Особенности процесса сварки стальных труб

На сегодняшний день большим спросом пользуется сварка стальных труб. Подобные работы бывают промышленными и бытовыми. В первом случае тянутся газо- и нефтепроводы. Окончательный выбор оборудования зависит от того, какой материал используется в процессе строительства путепровода.

В целях безопасности при сварке стальных труб необходимо иметь на себе все средства защиты.

Для получения качественного результата очень важно, чтобы сварка труб встык проводилась квалифицированными сварщиками, имеющими большой опыт работы.

Разновидности соединений

Если имеет место сварка технологических трубопроводов, то стальные секции, как правило, соединяются встык. Резьбовые соединения чаще всего ненадежны. К тому же эта технология является довольно сложной. Применение резьбовых (муфтовых) соединений, а также фланцев целесообразно лишь в тех случаях, когда проектом предполагается многократное разъединение стыков.

Схема типов сварных соединений.

В процессе сварки стальных труб используются различные методы стыкования. Речь идет о:

• газовой (ацетиленовой) сварке;
• электродуговой сварке на воздухе;
• сварке в защитных газах;
• сварке полуавтоматом;
• полностью автоматических процессах.

Для бытовых условий там, где требуется смонтировать водопроводные ветки, осуществить соединение разнотолщинных отопительных систем различной степени сложности, изготовить прочие конструкции из хромированных труб, рекомендовано применение первых двух типов сварки.

О газовой стыковой сварке

С помощью данного метода соединяются отопительные трубы из стали (хотя есть умельцы, способные осуществлять сварку разнотолщинных труб, используя электросварочное оборудование). Эта методика стала особенно доступной после того, как на рынке появилась инверторная аппаратура.

Подготовка труб к сварке происходит следующим образом:

Схема выполнения поворотных стыков газовой сваркой.

1. Подготавливаются стыкуемые детали. Вначале трубы разрезаются на секции, для этого подойдет обыкновенная болгарка. При этом надо следить, чтобы резка проходила строго перпендикулярно относительно продольной оси рола. Далее происходит обработка кромок труб под сварку. Конечно, подойдут и прямые кромки, однако фаска гарантирует большее заполнение. В результате надежность соединения улучшается. С заготовки тщательно снимаются следы коррозии, остатки красок. Если надо, проводится обезжиривание. Благодаря этим мерам качество стыков повысится.
2. На следующей стадии выбирается сварочная проволока, сырье которой должно соответствовать материалу самой трубы. Опытные сварщики легко определяют подходящий тип.
3. В процессе ацетиленовой сварки трубы соединяются быстро. Это объясняется тем, что стык проваривается (заполняется шов) за один заход. Швы свариваются внахлест.
4. Бывают случаи, когда наружная сварка не гарантирует надежного соединения (чаще всего это происходит, когда секции располагаются у самих стен либо по углам). В такой ситуации используется комбинированный метод: в доступных зонах проделывается технологическое отверстие. Через него труднодоступный участок проваривается с внутренней стороны. После этого продолжается обычная сварка.

Примечательно, что газовая горелка дает хорошие результаты лишь в том случае, когда свариваемые трубы имеют толщину стенок, не превышающую 4 мм. Иначе швы на таких участках значительно перегреваются. В итоге надежность соединения снижается.

Электродуговой метод

Схема ручной дуговой сварки.

Подобная технология сварки труб из стали более дорогостоящая, нежели стыковка с помощью ацетилена. Вместе с тем использование данной методики дает качественные результаты, когда имеет место сварка толстостенных труб либо ролов большого диаметра. Подобные работы должны выполняться сварщиками-специалистами с высокой квалификацией. Это особенно важно, когда монтируются отопительные или водопроводные линии.

Сварка труб происходит так:

1. Подготовка труб такая же, как и при газовой сварке. Однако в этом случае требуется обязательно разделать кромки (величина угла определяется многими факторами, однако в большинстве случаев варьируется в пределах 60°).
2. Ролы укладываются и центруются. После этого происходит соединение с применением так называемых прихваток. Количество последних определяется диаметром заготовки. Важно: по высоте прихватка должна быть не больше чем две трети шва.
3. Сваривание совершается несколькими проходами. Иными словами, шов заполняется постепенно, пласт за пластом. При этом на каждом этапе диаметр электрода должен увеличиваться. Для лучшего соединения трубы желательно использовать вращатель. Если же сместить трубу не представляется возможным, сварку следует начинать снизу, постепенно двигаясь кверху.
4. Заготовки с большими диаметрами (к примеру, там, где происходит сварка магистральных трубопроводов) стыкуются по следующей схеме: первыми пластами соединяются отдельные сектора. Лишь на третьем (завершающем) этапе осуществляется полный поворот трубы.

Полуавтоматическая технология

Схема горелки полуавтомата.

Данный метод обладает наибольшей эффективностью. Это та же самая электродуговая сварка, но проходит она в защитной среде.

В роли защитного газа выступает аргон вкупе с кислородом и углекислым газом. Иногда могут применяться другие смеси. Благодаря такому окружению химические элементы, входящие в атмосферу, не влияют на качество соединений.

Применение различных видов сварки способствует тому, что неразъемные соединения получаются более надежными. Чтобы сварочные работы были качественными, лучше, если ими займутся профессионалы.

По окончании монтажных работ сваренные поверхности стыков вычищаются, удаляются шлаковые остатки. Далее место соединения проверяется на качество. Шов должен быть цельным, без прерываний и непроплавленных участков.

В случае когда требуется высококачественная стыковка, первый базовый шов покрывается вторым. Для этого берется электрод, имеющий больший диаметр. Шов надлежит накладывать таким образом, чтобы захватить прилежащие сегменты стальных ролов. Применение данной технологии − гарантия того, что стык будет герметичным.

Как свариваются узлы и детали

При заготовке и монтаже трубопроводов, соединений узлов и деталей необходимо в обязательном порядке придерживаться требований Госстандарта.

Схема сборки стыков трубопроводов на остающейся и на расплавляющейся подкладках.

1. Т-образные, а также крестообразные сочленения монтируются таким образом, что оси труб должны пересекаться строго под прямым углом. Если же предстоит приварить патрубок, то ось этого фрагмента должна непременно приходиться на центр отверстия трубы. В тех же местах, где располагаются кольцевые швы, патрубки присоединять нельзя.
2. Для проверки штуцера в трубах, диаметр которого не превышает 40 мм, просверливаются либо проштамповываются отверстия. Согласно параметрам, величина зазора, разделяющего край присоединяемого Т-образного патрубка и трубу, не может быть больше 1 мм.
3. При стыковой сварке форма шва по всей длине должна оставаться идеально ровной и немного выпуклой. На всем протяжении соединения не должно быть ни трещин, ни раковин, ни пор, ни порезов. Во внутреннем пространстве трубы завариваются образовавшиеся кратеры, удаляются металлические направленные потеки.
4. Газовая сварка выполняется при помощи горелок, в которые вмонтированы два ниппеля. Первый соединяется с кислородным батоном. Второй совмещается с газогенератором либо емкостью, в которой находится горючий газ (ацетилен или пропан). Когда вентили на обоих баллонах отворачиваются, массы кислорода и горючего газа перемешиваются. Смесь поступает в горелку. Из сопла вырывается дуга пламени, хорошо нагревающая свариваемые трубы.
5. С помощью дуговой сварки соединяются стальные оцинкованные отопительные трубы (либо секции из черных металлов). Варить можно как вручную, так и по полуавтоматической схеме (с наличием флюса). Так, ручным способом создаются водопроводные сети. Исходной заготовкой служат полотна горячекатаной листовой стали, разрезанные предварительно на куски с определенной длиной. Сегодня все чаще можно слышать о технологии порошковой сварки, где соединяющиеся фрагменты нагреваются током высокой частоты.
6. Метод дуговой сварки используется в тех случаях, когда требуется состыковать профильную нержавейку. Величина дуги зависит от толщины профильных труб, которые предстоит соединить. К примеру, применение короткодугового варианта приемлемо тогда, когда осуществляется сварка тонкостенных труб (с толщиной стенок порядка 0,8 мм). Диапазон от 0,8 мм до 3 мм – область применения традиционной дуговой сварки. С более толстыми ролами справится разновидность дуговой сварки, в которой плавящиеся электроды пребывают в клубах инертного газа.

Вначале приваривается лишь корень шва. При этом зона стыка не прижигается. Далее электрод проводится вручную по всей длине рола без отрыва. В процессе нагрева труб с большим либо малым сечением тепло распространяется в глубину, при почти нулевом давлении на свариваемые куски. По окончании стыковки нагреватель удаляется таким образом, чтобы не повредить (или загрязнить) накаленные стыковые поверхности.

Соединение контактных поверхностей должно происходить как можно быстрее. Иначе нагретая зона быстро застынет. В результате качество шва будет плохим (как в случае, когда совершается сварка полимерных труб). В этот промежуток времени образуется окончательный грант, а молекулы связываются друг с другом. Стыковой шов становится однородным. Далее он начинает охлаждаться.