Способы сварка стальных трубопроводов

Способы сварки стальной трубы

При кажущейся простоте сварка стальных труб требует от электрогазосварщика высокой квалификации. Различные технологии автоматической сварки не могут полностью заменить ручной труд. Выбор способа соединения происходит в зависимости от масштабов работ, диаметра трубы и других условий.

Способы сваривания

При прокладке стальных трубопроводов используется несколько видов сварки. Можно выделить такие:

• газосварка для соединения трубопроводов внутридомовых магистралей из стальных труб небольшого диаметра;
• ручная электродуговая сварка (второй по популярности тип сварки стальных трубопроводов и конструкций из них);
• электрическая автоматическая или полуавтоматическая сварка;
• аргоновая сварка неплавящимся электродом для соединения стальных трубопроводов (применяется достаточно редко и только в заводских условиях).

Каждый из способов сварки имеет свои особенности. В некоторых случаях для стальных труб применяют резьбовое соединение. Однако оно менее надежно, особенно если речь идет о технологических магистралях.

Газосварка

Для выполнения газосварки используют баллоны с ацетиленом или газовые генераторы. Использование генераторов, особенно в крупных городах и на предприятиях не актуально.

Такой способ требует больших затрат времени на получение газа и безопасную эксплуатацию сварочного оборудования. Поэтому для сварки металлических труб подключают баллоны с горючим газом.

Применение ацетилена обусловлено его высокой температурой горения. С помощью пропана производят резку стальных труб.

При соединении трубопроводов с толщиной стенки не более 3 мм разделка кромок не нужна. Детали с более толстыми стенками требуют подготовки кромки с одной стороны или двусторонней разделки под острым углом.

При работе с помощью газосварки лучший шов получается в нижнем положении. Возможность выполнить такой шов есть только при поворотном стыке.

Газовая сварка часто используется для сваривания заготовок в неповоротном положении (когда трубу невозможно прокрутить, повернуть). Такая работа доверяется сварщикам с высокой квалификацией, умеющим выполнять швы в потолочном, горизонтальном и вертикальном положении.

Сам процесс представляет собой расплавление огнем горелки кромок деталей, внесение присадочного металла стальной проволоки и формирование катета шва.

Стыки стальных труб, исполненные газосваркой, превосходят стыки, выполненные электросваркой, по наполненности и меньшему разогреву стали.

Ручной электродуговой метод сваривания трубопроводов

Электродуговая сварка – это наиболее востребованный метод соединения стальных труб большого диаметра и заготовок для разводок внутридомовых сантехнических систем.

Ручная электросварка используется и на сборке магистральных трубопроводов. В этом случае с ее помощью осуществляются прихватки и прохождение корня шва.

Недостаток удобства, связанный с неповоротными стыками и отсутствием обзора, заставляют вести сварку операционным способом.

При этом способе вначале осуществляется проварка стыка на видных участках. Затем вырезается окно в одной из стальных труб.

С внутренней стороны обваривается стык по всей доступной длине окружности. После этого остается наложить латку из стали, постепенно сваривая и нагревая металл, и закрыть ею окошко.

Обварка стыка начинается с нижней части, при этом важно знать и уметь выполнять потолочные швы. Следует помнить, что для работы в потолочном положении потребуется увеличить силу сварочного тока на аппарате.

После потолка можно выполнять сварку боковых поверхностей стальной трубы и постепенно переходить к работе в нижнем положении. ГОСТ предписывает для надежности стыка вести работу в 2 прохода. Первый – корень шва, второй – основной шов.

После первого слоя обязательно следует отбить шлак перед вторым проходом. Для этого потребуется специальный молоток, часто на производстве используют простое зубило, прихваченное к ручке.

При соединении круглых и профильных стальных труб это основной способ наряду с электродуговой полуавтоматической и автоматической сваркой. Его преимущество состоит в небольшой деформации при слабом разогреве и лучшем качестве стыка.

Это позволяет использовать операционный способ электродуговой сварки, как основной при прокладке трубопроводов большого сечения.

При укрупнительной сборке участков трубных магистралей применяют сварку труб полуавтоматом. В этом случае скорость работ возрастает, при этом качество шва остается на высоком уровне.

Нюансы подготовки и проведения работ

Сварить трубу из стали, особенно с поворотным стыком, достаточно просто. Но перед выполнением работы необходимо правильно подготовиться.

Поверхность концов стальных труб обрабатывают металлической щеткой, затем растворителем, и при толщине свыше 3 мм выполняют разделку кромок с одной или двух сторон. Соединять и стыковать стальные трубы следует так, чтобы они лежали в одной плоскости, без перекоса.

При соединении и стыковки отдельных деталей для надежной фиксации выполняют прихватки длиной не менее 3 мм. Размер прихваток и их количество зависит от диаметра стальной труб.

Минимальное их количество должно быть не менее 3, через каждые 120°. Следует учитывать расход электродов при сварке. При работе большими токами на трубах большого сечения расход значительно выше.

Монтаж оцинкованной трубы потребует обработки концов заготовок соляной кислотой, что предотвратит выгорание цинка при нагреве.

Защита цинкового слоя на трубах может проводиться при сварке под флюсом HLS-B. Перед работой потребуется нанести на края труб толстый слой вещества. Работа ведется с повышенным уровнем подачи кислорода в пламя горелки.

Проволока должна быть выполнена на основе сплава UTP. При выполнении работы требуется расплавлять присадочный материал на прогретый металл. Флюс препятствует выгоранию цинка, остатки удаляются с трубы после окончания работы.

Выполнив соединение, таким образом, потребитель получает качественный шов, не требующий защиты от коррозии.

Изготовление разъемных соединений

Для изготовления разъемных соединений потребуется приварить заготовку к фланцу. Работа ведется в нижнем положении. Лучшим вариантом является полуавтоматическая электродуговая сварка. Сварка фланцев может выполняться неповоротным швом, при этом может применяться операционный способ.

Стыковка стальной трубы производится под углом 90° к плоскости фланца, таким образом, упрощается работа по сборке разъемных соединений. Операция приваривания детали к фланцу выполняется аналогично операции по соединению труб.

Марки электродов

Электроды для сварки труб из стали подбираются с учетом тока, толщины стенок заготовок и сложности конструкций. Наиболее популярны среди электросварщиков следующие марки электродов:

• АНО-21 или 24 и МР-3. Работают при переменном токе. Могут качественно варить даже с мокрой обмазкой. Для сварки ворот, тепличных конструкций, оград, небольших ангаров это наилучший вариант с низкой ценой. Но их не применяют для конструкций и трубопроводов с большим давлением и нагрузками;
• марка УОНИ – это отличные сердечники, но быстро варить ими не получится. Работа ведется с набиранием катета шва, с сохранением постоянно горящей дугой. Такой вариант требует опыта и умения работать с простыми АНО и МР;
• качественные электроды, работа которыми доставляет удовольствие ровным горением дуги и достойным результатом – это японские электроды марки LB-52U. При ремонтных работах и прокладках магистральных трубопроводов, везде, где требуется качественная дуговая сварка стальных труб, большинство предприятий пользуются именно японской продукцией.

Сварка стальных труб – это наиболее востребованный метод получения неразъемного соединения или фланцевого стыка. Надежный и качественный шов обеспечит безаварийную и долгосрочную эксплуатацию трубопроводов и конструкций.

Для использования в бытовых условиях самый распространенный способ – ручная или полуавтоматическая электродуговая сварка труб.

Источник

Методы сварки стальных труб

Сварка стальных труб — один из самых надежных методов монтажа инженерных систем. В отличие от фланцев, она не требует повышенного расхода металла, не утяжеляет вес конструкций, что сказывается на стоимости проекта в целом. Резьбовая стыковка уступает сварным швам по устойчивости к вибрациям и внутреннему давлению. Соединение металла осуществляется на молекулярном уровне и служит гарантией долгого срока службы.

Сварка стальных труб используется для всех видов трубопроводов:

• Магистральных;
• Промышленных;
• Технологических;
• Систем газоснабжения;
• Водопроводов;
• Канализации.

Технология постоянно совершенствуется, постепенно удалось достичь высокого уровня автоматизации процессов, например, в изготовлении электросварного трубного проката. Методы сварки классифицируют по природе воздействий:

• Механическая: производится давлением. Например, при вращении шпинделя механическая энергия превращается в тепловую, что вызывает оплавление. К механическим относят диффузионную сварку в вакууме, ультразвуковое соединение и посредством взрывов.
• Термическая: межатомные связи устанавливаются посредством нагрева. Источниками энергии служат электрическая дуга, ток, пламя, излучение. Оплавление кромок сопровождается формированием ванны, в которой концентрируется расплавленный металл.
• Термомеханическая: виды, объединяющие воздействие температурой и давлением. Например, при использовании контактного метода материал нагревают, затем осуществляют пластическую деформацию.

В зависимости от сложности поставленной задачи и условий работы подбирают оптимальный способ и материалы. Несмотря на кажущуюся простоту действий, сварщик должен обладать высокой квалификацией, достаточным уровнем мастерства, не иметь перерывов в работе более 6 месяцев.

Выбор электродов и оборудования

Сварочный электрод — это стержень со специальным покрытием, обладающий высокой электро- и теплопроводностью. Сегодня выпускается более 200 видов, примерно половина из которых предназначена для ручных технологий сварки, остальные категории — для промышленных.

Электроды можно разделить на две большие группы:плавящиеся и неплавящиеся.

К первому типу относят проволоку, которая плавится под действием тока или другой энергии, заполняя собой пространство между свариваемыми деталями. Покрытие (или обмазка) стержня при этом выделяет газ, который обволакивает рабочую зону и защищает расплав от окисления.

Второй тип представляет собой стержни из угля, графита или вольфрама. При сварке поступающее тепло расплавляет кромки деталей, а энергия расплава плавит электрод. Присадочный материал добавляется в центральную зону по необходимости. Процедуру осуществляют в среде инертных газов. Этот способ позволяет сваривать неферромагнитные сплавы, в том числе стали аустенитного и мартенситного класса, но из-за сложности редко применяется в других областях.

От типа сварочного оборудования зависит технология сварки. Рассмотрим основные виды:

• Трансформатор: снижает напряжение электросети с 220 или 380 В до нужной величины, чаще всего, до 70 В. В настоящее время мало применяется из-за большого веса.
• Инвертор: применение инверторных технологий уменьшило силовой трансформатор, создав стабильный источник тока.
• Генератор: автономный источник питания для дуговой сварки.
• Выпрямитель: аппарат, который преобразует переменный ток в постоянный.
• Автомат дуговой сварки: автоматическое устройство, выполняющее соединение поверхностей на недоступных человеку скоростях.
• Сварочный аппарат: совокупность механизмов, обеспечивающих перемещение головки вдоль шва, подачу флюса, защитного газа, и другие функции. Если действие происходит механизированным способом, устройство называют сварочным автоматом.

Для работы сварщика необходимо обеспечение средств защиты: маска со светофильтром, элементы тепло- и электрозащиты от расплавленных брызг и тока. Если сварка производится в месте с недостаточной вентиляцией, требуется дополнительное вытяжное оборудование для предотвращения отравления газами или пылью.

Соединение стальных труб сваркой

Параметры выполнения сварных соединений трубопроводов регламентированы ГОСТ 1637-80, а методы испытаний — ГОСТ 57180-2016. Основные виды сварных швов классифицируют по признаку расположения соединяемых деталей:

При выполнении работ учитывается ряд нюансов:

• Режимы настройки аппарата: оптимальный диаметр электрода, сила подачи тока, расстояние между проводником и металлом.
• Диаметр и толщина стенки стальной трубы: стыковка деталей, способ выполнения корневого шва и валика зависят от вида проката.
• Поворотные и неповоротные стыки: необходимо учитывать положение ванны с расплавом.

При ручной сварке в ходе выполнения шва специалист контролирует ряд параметров: толщина стенок трубы должна быть максимально приближена к характеристикам трубопровода, а образование выпуклых валиков с внутренней или наружной стороны находится в пределах допусков.

Основные этапы работ:

• Диагностика: проверка элементов на овальность, изучение технической документации.
• Подготовка: срез торцов трубы должен составлять 90⁰ или иметь уклон 30⁰, зону сварки очищают до блеска и обезжиривают;
• Выполнение шва: сварку выполняют послойно (для толстостенного проката), каскадным методом, обратно-ступенчатым и др.
• Удаление наплывов и окалины после кристаллизации;
• Проверка ультразвуковым или радиографическим методом.

Для фиксации деталей возможно выполнение прихваток: точечных участков. При сварке оцинкованных труб используют защиту в виде флюса, так как цинк при нагревании воспламеняется.

Особенности сварки труб

Монтаж трубопроводной системы производят на месте. Предварительно трубы сортируют по толщине стенок или иным параметрам в заводских условиях. На участке прокладки сваривают плети из нескольких элементов, затем монтируют в траншею или на опоры.

Основные требования к соединениям стальных труб сваркой на месте прокладки изложены в СНиП 3.05.04.85. При снижении температуры допустимо обустройство защитных палаток, внутри которых выполняют сварочные работы. В зависимости от типа трубопровода формируется ряд дополнительных требований. Например, трубный прокат, предназначенный для монтажа систем подачи питьевой воды берегут от попадания сточных вод и иных загрязнений.

При прокладке систем производится проверка на вогнутость, изменение толщины стенок, наличие пор и включений. Допуски формируют на основании отраслевых стандартов.

Источник