Перечислите способы сварки трубы

Технология сварки труб – варианты сварных соединений, преимущества и недостатки способов

При обустройстве многих технологических схем не обойтись без трубопровода, основной составляющей которого являются трубы. Следовательно, эти трубы нужно соединять между собой, для чего часто используются различные технологии сварки труб. О способах сварки, методике процесса и видах сварных соединений будет рассказано ниже.

Классификация видов сварки

Процесс сварки применяется в тех случаях, когда необходимо выполнить неразъёмное соединение двух элементов оборудуемой конструкции. В качестве примера можно привести сварку трубопроводов ручной дуговой сваркой.

По материалу соединяемых изделий ограничений нет, можно сваривать как стальные, так и полимерные, медные и даже стеклянные изделия.

По типу воздействия на материал, сварку можно разделить на две группы:

1. Сварка, проходящая под давлением.
2. Сварка при повышенной температуре – методом плавления.

В числе методов сварки под давлением можно назвать:

• соединение составляющих ультразвуком;
• контактное скрепление;
• сварку методом трения;
• соединение под прессами или газовыми прессами;
• термитное скрепление;
• холодную сварку.

Последний тип соединения наиболее интересен. Он с наибольшим успехом применяется для скрепления изделий из цветных металлов (меди, алюминия), наиболее пластичных среди материалов изготовления труб. При холодной сварке при помощи прессов ручного или стационарного типа элементы конструкции совместно сжимают, создавая условия для пластичной деформации, сопровождающейся неразрывным соединением.

Методы сварки термическими (тепловыми) способами:

• электродуговая сварка – протекает в атмосфере инертных газов или при использовании флюсов, по применению дополнительных приспособления такой метод соединения дополнительно классифицируют на ручное или автоматическое;
• газовая сварка – наиболее часто используемый вид соединения деталей конструкции.

Методика газовой сварки

Суть процесса – прогревание торцов соединяемых элементов в пламени газокислородной смеси с одновременным наполнением пространства между соединяемыми деталями веществом специально плавящегося металлического прутка.

Несмотря на достаточную надёжность такого метода, прочность и другие механические свойства полученного сварного шва будут хуже, чем после электродуговой сварки. Однако именно этот способ применяется при необходимости соединить элементы малого размера, например, труб с небольшими диаметром и толщиной, вплоть до 3,5 мм.

Материальное обеспечение

Необходимые материалы для сварки труб:

• кислород – среда, в которой при достаточной температуре горит газовая смесь, качество используемого материла обеспечивает долгое горение и достижение необходимой температуры;
• ацетилен – также хорошо горящий газ, применяется не менее часто;
• другие горючие газы (пары керосина, пропан, метан и др.) – используются относительно редко, однако вполне допустимы при условии, что температура горения в два раза превышает температуру плавления металлического прутка;
• проволока для сварки – является присадочным веществом, именно ею заполняется пространство между соединяемыми элементами, при проведении процесса следует подбирать материал проволоки, по свойствам максимально близкий к веществу, из которого изготовлены соединяемые элементы;
• флюс – применяется для предотвращения излишнего окисления материала свариваемых деталей, независимо от формы, в которой представлен флюс – порошок или паста – принцип его действия одинаков: во время разогрева изделий вещество поднимается кверху и создаёт защитный слой, предотвращающий доступ воздуха к металлу.

Как и в случае с проволокой, флюсы подбираются под каждый металл индивидуально. Составы используются при сварке чугуна, меди, легированной стали; не применяются для соединения элементов из углеродистых сортов стали.

Технология газовой сварки

Газовое соединение любых конструкций, в том числе сварка трубопроводов, может осуществляться двумя методами, однако подготовительные операции в обоих случаях одинаковы.

Перед началом сварки необходимо:

1. Тщательно очистить поверхности соединяемых деталей от жира, грязи и прочих инородных веществ.
2. Обработать кромки изделий. Подготовка кромок труб под сварку обязательна при толщине стенок скрепляемых труб более 3,5 мм, в этом случае производят скашивание кромок, поскольку равномерно прогреть металл при такой толщине практически невозможно. Если же толщина труб меньше, скашивать кромки не нужно.

Методы проведения процесса:

1. Слева направо. Горелкой нагревают уже готовый отрезок шва, металлическую проволоку продвигают, следуя за пламенем. Такой способ позволяет увеличить скорость работ примерно на четверть, снизив при этом количество расходуемого газа. Применяется метод обычно для труб с толщиной стенок от 5 мм.
2. Справа налево. Горелка прогревает ещё не скреплённые места соединения, проволока в движении опережает пламя. Процесс более долог и расход газовой смеси выше, однако сваренное таким образом изделие имеет более привлекательный товарный вид. Применяется сварка справа налево для соединения труб с тонкими стенками.

Технология сварки электродуговым способом

При соединении элементов таким методом края скрепляемых изделий прогреваются под воздействием дугового разряда электрического тока.

Классификация сварных соединений

Получаемые при сварке швы можно классифицировать, опираясь на несколько признаков.

По местонахождению швы подразделяются на:

Последнее расположение швов наиболее предпочтительно, именно поэтому, когда позволяют обстоятельства, приоритетной является сварка поворотных стыков труб, во время которой скрепляемые изделия равномерно поворачивают так, чтобы работа проходила всегда с нижней стороной шва.

По длине швы бывают:

Как следует из названий, в первом случае сварку выполняют по всей линии шва отдельными отрезками, напоминающими пунктир. При использовании второго метода шов непрерывен.

Классификация по видам соединения довольно обширна, в частности, стыковой метод включает в себя больше тридцати способов.

Однако в целом можно выделить четыре большие группы соединений:

1. Стыковые. В этом случае элементы конструкции соединяют по единой общей оси.
2. Нахлёсточные. Одно изделие с нахлёстом покрывает второе.
3. Тавровые. В результате соединения элементов таким образом получается повёрнутая на 180° буква «Т».
4. Угловые. Как следует из названия, при использовании такого соединения свариваемые детали располагаются под заданным углом.

Разделка кромок

Технологически более правильно при соединении труб с толщиной стенки от 3 мм перед сваркой выполнять операцию разделки кромок изделий. При учёте этой рекомендации сварной шов будет более равномерным, пролегающим по всей толщине материала.

Таким образом, при использовании этого метода, швы располагаются послойно, причём сечение каждого слоя невелико, следовательно, напряжение металла сводится к минимуму.

При разделке кромок углы можно задавать в диапазоне 25-50°. Точно подобрать значение этого параметра можно, исходя из исходных параметров: толщины стенок труб, избранного метода сварных работ и вида соединений.

При аккуратном подходе к процессу сварка при разделке кромок позволяет получить наиболее прочное и надёжное соединение изделий.

Режим сварки

На режим процесса влияют такие факторы, как:

• сечение используемого электрода;
• сила электрического тока;
• технологические параметры аппарата для сварки;
• дуговое напряжение;
• природа используемого электрического тока (постоянный или переменный);
• полярность тока (прямая или обратная);
• скорость движения электрода.

Например, при соединении элементов методом стык в стык, электрод для сварки труб следует перемещать плавно, не торопясь, с целью обеспечить достаточное оплавление соприкасающихся торцов изделий и насыщение зазора между ними достаточного количества металлической проволоки.

Чтобы достичь наибольшей скорости процесса, силу тока следует выставить на максимальное значение, однако нельзя забывать, что в этом случае возможно перегревание электрода, которое в итоге приведёт к его порче, а следовательно, ухудшению качества сварного шва.

Полярность подбирают исходя из факта, что при работе анод разогревается сильнее катода. Поэтому при соединении таким методом труб небольшого сечения нужно использовать обратную полярность, чтобы избежать вероятного прожигания труб.

Рекомендации при проведении работ

Сварка – процесс в целом сложный и требующий подготовки, поэтому перед началом любой работы необходимо принять к сведению несколько советов:

1. Самый сложный этап сварки – соединение неповоротных стыков (подробнее: «Как выполняется сварка неповоротных стыков труб – пошаговое руководство»). При этом угол наклона электрода всё время меняется. Для выполнения работы трубу мысленно разделяют вертикально на две половины, соединение каждого участка происходит по очереди. Работа производится из потолочного положения через вертикальное и заканчивается нижним.
2. Когда требуется соединить изделия с толстыми стенками, используют метод сварки на просвет. Технология также достаточно сложна, главное в процессе – соблюдать угол кромок около 60-70° и расстояние между кромками до 2,5 мм. Перед началом проволоку прихватывают в четырёх точках. Сварка проходит при короткой дуге.
3. При соединении труб, работающих при высоком давлении, следует особенно заботиться о надёжности и герметичности швов. Весь процесс работы должен соответствовать СНиПам и Сводным правилам (СП 105-34-96).
4. Во время обустройства трубопроводов магистрального уровня можно использовать не только аппараты автоматической, но и ручной сварки, как более мобильные.
5. При соединении изделий большого диаметра обычно работают сразу несколько человек, вплоть до четырёх. При проведении таких работ сварка проходит снизу вверх в расходящихся направлениях.
6. При соединении труб различающихся сечений необходимо будет применять переходники.

Перед началом проведения любых сварочных работ следует осознавать, что сварка – процесс не только сложный, но и опасный при несоблюдении техники безопасности. Поэтому для удачного осуществления процесса следует не только предварительно ознакомиться с разнообразными инструкциями, но и освоить техническую составляющую процесса.

В любом случае, какими бы ни были приобретённые сварщиком навыки, он не должен пренебрегать установленными правилами безопасности и рекомендуемой технологией процесса, так как и от того, и от другого зависят не только его личная безопасность, но и дальнейшая надёжность эксплуатируемого оборудования.

Источник

Описание технологии сварки труб

Сварка труб – это очень частая технологическая операция при любых строительно-монтажных работах. Термические соединения крепче резьбовых и более герметичны.

Технология сварки труб

Все проблемы, связанные с технологией термического соединения, с выбором материалов и оборудования, с обеспечением безопасности сварочных работ регламентируются основным документом ГОСТ 16037 80. Изготовление стальных трубопроводов ведется несколькими способами. Бытовое соединение элементов без перехода, когда монтаж выполняется своими руками, проводится обычно инверторным аппаратом — это значительно упрощает тепловой процесс и обеспечивает безопасность.

Этот аппарат подключаются к домашней сети 220 В. Затем в нем повышается (инвертируется) частота тока, а который потом выпрямляется. Процесс скрепления ведется постоянным током. Для новичков это гораздо проще и безопасней. Качество соединения при этом не страдает. Цена такого устройства находится в пределах от 5 до 10 тысяч рублей. Работы по соединению начинаются с общих подготовительных. С самого начала нужно выбрать инструменты. Подбирается металл и покрытие инструментов — то, чем защищают шов.

В быту используются электроды, которые плавятся. Различные материалы применяются в обмазке для образования защищающего слоя. Сварные врезки бывают различных видов: встык, внахлест, тавровое (перпендикулярное), угловое. Трубы одного диаметра и с одинаковой толщиной стенки обычно скрепляются встык. Элементы разных диаметров соединяют между собой внахлест. При этом труба меньшего внешнего диаметра вставляется в большего диаметра.

Если трубы имеют одинаковый внешний диаметр, но разную толщину стенки, то тонкостенную слегка развальцовывают, и в нее вставляют толстостенную. Шов кладут поверх внешности обеих труб. Сборка сложных конфигураций ведется по чертежу. Для удобства работы отдельные детали после укладки зажимаются в специальном приспособлении струбцинами.

Тавровое соединение предполагает, что элементы соединяются под прямым углом (90 градусов). Угловым называется вариант, когда показатель равен, например, 45 градусам. Круглые трубы не большого диаметра варят единым швом, без отрыва инструмента от поверхности изделия. Если процедура началась в одной точке окружности, то она должна завершиться в этой же точке. Инструмент не должен отрываться от соединяемых деталей.

Соединение труб, диаметр которых больше 110 мм (большой диаметр), выполняется несколькими приемами и способом в несколько слоев. Последующие слои накладываются в противоположном к предыдущему направлении. Каждый слой необходимо отскребать от шлака. При необходимости, элементы, которые свариваются, приходится поворачивать. Угол поворота в диапазоне 60 – 110 градусов. Это удобная зона для сварщика. После каждого поворота варится только часть всего шва. Весь шов будет многослойным.

Если стыки неповоротные, то действие начинается с самой нижней точки. После сварки свежий шов укрывается термопоясом, чтобы обеспечить его изоляцию от воздействия внешних условий (неконтролируемого охлаждения с повышенной скоростью).

Качество сварного шва в неповоротном положении проверяется сначала визуально, потом с помощью специальной аппаратуры – дефектоскопов, а иногда и методом разрушающего контроля. Обязательно надо проследить, чтобы не было просвета между свариваемыми торцами трубы, чтобы весь шов был заполнен металлом.

Виды сварки труб

Сварка труб может, в зависимости от условий и масштаба работ, производиться различными способами:

• газовая сварка сетей водопровода, теплоснабжения и газовых труб в квартирах жилых домов из полудюймовых стальных труб;
• электродуговая ручная;
• электрическая автоматическая или полуавтоматическая, специальным оборудованием – сварочный автомат или полуавтомат;
• сварка стальных труб и нержавеющих (нержавейки) в среде аргона неплавящимся электродом, по-другому TIG-сварка;
• орбитальная, на специальных автоматах с вольфрамовыми электродами в атмосфере аргона под управлением обучающихся программ компьютера;
• индукционная, при которой металл нагревается электромагнитным полем;
• обсадная, для повышения герметичности соединения.

Отдельное место в сварочных технологиях занимает соединение труб из цветных металлов (алюминиевых, медных и т.д.), металлопластиковых, квадратных и эмалированных труб. Эти работы имеют свои особенности. Для них подбираются специальные электроды или аппараты газовой сварки, а также режимы.

Медные трубы рекомендуется сваривать электродуговым типом в атмосфере азота. Электроды должны быть из вольфрамовой проволоки, в состав обмазки входят раскислители или среда углекислого газа. Тонкостенные трубы для бензопроводов лучше сваривать полуавтоматами. Соединение поли пропиленовых труб производится специальным паяльником.

Они получили заслуженную популярность в последнее десятилетие за упрощенную технику работы с ними, за долговечность и низкую стоимость. Обычно используется приспособление, которое в народе называют «утюг».

Сварочное оборудование для пластмассовых труб стоит в диапазоне примерно от 1000 рублей до 5000 рублей. Но при этом существуют и значительно дорогие аппараты, например, за 60000 рублей. Конечно, промышленные и магистральные трубопроводы варятся по совершенно другой технологии и на другом оборудовании. Ко всем сварочным работам допускаются лишь аттестованные сварщики.

Характеристики

Подробные характеристики процесса представлены в таблице:

Вид	Способ	Приспособления
Стальные, встык	Электро, газовая	Струбцина
Стальные, внахлест	Электро, газовая	—
Стальные, под углом	Электро, газовая	—
Стальные, разнотолщинной	Газовая	Подкладное кольцо
Орбитальная	Электросварка	На автоматах
Нержавейка	Электросварка	На автоматах
ПВХ	Нагрев	Утюг
Медные	Электросварка	Вольфрамовый электрод

Подготовка труб перед сваркой

Перед началом трубы требуется специально подготовить. Нужно проверить все геометрические размеры свариваемых труб; геометрическую форму торцов (круг, а не овал); отсутствие трещин, деформаций, надрывов; перпендикулярность плоскости среза к оси трубы; абсолютная чистота среза без следов масла и грязи (очистка ведется сначала металлической щеткой, затем растворителем).

Очистить нужно соприкасающиеся поверхности и примыкающую к будущему шву площадь металла. Для центровки используют подкладное кольцо, специальные приспособления и струбцины.

Оборудование и материалы для сварки труб

Материалы для сварки – это электроды и обмазки. Электроды бывают плавящиеся и неплавящиеся. Обмазки защищают свариваемый шов от окисления и шлаков. Сварочное оборудование очень разнообразно по номенклатуре, назначению и стоимости. Оно различное для электросварки и газовой сварки. Для электросварки — это сварочные аппараты, сварочные инверторы, держатели электродов и проволоки, кабели для подключения и для заземления, всевозможные соединители кабелей и клеммы.

Для газовой сварки необходимы баллоны с кислородом и ацетиленом, газовые горелки, газовые редукторы, приборы для контроля давления, обратные клапаны, ниппели, шланги, различные патрубки. Обратный клапан и предохранительный затвор защищают газовый баллон от проникновения пламени. Ниппель представляет собой переходник с резьбой для соединения шлангов.

При автоматической или автоматизированной сварке более точно выдерживаются нормы расхода электродов. Для защиты самого сварщика необходимы защитные маски, специальные очки, фуражка с козырьком, рукавицы и спецодежда. Все сварочное оборудование должно регулярно проходить планово-предупредительные ремонты (ППР).

Пошаговая инструкция процесса сварки

Технология сварки очень сложная, и поэтому требует тщательной подготовки, педантичного выполнения всех правил. Эти нормы вырабатывались годами трудом и опытом тысяч сварщиков. Они изложены в технологической инструкции.

Инструкция по выполнению работ при сварке:

• Подготовка рабочего места.
• Подготовка труб для сварки.
• Подготовка сварочной аппаратуры.
• Проверить сварочный аппарат, кабели и другое оборудование на исправность.
• Провести разделку кромок.
• Подготовить рабочие поверхности к сварке.
• Подключить кабели к силовым разъемам в зависимости от выбора полярности сварки (+ на держатель электродов, — на массу: при обратной полярности).
• Подключить сварочный аппарат к источнику питания.
• Включить аппарат через кнопку (рычаг) включения.
• Инверторный агрегат нужно размещать не ближе 2 м от стен;
• Аппарат обязательно заземлить.
• Убрать от места сварки все воспламеняющиеся предметы.
• Сварку вести на металлическом столе (замена данного покрытия на любое другое запрещена).
• Подключить инвертор либо к домашней сети 220 В, либо к сети 380 В. Если нет возможности подключиться к электросети, то придется подключаться к передвижному генератору, предварительно проверив сечение используемых проводов.
• Проверить все электрические соединения.
• Розжиг электрической дуги.

После выполнения подготовительных работ можно начинать сварку.

Сварка – это сложный технологический процесс, требования которого подразумевают наличие специального оборудования, материалов и квалифицированного персонала. В быту на простейшем оборудовании возможно выполнение несложных сварочных работ. Более того, в сети есть множество обучающих видео, которые можно посмотреть и сразу же приниматься за сварочные работы. Но в любом случае необходимо строжайшее соблюдение правил электро- и газобезопасности.

Источник