Технология сварки труб: стыковая, способы как варить металлический трубопроводов, соединение (шов) большого диаметра

Бытует мнение, что сварка труб – это довольно простая технологическая операция, с которой способен справиться даже новичок.

Действительно, казалось бы, что тут сложного. Детали довольно большие, соединяемые поверхности хорошо подогнаны друг к другу и обработаны, материал качественный. На первый взгляд, есть все необходимое для формирования эстетичного и прочного шва!

На практике, однако, выходит совершенно иначе. Процесс этот довольно труден, в особенности, если речь идет о формировании полноценного трубопровода, работающего под давлением. К работе с его сегментами привлекают лучших специалистов.

Почему так происходит? Как выполнить сварку с высоким качеством, не обладая значительным опытом? Каких советов и рекомендаций стоит придерживаться?

Виды трубопроводов

Трубопроводы подразделяются на виды исходя из условий их применения. В основном вид определяется опасным производственным объектом, на котором они и применяются, а также самими условиями и средой, которая по ним идет.

Существуют следующие виды:

Магистральные нефте, газо и продуктопроводы;
Трубопроводы горячей воды и паропроводы;
Внутренние и наружные газопроводы;
Технологические;
Трубопроводы канализации и водопроводы.

Трубопроводы изготавливаю из различных материалов в основном это: стали и сплавы, а также полимерные материалы. В рамках статьи не будут рассматриваться трубы из бетона, керамики и прочих не свариваемых материалов.

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.

По расположению:

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.

Как варить трубы — Способы сварки

Способов сварки в настоящее время насчитывается более сотни, но на практике используется не более 4 методов. Основные из них мы и рассмотрим.

Ручная дуговая штучными электродами

Один из самых распространенных способов сварки трубы в монтажных условиях. Применяют его из-за простоты оборудования и широкой номенклатуры сварочных материалов.

Этим методом варят все виды трубопроводов начиная с диаметра от 16 мм (хотя чаще с 25 мм) и толщины стенки от 2,5 мм (хотя чаще все-таки от 3 мм) и заканчивая несколькими метрами в диаметре и толщиной до 60-100 мм.

Сварку выполняют во всех пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном.

Для выполнения процесса требуется лишь сварочный аппарат (инвертор, выпрямитель, трансформатор и т.д.) и электроды и все. Не нужно тащить больше баллоны с газом или дополнительно использовать флюс для защиты сварочной дуги и ванны.

Сварка в аргоне неплавящимся электродом

Сварка в аргоне (TIG сварка) применяется, когда нужно сваривать трубы из конструкционных или низколегированных сталей (черные стали) с малой толщиной стенки до 3,0 мм (1,8-2,0 мм самые часты толщины при работе с аргонодуговой сваркой).

Также данный способ применяют совместно с ручной дуговой сваркой, когда в среде аргона неплавящимся электродом варят корень шва, а заполняют и облицовывают уже ручной дуговой. Этот метод называется КРАД – комбинированная ручная дуговая сварка. Его применяют, когда к сварному шву предъявляются высокие требования и толщина соединения более 6 мм.

Сварку в среде аргона трубопроводов с толщиной стенки более 3 мм используют для сварки высоколегированных сталей, хромоникелевых и титановых сплавов, то есть там, где нужно обеспечивать высокую степень защиты металла в процессе сварки.

Полезная статья о том что такое НАКС реестр сварщиков, для чего он нужен и как через него проверять удостоверения.

Полуавтоматическая сварка в газовой среде

Применение полуавтоматической сварки для трубопроводов чаще всего происходит на крупных производствах. Это обусловлено тем, что данный способ обеспечивает высокую производительность особенно в тех случаях, когда нужно проварить большие толщины.

С помощью полуавтоматической (mig/mag) сварки можно соединять толщины начиная от 2 мм и вплоть до да 60-100 мм.

Применение данного способа в полевых условиях нечасто, так как для него требуется достаточно громоздкое оборудование, в частности, газовый баллон, а также в процессе не должно быть сквозняков и порывов ветра. Иначе это приводит к выдуванию газовой среды и образованию дефектов.

Полуавтоматическую сварку можно выполнять не только в газовой среде но и с использованием порошковой проволоки. В данном случае повышается мобильность, потому что газовое оборудование более не нужно (если проволока самозащитна, так как есть порошковая проволока, которой тоже нужна газовая защита).

Использование самозащитной порошковой проволоки дороже нежели использование штучных электродов, хотя и процесс идёт быстрее, всё равно присутствует явное удорожание.

Подробно о том как происходит настройка полуавтомата для сварки вы можете узнать перейдя по ссылке.

Под слоем флюса

Выполнение процесса под слоем флюса применяется тогда, когда необходимо сваривать большие диаметры и большие толщины. Данный процесс позволяет проваривать за один проход толщины до 10-12 мм. Он применяется при крупном строительстве или на производствах.

Способ является высокопроизводительным, но в то же время требуется дорогостоящее оборудование — трубосварочные базы, вращатели и сварочные головки.

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.

Выбор сварочных материалов (электродов, газа и т.д.)

Выбор сварочных материалов выполняют исходя из материала из которого изготовлены трубы. Чаще всего это стали 4 групп:

Низколегированные и конструкционные.
Углеродистые.
Теплоустойчивые легированные.
Высоколегированные.

Сварочные электроды для низколегированных, конструкционных и углеродистых сталей очень похожи. Как правило применяются следующие марки:

УОНИ 13-55;
ТМУ-21У;
ЦУ-5;
УОНИ 13-45
ТМУ-46 и т. д.

Для теплоустойчивых сталей (ХМ-овских работающих при температурах 500-570°) используют следующие марки электродов:

ТМЛ-1У;
ЦЛ-39;
ТМЛ-3У и т. д.

Высоколегированные коррозионностойкие стали сваривают электродами:

ЦТ-15;
ЦТ-26;
ЭА-400/10У и т.д.

Новые электроды необходимо проверить перед сваркой трубопроводов. При проверке нужно обратить внимание на внешний вид обмазки электрода, на которой не должно быть сколов, вздутий, а также наплывов обмазки.

После визуальной проверки, электродами нужно попробовать проварить пробную заготовку, при этом нужно обратить внимание на то, как зажигается дуга. Дуга должна легко зажигаться и стабильно гореть. Покрытие электрода должно плавиться одинокого со всех сторон не образовывали нависающего козырька, а также шлак должен легко удаляться (в случае с рутиловыми электродами он сам отваливается).

Если применяется процесс в среде аргона или полуавтоматическая сварка, то в этом случае используется сварочная проволока. Выбор проволоки также как и электродов производится согласно типу свариваемой стали. Для сварки в аргоне используются проволока сплошного сечения, а для полуавтоматической, как сплошного сечения, так и порошковая проволока.

Для низколегированных и конструкционных сталей используются следующие проволоки:

Св-08Г2С;
Св-08ГС.

Для легированных теплоустойчивых сталей используются следующие марки проволоки:

Св-08ХМ;
Св-08ХМФА;
Св-08ХГСМФА и т.д.

Для сталей чаще всего используются следующие газы:

Чистый аргон.
Аргон в смеси с гелием и /или углекислотой.
Чистый гелий.
Чистая Углекислота (СО2) -для полуавтоматической.

Неплавящиеся электроды который применяется при сварке в среде инертного газа выбираются согласно ГОСТа 23949-80:

Из чистого вольфрама.
Из вольфрама с окисью лантана.
С окисью тория
Вольфрамовые с окисью иттрия.

Чаще всего используются электроды из чистого вольфрама маркировка — ЭВЧ.

А вы знаете сколько весит кислородный баллон, если нет переходите по ссылке.

Виды свариваемых труб

Выбирая способ сварки медных труб, нужно учитывать их назначение, герметичность шва и прочие характеристики. Всего используют три вида сварки: контактную, газовую и электродуговую.

Самый популярный и перспективный метод – электродуговая сварка с неплавящимся электродом из вольфрама и присадочным компонентом в виде проволоки, имеющей в составе раскислители.

Азот используется в качестве защитного газа, тогда сварка становится дешевле.

Но при сваривании тонкостенных изделий рекомендуется использовать аргон.

Виды соединений (стыковое, угловое, нахлесточное, тавровое)

Основными видами соединений при сварке металлических труб являются:

Стыковое соединение («встык» — обозначается буквой “С”) — трубы в этом случае свариваются торцами друг другу;
угловое соединение («угловой» — обозначается буковой “У”) — торцы труб находится под углом друг относительно друга;
Тавровое соединение – расположение одного изделия к другому под прямым углом образуя как бы букву «Т». Данный вид соединений, согласно ГОСТ-16037, не применяется для трубопроводов (только для листовых конструкций по ГОСТ 5264, обозначается буквой “Т”)
Нахлесточные — примерно нахлесточного соединения — это когда одна труба вставляется внутрь другой и обваривается (обозначается буквой “Н”).

Для трубопроводов виды соединений определяются ГОСТом — 16037. В нём описываются все виды стыковых, нахлесточных и угловых соединений, которые допустимы для трубопроводов. Указываются размеры и допуски на отклонение готовых соединений.

Сваривание поворотных и неповоротных стыков

Технология сварки труб немного изменяется в том случае, если нужно соединить стыки подобного типа. Особенности следующие:

Варка проводится при применении специального вращателя, для которого задается требуемая скорость.
Уделяется внимание тому, что сварочная ванная должна быть правильно расположена.

Разделка кромок при стыковом соединении

Подобная работа может выполняться при обычном креплении заготовки, труба поворачивается примерно на 90 градусов. Сложнее всего варить при повороте заготовки на 180 градусов.

Подготовки трубы под сварку

Подготовка трубы к сварке выполняется в несколько этапов перечислим их:

Зачистка трубы на расстоянии 20-30 мм от торца с наружной поверхности и не менее 10-15 мм с внутренней.
Обеспыливание и обезжиривание комок.

Зачистку трубы выполняют абразивным инструментом, установленным на шлифовальную машинку, напильником наждачной бумагой и т.д. Зачищены поверхность не должна иметь грубых запилов.

Торец поверхности должен быть 90 градусов в идеальной ситуации. На практике допускаются отклонение которые приведены на рисунке ниже.

Также стоит упомянуть о вмятинах которые бывают на трубах. Если глубина вмятины меньше 2,8-3,5% её диаметра, то её нужно отрихтовать с помощью зажимных устройств или выдавить с помощью домкратов.

Когда глубина вмятины превысит указанные выше значения, необходимо удалить деформированный участок трубы. Процесс рихтовки вмятины выполняют без подогрева (на холодную) и с его применением.

Сварка толстостенных труб и на просвет

Технология сварки толстостенных труб

Если заготовка имеет толщину свыше 20 мм, необходимо обратиться к технологии работ с толстостенными трубами. С помощью этого способа сварки труб можно усилить прочность шва на 10–15 %. Как правило, подобной обработкой занимаются два сварщика. Один формирует шов, а другой отвечает за толщину слоя.

Рекомендуем статьи

/articles/768-stykovaya-svarka
Способы сварки швов: классификация
Сварка плавлением: где применяется и как производится

Такие работы выполняются следующим способом:

Изначально обработка производится в потолочном положении, постепенно увеличивается толщина шва, при этом само шовное соединение у толстостенных заготовок должно быть максимально ровным.
Следующий этап обработки происходит в полувертикальном положении.
Электродом создается горизонтальная площадка.
На завершающем этапе работы следует проводить в нижнем положении, таким образом, можно использовать электроды толщиной до 5 мм.

Сварка труб на просвет

Такой тип сварки известен далеко не всем, точнее, не сам тип, а его правильное и безупречное исполнение. И если уж мастер с опытом не всегда способен справиться с этой задачей, то о начинающих специалистах и говорить не стоит.

Первым делать обрабатывать следует прихват трубы, поскольку благодаря этому не возникнет корневой деформации. Количество точек прихвата рассчитывается в зависимости от размера детали. Но прихват нужно выполнить таким образом, чтобы детали не сходились в местах стыка.

После этого производится зачистка всех мест соединения. Если будут обнаружены дефекты, полученные в результате сварки на просвет, например, трещины, их необходимо удалить. Только окончив зачистку, можно приступать к заполнению шва. Хотя данная операция считается абсолютно несложной, все же иногда, чтобы заполнить стык, необходимо до 30 % корня.

При проведении работ рекомендовано оставить для дальнейшей облицовки углубление примерно в 1,5 мм. Тогда материал сформирует качественный шов, заполнив собой эту выемку. На данном этапе сварки труб нужно обратить внимание на два нюанса: шов заполняется под рассчитанным рабочим углом, а в работе используется короткая дуга.

В конце хочется напомнить еще раз, что процесс сваривания труб и сама технология определяются множеством факторов, которые нужно учитывать, занимаясь сварочными работами. Одним из главных технологических требований является непрерывность шва при любом способе сварки труб. То есть он должен замкнуться именно в том месте, где начался. Только в этом случае можно получить герметичное, прочное и надежное соединение.

Как стыковать трубы

Для сборки труб лучше всего использовать центраторы или специальные монтажные приспособления (к примеру уголки со шпильками которые привариваются к трубе).

Лучше всего использовать те центраторы, которые не привариваются к самой трубе.

В тех случаях, когда применяются электросварные трубы, нужно смещать продольные стыки на 100 мм или более. Если труба диаметром меньше 100 мм, то продольные стыки смещаем на длину равную трем толщинам этой трубы.

Установив трубы в центратор, соединение собирают на прихватки. Количество и размер прихваток зависит напрямую от диаметров соединяемых труб.

Когда трубопровод диаметром меньше 50 мм, то прихваток делают 2, размещая их на диаметрально противоположных сторонах. Если диаметр трубопровода в пределах 50-100 мм включительно, в этом случае делаются две или три прихватки, если попадает в диапазон 100 до 400 мм, то делаются уже 4 прихватки, а если больше 400 мм, то прихватки расставляются через расстояние указанное в таблице ниже.

Прихватки желательно выполнять электродами диаметром 2 — 2,6 мм (в крайнем случае 3 мм).

После того как прихватки выполнены их поверхность зачищают от шлака и брызг металла. Если на них видны недопустимые дефекты, то прихватку необходимо удалить и сделать заново.

Если необходимо выполнять сварку на подкладном кольце, то сборка будет выполняться следующим образом:

Кольцо установите внутрь трубы.
Прихватите его минимум в 2х точках снаружи и приварите к трубе.
Зачистите выполненный шов.
Надвиньте 2ую трубу на кольцо, зазор нужно выдерживать в районе 4-5 мм между швом и кромкой 2ой трубы.
Приварите кольцо ко 2ой трубе.
Зачистите предыдущий шов и производим заполнение разделки.

Сборка стыков

Предварительный сбор стыков существенно упрощает поставленную задачу. Особенности этого этапа следующие:

Трубы фиксируются в тесках. Если крепление проводится в трех точках, то фиксация будет более надежной.
При только одной точке соединения, то сварку рекомендуют начать с обратной стороны.
Если стенки имеют толщину около 3 мм, то толщина стержня должны быть 2,5 мм.

Больше всего трудностей возникает со свариванием труб, которые нельзя закрепить в тисках.

Как заварить трубу — технология сварки

Выполнение сварки трубы зависит от выбранного методы. подробно рассмотрим самые часто применяемые методы сварки это ручная дуговая (РДС) и сварка в среде инертного газа неплавящимся электродом.

Для ручной дуговой

Для ручной дуговой сварки труб общая последовательность технологии, следующая:

Проверить качество выполнения подготовки кромок и зачистки заготовок.
Произвести зажигание сварочный дуги, отступив 5-10 мм от нижней точки (при условии, что варим неповоротный стык). Если выполняется сварка поворотного стыка, то начинаем в любом удобном для нас месте.
Выдержать 2-3 секунды, для того чтобы металл прогрелся и образовалась сварочная ванна.
Перемещать электрод в вверх по сварному шву.
Выполнить корневой проход без колебательных движений.
Места обрыва сварочной дуги обязательно зачищаются абразивным инструментом
Перед тем как завершить процесс необходимо вернуться электродом на уже наплавленный (как бы назад) металл и на нём обрывать дугу (иначе будет дефект — кратер)
Произвести зачистку корневого шва.
Осмотреть сварной шов на наличие дефектов, при их наличии выбираем дефект с помощью абразивного инструмента и производим подварку.
В зависимости от толщины выполняем либо заполняющие швы, либо облицовочный. При их выполнении совершаем колебательные движения электродом.
Начало каждого последующего слоя должна быть смещено на 10-30 мм от начала предыдущего. Чтобы те участки шва, которые перекрывают друг друга “ замки” были смещены. Чем диаметр трубы больше, тем сильнее должно быть смещение.
По завершению зачищаем шов и околошовную зону от брызг металла и шлака.
Каждый шов необходимо осмотреть на наличие дефектов, если они есть выбрать их и подварить.
Ставим клеймо (в тех случаях если это ответственное сварное соединение).

Если вы только начинаете разбираться в процессе, рекомендуем прочитать нашу статью — сварка электродом для начинающих, чтобы вам все было понятно.

Для сварки неплавящимся электродом в среде газа

Технология сварки неплавящимся электродом трубопроводов в среде инертного газа очень схожа с технологией ручной дуговой электродами.

Общая технологическая последовательность, следующая:

Так же как в предыдущем случае проверяем подготовку и зачистку кромок.
Перед тем как производить поджиг дуги необходимо продуть газовые магистрали, для этого нажимается клавиши на горелке и 10-15 секунд выполняется продувка газа.
Дуга зажигается, как и при РДС отступив 5-10 мм от нижней точки.
Сварочная горелка перемещается вдоль стыка и ей навстречу подают сварочную проволоку (угол между горелкой и сварочной проволокой около 90°).
В местах обрыва сварки также необходимо выполнять зачистку шва.
По завершению корневого прохода шов и околошовная зона также зачищается, как и при РДС.
При выполнении следующего слоя, также необходимо выполнить смещение для перекрытия “замков”
При выполнении облицовочного или заполняющего шва горелкой как электродом совершаются колебательное движение. чаще всего это Z образные или движение в виде полумесяца.
После каждого выполненного слоя он осматривается на наличие дефектов.
В тех случаях, когда аргонодуговым способом выполняется только корень шва (используется комбинированный способ), выполнение последующих слоёв идет по технологии для ручной дуговой штучными электродами.
После завершения шва и обрыва дуги аргон продолжают подавать ещё 5-10 секунд обдувая наплавленный металл.
Если нужно варить нержавеющие стали, то стыки необходимо защитить с обратной стороны. Это делается с помощью заполнения аргоном внутреннего пространства трубы или обмазкой кромок трубы с внутренней стороны специализированными флюс-пастами.

Ручной электродуговой метод сваривания трубопроводов

Электродуговая сварка – это наиболее востребованный метод соединения стальных труб большого диаметра и заготовок для разводок внутридомовых сантехнических систем.

Ручная электросварка используется и на сборке магистральных трубопроводов. В этом случае с ее помощью осуществляются прихватки и прохождение корня шва.

Недостаток удобства, связанный с неповоротными стыками и отсутствием обзора, заставляют вести сварку операционным способом.

При этом способе вначале осуществляется проварка стыка на видных участках. Затем вырезается окно в одной из стальных труб.

С внутренней стороны обваривается стык по всей доступной длине окружности. После этого остается наложить латку из стали, постепенно сваривая и нагревая металл, и закрыть ею окошко.

Обварка стыка начинается с нижней части, при этом важно знать и уметь выполнять потолочные швы. Следует помнить, что для работы в потолочном положении потребуется увеличить силу сварочного тока на аппарате.

После потолка можно выполнять сварку боковых поверхностей стальной трубы и постепенно переходить к работе в нижнем положении. ГОСТ предписывает для надежности стыка вести работу в 2 прохода. Первый – корень шва, второй – основной шов.

После первого слоя обязательно следует отбить шлак перед вторым проходом. Для этого потребуется специальный молоток, часто на производстве используют простое зубило, прихваченное к ручке.

При соединении круглых и профильных стальных труб это основной способ наряду с электродуговой полуавтоматической и автоматической сваркой. Его преимущество состоит в небольшой деформации при слабом разогреве и лучшем качестве стыка.

Это позволяет использовать операционный способ электродуговой сварки, как основной при прокладке трубопроводов большого сечения.

При укрупнительной сборке участков трубных магистралей применяют сварку труб полуавтоматом. В этом случае скорость работ возрастает, при этом качество шва остается на высоком уровне.

Как сварить две трубы — режимы сварки

Ниже приведены основные параметры для ручной сварки штучными электродами

Для аргонодуговой требуется контролировать больше параметров чем при РДС. Ниже приведены основные параметры для РАД.

Как сваривать трубы — сварка неповоротных и поворотных стыков

В данном разделе мы подробнее остановимся на сварки неповоротных и поворотных стыков труб. Чаще всего сварщиком приходится сталкиваться именно с не поворотными стыками потому начнём именно с них.

Как уже говорилось, сварку вертикального стыка нужно начинать с нижней точки отступив 10-40 мм и вести вверх.

Процесс нужно выполняют обратно ступенчатым способом при диаметре трубопровода ≥219 мм. Длина провариваемого сегмента 150-230 мм. Для заполнения и можно просто проваривать половину окружности трубы. Каждый последующий слой необходимо смещать для перекрытия замков на 10-30 мм.

Если нужно варить неповоротный горизонтальный стык, точкой начала может стать любое удобное место. В остальном здесь те же самые требования что и для вертикальных стыков.

Ниже приведены схемы сварки горизонтальных и вертикальных стыков одним и двумя сварщиками.

Теперь рассмотрим, как свариваются поворотные стыки. Процесс выполняется в самым удобным для сварки положении — НИЖНЕМ. Электрод должен быть под углом в районе 30° к поверхности трубы.

Корневой проход проваривают обратно ступенчатым способом, длина участка как правило четверть длины окружности. Заполнение и облицовку, выполняют непрерывно вращая стык. Скорость вращения выбирают равной скорости ведения процесса.

Ниже на схемах вы можете ознакомиться с методикой сварки поворотных стыков при повороте на 180 и 90 градусов.

Подготовка

Качество работы зависит не только от марки электродов и профессиональных навыков исполнителя. Немаловажную роль в этом играет и предварительная подготовка свариваемых поверхностей. Ее суть сводится к выполнению нескольких операций:

проверяется соответствие двух соединяемых элементов требованиям выбранному способу сварки. Важно учесть, что трубы должны быть не только соответствующего диаметра, но и с одинаковой толщиной стенок. В противном случае не выйдет хорошо прогреть толстую стенку или же, наоборот, тонкая просто расплавится;
на свариваемых поверхностях не должно быть совершенно никаких дефектов. Заломы, трещины и деформации любого вида не допускаются. Если пренебречь, то «скромные» недостатки под воздействием температурного расширения вырастут в большую проблему и приведут к разрушению конструкции;
ни в коем случае нельзя допускать перекос в срезе заготовки, которая будет свариваться под углом в 90 градусов. Из-за такого, казалось бы, небольшого недочета в итоге шов окажется ослабленным и вероятность разрушения стыка в процессе эксплуатации высока;
кромки зачищаются до металлического блеска. С этой целью можно использовать любые абразивы по металлу: щетку, наждачную бумагу или электроинструмент;
в процессе подготовки с поверхности удаляются следы жира, краски, ржавчина и прочие загрязнения. Самыми эффективными в этом плане очистителями являются химические растворы.

Сварка труб с водой

Если необходимо варить трубу, из которой подтекает вода, а такое встречается достаточно часто здесь есть ряд хитростей, которые нужно применить.

Начинать сварку будем не с нижней точки, а отступив от нее еще выше на 20-40 мм и подниматься вверх. За счёт этого мы прогреваем металл трубы, также стоит немного увеличить силу тока процентов на 10 от рекомендуемой.

После того как металл трубы прогреется нужно вернуться в точку откуда началась сварка и заварить тот участок откуда течёт вода. Если вдруг дуга обрывается и электрод гаснет, то нужно разжечь его, отступив чуть выше и вновь прогрев металл. Лучше всего для этого способа использовать электроды с рутиловым покрытием и варить с отрывом. Сварочные точки нужно стараться накладывать как можно плотнее одна к другой.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка (ЭШС) позволяет сваривать металлические детали толщиной до 60 см. Принцип ЭШС состоит в том, что в зазор между торцами двух свариваемых металлических деталей помещают шлаковую массу. Эта масса расплавляется электрической дугой, создаваемой между электродом и металлическими деталями. После расплавления шлака дуга гаснет, а через шлаковую массу протекает ток, который при правильно подобранных параметрах сварки равномерно нагревает сварочную ванну до высоких температур.

В шлаковую массу добавляется присадочный материал, который плавится вместе со шлаком и краями соединяемых деталей. Поскольку расплавленный металл тяжелее шлака, то он опускается вниз зазора и там застывает. Расплавленная масса же поднимается вверх. В результате этого процесса происходит сварка вертикального зазора.

Для того чтобы расплав не вытекал за пределы зазора, сбоку с двух сторон ставятся специальные пластины – ползуны. Они охлаждаются водой и постепенно перемещаются вверх.

Схема электрошлаковой сварки

Существует три метода осуществления ЭШС:

В расплав непрерывно подается присадочный электрод, который расположен в горизонтальной плоскости.
Используются пластинчатые электроды, которые заменяют собой ползуны. Благодаря перекрытию зазора, создается эффективный расплав, что позволяет соединить зазоры деталей без добавления присадки.
Объединение первых двух методов. При этом используются пластинчатый и плавящийся электроды.

Преимущества и недостатки ЭШС

Основные достоинства ЭШС:

защита шва от воздействия атмосферы жидким шлаком;
малая чувствительность процесса к изменению величины тока и даже его кратковременному прерыванию;
сварка толстого металла за один проход;
возможность сваривать необработанные торцы деталей;
малый расход электроэнергии и дешевизна шлаков;
высокий КПД.

Недостатки ЭШС:

возможна сварка только вертикальных швов или швов под острым углом к вертикали;
при прерывании процесса возникают дефекты, которые нельзя исправить;
шов имеет крупнозернистую структуру, что ограничивает применение изделия при низких температурах (шов становится ломким);
для организации ЭШС необходимо иметь довольно большое количество приспособлений.

Оборудование

Для выполнения операций ЭШС используются автоматы или полуавтоматы. Второй тип оборудования используется редко, так как вручную перемещать тяжелое оборудование по вертикали для человека довольно трудно.

Автоматы для ЭШС обычно включают:

автоматически двигающийся сварочный аппарат с медными ползунами;
источник питания;
устройства подачи флюса и проволоки;
систему управления.

В зависимости от конструкции автоматы для ЭШС могут быть подвесные или самоходные (рельсового или безрельсового типа).

Сварка труб малого диаметра

Для труб малого диаметра, особенно для трубопроводов автоматике (КИПовские) где диаметр трубы 10-16 мм применяется ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Если применяемые трубы электросварные то у них должно выдерживаться смещение между продольными швами не менее 3-х толщин стенки трубы.

Как правило все они свариваются за один проход. Основной сложностью является высокий риск прожечь тонкий металл. Чтобы этого избежать необходимо использовать минимально короткую дугу, выставить наименьшее значение сварочного тока, а также стараться максимально быстро.

Сварка труб большого диаметра

Основными особенностями сварки стыков труб большого диаметра является то, что их варят несколько сварщиков как правило два человека. Особенно это важно при сварке хромомолибденовых (ХМ-овских) сталей. Там этот процесс выполняется 2 мя сварщиками одновременно, обратно ступенчатым способом, проваривая участки до 250 мм длиной.

Также процесс на больших диаметрах выполняют с применением механизированных вращателей (поворотный стык). Подготовку кромок чаще всего производят тоже механизировано с использованием фаскосниматель или фаска выполняется непосредственно на заводе при производстве трубы.

Для больших диаметров применяются механизированные способы такие как: полуавтоматическая в инертных газах, под слоем флюса и так далее.

Для больших диаметров аргонно-дуговая как правило в чистом виде не применяется, а лишь в комбинированном способе (КРАД), когда корневой слой проваривается в среде аргона, а заполнение происходит ручной дуговой или полуавтоматической в среде инертного или активного газа.

Сварка трубопроводов при низких температурах

Если существует необходимость выполнять сварочные работы при минусовых температурах, нужно соблюсти ряд требований, которые обеспечат высокое качество сварных соединений.

Непосредственно перед прихваткой, металл в районе сварного соединения нужно прогреть до температуры +20 — +40 градусов (так чтобы можно было держаться рукой);
прогрев металла производится и перед сваркой;
разогревать металл возможно газопламенным способом (резаком), а также с помощью индуктора.

Основная технология

Наиболее распространенной и востребованной методикой является электродуговая сварка.

Да, у нее есть альтернативы в виде газовой сварки, но ее неоспоримые преимущества заключаются в простоте, минимальном наборе оборудования и результате, соответствующем самым строгим стандартам.

Даже при конструировании магистральных трубопроводов используется именно этот метод. Чтобы добиться высокого качества, необходимо отнестись к работе со всей ответственностью.

Техника безопасности при сварке труб

Правила техники безопасности написаны кровью, потому их очень важно соблюдать при выполнении сварочных операций. Перечислим основные из них:

до начала выполнения сварки проверить качество изоляции кабелей, а также заземление сварочного оборудования;
проверить исправность газового оборудования, нет ли протечек газа, нету ли трещин или деформации на баллоне;
все операции сварщик должен выполнять в несгораемый сварочный робе и крагах;
необходимо защищать органы зрения и применять сварочную маску, а в процессе и работа с абразивным инструментом одевать защитный щиток.

Подготовка к сварочным работам

Перед началом сварочных работ нужно заблаговременно подготовить все необходимое оборудование и инструменты. Вам понадобится:

сварка с кабелями и держателем;
маска (чаще всего забывается);
рукавицы или краги (холщевые, брезентовые, замшевые);
щетка по металлу;
молоточек для удаления шлака.

Визуально проверьте сварочные кабеля, не повреждена ли у них изоляция, иначе может произойти короткое замыкание или возникнет большой риск поражения током. Выберите для себя лучший вариант: сварочная маска или сварочный щиток с ручкой, так как каждый из них имеет свои преимущества (новичкам советуется использовать щиток). Рукавицы ни в коем случае не должны быть из легко воспламеняемого материала или синтетики. При попадании брызг они мгновенно плавятся (воспламеняются), тяжело снимаются и могут прикипеть к коже.