Сварка неповоротных стыков труб — основные технологии

Один из самых сложных видов сварочных работ — сварка неповоротных стыков трубопроводов различного назначения.

Основная сложность заключается в необходимости выполнения сварки в различных положениях (нижний, вертикальный, потолочный шов).

Содержание

Сварка неповоротных стыков трубопроводов, при толщине стенки 12мм, происходит с выполнением трёх слоёв шва. Высота каждого слоя не превышает 4мм, а ширина валика равна 2-3 диаметрам сварочного электрода.

Стыки труб с диаметром более 300мм сваривают обратно-ступенчатым способом. Рекомендуемая длина каждого участка составляет 150-300мм. Порядок их сваривания показан на схеме ниже. Цифрами указана последовательность сварки участков по слоям, а стрелками — направление сварки.

Общие сведения

Принцип работы

Дуговая сварка в своем большинстве используется для создания трубопровода, в котором толщина стенок труб от 3 мм и номинальным сечением от 80 мм.

Температура плавления иногда достигает 3500 градусов по Цельсию.

Для достижения качественного соединения приходится заполнять стык расплавленным металлом и вдоль и поперек. Количество слоев напрямую связано с толщиной стенок изделия.

Какого качества будет выполнено соединение, влияет не только сварочный аппарат, в первую очередь это зависит от правильного выбора и подготовки электродов.

• С целлюлозной пленкой – для труб с большим сечением
• Рутиловое покрытие – для угловых и коротких прихватывающих швов
• Целлюлозно – рутиловый – для сложной сварки.

Так же для осуществления дуговой сварки труб понадобится трансформатор – выпрямитель или инвертор, для создания постоянного тока.

Хорошо если сварочный агрегат оснащен несколькими режимами работы(с разного вида электродами)

Нюансы дуговой сварки

• Аппарат следует включать, только тогда, когда электрод коснулся изделия
• Важно следить за размером образующейся электрической дуги.
• Сварка производится плавными движениями, что гарантирует равномерное заполнение шва расплавленным металлом
• Плавные движения из стороны в сторону контролируют толщину соединения
• Изделия с большим сечением и толстыми стенками свариваются с внутренней стороны и внешней.

Подготовка к проведению работ

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

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

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

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

Для зажигания дуги используют технологию скольжения или впритык.

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

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».

Правила техники безопасности

Приступая к соединению поворотных стыков труб или неповоротных аналогов, нужно знать, что работы такого типа имеют высокий уровень опасности. Поэтому необходимо выполнять определенные требования.

Соединение трубных изделий встык посредством газовой или электрической сварки необходимо выполнять на специально оборудованных площадках, которые имеют специальное оснащение, включая различные средства защиты от электрической дуги. Эти элементы распределяются так, чтобы присутствующие поблизости люди были полностью изолированы.

Для соединения трубных изделий, имеющих большое диаметральное сечение и вес свыше 20 кг, рекомендуется использовать специальные подъемники. Вход на площадку требуется освободить, его ширина не может быть менее 1 м. Рабочие температурные значения в помещении должны поддерживаться в пределах +160С. Обязательным условием считается наличие вентиляционной системы и свободное пространство.

Согласно технологии осуществления работ, предполагающих использование сварочного оборудования, все металлические детали и элементы должны быть заземленными (про «Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов»). Аналогичные требования предъявляются для корпуса трансформатора и рабочего места. Применение сварочного устройства допускается только с изолированными проводами и кабелем.

Как уже говорилось выше, соединение неповоротных стыков трубы выполняется несколькими способами, которые напрямую зависят от того, как расположена труба.

Технология работы с неповоротными стыками

Чаще всего применяется трехслойная технология наложения шва (коренной, заполнение кромок и лицевой шов). При этом все смежные сварные швы должны перекрываться минимум на 15-20 мм. Для труб, диаметр которых 9 мм, применяется налаживание 3 слоев (каждый по 3 мм), при этом необходимо выбирать режим работы с дугой минимальной длины (до 25 мм).

Сварка неповоротных стыков труб может выполняться по нескольким технологиям, большую роль играет пространственное положение заготовок.

Вертикальное расположение трубы

В этом случае технология практически не отличается от наложения горизонтального шва, единственная разница заключается в том, что по перемещению по окружности трубы необходимо менять угол наклона электрода.

Технологический процесс:

• Корневой шов варится за два прохода, при этом, при налаживании второго валика необходимо проплавлять первый слой, это даст гарантию качества корня шва. Режим работы (величина сварочного тока и скорость выполнения работ) определяется исходя из толщины стенки трубы и величины зазора между соединяемыми элементами.
• Заполнение кромок может осуществляться на достаточно высокой скорости, при этом используется положение электрода углом назад или под прямым углом.
• Замки смежных слоев должны выполняться со смещением минимум на 5-10 мм.
• Лицевой слой наплавляется узкими валиками, от скорости сварки во многом будет зависеть плоскость получаемой поверхности.

Сварка горизонтально расположенных труб

Такие стыки варить самостоятельно стоит только в том случае, если уже есть существенный опыт выполнения других типов сварочных работ, например уже осуществлялась сварка поворотных стыков труб.

Как уже говорилось, основная сложность заключается в необходимости выполнения сварки в трех положениях — нижнее, вертикальное, потолочное.

Это требует постоянной регулировки силы сварочного тока, угла наклона электрода, изменения скорости выполнения работ:

• На каждом этапе процесс необходимо выполнять непрерывно.
• Для каждого из них необходимо выбирать определенную силу сварочного тока. При выполнении потолочного шва она должна быть увеличена (на 10-20%).

Трубы под углом 45 градусов

В данном случае сварной шов расположен под определенным углом к горизонту. В связи с этим исполнитель должен обладать универсальными навыками, позволяющими выполнять сварку в горизонтальном и вертикальном положении. Сварочный шов может быть сформирован только при выполнении многих манипуляций с электродом (смена направления сварки, изменение угла наклона).

Стоит в нескольких словах остановиться и на этой технологии, ведь сварка поворотных стыков труб должна быть освоена в совершенстве перед выполнением работ с неповоротными соединениями.

Выбор технологии в данном случае зависит только от диаметра свариваемых труб:

• При соединении газовых труб, (диаметром до 200 мм), сварка выполняется в несколько слоев без остановок. Для этого труба постепенно проворачивается по мере заполнения сварочного шва. Сварка поворотных стыков металлических газовых труб имеет свои особенности. Так 2 и 3 слои шва должны накладываться в противоположном первому слою направлении, замок (перекрытие предыдущего слоя) при этом не должно быть меньшим 10-15 мм.
• При сварке других труб небольшого и среднего диаметра их окружность делится на четыре сектора и выполняется их поэтапная проварка. После наплавления металла на первые два сектора труба поворачивается на пол оборота, после чего продолжается выполнение работ.
• При сварке труб значительного диаметра (более 50 см) окружность трубы делят на большее количество секторов (по 150-300 мм). Заполнение шва выполняется так же посегментно, сплошным наплавляется только лицевой (3 слой).

Выполнение неповоротных стыков требует существенного опыта выполнения сварочных работ, поэтому их выполнение стоит доверить профессионалам.

Особенно, если речь идет о трубопроводах с повышенными требованиями по герметичности сварных соединений.

Сварка неповоротных стыков труб

Вертикальные неповоротные стыки сваривают снизу вверх.

Сварку первых трех слоев в стыках труб диаметром более 219 мм следует выполнять обратноступенчатым способом. Длина каждого участка должна быть 200-250 мм.

Длина участков последующих слоев может составлять половину окружности стыка. Стыки труб с толщиной стенки до 16 мм можно сваривать участками длиной, равной половине окружности, начиная со второго слоя.

Очередность выполнения швов (1-14) и слоев (I-IV) одним сварщиком

Очередность наложения превого слоя двумя сварщиками при сварке неповоротных стыков труб диаметром более 219 мм

Горизонтальные неповоротные стыки труб диаметром более 219 мм, выполняемые одним сварщиком, необходимо сваривать обратноступенчатым способом участками длиной 200-250 мм. Четвертый и последующие слои можно сваривать вкруговую.

Очередность (1-12) выполнения швов одним сварщиком

При сварке горизонтального стыка двумя сварщиками последовательность сварки корневого шва зависит от диаме тра труб. Если диаметр менее 300 мм, то каждый сварщик заваривает участок длиной в половину окружности. В один и тот же момент сварщики должны находиться у диаметрально противоположных точек стыка. Если диаметр труб 300 мм и более, то корневой шов сваривают обратноступенчатым способом участками по 200-250 мм.

В стыках труб диаметром до 300 мм с толщиной стенки более 40 мм первые три слоя следует сваривать обратноступенчатым способом, а последующие слои — участками, равными половине окружности.

Стыки труб из низколегированных сталей диаметром свыше 600 мм при толщине стенки 25-45 мм сваривают так: все слои шва выполняют обратноступенчатым способом участ ками не более 250 мм.

Трубы диаметром более 600 мм из хромомолибденованадиевых сталей сваривают одновременно двое и более сварщиков, у каждого из которых свой отрезок стыка. Применяют обратноступенчатый способ (участки по 200-250 мм). Четвертый и последующие слои допускается выполнят ь участками, равными четверти окружности.

Очередность выполнения и примерное расположение слоев и валиков (1 — 20) при сварке вертикального и горизонтального стыков толстостенных труб из углеродистых и низколегированных сталей

Ошибки при дуговой сварке

1. Плохо просушены электроды
2. Когда производится замена электрода, не сделана защита в месте прерывания сварного шва.
3. Плохо очищенные поверхности соединяемых деталей
4. Сквозняк в трубопроводе.

О четвертом пункте чуть подробнее.

Бывает образовывается пора. Зачистили, закидали, отшлифовали и опять пора. И так может повторяться несколько раз. Такое может происходить из-за наличия «гуляющего» воздуха в трубе. Чтобы купировать доступ атмосферы, следует просто закрыть свободные отверстия соединяемых труб.

Выполнение замков

Этап выполнения замков предполагает окончательные работы по формированию валиков. При этом сварка каждого валика сопровождается заступом на основной шов величиной 2 мм. Готовый замок представляет исходную точку валика, со смещением по отношению к предыдущему слою на 5 мм.

Декоративный шов завершает сварку труб в неповоротном положении. Выполняя наплавку в горизонтальном положении, формируют узкие валики. Последний из них должен быть абсолютно плоским. Сваривание выполняется в высокоскоростном режиме.

При полном сваривании стыка должен учитываться весь периметр без обрыва. Допускается смещение замков относительно друг друга не больше, чем на 50 мм.

Многопроходной вид сварки поворотных и неповоротных труб, имеющих толстые стенки, предполагает спиралевидное ведение. В этом случае сокращается количество замков и, как следствие, уменьшается число дефектов. Сварку следует прекращать на расстоянии около 20 мм от начала валика, чтобы выровнять сварные швы по высоте. Больший валик можно подрубить, а также сточить.

Подрубить валик можно практическим способом, позволяющим снизить количество замков и выполнить более качественное соединение. Такой способ берет начало от кромки валика, которая подплавляется задержкой дуги. Затем делают заход на валик с действующей электродугой и переходят на следующий слой, учитывая предыдущий. В результате окончание одного слоя становится продолжение другого валика.

Особенности сварки при минусовых температурах

Сталь при варке в минусовые температуры становится хрупкой. Возможно образование таких повреждений, как горячие трещины, термическое разрушение и т.п.

Чтобы подобных проблем не возникло, следует:

1. Детали трубопровода соединить с максимально плотным прилеганием
2. Разогреть металл до светло – красного оттенка
3. Увеличить силу тока до 20%

Как варить горизонтальный стык

В отличие от других технологий, в этой нет необходимости полностью разделывать сварочные кромки неповоротных стыков. Все действия выполняются с помощью дуговой сварки.

Есть смысл оставить незначительную десятиградусную разделку, что позволит не потерять качество сварки швов и упростить процесс совмещения труб. Горизонтальный шов можно производить как справа-налево, так и слева-направо, выбирайте как вам удобней.

Рекомендуем послойно накладывать неширокие швы на горизонтальные трубы. Сначала сварочным валиком провариваете основание шва, диаметр проводника берется 4 мм.

Согласно закону Ома ток выставляется в пределах 170-190 А. Выполняйте проводником повторяющиеся возвратно-поступательные движения, пока на месте совмещения труб формируется нитевидный сварочный валик высотой 1.5 мм.

В этот момент проделываются два покрытия прослойки сварного соединения неповоротного стыка, первая аккуратно очищается, а вторая наносится на первую, при этом проводник производит незначительные колебания между нижней и верхней кромками.

Второй слой делать в том же направлении, что и первый. Третий слой выполнять в режиме повышенного тока (до 300 А), его направление должно быть противоположно направлениям предыдущих слоев.

Угол наклона электрода выбирается достаточно большой, чтобы сварочная ванна не стремилась вниз. Также рекомендуется задействовать электрод с диаметром 5 мм, что позволит значительно ускорить процесс сварки.

Сварщики используют в работе три положения электрода при сварке неповоротных труб: «углом назад», «под прямым углом», «углом вперед». В описанном методе рекомендуется применять первые два. Третий сварной валик заполняется на 75% от второго.

Четвертый по счету валик выполняется на режимах, аналогичных третьему, а его направление не меняется. Проводник прикладывайте к вертикальной трубе под углом 80-90 градусов.

Если металл стекает вниз, то рекомендуем немного уменьшить силу тока, быстрее делать проход электродом. Также можно отрывать сварочную дугу на короткое время, чтобы поверхность успевала немного остыть.

Итак, при сваривании горизонтальных швов неповоротных стыков с помощью трёх или более сварочных прослоек, каждый слой, начиная с третьего, выполняйте в противоположных друг другу направлениях.

Для конструкций диаметром менее 200 мм применяется метод сварки сплошными швами. Для изделий диаметром более 200 мм используйте так называемый обратноступенчатый метод. Длину каждого готового участка трубы советуем делать не более 300 мм.

Осуществление сварки трубопровода под 45-градусным углом

При выполнении такого вида сварки сварной шов располагается под определенным углом. Он образуется только при проведении существенного количества действий с электродом: изменение направления сварки; изменение угла наклона. В этом состоит основная особенность данного вида сварки, что, в свою очередь, требует от исполнителя определенного уровня профессионализма и универсальных навыков. Это требование в особенности касается трубопроводов с высокими требованиями к герметичности сварных элементов.

Важно запомнить, что выбор технологии сварки трубопровода под углом 45 градусов напрямую зависит от диаметра свариваемых труб:

•  “Варить” газовые трубы до 200 мм диаметром нужно несколькими слоями подряд. С этой целью в процессе работы трубу плавно проворачивают по мере заполнения сварочного шва.
• При работе с другими видами труб до средних размеров в диаметре, их окружность делят на 4 сегмента и производят их последовательную проварку. После наплавления металла первых двух сегментов, трубопровод поворачивают на пол оборота, после чего работы продолжаются.
•  Окружность трубы следует разделить на большее количество сегментов, если работы ведутся с трубой значительного размера (от 50 см). Размер сегментов должен быть от 150 до 300 мм.

Правильный способ сваривания корня шва

При правильном сваривании корня газом и электричеством необходимо зачистить конец и начало под нож после варки, чтобы скрыть след от перехода на следующий электрод. Сварки корня вторым электродом нужно начать с уже защищенных и проваренных мест, покрывая их следующим слоем. Сварка корня, произведенная по этой технологии, позволяет создать очень надежный шов.

Во время сварки нередко можно обнаружить внутренние и наружные дефекты различного вида. К наружным дефектам относят брызги, пары микротрещины, вогнутый корень и тому подобные.

Некоторые из них можно исправить, но изначально стоит продумать денежную целесообразность подобного ремонта.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...