Угловой шов: пересчёт a и z и несущая способность

Два обозначения одного шва, которые постоянно путают в цеху, и цена этой путаницы. Плюс проверка: сколько такой шов вообще держит и не наварили ли вы лишнего.

Короткий ответ

a = 0,7·z, а z = 1,41·a: расчётная высота углового шва — это катет, делённый на корень из двух. Шов a4 имеет катет 5,7 мм, шов z5 — высоту 3,5 мм.

Геометрия

Угловой шов в сечении — треугольник. У него есть катеты (стороны, лежащие на деталях) и высота, опущенная из вершины на гипотенузу. Эта высота и называется расчётной: она проходит через самое тонкое место шва, и именно по ней шов разрушается.

• a = z / √2 ≈ 0,707 · z — из катета в расчётную высоту
• z = a · √2 ≈ 1,414 · a — обратно

В обозначении на чертеже перед числом стоит буква: a — расчётная высота, z — катет. Буквы нет — уточняйте у конструктора, а не угадывайте.

Скачать схему: SVG · PNG

Несущая способность

Расчёт ведётся по упрощённому методу EN 1993-1-8:

fvw,d = fu / (√3 · βw · γM2), где γ_M2 = 1,25

Значения посчитаны формулой EN 1993-1-8 при γM2 = 1,25, а не переписаны, — таблица и калькулятор разойтись не могут.

Обратите внимание на S420 и S460: коэффициент корреляции растёт быстрее прочности, поэтому расчётное сопротивление шва у них не выше, чем у S355. Переход на более прочную сталь сам по себе швы не усиливает.

Разумные границы

• Меньше 3 мм шов практически не назначают: он остывает слишком быстро, плохо проваривается и склонен к трещинам.
• Больше 0,7 от толщины тонкой детали шов не нужен — прочнее основного металла он не сделает.
• Многопроходный шов при расчётной высоте свыше примерно 6 мм: за один проход столько наплавить трудно, а попытка приводит к подрезам и наплывам.

Сколько металла уйдёт на выбранный катет и во что это обойдётся, считает калькулятор стоимости шва. Допустимые отклонения геометрии — в калькуляторе ISO 5817.

Таблица a–z: катет, наплавка и несущая способность швов a3–a12

Самые ходовые значения в одном месте. Колонки считаются теми же формулами, что и калькулятор выше и калькулятор наплавленного металла, поэтому таблица не разойдётся с результатом, который вы получите, введя свои данные.

Сечение с усилением +10 %, плотность стали 7,85 г/см³, проход MAG около 35 мм² — те же допущения, что в калькуляторе наплавленного металла. Несущая способность: упрощённый метод EN 1993-1-8, γM2 = 1,25, нагрузка вдоль шва.

Как читать таблицу

Слева направо: высота с чертежа (a) → катет для шаблона (z) → сколько металла положить на метр → уложится ли в один проход → сколько шов держит на каждые 100 мм длины. Несущая способность растёт линейно с a, а масса наплавки — с квадратом. Отсюда простое правило сметы: шов a8 всего вдвое прочнее a4, но съедает вчетверо больше проволоки (0,553 против 0,138 кг/м). Колонки несущей способности даны для одного шва; двусторонний — это два шва, значение удваивается.

Примеры пересчёта a = 0,7·z по шагам

Пример 1: на чертеже «a5», сталь S355, шов 150 мм

Катет: z = 5 · 1,414 = 7,07, в цеху выставляете шаблон на 7 мм и следите, чтобы меньше не вышло. Расчётное сопротивление S355 — 251 Н/мм², значит, шов держит 251 · 5 ≈ 1257 Н на каждый миллиметр длины, то есть около 189 кН на всех 150 мм. Калькулятор покажет то же самое при a = 5, S355 и 150 мм.

Пример 2: нужен a6, а сварили катет 6 мм

Самая частая ошибка на практике. Катет 6 мм даёт a = 6 · 0,707 = 4,24 мм вместо 6. Несущая способность падает до 71 % от требуемой, а сечение наплавки — вдвое (0,155 против 0,311 кг/м). Шлифовкой такой шов не «дотянуть»: нужен второй проход до катета 8,5 мм. На приёмке это видно сразу — шаблон на a6 не достаёт до лица шва.

Пример 3: лист 8 мм из S235 — какой диапазон a имеет смысл

Верхняя граница 0,7 · 8 = 5,6 мм, нижняя — 3 мм. Калькулятор выведет это как «разумный диапазон a: 3…5,6 мм». Берёте, например, a4 (катет 5,7 мм): при S235 это 208 · 4 ≈ 831 Н/мм. Если конструктору нужно больше, шов не раздувают сверх 5,6 мм, а удлиняют или варят с двух сторон.

Пример 4: сколько проволоки уйдёт на 10 м шва a4

Сечение с усилением: 5,66² / 2 · 1,10 ≈ 17,6 мм², масса 17,6 · 0,00785 ≈ 0,138 кг/м, на 10 м — 1,38 кг наплавленного металла. Для MAG коэффициент выхода на сайте принят 0,93, так что проволоки уйдёт около 1,49 кг. Тот же шов с двух сторон — вдвое больше. Цену такого метра с газом, электричеством и работой считает калькулятор стоимости шва.

Как подобрать высоту a под толщину металла

1. Берите более тонкую из соединяемых деталей. Именно она ограничивает шов: полка 10 мм на листе 20 мм — считаем по 10.
2. Верхняя граница: a ≤ 0,7·t. Выше раньше разрушится основной металл; калькулятор предупреждает об этом отдельной строкой.
3. Нижняя граница: a ≥ 3 мм. EN 1993-1-8 (п. 4.5.2) не допускает несущий угловой шов с расчётной высотой меньше 3 мм.
4. Длина: шов короче 30 мм или короче 6·a (что больше) по EN 1993-1-8 несущим не считается. Для a5 это 30 мм, для a8 — 48 мм.
5. Угол между деталями от 60° до 120° — в этих пределах норма рассматривает соединение как угловой шов; за ними его считают иначе.
6. Проверьте несущую способность калькулятором и сравните с усилием от конструктора. Упрощённый расчёт предполагает нагрузку вдоль шва; при сложном напряжённом состоянии конструктор применяет направленный метод: √(σ⊥² + 3·(τ⊥² + τ∥²)) ≤ fu / (βw·γM2) и σ⊥ ≤ 0,9·fu / γM2.

Очень длинные швы в нахлёсточных соединениях норма дополнительно снижает коэффициентом β_Lw — это касается швов длиннее примерно 150·a, то есть для a5 свыше 750 мм. Это уже задача для расчёта конструктора.

Вогнутый, выпуклый и неравнокатетный шов

Скачать схему: SVG · PNG

Выпуклый. Наплыв сверх прямой, соединяющей концы катетов, в a не входит. Шов z6 с заметной «шапкой» всё равно имеет a = 4,24 — он только тяжелее и даёт более резкий переход к основному металлу, что хуже для усталостной прочности.

Вогнутый. Здесь a меряют от корня до самой глубокой точки лица, а не через катеты. При катетах 8 мм плоский шов имел бы a = 5,66; если лицо просело на 1 мм, остаётся около 4,7 мм. Шаблон, приложенный к катетам, покажет «a5,7» — и введёт в заблуждение.

Неравнокатетный. Для катетов z₁ и z₂ расчётная высота — это высота прямоугольного треугольника: a = z₁·z₂ / √(z₁² + z₂²). Катеты 6 и 8 мм дают 48 / 10 = 4,8 мм — больше, чем у шва 6×6 (4,24), но меньше, чем у 8×8 (5,66). Считаются оба катета, а не длинный.

Глубокий провар: когда можно считать больше, чем a по лицу

MAG струйным переносом и сварка под флюсом проплавляют корень глубже вершины треугольника. EN 1993-1-8 разрешает добавить этот провар к расчётной высоте только тогда, когда технологические испытания показали, что он получается стабильно. Без такого доказательства (на практике — WPQR с макрошлифом) a считают по геометрии лица, а провар идёт в запас. На чертеже шов с глубоким проваром обозначают отдельно, чтобы сварщик не уменьшил катет «на глаз».

Многопроходный шов: с какого размера и сколько проходов

Колонка «Проходов MAG» в таблице исходит из типового сечения одного прохода MAG, около 35 мм². Из неё видно, что до a5 включительно шов укладывается в один проход, a6 требует двух, a8 — трёх, a10 — четырёх. Штучным электродом (около 25 мм² за проход) два прохода нужны уже при a5, а при a10 — пять. Порядок — снизу вверх: первый проход в корень, следующие перекрывают предыдущие, последний выравнивает лицо, чтобы катеты вышли равными. Своё сечение и свой процесс посчитает калькулятор наплавленного металла и проходов.

Частые ошибки на чертеже и в цеху

• Число без буквы. «5» у значка треугольника может быть и a5, и z5 — разница по несущей способности больше 40 %. Уточняйте до сварки.
• a прочитали как z. Шов выходит на 29 % тоньше, с половиной сечения (пример 2).
• z прочитали как a. Наоборот: вдвое больше наплавки, больше деформаций, а прочности прибавляется ровно столько, сколько позволяет основной металл.
• Пропущен двусторонний знак. Треугольники по обе стороны линии-выноски — это два шва, масса и время удваиваются. Как это выглядит на чертеже, показывает страница об обозначениях швов.
• a больше 0,7·t. Обычно это «для надёжности» — узел не усиливает, только ведёт.
• Слишком короткие участки. Прерывистый шов с участками короче 30 мм или 6·a несущим не считается.

Замер шаблоном: что вы на самом деле меряете

Шаблон для угловых швов обычно имеет две шкалы: катета (прикладывается к листу) и высоты a (прикладывается к лицу под 45°). На плоском и выпуклом шве достаточно замерить катеты — меньший из них, умноженный на 0,707, даёт a. На вогнутом шве a надо мерить напрямую, потому что катеты её завышают. Меряйте в нескольких местах, в том числе у концов, где шов бывает тоньше всего. Допустимые занижения высоты и избыточную выпуклость для уровней B, C и D проверите в калькуляторе ISO 5817, а результат замера запишете в генераторе протокола VT. Как вести шов, чтобы катеты вышли равными, — в разборе углового шва в положении PB.

Автор: Dmitry Frolov, сварщик, изготовление металлоконструкций Обновлено: 28 сентября 2026