Сварка в строительстве трубопроводов

Сварка в строительстве трубопроводов

Транспортировку бытовым и промышленным потребителям воды, газа, нефтепродуктов все чаще производят по трубопроводам. Поэтому строительство таких инженерных сооружений становится все более востребованной сферой промышленности. Первоначально прокладку труб производили с использованием муфтовых резьбовых соединений. Однако для более надежной транспортировки жидких и газообразных продуктов стали применять трубы больших диаметров с особыми характеристиками. Это потребовало поиска наиболее прогрессивных способов сварки стыков трубопроводов. В этой задаче нужно обеспечить не только минимальное время выполнения монтажных работ, но и гарантировать максимальную герметичность сварных соединения. В связи с этим, применение дуговой сварки в строительстве трубопроводов позволяло эффективно справиться с решением такой задачи.

Классификация трубопроводов

Такие инженерные сооружения специалисты классифицируют по нескольким основным факторам:

По функциональному назначению:

• Магистральные. Прокладываются для транспортировки различных веществ на значительные расстояния. Как правило, по ним перекачивают газ, нефть, воду. Непременно комплектуются насосными станциями.
• Технологические. Используются в большинстве промышленных предприятий для обеспечения производственного оборудования необходимым для выполнения технологических процессов жидким и газообразным сырьем, таким как газ, пар, вода, определенные нефтепродукты, сжатый воздух. Также довольно часто такие трубопроводы задействуют для транспортировки изготовленной продукции.
• Коммунально-сетевые. С их помощью обеспечивается подача горячей и холодной воды, пара к бытовым потребителям. Такие трубопроводы отличаются достаточно сложным монтажом, так как для их нормального функционирования необходимо множество изгибов, переходов, распределительных соединений.
• Судовые и машинные. Их монтируют, как правило, на морских добывающих платформах и крупных судах.

• Наземные и надземные. Для прокладки надземных требопроводов используют разнообразные балки, эстакады, опоры, позволяющие гарантированно удерживать трубы над поверхностью грунта.
• Подземные. Укладываются в траншеях либо в специальных каналах.
• Подводные. Прокладывают по дну озер, рек, морей.
• Плавающие. С помощью специальных устройств удерживаются на поверхности воды.

По виду транспортируемого материала:

• Газопроводы. Они могут быть как магистральными, так и коммунальными. На пути укладки такого типатрубопроводов обустраивают распределительные станции. Для строительства магистральных газопроводов применяют трубы диаметром до 1,5 метров. А для прокладки коммунальных газопроводов используют трубный металлопрокат с поперечным сечением до 2 дюймов.
• Нефтепроводы. С помощью таких магистральных и коммунальных трубопроводов осуществляют доставку к перерабатывающим предприятиям как нефти, так и продуктов ее переработки. Их прокладывают не только наземным, но и подземным, и даже подводным способом.
• Водопроводные. Как правило, это коммунальные системы для подачи холодной и горячей воды бытовым и промышленным потребителям. В последнее время все чаще их прокладывают с использованием металлопластиковых труб. Но иногда строят и магистральные.
• Канализационные. С их помощью производят из зданий различного назначения отвод жидких хозяйственно-бытовых отходов.

По способности выдерживать определенное давление транспортируемого по трубам материала:

• Низкого давления. Прокладываются для передачи жидких и газообразных веществ под давлением до 12 атмосфер.
• Среднего давления. Для транспортировки разнообразных продуктов в жидком либо газообразном состоянии с давлением в диапазоне 12…25 атмосфер.
• Высокого давления – гарантированно выдерживают давление больше 25 атмосфер. Традиционно это газовые и нефтяные магистральные трубопроводы.

Также трубопроводы могут строиться с учетом необходимости выдерживать определенные температуры, противостоять степени агрессивности передаваемых веществ.

Способы сварки трубопроводов

Магистральные трубопроводы для транспортировки разнообразных материалов сваривают чаще всего с применением дуговых методов сварки. Автоматическая электродуговая сварка под флюсом используется для выполнения больше 60% всех сварных стыков на магистральных трубопровожах. Такая технология наиболее эффективна при сварке поворотных стыков трубопроводов, имеющих диаметры в диапазоне 219…1420 мм.

Для выполнения сложных неповоротных стыков чаще всего пользуют ручную дуговую сварку. Такой способ соединения дает возможность выполнять сварочный процесс в различных пространственных положениях.

Большой популярностью при строительстве нефтепроводов и газопроводов пользуется механизированный способ сварки с применением порошковой проволоки, позволяющей получать правильную геометрию сварочного шва в различных пространсвенных положениях. Такая технология сварки трубопроводов дает возможность оптимизировать затраты на их строительство. Механизированный сварочный процесс позволяет повысить производительность и осуществлять сварку со скоростью 30…60 см/мин, а при ручной дуговой сварке этот показатель составляет около 10…20 см/мин .

Требования к подготовки трубы перед сваркой

Получить качественное неразъемное соединение можно лишь при условии хорошей подготовки торцев свариваемых труб. Традиционно для этого необходимо произвести следующие операции:

• Выполняется правка торца каждого трубного изделия, подвергающегося сварке. В результате такой процедуры конец трубы должен иметь правильную круглую форму и перпендикулярную поферхность относительно продольной оси трубы. После транспортировки возможны деформации различной степени. Такой процесс правки и торцевания производят с использованием разнообразного механического, гидравлического, пневматического оборудования. При сварке труб большого диаметра также производят снятие фаски на торце перед сваркой. Это позволяет получить качественное проплавление и формирование геометрии сварного шва.
• Произвести зачистку концов труб от ржавчины, масляных и других видов загрязнений. Получить сварочный стык с высокими механическими и прочностыми характеристиками можно лишь при сварке подготовленных чистых поверхностей свариваемого металла. Метод очистки в каждом конкретном случаем нужно подбирать с учетом вида загрязнения. Для удаления органических и маслянистых загрязнений применяют специальные обезжиривающие составы. С помощью стальных щеток либо абразивных кругов удаляют ржавчину и коррозионностойкие покрытия, изоляцию в случае их наличия.

После подготовки торцев труб и применяемых сварочного оборудвования можно приступать к монтажу трубопровода.

Технология сварки труб

Под трубопроводом подразумевается инженерная коммуникация, при которой подача рабочего вещества осуществляется через трубы (вода, газ, нефть и т.д.). Чтобы обеспечить качественную подачу, необходимо не только правильно его проложить, но и время от времени проводить ремонтные и профилактические работы. Здесь как раз не обойтись без стыковки элементов между собой. Рассмотрим, что такое сварка труб, как сваривать трубы электросваркой, какие техники необходимо применить на практике для создания герметичного трубопровода.

Виды трубопроводов и сварка

Трубопроводов существует огромное количество, которые используются для перемещения разных материалов и рабочих жидкостей. Отталкиваясь от их предназначения, есть следующая классификация:

• технологические;
• магистральные;
• промышленные;
• трубопроводы газоснабжения;
• водяные;
• канализационные.

При изготовлении трубопровода применяются различные материалы – керамика, пластик, бетон и различные виды металлов.

Современные сварщики для стыковки труб используют три основных способа:

1. Механический осуществляется за счет взрывов в результате трения.
2. Термический, который осуществляется за счет плавления, например газовой сваркой, плазменной или электро-лучевой.
3. Термомеханический производится за счет магнитоуправляемой дуги посредством стыкового контактного метода.

Существует множество типов сварки, которые разделяются по многим классификациям. Перед тем, как варить трубы, нужно разобраться, каким способом лучше всего это делать. Теоретически, каждый вид подходит для сварки труб малого диаметра и большого. Она может осуществляться плавлением и давлением. К методам плавления относятся электродуговая и газовая сварки, а к методам давления – газопрессовая, холодная, ультразвуковая и контактная. Самыми распространенными способами для соединения коммуникаций является ручная электродуговая и механизированая.

Сварка труб электросваркой плавящимся и неплавящимся электродами

Эффективнее всего проводить сварку технологических трубопроводов электродом вручную или посредством автомата. Это может быть методика работы плавящимся или неплавящимся электродом (аргонно-дуговая сварка). Технология сварки труб реализуется в три основных этапа:

1. Подготовительный, который делится на две части – подготовка мастера и подготовка материала. К подготовке сварщика стоит отнестись очень ответственно, так как от этого зависит его безопасность. Обязательно нужно подготовить спецодежду и защитную маску для глаз, чтобы предотвратить ожог яркими искрами. Под подготовкой деталей имеется в виду тщательная зачистка труб под сварку от коррозии, краски и загрязнений. Перед ручной дуговой сваркой трубопроводов нужно хорошо металлической щеткой или наждачной бумагой обработать стыки и площадь, прилегающую к ним. Если этого не сделать, то могут быть «пробелы» в самом шве, так как материал «не перехватится» на загрязненную трубу.
2. Сварочный процесс. Когда все готово, можно начинать. Самое основное в дуговом способе ( вне зависимости вручную она проводится или инвертором) это удержать дугу. Сначала необходимо зажечь электрод и возбудить дугу. Затем полноценно производится шов. Его тип выбирается непосредственно мастером в процессе работы. На способ ведения электрода и на технологию сварки трубопровода в целом влияет множество факторов – расположение труб, материал их изготовления, предпочтения сварщика.
3. Проверка качества работы. Когда шов готов (не стоит забывать оббивать шлак, который образуется над ним в виде валика), можно запустить коммуникацию на предмет контроля качества соединения.

Технология сварки водопровода, газопровода и других инженерных коммуникаций практически одинаковая. Важно соблюдать последовательность действий и учитывать виды швов в разных положениях, так как от умения их варить и будет зависеть качество коммуникации.

Как состыковать трубы

Для новичка, который хочет в совершенстве овладеть сваркой, необходимо знать все тонкости этого процесса. Для сваривания двух труб существует более 30 способов. Рассмотрим самые распространенные способы сварки труб:

• в угол;
• в тавр (перпендикулярно по отношению друг к другу);
• в стык;
• внахлест.

Тип стыковки труб выбирается в зависимости от типа металла, вида сварки и характера коммуникации. Например, трубы для системы централизованного отопления чаще всего соединяются встык с помощью электросварки. Для качественного шва, главное – сделать провар по всей толщине изделия.

Большую роль в технике сварки труб ручной дуговой сваркой играют типы шва, которые классифицируются на четыре основных группы:

• горизонтальные;
• нижние;
• вертикальные;
• потолочные.

Каждый из этих способов имеет свою технологию выполнения. Самое удобное и простое для выполнения качественного соединения – нижнее положение. Если есть возможность перемещать и поворачивать элемент, то мастер старается их установить именно в нижнее положение. При этом, во время работы, металл не стекает вниз, как при вертикальном шве, не разбрызгивается по сторонам, как при потолочном положении. Сварка технологических трубопроводов проводится, применяя все эти виды, так как коммуникации имеют множество разветвлений.

По типу продолжительности шва на трубопроводе, они разделяются на сплошные и прерывистые швы.

Особенности сварки труб

Ручная дуговая варка трубопроводов значительно отличается от работы с плоскими деталями. Тоже самое касается и других видов, которые применяются для водо- или газопроводов (аргонная, газовая). Далее представлены самые основные аспекты сварки труб ручной дуговой сваркой:

1. Режимы настройки аппарата:

• сварочный ток рассчитывается следующим образом: диаметр электрода нужно умножить на 35. Это и будет оптимальная сила. Например, при работе с проводником в 3 мм, сила тока будет (3х35) 105А. конечно, эта цифра условная, но в среднем так и получается. При сварке труб малого диаметра и толщины не более 4мм, больше 150Атне потребуется;
• чтобы удержать дугу, необходимо четко соблюдать расстояние между проводником и металлам. Его рассчитывают исходя из диаметра электрода +1. Например, при электроде в 4 мм, расстоянием для дуги будет 5мм.

1. Сварка труб малого диаметра (до 10 см):

• изначально стыки собираются вручную и прихватываются точечным методом (достаточно двух точке, располагающихся друг напротив друга);
• при стыковке деталей толщиной 4 мм и более варят в два слоя – сначала корневым швом, а потом валиком;
• горизонтальный шов при сварке труб малого диаметра каждый валик укладывается в противоположном направлении. Например, первый – справа налево, второй – слева направо, третий – справа налево и так далее;
• детали, толщиной от 3 до 8 сантиметров нужно сваривать небольшими участками, для получения более качественного соединения.

1. Поворотные стыки и сварка труб большого диаметра:

• скорость поворота изделия должна равняться скорости ведения проводника (она устанавливается, отталкиваясь от толщины изделия (более толстые свариваются немного дольше);
• самое выгодное положение сварочной ванны – 30 градусов от верхней точки;
• при сваривании на участках, где есть возможность повернуть изделие на 180 градусов, работа производится в три этапа. Первый — в два приема сваривают две верхние четверти диаметра трубы в направлении навстречу друг другу в один или два слоя. Второй – повернуть изделие и проварить оставшийся стык. Третий – опять поворачивают на 180 градусов и доваривают шов до конца.

1. Неповоротные стыки варить намного сложнее, поэтому для сварки труб ручной дуговой сваркой существует определенная технология:

• вертикальные стыки варятся в два этапа. Периметр стыка условно делится вертикальной прямой линией на два участка. Они оба в итоге три положения: потолочное, горизонтальное и нижнее. Потолочным называется участок, занимающий примерно 20 градусов от самой нижней точки детали. Нижним – 20 градусов от верхней точки изделия. Между этими положениями находится горизонтальное положение. Работу необходимо начинать с потолочного положения и вести электрод в нижнему. Каждый участок обрабатывается короткими дугами, которые рассчитываются так: D(эл)/2.
• горизонтальные стыки скрепляются углом назад. По отношению к оси электрод должен располагаться 80 градусов. Работа производится на средней дуге и для сварки труб малого диаметра и большого.

Соблюдая эти правила при сварке водопроводных труб электросваркой получится ровный и красивый шов, а главное герметичный, прочный и долговечный.

В завершении важно отметить, что дуговая сварка труб широко используется для работы с разными типами проводов. Мы рассмотрели, как правильно варить, находящиеся в разных положениях детали. В этом и заключается особенность обработки данных элементов, так как они соединяются разными типами швов, в разных положениях.

Новичкам, которые уже набили руку к разным видам соединения, не сложно будет адаптироваться к сварке труб ручной дуговой сваркой. И не стоит забывать, что половина успеха зависит от качества зачистки труб под сварку.

Технология сварки трубопроводов отлично показана в следующем видео:

Как вам статья?

Сварка труб ручной дуговой сваркой: Пошаговая инструкция +Фото и Видео

Сварка – это процесс установления связей между атомами частей труб при их пластическом деформировании или нагревании. Иногда нагревание и пластическое деформирование применяются одновременно (ГОСТ 2601-84).

Правильная сварка различных труб встречается в двух вариантах: сварка труб плавлением и сварка давлением. Металл по кромкам свариваемых элементов плавится от источника нагревания – этот процесс именуют плавлением. Если металл деформируется пластически по краям свариваемых частей путем их сжатия под давлением, то это сварка давлением. В последнем случае температура ниже, чем температура плавления.

К сварке плавлением также относят сварку газом. В данной технологии применяется пламя газов, сжигаемых в горелке. Сварка при помощи газа или их смеси начала использоваться с развитием массового производства таких газов, как водород, кислород и ацетилен.

Эти виды сварки применяются при соединении конструкций из меди и иных цветных металлов. Сварка газом в современном мире широко используется при строительстве. Выбор технологии зависит от марки труб, диаметра, толщины металла и иных факторов.

Читайте также: Как почистить насадки паяльника для полипропиленовых труб — Инженер ПТО

Сварка труб методом плавления подразделяется на:

• Электродуговую. В таком случае источником нагрева является электрическая дуга;
• Электрическую простую, при которой источник нагрева является расплавленный шпак с током, протекающим через него;
• Электронно-лучевую. Металлы расплавляются потоком электронов;
• Лазером. Металл плавится мощным пучком фотонов;
• Газом. Металл плавится с использованием газовой горелки. Эта технология наиболее оптимально подойдет для сварки труб для газопровода. Шов от газовой горелки получается плотным и аккуратным, что очень важно для этой системы.

Техника безопасности

Различные типы сварки (электричеством, газом и тому подобные) должны осуществляться на подготовленных площадках с установленным специализированным оборудованием. К нему можно отнести щиты для защиты от влияния электрической дуги и специальные ширмы. Подобные устройства защиты должны находиться в таком положении, чтобы люди, присутствующие при работе, но не участвующие в процессе, были также защищены от воздействия сварки.

Если производится процесс сварки трубы с большим сечением и массой свыше 20 килограммов, то в наличии должны быть транспортно-подъемные машины. Ширина подхода к месту должна быть не менее одного метра. Температура в здании, где производится сварка труб, должна составлять не менее +16 градусов Цельсия. К тому же, в помещении нужна вентиляция и достаточный уровень освещения на месте для работ по сварке.

Рабочие должна быть оснащены специальной защитной формой. Процесс сварки требует заземления частей устройства из металла, корпус и рабочий стол также обязаны быть заземлены. На всех проводах и кабелях изоляционный материал должен быть защищен от температурных и механических повреждений, не иметь дефектов.

Все элементы оборудования должны быть произведены из материала, устойчивого к высоким температурам. В случае неисправности в электрической цепи ремонтные работы может проводить исключительно электрик-профессионал при отключенном рубильнике.

Теперь приведем данные, как можно рассчитать массу и объем наплавленного металла.

Если брать в расчет общую длину электрода 47 сантиметров и площадь поперечного сечения шва, равное половине сантиметра, а также удельные объем наплавленного материала за 7,8 граммов на сантиметр, то объем вещества равен произведению удельного объема на сечение и на длину.

Если сечение обозначить буквой S, длину буквой L, а удельный объем Vуд, тогда общий объем наплавленного вещества равен произведению S, L и Vуд и равен 1880 граммам.

Масса наплавленного вещества равна произведению коэффициента наплавленного металла на объем и равен 1,88 кг/м3, если при работе применяются электроды вида ВСП-1 с коэффициентом 10.

Подготовительный этап дуговой сварки труб

Начнем с оборудования, необходимого для работ, помимо сварочного аппарата. Рабочее место сварщика называется сварочным постом, который оборудуется такими инструментами, как:

• ящик для хранения электродов;
• электродержатель;
• комплект щупов;
• молоток;
• зубило;
• наждак;
• жестяной поддон для огарков;
• металлическая щетка;
• силовой кабель для дуговой сварки;
• комплект шаблонов;
• средства защиты (шлем, щитки).

Сварочный кабель должен быть гибким и иметь для данного сечения достаточную длину, не сковывающую работу сварщика.

Шлем и щитки призваны защищать лицо и в особенности глаза в процессе работ. Они необходимы, так как возникающее во время дуговой сварки излучение негативно влияет на кожные покровы. Шлем выполняется обычно из фибры либо специально подготовленной фанеры и весит в готовом виде до 600 г. Сварщики-любители иногда пренебрегают такой защитой, поскольку по их мнению она мешает работе. Но это оправдание ошибочно, ведь правильно используемый шлем или щиток не должны доставлять каких-либо неудобств.

На лицевой стороне шлема делается вырез 6х12 см, чего вполне достаточно для полноценного наблюдения за процессом. В случае самостоятельного изготовления защитного щитка следует иметь в виду, что смотровое стекло должно быть специальным, не пропускающим излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Снаружи этот фильтр можно дополнительно оснастить обыкновенным стеклом для защиты от брызг.

Читайте также: Регулирующие клапаны – типы и сфера применения

Рекомендовано к прочтению

• Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
• Виды резки металла: промышленное применение
• Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Другим важным приспособлением сварщика является электродержатель. Этот инструмент должен крепиться под любым углом для защиты от перегрева, а также иметь массу не более 500 г. Кроме того, необходимо обеспечить надежную изоляцию держателя от воздействия электрического тока. Если рассматривать предлагаемые на рынке три вида электродержателей (щипцовый, вилочный, с пружинящим кольцом), выбор лучше сделать в пользу первого.

От грамотной подготовки зависит в целом качество сварки. Поэтому перед началом сварочных работ следует выполнить ряд шагов, которые приведем ниже:

Все элементы, из которых собирается сварочная система, нужно тщательно осмотреть. Проверьте размеры каждой детали (длину, толщину, диаметр), состав, а также убедитесь в отсутствии брака, повреждений и деформаций.

Края свариваемых частей предварительно очищаются от следов коррозии, загрязнений, следов масла и влаги. Для этого используется иглофреза или обычная щетка. Рекомендуется также обезжирить кромки. Чтобы дуговая сварка выполнялась максимально качественно, края труб выправляются с обязательным контролем зазора. Если доступ к кромкам затруднен, используют газовую горелку для их прокаливания либо обрабатывают зазор сжатым воздухом.

Проверьте угол скоса и величину притупления – они должны находиться в диапазонах соответственно 60–70 мм и 2-–2,5 мм. Если после механической резки на кромках образовался наклеп, а также имеется литейная корка, эти дефекты следует удалить наждачным камнем.

Подготовка к проведению работ

Технология подготовки к началу работ по свариванию включает в себя следующие этапы: изначально необходимо подготовить металл, то есть провести на нем разметку, сборку и резку труб. Для этого необходимо установить части труб в изначальном положении и очистить каждое место стыка от ржавчины, шпака, грязи, слоя краски и иных наслоений. Затем нужно провести разметку с использованием угольника, рулетки и чертилки перенести размеры конструкции на металл с чертежа. Для этой цели можно применять использовать шаблон из металла. Стоит помнить, что части труб во время сваривания немного укорачиваются, поэтому при работах нужно оставлять припуск, исходя из погрешности 1 миллиметр на поперечный стык, а 0,1-0,2 на 1 миллиметр продольного шва.

В связи с тем, что большинство труб обладают сечением круглой формы, при заготовках частей труб чаще всего применяют термическую резку.

Примерно 30 % от общей количество времени процесса занимает сборка деталей под сварку. Во время сборки необходимо учитывать изготовителя изделий, диаметр труб, серию продукции и другие факторы. Для сборки применяют сварочные прихватки. Они представляют собой легкие швы с поперечным сечением до 1/3 полноценного шва. Размер прихватки зависит от диаметра трубы и толщины стенок и составляет от 20 до 120 миллиметров. Сварочные прихватки применяют для снижения вероятности смещения участков конструкции, что может вызвать трещины при охлаждении. При сварке электричеством или газом трубы с большим диметром и толщиной или сварке в неудобном расположении во время сборки используют механическое оборудование.

Если вам необходимо произвести зажигание дуги, то нужно произвести короткое замыкание трубы с концом электрода и оторвать электрод от поверхности конструкции. Расстояние примерно равняется величине диаметра покрытого электрода. Это необходимо для нагревания металла до определенной температуры в катодном пятне. При нагревании происходит выброс первичных электронов.

Для зажигания дуги используют технологию скольжения или впритык.

Во время зажигания впритык металл нагревается в месте короткого замыкания. При зажигании дуги по технологии скольжения металл прогревается сразу в нескольких местах на поверхности сварки изделия. Чаще применяется первый способ, второй, как правило, используется при сварке небольших труб с трудным расположением.

Сварка трубопроводов на неповоротных стыках

Сварка неповоротного стыка привертикальном расположении трубы. Сварка трубы в данном положении приравнивается к сварке горизонтальных швов, но отличается тем, что при поступательном движении электрода необходимо постоянно изменять угол наклона электрода по отношению к шву вокруг периметра трубы. При этом можно использовать все приемы и рекомендации для сварки горизонтальных швов на вертикальной плоскости.

Читайте также: Чем хорош сшитый полиэтилен для отопления – преимущества и недостатки труб

Сварка корневого валика на трубе (стык). Если требуется качественное формирование обратного валика без выборки и подварки, то сварка выполняется электродом ∅ 3 мм. Сварочный ток выбирается в зависимости от толщины основного металла, зазора между кромками и толщины притупления и лежит в минимальном или среднем диапазонах. Наклон электрода к вертикальной плоскости нижней трубы составляет 80–90° (рис. 48, а

), а по отношению к направлению сварки должен выдерживаться в зависимости от проплавления обратной стороны корня шва. При сварке углом назад достигается максимальное проплавление; углом вперед – минимальное. Длину дуги необходимо выдерживать короткой при недостаточном проплавлении или средней при нормальном проплавлении.

Скорость сварки определяется по объему сварочной ванны. На рис. 48, б

показаны дефекты в корне шва с обратной стороны при чрезмерной полноте валика. Чем больше полнота корневого валика, тем дольше в жидком состоянии находится металл шва и тем больше размеры дефектов. Скорость сварки необходимо подобрать такую, чтобы обе кромки хорошо сплавлялись, а валик был нормальным, не выпуклым. Если позволяет толщина металла и заложена выборка и подварка обратной стороны корня шва, рекомендуется применять электрод ∅ 4 миллиметра.

Сварка неповоротного стыка при вертикальном расположении трубы

Второй корневой валик выполняют во всю ширину, проплавляя первый корневой валик и захватывая кромки обеих труб. Диаметр электрода зависит от ширины первого валика, который сварщик определяет путем промера торцом электрода. Торец электрода с покрытием должен касаться поверхности первого корневого валика. Сварочный ток в среднем диапазоне. Наклон электрода по отношению к вертикальной плоскости такой же, как при сварке корневого валика. Сварку производить углом назад. Скорость такая, чтобы валик был нормальным.

Заполнение разделки начинается с нижней кромки, которая является площадкой, что позволяет применить более производительные методы сварки.

Третий валик горизонтального шва (рис. 48, в – г

) рекомендуется выполнять на повышенных режимах. Сварочный ток в среднем или максимальном диапазоне. Наклон электрода 70–80° к поверхности кромки нижней трубы. Сварку производят под прямым углом или углом назад, в зависимости от расположения шлака.

Скорость сварки надо выбрать такую, чтобы валик получился с выпуклостью («горбинкой»), как при сварке в нижнем положении, что создает полочку, которая и позволит следующий валик сваривать на повышенных режимах. Центром дуги (электрода) необходимо двигаться по нижнему краю второго корневого валика. Перед сваркой третьего валика необходимо, чтобы сварщик выбрал, каким должен быть по полноте третий валик, чтобы незаполненная разделка (между верхней кромкой разделки и выполненным швом) не получилась очень широкой для одного (четвертого валика) или очень узкой для двух валиков. Ширина от верхнего края третьего валика до верхней кромки должна остаться минимальной: в диаметр электрода с покрытием или чуть больше.

На рис. 48, в – г

показан третий слой, выполненный в два валика (третий и четвертый). Сварка четвертого валика выполняется на этих же режимах, хотя валик является чисто горизонтальным. Поверхностная сила натяжения не дает стекать жидкому металлу вниз.

Наклон электрода при сварке четвертого валика составляет 80–90° к вертикальной поверхности нижней трубы. Основная масса шлака стекает в нижнюю часть шва, что позволяет производить сварку под прямым углом или под небольшим углом назад. Скорость сварки необходимо выбрать такую, чтобы сварочная ванна сплавляла верхнюю кромку разделки с вершиной третьего валика, проплавляя в центре второй валик.

Четвертый валик должен быть нормальным.

Последний слой при заполнении разделки выполняется как наплавка и описан выше в главе «Техника сварки и наплавки в нижнем положении».

Сварку в труднодоступных местах (например, на трубе со стороны стены) облегчит зеркало. Его нужно разместить так, чтобы было видно место шва. А если электрод изогнуть, то им можно достать до любого места на поверхности трубы.

Выполнение замков (начало и конец сварных валиков). Окончание сварки каждого валика необходимо производить после проплавления начала и захода на шов на расстоянии 20–30 мм. Каждый валик (слой) должен быть законченным по всему периметру без дополнительного перерыва. Каждый замок (начало каждого слоя) должен быть смещен один от другого не менее чем на 50 миллиметров.

При многопроходной и многослойной сварке труб больших толщин рекомендуется вести сварку по спирали, так как при этом уменьшается дефектность за счет сокращения количества замков (начало и конец сварки). На рис. 48, д

показана сварка по спирали. При подходе к началу каждого валика рекомендуется произвести остановку сварки на расстоянии не менее 20 мм до начала валика, удалить шлак, при необходимости удалить поры, сточить высокое начало валика. Подойдя к началу валика, необходимо сделать задержку дуги, подплавляя начало. Зайти на валик и, не гася дуги, перевести электрод на верхний край предыдущего сварочного валика и продолжить изготовление уже второго валика и т. д., пока не закончится слой. Последний верхний валик каждого слоя необходимо выполнять после тщательной зачистки разделки от шлака, брызг и слоя нагара (выгоревших элементов).

Сварку лицевого слоя рекомендуется выполнять электродами того же диаметра, что и заполнение разделки, но не более ∅ 4 мм. Сварочный ток в среднем диапазоне. Обычная горизонтальная наплавка узкими валиками шириной в 1,5 диаметра электрода с покрытием (рис. 48, е

). Последний верхний валик, для плавного перехода к основному металлу, выполнять на более высокой скорости, чтобы он получился узким и плоским.

Можно перейти на меньший диаметр электрода с соответствующим подбором сварочного тока.

Сварка неповоротногостыка при горизонтальном расположении трубы. Сварка этих швов является самой сложной по выполнению и требует особых навыков и высокого мастерства сварщика. При постоянном поступательном движении электрода необходимо постоянно изменять угол наклона электрода по отношению к поверхности периметра трубы (рис. 49, а – б

Читайте также: Что такое тампонаж скважин на воду, в каких случаях и как он производится

). Периметр стыка условно делится вертикальной осевой линией на два участка. По положению сварного шва в пространстве каждый участок можно разбить на три положения:

● I – потолочное (позиции электрода с 1 по 3);

● II – вертикальное (позиции электрода с 3 по 8);

● III – нижнее (позиции электрода с 8 по 11).

При сварке труб диаметром более 150 мм и толщиной стенки более 6 мм рекомендуется величину сварочного тока подбирать для каждого положения согласно табл. 14. Сила сварочного тока при сварке в потолочном положении должна быть на 10 % выше, чем в вертикальном.

Сварка начинается с потолочного положения и заканчивается в нижнем.

При оптимальном подборе сварочного тока для каждого положения рекомендуется сварку производить непрерывно и только короткой дугой. Сварка любого участка начинается с другого участка за 10–20 мм от вертикальной осевой. Длина замка (20–40 мм) зависит от диаметра трубы. Чем больше диаметр, тем больше перехлест в замке, и наоборот. При начале сварки с потолочного положения сварку производят углом назад (рис. 49, а, 1–2

), после перехода за осевую – углом вперед (
3–7
). При переходе за горизонтальную осевую электрод выравнивают до перпендикулярного положения (
8
). Сварку нижнего положения (верхняя часть трубы) выполняют углом назад (
9–11
). Заканчивать первую половинку шва надо в 10–15 мм за вертикальной осевой на другом участке.

Валик должен быть нормальным по всей длине шва, что достигается определенной скоростью поступательного движения электрода, манипулированием и задержкой на кромках, используя все методы и технику сварки потолочных, вертикальных и нижних швов.

Сварка неповоротного стыка при горизонтальном расположении трубы:

работа на первом участке;
б —
работа на втором участке;
в —
сварка корневого валика;
г —
сварка лицевого слоя

Перед сваркой второй половины второго участка (рис. 49, б

) следует зачистить начало сварки в потолочном положении и окончание в нижнем положении до плавного перехода к зазору или предыдущему валику. Сварку второго участка выполнить так же, как и первого.

Сварка корневого валика (рис. 49, в

) выполняется электродом ∅ 3 мм. Величина сварочного тока в потолочном положении, в зависимости от толщины стенки, составляет 80–95 А. Выполнить корневой валик можно двумя вариантами.

1. При сварке труб малого диаметра, когда невозможна подварка обратной стороны корня шва, следует добиться качественного формирования обратного валика. Достичь проплавления, особенно в потолочном положении, можно путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплава внутрь трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью («горбатый» шов), что потребует последующей механической его зачистки в потолочном положении. При сварке вертикальной зоны сварочный ток рекомендуется уменьшить до 75–90 А. Здесь валик выполняют малого сечения, избегая чрезмерного проплавления внутрь трубы. При сварке верхней части трубы (нижнее положение) увеличение сварочного тока до 85–100 А производят в каждом конкретном случае, не допуская прожога или непровара.

После заварки второй половины трубы второй валик также выполняется электродом ∅ 3 мм, но на повышенном сварочном токе.

2. При сварке труб большого диаметра, где доступна подварка обратного корня шва, в целях производительности можно не обращать такого пристального внимания на формирование обратного валика. Рекомендуется корневой валик сформировать нормальным во всех положениях и с более полным сечением. Это позволит избежать зачистки по наружному шву и применить при сварке второго валика электрод ∅ 4 миллиметра.

При заполнении разделки необходимо применять все методы и технику сварки, описанные в предыдущих разделах. Сварку труб диаметром менее 150 мм рекомендуется выполнять электродом ∅ 3 миллиметра.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Обычно отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо проложить в каждом конкретном случае дополнительные слои в верхней части трубы. Предпоследний слой выполнить так, чтобы глубина незаполненной разделки была не более 2 миллиметров.

Сварка лицевого слоя (рис. 49, г

), в зависимости от ширины разделки, выполняется за один или несколько проходов. Особое внимание следует обратить на поступательное движение электрода, задержку на кромках и шаг манипулирования.

Сварка труб диаметром менее 150 мм и толщиной стенок менее 6 мм , а также в сложных монтажных условиях при отдаленности источника питания от места сварки в основном выполняется при одной величине сварочного тока. Рекомендуется сварочный ток подбирать по потолочному положению, величина которого достаточна и для нижнего положения. Во избежание чрезмерного проплавления на подъеме с потолочного положения и в вертикальном положении сварку необходимо вести прерывистым способом. Дугу прерывать на одной из кромок. В зависимости от толщины стенки, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять прерывистую сварку «мазками» следующими способами.

1. Перегрев кромок не допускает длительной задержки электрода (рис. 50, а

). Зажигание рекомендуется производить постоянно на одной из кромок, обрыв дуги (после соединения кромок металлом шва) – на другой кромке. Время между обрывом и новым зажиганием дуги должно быть таким, чтобы в месте начала зажигания дуги металл шва не успел полностью закристаллизоваться, а шлак – остыть. После обрыва дуги, описав как бы полукруг в обратном направлении, снова произвести зажигание чуть выше места предыдущего зажигания. Если проследить за торцом электрода, то получается манипулирование по спирали. Слева направо дуга горит, обрыв вправо и на себя, переход справа налево, дуга не горит, затем слева направо, одновременно приближая электрод к месту зажигания, и, пока шлак еще красный, происходит легкое возбуждение дуги и т. д.

2. Когда толщина металла позволяет, сделать два колебательных движения и более, затем прервать дугу и возобновить снова (рис. 50, б

Методы сварки тонких труб:

– одиночными движениями;
б
– колебательными движениями; точка обозначает зажигание дуги, стрелка – обрыв дуги.

Не рекомендуется производить зажигание на месте, где только что был обрыв дуги, а также, не обрывая до конца дугу, уходить электродом вперед по разделке и затем возвращаться на валик. Такие методы приводят к большому перегреву и прожогу, к неровности валика по бокам, частому залипанию электрода во время нового зажигания.

Сварка неповоротного стыка (при расположениитрубы под 45°). Особенность сварки заключается в расположении шва в пространстве.

При сварке корня шва (рис. 51, а

) первым выполняется узкий валик электродом ∅ 3 мм с потолочного положения. Сварочный ток – в диапазоне 80–95 А на все положения. Труба делится вертикальной осью на два участка, каждый участок – на три положения: I – потолочно-горизонтальное, II – вертикально-горизонтальное и III – нижнее. Замки выполняют так же, как описано выше. Наклон электрода при сварке потолочно-горизонтального положения следует выдерживать под 90° к обеим поверхностям трубы. Сварку начинать углом назад, дуга короткая. После прохода самой нижней части шва переходить на сварку углом вперед. При сварке вертикально-горизонтального положения (II) сварочную ванну поддерживать так, как при сварке вертикальных швов, только с постоянным смещением по горизонтали первого участка влево, второго участка вправо. Сварку производить углом вперед, как показано на рис. 49. Сварку положения III заканчивать, как нижнее положение, с наклоном электрода 90° относительно поверхности трубы.

Рекомендуются два варианта.

1. Второй валик (второй слой) выполняют в один проход электродом ∅ 3 мм на повышенном сварочном токе, проплавляя и соединяя нижнюю кромку (корневой валик) и верхнюю кромку. Скорость сварки меньше, чем при сварке корневого валика. Манипулирование электродом – поперечное, минимальное.

Читайте также: Как самостоятельно установить трехходовой кран: устройство и принцип монтажа

2. Второй слой выполняют электродом ∅ 3 мм следующим образом. Потолочную и нижнюю зоны выполняют в несколько проходов в зависимости от ширины разделки. Вертикальную зону выполняют в один проход. Первый валик (2) потолочного положения выполняют на нижнюю часть разделки, которая является как бы полочкой шириной 1–1,5 диаметра электрода с покрытием, как наплавка в потолочном или горизонтальном положении до положения, когда необходимо переходить на вертикальную сварку. Второй валик (3) начинают, отступив на 5–10 мм от начала первого валика, который является площадкой для второго. Техника сварки та же, что и для первого валика. Выйдя на горизонтальный уровень второго валика, начинают сварку по всей ширине разделки, проплавив кратер первого валика. В этом месте нежелательно делать остановку или замену электрода. Техника сварки – как для вертикальных швов, только с каждым шагом манипулирование электродом, помимо подъема, производят, смещая электрод по горизонтали, стараясь сохранить ширину слоя, набранную в потолочном положении двумя валиками. Таким способом сварку производят до нижнего положения, когда становится трудно управлять жидкой ванной по всей ширине. В этом случае необходимо перейти на сварку в несколько проходов – так же, как и в потолочном положении. Первый валик заканчивают за горизонтальной линией как можно дальше, но не допуская подтека и нависания на предыдущий шов другого участка. Последующий валик заканчивают чуть раньше (на 5–10 мм), чем первый. Каждый предыдущий валик является площадкой для последующего, это способствует нормальному управлению сварочным процессом.

В той же последовательности выполняют вторую половину стыкового соединения (второго участка), при необходимости предварительно зачистив, подрубив начало и окончание каждого прохода. Последующие слои (рис. 51, б

) выполняют так же, не забывая оставлять в каждом слое незаполненную разделку на ширину электрода с покрытием между предпоследним валиком и верхней кромкой разделки в потолочной и нижней зоне. При сварке больших толщин вертикально-горизонтальная зона при большой ширине разделки выполняется тоже в несколько проходов.

Сварка неповоротного стыка при 45° расположении трубы:

– сварка корневого валика;
б
– заполнение шва;
в
– выполнение лицевого слоя

Рекомендуемый метод позволяет качественно и производительно (в связи с применением повышенной величины сварочного тока) выполнять стыковое соединение трубы, расположенной под углом 45°.

Лицевой слой выполняется с той же техникой сварки, что и заполнение разделки (рис. 51, в

). Последний валик (7) выполняют электродом ∅ 3 мм, не допуская подреза в верхней части шва. Валики (1), (3), (4) и (6) являются как бы дополнительными для сохранения ширины шва в потолочном и нижнем положениях.

Технология сварки

После зажигания дуги сразу начинается процесс плавления металлов – электродного и основного. В зависимости от длины дуги определяется производительность работы и качество шва, поэтому очень важно выбрать правильную длину дуги. Подавать электроды в дугу необходимо со скоростью плавления электрода. Чем больше опыта у специалиста, тем лучше он справляется с удержанием длины дуги.

Дуга размером от 0,5 до 1,1 диаметра электрода является нормальной. Для того, чтобы точнее рассчитать точную длину дуги, нужно узнать, какой марки и типа электроды применяются. Также немалое значение имеет положение и значение места сваривание. Если дуга длиннее нормальных размером, то устойчивость горения понижается, потери на угар увеличиваются, глубина проплавления становится неравномерной, а шов неровным.

Для того, чтобы качественно выполнить шов, стоит обратить внимание на угол наклона электрода. Для работы в положении снизу угол наклона электрода обычно составляет от 10 до 30 градусов назад. Зачастую дуга направлена в ту сторону, куда направлены электроды. Правильный наклон, помимо надежного шва, дает еще и меньшую скорость остывания вещества.

Чтобы получить валик из металла необходимого размера, нужно производить колебательные действия электрода в перпендикулярном направлении. С использованием колебательных движений швы с размером валика от 1,5 до 4 диаметров электрода. Такие швы используются чаще всего.

Получение надежно проваренного корня достигается при помощи движения треугольников. Это движение производится с выполнением угловым швов с катетами шва свыше 6 миллиметров и стыковых кромок со скосом.

Швы можно разделить по способу их заполнения на многослойные, однослойные, многопроходные, однопроходные.

Многослойный шов является таким, если количество слоев соответствует числу проходов дугой. Подобные швы зачастую применяют на проблемных участках и местах стыков.

Многопроходные швы используются в тавровых соединения и в углах.

Для увеличения показателя прочности используются выполнения шва секциями, каскадом или блоками. Все данные швы производятся по технологии обратноступенчатой сварки.

Выбор электродов для дуговой сварки труб

Для соединения труб, которые будут использоваться для транспортировки магистрального газа, а также трубопроводов НКТ, желательно применять электроды ОК-46, ЛБ-52 либо УОНИ-13/55. В составе этих марок могут содержаться марганец, фосфор, кремний и сера, что вполне подходит для указанных целей. Среди этих электродов наиболее универсальны ОК-46, поскольку их поверхность покрыта рутиловым слоем. Этот вариант особенно удобен в случае дуговой сварки больших зазоров.

Но отдельно стоит остановиться на другой марке – LB 52U с основным покрытием. В составе таких электродов присутствует относительно малая доля водорода, что обеспечивает высокое качество шва. Дуга быстро разжигается и стабильно держится, полноценно проваривая соединяемые металлические части.

В случае дуговой сварки ответственных элементов труб (к примеру, поворотных), выполненных из углеродистой или низколегированной стали, специалисты советуют использовать специальные электроды МТГ-01К. Последние обеспечивают стабильную дугу с быстрым удалением шлака и образованием малого количества брызг.

Для данного случая наиболее подходящими считаются электроды Э42А и УОНИ 13/45 диаметром 3 мм. Они оснащены толстым покрытием, позволяющим работать с углеродистой сталью. Трубы отопления допускается варить также электродами марок Э-09Х1МФ и ЦЛ-20. Эти стержни дают прочный шов на трубопроводах из термоустойчивой стали. Как и в случае с Э42А и УОНИ 13/45, покрытие данных электродов достаточно толстое. Марку ЦЛ-9 с основным покрытием рекомендуют использовать при дуговой сварке труб из легированной, углеродистой стали, а также нержавейки. Благодаря малому содержанию водорода эти электроды дают превосходное качество шва.

При дуговой сварке отопительных трубопроводов, рассчитанных на повышенное давление непрерывно подаваемой воды, а также труб НКТ следует применять электроды марки МР-3. Данные стержни имеют диаметр 3–5 мм, выполнены из специальной проволоки и покрыты рутиловым слоем. Чтобы обеспечить максимальную герметичность шва, варить нужно короткой дугой, наклоняя электрод в сторону наплавления.

Важное значение имеет предварительная настройка тока. Напряжение должно быть не слишком малым, чтобы проварить металл, и не чересчур высоким, дабы избежать деформирования соединяемых частей. В связи с этим следует учитывать как толщину металлической стенки, так и размеры электрода.

В данном случае выбор марки электрода зависит от металла. Для медных трубопроводов используют МН-5, МНЖ5, для труб из нержавейки – НЖ-13, для чугунных – МНЧ-2. Если дуговая сварка выполняется в домашних условиях с использованием инвертора, причем варятся трубы из черного металла, допускается применение электродов марки МР-3с. Такие стержни способны соединять стенки толщиной 2,8 мм у трубопровода диаметром 32 мм, для чего достаточно малого тока.

Электродами марки МНЧ-2 варятся вертикальные швы, а ЦЧ-4 используются как при холодной, так и при горячей сварке, но при условии нижнего расположения стержня. Независимо от марки, каждый электрод должен обладать защитным покрытием (обмазкой), защищающим сварочную зону от окисления. Для соединения труб по возможности выбирайте стержни с толстым покрытием.

Специфика сваривания поворотных стыков

При строительстве трубопроводных конструкций необходимо знать о том, что технологии сварки горизонтальных, поворотных и неповоротных стыков различаются между собой.

Сварка поворотных стыков осуществляется в три слоя. Изначально необходимо разделить стык на четыре условных части. Первые два свариваются, затем труба поворачивается на 180 градусов, затем трубу нужно повернуть еще на 90 градусов и заварить второй слой. Завершается этот процесс еще одним поворотом на 180 градусов, оставшиеся два отрезка повторно свариваются.

Во время сварки поворотных газовых труб из металла с диаметром не выше 200 миллиметров стык не делится на условные части, а сваривается с использованием сплошного шва при вращении труб во время сваривания. Второй и третий слой при сварке труб для газа осуществляются в противоположном направлении. Каждый новый слой должен перекрывать следующий примерно на 15 миллиметров.

Горизонтальное расположение

Сварка горизонтальных стыков труб — непростая операция, поэтому рекомендуется выполнять ее опытным мастерам. Особую трудность представляет собой необходимость постоянной регулировки угла наклона электрода.

Сварка труб в горизонтальном положении осуществляется в следующей последовательности:

1. Потолочная. Расположена внизу.
2. Вертикальная. Расположена вертикально.
3. Нижняя. Расположена наверху.

Каждый из этапов выполняется непрерывно. Начинать следует с потолочной части, отойдя вправо от вертикальной оси на небольшое расстояние, а затем двигаться по часовой стрелке наверх.

При выполнении потолочного шва силу тока увеличивают.

Электроды для горизонтальной сварки используют диаметром четыре миллиметра. Электроды перемещают возвратно-поступательным способом, что позволяет создавать ниточный валик высотой не более полутора миллиметров. После создания первого валика необходимо зачистить его поверхность.

Вторым валиком закрывают нижний. При сваривании последнего валика силу тока повышают с 160 до 300 ампер, а электроды выбирают с диаметром пять миллиметров.

Технология сварки неповоротных труб

Для неповоротных стыков тоже применяют технологию сварки в три слоя. При сварке неповоротных труб с толщиной 12 миллиметров каждый слой должен быть не выше 4 миллиметров в выше, а валик должен быть равен тремя диаметрам электрода в ширину. Каждый неповоротный стык сваривается поступательно-возвратным методом. Дуга не должна быть длинной (не больше 2 миллиметров). Каждый новый слой перекрывает предыдущий примерно на 25 миллиметров.

Вертикальное расположение

При сварке вертикальных стыков начинать процесс следует с потолочного положения. Технология сварки находится в зависимости от диаметра свариваемых труб.

При мере перемещения по окружности свариваемых труб, расположенных вертикально, необходимо осуществлять изменение угла наклона электрода.

Источник https://kedrweld.ru/blog/svarka-v-stroitelstve-truboprovodov/

Источник https://svarkaed.ru/svarka/izdeliya-i-konstruktsii/tehnologiya-svarki-trub.html

Источник https://spark-welding.ru/montazh-i-remont/nepovorotnyj-styk.html