальная схема СТП приведена на рисунке 21 и демонстрирует общий принцип процесса в соответствии с ГОСТ ISO 25239-1.

7.4.2 Сварку выполняют в соответствии с обобщенной циклограммой на рисунке 22.

7.4.3 Технология сварки со всеми существенными параметрами процесса должна быть документально составлена в форме pWPS, испытана с оформлением отчета об аттестации технологии сварки WPQR и при удовлетворительных результатах отчета представлена в виде аттестованной технологии WPS.

7.4.4 Испытание технологии СТП проводят по ГОСТ ISO 25239-4 на стандартных образцах КСС. Форма и размеры КСС указаны на рисунке 23. КСС сваривают в соответствии с проектом технологической карты сварки pWPS.

В случае применения КСС, соответствующих натурным образцам элементов кузова, следует выполнять требования ГОСТ ISO 25239-4-2020 (раздел 7).

Примечание - Допускается под ответственность экзаменующего органа производителя совмещать предпроизводственные испытания СТП с аттестацией операторов машины СТП, для которых также предусмотрена аттестация по ГОСТ ISO 25239-3.

а) размеры КСС при стыковом шве с полным проваром

б) размеры КСС при стыковом шве на трубе с полным проваром

в) размеры КСС при соединении внахлест с полным/неполным проваром

7.4.5 Неразрушающие и разрушающие испытания проводят в соответствии с требованиями таблиц 15 и 16. Отбор контрольных образцов (КО) для разрушающих испытаний проводят по ГОСТ ISO 25239-4 в соответствии с рисунком 24.

а) участки для получения КО при стыковом шве с полным проваром

б) участки для получения КО при стыковом шве на трубе с полным проваром

в) участки для получения КО при соединении внахлест с полным/неполным проваром

7.4.6 Технология СТП должна обеспечивать получение сварных соединений с механическими свойствами, определяемыми по ГОСТ 6996:

- временное сопротивление разрыву наиболее слабого участка сварного соединения должно быть не ниже минимального значения <*> временного сопротивления основного материала, умноженного на коэффициент разупрочнения К₂ (см. 7.2.6, примечание 1) согласно таблице 17;

--------------------------------

<*> Для соединений из разнородных марок алюминия и алюминиевых сплавов значение временного сопротивления разрыву должно быть не ниже минимального значения менее прочного основного материала, а пластичность - не ниже пластичности менее пластичного основного материала.

- относительное удлинение после разрыва металла шва стыковых соединений должно быть не менее 12% в котлах вагонов-цистерн для перевозки опасных грузов [2] и не менее 6% для остальных;

- предел текучести (условный) металла шва должен быть не менее значения, установленного в 5.4.7;

- угол статического изгиба сварного поперечно-стыкового соединения должен быть из основного материала группы 21 не менее 180°, из основного материала группы 22 - не менее 45°; из основного материала группы 23 - не менее 35°;

- ударная вязкость только для сварных соединений основного материала группы 22 (23), определенная на образцах KCU, для исполнения УХЛ 1 при температуре испытания минус 60 °C и для исполнения У 1 при температуре минус 50 °C должна быть не менее 28 Дж/см² (23 Дж/см²).

Примечания

1 Требования к испытанию на изгиб приведены в ГОСТ Р ИСО 15614-2-2009 (пункт 7.4.3).

2 Может быть использован более высокий коэффициент разупрочнения К₂, чем указан в таблице 17, если он был подтвержден при проведении аттестации технологии сварки.

8.1.1 Контроль качества сварных соединений необходимо осуществлять систематически в течение всего производственного цикла, на всех этапах изготовления сварных конструкций.

Контролю в процессе изготовления сварных конструкций подлежат:

- наличие аттестованных технологических карт сварки WPS;

- квалификационный уровень сварщиков/операторов, его соответствие роду выполняемых работ и требованиям аттестации;

- техническое состояние сварочного оборудования и своевременность метрологической поверки электроизмерительных приборов;

- наличие сертификатов на сварочные материалы, соответствие условий их хранения и применения требованиям технологии;

- качество подготовки кромок и сборки под сварку;

- соблюдение технологической документации (последовательность выполнения технологических операций, параметры режимов сварки, температурный режим, обработка корня шва перед выполнением подварочного валика и др.);

- качество сварных соединений.

8.1.2 Сварные швы и прилегающие к ним поверхности перед проведением контроля должны быть очищены от брызг и грата на лицевой поверхности.

Ширина очистки должна быть достаточной для осмотра всех участков сварного соединения и измерения геометрических параметров шва.

8.1.3 Качество сварных соединений следует проверять методами по ГОСТ 3242.

8.1.4 Сварные соединения подлежат осмотру и измерениям до проведения их контроля неразрушающими методами по ГОСТ 3242. Для визуального контроля соединений, выполненных сваркой плавлением, применяют ГОСТ Р ИСО 17637.

Контроль сварных соединений, недоступных для осмотра после окончательной сварки конструкции, необходимо проводить до установки деталей, закрывающих эти соединения.

8.1.5 При осмотре сварных соединений могут быть использованы оптические приборы с увеличением необходимой кратности.

В местах ограниченной доступности для внешнего осмотра используют зеркала, эндоскопы и другие устройства.

8.1.6 В случаях, предусмотренных конструкторской или технологической документацией, качество сварных соединений проверяют на контрольных соединениях разрушающими методами:

- испытанием механических свойств металла по ГОСТ 6996, ГОСТ 25.502;

- осмотром изломов сварных швов по ГОСТ Р 57180-2016 (пункт 6.1.3) и правилам [3] или поперечных макрошлифов по ГОСТ Р 57180.

8.1.7 Сведения о сварщиках, выполнявших сварку конструкций (фамилия, номер удостоверения или клейма), результаты контроля и приемки сварных соединений классов эксплуатации сварного шва CP A, CP B, CP C1, CP C2 следует вносить в сопроводительную документацию или журнал сварочных работ.

Сварные соединения классов эксплуатации сварного шва CP A, CP B, CP C1 подлежат клеймению личным клеймом сварщика.

8.2.1 Классификация, обозначение и определения дефектов сварных швов должны соответствовать ГОСТ Р ИСО 6520-1.

8.2.2 Уровни качества сварных швов (наличие или отсутствие дефектов) указаны в таблице 18.

Допустимые без исправления дефекты сварки плавлением не должны превышать значений, установленных ГОСТ Р ИСО 10042 для уровней качества B, C, соответствующих классам эксплуатации сварных швов CP A, CP B, CP C1 и CP C2.

8.2.3 Для тавровых соединений с полным проплавлением и швами с классом эксплуатации CP A (N 1.3.1, N 1.3.4, N 1.4.1, N 1.4.4, N 1.5.1, N 1.5.4) (см. таблицы Д.1.3 - Д.1.5) радиус зоны перехода шва к основному металлу должен составлять более 3 мм.

8.3.1 Классификация, обозначение и определения дефектов сварных швов должны соответствовать ГОСТ Р ИСО 6520-2.

8.3.2 Требования к качеству соединений точечной и шовной контактной сварки приведены в таблице 19 для швов классов эксплуатации CP C1 и CP C2.

8.3.3 Недопустимо использование точечной и шовной контактной сварки для классов эксплуатации сварного шва CP A и CP B.

8.3.4 Качество сварных соединений, выполненных точечной контактной сваркой, необходимо проверять на образцах технологической пробы с определением диаметра литого ядра.

8.3.5 В сварных соединениях, выполняемых точечной контактной сваркой, не допускаются без исправления точки с непроварами, прожогами, трещинами, порами и усадочными раковинами в центре точки, превышающими в сумме 10% площади литого ядра, вмятинами от электродов глубиной более 25% толщины свариваемых деталей, отклонениями от оси расположения точки и расстояния между центрами соседних точек в ряду на величину более диаметра ядра.

8.3.6 В сварных соединениях, выполняемых шовной контактной сваркой, не допускаются непровары, прожоги и негерметичность соединений.

8.4.1 Перечень и состав требований установлены в ГОСТ ISO 25239-5. Классификация, обозначение и определения дефектов сварных швов должны соответствовать ГОСТ Р ИСО 6520-1.

8.4.2 Ограничения на дефекты приведены в таблице 20.

8.4.3 Визуальный контроль проводят в соответствии с ГОСТ Р ИСО 17637.

8.4.4 Вместо радиографического контроля может быть выполнено ультразвуковое испытание, если оно предусмотрено техническими условиями на конструкцию.

9.1 Сварные соединения конструкций кузовов железнодорожного подвижного состава, не отвечающие требованиям к качеству, подлежат исправлению в пределах их восстановления, но не модернизации.

9.2 Ремонтные работы (исправление дефектов) сварных швов на деталях, сварных узлах и полуфабрикатах, выполненных СТП, проводят с применением этого же процесса.

На конструкции к дефектному участку, где возможен доступ инструмента для выполнения СТП, применяют этот процесс, в остальных случаях для ремонта используют дуговую сварку неплавящимся/плавящимся электродом.

9.3 Дефектные участки швов, выполненных способом сварки плавлением, следует удалять полностью или разделывать до полного удаления дефектов. Концы разделок должны иметь плавный выход на поверхность. Формы разделки и способы подготовки кромок под заварку приведены в приложении Ж.

9.4 Для удаления дефектов и подготовки кромок под заварку следует использовать механические фрезы.

Примечания

1 Допускается использование лепестковых кругов (абразивных).

2 Поверхности, обработанные абразивным инструментом, необходимо зачистить металлической щеткой с ворсом из нержавеющей стали.

9.5 Наплывы, натеки, неправильный профиль швов, превышение выпуклости и проплава, ожоги от замыкания электродов устраняют обработкой механическими способами.

9.6 Участки швов с неполным заполнением разделки кромок, вогнутостью корня шва, малыми размерами катета углового шва подваривают.

9.7 Подготовленный к ремонту дефектный участок должен быть осмотрен и допущен к заварке службой технического контроля.

9.8 Сварочные материалы для исправления процессами 15, 131, 141 дефектов сварных соединений приведены в таблицах 3 и В.1.

Применение дуговой сварки металлическими стержневыми электродами (процесс 111, ГОСТ Р ИСО 4063) при изготовлении и ремонте конструкций кузовов железнодорожного подвижного состава не допускается.

9.9 Исправление сваркой дефектов в одном месте допускается не более двух раз.

9.10 Исправление дефектов точечной контактной сварки следует проводить точечной контактной сваркой, точечной дуговой сваркой или дуговой сваркой прерывистыми угловыми швами. Количество дефектных точек (длина швов) не должно превышать 25% от общего количества точек (длины швов) на сборочной единице.

9.11 Исправление дефектов в виде непроваров, каналов, микротрещин СТП следует проводить по типовой или специальной технологической документации или технологическому указанию. При суммарной длине указанных дефектов протяженностью свыше 30% общей длины сварного шва допускается 100%-ная переварка сварного шва. Переварку зон дефектов, расположенных на границе сварного соединения, следует выполнять инструментом, имеющим диаметр рабочего стержня и опорного бурта от 15% до 20% больше базовых. Грат, наплывы с лицевой стороны, отдельные задиры, резкий переход шва к основному металлу на лицевой поверхности шва допускается устранять механической зачисткой, не выводя толщину металла и глубину занижения шва за пределы установленного допуска. Дефекты в виде непроваров в корне сварного шва допускается устранять механической зачисткой корневого усиления "заподлицо" без врезания в основной металл. Допускается устранение задиров с лицевой поверхности шва производить СТП и внедрением рабочего стержня в шов дефектного участка на глубину не более 20% от минимальной толщины свариваемых деталей. Дефект в виде кратера следует устранять установкой пробки из того же материала, что и свариваемый металл, и последующей переваркой СТП данного участка инструментом, имеющим диаметр рабочего стержня и опорного бурта от 15% до 20% больше базовых. Исправление дефектов по количеству и размерам, превышающим нормы, установленные настоящим стандартом, не допускается.

9.12 При ремонтной сварке отдельных повреждений сварных соединений классов эксплуатации CP B и CP C1 эти соединения должны быть подвергнуты 100%-ному контролю методами "RT", "UT" или "PT" и задокументированы службой технического контроля.

9.13 Исправленный участок шва должен быть подвергнут контролю методами, предусмотренными таблицей 9.

10.1 При организации и проведении сварочных работ следует выполнять указанные требования: санитарно-гигиенические к воздуху рабочей зоны ГОСТ 12.1.005; к производственным процессам ГОСТ 12.3.002, ГОСТ 12.3.003; к электробезопасности ГОСТ 12.1.030, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ 12.2.007.8.

10.2 Производственные помещения, предназначенные для выполнения сварочных работ, должны быть оборудованы вентиляцией и отоплением в соответствии с требованиями санитарно-эпидемиологических правил и нормативов [4], норм проектирования освещения [5].

Рабочие места в помещениях должны быть обеспечены местной и цеховой воздухообменной вентиляцией.

10.3 Работы, связанные с применением сжатых и горючих газов, должны соответствовать правилам по охране труда при электро- и газосварочных работах [6]. При выполнении сварочных работ должны быть соблюдены противопожарные мероприятия в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.

10.4 К выполнению сварки допускаются лица, прошедшие обучение профессии, инструктаж и проверку знаний требований по охране труда, имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже II по межотраслевым правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок [7] и имеющие соответствующее удостоверение.

А.1 В железнодорожном машиностроении применяют алюминиевые полуфабрикаты в качестве основных материалов.

А.2 Системы легирования, обозначения основного материала, состав, свариваемость и производимые полуфабрикаты приведены в таблице А.1.

Механические свойства катаных и прессованных алюминиевых полуфабрикатов и их сварных соединений должны соответствовать при испытании на растяжение нормам, указанным в таблице Б.1.

В железнодорожном машиностроении применяют сварочные проволоки. Характеристики проволок приведены в таблице В.1.

В таблице Г.1 приведены требования к подготовке соединений, расчет толщины сварных швов железнодорожных транспортных средств и сопоставление со швами по ГОСТ 14806.