Производство и монтаж металлоконструкций: этапы и особенности

Металлоконструкции нашли широкое применение в жизни современных людей. Они служат основой для сооружений самого разного назначения: 

• жилых домов;
• административных зданий;
• складских и производственных комплексов;
• сельскохозяйственных построек, зернохранилищ;
• автосервисов, моек, станций техобслуживания;
• спортивно-досуговых и иных учреждений для массового посещения;
• и др.

В связи с этим к металлическим конструкциям предъявляются повышенные требования по безопасности. Любые нарушения в изготовлении и монтаже изделий могут стоить жизни многих людей. 

В статье мы разберем, какими бывают металлоконструкции, какие этапы их производства имеют критически важное значение и как контролируются качество и безопасность конечных изделий.

Разновидности металлоконструкций

Поскольку сфера применения конструкций из металла очень широка, для них разработали несколько видов классификации. 

По способу изготовления и сборки:

• винтовые, или болтовые — собираются с помощью метизов;
• клепаные — монтируются с помощью клепок;
• кованые — части конструкции соединяются методом ковки;
• сварные — соединяются посредством сварки;
• штампованные — бесшовные, изготавливаются штамповкой металлопроката;
• комбинированные – сочетающие в себе разные способы производства и сборки.

По типу применения — однократное или многократное:

• Сборно-разборные — при необходимости могут быть разобраны и собраны заново, например, на другом объекте.
• Трансформируемые — могут разбираться и собираться заново, причем в разных конфигурациях, в зависимости от специфики объектов, на которых устанавливаются.
• Стационарные, или цельнолитые — представляют собой монолитную конструкцию и разборке не подлежат (только полный демонтаж без возможности повторной сборки).

По назначению:

• Несущие — конструкции, которые принимают на себя основной вес, отвечают за прочность и устойчивость всего сооружения.
• Ограждающие — элементы, которые защищают основную конструкцию.

По материалу, который используется для изготовления:

• стальные;
• алюминиевые;
• чугунные;
• и другие металлы.

Также могут изготавливаться из сплавов разных металлов.

Этапы производства

На заводе металлоконструкций строго соблюдаются этапы изготовления таких изделий. Невыполнение обязательных пунктов чревато трагическими последствиями, поскольку безопасность людей на объекте возможна только при соблюдении всех технических норм. 

В процессе производства специалисты последовательно выполняют ряд манипуляций:

1. Проектируют каждый элемент. 
   В процессе проектирования учитывают сферу применения будущей конструкции, особенности использования и нагрузки, которые ей предстоит выдерживать. Также определяют, из какого материала будет изготовлено изделие и каким способом оно будет монтироваться на объекте.
2. Делают заготовку.
   Придают ей нужную конфигурацию (режут, рубят и т.д.), определяют ее вес. Проверяют качество.
3. Обрабатывают детали будущей конструкции.
   Это нужно для того, чтобы придать им форму, предусмотренную в проекте. В процессе обработки деталь могут шлифовать, сверлить или гнуть в зависимости от требуемой формы, стыковать швы и так далее.
4. Покрывают готовое изделие специальным защитным составом.
   Оно позволяет избежать преждевременного разрушения металла, предотвратить коррозию.
5. Наносят маркировку на готовые конструкции и упаковывают.
   На этом этапе также проверяют качество готового изделия.

Только после того, как выполнены все этапы изготовления, при положительных результатах проверки качества металлоконструкции доставляют на объект назначения. 

Защита металлоконструкций от коррозии

Меры защиты будущего изделия от коррозии предпринимаются на этапе его изготовления. Это важно для последующей эксплуатации и обслуживания конструкции, поэтому принятие антикоррозионных мер также считается обязательным производственным этапом.

Для обеспечения надежной защиты от окисления производители выполняют следующие действия:

1. Используют для производства сплав металлов с добавлением специальных химических соединений. Под ними подразумеваются химические элементы, которые отводят воду на себя. За счет использования таких соединений материал получается более прочным.
2. Применяют в качестве материала сплав двух металлов — биметалл. Предполагается, что один из двух материалов лучше противостоит коррозионному воздействию, а другой — хуже. Как и в случае с добавлением химических веществ, конструкция из биметалла получится более прочной.
3. Покрывают детали конструкции лаком или краской, эпоксидным составом или другим веществом, которое послужит барьером между металлом и водой. Красить можно уже после сборки.

Еще одна мера по защите — не допускать контакт металлических деталей с водой. Но это возможно только в случае, когда функционал объекта не ограничен. 

В целом, если защита от окислительных процессов предусмотрена еще на этапе производства, то конечное изделие получится более прочным и долговечным.

Контроль качества на производстве

Изготовление металлоконструкций на каждом конкретном предприятии может регламентироваться индивидуальным сводом правил, который разработан специально для этого завода. При этом контроль качества производственных этапов и готовых изделий осуществляется в соответствии с принятыми государственными нормативами.

Применяются три вида контроля, которые происходят последовательно:

1. Входной. Проверяют и оценивают материалы, которые доставляются на склад для последующей обработки. Анализируют их внешний вид и качество, смотрят сопроводительную документацию. Проверяют, соответствуют ли принятым нормам сорта и марки стали, типы антикоррозионных составов, классы болтов, виды расходных материалов и сварочных газов и т.д. Результаты анализа фиксируются в журнале учета.
2. Операционный. Специалисты рандомно выбирают несколько образцов продукции и проверяют, соответствуют ли эти образцы заданным нормам. Анализируют геометрию деталей, качество их обработки, стойкость антикоррозионного покрытия и прочность соединений. Результаты анализа, полученные на этом этапе, также письменно фиксируются.
3. Приемосдаточный и периодический. Приемосдаточный контроль осуществляется в отношении всей продукции, которая выходит с завода. Специалисты оценивают прочностные характеристики элементов и их соединений, геометрическое соответствие заданному проекту, качество защитного покрытия. Анализируют изделие на наличие дефектов. Также проверяют правильность маркировки и целостность упаковки готовой продукции.
   Периодический контроль проводят по плану или внепланово по необходимости. Проверяют, все ли технологии были соблюдены и соответствуют ли они нормам, готовы ли детали к сборке и выполнению несущих функций, а также достоверны ли результаты анализов, полученные на предыдущих этапах.

Результаты исследований, полученные на последнем этапе, фиксируют в отчете. Также на их основании предприятию может быть выдан сертификат соответствия.

Сборка на объекте

Правильность сборки металлоконструкций во многом определяет их прочность и безопасность для людей. В большинстве случаев изделия собирают на объекте тремя способами:

• Сварка. Бывает электродуговая (используют электродуговой сварочный аппарат), газовая (осуществляется под воздействием инертных газов) и точечная (в стык деталей направляют электрический импульс). 
  При сваривании элементов металл нагревают так, чтобы края деталей расплавились вдоль сварочной кромки — линии соединения. 
• Склейка. Фактически представляет собой спайку. Для этого используют специальные клеевые составы нового поколения, которые «склеивают» части металлоконструкции на молекулярном уровне.
• Механическая сборка. При выборе такого способа металлические детали соединяют болтами и гайками, либо заклепками — если конструкции предстоит испытывать нагрузки с вибрацией.

Независимо от типа сборки, предусмотренного проектировщиком и производителем, обязательно проводится контроль ее качества.

Монтаж на объекте

Монтаж металлоконструкций на объектах назначения включает в себя целый комплекс работ. Все части конструкции необходимо правильно установить и соединить между собой, либо монтировать отдельно, если проектом не предусмотрена сборка цельного сооружения.

Важно! Для того, чтобы установить конструкцию в соответствии с проектом и нормами безопасности, все ее части должны быть доставлены на объект в полной сохранности. Деформация изделия недопустима и может повлечь нарушения в сборке и монтаже. 

Отдельные части конструкции необходимо хранить и перевозить в проектном положении. Исключение составляют колонны и вертикальные секции. Крупногабаритные детали рекомендуется усилить деревянными щитами сверху и снизу. Между деталями делают прокладку с ровной поверхностью и округлыми краями, а сами изделия обхватывают металлическими тросами. Фермы, на которых складируют металлические конструкции, должны размещаться рядом с объектом, где их будут устанавливать.  

Перед установкой металлоконструкции оценивают фундамент. Его проверяют по ряду критериев:

• есть ли отклонения опорных плит и других устройств;
• в каком положении находятся соединяющие болты;
• есть ли на болтовой резьбе антикоррозионное покрытие.

Анкерные болты монтируются в фундамент на этапе его заливки.

Если металлическая конструкция включает колонны из стали, то используют три вида опоры для их башмаков:

• На поверхность фундамента без дополнительной заливки;
• На опорные балки с дополнительной заливкой.
• На опорные плиты со строганой поверхностью сверху;

В общем случае металлоконструкции на объекте устанавливают двумя способами:

1. Если конструкция служит каркасом будущего здания, то элементы и их блоки обычно монтируют в соответствии с проектными отметками.
2. Если возводят башни, опоры ЛЭП, то изделие собирают на земле, а затем устанавливают в проектные точки.

Важно помнить, что прочность металлоконструкций и их правильная установка — залог безопасности людей, животных, техники, складской продукции, в зависимости от назначения объекта, на котором они используются. 

При производстве изделий должны строго соблюдаться этапы, предусмотренные техническими нормами, и проводиться контроль качества. Критически важна прочность и надежность соединительных элементов, точность сборки и монтажа конструкции на объекте. Поэтому заказывать изготовление и монтаж металлоконструкций необходимо только у проверенных предприятий, которые обладают всеми необходимыми сертификатами и лицензиями.