Сварка трубопроводов: технологии, материалы, контроль

ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

1. Настоящий стандарт распространяется на сварные соединения трубопроводов из сталей и устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой.

Стандарт не распространяется на сварные соединения, применяемые для изготовления самих труб из листового или полосового материала.

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

2. В стандарте приняты следующие обозначения способов сварки:

ЗП — дуговая сварка в защитном газе плавящимся электродом;
ЗН — дуговая сварка в защитном газе неплавящимся электродом;
Р — ручная дуговая сварка;
Ф — дуговая сварка под флюсом;
Г — газовая сварка.

Для конструктивных элементов труб, арматуры и сварных соединений приняты следующие обозначения:

s, s1 — толщины стенок свариваемых деталей;
b — зазор между кромками свариваемых деталей после прихватки;
e — ширина сварного шва;
g — выпуклость сварного шва;
d — толщина подкладного кольца;
а — толщина шва;
с — притупление кромки;
В — ширина нахлестки;
l — длина муфты;
K — катет углового шва;
K1 — катет углового шва со стороны разъема фланца;
Dn — наружный диаметр трубы;
f — фаска фланца.

1, 2. (Измененная редакция, Изм. № 1).

3. Основные типы сварных соединений должны соответствовать указанным в табл. 1.

Примечание. В графе «Толщина стенки и минимальный наружный диаметр трубы для способов сварки» в числителе приведены предельные толщины стенок, а в знаменателе – минимальные наружные диаметры труб за исключением угловых соединений, для которых приведены предельные толщины стенок и минимальные наружные диаметры ответвлений (отростков, ответвительных штуцеров и приварышей); для соединений, выполненных газовой сваркой, в знаменателе приведены предельные значения наружных диаметров.

4. Конструктивные элементы и их размеры должны соответствовать указанным в табл. 2 — 33.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	b		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	Сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Прел. откл.	Номин.	Пред. откл.
C2			ЗП; Р	2,0	0,5	+0,5	4	+2	—	—
				3,0	1,0
				4,0 — 5,0	1,5
			Ф	4,0			8
				6,0			10
			ЗH	2,0 — 3,0	0	+0,3	—	—
			Г	1,0 — 1,6	0,5	±0,3	3	+1	0,5	+0,5
				2,0 — 3,0	1,0	±0,5	4	+2	1,0	±0,5

ЗП

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
С5			ЗП; ЗН; Р	2 — 3

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	b		с		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С8		с	ЗП; Р	3	1	+0,5	0,5	+0,5	8	+2	1,5	+1,5 — 1,0
				4					10
				5					11
				6					12
				7					13	+3
				8					14		2,0	+2,0 — 1,5
				9	2		1,0	±0,5	16	+4
				10					18
				12		+1,0			20
				14					22	+5
				16					25
				18					27
				20					29	+7

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	b		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С10			ЗП; Р	2	2	+2	9	+2	1,5	+1,5 — 1,0
				3			10
				4			11
				5			12	+3
				6			13
				7			14	+4
				8	4	±l	16		2,0	+2,0 — 1,0
				9			18
				10			19
				12	5	+2 — 1	21	+5
				14			23	+6
				16			26
				18			28
				20			31	+7

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	b		с		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С17			ЗП; ЗН; Р; Г	3	1,0	+0,5	0,5	+0,5	7	+2	1,5	+1,5 — 1,0
				4					8
				5	1,5		1,0	±0,5	9
				6					11
				7					12	+3
			ЗП; ЗН; Р	8	2,0	+1,0			13
				10					16	+4	2,0	+2,0 — 1,5
				12					18
				14					21
				16		+1,5	1,5		23	+6
				18					26
				20					28

Примечание. При способе сварки 3Н зазор b = 0+0,5.

Р

Р

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
С47			3Н	5 — 6

____________
* Допускается увеличение до 2 мм.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	е		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С48			3Н	6	16	+3	2,0	±0,5
				7	17
				8
				9	18		3,0	±1,0
				10
				12	20	+4
				14	23		4,0
				16
				18	27
				20
				25	30

__________
* Допускается увеличение до 2 мм.

Примечание. При способе сварки 3Н зазор b = 2,5+1,0.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструкционные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	e +2
	подготовленных кромок свариваемых деталей	cварного шва
С51			ЗН; ЗН	2	11
				3	12
				4	13
				5	14
				6

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструкционные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	R	e +6	g		a ±l°
	подготовленных кромок свариваемых деталей	cварного шва					Номин.	Пред. откл.
C52			Р; ЗП; Ф; ЗН	7	4	18	2	±2	22°
				11		21
				16	6	27			15°
				20		29
				22		30
				30		31
				32		35	3	+2 — 3
				36		38
				40		36
				45		38			12°
				60		48

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструкционные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	e +6	g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	cварного шва				Номин.	Пред. откл.
С53			P; ЗП; Ф	16	26	2	±2
				20	30
				22
				30	33
				32		3	+2 — 3
				36	35
				40	36
				45	37
				60	46

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструкционные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	b		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	cварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С54			ЗП; P	3	1,5	+1,0 — 0,5	8	+2	1,5	+1,5 — 1,0
				4			9
				5			10
				6			12	+3
				7			13	+4
				8			14
				10	2,0	+1,0 — 0,5	16		2,0	+2,0 — 1,0
				12			18	+5
				14			20
				16	3,0		22
				18			24	+6
				20			26
				22			28
				24			30	+7
				25			32

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструкционные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	c		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	cварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
С56			ЗП; P	3	1,5	+1,0 — 0,5	5	+2	1,5	+1,5 — 1,0
				4			7
				5			8
				6			9
				7	2,0	+2,0 — 0,5	10	+3
				8			12
				10			14	+4	2,0	+2,0 — 1,5
				12			16
				14			20	+6
				16			22
				18			24	+8
				20			26
				25 — 30			35		3,0
				35 — 40			48

Примечание. Допускается применение штуцеров и ниппелей с фаской.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s	К	В, не более
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
Н3			ЗП; Р	2 — 20	s+1	30 (при Dн до 32 включ.) 40 (при Dн св. 32 до 108 включ.) 50 (при Dн свыше 108)
			Г	1,6 — 7,0

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s	К	1 ±5
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
Н4			ЗП; Р	2 — 20	1,3s+1	40 (при Dн менее 32) 50 (при Dн св. 32 до 108 включ.) 60 (при Dн более 108)
			Г	1,6 — 7,0

Примечание. Значение «К» определяется при проектировании.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s	b,не более	К	К1
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
У5			ЗП; Р	2 — 15	0,5 (при Dн до 45 включ.)	s+1	s (при s до 3 включ.)
					1,0 (при Dн св. 45 до 194 включ.)		3 (при s св. 3)
					1,5 (при Dн св. 194)

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	Dн	b,не более	f	K, не менее	K1
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
У7			ЗП; Р	14 — 25	0,5	K — 1	3	s (при s до 3 включ.)
				32 — 57			4
				76 — 159	1,0		5	3 (при s св. 3)
				194			6
				219	1,5		7
				245			8
				273 — 325			9
				377 — 530			10

Примечание. Значение «К» определяется при проектировании.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	Dн	b,не более	f	К,не менее
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
У8			ЗП	14 — 25	0,5	K1	3
				32 — 57			4
				76 — 159	1,0		5
				194			6
				219	1,5		7
				245			8
				273 — 325			9
				377 — 530			10

Примечание. Значение «К» определяется при проектировании.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s = s1	K		g		e
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. Откл.	Номин.	Пред. Откл.	Номин.	Пред. Откл.
У16			ЗП; Р	2	3	+1	1,5	+1,0 — 0,5	4	+2
				3
				4	4				6

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s1	b,не более	К
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
У17			Г	1 — 7	1	1,3 толщины более тонкой детали
			ЗП; ЗН; Р	2 — 20	2

Примечание. Соединение применяется при отношении наружного диаметра ответвления к наружному диаметру трубы не более 0,5.

Примечание. Соединение применяется при отношении наружного диаметра ответвления к наружному диаметру трубы не более 0,5.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s1	e		g +2
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.
У19			ЗП; ЗН; Р	4	8	+2	3
				5	10
				6	11
				8	14	+3
				10	16	+4
				12	19		5
				14	22	+5
				16	24	+6
				18	26
				20	28
				22	30
				25	33

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s2	b		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
У20			ЗП; P; ЗН	4 — 5	3	+1,0 — 0,5	11	+4	2,5	+1
				6	4	±1,0	14		4,0	+3
				8			16	+5	6,0
				10			19	+7	8,0
				12	5		21		9,0
				14			24	+8	10,0
				16			26		11,0	+4
				18			28		13,0
				20			30		14,0

Примечания:
1. При способе сварки 3Н зазор b = 2,0+0,5.
2. Длина протачиваемой части приварыша, входящей в трубу, устанавливается при проектировании соединения.
3. Величина s2 приведена после растопки.

Услов­ное обозна­чение свар­ного соеди­нения	Конструктивные элементы и размеры		Спо­соб свар­ки	s1	b		e		g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
У21			ЗП; ЗН; Р	4 — 5	3	+1,0 — 0,5	10	+2	2,5	+1
				6	4	±1,0	11	+4	4,0	+3
				8			14		6,0
				10			16	+5	8,0
				12	5		19	+7	9,0
				14			21		10,0
				16			24	+8	11,0	+4
				18			26		13,0
				20			28		14,0

Примечание. При способе сварки НЗ зазор b = 2+0,5

5. При изготовлении тройников и крестовин из труб должны применяться типы сварных соединений, установленные для отростков с трубами, а при сварке тройников, крестовин и переходов с трубами или фланцами — соответственно типы сварных соединений труб с трубами или труб с фланцами.

6. Сварка стыковых соединений деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в табл. 34, должна производиться так же, как деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по большей толщине.

Для осуществления плавного перехода от одной детали к другой допускается наклонное расположение поверхности шва (черт. 1).

Толщина тонкой детали	Разность толщин деталей
До 3	1
Св. 3 до 7	2
Св. 7 до 10	3
Св. 10	4

Черт. 1

При разнице в толщине свариваемых деталей свыше значений, указанных в табл. 34, на детали, имеющей большую толщину s1, должен быть сделан скос до толщины тонкой детали s, как указано на черт. 2 и 3. При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.

Черт. 2

Черт. 3

7. Шероховатость обрабатываемых под сварку поверхностей — Rz не более 80 мкм по ГОСТ 2789 — 73.

8. Остающиеся подкладки и муфты должны изготовляться из стали той же марки, из которой изготовлены трубы.

Для труб из углеродистой стали допускается изготовлять остающиеся подкладки и муфты из сталей марок 10 и 20 по ГОСТ 1050 — 88.

9. Зазор между остающейся подкладкой и трубой для сварных соединений, контролируемых радиографическим метолом, должен быть не более 0,2 мм, а для соединений, не контролируемых радиографированием, — не более 0,5 мм.

Местные зазоры для указанных соединений допускаются до 0,5 мм и 1,0 мм соответственно.
10. Зазор между расплавляемой вставкой и торцевой или внутренней поверхностью трубы должен быть не более 0,5 мм.

11. В сварных соединениях отростков с трубами допускается присоединение отростков под углом до 45° к оси трубы.

12. В соединениях У18 и У19 размеры е и g в сечении А — А должны устанавливаться при проектировании, при этом размер е должен перекрывать утонение стенки трубы, образуемое при вырезке отверстия, на величину до 3 мм, а размер а должен быть не менее минимальной толщины стенки свариваемых деталей.

13. Швы с привалочной стороны фланцев допускается заменять развальцовкой конца трубы.

14. Предельные отклонения катета углового шва К, К1 от номинального в случаях, не оговоренных в таблицах, должны соответствовать:

+ 2 мм — при К ≤ 5 мм;
+ 3 мм — при 5 мм < К ≤ 12 мм;
+ 5 мм — при К > 12 мм.

15. Допускается выпуклость углового шва до 2 мм при сварке в нижнем положении и до 3 мм при сварке в других пространственных положениях. Вогнутость углового шва до 30 % величины катета, но не более 3 мм.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

16. Для сварных соединений труб с толщиной стенки более 4 мм допускается сварка корня шва способом, отличным от основного способа сварки.

Сварка трубопроводов: технологии, материалы, контроль

Сварка трубопроводов выполняется различными методами в зависимости от типа и условий функционирования конкретной трубы. Так или иначе, результат должен отвечать требованиям, изложенным в нормативных актах, регламентирующих данную сферу.

Одним из важных этапов сварных работ на трубопроводе является контроль качества соединений. В нашей статье мы расскажем, как осуществляется сварка труб, какие используются материалы и технологии, а также разберем состав работ для оценки пригодности сварных швов.

Нормативные документы для сварки трубопроводов

Основными документами, регламентирующими правила сооружения всех типов трубопроводов, являются СНиПы, на основании которых был утвержден СП 105-34-96 «Производство сварочных работ и контроль качества сварных соединений».

Этот документ отражает условия выполнения ремонтных работ и правила исправления дефектов, которые происходят во время сварных работ, цель проведения контроля швов, порядок проведения подготовки труб к запуску в эксплуатацию и требования к необходимому уровню квалификации сварщиков.

Помимо этого, разработаны технологические инструкции по выполнению сварочных работ на трубопроводах (ВБН А.3.1.-36-3-96 и ВСН 006-89) и по способам контроля их качества (ВСН 012-88).

Эти нормативные документы отражают основные положения технологий, применяемых при ручной и автоматической сварках при возведении любых типов трубопроводов.

Такие нормативные акты не относятся к сооружениям трубопроводов для транспортировки коррозионно-активных и агрессивных материалов.

Технической документацией, отражающей технологию сваривания труб, является ГОСТ, в котором подробно расписаны все необходимые требования к используемым материалам.

Страны СНГ при выборе стальных труб для сварки трубопроводов пользуются ГОСТ 8731-8734 группы B.

Сварочные материалы, используемые при строительстве трубопроводов, подбираются согласно требованиям, отраженным в ГОСТ 9466 –9467, а правила контроля качества сварочных соединений обозначены в ГОСТ 7512 и ГОСТ 14782.

В зарубежных странах при сварке таких магистралей в качестве нормативных документов используются международные и национальные стандарты. В развитых европейских странах и США часто применяется нормативная документация API 5D, BS 4515 и API 1104.

Контроль качества сварки трубопроводов должен проводиться согласно предписаниям, отраженным в международном стандарте ISO 8517 или его европейском аналоге EN 25817.

3 основных метода сварки трубопроводов

Метод электросварки трубопроводов

Несмотря на то, что относительно недавно соединение трубопроводов преимущественно производилось при помощи газовых горелок, сегодня для таких работ повсеместно используется электросварка. По-другому ее могут называть контактной или дуговой. По параметрам прилагаемых усилий она входит в дуговую группу термомеханических работ. Такой метод завоевал популярность из-за простоты проведения работ и его низкой стоимости.

Для выполнения сварки трубопроводов необходим трансформатор или инвертор. Такое оборудование предназначается для подачи заряда на электрод. Последний используется для обработки краев свариваемого элемента, при его соприкосновении с материалом возникает дуговой электрический заряд большой силы. Такая реакция сопровождается высокой температурой, благодаря которой и возможен процесс соединения труб.

Электросварка трубопроводов обходится дешевле по сравнению с газовым методом, но на выполнение шва требуются большие временные затраты. Этот метод обладает следующими преимуществами:

• универсальность;
• функциональность.

Метод холодной сварки при соединении трубопроводов

Такая технология регламентирована определенной технической документацией и является способом получения герметичных неразъемных соединений. При таком способе отсутствует нагревание свариваемых частей, а само стыковое соединение образуется при помощи деформации. При холодной сварке трубопроводов используются силы давления на детали, благодаря чему разрушается оксидная прослойка и происходит соединение заготовок на атомарном уровне, то есть возникает диффузия атомов.

Холодная сварки трубопроводов используется для:

• соединения деталей, изготовленных из одинакового металла;
• производства металлопроката, состоящего из нескольких слоев, представленных различными металлами;
• для армирования алюминиевых проводов с использованием меди.

Способ холодной сварки трубопроводов сегодня широко распространен в промышленности. Такая популярность обусловлена следующими его достоинствами:

• Отсутствие нагрева полностью исключает деформацию металлических деталей.
• Метод позволяет производить довольно аккуратное соединение, отличающееся повышенной герметичностью и прочностью. Помимо того, исключается необходимость в дополнительной обработке.
• Технология является безотходной (нет металлических брызг, остатков электродов и т. д.).
• Работа выполняется без использования электроэнергии.
• Метод является экологичным, так как нет выделения токсичных веществ и вредного для глаз сварщика излучения.
• Использование сварки взрывом позволяет соединять существенные площади материалов.

Метод газовой сварки трубопроводов.

Метод соединения труб с помощью газовой горелки используется очень давно, тем не менее он и по сей день считается одним из самых надежных при монтаже различных коммуникационных систем. Для проведения таких работ необходимо наличие специальных газовых горелок, способных разогреть кромочные поверхности трубы до высокой температуры.

В процессе нагревания кромки труб и соединительная проволока быстро доходят до температуры плавления, в результате чего металл начинает наплавляться друг на друга, что приводит к образованию неразъемного прочного соединения, имеющего высокую устойчивость к различным механическим воздействиям.

Перечислим главные преимущества метода газовой сварки трубопроводов, которые имеют разную направленность:

• высокая эффективность;
• получение качественного и аккуратного сварного соединения;
• относительная простота проведения процесса.

Есть и некоторые недостатки:

• к работе с газовыми горелками должны быть допущены только обученные сварщики-специалисты, обладающие определенными навыками;
• газосварка является достаточно затратным методом, так как подразумевает использование дорогостоящих ресурсов.

Выбор электродов для сварки трубопроводов

Диаметра электрода для сварки стальных трубопроводов с помощью электродугового метода зависит от толщины обрабатываемого проката. Перечислим, какие особенности обмазки и стержня электрода необходимо учитывать:

• Электроды марки АНО-24, АНО-21 и МР-3 используются для изготовления сварных швов, не предназначенных для работ под большим давлением (сточные трубопроводы, дренажные системы) и высокой скоростью потока. Для работы можно использовать переменный ток.
• Универсальные электроды марки УОНИ рекомендуют начинающим сварщикам. Они образуют прочное соединение с хорошей проваркой металла. При массовых работах с использованием электродуговой сварки трубопроводов они не эффективны, так как не обладают высокой скоростью изготовления сварного соединения, к тому же надо постоянно контролировать состояние дуги.
• Электроды японского производства марки LB-52U применяют для соединения магистральных и технологических трубопроводных линий, предназначенных для эксплуатации при высоком давлении. Они обладают свойством ровного горения даже в моменты некоторого «провисания» в напряжении сети.
• Для ручной дуговой сварки газовых трубопроводов высокого давления довольно часто используют электроды швейцарской фирмы ESAB, которые позволяют выполнять сварной шов хорошего качества. Электроды ОК 46 считаются универсальными, а марка ОЗС 12 применяется для обработки низкоуглеродистых сталей. При использовании ОК 74.70 и ОК 53.70 можно применять ток любой полярности, так как слой обмазки включает в себя защитный флюс, препятствующий реакции окисления расплавленной сварочной ванны.
• Отечественная марка ЛЭЗ ЛБгп используется для сварки тонкостенного трубного проката и нанесения финишного слоя на стыковых соединениях толстостенных труб.
• Э-09Х1МФ, УОНИИ-13/45 и Э42А предназначены для сварки тепловых трубопроводов из легированных сталей, толстый пласт обмазки типа Д формирует шлаковый слой, который защищает расплавленный металл от окисления.

Правильный выбор электродов во многом обеспечивает безаварийную эксплуатацию трубопроводных магистралей. Марка стали проката и стержня должны соответствовать друг другу, так как верно выбранное электродное покрытие влияет на степень защиты сварочной ванны.

Варианты соединений трубопроводов при сварке

Существуют следующие основные способы сварки трубопроводов:

• Соединение «встык» предполагает, что торцы двух деталей перед сваркой размещаются друг напротив друга, к примеру, торцы обеих труб.
• Тавровое стыковое соединение или сварка «в тавр» – способ, который наиболее часто применяется при врезке в трубу. Представляет собой соединение двух перпендикулярных относительно друг друга труб, по форме напоминающих букву «Т».
• Метод сварки «внахлест» используется при необходимости усиленной герметичности сборки из двух труб, или в тех случаях, когда существуют небольшая разность в диаметрах или наличие неровных поверхностей. При такой технологии необходимо край одной из труб развальцевать (увеличить изнутри ее диаметр при помощи специального инструмента) и надеть ее край на конец сопрягаемой поверхности.
• Сварка «угловая» представляет собой соединение двух труб под определенным углом. Наиболее часто применяются углы стандартного ряда: 45°, 60° или 90°.

Кроме этого, сварные соединения могут иметь отличие между собой по углу и месту расположения сварки. К примеру, горизонтальные швы будут при соединении труб, находящихся в вертикальном относительно пола положении, а вертикальные – когда обе трубы расположены горизонтально.

Так как при электросварке трубы могут располагаться как на полу, так и под потолком, то и швы будут отличаться друг от друга. При потолочном виде сварки трубопроводов положение электрода находится снизу заготовки, которая расположена выше головы сварщика, а напольный вариант предполагает сварку детали, требующих наклона к ней.

Требования и способы контроля качества сварки трубопроводов

Чтобы гарантированно обеспечить надежное сварное соединение, необходимо систематически контролировать качество шва. Это важная часть технологического процесса, подразумевающая определение отклонений, которые могут быть причиной разгерметизации системы трубопроводов при ее дальнейшей эксплуатации.

Процесс состоит из технологических операций, включающих в себя механические испытания части трубопровода со сварным соединением и систематический операционный контроль. Помимо этого, по всей толщине металла проверяется стык на «сплошность», так как сварное соединение должно представлять собой сплав без утончений, но при этом допускаются некоторые наплывы.

Рекомендуем статьи

• Виды сварных швов: разбираемся в классификации и особенностях
• Производство изделий из металла: технологии, преимущества, поэтапный контроль
• Сварка плавлением: где применяется и как производится

Гидравлические и пневматические испытания проводятся на специальных стендах. Для проведения стандартных способов контроля качества при сварке трубопроводов необходимо пользоваться ГОСТ 3242-79.

Существуют не только разрушающие, но и неразрушающие методы проверки качества шва:

• ультразвуковая дефектоскопия;
• гамма-излучение;
• способ с применением рентгеновского излучения;
• магнитографический контроль.

У каждого из них свои тонкости, которые так или иначе влияют на определение качества сварного шва.

При сварке трубопроводов все виды соединений не должны иметь прожогов, кратеров, трещин и подобных дефектов. Кроме этого, довольно критичными являются подрезы глубже 0,5 мм. Такое требование особенно важно учитывать при сварке трубопроводных магистралей, предназначенных для эксплуатации под давлением свыше 10 МПа.

Для определения качества соединения при сваривании металлов разной толщины применяются специальные методы. К примеру, при толщине стального листа более 16 мм необходимо пользоваться радиографическим способом. А проверка соединения из сталей марок ХГ, С и ХМ должна выполняться при помощи ультразвукового метода, при котором делают окончательную дефектоскопию.

Неукоснительное соблюдение последовательности проведения контроля качества сварных соединений является важным моментом в технологии процесса. К примеру, перед проведением контроля методом радиографии или ультразвуковой дефектоскопии следует пользоваться цветным или магнитопорошковым способом. Такое требование применяется ко всем зонам, находящимся от шва в пределах 20 мм.

В заключение следует сказать, что на технологию сварки трубопроводов могут влиять многие факторы, которые необходимо учитывать перед выполнением любых видов сварочных работ.

ГОСТ 16037-80 на сварные соединения ручной дуговой сваркой

Ручная дуговая сварка труб остается одним из самых распространенных способов монтажа трубопроводных систем, являющихся как самостоятельными транспортно-распределительными сетями, так и компонентами технологического оборудования. Высокое качество стыков трубопроводных комплексов это залог их безопасного функционирования.

Способы сварки, типы стыков, геометрические параметры и типовые размеры, а также способы разделки кромок все это регламентировано в ГОСТ 16037-80 ручная дуговая сварка соединения сварные. Строгое соблюдение требований стандарта при проектировании, формировании технологического процесса и выполнении сварки стальных трубопроводов обеспечивает должный уровень качества.

Условные обозначения соединений

В стандарте описаны три типа сварных соединений трубопроводов:

• стыковые, обозначаются литерой С
• угловые, литерой У
• нахлесточные, обозначаются литерой Н.

Внутри каждого типа актуальный стандарт детализирует множество подтипов в зависимости от:

• вида сварного шва,
• числа сторон проварки,
• конфигурации подкладки,
• ее съемности,
• без скоса, со скосом одной или двух кромок,
• формы сечения кромок
• формы сечения шовного материала
• способа сварки,
• толщины стенок,
• диаметра трубы.

Пример обозначения типа С13.

В условное обозначение, кроме типа, входит признак замкнутости линии, способ сварки, параметры катета и вспомогательные символы. В соответствии с ГОСТ 16037 80 используется сварка аргоном, под флюсом и газом. Работа в атмосфере защитных газов может выполняться как плавким, так и неплавким электродом. Обычно трубы выполняют из углеродистой стали. Для работы в агрессивных средах применяют нержавеющие сплавы. Реже используются сплавы цветных металлов.

Конструктивные элементы и размеры кромок заготовок и шва

Сварка труб ГОСТ 16037-80 подразумевает следующие основные элементы:

• s: толщина заготовки,
• b: расстояние между кромками заготовок,
• e: ширина шва,
• g: его выпуклость,
• а –общая толщина шва,
• с -притупление кромки,
• В –глубина нахлеста,
• K катет углового шва,
• Dn – общий диаметр трубы,
• f – размер фланцевой фаски.

Читайте также: Детальная инструкция по сварке в среде защитных газов: какую горелку использовать для получения идеального шва?

Для ряда швов актуальными являются только часть указанных параметров. Значения размеров приведены в стандарте в зависимости от метода трубной сварки, регламентируемой ГОСТ.

Типы сварных швов

Стыковые швы используются при сварке кольцевых стыков труб в соответствии с ГОСТ. Такие соединения обозначаются С1-С53

Они выполняются одно- и двухсторонними, с прямолинейным и закругленным скосом кромок и с расточкой.

В односторонних швах может быть предусмотрена съемная или остающаяся подкладка, а также расплавляемая вставка.

Соединения секторов на повороте трубопровода выполняется со скосом кромок и обозначаются С54-С55.

Соединения фланца и трубопровода обозначается как С56

Пример обозначения углового соединения типа У2.

Угловые швы обозначаются У5-У21, нахлесточные Н1-Н4

Таблица размеров катета шва

Значения катетов шва в зависимости от типа шва, расстояния между кромками, сварочного метода и размера фланцевой фаски сведены в таблицы для каждого типа отдельно.

Таблица размеров катетов для У21.

Разделка труб под сварку

ГОСТ регулирует виды и характеристики подготовки к сварным работам для различных типов соединений:

• стыковых,
• угловых,
• нахлесточных.

Перед началом сварочных работ необходимо проводить подготовку. В нее входит:

• механическая зачистка, выполняется с целью удаления пыли, следов коррозии, оксидной пленки,
• химическая обработка, для удаления масложировых пятен и окисной пленки,
• разделка кромок.

Разделка проводится с помощью механической обработки кромки. При монтаже трубопроводов она выполняется специальными машинами. Во время ремонтных работ допускается выполнение разделки с помощью угловых шлифмашин.

Разделка кромок выполняется при толщине заготовок от 4 мм.

Для угловых соединений под отводы выполняют скашивание одной или обеих кромок под углом 45о.

Стыки на трубопроводах подразделяются на поворотные и неповоротные.

Сварка стальных трубопроводов ГОСТ 16037 рекомендует применять по возможности поворотные стыки. Они варятся в наиболее удобном и выгодном нижнем сварочном положении, разделка кромок для него выполняется одинаково по всему периметру стыка.

Читайте также: Сварка в защитных газах: понятие и виды

Неповоротный стык приходится варить во всех сварочных положениях, переходящих одно в другое по мере продвижения по шву вокруг трубы.

Разница между толщиной стенок соединяемых встык труб не должна быть более 10% и не превышать трех миллиметров. При этом ширина зазора должна быть постоянной по всему стыку и находиться в переделах от 2 до 3 мм.

До того, как начать монтаж, необходимо обработать кромки и околошовную зону на 20-30мм, очистив ее от механических загрязнений, следов коррозии и масложировых пятен.

Перед основной электродуговой сваркой торцы труб прихватывают друг к другу:

• трубы до 300 мм в диаметре: 4 прихватки,
• свыше 300 мм- равномерно через каждые 200-300 мм.

Трубы с толщиной стенок 12 мм и более проваривают в три приема. На первом этапе формируют корень шва в виде валика с возвышением 1,5-3 мм, равномерно распределенного по длине стыка. Электрод при этом следует вести возвратно-поступательно.

Фаски под сварку

При соединении толстых трубных заготовок сформированный шов следует делать толще, чем сама деталь. Для формирования соединения с заданными геометрическими параметрами требуется выполнить разделку кромок, сняв фаску. После этого электроду будет обеспечен доступ для качественной проварки шва на всю глубину.

Основными параметрами фаски являются:

• Зазор b. расстояние меду заготовками, до 2-3 мм.
• Притупление C. Не скошенная часть кромки. ее оставляют, чтобы снизить вероятность прожога корня шва..
• Угол скоса β. При двусторонней разделке острый угол принимает значения 15-30 о, при односторонней- до 45о.
• Угол разделки α. Тупой угол равен двойному значению угла скоса, обеспечивает должный доступ к корню шва для сварочного оборудования.

Параметры фаски.

Если значение притупления невелико или его вовсе нет, то прожог предотвращают такими методами, как:

• использование подкладок, препятствующих вытеканию расплавленного металла,
• сварка на флюсовой подушке,
• предварительное подваривание,
• выполнение замка.

Технологам следует обращать особое внимание на корректный расчет и соблюдение оптимальных значений параметров разделки. Это позволяет снизить трудоемкость, экономно расходовать материалы и сохранять контроль над себестоимостью.

Читайте также: Технология работы с профильными трубами: как сварить из них ворота

При подготовке стыковых соединений вид фаски зависит от толщины деталей:

• 3-25мм: одностороння фаска,
• 26-60мм: двухсторонняя,

Для угловых устанавливаются следующие границы:

• 3-20мм: одностороння,
• 21-50 мм: двухстороння.

Исходя из геометрической формы профиля поперечного сечения, выделяют такие типы разделки:

• обычный скос, профиль представляет собой трапецию,
• Х-образная, два скоса сделаны навстречу друг другу таким образом, что профиль поперечного сечения двусторонней разделки визуально напоминает очертания буквы Х,
• U-образная, профиль поперечного сечения криволинейный и напоминает очертания буквы U.

ГОСТ на сварку труб рекомендует применять U-образную разделку при больших толщинах заготовок, с целью снизить площадь сечения шва и, следовательно, снизить расход материалов и повысить скорость работы.

Форму разделки выбирают, руководствуясь толщиной труб:

• 3-25мм: Х-образная или V–образная,
• 26-60мм- U–образная,
• более 60 мм- специальные формы.

Они представляют собой:

• уступы,
• сложные криволинейные профили, призванные сохранить доступ электрода к корню шва и понизить площадь поперечного сечения.

Для разделки используются следующие способы:

1. Газовый резак. Характеризуется низкой точностью и недостаточным качеством поверхности. Требует дополнительной обработки механическими способами.
2. Мехобработка. Строгальная или фрезерная обработка дает достаточную чистоту и форму поверхности. Долбежная обработка также требует финишной мехобработки.

При разделке кромок труб большого диаметра используются специальные торцовочные аппараты. Во время ремонтных работ на магистралях отопления разделка часто выполняется вручную шлифмашинами.

Заключение

ГОСТ на сварку трубопроводов – важный регламентирующий документ, устанавливающий условия на подготовку и проведение работ. Он определяет методы сварки, типы соединений, статус разделки и конструктивные параметры для каждого из них. Трубопровод служит не один год. Он также должен выдерживать давление жидкости или газа. Строгое соблюдение требований гост 16037 на сварку трубопроводов необходимо для обеспечения прочности, долговечности и герметичности сварных соединений.

Источник https://weldering.com/gost-16037-80-soedineniya-svarnye-stalnyh-truboprovodov-osnovnye-tipy-konstruktivnye-elementy

Источник https://vt-metall.ru/articles/765-svarka-truboprovodov/

Источник https://greendom74.ru/svarka/gost-16037-80-na-svarnyie-soedineniya-ruchnoy-dugovoy-svarkoy