Сварка труб с целью образования монолитного соединения. Подготовительные работы. Применение разных методов сварки. Техника, применяемая для такого вида работ. Особенности ведения процесса в зимнее время. С поворотом стыка и без.

Сварка труб – это процесс образования неразъемного соединения при прокладке трубопроводов. В итоге получается монолитное изделие, которое характеризуется прочностью и герметичностью. Перед началом работы все изделия проверяются на наличие сертификата. В них должна отсутствовать эллипсность. Толщина стенки может находиться в пределах, разрешенных допуском. В зависимости от множества факторов выбирается способ формирования сварочного соединения. Это зависит от диаметра труб, толщины стенок, материала изделия и расположения трубопровода. Учитывая эти факторы, работа проводится плавящимися и неплавящимися электродами. Стальные трубы варятся электродуговым или газовом методом, иногда с применением аргона. Для некоторых соединений применяется холодная сварка.

Процесс работы начинается с подготовки сварочного соединения. Во время обработки стыков проверяется наличие перпендикулярности плоскости сечения к оси трубопровода. По всему периметру будущего сварочного шва обеспечивается равномерный зазор. После прохождения этого этапа начинается сам процесс сварки. По окончании процедуры отбивается шлак и ведется проверка качества полученного соединения.

Предварительная подготовка труб к сварке

Перед началом работы места стыковых соединений подготавливаются. Состоит этот этап из следующих операций:

1. Осматриваются концы изделий. Если их поверхность неровная, то она выпрямляется или торцы обрезаются с помощью газовой горелки.
2. При наличии на местах будущих сварочных швов грязи или ржавчины кромки обрабатываются молотком и зубилом.
3. Внутренняя и наружная поверхности зачищаются до блеска на размер 10 мм. Для этого используется металлическая щетка или шлифовальная машинка.

Способы стыковки труб

Сложность задачи соединения трубопроводов заключается в том, чтобы обеспечить стыкам достаточную жесткость. С помощью центраторов для сварки достигается нужный результат. Такие устройства обеспечивают соосность обеих частей соединений, что отражается на надежности шва. Центраторы бывают: внешние; внутренние. Первая категория тоже имеет разновидности. Внешние устройства разделяются на типы:

1. Многозвенные. Применяются для труб с диаметром до 2000 мм. Состоят из звеньев, перемещающихся в подвижных шарнирах. Стягивание идет винтовым механизмом.

2. Арочные. Конструкция состоит из 2 клемм, которые входят в зацепление и стягиваются рычагом. Используются для диаметров труб до 900 мм.

3. Цепные. Изделие применяется для диаметров до 1400 мм. Отличается высокой надежностью. Стягивающим элементом является цепь.

4. Эксцентриковые. Принцип работы механизма схож с арочным, но стягивание обеспечивается эксцентриком.

5. Струбцинные. Это рычажный механизм, который сверху имеет зажим.

Внутренние центраторы отличаются сложностью конструкции. В их задачу входит не только внешнее центрирование, но и внутреннее.

Механизм отличается высоким эксплуатационным ресурсом. Приспособление не только обеспечивает сварку труб, но и добавляет жесткость, что устраняет риск прогиба системы в случае усадки почвы.

Разница в применении плавящихся и неплавящихся электродов

Сварочные работы проводятся плавящимися и неплавящимися электродами. В первом случае плавятся сам электрод и участок свариваемой поверхности. При работе неплавящимся электродом за счет дуги проходит смешивание расплавленного металла свариваемых поверхностей. Плавящиеся электроды: ­ стальные: ­ медные; ­ алюминиевые. Неплавящиеся: ­ вольфрамовые; ­ угольные; ­ графитовые. Оба вида находят применение для сварки медных труб. Это мягкий металл, и он тяжело варится. Неплавящиеся электроды применяются для сварки оцинкованных труб. Сложность работ заключается в необходимости расплавления цинкового покрытия. Для этого температура прогрева должна достигнуть 1200 °C.

Популярные способы сваривания стальных труб

К популярным способам сваривания труб относятся следующие методы:

1. Работа по сварке труб полуавтоматом. В основу заложен принцип автоматической подачи проволоки к горелке прибора. Свариваются изделия из любой стали вплоть до нержавейки.

2. С помощью холодной сварки. В реальности это клей, содержащий в своем составе эпоксидные смолы. Таким способом устраняются только небольшие дефекты. Шов не выдерживает напряжений, направленных на разрыв.

Использование газосварки

Газосварка используется для работы с обычными сталями. Горючая смесь состоит из кислорода и одного из газов: ацетилена; пропана; бутана. Для работы требуется сварочная проволока и флюсы, которые необходимы для защиты металла от окисления внешним воздухом. Существует газовая сварка с применением аргона, который выполняет роль защитной среды. Он используется при работе с цветным металлом или легированной сталью. Подается газ за 20 с до начала сварочного процесса и убирается через 10 с после его окончания. В процессе работы аргон вытесняет воздух и препятствует окислению металла.

Орбитальная сварка труб

Орбитальная технология применяется для сварки трубопроводов в бесповоротном стыке. Вручную такой процесс проводить тяжело, особенно для боковых участков. Под действием силы тяжести расплавленный металл стремится вниз. Поэтому операция проводится в автоматическом режиме при помощи специального оборудования. Между изделием и электродом возникает дуга. В эту зону подается аргон, чтобы не происходило окисления металла.

Для этого применяются специальные камеры, которые бывают 2 видов:

1. Механизм полностью повторяет диаметр трубы и надевается на нее. Внутри имеется голова, которая в среде защитного газа двигается по стыку и накладывает шов. Такой способ применим, если диаметр трубы небольшой.

2. Для изделий большого диаметра используются открытые камеры. Голова передвигается вдоль образуемого шва на кронштейнах.

К преимуществу такого вида сварки относится высокая скорость, качество шва и отсутствие влияния человеческого фактора.

Электродуговой метод сварки труб

Электродуговая сварка – это процесс получения сварного соединения с помощью специального оборудования и электродов. Образующаяся электрическая дуга расплавляет материал изделия и электрод. Одновременно на поверхности электрода плавится стержневая оболочка, которая, смешиваясь с жидким металлом, выступает на поверхности шва в виде шлака. Для сварки труб ручной дуговой сваркой требуются специальные электроды. На их поверхности присутствует оболочка, которая защищает сварочный шов от присутствующего в воздухе азота и кислорода. Электроды для такого вида сварочных работ: с целлюлозным покрытием; с рутиловой пленкой; комбинированные. Применяемое оборудование носит название инвертора, который имеет несколько режимов работы.

Оптимальный подбор режима оборудования зависит от вида материала свариваемого изделия и его толщины. С учетом этих факторов подбирается и соответствующая марка электрода. Все эти данные содержатся в нормативах ГОСТ по сварке трубных изделий.

Выбираем технику электродуговой сварки

Сварочный шов проваривается несколько раз. Делается это для повышения надежности и прочности соединения. Проварка швов бывает нескольких видов: с поворотом стыков; без поворотов стыков.

С поворотом стыков

Техника сварки с поворотом стыков бывает 2 видов.

В первом случае сначала провариваются 2 верхние части трубы. Затем идет ее поворот на 180° и таким же образом варится низ. Затем изделие поворачивается на 90° и проваривается верхняя половина в той же последовательности. На последнем этапе идет поворот на 180° и варятся оставшиеся 2 части. Вторым способом сначала провариваются 2 боковые поверхности. Потом труба поворачивается на 90° и варятся оставшиеся 2 четверти. При повторной сварке следует очередной поворот на 90° и опять обрабатываются поверхности с боков. На заключительном этапе идет последнее перемещение на тот же угол и проводится сварка оставшихся участков. При работе с трубами большого диаметра проваривается слой в секторе, равном 45°. После этого изделие постепенно поворачивается.

Без поворота стыка

Сварка труб без поворота ведется отдельными участками: сверху вниз или снизу верх. Сначала варится первый слой, затем второй и третий. Такой метод имеет свои недостатки. Иногда попадаются труднодоступные места. Чтобы их обработать, требуется высокая квалификация сварщика.

Особенности сварки труб зимой

Такая работа с трубами в зимнее время имеет свои сложности. В условиях низких температур ухудшается отвод газов из расплавленного металла. Как результат, в соединении сохраняются остаточные напряжения, что приводит к повышенной хрупкости соединения. При понижении температуры рекомендуется применять электроды марок: УОНИ-13/13; УОНИ-13/55; СМ-11; ВСЦ-1. Их использование позволяет получать шов большей степени пластичности и вязкости.

Работа отличается особенностями:

1. Стык очищается от грязи, снега и льда.
2. Трубы соединяются с минимальными зазорами.
3. На оборудовании устанавливается сварочный ток ниже стандартного на 15–20%. Это дает возможность улучшить повариваемость металла.
4. Если стоят сильные холода, то предварительно ведется прогрев участка до 200 °C.

Существуют марки стали, которые хорошо варятся в условиях морозной погоды. К ним относятся 14ХГС, 14ГС, 19Г.