Способы сварки трубных соединений

Способы сварки стальной трубы

Подготовка труб к сварке

Для соединения стальных труб теплопроводов используют элек­троду говую автоматическую, полуавтоматическую и ручную свар­ку.

Газовой сваркой соединяют трубы малого диаметра (с неболь­шой толщиной стенки труб). Вместе с тем газ широко применяют для резки труб.

Способы сварки, а также типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений стальных трубопроводов должны соответствовать ГОСТ 16037-80.

Очистка и подготовка кромок труб к сварке производятся непо­средственно перед сваркой. При необходимости концы труб вы­правляют, а если деформированные концы невозможно выправить, то их обрезают газовой резкой, затем, используя зубила и молотки, очищают кромки труб от грязи и наледи.

После этого шлифовальными машинками, напильниками, ре­версивными угловыми пневматическими щетками зачищают кром­ки до металлического блеска на длину не менее 10 мм снаружи и внутри.

Центрирование стыка и поддержание труб при прихвате стыка осуществляются с помощью крана-трубоукладчика и цент­раторов, которые бывают наружные (винтовые, эксцентрические и звеньевые) и внутренние (гидравлические, пневматические и механические).

Сборка и сварка стальных труб

а,б — центраторы винтовой и эксцентриковые (для труб диаметром не более 350 мм)
в— центратор наружный; раликозвеньевой (для труб 520-1020 мм)
г — то же внутренний гидравлический (для труб 520 -1020 мм);
д, ш — последова-тельность операций при ручной электросварке стыков поворотным и неповоротным трехслойным швом;
ж — схема применения сварочной головки ПТ-56 для поворотной сварки стыков под слоем флюса;
з — то же для сварки корня шва шланговым держателем полуавтомата А-547р;
и, к — порядок наложения корневого шва при сварке труб большого диаметра тремя сварщиками;
л — то же заполнение остальной части шва двумя сварщиками;
1 — натяжной винт; 2 — свариваемые трубы; 3 — отверстие для воротка; 4 — центрирующие элементы;
5 — стык труб; 6 — штанга; 7 — ролики; 8 — лежни под трубы; 9 — корневой слой шва;
10 — сборник для флюса; 11 — сварочная проволока; 12 — регулировочный винт;
13 — панель с реостатом, вольтметром и выключателями; 14 — бункер для флюса;
15 — подающий механизм с двигателем и редуктором; 16 — кассета со сварочной проволокой;
17 — штатив; 18 — флюс; 19 — роликовая опора; 20—шланговый держатель; 21 — головка держателя;
(1)(2)(3) — позиции сварщиков; I, II, III — последователь¬ность наложения сварного шва неповоротного стыка

Электросварщик, проверив универсальным шаблоном величи­ну зазора между торцами стыкуемых труб по всей окружности, прихватывает сваркой стык, после чего центратор снимается.

По условиям прочности число прихваток в зависимости от диаметра свариваемых трубопроводов целесообразно принимать для труб диаметром до 100 мм — 1—2; для труб диаметром от 100 до 426 мм — 3—4; для труб диаметром свыше 426 мм — через каждые 300—400 мм по окружности.

Длина одной прихватки должна быть для труб диаметром до 100 мм — 10—20 мм, для труб диаметром от 100 до 426 мм — 20—40 мм; для труб диаметром свыше 426 мм — 30— 40 мм. Высота прихватки должна составлять 0,6—0,7 толщины стенок труб, но не менее 3 мм для труб с толщиной стенки до 10 мм, а при большей толщине стенки — 5—8 мм.

Поворачивание звена при сварке труб производится после нало­жения шва на четверть окружности трубы с каждой ее стороны. Закрепляют звенья деревянными клиньями на лежнях у стыка. Сборка электросварных прямошовных труб производится с рас­положением продольных швов вверху трубы со смещением их относительно друг друга, что создает определенные удобства для осмотра при испытании трубопроводов.

Сварка поворотных стыков производится в горизонтальном по­ложении с поворачиванием труб, а в вертикальном и потолочном положениях — без поворота труб. Сварка без поворачивания труб применяется при приварке к трубам отводов и компенсаторов, при сварке звеньев труб между собой и при монтаже узлов.

Наиболее ответственными и сложными являются потолочные и горизон­тальные швы соединений вертикально расположенных труб. Сты­ки звеньев труб на трассе могут свариваться как вручную, так и с помощью полуавтомата под слоем флюса или в среде углекислого газа.

В зависимости от характера и условий работ выбирают сва­рочное оборудование, позволяющее вести сварку на постоянном или переменном токе.

Монтаж трубопровода из стальных труб — преимущества и недостатки материала. Способы соединения — сварка, фитинги и фланцы

Сооружая дома отопление, водопровод, канализацию, владелец дома встаёт перед выбором: трубы из какого материала использовать и каким образом соединять детали системы?

Рассмотрим особенности монтажа трубопровода из стальных труб. А так же производные: из оцинкованной стали, нержавеющей стали и чугуна.

Стальной трубопровод – ветеран отечественного ЖКХ. До начала 1990-х годов стальные трубопроводы устанавливались в домах в массовом порядке. И до сих пор в России 90% выпускаемых труб – именно стальные.

Особенности стальных гофрированных труб

Чёрная сталь

Главным преимуществом трубопровода из чёрной стали всегда была её невысокая стоимость. Кроме того они:

• Устойчивы к гидроударам;
• Пригодность использования при высоких температурах;
• Коэффициент расширения такой же, как у кирпича и бетона, что позволяет монтировать их в стены, под штукатурку.

Недостатки:

• Большой вес – тяжело транспортировать и устанавливать;
• Сложность монтажа;
• Срок службы около 15 лет;
• Сужение просвета из-за ржавчины и наростов уже после 5 лет использования;
• Отложения снижают качество воды;
• Влажный конденсат на поверхности – коррозия и вред стенам;
• Неровности на внутренней поверхности, в результате завихрение и снижение скорости потока.

При всех своих недостатках, стальные трубы ещё долго не сдадут позиций, т.к. только их можно применять в условиях давления больше 30 атмосфер, а также из-за возможности вторичной переработки.

Стальные оцинкованные

Цинковый слой защищает сталь от коррозии, призван уменьшить отложения и продлить срок службы изделия в два раза. Всё это действительно достигается, но цена оцинковки ощутимо выше.

Нержавеющая сталь

Использование легированной стали, делает трубы практически вечными. Массовой популярности они не приобретают из-за высокой стоимости и трудности обработки.

Всё чаще используют гофрированные изделия из нержавейки. Стоит 1м такой трубы около 170 руб. Рабочее давление – 12 атмосфер при 100оС .

Гофрированная труба из нержавеющей стали

Чугунные

Высокоуглеродистая сталь, или чугун, применяется для канализации. Такие изделия хрупкие, очень тяжёлые и если не покрыты защитным слоем — обрастают отложениями. Срок службы чугунных труб – более 80 лет.

Структура чугунной трубы

Способы соединения стальных труб

Сварка

• Сварочный аппарат и спецодежда;
• Электроды;
• Болгарка;
• Трубогиб, или готовые углы.

Для соединения применяют ручной дуговой способ сварки.

До начала работы поверхности зачищают и обезжиривают. Нужно проследить, чтобы соблюдалась строгая перпендикулярность. Вначале выполняют несколько прихваток по всей окружности. Сварку производят не за один раз. Каждый следующий шов должен перекрывать предыдущий. После каждого подхода удаляют шлак.

От качества швов будет зависеть работа и срок службы всего трубопровода. Поэтому для данного вида сварочных работ, обычно привлекаются мастера высшей категории.

Как сварить трубы, расположенные вплотную к стене? С каждой из них вырезается наискосок клин. Изнутри проваривается труднодоступный стык.

Технология ручной дуговой сварки

Затем на трубе делается подходящая заплатка и отверстие заваривается.

Сварочный метод соединения занимает много времени, но используется часто, потому что в результате вы получаете нерушимую конструкцию.

Применение сварки для оцинкованных труб не целесообразно, т.к. высокая температура разрушает слой цинка и делает трубы уязвимыми перед коррозией. Лучше воспользоваться фитингами.

Резьбовые соединения, или фитинги

Если раньше многих тяготила необходимость прибегать к сварке, то теперь появилась достойная альтернатива.

Применяя фитинги из стали или латуни, можно собирать трубопроводы любой сложности.

Канализационные чугунные фитинги

Диаметр труб, для которых выпускают фитинги: 16 – 110 мм.

Фитинги 16 — 63 мм. используют там, где давление не превысит 16 атмосфер;

От 75 – 110 мм. применяются для трубопроводов с давлением в 10 атмосфер.

При работе понадобятся:

• Различные фитинги;
• Контргайки;
• Разводной и газовый ключи;
• Герметизирующий материал (пакля или лента ФУМ);
• Плашка с держателем для нарезания резьбы.

Составьте чертёж будущего трубопровода. В нём укажите длину, диаметр изделия, количество поворотов и пересечений.

Виды фитингов

Существуют различные формы фитингов. Они могут соединять трубы одинаковых и разных размеров:

• Крестовина соединяет вместе 4 трубы;
• Угол позволяет повернуть трубопровод на углы 45о или 90о;
• Тройник соединяет разветвление из трёх труб;
• Муфта – прямой стык двух труб.

Процесс монтажа муфтами и фитингами

На концах всех труб нарезается резьба. Затем «намечается» трубопровод. Например, если это отопление – трубы и радиаторы раскладываются на полу. Начинается процесс сборки.

На первую трубу наворачивается контргайка, затем наматывается пакля, или лента фум «по резьбе», т.е. так, чтобы она закручивалась, при соединении муфтой.

Соединение стальных труб обжимными фитингами

Пристыковывается вторая труба, обмотанная таким же образом, и вкручивается в муфту. По ходу работу трубопровод крепится к стене кронштейнами. Последняя процедура – окрашивание труб.

Как соединить две неподвижных трубы? На одной нарезается резьба на всю длину муфты + контргайка. Муфта накручивается до упора, концы труб совмещаются, и муфта скручивается с одной трубы на другую.

В последнее время появляются обжимные фитинги для стальных труб. Метод не слишком успешен, т.к. металлическая труба не поддаётся деформации при соединении, поэтому её невозможно жёстко зафиксировать. Герметичность и надёжность такого трубопровода – спорный вопрос.

Диаметр

Иногда можно встретить размер труб, указанный в дюймах, а иногда в миллиметрах.

В первом случае указан внешний диаметр, а во втором – внутренний.

О областях применения труб кальде вы можете узнать в этой статье.

Фланцы – это металлические шайбы с отверстиями для болтов, или шпилек. Они навариваются на края соединяемых труб. Из резины, или другого уплотняющего материала, делается прокладка. После чего два фланца стягиваются болтами.

Важно следить, чтобы противолежащие болты закручивались равномерно, чтобы избежать перекосов и течи в будущем.

Фланцевое соединение труб

В быту такое соединение используют редко из-за громоздкого внешнего вида. Чаще применяется в подвалах и для соединения подземных трубопроводов.

Существуют также краны большого диаметра для фланцевого типа соединения. Обслуживание и ремонт такого трубопровода не требует сварочных работ. Это важно в глухих, или затопленных помещениях, где невозможно использовать газо- или электросварку.

Раструб – это утолщение или расширение на одном конце трубы, в которое может свободно входить другая труба. Зазор в соединении забивается на 2/3 льняной паклей, при помощи специальной лопатки.

Раструбный тип соединения пластиковых и чугунных труб

Оставшаяся часть заполняется цементом, силиконовым герметиком или густой краской, например, свинцовым суриком.

Если труба устанавливается вертикально, то раструб образует приёмную воронку, располагается на нижней трубе. При горизонтальной прокладке – поток жидкости должен идти в сторону раструба. Исключение, когда требуется соединить два тонких конца трубы. Тогда используется муфта, раструбы которой направлены в разные стороны.

Этапы монтажа чугунных труб

Чугун – хрупкий материал. Его не распиливают полностью. Достаточно слегка надпилить и дальше он расколется в нужном месте.

На цельную чугунную муфту с двух сторон, через уплотнительные резиновые кольца, крепятся два диска.

Соединение чугунной трубы с пластиковой при помощи муфты

По периметру располагаются болты, при стягивании которых, расплющиваются резиновые кольца, тем самым плотно зажимая трубу.

Существуют муфты для соединения между собой труб разных диаметров.

Это основные способы соединения. Особенности зависят от индивидуальных потребностей пользователя.

Сварка стальных труб: виды и способы

Сварка встык – популярный способ соединения стальных труб в единую систему, предназначенную для транспортировки жидкостей или газов. При монтаже бытовых трубопроводов обычно используют ручную электродуговую или газовую сварку.

Подготовка труб к свариванию

Перед началом процесса необходимо:

• Определить марку стали, из которой изготовлена труба. В зависимости от марки, определяют технологию и расходные материалы. Свариваются без ограничения (то есть без необходимости в дополнительных подготовительных мероприятиях) изделия из малоуглеродистой и низколегированной стали.
• Подготовить края в соответствии с ГОСТом 16037. При толщине стенок 3 мм и более изготавливают скос. Подготовку краев осуществляют труборезами, фаскорезами, торцевателями, шлифмашинками. При толщине стенки менее 3 мм скос кромок не требуется. В этом случае оставляют стыковой зазор, равный половине толщины стенки.
• Проверить угол между стыком и продольной осью трубопровода. Он должен составлять 90°.
• При соединении сварных стальных труб – обеспечить смещение продольных швов относительно друг друга примерно на 1/3 от длины окружности.

Технологии сварки труб

Ручная электродуговая

Оборудование – сварочный аппарат. Наиболее востребованы мастерами-любителями инверторы – компактные, удобные в применении аппараты, работающие от бытовой одно- или трехфазной сети. Расходные материалы – покрытые штучные электроды, тип которых выбирается, в зависимости от следующих факторов:

• марка стали;
• толщина стенки и диаметр трубных изделий;
• положение в пространстве и условия изготовления стыка.

В зависимости от марки стали, типа и диаметра выбранных электродов, толщины трубной стенки, определяют параметры сварочного тока.

Газовая

В основе этого процесса лежит разогрев краев отрезков газокислородным пламенем и заполнение зазора расплавленной сварочной проволокой.

Считается, что шов, полученный газовой сваркой, имеет худшие механические характеристики, по сравнению со швом, полученным электросваркой.

Однако для тонкостенной трубной продукции малого диаметра монтаж газосваркой является оптимальным. Для газосварки необходимы:

• Газовая горелка.
• Кислород – служит для поддержания горения ацетилена, применяется в баллонах.
• Ацетилен – горючий газ, который приобретают в баллонах или получают непосредственно на месте монтажа трубопровода в специальных генераторах из карбида кальция и воды. Вместо ацетилена могут применяться и другие горючие газы – пропан, метан, пары керосина.
• Сварочная проволока, выполняющая функцию сварочного материала. Ее состав зависит от характеристик свариваемого металла.
• Флюс – порошок или паста. Выполняет защитную функцию.

Сварка металлических труб: особенности выполнения работ

Сварка – самый надежный метод соединения металлических труб из всех, которые известны на данный момент. Аккуратный шов от сварочного аппарата гарантирует цельный трубопровод с разветвлениями из нескольких отрезков.

Сварщик сварщику рознь, и этот опыт нарабатывается всю жизнь. Минимальный наплыв шва, аккуратное и прочное соединение, герметичность – основанные показатели хорошей сварки.

И в этом деле не обойтись без знаний и технологии, на которых строится практический опыт.

Сварка — наиболее популярный способ соединения металлических труб, используемый и в быту, и в промышленности

Что важно знать о сварке трубопровода из металла

Сварка труб из черного металла используется для монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций и остается одной из самых востребованной работ на рынке строительных услуг. Она используется:

• в быту – для установки отопления, водопровода и канализации;
• при укладывании магистральных трубопроводов;
• для изготовления большинства металлических изделий;
• при сооружении строительных конструкций каркасного типа.

Технологически сварка металлических труб отличается от пайки полимерного трубопровода или соединения медных труб, которое подвластно только профессионалам. Сваривают заготовки посредством разных аппаратов:

• для сварки с помощью газовой горелки;
• для электродуговой сварки;
• MIG-MAG или TIG.

Сварочные аппараты отличаются размерами, принципом работы и способом питания.

Для благополучной работы нужен надежный современный аппарат и электроды. Не обойтись без понимания данного процесса и опыта работы.

Необходима защитная спецодежда и открытое, хорошо проветриваемое место с площадкой, куда может падать окалина.

При выборе аппарата и режима работы учитываются размеры и форма труб, например, сварка квадратной трубы имеет свою специфику. Толщина стенки металлических отрезков и труб и качество среза тоже учитывается.

Для качественного соединения труб необходимо правильно подготовить торцы заготовок

Кромки требуют обязательной зачистки от загрязнений, старой краски и ржавого налета. Это выполняется всегда, перед тем как варить профильную трубу (и другую разновидность трубного проката), важно подготовить места стыковки. Далее снимают фаску, чтобы V-образный шов заполнить расплавленным металлом. Такое соединение должно быть:

Обычно достаточно одного неспешного прохода сварочным аппаратом по шву. Качественную работу также обеспечивает шов с незначительным наложением, а не сварка встык.

Применяемые в строительстве способы сварки труб

Сварка используется для прочной и неразъемной состыковки металлических и полимерных изделий. Этот способ классифицируется по типу спайки шва – под давлением или термообработкой:

• холодная;
• химическая спайка;
• ультразвуковая;
• соединение под трением или контактная;
• газопрессовая и прессовая.

Для выполнения таких разнообразных по своей сути методов используют:

• ручной инструмент;
• промышленное оборудование;
• сварочные аппараты;
• инструменты для полимерной пайки;
• химические компоненты;
• прессы.

Для монтажа труб горячей сваркой (электро- или газовой) требуется специальное оборудование

Газовая и электродуговая сварка стальных труб требует определенных условий, специального оборудования, инертной среды или применения флюса. Для состыковки трубопровода самым распространенным остается метод плавления срезов с предварительной обработкой кромки.

Краткое описание технологии газовой сварки

1. Принцип действия – быстрое прогревание торцевых срезов (кромок) соединяемых квадратных или круглых труб посредством газокислородного пламени. Далее происходит заполнение расплавленным металлом зазора между подготовленными кромками от разогреваемого прутка. Прочность и свойства полученного шва ниже, чем при стыке во время работы электродуговой сваркой.

Данный вид сварки в предпочтении при состыковке металлических труб небольшой толщины. Бывают ситуации, когда доступен только этот способ или нет иного оборудования. Газосварка рекомендуется при монтаже трубопровода из металлопроката со стенками не более 3,5 мм.

Но наиболее распространенной остается электродуговая сварка и механическое соединение труб посредством полуавтомата.

Материалы и оборудование для газосварки:

• сварочный аппарат;
• кислородный баллон (поддержание процесса горения при большой температуре);
• ацетилен или другой газ с аналогичными характеристиками (пропан, метан, керосиновые пары);
• сварочный прут (проволока для наполнения шва пластичным металлом);
• флюсы в виде порошка или пасты (для уменьшения образования окислов металла, от нагревания поднимается наверх и образует пленку.

1. Флюс – обязательное условие при варке меди, чугуна и легированной стали. Для углеродистой стали это не обязательно. Состав подбирается под параметры свариваемого металла.
2. Электроды должны соответствовать толщине изделий. Для состыковки стального трубопровода со стенками небольшого диаметра специалисты рекомендуют использовать электроды по 3-4 мм – наиболее ходовые.
3. Подготовку кромок предполагает любой процесс сварки металлических труб. Схема последовательных действий – это очистка торцевых поверхностей и обработка кромок. Для тонкостенных труб до 3,5 мм кромки делать необязательно, а для большой толщины изделий нужны скошенные кромки, поскольку полное прогревание осложнено.
4. Исполнение швов производится слева направо или в обратном порядке, при этом пламя работает на сварном участке шва, присадочный прут смещается за горелкой. Это увеличивает эффективность сварки и снижает расход газа, даже при толщине стенки трубы свыше 5 мм. При левосторонней сварке работают справа налево, перед горелкой смещают присадочный прут. Этот способ дает более эстетичный шов, поэтому применяется для сварки квадратных и тонкостенных труб.
5. Необходима подготовка кромок и получение фасок перед началом сочленения трубопровода. После подготовки торцов отрезки центруют между собой и точечно прихватывают в 3-4 точках по окружности (углам квадратной трубы). «Прихваточная» спайка не должна быть слишком заметной, не поднимаясь высоко над торцами.
6. После проверки горизонтали соединяемых труб и корректирования центровки начинают «обварку» шва. Для первого этапа лучше пользоваться электродами меньшего размера, порядка 3 мм. Фаска должна заполняться расплавленным металлом не на полную глубину, до половины или 2/3 объема. При втором прохождении идет корректировка большим электродом (4 мм).

Первый этап газовой сварки — «прихваточная» спайка

Технология электродуговой сварки

Овладеть навыками электродуговой сварки немного сложнее из-за переменчивости тока. Способ сочленения торцов труб происходит под воздействием электрического разряда, образующего высокотемпературную дугу.

Качество стыков при дуговой сварке труб зависит от многих факторов, включая организацию работ, толщину изделий и марки стали. Также влияют параметры электрического тока, его полярность и длина дуги. Менее важна температура трубы к моменту сварки и амплитуда работы электродами.

Возрастание силы тока ускоряет сварку металлических труб.

При дуговой сварке для повышения качества шва приходится иметь дело с поворотными стыками (с поворотом отрезков вокруг своей оси). Но это не всегда возможно, поэтому в коммуникациях сочетаются неповоротные и потолочные стыки. Особенность неповоротного сочленения – необходимость прохождения шва 2-3 раза:

Переменные характеристики электричества могут работать на пользу процесса сварки. Обратная полярность и уменьшение силы дают качественный разогрев кромки и плавление металла. Подготовка металлических труб к сварке практически не отличается – очищение кромки и образование фаски. Далее технология предполагает основные этапы:

• фиксация сочленяемых труб на сварочном стеллаже;
• стяжка и центровка торцов до получения достаточного для сварки зазора;
• точечная прихваточная сварка;
• получение сплошного равномерного шва.

Сварка неповоротных стыков осуществляются тремя способами:

• ручная (самая трудоемкая);
• полуавтоматическая;
• автоматическая.

Электродуговая сварка имеет свои особенности и считается более сложной, чем газовая

Для прокладки коммуникаций используются промышленные аппараты, следящие за выполнением процесса в автоматическом режиме. Для этого есть пульт управления и сварочная головка на самоходном перемещающемся модуле. При этом сварочная головка во время работы продвигается по окружности металлических изделий, прошедших предварительную центровку, проваривая торцы электродом.

Основная классификация швов

Швы бывают сплошные и прерывистые. На сегодня известно 32 способа получения качественной стыковки труб из разных материалов. На практике отработано 4 разновидности соединения поверхностей:

1. «Тавровое» (напоминает перевернутую букву «Т»).
2. «Нахлесточное» (кромки перекрывают друг друга).
3. «Стыковое» (вокруг общей воображаемой оси).
4. Угловое (под различным углом, не обязательно 90°).

Сварка стальных труб классифицируется по расположению изделий для получения качественного шва:

Нижнее – самое удобное расположение сварных деталей, когда возможно, стараются обеспечить данное положение труб для поворотных стыков. Желательно, чтобы сварщик работал с нижним положением, а соединяемые трубы поворачивают для получения однородного шва.

Герметичность шва без излишних наплывов и пустот, которые может обнаружить дефектоскоп, в конечном счете, определяет качество выполняемых работ. Иногда какой-то участок приходится переваривать после оценки качества. Переделывать всегда сложнее, чем добросовестно делать. Поэтому ученикам советуют практиковаться перед выполнением сварки на обрезках трубы подобного формата.

Источник