Сварка продольных швов труб

Обновлено: 20.09.2024

При эксплуатации отопительного оборудования на газу в бытовых условиях, иногда может быть нарушена герметичность трубопровода в местах, выполненных газовой сваркой. Чаще всего, это участки в поперечных местах соединений трубопровода, но иногда может понадобиться сварка продольных швов труб.

При наличии сварочного аппарата и хороших навыков сварщика для выполнения ремонтных работ своими руками понадобится только знание технологического процесса сварки. Качественное проведение работ состоит из нескольких этапов, которые регламентируется в РД 153-34.1-003-01 Минэнерго согласованных с Госгортехнадзором.

Рис.1 Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом

Выбор технологии проведения сварки и расходных материалов

В соответствии с требованиями РД, продольные швы следует сваривать ручной электродуговой или автоматической сваркой неплавящимися электродами при подаче диоксида углерода с применением порошковых электродов.

При сваривании труб толщиной до 10 мм. допускается выполнение всей линии шва аргонодуговой сваркой.

При сваривании трубопровода небольшого диаметра (до 150 мм.) с толщиной стенки до 8 мм. из легированных и углеродистых сплавов допустимо использование сварки газом с применением ацетилена и кислорода.

Участок производства работ должен быть закрыт от осадков и ветра, сварщик обязан иметь защитные кожаные рукавицы и маску, для сбивки шлака и очистки от ржавчины понадобится молоток, зубило и металлическая щетка.

Рис.2 Электродуговая сварка с аргоном

Электроды

При ручной электродуговой сварке трубопроводов из любого вида сталей используют соответствующие марки электродов согласно требованиям государственных стандартов (ГОСТ 9467, 9466 и 10052).

Перед применением сварочных электродов их нужно прокалить в режиме, соответствующем стандарту или указанному на этикетке, подавляющую массу основных электродов необходимо использовать в течение 15 суток после прокаливания. При этом следует учитывать, что прокалка электродов допускается не больше трех раз.

Сварочная проволока

Присадочная проволока используется при аргонодуговой электросварке в ручном и автоматическом режиме, механизированной, ацетилено-кислородной и автоматической сварке под флюсом.

Марку проволоки определяют по химическому составу обрабатываемого материала и видам электросварочных работ. Проволока должна соответствовать требованиям ГОСТ 2246, иметь чистую поверхность без окалины, ржавчины, грязи и масла.

При загрязнении проволочную бухту очищают флюсом, войлоком, наждачными материалами, перед очисткой ее лучше отжечь 1,5 — 2 часа при температуре от 150 до 200 С.

Для проведения механизированной сварки берется самозащитная проволока из порошка (ГОСТ 26271), которая перед использованием прокаливается в порядке, соответствующем государственному стандарту и должна быть использована в течение 5 суток.

Рис. 3 Электроды для сварных соединений труб — применение

Статья по теме:

Как заварить трубу с водой – несколько проверенных вариантов. Если столкнулись с проблемой протечки стальной трубы, а возможности отключить воду нет, то на нашем сайте есть отдельная статья, рассказывающая про варианты сварки трубы под давлением с водой.

Сварка продольных швов труб – подготовка и технология

Перед проведением сварочных работ проверяют оборудование на комплектацию и исправность, используемые материалы обрабатываемых трубопроводов (для определения химического состава стали используются паспорта и сертификаты).

При подготовке к свариванию стыков они проходят проверку на:

качество подготовки, соответствие форме и размерам;
качество очистки поверхности внутри и снаружи кромок;
плавность и форму переходов с малого сечения на больший размер;
соответствие допускам толщины стенок на свариваемых концах.

Применяемые электроды, проволоку и флюсы проверяют на соответствие стандарту и качество по сертификатам, паспортам и этикеткам на упаковках.

Электроды для электродуговой сварки испытывают с помощью образцов сварных соединений на таврах из двух погонов, сделанных из трубных пластин, сваривание проводят в один проход в потолочном расположении.

Рис. 4 Марки присадочной проволоки и их применение

Подготовка стыков трубопровода к свариванию

Обработку концевых кромок свариваемых труб проводят механическими способами на станках или шлифмашинкой, используя резцы, фрезы и абразивные круги.

Также стыки труб из марок с низким содержанием углерода и легирующих добавок можно подготавливать методами кислородный и дуговой резки с дальнейшей их зачисткой режущим или абразивным инструментом.

Сварочные стыки трубопровода с мелкими уступами и неровностями, мешающие его соединению, зачищают абразивным кругом или напильником, избегая заостренных углов и резких изломов.

Что делать, если разница внутренних диаметров труб для сваривания превышает допуск

В случае соединений труб с недопустимыми отклонениями внутренних диаметров применяют следующие методы:

Раздача механическим способом трубного конца с наименьшим внутренним диаметром, при этом допускается использование нагрева кромки. После выполнения операции требуется проверка толщины его стенки на соответствие минимальным допускам.
Расточка внутренней стенки изделия с малым диаметром под конус для сопряжения с внутренней поверхностью трубы большего размера или вытачивание ее внутренней стенки под подкладное кольцо.

Рис. 5 Методы стыковки элементов с различным внутренним диаметром

Наплавление на внутреннюю стенку элемента с большим внутренним диаметром металлического слоя, с дальнейшим его выравниванием абразивными материалами для плавного сопряжения со стенкой малого внутреннего диаметра. При использовании данного способа толщина наплавленного слоя должна быть не более 6 мм., работу проводят ручной электродуговой или аргонодуговой сваркой неплавящимися электродами. Форма наплавки должна иметь вид спиральных валиков по направлению изнутри к кромке изделия.
Приварка внутрь трубы с малым диаметром кольца толщиной 18 — 20 мм. впритык таким образом, чтобы оно входило в элемент с большим диаметром с соблюдением установленными стандартами требованиями к сборке сварных соединений.

Правила выполнения прихваток

Вертикальные и горизонтальные стыки прихватываются в нескольких точках, недопустимо их расположение в местах на перекрестии швов.

Прихватки должны выполняться тем же способом, как и сварка корневого шва, с применением аналогичного присадочного материала и одинаковых требований по качеству.

Прихватки располагают на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру всего стыка, они выполняются с полным проваром и перевариваются при наложении корневого шва.

Высота прихваток S зависит от вида сварки и составляет:

толщину трубной стенки при размерах до 3 мм.;
0,6 — 0,7 S при стенке от 3 до 10 мм.
5 — 6 мм. при стенке от 10 мм.

Рис. 6 Схема расположения прихваток

Сваривание продольных швов

Продольные швы варят с использованием ручной электродуговой, механизированной с диоксидом углерода или сваркой проволокой из порошка.

Сварка производится без учета химического состава стали заготовки следующими марками электродов при методах сваривания:

ручном электродуговом — основными электродами Э50А (ТМУ-21У, УОНИ-13/55, ЦУ-5), диаметр электрода до 4 мм.;
механизированном в углекислоте — проволокой СВ-08ГС, Св-08Г2С диаметром 1,2 — 1,6 мм.;
механизированном с проволокой из порошка — марками, указанными в стандартах.

Наваривание швов по плавникам в области стыков трубопровода (на несваренных производителем участках шва) проводится с обеих сторон. Допустима односторонняя сварка, если на плавниках сняты фаски под 30 градусов и корневой шов проваривается на полную глубину.

Допустимый зазор между привариваемыми плавниками при любом методе сварки — от 1,5 до 3 мм. На участках без зазора прорезают плавники механическим способом на нужную ширину.

Если зазор выше стандартного и равен 3-5 мм. или плавники смещены, сваривание швов делается с разных концов обратными ступенями.

Сваривание несваренных на производстве участков швов проводится двумя сварщиками от центра к краям.

Рис. 7 Технология сварки газом

Сваривание швов проводится методом обратных ступеней. Заварив швы на одной стороне заготовки, сварщик начинает сварку в том же порядке с другой стороны.

Сварка с проволокой из порошка выполняется в режиме постоянного тока и обратной полярности.

Сварочные аппараты постоянного тока выбираются с пологими или жесткими вольт-амперными параметрами.

Допустимая толщина наплавки — не больше 6 мм, для оптимизации работ используются различные методы нагрева стыков в области шва трубы.

Швы по окончании работ подвергают обязательному контролю визуализацией и керосиновой пробой.

Контроль и испытания швов

Контролю сварных соединений при приемке подвергают все трубопроводы, проверка включает в себя следующие контрольные операции и виды испытаний сварных соединений:

визуализация и измерения;
стилоскопирование металла шва и трубы;
определение твердости шва;
дефектоскопия ультразвуком и радиографией;
испытание механическими нагрузками;
металлографическая проверка;
прокатка стального шара по внутренней поверхности шва;
магнитопорошковая и капиллярная проверка;
испытания давлением.

Рис. 8 Схема вырезания образцов для испытаний материала шва

Проверка качества сварки котлов и трубопроводов, на которые не распространяются правила Госгортехнадзора России, осуществляется методами визуализации, измерений, ультразвуком, радиографией или механическими испытаниями, если иные способы контроля указаны в СНиП.

При проведении всех видов сварочных работ следует руководствоваться нормативными правилами, приведенными в соответствующих актах. Для газовых трубопроводов их соблюдение наиболее актуально — это обеспечит высокое качество сварки труб в газопроводах, где даже мелкие ошибки могут привести к печальным последствиям.

Продольная сварка труб

Настал «трубопроводный» век. В XXI столетии трубопроводы прокладывают повсеместно. Их используют для транспортировки нефти и газа во всех странах. Они могут быть бесшовными, имеющими массу достоинств. Однако основным их недостатком является высокая стоимость производства.

В результате в ряде сегментов рынка, несмотря на свои преимущества, трубопроводы уступают сварным трубам. Последними в настоящее время сварными являются до половины всех используемых изделий. Столь значительный объем потребляемой рынком продукции требует внимательного рассмотрения. Необходимо понять, какие технологии используют при их изготовлении, какими виды различают, где с успехом применяются и многое другое. В данной статье мы остановимся на продольной сварке труб.

Основные этапы сварки

Предварительная подготовка деталей заключается в их очистке от налипшей грязи, остатков краски и появившейся ржавчины. Обработке подлежит не только зона сварки (стыки изделий), но и области вокруг них. Для зачистки применяют либо наждачную бумагу, либо специальную щетку с металлической щетиной. Без этого процесса возникает высокая вероятность появления участков шва, не подвергшихся сварке.

При создании частей газо- и водопроводов, а также иных инженерных сетей процесс сварки происходит так же или с незначительными вариациями. Самое главное – правильная последовательность действий и подбор подходящих типов шва в различных положениях. При умении их формировать можно добиться высокого качества сварных соединений.

Выбор технологии проведения сварки

Согласно требованиям РД относительно продольных швов, работу следует вести с помощью автоматической либо ручной дуговой сварки, использовать неплавящиеся порошковые электроды с подачей диоксида углерода.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Работа с трубами толщиной не более 10 мм может вестись аргонодуговой сваркой по всему шву.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Трубопровод, изготовленный из углеродистого либо легированного сплава, диаметром не более 150 мм и толщиной стенки максимум 8 мм может быть сварен газом, в состав которого входят кислород и ацетилен.

Место проведения работ следует укрыть от ветра и любых осадков. Мастер должен работать в защитных очках и рукавицах. Для обработки поверхностей необходимы молоток, щетка с металлической щетиной и зубило.

Инструменты и оборудование для сварки труб

Сварка считается, пожалуй, самым распространенным и простым способом неразъемного соединения трубопроводов. Проводят ее опытные мастера на специальном оборудовании, снабженном переключателями. Данные приспособления работают от электричества или на газу. В их конструкцию может входить оборудование для раструбной сварки. Для использования в бытовых целях аппаратуру, как правило, выбирают с инвертором. Для регулировки количества потребляемой энергии и материала на нем устанавливают контрольные схемы.

Чаще всего в сварочном процессе используются электроды. Для соединения труб большого диаметра выбирают те, что имеют покрытие из целлюлозной пленки. Угловые швы формируют изделия, покрытые рутилом. Сложные виды сварки выполняют с использованием комбинированных электродов, имеющих целлюлозно-рутиловое слой. Самый распространенный вариант имеет покрытие УОНИ 13/55. Его применяют для соединения труб из углеродистой, а также низколегированной стали. Уникальный состав электродов способствует созданию чрезвычайно пластичных швов, которые способны выдержать любой вид нагрузок.

Однако у них имеется и минус – это необходимость предварительной обработки краев заготовок. Если ее не проводить, то в структуре шва могут образовываться поры, которые делают его ненадежным. Это возможно при наличии на кромке остатков влаги, ржавчины и масел.

Для проведения сварочных работ необходимо специальное оборудование, в первую очередь трансформатор. Его конструкция проста и надежна, а работа состоит в преобразовании напряжения в электрической сети. Принцип его работы заключается в трансформации промежуточного тока между витками обмотки. КПД этого аппарата высокое и составляет около 90 %.

Более совершенным видом оборудования для сварки стал выпрямитель. В его состав входят диодный блок, регуляторы, защита и запуск. Если с помощью трансформатора может быть проведена сварка черного металла, то посредством выпрямителя работают также с чугуном, нержавейкой и цветным металлом. Его стоимость невысока, а качество швов находится на достаточно качественном уровне.

Полуавтоматы пользуются популярностью у сварщиков всех категорий. Их конструкция включает трансформатор, выпрямитель, привод, рукав с горелкой, баллон с газом. Возможно также проводить сварку без газа. В этом случае его заменяют флюсовой проволокой. Металлические трубы стыкуются полуавтоматами в среде углекислоты. Преимуществом данного вида оборудования стало качество получаемых швов, а недостатком – излишний расход материалов.

Также часто используют и инверторы. Оборудование это является импульсным, имеет высокую стоимость, малый вес и хороший коэффициент полезного действия. К достоинствам можно отнести прочность, экономичность, надежность. Кроме того, такие аппараты дают возможность создавать соединения, отличающиеся прекрасной герметичностью.

Инверторы разогревают края заготовок посредством импульсов тока по 0,01 с. Скорость обработки при этом достаточно высока. Такое оборудование чаще всего используют при работе с большими объемами, которые необходимо обработать за наименьшее время.

Подготовка к продольной сварке труб

Перед свариванием стыки проверяют на:

соразмерность и форму, качество подготовки поверхностей;
качественность зачистки, как снаружи, так и изнутри;
то, насколько плавно выполнены переходы с небольшого сечения на крупное;
соответствие толщины стенок заготовки в районе стыка возможным допускам.

Сверяют электроды, флюсы и присадки с существующим стандартом, проверяют их, исходя из приложенных к упаковкам паспортам, сертификатам, этикеткам.

Проводят испытание электродов, предназначенных для электродуговой сварки. Для этого используют образцы сварных швов на таврах, состоящих из двух погонов, которые сделаны из двух пластин. Соединение делают в один проход в потолочном расположении.

Подготовка стыков трубопровода к свариванию

Концевые края обрабатывают с помощью шлифовальных машинок, станков с фрезой, посредством резцов и абразивного круга.

Трубы, изготовленные из низкоуглеродистого материала, а также легирующих добавок, готовят, используя дуговую и кислородную резку, после чего проводят зачистку поверхности абразивным либо режущим инструментами.

Если трубопровод имеет небольшие уступы либо неровности, которые создают помехи для сварки, то стыки чистят напильником или абразивным кругом. Следует работать с осторожностью и избегать изломов и острых углов.

Установки для продольной сварки труб

Продольные швы формируют на специальном оборудовании в полностью автоматическом режиме. Подобные аппараты используют для сварки труб, коробов, эллипсных либо круглых обечаек, листов, воздуховодов. При этом швы получаются качественные, полностью исключена деформация материала в зоне сварки, а работа идет на максимальной скорости.

Вся конструкция оборудования устойчива и стабильна. Поэтому свариваемые заготовки размещаются и закрепляются на нем с достаточной точностью. Станок управляется с помощью сенсорного дисплея, имеющего интуитивное меню.

К основным опциям установки нужно отнести возможность регулировки усилий прижима заготовки, скорости сварки, наличие регулируемых медных прижимов.

На дисплее фиксируются две точки: начало процесса и его окончание. Помимо этого, аппаратура способна запомнить и зафиксировать в программах данные положения сварки.

Оборудование продольной сварки позволяет использовать разные виды сварочных процессов, таких как:

плазменная (PAW);
аргонодуговая (TIG), если есть горелка;
полуавтоматическая (MIG/MAG);
автоматическая дуговая сварка под флюсом (SAW).

На данном оборудовании возможно проводить сварку оцинкованной (при этом не происходит сгорания цинка), низкоуглеродистой, нержавеющей стали, а также сплавов алюминия.

Конструкция оборудования имеет в своем составе: тумбу, консоль, раму с закрепленными прижимами, встроенный источник сварки, вертикальные и горизонтальные перемещающие механизмы, охлаждаемую подкладку из меди, пневматические механизмы, аппаратуру регулирования подачи газа, сенсорный дисплей, линейку, замок, систему охлаждения и разные кабели. Масса у оборудования большая, благодаря чему обеспечивается его жесткая фиксация.

Прижимы из меди можно регулировать по силе зажимания при помощи пневматического привода. Корень шва формируется с использованием медной охлаждаемой подкладки. Она бывает различной конфигурации в соответствии с поставленной задачей. Продольная головка может двигаться со скоростью 0,1–7 м/мин. С целью экономии времени используют специальную функцию, обеспечивающую быстрый возврат в начальное положение. Во многом скорость работ зависит от состава металла, его толщины. Максимальный ее показатель 2 м/мин. Как комплектация, так и конструктивные особенности оборудования влияют на толщину обрабатываемых деталей, а также на габариты и вес всей аппаратуры.

Оборудование для продольной сварки труб представляет собой современную и высокотехнологичную установку. Она может быть использована на крупных, средних и малых промышленных предприятиях. И все благодаря своим технологическим возможностям, быстрой переналадке и настройке.

Сваривание продольных швов

1. Для выполнения продольных швов используют как ручную электродуговую, так и механизированную сварку с диоксидом углерода либо сварку посредством проволоки из порошка.

2. Вне зависимости от химического состава стали сварка может быть проведена нижеперечисленными марками электродов при следующих способах сваривания:

ручной электродуговой – электродами Э50А (ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У), имеющих диаметр не более 4 мм;
механизированный в углекислом газе – проволокой Св-08Г2С и СВ-08ГС, диаметр которой от 1,2 до 1,6 мм;
механизированный с проволокой из порошка – электродами, марки которых указаны в стандартах.

3. Стыки трубопроводов провариваются по плавникам с обеих сторон для устранения непроваренных производителем участков шва. Односторонней сварка может быть, только если на плавниках предварительно были сняты фаски на 30°. Корневой шов при этом должен быть проварен на всю глубину.

4. Между плавниками допускается небольшой зазор. Он может быть при любом виде сварки. Размер зазора – 1,5–3 мм. Если зазора нет, то необходимо прорезать плавники на необходимую ширину механически.

5. При получении зазора от 3 до 5 мм либо смещенных плавниках сварку проводят обратными ступенями с разных концов.

6. Непроваренные на производстве участки шва обрабатываются сразу двумя мастерами-сварщиками, двигающимися от центра шва к его периферии.

7. Сварка соединений происходит способом обратных ступеней. Закончив заваривать швы на одной стороне детали, мастер перемещается на другую его сторону и делает все в том же порядке.

8. Порошковой проволокой работа ведется только постоянным током с обратной полярностью.

Правила техники безопасности при сварке труб

Сварка продольного шва трубы выполняется на специальном оборудовании, которое небезопасно для человека. Поэтому были разработаны специальные правила, соблюдение которых поможет сохранить жизнь и здоровье специалиста:

Полная изоляция жил, по которым поступает электрический ток.
Заземление корпуса установки.
Использование сухой одежды и перчаток (рукавиц).
Резиновая обувь либо аналогичный коврик под ногами.
Маска, на которой закреплены щиток или очки. Они предотвращают попадание искр и препятствуют ослеплению мастера.

Успешность работы зависит не только от теоретических знаний, но и от большого практического опыта специалиста. Достигнуть этого можно работой с небольшими заготовками, которые не будут потом использованы на ответственных участках.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Способ сварки продольных швов труб

Изобретение относится к способам сварки продольных швов труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей. После стыковки кромок трубной заготовки выполняют прихваточный шов дуговой сваркой. Накладывают основной рабочий шов с переплавлением прихваточного шва лазерной или лазерно-дуговой сваркой. Затем выполняют внутренний и наружный облицовочные швы дуговой сваркой. Перед выполнением основного рабочего шва осуществляют подъем трубной заготовки до фиксированного положения посредством приводного механизма, связанного с блоком управления, на вход которого вводят значение угла наклона трубной заготовки. При помощи приводных опорных роликов, выполненных с возможностью размещения и поворота трубной заготовки на 360°, устанавливают стык кромок трубной заготовки в положение на 12 часов. Выполняют основной рабочий шов на подъем. Затем опускают трубную заготовку и выполняют либо наружный облицовочный шов на спуск, не меняя положения стыка кромок трубной заготовки, либо - внутренний облицовочный шов на спуск, предварительно установив стык кромок трубной заготовки в положение на 6 часов. 2 ил.

Изобретение относится к способам, предназначенным для сварки труб большого диаметра, применяемых преимущественно для строительства магистральных нефтепроводов и газопроводов, а также водоканалов и тепловых сетей.

При организации и модернизации производства большое внимание уделяют функциональности, простоте и универсальности оборудования, с помощью которого осуществляют технологический процесс по изготовлению труб, при котором меняют угол наклона трубной заготовки на различных сварочных операциях, положение стыка ее кромок. Кроме того, большое значение уделяют качеству сварного шва.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ сварки труб, в котором осуществляют стыковку кромок трубной заготовки, выполняют прихваточный шов дуговой сваркой, после чего накладывают основной рабочий шов с переплавлением прихваточного шва лазерной или лазерно-дуговой сваркой, далее выполняют внутренний и наружный облицовочные швы дуговой сваркой (патент RU 2511191 С1, B23K 9/16, B23K 9/02, B23K 25/00, B23K 33/00, опубликован 10.04.2014).

Однако при сварке основного рабочего шва существует вероятность образования дефектов сварного соединения, таких как несквозное проплавление кромок или частичное сквозное проплавление кромок с образованием застывших металлических капель с нижней стороны разделки кромок. Так же при сварке облицовочных швов возникает такая проблема, как образование дефекта в виде высокого усиления шва, высота свыше 2,5 мм, что является концентратором напряжений.

Таким образом, техническая проблема заключается в создании способа сварки труб, осуществление которого способствует повышению качества сварного шва, а также производительности процесса изготовления трубы.

Техническая проблема решается тем, что в способе для сварки продольных швов труб после осуществления стыковки кромок трубной заготовки выполняют прихваточный шов дуговой сваркой, после чего накладывают основной рабочий шов с переплавлением прихваточного шва лазерной или лазерно-дуговой сваркой, далее выполняют внутренний и наружный облицовочные швы дуговой сваркой, согласно изобретению перед выполнением основного рабочего шва осуществляют подъем трубной заготовки до фиксированного положения посредством приводного механизма, связанного с блоком управления, на вход которого вводят значение угла наклона трубной заготовки, далее при помощи приводных опорных роликов, выполненных с возможностью размещения и поворота трубной заготовки на 360°, устанавливают стык кромок трубной заготовки в положение 12 часов, после чего выполняют основной рабочий шов на подъем, далее опускают трубную заготовку на угол, значение которого вводят на вход блока управления, и выполняют либо наружный облицовочный шов на спуск, не меняя положения стыка кромок трубной заготовки, либо внутренний облицовочный шов на спуск, предварительно установив стык кромок трубной заготовки с помощью приводных опорных роликов в положение 6 часов.

Осуществление подъема трубной заготовки перед выполнением основного рабочего шва до фиксированного положения посредством приводного механизма, связанного с блоком управления, на вход которого вводят значение угла наклона трубной заготовки, и выполнение основного рабочего шва на подъем позволяет снизить вероятность образования дефектов, таких как поры, которые возникают при стандартной технологии лазерной и лазерно-гибридной сварки в горизонтальном положении, когда происходит схлопывание парогазового канала из-за большого количества расплавленного металла в ванне, образованного введением большой концентрации энергии в виде лазерного луча и присадочного металла от дуговой горелки. Расплавленный металл в сварочной ванне подвергается моментальному застыванию за счет быстрого отвода тепла в основной металл. В случае, если трубная заготовка наклонена, то происходит течение металла из зоны сварки, при этом парогазовый канал становится шире, снижается риск образования дефектов. При этом повышается качество сварного шва.

Осуществление положения трубной заготовки на определенный угол, значение которого вводят и оно попадает в блок управления для выполнения, либо наружного облицовочного шва, либо внутреннего облицовочного шва на спуск. Это позволяет снизить величину усиления шва, которое может играть роль концентратора напряжений, тем самым повышая качество сварного шва.

Установка стыка кромок трубной заготовки в положение «на 12 часов» или «на 6 часов» при помощи приводных опорных роликов, выполненных с возможностью размещения и поворота трубной заготовки на 360°, позволяет повысить производительность процесса изготовления трубы за счет возможности проведения комплекса сварочных операций на одном устройстве.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- на фиг. 1 показано устройство для осуществления способа сварки труб (общий вид, операция лазерной сварки корневого шва);

- на фиг. 2 показано устройство осуществления способа сварки труб (общий вид, операция внутренней сварки облицовочного шва).

В конкретном примере осуществления изобретения способ сварки труб осуществляют с помощью устройства, изображенного на фиг. 1 и 2. Для чего размещают трубную заготовку 1 на сварочных тележках 2, на которых смонтированы приводные опорные ролики 3, выполненные с возможностью размещения и поворота трубной заготовки 1 на 360°. Далее на вход блока управления 4 вводят значение угла наклона трубной заготовки. Посредством приводного механизма 5, размещенного на сварных тележках 2 и связанного с блоком управления 4, осуществляют подъем трубной заготовки до фиксированного положения. При этом в конкретном примере осуществления изобретения оптимальным углом наклона трубной заготовки 1 является +2°. После чего подают сигнал с блока управления 4 на привод опорных роликов 3 и устанавливают стык кромок трубной заготовки 1 в положение на 12 часов. Затем выполняют сварку основного рабочего шва с переправлением прихваточного шва лазерной или лазерно-дуговой сваркой на подъем (фиг. 1).

Далее опускают трубную заготовку 1 на угол, значение которого передают на блок управления 4, и выполняют внутренний облицовочный шов на спуск дуговой сваркой в среде защитных газов или под слоем флюса. При этом в конкретном примере осуществления полезной модели для сварки внутреннего шва трубной заготовки 1 оптимальным углом наклона является -1°. При этом положение стыка кромок трубной заготовки 1 меняют с помощью приводных опорных роликов 3 в положение на 6 часов (фиг. 2).

Таким образом, использование настоящего изобретения способствует повышению качества сварного шва, а также производительности процесса изготовления трубы.

Способ сварки продольных швов труб, включающий стыковку кромок трубной заготовки, выполнение прихваточного шва дуговой сваркой, затем основного рабочего шва с переплавлением прихваточного шва посредством лазерной или лазерно-дуговой сварки и выполнение внутреннего и наружного облицовочных швов дуговой сваркой, отличающийся тем, что перед выполнением основного рабочего шва осуществляют подъем трубной заготовки до фиксированного положения посредством приводного механизма, связанного с блоком управления, в который вводят значение угла наклона трубной заготовки, после чего при помощи приводных опорных роликов, выполненных с возможностью размещения и поворота трубной заготовки на 360°, устанавливают стык кромок трубной заготовки в положение на 12 часов и выполняют основной рабочий шов на подъем, затем опускают трубную заготовку, а значение угла наклона трубной заготовки вводят в блок управления и выполняют внутренний облицовочный шов на спуск, предварительно установив стык кромок трубной заготовки с помощью приводных опорных роликов в положение на 6 часов, а затем - наружный облицовочный шов на спуск, не меняя положения стыка кромок трубной заготовки.

Вертикальная сварка труб

Иногда сварка становится очень трудной задачей, например, если ее необходимо произвести на вертикально расположенных трубах. Главным отличием от работы с горизонтальными предметами является необходимость постоянно изменять наклон электрода, вращать его вдоль шва. Более подробно о том, почему вертикальная сварка труб требует особых навыков от мастера, вы узнаете из этой статьи.

Наиболее распространенные техники вертикальной сварки труб

Сегодня для соединения двух металлических труб используется метод электрической сварки. Основным элементом в этом процессе являются электроды, то есть стальные стержни с нанесенным на них специальным покрытием.

Чтобы во время вертикальной сварки труб электродом металл не стекал вниз, скос кромок выполняют только возле верхнего элемента. Главная задача в этот момент – не позволить жидкому металлу оторваться от зоны сварки. Поэтому необходима стабильно горящая электрическая дуга, причем располагают ее так, чтобы между концом электрода и сварочной ванной было минимальное расстояние.

Обычно, чтобы заварить вертикальный стык, электрод передвигают от нижней точки к верхней. Таким образом проще контролировать процесс, а электрическая дуга уверенно держит ванну с расплавом, что препятствует растеканию металла. Отметим, что благодаря вертикальной сварке труб проходом снизу вверх, получается шов наилучшего качества.

Прежде чем приступать к работе, необходимо подготовить границы стыка, обработать их согласно всем техническим требованиям. Сам сварочный аппарат настраивают под условия работы, выставляя ток, подбирая электрод.

Далее по границе вертикальных элементов делаются несколько точечных «прихваток», для этого используется соединение коротким швом, чья длина находится в пределах 1-2 см. Это позволяет избежать смещения свариваемых вертикальных элементов во время нагрева под действием температурной деформации.

При вертикальной сварке труб электрод должен находиться под углом 45–90° к плоскости будущего шва.

Вот ряд правил, устанавливаемых для таких работ:

Дуга зажигается за счет контакта электрода с металлом.
«Прихватки» делают в 3-4 точках по линии стыка элементов, идут от середины к краям.
Сваривать начинают у нижней точки линии стыка.
Электрод движется по направлению вверх, сварочная ванна постоянно находится в рабочей зоне.
При продвижении электрода придерживаются умеренной скорости. Быстроту оценивают по образованию оптимального количества расплава сварной ванны.

Одновременно с вертикальным ходом электрода допускаются поперечные зигзагообразные движения «полумесяцем», «елочкой» либо иным способом. Однако этот прием стоит использовать только для труб, чья толщина стенки превышает 4 мм.

При вертикальной сварке труб шов прокладывают одним проходом, не делая остановок и перерывов. Это правило вызывает больше всего сложностей у неопытных сварщиков, однако вскоре они набивают руку.

Этот прием часто применяют опытные сварщики. Однако чтобы пользоваться им, нужно знать один нюанс: поджигая электрическую дугу, электрод располагают под углом 90° относительно плоскости свариваемого элемента. После того как металл в точке образования дуги начал плавиться, угол меняют на 15–20° и при этом немного опускают держатель.

Если речь идет о соединении вертикальных толстостенных труб, проводка электрода также выполняется поперечными зигзагами. Для этого может использоваться «пилообразный», «прямоугольный» или «волнообразный» принцип распределения расплава.

Нужно понимать, что сварка вертикальных труб ручной дуговой сваркой по направлению сверху вниз всегда подразумевает немало трудностей в работе. Но специалисты утверждают, что таким образом удается добиться наилучшего качества шва.

Обязательное правило: возбуждают электрическую дугу на нижней кромке. Когда металл начнет плавиться, дугу переводят на верхнюю кромку. При помощи продольных валиков свариваются и горизонтальные швы. Для этого первый валик выполняется 4-миллиметровым электродом, после чего используется 5-миллиметровый.

Для работы с вертикальными трубами лучше всего подходит газовая сварка, поскольку при ней металл нагревается не так быстро. Иными словами, у него нет возможности стекать ниже места шва. Немаловажно и то, что такой метод практически исключает образование окалины, в противном случае она может попасть в шов или оказаться внутри вертикальной трубы.

Техника выполнения вертикальной сварки трубы

Первым шагом перед вертикальной сваркой труб является их очистка от грязи и следов коррозии. Для этого используется механическая обработка. Для резки заготовки можно взять электроинструмент либо применить термический способ. Далее заготовки соединяют между собой, накладывая прихватки, то есть легкие сварочные швы. Сразу скажем, что характеристики прихваток зависят от параметров самих труб.

Все металлические части сварочного устройства, каркас трансформатора, стол обязательно заземляются. Провода и кабели сварочного аппарата должны иметь изоляционное покрытие.

Для металла толщиной в 12 мм используется соединение трехслойным швом. Максимальная высота каждой прослойки составляет 4 мм, а ширина валика не может превышать 2-З диаметра сварочного электрода. Если приходится работать с вертикальными трубами, чьи стенки толще 8 мм, первый слой выполняется в виде ступенчатого шва, после чего накладывается сплошной шов.

Для качественного формирования обратного валика без выборки и подварки во время сварки используют электрод диаметром 3 мм. Выбор сварочного тока зависит от толщины металла, расстояния между кромками, толщины притупления, при этом сила тока лежит в минимальном или среднем диапазонах.

Оптимальный наклон электрода к вертикальной плоскости нижней вертикальной трубы составляет 80–90°. Наклон электрода по отношению к направлению работы подбирается в соответствии с проплавлением обратной стороны корня шва. Сварка «углом назад» обеспечивает максимальное проплавление, тогда как минимальное достигается при подходе «углом вперед».

Важно, чтобы длина дуги была короткой при недостаточном проплавлении либо средней, если удалось добиться нормального проплавления.

Скорость работы зависит от объема сварочной ванны. Нужно понимать, что чем больше полнота корневого валика, тем дольше металлу шва приходится оставаться жидким, а значит, получаются дефекты больших размеров. В идеале скорость должна быть такой, чтобы обе кромки хорошо сплавлялись, а валик оставался «нормальным». Если позволяет толщина металла и заложены выборка и подварка обратной стороны корня шва, лучше использовать электрод диаметром 4 мм.

Второй корневой валик выполняют во всю ширину, при этом обязательно проплавляют первый корневой валик и захватывают края обеих вертикальных труб. Диаметр электрода подбирают в соответствии с шириной первого валика, для чего используют метод промера торцом электрода.

Во время работы торец электрода с обмазкой должен касаться поверхности первого корневого валика. Силу тока устанавливают в среднем диапазоне, а варят со скоростью, необходимой для получения «нормального» валика.

В процессе вертикальной сварки труб придерживаются такого же наклона электрода по отношению к вертикальной плоскости, что и при работе с корневым валиком. Работают методом «углом назад».

Разделку начинают заполнять от нижней кромки, то есть от площадки. Такой подход позволяет использовать наиболее производительные методы сварки.

При проработке третьего валика лучше всего использовать повышенные режимы, а сварочный ток – в среднем или максимальном диапазоне. Электрод держать под углом 70–80° относительно поверхности кромки нижней трубы. Допускается использовать два метода сварки: «под прямым углом» или «углом назад» – выбор зависит от расположения шлака.

Этот валик должен получиться с усилением, если говорить проще, то с «горбинкой» – оптимальную скорость подбирают исходя из этого параметра. Работа ведется как при сварке в нижнем положении, в результате чего получается полочка – она необходима, чтобы сваривать следующий валик на повышенных режимах.

Центр дуги передвигают по нижнему краю второго корневого валика. Прежде чем приступать к третьему валику, сварщику нужно решить, какую полноту он будет иметь. В противном случае ширина незаполненной разделки (между верхней кромкой разделки и выполненным швом) может получиться слишком большой для четвертого валика либо недостаточной для двух валиков. Очень важно, чтобы ширина от края третьего валика до верхней кромки была минимальной, а именно совпадала с диаметром электрода с покрытием либо немного превышала его.

Завершать работу над любым валиком нужно, проплавив начало и зайдя на шов на 20–30 мм. Если работу выполняет один сварщик, необходимо, чтобы каждый валик был закончен по всему периметру без дополнительного перерыва. «Замок», то есть начало нового слоя, смещается относительно предыдущего минимум на 50 мм.

Если приходится осуществлять сварку в несколько проходов и слоев неповоротных стыков на толстостенных вертикальных трубах, лучше всего вести ее по спирали. Дело в том, что такой прием позволяет снизить долю дефектов, поскольку сокращается количество «замков». При приближении к началу валика работу приостанавливают, не доходя примерно 20 мм до начала. Это нужно, чтобы тщательно зачистить, в том числе подрубить, сточить начало валика, если оно получилось слишком высоким.

Далее подходят к началу и делают задержку дуги, подплавляя металл. После чего заходят на валик и продолжают выполнение нового валика – и так до завершения очередного слоя. Таким образом удается делать меньше «замков», при этом получается производительная и качественная сварка по шлаку.

Чтобы варить по шлаку, сварщик должен обладать мастерством высокого уровня. Еще одно важное условие – нужно работать электродами с основным покрытием, поскольку электроды с рутиловым покрытием не позволяют добиться необходимого качества. Дело в том, что во втором случае образуется много более жидкотекучего шлака, что вызывает зашлаковку некоторых участков. При обычной технологии и при сварке по шлаку перед переходом к завершающему валику каждого слоя производят тщательную зачистку разделки от шлака, брызг и нагара.

Для сварки лицевого слоя стоит выбирать электроды того же диаметра, что использовались при заполнении разделки, однако при этом они не могут быть толще 4 мм. Сила тока должна быть среднего диапазона. Выполняется обычная горизонтальная наплавка узкими валиками, ее ширина составляет 1,5 диаметра электрода с покрытием. Самый верхний валик должен быть узким и плотным, поэтому его выполняют на более высокой скорости – таким образом получается плавный переход от шва к основе.

Если над соединением вертикальных труб работают несколько сварщиков, участок делят на столько равных отрезков, сколько специалистов будет задействовано. При этом наиболее подходящим подходом к сварке, при которой не образуются «замки», считается сварка вперехват.

Все сварщики выполняют сварку одного валика, при его завершении производят смещение на 20–30 мм относительно окончания предыдущего валика. Продолжая окончание валика соседнего сварщика, каждый работник переплавляет свое начало готового валика и выполняет заход по спирали на следующий валик. Для нового слоя делают смещение до 50 мм.

Несмотря на все сказанное, нужно понимать, что в вертикальной сварке труб для профессионалов нет особенных правил, тогда как любителям и новичкам такая работа, скорее всего, будет не под силу. Не стоит также забывать, что многое зависит от расположения вертикальной трубы.

Сегодня редко приходится сваривать прямые вертикальные трубы, поскольку в последнее время все чаще используются трубы из пластика, которые имею иной принцип соединения. Однако вертикальная сварка металлических труб остается актуальной задачей на промышленных объектах. Тогда приглашают лучших специалистов, способных сделать все действительно качественно.

Они могут применять газовую или электрическую сварку, используемые в этом случае электроды продаются в строительных гипермаркетах и специализированных магазинах. Если сварка выполнена добросовестно, она и по сей день остается самым надежным способом соединения стальных вертикальных труб.

Приспособления для сварки трубы вертикальными швами

Мало просто уметь варить, если вы хотите получить действительно прочный сварной шов. Иногда очень многое зависит от того, как части трубы расположены в пространстве. Чтобы добиться оптимального положения, используют приспособления, которые фиксируют детали под необходимым сварщику углом.

Нередко приходится применять отдельные приспособления, позволяющие скрепить между собой соединяемые элементы. Это просто необходимо во время работы с тяжелыми вертикальными изделиями сложной формы. Чтобы быстрее произвести монтаж и выемку объемного изделия, делают поворотные фиксаторы.

Для работы с компактными заготовками фиксаторы можно сделать своими руками – они отлично будут держать элементы под углом 90°. Для этого возьмите металлический уголок, два отрезка полосы, две струбцины. Также вам понадобится угольник, чтобы выставить угол.

Отметим, что уголки могут быть любой длины. К каждому из них нужно приварить полосу, чтобы в результате получился равнобедренный прямоугольный треугольник, где катеты и будут сделаны из уголков.

Важно, чтобы уголки не доходили до вершины треугольника на несколько сантиметров, тогда вам удобно будет варить стержни или профильные трубы в месте стыка. При необходимости можно к уголкам приварить и струбцины, чтобы фиксировать свариваемые изделия.

Но конструкцию может повести во время сварки. Чтобы избежать этого, прихватите ее в четырех местах и лишь после этого полностью сваривайте. Если закрепить это приспособление на столе, оно прослужит вам несколько лет.

Магнитные фиксаторы могут облегчить работу в домашних условиях. Все они делятся на электромагнитные и те, что работают на основе постоянных магнитов. Первый вариант чаще используют в условиях производства, тогда как для бытовых нужд и мелких производств лучше выбирать вторые. Дело в том, что они имеют небольшие размеры, могут устанавливаться в любых местах, иногда позволяют менять угол фиксации.

Самую простую конструкцию имеют магнитные угольники, поэтому и встречаются чаще всего. Такой угольник нужно просто приложить к одной стороне свариваемой детали, а вдоль другой разместить вторую деталь. В результате этих простых действий вы получите надежное закрепление под прямым углом.

Далее в нескольких местах прихватите детали и сварите заготовку. Подчеркнем, что прихватка является обязательным условием, так как без нее магнитные угольники не выдержат температурных деформаций.

При соединении вертикальных трубопроводов может возникнуть вопрос: как перпендикулярно сварить между собой две трубы.

Задача упрощается, когда выбраны вертикальные профильные трубы с прямоугольным или квадратным сечением. Тогда делают вырез под сечение врезаемого изделия в месте соединения. Далее устанавливают угловую струбцину и зажимают винтом. Либо можно использовать иное приспособление для перпендикулярного соединения деталей. После этого, как всегда, нужно прихватить элементы в нескольких местах и проварить все вкруговую.

Этот же принцип работает во время сварки вертикальных круглых труб с тем лишь отличием, что в торце привариваемой трубы делают вырез с радиусом, совпадающим с радиусом основной трубы. Таким образом удается получить хороший стык, а значит, и прочный шов.

Читайте также: