Освоение расхода сварочных материалов для контроля затрат

Нормы расхода сварочных материалов в промышленных приложениях для котлов и сосудов под давлением, а также стальных конструкций являются важными элементами для учёта затрат, управления запасами и планирования производства. Возможны потери материалов и неточный контроль затрат, если расход сварочных материалов значительно превышает или не достигает установленных оценок.

В данной статье представлены основные принципы расчёта, стандартные формулы и практические справочные таблицы, используемые в основных сварочных процессах, что поможет вам быстро освоить точные методики расчёта расхода сварочных материалов.

1. Основная логика расчёта

Расчёт нормативов для всех методов сварки по сути следует основному принципу «объём теоретического наполнителя + коэффициент потерь в процессе», а именно:
Фактический расход сварочных материалов = теоретический объем наплавленного металла × (1 + коэффициент потерь процесса)

В упрощенной форме:

Расход сварочных электродов (кг) = Масса наплавленного металла × 1,7

Расход сварочной проволоки (кг) = Масса наплавленного металла × 1,04

Расход флюса при сварке под флюсом (кг) = Расход проволоки × 1,7

Где:

Теоретический объем наплавленного металла = Площадь поперечного сечения шва × Длина шва × Плотность материала.

Коэффициент потерь процесса учитывает разбрызгивание, возбуждение дуги, обрыв дуги, остатки шлака/флюса и т.д.

2. Стандартные формулы для распространенных методов сварки

Различные методы сварки (такие как ручная дуговая сварка, сварка под флюсом и аргонодуговая сварка) имеют различные коэффициенты потерь и методы расчета. Формулы для ручной дуговой сварки и аргонодуговой сварки основаны на стандарте GB 985, в то время как размеры разделки кромок для сварки под флюсом соответствуют стандарту GB 986 «Основные формы и размеры разделки кромок при сварке под флюсом», чтобы обеспечить соответствие расчетов нормативов государственным стандартам.

Определения основных параметров (должны быть получены из чертежей / технологических карт)

Универсальная формула теоретического объёма заполнения:

Заполнение = F × L × P × 10 ^-6 (kg)

Таблица 1: Формулы расхода сварочных материалов и коэффициенты потерь

Для расхода электродов:
Формула «Расход электродов = 2 × теоретическое наполнение» соответствует коэффициенту потерь 20%–30%. На практике это означает, что фактический расход электродов составляет около двукратной массы наплавленного сварочного металла, в результате чего эффективность наплавки составляет всего 50%–60%. Другими словами, 1 кг электродов даёт около 0,5–0,6 кг наплавленного металла. Коэффициент расхода рассчитывается как величина, обратная эффективности наплавки: при эффективности 50% коэффициент равен 2,0; при эффективности 60% он снижается до приблизительно 1,67.

Для расхода флюса:
Формула «Расход флюса = 1,25 × Расход проволоки» подчёркивает, что коэффициенты расхода флюса не являются постоянными. Например, часто используемый коэффициент 1,7 — это консервативная оценка, учитывающая неполное восстановление флюса, тогда как значение 1,25 отражает идеальные условия с эффективной переработкой флюса. В некоторых случаях используется другой метод, например, применение фиксированной нормы расхода флюса 0,5 кг на метр сварного шва, как указано в таблице 1.

Специальное примечание: Пересчёт сварочных материалов
Если в процессе производства временно изменяется способ сварки, норму расхода материала можно быстро пересчитать с использованием следующих коэффициентов:

Электроды = 1,7 × Расход проволоки = 1,75 × Расход флюса

Другими словами, соотношение пересчёта составляет:
Электрод : Проволока для автоматической сварки под флюсом : Флюс = 1 : 0,6 : 0,9

3. Расчёт площади поперечного сечения сварного шва (F)

Площадь поперечного сечения шва зачастую является наиболее сложной частью точного расчёта. Ниже приведены типовые промышленные случаи:

Угловой шов (без разделки кромок, например, Т-образные соединения в стальных конструкциях):

F=0,5xK ² (K=длина катета)

Пример: K = 6 мм → F = 18 мм².

Стыковой шов, I-образная разделка (тонкие пластины ≤ 6 мм):
Пример: δ = 5 мм, зазор в корне b = 2 мм → F = 10 мм².

Стыковой шов ДСП, V-образная разделка (средние и толстые пластины):
Пример: t = 25 мм, b = 1 мм, c = 3 мм → F ≈ 276 мм².

Панельный шов ДСП (без разделки кромок, тонкие пластины):
Пример: t = 10 мм, B = 20 мм, c = 3 мм → F = 90 мм².

4. Практические справочные таблицы

Если ручной расчет не требуется, вы можете напрямую воспользоваться приведенными ниже справочными таблицами, чтобы узнать расход сварочных материалов на единицу длины (1 м) или на одно соединение, охватывающие распространенные процессы, такие как дуговая сварка под флюсом (SAW) и ручная дуговая сварка (SMAW).

Таблица 2: Расход материалов при сварке угловых швов методом SMAW (сталь, P=7,85 г/см³)

Таблица 3: Расход сварочной проволоки при стыковой сварке дуговой сваркой под флюсом (δ = 10–30 мм, разделка кромок V/X)

5. Основные рекомендации для избежания ошибок

Точные параметры:
Всегда уточняйте угол разделки кромок, размер притупления и зазор в корне по стандарту GB 986. Включайте длину вывода/вывода дуги (примерно по 10 мм с каждой стороны).

Калибровка коэффициента потерь:
Выполните пробные сварочные швы и взвесьте оставшийся материал для точной настройки фактических показателей потерь. Для ручной дуговой сварки корректируйте значения в зависимости от квалификации сварщика.

Особые материалы:
Для нержавеющей стали, алюминия или сплавов соответствующим образом скорректируйте плотность (например, алюминий = 2,7 г/см³).

Заключение

Стандарты расхода сварочных материалов необходимо адаптировать под конкретные требования, поскольку они не подчиняются универсальным закономерностям. Наиболее точные результаты достигаются при сочетании отраслевых формул с практической калибровкой, хотя отраслевые коэффициенты и формулы дают надежные оценки. Производители, понимающие эти расчеты и вносящие корректировки с учетом особенностей процесса, добьются лучшей экономической эффективности за счет сокращения отходов и оптимизации управления запасами.