Сварка газовых труб под давлением

Обновлено: 04.10.2024

Сварка Труб

Газовая сварка труб – одна из наиболее популярных технологий, в ходе которой используется термомеханический способ соединения элементов конструкции. Суть процесса заключается в том, чтобы нагреть кромки отдельных участков трубопровода до расплавленного состояния при помощи сварочной горелки и высокотемпературного пламени, образованного за счёт сжигания газокислородной смеси.

Для получения технологического зазора в сварочном соединении используется расплавленная присадочная проволока.

Особенности применения газовой сварки

Технология газовой сварки труб позволяет использовать данную методику в работе с любыми видами металла, которые используются при производстве. При этом трубы из свинца, чугуна, меди или латуни значительно легче будет сварить при использовании газового способа в сравнении с дуговым. Кроме того, существенную роль играет простота необходимого для выполнения работ оборудования, которое к тому же не требует значительных капиталовложений.

При газовой сварке труб чаще всего используется смесь кислорода и ацетилена. Смешивание происходит следующим образом: очищенный кислород под давлением около 150 атм. из стальных баллонов через редуктор, предназначенный для снижения давления газа в системе до номинальных рабочих параметров, по отдельному резиновому шлангу с ниппелем подаётся в сопло. Ацетилен – газ, горящий в струе кислорода при температуре пламени до 3 000 ˚С транспортируется в камеру для смешивания по отдельному шлангу.

Материалы и аппараты для газовой сварки

Основными инструментами для выполнения подобных работ становится резак и горелка с подключёнными к ней шлангами для подачи ацетилена и кислорода. В процессе газовой сварки труб можно регулировать тепловую мощность путём изменения интенсивности потока кислорода и горючего газа. Инжекторные и безинжекторные горелки используются не только для выполнения сварочных работ, но и для наплавки, пайки или подогрева металла.

Прежде, чем попасть в сопло горелки кислород и ацетилен подаются в специальную камеру для лучшего смешивания. Доля обоих газов в составе смеси может быть отрегулирована при помощи кранов. Таким образом, создаются необходимые условия для того, чтобы металл нагревался до температуры сгорания в подаваемой струе кислорода с максимальной эффективностью.

В некоторых случаях допускается замена ацетилена парами керосина, пропаном, водородом или метаном. Эти газы-заменители используются достаточно часто ввиду сравнительно высокой стоимости ацетилена.

Недостатками такого решения можно назвать существенно более низкую температуру пламени при их сгорании (в среднем этот показатель ниже на 450-750 ˚С).

В связи с этим технология газовой сварки труб включает дополнительное использование флюсов при работе с чугуном или цветными металлами, сварочной проволоки с повышенным содержанием марганца и кремния,как эффективного раскислителя.

Оборудование для газовой сварки

Горючий газ и кислород.
Проволока нужной марки для выполнения присадки, флюс или сварочный порошок при необходимости.
Кислородные редукторы, понижающие давление до рабочих значений.
Генератор для синтеза ацетилена из карбида кальция или баллон с готовым газом.
Горелки с набором наконечников, который позволит работать с деталями различной толщины и параметров плавкости.
Рукава для подачи газа к соплу.
Набор инструментов для очистки металла в ходе работы.

Газовая сварка труб — преимущества и недостатки технологии

Среди базовых преимуществ газовой сварки стоит отметить его простоту в сравнении с другими технологиями, которые позволяют добиться аналогичного результата. Кроме того, в данном случае нет необходимости в использовании сложного дорогостоящего оборудования или источника энергии. Путём регулирования мощности пламени можно достаточно легко переходить к сварке разных по толщине и тугоплавкости элементов трубопровода.

Среди недостатков существенно то, что в процессе выполнения работ образуется достаточно большая зона теплового нагрева. Кроме того, неблагоприятным фактором является невысокая скорость нагрева в сравнении с электродуговой сваркой.

Газовая сварка труб требует достаточно высокого уровня знаний и опыта для качественного выполнения поставленной задачи: необходимо правильно выбрать мощность пламени, добиться оптимального соотношения пропорций в газокислородной смеси, чтобы избежать коробления свариваемых деталей и получить сварное соединение высокого качества.

Сварка трубопроводов высокого давления

Трубы высокого давления активно используются сегодня практически во всех отраслях промышленности (прежде всего в энергетической, нефтегазовой, химической, в сфере ЖКХ).

Для каждой из них при строительстве подобных систем в первую очередь важна высокая надёжность узлов соединений, а следовательно, сварка труб высокого давления требует особого подхода, соблюдения технологии выполнения всех операций для получения должного результата и серьёзный контроль качества.

Что важно учитывать при сварке?

Сварка трубопроводов высокого давления сопровождается целым рядом специфических моментов, которые необходимо учитывать при выполнении работ:

При сравнительно небольшом диаметре трубы она имеет достаточно большую толщину стенки.
Шов должен быть идеально прочным и герметичным, обязательно выдерживать экстремально высокие или низкие температуры рабочей среды.
Такой трубопровод должен обладать высокой коррозионной стойкостью.

При выполнении сварочных работ при строительстве сетей высокого давления может быть использован или метод электродуговой, или газовой сварки (последняя может быть применена только тогда, когда диаметр труб будет составлять 6-25 мм). Использование ручной электродуговой сварки допускается при работе с системой, в которой труба будет иметь диаметр 25-100 мм. При больших габаритах необходим полуавтоматический или автоматический аппарат с обязательной ручной подваркой корня шва.

Сварка газопроводов высокого давления – отдельная категория, которая нормативную базу с некоторыми специфическими особенностями. Для проверки качества предложенных производителем труб для наружной и внутренней поверхности трубы проводится обязательная дефектоскопия. В дальнейшем в отношении выполнения сварочных работ действуют те же нормы, что и для любых других трубопроводных линий, но с учётом действующих в данной отрасли ГОСТ.

В процессе выполнения работ необходимо для каждого из швов нужно делать 4-10 слоёв (число зависит от особенностей металла, его характеристик, вида трубопровода).

Кроме того, важно учесть, что для сварки труб высокого давления диаметром менее 40 мм требуется выполнение V-образной разделки сварных кромок, при диаметре более 60 мм – использование подкладных колец.

Специфика выполнения сварочных работ

Одной из важнейших проблем во всём процессе сварки труб становится то, что в нагреваемой зоне в 1-2 см от шва металл может изменить свою структуру, что приводит к снижению его технических характеристик. В результате трубопровод в этих местах может просто не выдержать сложных условий эксплуатации. Решением вопроса становится выполнение специальной обработки сварного шва и прилегающей к нему зоны (чаще всего это термообработка).

Особенности всей процедуры во многом зависят от материала изготовления труб, её точных размеров и параметров.

Оптимальным вариантом для такой обработки (при производственных условиях выполнения сварки трубопроводов высокого давления) станет:

Технология сварки газовых труб

Cварка газовых труб проводится по различной технологии: плазменной, газовой, аргоновой, электродуговой. Соединения должны быть качественными, новички до монтажа газопроводов не допускаются, только специалисты с личным клеймом. Процесс регулируется ГОСТ 16037-80 и СНиП III-42-80. Выбор способа сварки зависит от сплава. Для монтажа используют стальной и пластиковый прокат. Для газопроводов бытового назначения традиционно используют металл.

Способы сварки

Технология монтажа зависит от диаметра трубы и толщины стенки:

Газосварку ацетиленом или пропаном используют для труб до 150мм диаметром и стенкой до 6 мм. Стыки до 3 мм толщиной варят без разделки, на остальных предварительно срезают кромки под острым углом для образования прочного соединения.
Аргонодуговая, MIG/MAG сварка применяется для стальных газопроводов.
Электросварку проводят при небольших объемах, число проходок зависит от толщины проката. Для работы используют автоматическое, полуавтоматическое или ручное сварочное оборудование.
Полуавтоматом обычно делают финишный слой, применяют флюсы или защитную атмосферу.
При внутридомовой разводке электросварку применяют в исключительных случаях, обычно используют газовое оборудование.

У каждого из методов есть плюсы и минусы. Многое зависит от свариваемого материала, доступа к трубе на монтируемых участках.

Электродуговое сваривание

При сварке газовых труб электросваркой работы начинают с подготовки кромок. Их выравнивают болгаркой под прямым углом. Заусенцы зачищают напильником. Если стенки толще 3 мм, проводится разделка кромок под углом до 60°. Со стыков удаляют ржавчину, грязь, затем приводят обезжиривание.

Перед проходом шва детали прихватывают в нескольких местах плавящимися электродами в несколько проходов:

тонкие стенки 3 мм варят за один раз;
до 6 мм – в два слоя;
более 6 мм толщиной – в три и более.

Поворотный стык проходят за один прием полностью, для работы применяют специальные вращатели. При затрудненном доступе шов варят фрагментарно, заполняя весь стык расплавленным металлом. Финишный слой делают сплошным, стыки сварочных соединений привариваются внахлест.

Сварка MIG/MAG

Технология Metal Inert/Active Gas предусматривает создание защитной атмосферы над рабочей зоной. Сварка газовых труб методом MIG/MAG применяется для проката из углеродистых сталей, заключается в подаче присадочной проволоки, расплавлением ее воздействия электрической дуги. Защитная атмосфера препятствует окислению расплава. В инверторных полуавтоматах присадочная проволока выполняет функцию токопроводящего электрода. Подача газа регулируется редуктором или расходомерным устройством. Способы сварки:

ручной – сварщик подает присадку в сварочную ванну самостоятельно (самый простой и малозатратный вариант выполнения сварочных работ);
в полуавтоматическом режиме присадка подается через пистолет с регулируемой скоростью (работа с инверторным оборудованием требует определенных навыков, умения контролировать шов);
при использовании автоматов скорость подачи присадочной проволоки фиксированная (применяется дорогостоящее оборудование).

В качестве защитной атмосферы используется углекислый газ, средний расход для тонкостенных труб – 15 л/час. Присадочная проволока подбирается по типу материала трубы.

Аргонодуговой способ

Сваривать газопроводы по технологии TIG (Tungsten Insert Gas) нужно с использованием тугоплавких электродов на основе вольфрама. Он создает электродугу, под воздействием которой:

расплавляются кромки стыкового соединения (при работе на тонкостенных трубах и прокате из ст.10, ст.20);
расплав образуется разогревом присадочной проволоки.

При сварке магистральных трубопроводов пользуются выпрямителями или инверторами. Облако защитного газа создается над всей рабочей поверхностью, аргон ионизируется при обратной полярности.

Сила рабочего тока зависит от химического состава сплава, толщины проката. Возможные значения от 150 до 500 А. По ампераж подбирают диаметр электрода.

Газовая сварка

Суть метода в расплавлении металла под воздействием пламени. Газосварка применяется для монтажа трубного проката с толщиной стенки свыше 3,5 мм. Ацетиленом или другим горючим газом создается температура до 3000°С. Тонкостенный прокат варят с использованием защитных флюсов, они предохраняют трубу от прожогов.

В рабочую зону присадочная проволока подается перед горелкой, она образует ванну расплава, формирует катет шва. Наплавочный валик формируют движениями горелки, направлением пламени. Прочные соединения получаются только при равномерном разогреве стенок и присадки, важно избегать непроваров, чтобы не было утечек газа.

Когда доступ к стыку затруднен, используют операционный шов. В доступных местах делают поворотные соединения. При монтаже труб внахлест, если требуется перейти с одного диаметра на другой, место соединения наплавляют в несколько проходок, чтобы образовался сглаживающий слой. Качество швов при ацетиленовой сварке хуже, чем при MIG/MAG или TIG, качественные соединения по силам только опытным сварщикам. У начинающих возможны прожоги и непровары.

Особенности проведения сварочных работ в квартире

Для сварки трубопровода низкого давления небольшого диаметра традиционно применяют электродуговую ручную или полуавтоматическую сварку. При стыке участков разного диаметра нужны переходники, без них надежность газопровода снижается.

Перед сваркой газовых труб в квартире проверяют, перекрыт ли газ. Если требуется демонтаж участка, используют резак. При переносе трубы стык заглушают, наваривая пятак из металла. Основные этапы проведения работ:

производится продувка монтируемого участка, чтобы удалить остатки природного газа;
резаком демонтируется заменяемый участок;
кромки стыка зачищаются, обезжириваются;
после сварки магистраль заполняется;
каждый стык проверяется в тестовом режиме на герметичность (на шов наносится мыльная смесь, если появились пузырьки, есть утечка).

К газоходам предъявляются особые требования, самостоятельный монтаж или демонтаж газопроводов запрещен.

Работы по магистральной разводке проводятся с разрешения газоснабжающей организации после утверждения проекта. Обязательно предусматривается врезка запорной арматуры – специальных кранов, перекрывающих подачу газа.

В многоквартирных домах работы проводятся под контролем газовой службы, в частных домах владельцы могут монтировать трубы самостоятельно, но придерживаясь требований СНиП.

Стыковое соединение труб по силам опытным сварщикам. От герметичности газопроводов зависит пожарная безопасность здания. Даже при небольшом дефекте возможны утечки, поэтому контроль соединений проводится в обязательном порядке.

Как варить трубы электросваркой, полуавтоматом, газом

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

Особенности сварки труб

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

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

В технологии сварки труб есть отличительные особенности выбора рабочего тока:

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

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

Как правильно и ровно сварить трубопровод

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

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

Подготовка труб под сварку

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

Способы сварки труб

Для сварного соединения труб чаще применяют три способа:

— ручная с использованием плавящихся электродов;

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

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

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

Еще бывает контактная, ультразвуковая, термомеханическая сварка.

Газовая сварка

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

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

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

Метод ручной дуговой электросварки

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

Выбор электродов

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

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

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

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

Читайте также: