Технология сварки труб электросваркой

Технология сварки труб электросваркой. Полезные рекомендации

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?

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Они подразделяются в зависимости от того, что предстоит перемещать. Трубопроводы бывают промышленными, технологическими (на предприятиях, между ними), магистральными, для подачи горячей и холодной воды, газа и канализационными. Эта специфика определит, на каком материале остановиться: металле, пластике или керамике.

Стыкуют части трубопровода 3-мя способами. Взрывом при трении (механический). Плавлением (это уже термический). Отнесем сюда плазменную, электролучевую и газосварку. Магнитоуправляемой дугой путем контактного стыка (термомеханическим).
Из них выбирают один, исходя из параметров и материала будущей конструкции.

Отметим, что указанные способы — универсальны, соединят трубу любого d . Плавление распространяется на электродуговую и газосварку. К давлению прибегают в газопрессовой сварке, когда холодная, а также контактная и ультразвук. Кстати, механизированная и электродуговая в ручном режиме первенствуют.

Работа сваркой

Перед тем, как приступить к работе, необходима подготовка:

  1. Очистить и обезжирить места соединений
  2. Трубы устанавливаются ровно и плотно, зазоры и перекосы недопустимы.
  3. На сварочный аппарат устанавливается требуемый режим и электрод
  4. Трубу заземляются
  5. Металлические трубы тяжелые, поэтому для хорошей фиксации положения изделий, можно сделать несколько прихваток по окружности.

Как сварить неповоротный вертикальный стык

Сварной шов делается короткой дугой в два захода. Сечение трубы визуально делится на две равные части, а те в свою очередь на три основных положения

  1. Потолочная позиция с 1 по 3
  2. Вертикальная позиция с 4 по 8
  3. Нижняя позиция с 9 по 11

Процесс заполнения шва всегда начинается с потолочной позиции.
Дина дуги определяется по формуле Imin=0/5dэ мм (dэ – длина электрода)

Заканчивается заполнения разъема в нижнем положении.

Начинать соединение следует отступив 1 – 2 см от вертикальной осевой. Место соединения швов (замок) может составлять от 2 до 4 см, зависит от сечения трубы.

Сварка производится под определенным углом. Потолочное положение делается углом назад (позиция 1-2), после переходит в позицию (3-7) углом вперед, следом образуется прямой сварочный угол и завершается шов углом назад (позиция 9-11)

Соединение второго участка делается аналогичным образом. Перед началом варки детали следует очистить.

Для сварки замка используются электроды диаметром 3 мм.

Положение электрода Сила тока (А)
потолочное 80-95
вертикальное 75-90
нижнее 85-100

Как сделать шов

Качественный корневой шов образуется при помощи постоянной подачи электрода в стык. В результате внутреннего проплавления труб образуется маленькое окошко, она называется технологическое окно.

Это начало корневого шва. Постепенно металл накапывается в стык деталей. С обратной стороны образуется большой валик. В этом месте чаще всего возникают поры, так как валик долго остывает и успевает вступить в контакт с атмосферой.

Заполнение стыков у труб, где толщина стенок превышает 8 мм, получается неравномерным. В подавляющем большинстве недотягивает нижнее положение. Для устранения это дефекта, требуется в верхней части стыка еще раз «накидать» металл (наплавить валик).

Важно. После последнего прохода допускается не заполнение шва максимум на 2мм.

Сварка облицовочного шва

Облицовочное соединение образуется в результате однократного прохода электродом в одном направлении или нескольких проходов.

Предпоследний проход следует завершить так, чтобы зазор между трубами остался незаполненным на 0.5-2мм, а металл по краям шва выходил за стык на половину ширины электрода.

Рекомендация. Монтаж труб с толщиной стенок меньше 6 мм и сечением до 15 см следует выполнять при постоянном однозначном напряжении, максимально подходит показатель для потолочного положения. Когда осуществляется изменение на вертикальное положение, используется прерывистая накидка металла.

Те же самые манипуляции проделывают, когда источник питания расположен далеко от места монтажа.

Как производятся «мазки» электродом

Металл накапывается всегда в одном направлении. Электрод прикладывается к одной кромке, доводится до противоположной, производится кратковременный обрыв дуги (шлак не должен успеть остыть).

  • — начало дуги, — конец дуги, — — — отсутствие дуги

Если толщина труб большая, то начало и обрыв делаются в одной точке.

Важно. Начало дуги запрещено совмещать с точкой, в которой был произведен только что обрыв

  • — начало дуги, — обрыв дуги

Метод сварки неповоротного горизонтального стыка

Монтаж металлических элементов осуществляется электродом толщиной 3 мм.

Угол наклона электрода 80-90 градусов.

Сила тока для варки выбирается в соответствии с толщиной стенок изделия, шириной и глубиной зазора.

«Угол вперед» — дает максимальное плавление

«Угол назад» — минимальный уровень плавления.

К сведению. Если уровень плавления недостаточный, длина дуги создается короткой. Если плавление нормальное – дуга среднего размера.

  1. Корневой шов следует делать в месте с минимальным расплавлением соединения.
  2. Во втором проходе металл накидывают так, чтобы расплавить корневой шов и оба края изделия. Должен образоваться валик нормальной формы.
  3. Третий проход рекомендуется осуществлять при повышенном режиме под «углом назад» или прямым. Расплавленный металл надо накапать выпуклым валиком. Электрод должен двигаться по маршруту, совпадающему с краем предыдущего прохода.
  4. Четвертый проход создается в режиме третьего валика. Электрод имеет прямой или почти прямой угол. Скорость плавления держат такой, чтобы одновременно плавились верхняя кромка разделки, второй валик и вершина третьего.

Замок. Металл накидываю с равномерным расширением шва в начале и с плавным сужением в конце, уровень наплыва на основной шов 2-3 см.

Рекомендация. Дуговая сварка в много проходов делается по спирали, это поможет сократить количество замков.

Для выполнения лицевого слоя размер электродов берется такой же, как и для заполнения стыка. Максимально допустимый диаметр электрода для лицевого слоя 4 мм. Металл накладывается на большой скорости, для образования узкого и плоского шва.

После завершения работ. Производится отшлифовка шва до одного уровня с трубой + по 2 см с каждой стороны, чтобы не осталось неровностей и шлака.

В результате шлифовки может выявиться погрешность, такая как пора.

В таком случае, место с дефектом следует вычистить до зазора и снова заварить, затем опять отшлифовать.

Шлифовка осуществляется в одном направлении от трубы к шву, это поможет избежать «подрезов».

Особенности холодного метода

Холодное сваривание трубопровода не предполагает использования высоких температур, вместо этого процедура проводится под давлением. Подобное воздействие приводит к разрушению прослойки металлических деталей и соединяет их посредством диффузии атомов. Метод рекомендуется применять для соединения изделий из одинакового материала.

Читайте также  Что такое наличник

Чтобы сварка получилась качественно, нужно выбирать хорошие электроды

Холодная сварка бывает трех типов:

  1. Точечная. Для процедуры используется устройство пуансон. Это оборудование осуществляет прессовку материала.
  2. Шовная. Этот тип холодной сварки может быть проведен по всей длине, или процедура выполняется посредством сварных точек, образующих единый шов.
  3. Стыковая. Чтобы заварить трубное изделие, проводится сильное сжатие свариваемых элементов (они должны быть закреплены зажимами).

Холодный метод станет отличным решением, если необходимо соединить пластиковые трубы с водой.

Сегодня имеется несколько вариантов соединения трубных изделий. Однако наиболее эффективным считается метод сваривания. Благодаря разнообразию технологий сварки каждый сможет выбрать наиболее удачный способ для изготовления надежного герметичного шва.

Советы и рекомендации

Хорошее качество сварного шва получается не сразу. Только со временем приходит опыт и требуемая сноровка. Чтобы конечный результат был как можно лучше, стоит следовать советам специалистов со стажем:

  • При стыковом или тавровом способах соединения деталей желательно использовать электроды толщиной 2-3 мм. Именно они показывают самый лучший результат.
  • Силу тока рекомендуется выставлять в диапазоне 80-100 ампер. Если сварка выполняется внахлест, то этот показатель можно увеличить до 120 ампер.
  • При заполнении сварочной ванны следует ориентироваться с высотой наплава: он должен выступать над металлической поверхностью на 2-3 мм.
  • Если выполняются работы с профильными трубами (сечение не круглое, а квадратное или прямоугольное), то применяется точечный способ соединения.

Несколько слов о точечном методе соединения заготовок. Он еще называется «прихватом» и сводится к тому, что свариваются небольшие участки на диаметрально противоположных сторонах. И только после этого ложится цельный шов. Подход исключает вероятность того, что одну из частей «уведет» под воздействием температуры.

Подготовка труб к сварке

Сварочный процесс начинается именно с подготовки. В первую очередь нужно выбрать электроды, которыми трубы и будут свариваться. Здесь два критерия выбора: материал, из которого делается металлический стержень, и обмазка – материал, покрывающий стержень.

Для сварки металлических труб используются плавящиеся электроды и неплавищиеся. В первых стержень плавится, во вторых нет. Во втором случае используется дополнительный материал – присадка, которая и заполняет собой сварочный шов. Практика показывает, что сварка труб плавящимися электродами сегодня в бытовых условиях используется чаще. Просто потому что этот способ проще.

Теперь, что касается обмазки электродов. Здесь несколько позиций, где используются различные материалы для образования защитной поверхности.

  • Рутиловые.
  • Кислотные.
  • Рутилово-кислотные.
  • Целлюлозные.
  • Рутилово-целлюлозные.
  • Основные.

У каждой позиции свои плюсы и минусы, поэтому при выборе необходимо учитывать условия сварки трубопроводов. Но есть среди них универсальный вариант – это электроды с основным покрытием. К данной категории относятся такие марки электродов, как УОНИ, ОЗС, ВИ, ЭА, НИАТ, ОЗШ и другие менее известные. Начинающим сварщикам рекомендуется проводить сварку труб электродами УОНИ.

Перед тем как сварить две трубы, необходимо понять, что существует несколько видов сварных соединений.

  • Встык, когда две трубы располагаются напротив друг друга.
  • Внахлест, так обычно соединяются две трубы разного диаметра, или одинакового диаметра, только одна из труб развальцовывается, то есть, ее диаметр механическим способом увеличивается.
  • Тавровое соединение, когда два трубопровода стыкуются в перпендикулярных плоскостях.
  • Угловое соединение, когда стык производится под углом меньше 90°.

Кстати, вариант под номером один кажется очень простым. Но в нем таится сложность самого процесса. Во-первых, варить такой шов лучше в нижнем положении, это когда электрод в стык соединения подается сверху. Во-вторых, проварить металл надо во всю толщину стенки.

И еще несколько полезных советов.

  • Для сварки трубопроводов встык и тавр лучше всего использовать электроды диаметром 2-3 мм.
  • Режим сварки, то есть, величина устанавливаемого тока должна быть в пределах 80-100 ампер. При сварке внахлест силу тока нужно поднять до 120 А.
  • Заполняемость сварочного шва должна быть такой, чтобы над плоскостью трубы металл поднимался на 2-3 мм.
  • Сварка профильных труб (квадратных) производится точечно. То есть, сначала сваривается небольшой участок на одной стороне, затем на противоположной, после на соседней и далее на противоположной соседней. После чего производится полная сварка стыков. Цель – чтобы труба не покоробилась в процессе ее нагрева.

Перед тем как варить трубы электросваркой, их необходимо подготовить. В основном это касается кромок. Вот последовательность, как это надо делать.

  1. Проверяются геометрические размеры на соответствие проводимому монтажу трубопроводов. Могут стыковаться трубы с разной толщиною стенки, что может привести к не провару толстой трубы или к прожогу тонкой.
  2. В разрезе трубопровод должен быть круглым, а не овальным или другой формы. Это просто обеспечит качество сваренного стыка и упростит сам процесс.
  3. Стенки труб должны быть без дефектов: трещин, заломов, расширений и так далее.
  4. Срез кромки должен быть прямым (90°).
  5. Кромки защищаются до металлического блеска (используется щетка, наждачка). Длина зачищаемого участка – не меньше 1 см от кромки.
  6. Удаляются масляные и жировые пятна, краска, обязательно торцы обезжириваются при помощи любого растворителя.

И хотя электроды УОНИ не являются капризными, то есть, с их помощью можно заварить даже ржавые детали, на качество шва влияют любые дефекты металла. Поэтому стоит уделить немного времени для подготовки кромок трубопровода.

Изготовление разъемных соединений

Для изготовления разъемных соединений потребуется приварить заготовку к фланцу. Работа ведется в нижнем положении. Лучшим вариантом является полуавтоматическая электродуговая сварка. Сварка фланцев может выполняться неповоротным швом, при этом может применяться операционный способ.

Стыковка стальной трубы производится под углом 90° к плоскости фланца, таким образом, упрощается работа по сборке разъемных соединений. Операция приваривания детали к фланцу выполняется аналогично операции по соединению труб.

Сварка труб ручной дуговой сваркой

Профессионалы советуют при сварке труб ручной дуговой сваркой делать тройной шов – он будет надёжнее одиночного. Наиболее удобно работать сварщику с поворачиваемой трубой. Сварка так называемых поворотных стыков производится следующим образом:

  • сначала соединяется одна четверть диаметра трубы;
  • потом трубу поворачивают на 180 градусов, и варится противоположный первому шву участок;
  • далее новый поворот и сварка второй четверти диаметра трубы;
  • после этого производится ещё одно вращение трубы, и соединяется оставшейся участок.

После очистки от окалины на первый шов наносят второй. Заключительный третий шов начинают наносить с противоположной стороны второму шву.

При сварке жёстко зафиксированной трубы применяется иная методика:

  • первый шов ведут снизу вверх до половины диаметра трубы, а потом опускается вниз, обратно к началу;
  • нанесение второго шва начинают также снизу, но ведут с другой стороны и в обратном направлении.

Другие способы сварки

Подобный способ сварки неповоротных стыков исключает непроваренные участки, и шов получается более надёжным. При выполнении третьего шва работают по схеме первого варианта.

Самое надёжное соединение даёт многослойная сварка. В некоторых случаях применяют сварку спиралью – очистив от окалины начальный шов, второй ведут параллельно валику первого.

Читайте также  Материал для обшивки стен

Сварка медных труб

Выбор способа сварки медных труб зависит от назначения соединяемых труб, герметичности шва и иных характеристик. Применяют три метода сварки – электродуговую, контактную и газовую.

Наиболее перспективной признаётся электродуговая сварка с использованием неплавящегося электрода из вольфрама и присадочной проволоки, в состав которой добавлены раскислители.

В качестве защитного газа целесообразно использовать азот, потому что сварка получается дешёвой.

Однако при работе с тонкостенными медными трубами лучше применять аргон.

Сварка стальных труб

Самой востребованной остаётся сварка стальных труб – как в производстве, так и в быту. Здесь существенную роль играет квалификация сварщика. Что касается сварочного оборудования, то используются электросварки, газосварки и полуавтоматы.

Перед началом сварки проводят предварительную тщательную очистку кромок от загрязнений и окислов, затем снимают фаску, что позволит получить V-образную площадь, благодаря которой шов станет прочным и герметичным.

При сварке газовой горелкой достаточно одного шва. С целью исключения непровара окончание шва немного накладывается на начало. Сорт присадочного материала должен быть одинаковым с металлом свариваемой трубы.

А самыми распространёнными на сегодня являются электросварка и полуавтоматическая. В обоих случаях процесс начинается с подготовки свариваемых труб. Затем соединяемые части центрируют и равномерно прихватывают в трёх-четырёх точках.

Первый шов «тройкой». Важно заполнить фаску по высоте всего на две трети. После очистки шва от шлака и проверки качества работы, меняют электрод «четвёрку» и приступают к нанесению дополнительного шва.

Сварка оцинкованных труб

Специальная технология сварки оцинкованных труб позволяет соединять их, не нарушая цинкового покрытия. На место стыковки наносят флюс, который и обеспечивает защиту от выгорания покрытия. Под флюсовым слоем цинк сначала от воздействия тепла становится вязко-жидким, затем расплавляется, но не выгорает и не испаряется. По завершению сварки это обеспечивает защиту от коррозии.

При работе с оцинкованным материалом крайне важно наличие вентиляции. В противном случае от цинковых паров сварщик может «заработать» лёгочное заболевание или хуже того, задохнуться.

Сварка профильных труб

Основной способ сварки профильных труб – обычное соединение торцов встык. Выполняют её дуговым или газовым методом, но благодаря простоте и качественному шву больше распространён первый из них. Однако электросварка профильной трубы требует опыта работы сварщика, хотя бы небольшого.

Много зависит, к примеру, от правильного подбора электрода. Чем он толще, тем мощнее дуга. Излишне толстым электродом профильную трубу можно прожечь, а слишком тонким получить непрочный шов. Учитывая то, что для данного изделия характерная толщина составляет 1,5-5 мм, подойдут «двойка и «тройка».

При работе с профильными трубами важна скорость движения электрода по материалу. Если замедлиться, то есть риск прожечь деталь, при убыстрении – получить некачественный шов. Оптимальное движение подбирается опытным путём.

Сварка газовых труб

Настоящего профессионализма требует сварка газовых труб, которая довольно опасна. Работать нужно быстро и качественно.

Перед началом соединения обрабатывают кромки труб: очищают от загрязнений. Если труба толстостенная – больше 4 мм, то производят скос кромок для облегчения прогревания металла на месте контакта.

Практикуются два способа сварки газовых труб:

  • сварка слева направо. Применяют тогда, когда толщина металла больше 5-ти мм. Дуга направляется на уже приваренный участок, вместе с горелкой перемещается присадка. Вариант экономит расход газа и повышает производительность на 25%;
  • сварка справа налево. Здесь горелку продвигают по не приваренным участкам – присадочная проволока «идёт впереди паровоза». Лучший метод для работы с тонкостенными газовыми трубами.

Сварка трубопроводов

Способ электродуговой сварки трубопроводов часто применяют при монтаже или изготовлении технологических линий. Производятся они на постоянном или переменном токе.

Экономичным, а значит, более выгодным является сварка на переменном токе, потому что получается меньший расход энергии. Да и оборудование требуется более доступное.

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.