Технология сварки труб

При строительстве трубопровода одной из самых востребованных профессий является профессия сварщика. Сварка, как метод соединения труб в трубопроводе, используется наиболее часто, так как именно сварное соединение является наиболее прочным и надежным. Кроме того, при таком виде соединений не требуется применение никакой специальной запорной арматуры, а значит и обслуживание трубопровода существенно облегчается. Это очень важно, так как во многих случаях доступ к месту соединения труб в трубопроводе бывает затруднен.

Самым распространенным методом сварки при работе с трубопроводами является ручная дуговая сварка трубопроводов. Конечно, скорость работы при применении такого метода сварки ниже, чем скорость сварки с применением автоматического или механизированного метода – если при ручной сварке максимальная скорость составляет 20 метров в час, то при автоматической может достигать 60 метров в час. Но довольно часто сварочные работы по трубопроводу просто невозможно производить при помощи автоматизированной сварки. При этом ручная сварка труб может применяться практически в любом месте и при любом положении стыка труб – и вертикальном, и горизонтальном, и нижнем, и потолочном.

Содержание

Подготовка труб к сварке.

Прежде чем приступить непосредственно к сварочным работам, кромки труб необходимо к этому подготовить. Основными этапами подготовки труб являются:

  1. Правка концов труб.
  2. Очистка кромок и внутренней поверхности труб от грязи и смазки.
  3. Сборка элементов трубопровода.

Правка концов труб подразумевает придание им скоса, угол которого соответствует выбранному методу сварки. Как правило, уже с завода трубы выходят со скосами примерно под 30 градусов. Если же этого нет, то необходимо снять фаску и придать концам скосы с помощью режущего инструмента. То же самое касается и различных соединительных деталей. Если трубы имеют небольшой диаметр, то обработать концы можно с помощью торцевателя, шлифмашинки или трубореза. Для обработки концов труб большого диаметра может потребоваться фрезерный станок, также возможно использование шлифовальной машинки.

Минимальное расстояние, на котором должна производиться очистка кромок и внутренних поверхностей труб составляет 1 сантиметр от места, где будет располагаться сварной шов. Такая очистка подразумевает доведение поверхности трубы до абсолютно чистого, обезжиренного состояния, когда виден металлический блеск.

Сборка элементов трубопровода – это совмещение кромок свариваемых труб и соединительных деталей таким образом, чтобы не нарушать геометрию всего трубопровода. На этом этапе работ для предотвращения смещения трубы с целой оси трубопровода рекомендуется закрепить соединение отдельными сварочными швами длиной около 80 мм, расположенными на расстоянии примерно 300 мм. Лучше всего для этого использовать тот же электрод, который в дальнейшем будет использоваться для сварочных работ.

После выполнения подготовительных работ выполняется сама ручная дуговая сварка трубопровода. При соединении труб рекомендуется не останавливаться на одном слое сварочного шва, а выполнять 2 или даже 3 слоя – это позволит добиться максимальной прочности шва и 100% проварку корня шва.

Последовательность сварки различных стыков труб.

При соединении труб стыки могут быть как поворотными, так и неповоротными. Кроме того, последовательность сварных работ зависит и от диаметра труб.

  • Последовательность сварки поворотных стыков.

При сварке поворотного стыка сначала выполняется сварка от точки, отмеченной как 1, до точки, отмеченной на рисунке как 2, а также от отметки 4 до отметки 3. После выполнения этого слоя сварки участок трубопровода поворачивают на 90 градусов и выполняют сварной шов от отметки 4 до отметки 1 и от отметки 3 до отметки 2. При сварке первого слоя рекомендуется применять электрод диаметром 4 мм, а все работы производить при силе сварочного тока в 130А. Второй и третий слой должны вестись в том же направлении, что и первый слой, накладываясь на него сверху.

  • Последовательность сварки неповоротного стыка.

Сварочные работы в данном случае на первом слое должны производиться в направлении снизу вверх. Это направление на рисунке отмечено цифрами 1, 2 и 3. После этого выполняется наружный слой (отметки 1*, 2*, 3*), направление которого меняется на противоположное – то есть, электрод движется сверху вниз.

При выполнении многослойной сварки трубопровода необходимо добиться того, чтобы последний слой сварки имел абсолютно ровную поверхность, плавно переводящую сварной шов к основной поверхности трубы. И еще одна рекомендация, которую требуется соблюдать, если вы хотите добиться высокого качества сварных работ – перед тем, как начинать новый слой сварки, предыдущий слой и примыкающую к нему поверхность трубы необходимо тщательно очистить от шлака и брызг металла – это позволит слоям более плотно примыкать друг к другу, а значит, повысит и прочность всего соединения.

Категория: Отопительные системы

Соединение труб сваркой

В современном монтаже получило широкое распространение соединение труб при помощи сварки, достигшей в нашей стране высокого технического уровня. Требования к сварному шву соединения труб аналогичны требованиям к металлу, из которого изготовляются трубы.

Условия работы отопительного трубопровода и тепловой сети требуют, чтобы шов мог противостоять линейным температурным деформациям и не давать трещин. Иными словами, необходима достаточная вязкость металла. Условия работы газопровода также выдвигают такое важное требование к сварному шву, как плотность, поскольку газ обладает свойством проникать через весьма малые поры.

Рис. 1. Обработка торцов труб под сварку

Для тепловой и газовой сетей существенное значение имеет прочность шва, исключающая возможность его разрыва.

Для обеспечения указанных требований необходимо:
1) выбрать соответствующую конструкцию сварного соединения;
2) обеспечить при сварке такой металлургический процесс, при котором наплавленный металл приобрел бы необходимые качества;
3) выбрать вид сварки.

В стальных трубопроводах любого назначения трубы соединяют преимущественно встык. В отдельных случаях допускается соединение внахлестку.

Соединения встык (рис. 1) требуют обязательного провара кромок на всю толщину стенки. Для этого торцы труб должны быть соответственно подготовлены в зависимости от толщины их стенки.

Подготовка состоит в следующем:
1) на концах свариваемых труб запиливают, прострагивают или расплавляют фаски, с тем чтобы угол раскрытия р составлял 60—70°. Больший угол берется для больших толщин; это так называемая У-образная подготовка;
2) фаска не должна захватывать всю толщину стенки трубы; низ фаски не должен быть скошен более чем на 1,5—2,5 мм. Это так называемое притупление б.

Если сделать фаску без притупления, то ее заостренный срез не успеет отвести направленное на это место тепло при сварке, вследствие чего утоненные кромки мгновенно расплавятся. При этом образуется щель, которую трудно заварить и через которую расплавленный металл выступит на внутренней поверхности стыка в виде затвердевших капсул грата. Грат в трубах малого диаметра может создать значительные гидравлические сопротивления, не учтенные расчетом;

3) если, однако, при 1,5—2-миллиметровом притуплении рассматривать его как предел, то тем самым получается, что У-образная подготовка кромок целесообразна только для труб с толщиной стенок не менее 5 мм. При меньшей толщине притупление захватит подавляющую часть толщины стенки, а следовательно, фаска не оправдает своего назначения. Поэтому для труб со стенкой тоньше 5 мм, т. е. для водогазопроводных труб с условным проходом до 70 мм включительно, кромки делаются под прямым углом. Это называется бесскос-ной подготовкой;

4) при У-образной и бесскосной подготовках в стыках между кромками оставляют зазор а, равный 2— 3 мм. Этот зазор делается для обеспечения глубокого провара вершины угла. Это — основное условие прочности сварного трубопровода. При отсутствии зазора расплавленный металл не проникает до вершины угла, что является причиной резкого ослабления прочности соединения.

Рис. 2. Сварные стыки труб: а — нижний шов; б — вертикальный; в – горизонтальный; г — потолочный шов

Сварка обладает рядом преимуществ перед другими способами соединения труб: уменьшается вес трубопроводов, что обеспечивает экономию металла, получается высокая прочность и плотность соединений, сокращается трудоемкость сборки, снижается стоимость.

Рис. 3. Сварка труб внахлестку

При монтаже трубопроводов применяют главным образом два вида сварки: газовую (ацетилено-кислородную) и электродуговую.

Различают нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные швы (рис. 2). Нижним, наиболее легко выполнимым (рис. 2, а), называют шов, который в процессе сварки свободно наблюдается сварщиком в направлении сверху вниз. Горизонтальным называют шов (рис. 2, б), расположенный в горизонтальной плоскости, а вертикальным (рис. 2, в)—расположенный на боковом участке горизонтального трубопровода. Потолочным называют шов, расположенный над головой сварщика (рис. 2, г).

Во всех случаях различают швы по возможности или невозможности поворота труб при сварке — поворотные или неповоротные.

Помимо сварки встык трубы сваривают также внахлестку (рис. 3) или под углом. При сварке под углом труб мелкого сечения отверстие в основной трубе просверливают, но не вырезают; диаметр отверстия при этом должен быть равен внутреннему диаметру привариваемой трубы, а торец последней обработан по форме наружной поверхности основной трубы. Если отверстие в основной трубе просверлить нельзя, то его вырезают с последующей обработкой кромки.

Рис. 4. Сварка труб малого диаметра под углом
Отопительные системы — Соединение труб сваркой

Сварка неповоротных стыков

Это один из самых сложных видов сварочных работ. Основная сложность заключается в необходимости выполнения сварки в различных положениях. Неповоротные стыки по положению в пространстве бывают вертикальными (ось трубы горизонтальная) и горизонтальными (ось трубы вертикальная).
Неповоротные стыки труб при толщине стенок свыше 3 мм сваривают несколькими слоями, высота каждого слоя не должна превышать 4 мм, а ширина валика должна быть равна двум-трем диаметрам электрода.
Стыки труб диаметром более 300 мм сваривают обратно-ступенчатым способом, длина каждого участка должна быть 150-300 мм. Каждый участок варится короткой дугой, равной половине диаметра электрода. Перекрытие швов (замок) зависит от диаметра детали и может составлять от 20 до 40 мм. Начинать сварку надо «углом назад», а заканчивать «углом вперед».

Сварка вертикальных стыков

Процесс начинается с потолочного положения и заканчивается на нижнем положении. Наиболее жесткие требования предъявляются к качеству корневого шва. При его выполнении необходимо следить за равномерным проплавлением кромок деталей, чтобы получить равномерный обратный валик с усилением 1-3 мм на внутренней поверхности шва.
Первый слой сваривают при возвратно-поступательном движении электрода с задержкой дуги на сварочной ванне. Это позволяет проплавлять кромки стыка с образованием узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм на его внутренней стороне.
При этом на свариваемые кромки не должны попадать крупные брызги расплавленного металла и сварка должна быть выполнена без прожогов. Для этого дуга должна быть короткой. Отрывая дугу от ванны, нельзя удалять ее более чем на 1-2 мм. Перекрытие начала и конца смежного слоя должно составлять 20-25 мм. Последующий слой сварки должен быть смещен от нижней точки окружности трубы на 5-6 см, и так каждый последующий слой относительно начальной точки сварки предыдущего.
Электрод при сварке второго и последующих слоев должен иметь поперечные колебания от края одной кромки к краю другой кромки. При сварке поверхность каждого должна быть вогнутой или слегка выпуклой. Чрезмерная выпуклость шва, особенно при потолочной сварке может быть причиной непровара. Заполняющие слои шва надежно сплавляются между собой и проплавляют кромки свариваемых труб. После каждого слоя шва необходимо обязательно очищать поверхности шва от шлака.
Последний слой выполняют высотой 2-3 мм и шириной на 2-3 мм большей, чем ширина разделки кромок; он должен иметь плавный переход от наплавленного металла к основному. Порядок наложения вертикальных неповоротных стыков показан на рис. 3.
При сварке труб диаметром 600 мм и более после сварки корня шва рекомендуется выполнить подварку корневого слоя изнутри трубы. Подварочный шов не должен иметь мелкочешуйчатую поверхность, плавно сопрягающуюся с внутренней поверхностью трубы без подрезов и других дефектов. Усиление подварочного шва должно составлять не менее 1 и не более 3 мм. Подварку выполняют электродами основного типа диаметром 3-4 мм.
Сварку труб большого диаметра могут выполнять одновременно несколько сварщиков. Если их двое, то сварка должна выполняться снизу от надира вверх по периметру в противоположные стороны. Если больше то каждый сварщик выполняет сварку на своём участке, которые расположены диаметрально противоположно.

Сварка горизонтальных стыков

При сборке горизонтальных стыков труб на кромке нижней трубы фаска не снимается или снимается угол 10-15°, что улучшает процесс сварки без изменения ее качества.
Лучшим методом сварки горизонтальных стыков является сварка отдельными валиками небольшого сечения. Первый валик накладывают в вершине шва электродами диаметром 3-4 мм при возвратно-поступательном движении электрода с обязательным образованием на внутренней стороне стыка узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм. После первого валика (слоя) зачищают его поверхность, второй валик накладывают так, чтобы он перекрывал первый при возвратно-поступательном движении электрода и его небольшом колебании от края нижней кромки до края верхней кромки.
Сварку выполняют в том же направлении, что и сварку первого слоя (валика), затем ток увеличивают и сваривают третий валик электродами диаметром 4-5 мм. Третий валик накладывают в направлении, противоположном первому, он должен перекрывать 70% ширины второго валика. Четвертый валик укладывают в том же направлении, но располагают в углублении между третьим валиком и верхней кромкой.
При сварке стыка трубы более чем в три слоя, начиная с третьего слоя, каждый последующий выполняется в противоположном направлении, чем предыдущий. Трубы диаметром до 200 мм сваривают сплошными швами, а диаметром более 200 мм — обратно-ступенчатым методом. Горизонтальные неповоротные стыки варятся «углом назад». Наклон электрода относительно вертикальной оси должен составлять 80-90 градусов. Варить надо средней дугой.
После сварки сварщик обязан очистить стык от шлака и брызг, осмотреть и исправить все наружные дефекты и поставить клеймо.
Сварка неповоротных стыков труб требует опыта выполнения данного вида работ, поэтому её стоит доверить профессионалам. Особенно, если речь идет о трубопроводах с повышенными требованиями к герметичности сварных соединений.

Способы сварки трубопроводов и виды сварных соединений

При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов наиболее распространенным способом получения неразъемных соединений является сварка. Сваривать трубопроводы можно промышленным способом, обеспечивающим выполнение требований СНиП III-Г.9—62. При этом должны быть максимально использованы автоматические или полуавтоматические способы сварки.

Сварке подвергают металлы, неметаллические материалы — пластмассы, стекло.

Все существующие способы сварки можно разделить на две основные группы: сварка давлением (пластическая) и сварка плавлением.

Основные способы сварки, получившие или получающие в настоящее время широкое применение в народном хозяйстве, приведены в классификации.

При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов применяют в основном следующие виды сварки: ручную газовую, ручную электродуговую с помощью металлических электродов, полуавтоматическую и автоматическую электродуговую под слоем флюса, полуавтоматическую и автоматическую электродуговую в среде защитных газов, электроконтактную стыковую. В последнее время внедряется сварка порошковой и голой электродной проволоками, а также стыковая при высокочастотном нагреве (рис. 76).

Наибольшее применение при изготовлении трубопроводов получили способы электродуговой сварки, которые производят на постоянном и переменном токе. При сварке на постоянном токе к изделию присоединяют провод, соединенный с плюсовым полюсом машины, а к электроду — провод от минусового полюса машины. Такое соединение сварочной цепи называется соединением с прямой полярностью. Обратное соединение сварочных проводов — плюс на электроде и минус на изделии называется соединением с обратной полярностью.

Рис. 76. Принципиальная схема стыковой сварки труб при индукционном нагреве: 1 — труба, 2 — зажим, 3 — трансформатор ТВЧ, 4 — индуктор

Экономически более выгодна сварка на переменном токе вследствие меньшего расхода электроэнергии, меньшей стоимости оборудования и более простого ухода за ними по сравнению с машинами постоянного тока.

При сварке технологических трубопроводов используют различные виды сварных соединений — стыковые, нахлесточные, а в ряде случаев — угловые (приварка штуцеров, плоских фланцев). На рис. 77 приведены часто применяемые виды сварных соединений труб и деталей трубопроводов.

Рис. 77. Виды сварных соединений труб и деталей трубопроводов:

а — стыковое продольное с односторонним швом, б — стыковое продольное с двухсторонним швом,
в — стыковое поперечное с односторонним швом без скоса кромок, г — то же со скосом кромок,
д — стыковое поперечное с подкладным кольцом без расточки, е — то же с внутренней расточкой,
ж — стыковое контактное, з — угловое одностороннее без скоса кромок,
и — угловое двухстороннее без скоса кромок, к — угловое одностороннее со скосом кромок,
л — раструбное нахлесточное.

Благодаря повышенной прочности наибольшее распространение имеет сварное соединение встык. Стыковые соединения могут иметь продольное (рис. 77, а,б)и поперечное (рис. 76,в— ж) расположение шва. Продольные стыки часто выполняют при изготовлении труб и деталей трубопроводов из листа, поперечные стыки — при соединении труб и деталей трубопроводов между собой.

По характеру выполнения сварного соединения швы разделяются на односторонние (рис. 77,а, в, г), двухсторонние (рис. 77,6), односторонние с подкладным кольцом (рис. 77, д, е). Трубопроводы с условным проходом до 500 мм сваривают только односторонним швом. Двухсторонний шов, т. е. с подваркой корня шва с внутренней стороны для повышения прочности соединения применяют для трубопроводов с условным проходом 600 мм и выше. Ограниченное применение подкладных колец объясняется тем, что они уменьшают проходное сечение трубопровода и вызывают дополнительное гидравлическое сопротивление.

Угловое сварное соединение без скоса кромок (рис. 77, з, и)и со скосом одной кромки (рис. 77, к) выполняют при изготовлении сварных деталей трубопроводов, а также при сварке деталей с трубами.

Рис. 78. Положение сварного шва в пространстве:
I — нижнее, II — вертикальное, I I I — потолочное, IV — горизонтальное на вертикальной плоскости

Сварное соединение в раструб — нахлесточное (рис. 77, л) является менее прочным, чем стыковое, и требует дополнительного расхода труб, а также необходимости производить предварительную раздачу конца трубы по диаметру. Такое соединение нашло применение в основном при сварке труб из цветных металлов и неметаллических материалов.

В соответствии с положением швов в пространстве различают сварку в нижнем I и вертикальном II положениях, а также в верхнем потолочном Положении III (рис. 78). В зависимости от условий выполнения сварочных работ их подразделяют на поворотные и неповоротные.

Большинство поворотных стыков труб и деталей, выполняемых на трубозаготовительных заводах и в мастерских, сваривают наиболее простым и удобным швом в нижнем положении. Сварка неповоротных стыков значительно сложнее и требует высокой квалификации сварщика.

Вне зависимости от способа сварки основными требованиями, предъявляемыми к сварному шву технологических трубопроводов, являются прочность, пластичность и плотность. Прочность и пластичность металла швов должна быть не ниже, чем у основного металла.

К сварке и прихватке стыков трубопроводов I, II, III и IV категории допускаются сварщики, имеющие удостоверение о сдаче испытаний в соответствии с «Правилами испытания электросварщиков и газосварщиков для допуска их к ответственным сварочным работам», утвержденными Госгортехнадзором.

Номера сварных стыков трубопроводов I и II категории необходимо записывать в журнале сварочных работ. К сварке и прихватке стыков трубопроводов V категории допускаются сварщики без сдачи испытаний по правилам Госгортехнадзора, неуспешно выполнившие пробные стыки.

Каждому сварщику выдается клеймо, номер которого он обязан выбивать на расстоянии 30—50 мм от стыка.

1. Какие основные виды сварки применяют при трубопроводных работах?

2. Какие основные виды сварных соединений используют при сварке трубопроводов, в чем их особенности?

3. Какие основные требования предъявляют к сварным швам?

4. Какие положения могут иметь сварные швы в пространстве, в чем особенности?

Все материалы раздела «Сварка труб» :

● Способы сварки трубопроводов и виды сварных соединений

● Подготовка труб под сварку

● Технология газовой сварки и резки

● Кислородно-флюсовая и дуговая резка

● Технология ручной электродуговой сварки, электроды

● Источники питания сварочной дуги

● Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

● Автоматическая и полуавтоматическая сварка в защитных газах

● Сварка трубопроводов из легированной стали

● Сварка трубопроводов высокого давления, термообработка сварных соединений

● Сварка трубопроводов из алюминия и его сплавов, из меди и ее сплавов

● Пайка трубопроводов, дефекты сварных швов

● Контроль качества сварных швов

● Виды сварки и применяемое оборудование

● Сварка и склеивание винипластовых труб

● Сварка полиэтиленовых трубопроводов

● Правила техники безопасности при резке и сварке трубопроводов

При домашнем ремонте и промышленном строительстве трубопроводов применяется несколько способов сборки элементов в единую конструкцию. Сварка – наиболее надежный метод крепления для труб. В результате получается прочное, герметичное соединение, монолитный трубопровод.

Технология дуговой сварки

Прочность соединений, полученных в результате сварки, достигается за счет нагревания электрической дугой сплавов из разных металлов и их пластической деформации от воздействия высоких температур. Этот процесс приводит к взаимному обмену элементарных частиц электрода и используемых материалов. Возникают молекулярные связи, делающие крепление неразъемным.

Подходя к сварке трубопроводов со всей ответственностью, необходимо знать основные моменты технологии сварки разных материалов.

Для сварки неповоротных стыков металлической трубы подходит трехслойная сварка. Если такие стыки варят на трубах диаметром до 1,2 см, их ширина должна равняться тройной толщине электрода, а высота быть не выше 0,4 см. Способ сварки – поступательно-возвратный. Дуга делается максимально короткой – до 2 мм. Предыдущий слой покрывается следующим на 2-2,5 см.

Сварка поворотных стыков

Поворотные стыки также варят в три слоя. Процесс происходит в несколько этапов:

  1. Стык условно разделяют на 4 части.
  2. Сваривают два из них и поворачивают полученное соединение на 180 градусов.
  3. Сваривают остальные отрезки.
  4. Переворачивают трубу на 90 градусов и варят слой второй.
  5. Поворачивают трубу еще раз на 180 градусов.
  6. Повторно сваривают две оставшиеся части.

Если необходимо сварить трубы, диаметр которых более 50 см, выполняется технология обратноступенчатая:

  1. Стык делится на короткие отрезки от 15 до 30 см.
  2. Трубу вращают и накладывают слои.

Поворотные стыки, диаметр которых до 20 см, варят без разделения на отрезки. В этом случае применяют сплошной шов при вращении трубы. Обратите внимание, что 2 и 3 слои сварки накладывают в противоположных направлениях. Смежные слои перекрывают на 1-1,5 мм.

Сварка трубопроводов из сталей повышенной прочности

Уменьшению металлоемкости конструкций при строительстве трубопроводов способствует использование для этих целей изделий из стали повышенной прочности. При работе с ними учитывают:

  • тепловой режим, который препятствует появлению закалочных трещин и мартенсита;
  • качество сварочных материалов, которые обеспечивают повышенную технологическую прочность наплавленного металла и его равнопрочность с основным материалом.

Для этого проводят следующие операции:

  • по условиям проплавления проводят расчет режима сварки;
  • определяют допустимую скорость остывания стали после сварки.

Варят стали повышенной прочности двумя способами:

  • с термической обработкой сварных стыков;
  • без термической обработки сварных стыков.

Электроды, предназначенные для сваривания труб с высокой прочностью, имеют сопротивление разрыву свыше 590 МПа.

Главные преимущества электродов для варки с последующей обработкой соединений:

  • ударная вязкость;
  • небольшое удлинение;
  • сопротивление разрывам.

Под стандарты ГОСТ 9467-75 подходят 5 видов неосновного материала для сварки металлоконструкций повышенной прочности:

  • Э150;
  • Э1255;
  • Э100;
  • Э85;
  • Э70.

При сваривании металлоконструкций из сталей упрочненного класса без последующей после сварки термической обработки, выбирают электроды, обеспечивающие получение шва с аустенитной структурой металла. В результате получают сварные соединения с повышенной устойчивостью к образованию трещин, а сам шов – с высокими показателями вязкости и пластичности.

Сварка газопроводов и труб для транспортировки агрессивных жидкостей

Трубопроводы для транспортировки агрессивных жидкостей, кислот и щелочей, должны быть отведены от других инженерных коммуникаций. Все соединения должны быть герметичны, не подвержены трещинам и иметь стойкость к высокому давлению.

Материалы для сварки должны обладать антикоррозийными и антиокислительными свойствам, чтобы не возникло протекания вдоль сварного соединения в довольно агрессивных средах. При сварке трубопровода данного типа важно соблюдать и не нарушать правила, чтобы избежать нежелательных дефектов.

Специальные сварочные работы

Существуют особые способы сварки, которые используются только для определенных видов изделий конкретной специфики сваривания.

Диффузионная сварка

Образование связей на атомарном уровне за счет пластической деформации при приближении металлических элементов друг к другу при повышенной температуре получило название диффузионной сварки.

Соединения, полученные таким методом, имеют преимущества:

  • экологичность;
  • низкий расход электроэнергии;
  • сохранение качественных характеристик используемых металлических деталей;
  • небольшая зависимость от внешнего воздействия;
  • соединение материалов, обладающих различными свойствами.

Сварка давлением

Сварка давлением – разновидность контактной сварки. В ее процессе поверхности находятся под высокоинтенсивным давлением, поэтому соединение получается бед дополнительного нагрева.

Качество шва, полученного таким способом зависит от:

  • приложенных усилий;
  • возможности металла поддаваться пластическому деформированию;
  • предварительной подготовки материала.

При контактной сварке свариваемую область подвергают защите с помощью среды инертного газа.

К специальным видам сварочных работ также относятся:

  • термитная сварка;
  • сварка трением;
  • сварка взрывом;
  • электроннолучевая сварка;
  • импульсно-дуговая сварка.

Электрошлаковая сварка

Работы при такой сварке основаны на процессе, при котором через расплавленный шлак проходит электрический ток, и энергия электронов преобразовывается в тепловую.

Отличительными характеристиками электрошлаковой сварки являются малая сосредоточенность энергии в области нагревания и большая зона нагрева.

Лазерная сварка

Излучение лазера – высококонцентрированный источник нагревания. Им служит оптический квантовый генератор.

Обладает рядом преимуществ в сравнении с другими видами сварки:

  • повышенные скорости охлаждения и нагревания, которые снижают область термического воздействия и уменьшают вероятность качественных изменений металла;
  • луч можно передавать на значительные расстояния, что делает возможной сварку в труднодоступных местах;
  • деформация деталей уменьшается в десяток раз, благодаря узкому, но глубокому шву.

Подготовка к ручной дуговой сварке

Чтобы соединение получилось качественным и надежным, следует придерживаться целого комплекса условий.

Выбор режима дуговой сварки

Эффективность процесса зависит от правильного выполнения технологических моментов, поэтому важно выбрать режим сварки. Для этого нужно точно знать конфигурацию и толщину заготовок, химсостав металла и конструкцию сварочного соединения. В результате будет подобран подходящий диаметр электрода и величина тока.

Разные факторы имеют различное влияние на процесс, поэтому их поделили на 2 вида.

Основные параметры (они связаны с характером горения дуги), которые нужно учитывать:

  • количество проходов;
  • быстрота дуговой сварки – зависит от толщины металла и шва, оптимальная скорость перемещения должна быть такой, чтобы шов оказался в 2 раза шире диаметра электрода;
  • длина дуги сварки – связана с диаметром электрода, от нее зависит прочность свариваемого соединения;
  • полярность и род тока – бывает прямой и полярной, в зависимости от того, из какого металла сделано изделие;
  • сила тока – влияет на качество шва и производительность сварки;
  • диаметр электрода – зависит от кромок свариваемых изделий и способа сварки.

Дополнительные параметры:

  • наклон и длина электрода – от этих показателей зависит степень и скорость его нагревания;
  • температура металла для сварки начальная;
  • расположение изделия в процессе – электрод удерживают вертикально, это имеет значение для ширины и глубины шва.

Зная особенности всех параметров режима сварки, можно настроить свой сварочный аппарат на максимально продуктивную и эффективную работу.

Сварочное оборудование и типы электродов

Основное оборудование для ручной дуговой сварки – разного рода трансформаторы, которые способствуют непрерывности электродуги и являются источником питания. Эту же функцию выполняет и сварочная установка.

Рабочим инструментом сварщика для дуговой ручной сварки есть электрический держатель. Его цель – удержание электрода и подвод к нему электрического тока. Им выполняются все манипуляции в процессе, со стороны специалиста не прикладываются длительные усилия.

Держатели надежно крепят электрод в любых положениях, перпендикулярно и под углом, что позволяет не деформировать изделие при работе в труднодоступных местах. Электродержатели производят смену не более 4 секунд. По способу закрепления электрода их делят на специализированные и универсальные.

Для ручной дуговой сварки электроды подбирают неплавящиеся и плавящиеся, которые изготавливают из легированной, высоколегированной и углеродистой стали.

Обработка стыков трубопровода

Сборка стыков под сварочные работы заключена в совмещении торцов труб, чтобы их поверхности совпали, а ось трубопровода не была нарушена. Обрабатывают концы механическим способом – фрезой, резцом, абразивным кругом.

Обработка стыков необходима для холодного натяга, который компенсируется при последующем прогревании трубопровода его удлинением. Холодный натяг дает возможность разгрузить конструкцию от температурных напряжений.

Обработка стыков после натяга грозит образованием в них трещин после нагревания. При рабочей или комнатной температуре прочность стыка выше, чем при температуре отпуска. При отпуске первого стыка, который выполняет функцию пластического шарнира, часть натяга снимается.

Предварительный подогрев трубы

При сварочных работах со сталями среднелегированными, с повышенным содержанием углеводорода, которые склонны к резкой закалке, обязателен предварительный нагрев труб. Из-за чувствительности к термическому циклу сварки, область околошовная становится резко закаленной и непластичной при любом виде сварки. Шов формируется неудовлетворительно.

Предварительный подогрев приводит к снижению скорости остывания зоны возле шва, в ней образуются структуры с запасом пластичности. Они служат защитой от образования трещин под воздействием цикла термодеформации.

Температуру подогрева рассчитывают с учетом толщины стали и ее химического состава. После чего корректируют, определив реальную скорость охлаждения и сопоставив эти показатели.

Техника ручной дуговой сварки

Дуговая сварка является универсальным способом соединения металла. От качества сварочного шва зависит всей конструкции. Важно научиться грамотно работать со сварочным аппаратом, чтобы шов был надежным и герметичным.

Требования к сварному шву по ГОСТ

Стандарт параметров качества сварных швов определен по ГОСТ 23118-99. Кроме него, контроль за всеми видами сварочных работ и их результатами производят согласно:

  • ВСН 012-88 – инструкция, по которой определяется, какие действия предпринимаются для контролирования качества сварных швов;
  • ВБН А.3.1.-36-3-96 и ВСН 006-89 – подробный инструктаж о проведении работ сварочным аппаратом;
  • СП 105-34-96 – сборка правил, которые регламентируют стандарты проведения сварочных работ и характеристики качества сварного шва.

Приемы дуговой сварки

Запал дуги проходит в несколько стадий:

  • короткое замыкание электрода на элемент;
  • отведение электрода;
  • появление дуги.

Касаться электродом изделия следует отрывисто, иначе возникает опасность его приваривания. Качество сварки зависит непосредственно от длины дуги:

  • длинная — делает шов пористым, неоднородным;
  • короткая — устойчиво горит и гарантирует хороший шов.

Если угол наклона меньше 90градусов, сварку проводят углом вперед, если больше – наклонив назад. Электрод при сварке может двигаться тремя способами:

  • движения поперек шва – в результате получают шов, который называют расширенный валик;
  • движение вдоль оси электрода – для поддержки постоянной длины дуги;
  • движение вдоль оси валика – получают узкий шов и ниточный валик.

Схемы сварки

Схема дуговой сварки заключена в образовании замкнутого контура, по которому циркулирует высокочастотный, постоянный или переменный ток. Сварочные швы бывают трех видов:

  • короткий;
  • средний;
  • длинный.

По размеру сечения швов определяются их свойства:

  • однословность или однопроходность;
  • многопроходность или многослойность.

Однопроходная сварка – экономична и проста, высокопроизводительна. Ее недостаток – низкая пластичность металла и большая область перегрева.

В результате многослойной сварки создаются надежные и прочные соединения, они более износоустойчивы. Для заполнения шва применяются несколько способов сварки:

  • «каскадный»;
  • «горкой»;
  • «в угол»;
  • «в лодочку».

Пошаговое обучение — дуговая сварка неповоротных стыков труб

Горизонтальная и вертикальная сварка неповоротных стыков отличаются лишь тем, что при втором варианте расположения шва постоянно нужно менять угол наклона электрода.

Сварка корневого валика на трубе

Корневой обратный валик формируют электродом диаметром 0,3 см. Длина дуги – короткая или средняя. Наклон электрода к вертикальной плоскости трубы выдерживают, глядя на проплавление другой стороны корня шва, он составляет 80-90 градусов углом назад.

Величина тока подбирается с учетом зазора между торцами, толщины основного металла, толщины притупления и положения в диапазоне.

Объем сварочной ванны определяет скорость сварки. Она должны быть подобрана так, чтобы оба торца отлично сплавлялись, а корневой валик оставался в норме. Возможно применение электрода большего диаметра – 0,4 см. Валик второй делается по всей ширине, приваривая корневой и кромки. Сварщик выбирает электрод, промеряв его торцом ширину первого валика. Сварка происходит углом назад, со средней скоростью. Величина тока – средняя.

Заполнение шва

Заполняют разделку с нижней кромки. Третий валик выполняется на повышенных режимах.

В зависимости от размещения шлака сварку проводят под прямым углом или углом назад 70-80 градусов. Величина тока подается в максимальном диапазоне.

Скорость сварки должна быть такой, чтобы получился валик с усилением. Электрод движется по нижнему краю второго валика. Полноту третьего элемента сварщик должен рассчитать так, чтобы она была не слишком широкой и не узкой.

Юлия Петриченко, эксперт

При сварке четвертого валика наклон электрода 80-90 градусов, выполняется углом назад или под прямым углом. Он должен быть в норме.

Скорость сварки подбирается такая, чтобы сварочная ванная сплавляла верхнюю кромку разделки с третьим валиком, проплавляя второй по центру.

Замок сварного шва

Сварка каждого из валиков оканчивается проплавлением начала и запуском на шов на 0,2-0,3 см. Если работа выполняется в одиночку, каждый слой следует оканчивать по всему периметру без перерывов. «Замки» должны быть отдалены друг от друга на 0,5 см.

Многослойную сварку ведут по спирали, чтобы за счет уменьшения «замков» снизить дефективность сварочного шва.

Сварка лицевого слоя

Лицевой слой варят электродами такого же диаметра, как и при заполнении разделки. Величина тока – средняя.

Делают обычную горизонтальную наплавку (1,5 диаметра электрода), верхний слой выполняют на повышенной скорости для получения более плоского и гладкого валика. Диаметр электрода можно подобрать и меньший, соответственно с ним уменьшают и сварочный ток.

Видео-урок. Дуговая сварка неповоротных стыков

Ручная дуговая сварка – максимально надежный способ соединения металлических элементов в единое изделие. При прокладке трубопроводов без нее не обойтись. Особенно, если работу нужно выполнить в труднодоступном месте и в одиночку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *