Геометрия железобетонного тюбинга во многом зависит от точности металлоформы. Если палуба прогибается, борта смещаются, а замки закрываются с разным усилием, готовые сегменты могут не совпасть при сборке кольца. Поэтому при изготовлении форм важны не только марка и толщина листа, но и конструкция рёбер, технология сварки, механическая обработка и контроль после сборки.

В Казахстане требования к стальным формам для железобетонных изделий устанавливает ГОСТ 25781-83. Стандарт допускает применение Ст3 с гарантией свариваемости. Сталь 09Г2С используют, если она предусмотрена рабочими чертежами и её применение обосновано нагрузками, температурой эксплуатации или требованиями к прочности.

Ст3 или 09Г2С: какую сталь выбрать

Ст3 подходит для многих металлоформ и не должна считаться заведомо ненадёжным материалом. Деформации оснастки чаще возникают из-за недостаточной жёсткости рамы, большого шага рёбер, неправильной последовательности сварки или неравномерного нагрева, а не из-за одной только марки стали.

Лист 09Г2С по ГОСТ 19281-2014 имеет более высокий предел текучести и сохраняет ударную вязкость при отрицательных температурах. Его применение может быть оправдано для крупногабаритных форм, нагруженных бортов, опорных элементов и оснастки, которую перемещают или хранят на открытой площадке зимой.

При этом модуль упругости у Ст3 и 09Г2С практически одинаков. Поэтому простая замена стали без изменения толщины листа и конструкции рёбер не устраняет упругий прогиб палубы.

Условия работы Возможный выбор Что проверить
Форма работает в отапливаемом цехе при умеренных нагрузках Ст3сп с гарантией свариваемости Жёсткость рамы, прогиб палубы и технологию сварки
Крупная форма с нагруженными бортами и частым перемещением Ст3сп или 09Г2С по расчёту Прочность узлов, массу оснастки и нагрузки при подъёме
Эксплуатация или хранение при отрицательной температуре 09Г2С требуемой категории Расчётную температуру и показатели ударной вязкости
Пальцы, втулки, оси и замки Конструкционные стали с термообработкой Износ, смятие отверстий и доступность замены деталей

Сталь S355J2 можно рассматривать как близкий по прочности зарубежный вариант, но не как полный аналог 09Г2С. Возможность замены проверяют по химическому составу, механическим свойствам, состоянию поставки и требованиям проекта.

Какие нагрузки учитывают при расчёте формы

Толщину листа нельзя выбирать только по размеру тюбинга. Для каждого элемента формы проверяют собственную расчётную схему:

  • давление свежей бетонной смеси на палубу и борта;
  • динамическое воздействие вибраторов и возможный резонанс элементов;
  • массу арматурного каркаса, закладных деталей и самой формы;
  • усилия в замках и шарнирах при закрывании и распалубке;
  • нагрузки при подъёме краном и транспортировании;
  • температурные деформации при тепловлажностной обработке и охлаждении.

Начальное давление смеси на вертикальный борт можно оценить по формуле p = γ × h, где γ - удельный вес бетонной смеси, а h - высота её слоя. Затем учитывают режим укладки, вибрацию и коэффициенты, предусмотренные технологией производства.

Палубу рассчитывают как пластину между рёбрами жёсткости. Поэтому толщина зависит не только от нагрузки, но и от расстояния между опорами. Нередко эффективнее уменьшить шаг рёбер или увеличить их высоту, чем утяжелять всю форму более толстым листом.

Допустимый прогиб и точность металлоформы

По ГОСТ 25781-83 прогиб загруженной формы не должен превышать половины допуска на искривление формуемого изделия и одновременно должен быть не более 1/1500 длины формы. Для тюбингов могут устанавливаться более строгие требования в рабочих чертежах и технических условиях производителя.

Допуски самой металлоформы нельзя автоматически принимать равными допускам готового тюбинга. При проектировании учитывают деформацию формы под нагрузкой, усадку бетона, режим твердения и последующую механическую обработку сопрягаемых поверхностей.

После изготовления контролируют:

  • радиус и профиль палубы;
  • взаимное положение продольных и торцевых бортов;
  • диагонали и базовые размеры;
  • плоскостность опорной рамы;
  • работу замков и шарниров;
  • деформацию формы под контрольной нагрузкой.

Раскрой и сборка деталей

Метод резки выбирают по толщине листа, размерам заготовки и допускам чертежа. Лазер обеспечивает небольшую ширину реза и удобен для точных деталей умеренной толщины. Плазма подходит для крупноформатных листов и более толстых заготовок, но может потребовать припуска под механическую обработку.

Типовой порядок изготовления металлоформы включает:

  1. раскрой деталей с учётом припусков и направления последующей обработки;
  2. вальцовку палубы и проверку радиуса по шаблону;
  3. сборку рамы и бортов в кондукторе;
  4. сварку по последовательности, уменьшающей коробление;
  5. правку или снятие остаточных напряжений, если это предусмотрено технологией;
  6. механическую обработку базовых и сопрягаемых поверхностей;
  7. контроль геометрии и пробное формование тюбинга.

Четырёхвалковая вальцовка помогает уменьшить прямые участки на концах листа, но после гибки радиус всё равно необходимо проверять и при необходимости калибровать.

Сварка и снятие остаточных напряжений

Хорошая свариваемость 09Г2С не означает, что предварительный подогрев никогда не требуется. Его необходимость зависит от толщины листа, температуры металла, жёсткости соединения, углеродного эквивалента и применяемого сварочного процесса.

Главная задача при сварке формы - сохранить геометрию. Для этого используют симметричную последовательность наложения швов, временные связи, кондукторы и поэтапный контроль размеров. Термическое снятие напряжений выполняют только при наличии такого требования в рабочей документации. После нагрева форму повторно проверяют и при необходимости обрабатывают.

Нужен ли ультразвуковой контроль листа

ГОСТ 22727-88 устанавливает методы ультразвукового контроля листового проката, но не требует автоматически проверять каждый лист толщиной более 20 мм. Необходимость УЗК, класс сплошности и объём контроля задают в чертежах или спецификации.

Повышенные требования могут быть оправданы для толстых нагруженных бортов, опорных плит и деталей со сварными соединениями, чувствительными к расслоению. При этом обычный УЗК не заменяет проверку свойств листа в направлении толщины, если узел воспринимает значительные растягивающие усилия по оси Z.

Плоскостность и допуски горячекатаного листа

По ГОСТ 19903-2015 листовой прокат подразделяется по точности толщины на классы А и Б, а по плоскостности - на ПО, ПВ, ПУ и ПН:

  • ПО - особо высокая плоскостность;
  • ПВ - высокая;
  • ПУ - улучшенная;
  • ПН - нормальная.

Для палубы и точных бортов обычно заказывают лист с повышенными требованиями к плоскостности, если это предусмотрено рабочими чертежами. Допуск по толщине зависит от номинальной толщины, ширины листа, способа изготовления и класса точности, поэтому универсальное значение ±0,3–0,4 мм применять нельзя.

Что указать при заказе листа

  • марку стали и стандарт поставки;
  • категорию 09Г2С и требуемую температуру испытаний, если они предусмотрены проектом;
  • толщину, ширину и длину листа;
  • класс точности по толщине и плоскостности;
  • состояние и тип кромки;
  • требования к УЗК, если он необходим;
  • раскрой деталей и припуски под механическую обработку;
  • сертификат с номером плавки и механическими характеристиками.

Часто задаваемые вопросы

Обязательно ли использовать для металлоформ сталь 09Г2С?

Нет. Действующий ГОСТ допускает применение Ст3 с гарантией свариваемости. Сталь 09Г2С выбирают по рабочим чертежам, если нужны повышенная прочность, ударная вязкость при низкой температуре или другие специальные характеристики.

Можно ли изготовить палубу из нескольких сварных заготовок?

Можно, если это предусмотрено конструкцией формы. Необходимо правильно разместить стыки, ограничить сварочные деформации и после сборки обеспечить требуемый радиус и качество рабочей поверхности.

Какая толщина листа подходит для палубы?

Толщина определяется расчётом с учётом размеров палубы, давления смеси, шага рёбер, вибрации и допускаемого прогиба. Универсальной толщины для всех форм тюбингов нет.

Как принимают готовую металлоформу?

Проверяют размеры, радиус палубы, работу замков, деформативность и качество сварных соединений. Для новой или изменённой конструкции выполняют пробное формование изделия с арматурой и закладными деталями.

Вывод

Надёжность металлоформы для железобетонных тюбингов определяется совместной работой палубы, рёбер, рамы, бортов и замков. Ст3 допускается действующим стандартом, а 09Г2С применяется при наличии расчётного и проектного обоснования. Перед закупкой необходимо согласовать марку стали, толщину, плоскостность, УЗК и припуски на обработку с разработчиком формы.

Доступные марки, толщины и форматы представлены в каталоге АТЛАНТ Snab City - Листы горячекатаные (г/к). Параметры партии следует сверить с чертежами металлоформы до оформления заказа и раскроя.