Сварка трубопроводов: материалы и технологии

Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов

При обустройстве многих технологических схем не обойтись без трубопровода, основной составляющей которого являются трубы. Следовательно, эти трубы нужно соединять между собой, для чего часто используются различные технологии сварки труб. О способах сварки, методике процесса и видах сварных соединений будет рассказано ниже.

Классификация видов сварки

В целом, процесс сварки применяется в тех случаях, когда необходимо выполнить неразъёмное соединение двух элементов оборудуемой конструкции. В качестве примера можно привести сварку трубопроводов ручной дуговой сваркой.

По материалу соединяемых изделий ограничений нет, можно сваривать как стальные, так и полимерные, медные и даже стеклянные изделия.

По типу воздействия на материал сварку можно разделить на две группы:

1. Сварка, проходящая под давлением.
2. Сварка при повышенной температуре – методом плавления.

В числе методов сварки под давлением можно назвать:

• соединение составляющих ультразвуком;
• контактное скрепление;
• сварку методом трения;
• соединение под прессами или газовыми прессами;
• термитное скрепление;
• холодную сварку.

Последний тип соединения наиболее интересен. Он с наибольшим успехом применяется для скрепления изделий из цветных металлов (меди, алюминия), наиболее пластичных среди материалов изготовления труб. При холодной сварке при помощи прессов ручного или стационарного типа элементы конструкции совместно сжимают, создавая условия для пластичной деформации, сопровождающейся неразрывным соединением.

Методы сварки термическими (тепловыми) способами:

• электродуговая сварка – протекает в атмосфере инертных газов или при использовании флюсов; по применению дополнительных приспособления такой метод соединения дополнительно классифицируют на ручное или автоматическое;
• газовая сварка – наиболее часто используемый вид скрепления деталей конструкции.

Методика газовой сварки

Суть процесса – прогревание торцов скрепляемых элементов в пламени газокислородной смеси с одновременным наполнением пространства между соединяемыми деталями веществом специально плавящегося металлического прутка.

Несмотря на достаточную надёжность такого метода, прочность и другие механические свойства полученного сварного шва будут хуже, чем после электродуговой сварки. Однако именно этот способ применяется при необходимости соединить элементы малого размера, например, труб с небольшими диаметром и толщиной, вплоть до 3,5 мм.

Материальное обеспечение газовой сварки

Необходимые для сварки труб материалы:

• кислород – среда, в которой при достаточной температуре горит газовая смесь; качество используемого материла обеспечивает долгое горение и достижение необходимой температуры;
• ацетилен – также хорошо горящий газ, применяется не менее часто;
• другие горючие газы (пары керосина, пропан, метан и др.) – используются относительно редко, однако вполне допустимы при условии, что температура горения в два раза превышает температуру плавления металлического прутка;
• проволока для сварки – является присадочным веществом, именно ею заполняется пространство между соединяемыми элементами; при проведении процесса следует подбирать материал проволоки, по свойствам максимально близкий к веществу, из которого изготовлены соединяемые элементы;
• флюс – применяется для предотвращения излишнего окисления материала свариваемых деталей; независимо от формы, в которой представлен флюс – порошок или паста – принцип его действия одинаков: во время разогрева изделий вещество поднимается кверху и создаёт защитный слой, предотвращающий доступ к металлу воздуха.

Как и в случае с проволокой, флюсы подбираются под каждый металл индивидуально. Составы используются при сварке чугунов, меди, марок легированной стали; не применяются для соединения элементов из углеродистых сортов стали.

Технология газовой сварки

Газовое соединение любых конструкций, в том числе сварка трубопроводов, может осуществляться двумя методами, однако подготовительные операции в обоих случаях одинаковы.

Перед началом сварки необходимо:

1. Тщательно очистить поверхности соединяемых деталей от жира, грязи и прочих инородных веществ.
2. Обработать кромки изделий. Подготовка кромок труб под сварку обязательна при толщине стенок скрепляемых труб более 3,5 мм, в этом случае производят скашивание кромок, поскольку равномерно прогреть металл при такой толщине практически невозможно. Если же толщина труб меньше, скашивать кромки не нужно.

Методы проведения процесса:

1. Слева направо. Горелкой нагревают уже готовый отрезок шва, металлическую проволоку продвигают, следуя за пламенем. Такой способ позволяет увеличить скорость работ примерно на четверть, снизив при этом количество расходуемого газа. Применяется метод обычно для труб с толщиной стенок от 5 мм.
2. Справа налево. Горелка прогревает ещё не скреплённые места соединения, проволока в движении опережает пламя. Процесс более долог и расход газовой смеси выше, однако сваренное таким образом изделие имеет более привлекательный товарный вид. Применяется сварка справа налево для соединения труб с тонкими стенками.

Технология сварки электродуговым способом

При соединении элементов таким методом края скрепляемых изделий прогреваются под воздействием дугового разряда электрического тока.

Классификация сварных соединений

Получаемые при сварке швы можно классифицировать, опираясь на несколько признаков.

По местонахождению швы подразделяются на:

Последнее расположение швов наиболее предпочтительно, именно поэтому, когда позволяют обстоятельства, приоритетной является сварка поворотных стыков труб, во время которой скрепляемые изделия равномерно поворачивают так, чтобы работа проходила всегда с нижней позицией шва.

По длине швы бывают:

Как следует из названий, в первом случае сварку выполняют по всей линии шва отдельными отрезками, напоминающими пунктир. При использовании второго метода шов непрерывен.

Классификация по видам соединения довольно обширна, в частности, стыковой метод включает в себя больше тридцати способов.

Однако в целом можно выделить четыре большие группы соединений:

1. Стыковые. В этом случае элементы конструкции соединяют по единой общей оси.
2. Нахлёсточные. Одно изделие с нахлёстом покрывает второе.
3. Тавровые. В результате скрепления элементов таким образом получается повёрнутая на 180° буква «Т».
4. Угловые. Как следует из названия, при использовании такого соединения свариваемые детали располагаются под заданным углом.

Разделка кромок

Технологически более правильно при соединении труб с толщиной стенки от 3 мм перед сваркой выполнять операцию разделки кромок изделий. При учёте этой рекомендации сварной шов будет более равномерным, пролегающим по всей толщине материала.

Таким образом, при использовании этого метода швы располагаются послойно, причём сечение каждого слоя невелико, следовательно, напряжение металла сводится к минимуму.

При разделке кромок углы можно задавать в диапазоне 25-50°. Точно подобрать значение этого параметра можно, исходя из исходных параметров: толщины стенок труб, избранного метода сварных работ и вида соединений.

При аккуратном подходе к процессу сварка при разделке кромок позволяет получить наиболее прочное и надёжное соединение изделий.

Режим сварки

На режим процесса влияют такие факторы, как:

• сечение используемого электрода;
• сила электрического тока;
• технологические параметры аппарата для сварки;
• дуговое напряжение;
• природа используемого электрического тока (постоянный или переменный);
• полярность тока (прямая или обратная);
• скорость движения электрода.

Например, при соединении элементов методом стык в стык, электрод для сварки труб следует перемещать плавно, не торопясь, с целью обеспечить достаточное оплавление соприкасающихся торцов изделий и насыщение зазора между ними достаточного количества металлической проволоки.

Чтобы достичь наибольшей скорости процесса, силу тока следует выставить на максимальное значение, однако нельзя забывать, что в этом случае возможно перегревание электрода, которое в итоге приведёт к его порче, а следовательно, ухудшению качества сварного шва.

Полярность подбирают исходя из факта, что при работе анод разогревается сильнее катода. Поэтому при соединении таким методом труб небольшого сечения нужно использовать обратную полярность, чтобы избежать вероятного прожигания труб.

Рекомендации при проведении работ

Сварка – процесс в целом сложный и требующий подготовки, поэтому перед началом любой работы необходимо принять к сведению несколько советов:

1. Самый сложный этап сварки – соединение неповоротных стыков (подробнее: “Как выполняется сварка неповоротных стыков труб – пошаговое руководство”). При этом угол наклона электрода всё время меняется. Для выполнения работы трубу мысленно разделяют вертикально на две половины, соединение каждого участка происходит по очереди. Работа производится из потолочного положения через вертикальное и заканчивается нижним.
2. Когда требуется соединить изделия с толстыми стенками, используют метод сварки на просвет. Технология также достаточно сложна, главное в процессе – соблюдать угол кромок около 60-70° и расстояние между кромками до 2,5 мм. Перед началом проволоку прихватывают в четырёх точках. Сварка проходит при короткой дуге.
3. При соединении труб, работающих при высоком давлении, следует особенно заботиться о надёжности и герметичности швов. Весь процесс работы должен соответствовать СНиПам и Сводным правилам (СП 105-34-96).
4. Во время обустройства трубопроводов магистрального уровня можно использовать не только аппараты автоматической, но и ручной сварки, как более мобильные.
5. При скреплении изделий больших диаметров обычно работают сразу несколько человек, вплоть до четырёх. При проведении таких работ сварка проходит снизу вверх в расходящихся направлениях.
6. При соединении труб различающихся сечений необходимо будет применять переходники.

Перед началом проведения любых сварочных работ следует осознавать, что сварка – процесс не только сложный, но и опасный при несоблюдении техники безопасности. Поэтому для удачного осуществления процесса следует не только предварительно ознакомиться с разнообразными инструкциями, но и освоить техническую составляющую процесса.

В любом случае, какими бы ни были приобретённые сварщиком навыки, он не должен пренебрегать установленными правилами безопасности и рекомендуемой технологией процесса, так как и от того, и от другого зависят не только его личная безопасность, но и дальнейшая надёжность эксплуатируемого оборудования.

Сварка трубопроводов: технологии и материалы

Из каких материалов делаются трубы, соединяемые сваркой? Как выглядит разработка исполнения сварных соединений в каждом конкретном случае? Как обязана выполняться сварка трубопроводов по ГОСТу? В статье мы попытаемся ответить на эти вопросы.

Список материалов

Для начала узнаем, какие конкретно трубы разрешают выполнить соединение сваркой.

• Сталь – классический материал, пара потерявший былую популярность на фоне распространения полимеров. В, так сообщить, полевых условиях она варится электрической и газовой сваркой.

Нюанс: оцинкованные трубы предпочтительно соединять резьбами. Сварка нарушает защитный цинковый слой в области шва.

• Полиэтиленовые трубы соединяются низкотемпературной стыковой сваркой.
• Полипропиленовые трубопроводы также свариваются, но в этом случае соединения делаются не стыковыми, а раструбными.

В этом порядке мы и начнём знакомиться с разработкой сварочных работ.

Сталь

Как уже упоминалось, для сварочных работ используются газ и электричество.

Газосварка

Сварочный аппарат представляет собой два баллона (кислородный и ацетиленовый), несколько шлангов большого давления и горелку с парой регулирующих подачу газа вентилей.

Рассмотрим, как осуществляется сама сварка:

1. Шланги с горелкой подключаются к баллонам, по окончании чего их вентиля раскрываются. Для герметизации соединения между шлангами и баллонами под накидную гайку подкладывается шайба из фторопласта.
2. На горелке приоткрывается вентиль подачи ацетилена, по окончании чего она зажигается.
3. Подача кислорода регулируется до получения ровного светло синий пламени с броским свечением в центре. Красный цвет факела свидетельствует неполное сгорание ацетилена, тусклое светло синий пламя – избыток кислорода.
4. Свариваемые края труб греются до начала оплавления их поверхности; когда сталь начала плавится, в пламя горелки вводится сварочная проволока. Капли расплава перемещаются с нее на поле шва, неспешно соединяя трубы.

Внимание: сварочные работы выполняются в плотном костюме и прозрачных очках из несгораемого материала. Инструкция связана с тем, что при подрезке и нагреве краев часто летит раскаленная брызги и окалина металла.

При исполнении сварочных работ своими руками у начинающего газосварщика точно неизбежно появится последовательность неприятностей.

Решения некоторых из них мы попытаемся обрисовать.

• Для резки необходимый участок трубы сначала разогревается до начала оплавления и белого свечения поверхности; позже при расстоянии от сопла горелки до трубы около 1 см вентилем возрастает подача кислорода. Струя выдувает расплав. К слову, эту работу эргономичнее делать, заменив горелку резаком: кроме более замечательного факела, он разрешает регулировать подачу режущей струи кислорода отдельным вентилем.

Полезно: для резки возможно применять не только ацетилен, но и более доступный пропан. Относительно низкая температура пламени компенсируется большей мощностью факела.

• Неповоротные швы (к примеру, при замене участка стояка у стенки) выполняются с зеркалом. Наряду с этим необходимо неизменно корректировать свои действия с учетом зеркальности видимых перемещений.
• Другой метод выполнить неповоротный шов – резка окна в трубе. На ее фронтальной стороне делается П-образный надрез; после этого вырезанный язычок отгибается наружу. По окончании того, как шов проварен изнутри, язычок отгибается на место и заваривается.

• Толстостенные трубы (со стенками толщиной от 3-4 миллиметров) газом не варят в принципе. Металл таковой толщины может прогреть лишь резак, который, сами осознаёте, для наших целей ненужен.

Электросварка

Комплект инструмента включает сварочный трансформатор, несколько кабелей и держатель для электродов. Сварочный электрод – узкий металлический пруток, покрытый диэлектрическим материалом, который при температуре электрической дуги преобразовывается в расплавленный шлак.

Для чего нужна обмазка электродов?

1. Толщина обмазки разрешает, приблизив держатель под косым углом к трубе, зажечь и поддерживать электрическую дугу. Без нее сварщику было нужно бы удерживать непрерывно оплавляющийся электрод на постоянном расстоянии в 0,5-2 миллиметра от шва, что, согласитесь, было бы чуть более чем утомительно.
2. Помимо этого, расплав обмазки (шлак) защищает расплав стали от контакта с атмосферным кислородом и полного выгорания углерода, что повлияло бы на механические свойства шва.

Сам процесс сваривания торцов труб требует определенного навыка: поддерживать горение дуги, избегая залипания прогорания и электрода стенок труб, тяжелее, чем может показаться.

Толстостенные трубы нуждаются в предварительном снятии наружных фасок.

По окончании того, как шов остынет, он зачищается от шлака и визуально осматривается на предмет вероятных недостатков.

Техника безопасности

И газ, и электричество возможно страшны для жизни и здоровья сварщика.

Правила охраны труда в буквальном смысле писались кровью, и цена их несоблюдения может оказаться высокой.

• При погрузке баллонов снимите с рук прочие украшения и обручальное кольцо, если вы их носите. Случайное падение баллона неоднократно и не два приводило к тому, что зацепившийся кольцом за вентиль человек лишался пальца.
• Помещение, где варят газом, должно деятельно вентилироваться. Кроме того, что при нагреве окрашенных либо оцинкованных труб выделяется большое количество очень вредных веществ, стоит не забывать про возможность утечки очень взрывоопасного ацетилена.
• Сварочные шланги не должны сращиваться штуцерами. Каждое соединение – потенциальное место утечки либо рассоединения при случайном рывке.
• Сопло горелки испытывает недостаток в периодической прочистке. При его засорении гарью, окалиной либо брызгами металла вероятен обратный удар – взрыв ацетилено-кислородной смеси в самой горелке либо шлангах.

• Сварочная маска нужна кроме того для прихваток, не говоря уже о приваривании швов. Варить “вприглядку” – значит обречь себя на бессонную ночь с сильнейшей болью в глазах. Кожа на лице также подгорит, как при солнечном ожоге: спектр излучения дуги включает ультрафиолет.

Кстати: при ожоге глаз сварочной дугой промойте их хозяйственным мылом. Процедура неприятна и болезненна; но боль от ожога мыльный раствор снимет.

• Варить электросваркой необходимо лишь в плотных и сухих рукавицах. Они уберегут вас от ожогов при брызгах шлака и металла. Помимо этого, рукавица не разрешит вам замкнуть рукой держатель и заземленную трубу.
• Сварочные работы должны проводиться на сухом диэлектрическом основании. В случае если это нереально, нужны как минимум высокие резиновые сапоги.

Полиэтилен

Разработка сварки трубопроводов из полиэтилена резко отличается от сварочных работ по металлу.

Кратко – выполняются следующие операции:

• Края безраструбных труб либо фитинга и трубы торцуются строго под прямым углом к продольной оси и очищаются от стружки, грязи и мусора.
• После этого они прижимаются к нагретому до 200 – 220 градусов плоскому нагревательному элементу (“зеркалу”) с антиадгезивным покрытием.
• По окончании того, как полиэтилен начнет плавится, зеркало извлекается, а торцы прижимаются друг к другу с упрочнением около 1,5 кгс/см2. Судьбу шва берет в свои руки молекулярная диффузия: расплав полиэтилена преобразовывается в единое целое, и по окончании остывания шов слабо отличается прочностью от монолитной трубы.

какое количество времени греется и остывает шов – зависит от толщины стенок свариваемых труб.

Подсказка: на случай, в случае если читатель потерял явную закономерность – длительность нагрева равна умноженной на 10 толщине стены в миллиметрах.

О сварке полиэтилена полезно знать еще пара вещей.

• При толщине стены менее 4 мм трубы соединяются компрессионными либо электросварными фитингами для труб. Исключение – малоответственные трубопроводы низкого давления (к примеру – дачный водопровод).

• Для прижима и центровки труб употребляются механические устройства, а при диаметре труб от 250 мм – гидравлические.
• В ветреную погоду свободные торцы труб в большинстве случаев глушат. Сквозняк способен оказать влияние на качество и продолжительность оплавления шва.

Полипропилен

Оборудование для сварки полипропилена представляет собой все тот же низкотемпературный паяльник. Кроме того: многие устройства универсальны и разрешают сваривать и полипропилен, и полиэтилен.

технология и Режим сварки, но, пара различаются:

• Нагревательный элемент для пропилена должен быть разогрет до 240 – 260 градусов.
• Он снабжается насадками, разрешающими оплавить не торцы, а наружную внутреннюю поверхность и поверхность трубы фитинга.

Как варится раструбное соединение полипропиленового трубопровода?

1. Труба вставляется в раструб насадки паяльника; одновременно с этим фитинг для соединения труб надевается на вторую сторону насадки.
2. По окончании того, как поверхности оплавились, подробности совмещаются плавным поступательным перемещением, и некоторое время удерживаются без движений.

охлаждения и Время нагрева определяется диаметром трубопровода.

Очевидно, и тут имеется последовательность тонкостей.

• Провороты подробностей при соединении недопустимы. Они образуют на оплавленных поверхностях “волну”, которая может привести к разгерметизации соединения под давлением.
• Армированные алюминием трубы требуют предварительной зачистки. В зависимости от размещения армирующего слоя употребляются шейвер, зачищающий наружную поверхность трубы, либо торцеватель, выбирающий расположенный в середине стены слой алюминиевой фольги.

Стандарт

Ручная дуговая сварка металлических прочих конструкций и трубопроводов регламентируется ГОСТ5264-80. Большинство нормативного документа представляет собой схематические изображения швов различных типов с рекомендациями и комментариями.

Выделим пара неспециализированных моментов.

• При исполнении двухстороннего шва (такая разработка, например, практикуется при постройке трубопроводов громадного диаметра, рассчитанных на большое эксплуатационное давление) перед провариванием с обратной стороны корень шва зачищается от шлака до чистого металла.
• Свариваемые торцы труб смогут мыть смещены относительно друг друга не более чем на 0,5 мм при толщине стены до 4 мм, 1 мм – при толщине 4-10 мм и на 10% толщины стены, но не более 3 мм при большей толщине.
• При разнице в толщине стенок соединяемых труб более 1 мм для стенок более узкой трубы в 1-4 мм,более 2 при стенках 4-20 мм и более 3 при стенках 20-30 мм более толстостенная труба предварительно стачивается снаружи для выравнивания шва.

Заключение

Сохраняем надежду, что предложенный вниманию читателя материал окажется нужным. Дополнительную данные о том, как может осуществляться сварка трубопроводов, возможно отыскать в видео в данной статье. Удач!

Как варить трубы электросваркой, полуавтоматом, газом

При монтаже магистралей, инженерных сетей часто используется сварка трубопроводов электродуговым или газовым оборудованием. Электросварка труб производится ручным методом и с применением полуавтоматов. Выбор присадки производится по марке стали трубного проката. Учитывая технологические особенности, трубопроводы низкого давления можно монтировать самостоятельно.

Особенности сварки труб

При сварке стальных трубопроводов чаще применяют газовую и электросварку. При монтаже трубных конструкций высокого давления к электродам и присадочной проволоке предъявляются особые требования. Слойность соединений зависит от толщины стенки:

• до 3 мм включительно заваривают стык за один раз;
• свыше 3-х до 6 мм нужно делать две проходки;
• свыше 6-ти до 12 мм – создают трехслойное соединение;
• свыше 12 мм лучше проходить стык не менее 4 раз.

В технологии сварки труб есть отличительные особенности выбора рабочего тока:

• ампераж выбирают по диаметру электрода, умножают показатель на 35 (3 мм – 105 А, 4 мм – 140 А);
• при сварном соединении труб с толщиной стенки меньше 4 мм, ток свыше 150 А не устанавливают;
• между электродом и прокатом поддерживают расстояние, равное толщине электрода плюс 1 мм;
• тонкостенный прокат варят в одну непрерывную проходку, проворачивая прокат, толстостенный допускается варить участками до 15 см длиной;
• вертикальные и неповоротные соединения варят в два этапа;
• ванна расплава располагается в 30° от верхней точки.

Валик финишного слоя должен выступать над трубой до 3 мм. Качество соединения проверяется после каждой проходки, когда снята окалина.

Как правильно и ровно сварить трубопровод

1. Встык, трубы плотно сдвигают, зазор заполняют расплавленным металлом. Тонкостенные зазоры сразу заполняют полностью. Когда сваривают две трубы толще 3 мм, делают несколько встречных проходок, каждый раз начиная шов с разных мест.
2. Внахлест, такой метод соединения удобен для разнотолщинных трубных заготовок. При такой сварке металлических труб валик образует плавный переход с одного диаметра на другой.
3. Под углом сваривать трубу электросваркой удобно в нижнем положении. В верхнем используют газосварку.
4. Тавровое соединение образуется, когда трубопровод разветвляется или одну ветку магистрали врезают в другую.

Между собой трубные заготовки сначала соединяют в нескольких точках, чтобы стык не расходился. Этот процесс называется сборкой. Затем проваривают весь шов.

Подготовка труб под сварку

Помимо очистки и обезжиривания поверхности кромки толще 3 мм скашивают, чтобы стык плотностью заполнился горячим металлом. Разделка кромок под сварку проводится аналогично плоским деталям, под острым углом. Тонкие трубные заготовки при необходимости обрабатывают резаком, чтобы были ровные стыки.

Способы сварки труб

Для сварного соединения труб чаще применяют три способа:

• Электродуговая бывает трех видов:

— ручная с использованием плавящихся электродов;

— с применением полуавтомата в среде углекислого газа, дуга создается тугоплавким электродом, для наплавочного слоя используют присадочную проволоку;

— под слоем флюса, его наносят на прокат с защитными покрытиями.

• Электрошлаковая, благодаря толстому слою шлака шов не окисляется.
• Газовая, нагрев обеспечивается сжиганием ацетилена, поступающего в рабочую зону из горелки.

Еще бывает контактная, ультразвуковая, термомеханическая сварка.

Газовая сварка

Метод применим в полевых условиях, когда магистрали прокладывают вдалеке от источников тока или когда нельзя сварить трубы электросваркой: прокат нельзя повернуть, прокрутить при образовании соединения. Наполненность швов при газовой выше, чем при электродуговой. Металл меньше подвергается температурному воздействию, риск возникновения внутренних напряжений в металле незначительный.

При сварке труб газом используют ацетилен или газогенератор, температура в рабочей зоне выше при сгорании баллонного ацетилена. Присадочная проволока марки UTP подается так, чтобы она ложилась на раскаленный металл. Для стыкового соединения 3-х мм стенок разделки кромок не требуется, у толстостенного проката кромки срезают под углом.

Оцинкованный монтируют с применением флюса HLS-B, концентрацию кислорода в газовой смеси увеличивают. После работы дополнительная противокоррозионная защита швов не проводится.

Метод ручной дуговой электросварки

Чтобы правильно варить трубу электросваркой, нужно учитывать технологию. Число проходок зависит от толщины проката, состав электродов и обмазки подбирают под вид марки проката. При сварке труб большого диаметра перед нанесением последующего слоя с металла сбивают окалину, проковывают соединение. Направленность наплавки меняют – четные швы делают противоположно нечетным. Многое зависит от первого соединения, он делается не спеша, при контроле валика проверяют металл на трещины. При обнаружении дефектов участок неровного шва вырубается, на его месте создается новый со смещением от 15 до 30 мм. Для финишного слоя выбирают электроды с толстой обмазкой.

Выбор электродов

Для сварки стальных труб электродуговым методом диаметр электродов выбирают по толщине монтируемого проката. Важно учитывать особенности электродного стержня, обмазки. Особенности электродов, применяемых для монтажа трубопроводов:

• Электродами МР-3, АНО-21, АНО-24 варят швы, не испытывающие высокого давления (дренажные системы, сточные трубопроводы), где скорость потока незначительная. Работать можно на переменном токе.
• Универсальные УОНИ рекомендуют использовать начинающим, они хорошо проваривают металл, образуют прочное соединение. Для большого объема электродуговой сварки они не эффективны из-за невысокой скорости образования шва, необходимости постоянного контроля дуги.
• LB-52U – электроды японских производителей используют для монтажа технологических и магистральных трубопроводов, рассчитанных на высокое давление. Для LB-52U характерно ровное горение даже при небольшом «провисании» напряжения в сети.
• Электроды швейцарской компании ESAB отличаются хорошим качеством шва, ручная дуговая сварка газовых магистралей высокого давления нередко проводится ими. ОЗС 12 применяют для низкоуглеродных сталей, ОК 46 — универсальные. На токе любой полярности варят ОК 53.70 и ОК 74.70, в обмазке содержится защитный флюс, сдерживающий окисление ванны расплава.
• Отечественное ЛЭЗ ЛБгп применяют для финишного слоя на стыковых соединениях толстостенного трубного проката, для сварки тонкостенных труб.
• Э42А, УОНИИ-13/45, Э-09Х1МФ применяют при монтаже теплосетей из легированных сталей, толстая обмазка типа Д образует шлаковый слой, защищающий расплавленный металл от окисления.

От электродов во многом зависит безаварийность эксплуатации трубопроводных сетей. Сталь стержня должна соответствовать марке стали проката, вид покрытия определяет степень защиты ванных расплава.

При выборе способа монтажа технологического трубопровода или инженерных сетей учитывают толщину проката, марку стали, рабочую нагрузку на металл. Толстые стенки варят многослойными швами с предварительной разделкой кромок. Тонкостенный прокат достаточно очистить перед проведением работ. Имея сварочный аппарат, заварить стыки можно самостоятельно.

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:

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:

Технология сварки трубы ручной дуговой и электрической сваркой

При осуществлении строительных или ремонтных работ нередко требуется сооружение конструкций из труб. Соединить их можно при помощи фитингов, но такой способ подходит не всегда. Сварка труб — самый надежный метод скрепления. Работы проводятся ручным способом или полуавтоматом. Самостоятельный монтаж конструкций такого типа нельзя назвать простым, но при соблюдении технологии его можно осуществить.

Виды трубопроводов и сварка

Сварка трубопроводов проводится с учетом их типа:

• магистральные;
• водяные;
• технологические и промышленные;
• канализационные;
• конструкции для подачи газа.

Выделяют следующте виды сварки :

• механический (за счет трения);
• термический (плавление с применением плазмы, газа или электро-лучевого метода);
• термомеханический (магнитоуправляемая дуга, получаемая при стыковом контактном способе ).

Использование определенного типа соединения зависит еще и от материала труб:

Выбор оборудования и электродов

Сварку металлических труб и конструкций из ПНД осуществляют разными приспособлениями. Нужно учесть мощность аппарата, диаметр изделий, которые будут соединяться, а также объем выполняемых работ. Электроды имеют неплавящуюся и плавящуюся сердцевину.

От типа внешней оболочки зависит сфера применения изделия:

1. Целлюлозная (С). Такие элементы требуются при соединении труб крупного сечения для газотранспортных или водопроводных магистралей.
2. Рутилово-кислотная (RA). Электроды применяются для систем отопления и водопроводов из металла.
3. Рутиловая (RR). При их использовании можно получить аккуратные сварочные швы. Применяется оно для угловых соединений, при наваривании дополнительных слоев.
4. Рутилово-целюллозная (RС). Востребованы при исполнении вертикального шва.
5. Основная (В). Такие приспособления универсальны, так как их можно применять при сварке труб при отрицательных температурах воздуха, а также для соединения тонкостенных труб.

От правильности подбора электродов зависит механическая прочность соединения и срок службы трубопровода.

Дополнительные аксессуары

Так как варить трубы электросваркой нужно правильно, важно не только выбрать аппарат и электродные стержни, но и тщательно подготовиться к работе. Мастер должен надеть защитную одежду, которая полностью скроет тело от попадания раскаленных частиц металла. Вещи изготавливаются из материала, который невозможно прожечь искрами.

Для защиты рук применяются замшевые перчатки. Возможно использование других материалов, которые не прожигаются. Главное защитное приспособление — маска для лица. Она оснащена очками или стеклом, предотвращающим негативное влияние сварки на глаза и зрение.

Основные правила подготовки труб для сварки

По технологии сварки трубопроводов обрабатываемый материал нужно подготовить к работе. Процедура предусматривает такие действия:

• подбор типа сварки в соответствии с геометрией элементов, а также толщины их стенок;
• осмотр труб на предмет сколов, трещин или деформаций (под воздействием высокой температуры эти участки могут полностью разрушиться);
• разделка кромок под углом 90 градусов без каких-либо отклонений;
• зачистка и обезжиривание кромок труб до появления блестящей поверхности металла (используется жесткая щетка и химические средства).

Если толщина кромки больше 3 мм, ее скашивают, чтобы горячий металл полностью заполнил стык .

Сварка труб электросваркой плавящимися и неплавящимися электродами

Сварку труб ручной дуговой сваркой осуществляют при помощи плавящихся или неплавящихся электродов. Технология предусматривает несколько этапов:

1. Подготовка материала и самого специалиста.
2. Процесс соединения. При дуговой сварке важно удерживать дугу. Сначала зажигается электрод и получается дуга, после чего изготавливается шов . Его выбор зависит от материала трубопровода, расположения элементов.
3. Контроль качества соединения.

Технология монтажа трубопроводов разных видов практически одинакова. Нюансы заключаются в разновидностях швов, умениях сварщика.

Как состыковать трубы

Правильная стыковка элементов — залог долговечности соединения. Самые распространенные способы такие:

• перпендикулярно друг к другу (в тавр);
• в угол ,
• внахлест;
• встык .

Важным параметром в технике монтажа трубопровода является тип сварного шва. Он бывает горизонтальным, вертикальным, нижним и потолочным. По типу продолжительности он сплошной или прерывистый.

Технология сварочного процесса

Что бы заварить трубы , используются такие способы соединения: электродуговой (ручной, полуавтоматический и с применением флюса) или газовый (с использованием ацетилена).

Газовая сварка

Так как сварить трубы электросваркой получается не всегда, то в таких случаях используется газовая горелка. Такой метод применим в полевых условиях. При этом качество и наполненность швов получается выше. Снижается риск появления внутреннего напряжения в металле, так как он меньше поддается температурному воздействию.

Для осуществления работ требуется газогенератор или ацетилен. Во втором случае температура в рабочей зоне выше. Подавать присадочную проволоку нужно так, чтобы она располагалась на раскаленном металле. Если требуется сварка оцинкованного материала, то тут берется флюс, а концентрация кислорода в газе увеличивается. При этом обрабатывать швы противокоррозионными средствами после работы не обязательно.

Ручная дуговая сварка

При сварке труб ручной дуговой сваркой число проходок зависит от толщины их стенок. Значение имеет и состав электродов. Если диаметр изделий большой, то нанесением следующего слоя сбивается окалина, а соединение проковывается. Во время накладывания первого шва нельзя спешить. После этого металл проверяется на наличие трещин. Если на шве есть неровные участки, они вырубаются. Работа в этих местах проводится заново со смещением (1,5-3 см). Финишный слой выполняется электродами с толсто обмазкой.

Особенности

Если оединение полипропиленовых труб можно быстро выполнить самостоятельно, используя специальное оборудование, то применение сварочного аппарата требует определенных навыков и профильного обучения .

Сварка труб с водой

Сварку стальных труб под давлением осуществлять непросто, но электросварка позволит справиться с работой быстро. Если необходимо устранить свищ вследствие механического повреждения или неправильного монтажа, для его устранения нужно принять такое положение, в котором четко видно все границы отверстия. Чтобы вода не текла по электроду, держать его нужно так, чтобы он находился перпендикулярно обрабатываемой поверхности. Сваривание ведется по направлению сверху-вниз.

На верхний край свища накладывается немного металла, который вбивается молотком после прекращения горения дуги. Таким способом нужно двигаться вниз. После того как пар перестанет просачиваться, осуществляется наращивание толщины стенок. Тут работа выполняется в обратном направлении. Готовый шов можно простучать молотком, что уплотнит металл.

Если нужно заварить цельный стык на горизонтальной трубе, которая находится близко к полу, то в верхней ее части вырезается овальное или прямоугольное отверстие. Однако, такая процедура приемлема, если давление в трубопроводе снижено, а уровень воды сброшен. Внутрь конструкции закладывается тряпка, впитывающая жидкость. Сварочные работы ведутся изнутри через “окно”. При заваривании низа края шва нужно поднять на стенки трубы. Боковые швы формируются с наружной стороны. Отверстие закрывается в последнюю очередь.

Автоматическая сварка

Так как правильно варить трубы ручной сваркой при большом объеме работ трудно, в этом случае используется автоматизация. Сварочная проволока при этом смотана в бухты и постепенно подается в рабочую зону. В автоматическом режиме сюда подаются защитные газы.

Правильное сваривание корня шва

Чтобы правильно сваривать корень шва под просвет , нужно прихватить трубы в нескольких точках. Шаг между ними — 90 градусов. После наваривания первой точки положение заготовок еще можно скорректировать. Для изготовления корня шва лучше зафиксировать изделие в полупотолочном положении.

В нижней части стыка наносится отметка, от которой при осуществлении сварке нужно отступить 1-3 см. Дугу нужно зажигать не на самой трубе, а на внешнем краю. Формирование обратного валика произойдет только в том случае, если дуга будет гореть внутри конструкции. При движении электрода нельзя отклоняться в поперечной плоскости. Оплавляться должны обе кромки. При необходимости в этом месте осуществляется дополнительный проход.

Если наблюдается провисание корневого шва, то электрод движется с недостаточной скоростью или слишком высокий сварочный ток. После формирования корня его нужно зачистить до металлического блеска.

Специфика сварки горизонтальных стыков

Так как ровно сварить две трубы непросто, для выполнения такой работы требуется определенный опыт. Для соединения горизонтальных стыков больше подходит методика накладывания отдельных валиков малого сечения. Первый располагается в вершине шва. При этом используются электроды диаметром 4 мм. На внутренней стороне стыка должен образоваться тонкий валик, высота которого 1-1,5 мм.

После его формирования обработанная поверхность зачищается. Второй валик накладывается в том же направлении, но так, чтобы он перекрывал первый. Для формирования третьего требуется увеличенный сварной ток и электрод диаметром 5 мм. Накладывать его нужно в противоположном направлении.

Сформировать его нужно так, чтобы он на 70% перекрыл ширину второго валика. Последний валик изготавливается в том же направлении, но электрод нужно разместить так, чтобы он попадал в углубление между предыдущим слоем и верхней кромкой.

Специфика сварки поворотных стыков

Если требуется выполнение большого количества швов в нижнем положении, то можно использовать поворотный метод соединения. Для первого шва в тонкостенных изделиях больше подойдет электрод толщиной 2-4 мм. Для остальных двух нужны электроды большего диаметра.

Изначально стык условно делится на 4 части. Первые работы проводятся в первом и втором секторе (сверху). После этого конструкция поворачивается, и проварка стыка осуществляется в остальных двух секторах. Таким же способом формируется второй шов.

Стыковое и угловое соединение

Для стыковой сварки характерна возможность соединения элементов под любым углом. Швы можно делать продольными и поперечными. Второй вид более подходит для трубопроводов, так как допускает соединить их по всей окружности диаметра. Использовать можно одинарный или двойной шов. Второй вариант используется при необходимости увеличения прочности соединения (для больших конструкций).

Этот метод предполагает применение подкладных колец, но в этом случае может уменьшиться диаметр трубопровода. Угловое соединение получается в том случае, когда к основной конструкции нужно подсоединить другой элемент. При этом может выполняться скос кромки или же работа проводится без него.

Ручная сварка при низких температурах

По правилам ГОСТ сварку при низких температурах нужно осуществлять с предварительным прогревом металла. Дело в том, что металл становится более хрупким и на нем могут появляться горячие трещины. Если температура воздуха не ниже -30 градусов, то прогрев стыка осуществляется до 150-200 градусов. Обработка производится на 10-15 см в каждую сторону ото шва.

При более низких температурах заниматься сваркой не рекомендуется. Если же выхода нет, то область прогрева — 20-25 см с обеих сторон ото шва. Соединение листов толщиной 2 см и более осуществляется горкой или каскадом, двусторонней сваркой. Электроды при этом имеют рутиловую оболочку. Сварочный ток увеличивается на 10-15%. В первую очередь формируются те швы, склонные к усадке.

Сварка неповоротного горизонтального стыка

Эта методика считается самой сложной. Если диаметр труб большой, то стык нужно соединять обратноступенчатым способом участками. Их длина 20-25 см. Второй и остальные слои накладываются вкруговую. Работа производится в любом направлении: слева -направо или справа-налево. Последний шов накладывается в противоположном от предыдущих направлении при использовании повышенного сварочного тока.

Сварка неповоротного вертикального стыка

В этом случае наклон электрода по отношению к шовному периметру меняется постоянно.

Технология работы предполагает такие действия:

1. Сначала формируется корневой валик.
2. Далее, изготавливаются 3 валика, заполняющие разделку. При наличии толстостенных труб заполнение осуществляется неравномерно, так как нижнее положение немного отстает. Для его выравнивания требуется прокладка дополнительных слоев.
3. Формирование лицевого слоя. Предусматривает 1 или 2 прохода в зависимости от ширины разделки.

Сила тока определяется величиной зазора между элементами трубы, толщиной металла, толщиной притупления.

Проверка качества

Независимо от того, каким способом будут вариться трубы, после завершения работ обязательно проводится проверка их качества. Инструкция предусматривает первичный осмотр обработанных деталей. Предварительно швы очищаются от шлака. После этого они простукиваются молотком. На качественном шве не должно быть сколов, трещин, пор, просветов .

Дополнительно замеряется толщина шва и оценивается его равномерность. Для этого применяются специальные приборы. Водопровод или газотранспортная система проверяется водой, пущенной по трубам под давлением. В промышленных условиях проверка иногда проводится при помощи рентгеновской просветки .

Правила техники безопасности при работе со сварочным аппаратом

Работа со сварочным аппаратом не является безопасной, поэтому при его использовании необходимо соблюдать правила предосторожности:

1. Жилы, по которым поступает ток, должны быть надежно изолированы.
2. Корпус агрегата заземляется.
3. Рабочая одежда и перчатки должны быть полностью сухими.
4. На ноги лучше надеть резиновые сапоги или стать на коврик из этого материала.
5. Маска с очками или щитком защитит лицо от искр, а глаза от повреждения яркими вспышками.

Для того чтобы работа была удачной, нужны не только теоретические знания, но и практические навыки. Практиковаться лучше на небольших изделиях, которые не будут использоваться в серьезных трубопроводах.

Сварка трубопроводов: материалы и технологии

Из каких материалов делаются трубы, соединяемые сваркой? Как выглядит технология выполнения сварных соединений в каждом конкретном случае? Как должна выполняться сварка трубопроводов по ГОСТу? В статье мы постараемся ответить на эти вопросы.

Перечень материалов

Для начала выясним, какие трубы позволяют выполнить соединение сваркой.

• Сталь — традиционный материал, несколько утративший былую популярность на фоне распространения полимеров. В, так сказать, полевых условиях она варится электрической и газовой сваркой.

Нюанс: оцинкованные трубы предпочтительно соединять резьбами.
Сварка нарушает защитный цинковый слой в области шва.

• Полиэтиленовые трубы соединяются низкотемпературной стыковой сваркой.
• Полипропиленовые трубопроводы тоже свариваются, но в этом случае соединения делаются не стыковыми, а раструбными.

Для раструбных соединений используются фитинги.

В этом порядке мы и станем знакомиться с технологией сварочных работ.

Сталь

Как уже упоминалось, для сварочных работ применяются электричество и газ.

Газосварка

Сварочный аппарат представляет собой два баллона (кислородный и ацетиленовый), пару шлангов высокого давления и горелку с парой регулирующих подачу газа вентилей.

Рассмотрим, как осуществляется сама сварка: