Тавровое соединение труб сваркой

Обновлено: 04.05.2024

Сварные конструкции характеризуются широким диапазоном применяемых толщин, форм и размеров соединяемых элементов, а также многообразием взаимного расположения свариваемых деталей. В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей различают пять типов сварных соединений (согласно ГОСТ 5264-80 "Швы сварных соединений, ручная дуговая сварка" и ГОСТ 14771-76 "Швы сварных соединений, сварка в защитных газах"):

стыковое – "С"
торцевое – "С"
нахлесточное – "Н";
тавровое – "Т";
угловое – "У".

В стыковом (С) сварном соединение поверхности свариваемых элементов располагаются в одной плоскости или на одной поверхности, а сварка выполняется по смежным торцам.

Стыковое соединение обеспечивает наиболее высокие механические свойства сварной конструкции, поэтому широко используется для ответственных конструкций. Однако, оно требует достаточно точной подготовки деталей и сборки.

Торцовое (С) соединение сваривается по торцам соединяемых деталей, боковые поверхности которых примыкают друг к другу.

Такие соединения используют, как правило, при сварке тонких деталей во избежание прожога.

В нахлесточном (Н) сварном соединении поверхности свариваемых элементов располагаются параллельно так, чтобы они были смещены и частично перекрывали друг друга.

Нахлесточные соединения менее чувствительны к погрешностям при сборке, но хуже чем стыковые работают при нагрузках, особенно знакопеременных.

Тавровое (Т) сварное соединение получается, когда торец одной детали под прямым или любым другим углом соединяется с поверхностью другой.

Тавровые соединения обеспечивают высокую жесткость конструкции, но чувствительны к изгибающим нагрузкам.

Угловым (У) называют соединение, в котором поверхности свариваемых деталей располагаются под прямым, тупым или острым углом и свариваются по торцам.

Все сварные соединения могут быть выполнены:

односторонними (SS)*, когда источник нагрева перемещается с одной стороны соединения;
двусторонними (BS)*, когда источник нагрева перемещается с двух сторон соединения. В таком сварном соединении корень стыкового шва находится внутри сечения.

* - обозначения, принятые в международных стандартах.

При сварке плавлением для обеспечения необходимой глубины проплавления выполняют разделку кромок. Форма разделки кромок, а также размеры параметров разделки (угол раскрытия кромок, величина зазора, притупление и др.) зависит от материала, толщины, способа сварки. На рисунке ниже приведены примеры некоторых разделок кромок.

Условное изображение сварных швов на чертежах согласно ГОСТ 2.312-72 "Условные изображения и обозначения швов сварных соединений"

В соответствии со стандартом ГОСТ 2.312-72 для условного изображения сварного шва независимо от способа сварки используется два типа линий: сплошная, если шов видимый или штриховая, если шов невидимый.

На линию шва указывает односторонняя стрелка.

Стрелка может выполняться с полкой для размещения условного обозначения шва и при необходимости вспомогательных знаков. Условное обозначение размещают над полкой, если стрелка указывает на лицевую сторону сварного шва (т.е. если он видимый), или под полкой, когда шов расположен с обратной стороны (т.е. если шов невидим). При этом, за лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой производят сварку. За лицевую сторону двухстороннего шва сварного соединения с несимметрично подготовленными кромками принимают сторону, с которой производят сварку основного шва. За лицевую сторону двухстороннего шва сварного соединения с симметрично подготовленными кромками может быть принята любая сторона.

Вспомогательный знак	Описание	Шов видимый	Шов невидимый
	Шов выполнить при монтаже изделия (монтажный шов).
	Шов по замкнутой линии.
	Шов по незамкнутой линии.
	Шов прерывистый с цепным расположением.
	Шов прерывистый с шахматным расположением.
	Снять выпуклость шва.
	Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу.

На приведенной ниже схеме показана структура условного обозначения стандартного сварного шва.

Буквенно–цифровое обозначение шва по соответствующему стандарту представляет собой комбинацию состоящую из буквы определяющей тип сварного соединение и цифры указывающей вид соединения и шва, а также форму разделки кромок. Например: С1, Т4, Н3.

Для обозначения сварных соединений используются следующие буквы:

С – стыковое;
У – угловое;
Т – тавровое;
Н – нахлесточное;
О – особые типы, если форма шва не предусмотрена ГОСТом.

Условные обозначения швов для некоторых способов сварки представлены в таблице:

Стандарт	Соединение	Условные обозначения швов
ГОСТ 5264-80. Швы сварных соединений, ручная дуговая сварка	Стыковое	С1 - С40
	Тавровое	Т1 - Т9
	Нахлесточное	Н1 - Н2
	Угловое	У1 - У10
ГОСТ 14771-76. Швы сварных соединений, сварка в защитных газах	Стыковое	С1 - С27
	Тавровое	Т1 - Т10
	Нахлесточное	Н1 - Н4
	Угловое	У1 - У10

Обозначения способа сварки (А, Г, УП и другие) указывается в стандарте, по которому выполняется указанный на чертеже процесс сварки.

Условные обозначения некоторых способов сварки представлены ниже, например:

А – автоматическая сварка под флюсом без применения подкладок и подушек и подварочного шва;
Аф – автоматическая сварка под флюсом на флюсовой подушке;
ИН – сварка в инертных газах вольфрамовым электродом без присадочного металла;
ИНп – сварка в инертных газах вольфрамовым электродом, но с присадочным металлом;
ИП – сварка в инертных газах плавящимся электродом;
УП – сварка в углекислом газе плавящимся электродом.

Примеры обозначения сварных швов.

Пример 1.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, двусторонний выполняемый дуговой ручной сваркой (С13 по ГОСТ 5264 - 80) при монтаже изделия ( ). Усиление снято с обеих сторон ( ). Параметр шероховатости поверхности шва: с лицевой стороны – Rz 20 мкм; с оборотной стороны - Rz 80 мкм.

Пример 2.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов углового соединения без скоса кромок, двусторонний (У2 по ГОСТ 11533–75) выполняемый автоматической дуговой сваркой под флюсом (А по ГОСТ 11533–75) по замкнутой линии.

Пример 3.


Форма поперечного сечения шва	а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов стыкового соединения без скоса кромок, односторонний, на остающейся подкладке (C3 по ГОСТ 16310–80), выполняемый сваркой нагретым газом с присадкой (Г по ГОСТ 16310–80).

Пример 4.

Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторон-ний прерывистый с шахматным расположением (Т3 по ГОСТ 14806-80) выполняемый дуговой ручной сваркой в защитных газах неплавящимся металлическим электродом (РИНп по ГОСТ 14806-80). Катет шва 6 мм (Δ6 ), длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм (Z).

t ш - длинна провариваемого участка шва
t пр - длинна участка шага прерывистого шва

Пример 5.

Шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний (Н1 по ГОСТ 14806-80), выполняемый дуговой сваркой в защитных газах плавящимся электродом (ПИП по ГОСТ 14806-80). Шов по незамкнутой линии ( ). Катет шва 5 мм (?5).

Пример 6.

Шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний (Н1 по ГОСТ 14806-80), выполняемый дуговой полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электродом (ПИП по ГОСТ 14806-80) . Шов по замкнутой линии ( круговой шов ). Катет шва 5 мм (?5).

При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов условное обозначение шва указывается только у одного из них, а применительно к остальным одинаковым швам указывается только их порядковые номера (на месте где должно быть расположено условное обозначение шва). При этом, на линии выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва также, допускается указывать количество одинаковых швов (26, как показано на этом примере).

Швы считаются одинаковыми, если:

одинаковы их типы и размеры конструктивных элементов в поперечном сечении;
к ним предъявляются одни и те же технические требования.

Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение допускается помещать под линией выноской.

Обозначение чистоты механически обработанной поверхности шва (шероховатости) наносят после условного обозначения шва, или приводят в технических требованиях чертежа.


а) стрелка указывает на лицевую сторону шва	б) стрелка указывает на обратную сторону шва

Шов, размеры конструктивных элементов которого стандартами не установлены (нестандартный шов), изображают с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу.

В результате неравномерного нагрева сварного соединения при сварке возникает остаточная пластическая деформация укорочения, приводящая к образованию остаточных напряжений. Характер распределения этих напряжений зависит от многих факторов (геометрических размеров сварного соединения, режима сварки и др.). В зависимости от толщины свариваемых элементов в сварном соединении может иметь место плоское или объемное напряженное состояние.

При сварке небольших толщин, как правило, имеет место плоское напряженное состояние. Принято компоненты такого напряженного состояния называть продольными (действующими вдоль оси шва) и поперечными (действующими перпендикулярно оси шва).

Ниже рассмотрены эпюры распределения остаточных напряжений в типовых сварных соединениях. При сварке встык достаточно широких небольшой толщины пластин характер распределения остаточных напряжений представлен на рисунке справа. Как это видно, остаточные продольные напряжения распределены в поперечном сечении по ширине неравномерно. В сварном шве и прилегающей к нему зоне действуют напряжения растяжения, а в остальной части сечения действуют напряжения сжатия. Причем, как правило, максимальные напряжения в зоне сварного шва достигают значения, равного значению предела текучести (σт) металла. Таким образом, в продольном направлении в стыковом сварном соединении можно выделить две зоны: зона действия напряжений растяжения и зона действия напряжений сжатия.

Поперечные напряжения также распределены неравномерно. Срединная часть испытывает напряжения растяжения, а концевые участки - напряжения сжатия. Величина максимальных напряжений σ_у зависит от длины шва и, как правило, не превышает значения 0,3 σ_т. Поэтому их не всегда принимают во внимание.

При сварке встык пластин большой толщины имеет место объемное напряженное состояние.

Как показали исследования и опыт эксплуатации сварных конструкций при действии остаточного напряжения остаточные сварочные напряжения не оказывают влияния на прочность, если материал изделия достаточно пластичный, что является характерным для большинства металлов. При действии переменных нагрузок остаточные сварочные напряжения сжатия повышают усталостную прочность, а напряжения растяжения, складываясь с рабочими напряжениями в месте их концентрации, существенно снижают сопротивляемость усталостному разрушению.

Поскольку напряжения не являются физической величиной непосредственное их определение не возможно. Их можно определить через измерение какой-либо физической величины, которая связана с напряжением расчетной зависимостью. Такой величиной может быть упругое линейное изменение, т.е. деформация. Связь между напряжениями и упругими деформациями описывается законом Гука. Таким образом, под термином измерение напряжений следует понимать его определение путем измерения деформации (это так называемый механический метод. Существуют и другие методы, например, оптический, магнито-упругий, ультразвуковой и т.д.). Следовательно, все сводится к измерению упругой деформации в направлениях соответствующего вида напряженного состояния. Линейное - в одном направлении, плоское - в двух, объемное - в трех.

Тавровое сварное соединение

Сварочные стыки в виде буквы «Т», именуемые «тавровые соединения», присутствуют во всех нагружаемых конструкциях. Они представляют собой угловые швы с перпендикулярным расположением заготовок. При небольшой площади соединение должно удерживать расчетную нагрузку. К тавровым соединениям, работающим на кручение, излом, отношение особое — швы проверяют на внутренние дефекты. Избежать их помогает соблюдение технологии. Вид шва указывается на чертеже.

Область применения

Монтаж трубопроводов, создание каркасных конструкций, перекрытий, ограждений предполагает расположение деталей под прямым углом. Перпендикулярно сваркой обычно крепят укрепляющие элементы: балки, швеллеры, профильный прокат. Детали под углом 90° соединяют тавровой сваркой. Начинающие сварщики в бытовых условиях таких стыков стараются избегать из-за сложности фиксации деталей в заданном положении.

На производстве и в строительстве тавровые соединения применяют часто. Все виды соединений регламентированы ГОСТами для различных типов сварки. Они бывают односторонние и двухсторонние, с разделкой кромок и без нее. Все зависит от предполагаемой нагрузки, сплава, толщины свариваемых деталей.

Преимущества и недостатки

В отличие от других способов сварки, тавровые соединения обладают следующими достоинствами:

они формируют надежное соединение в труднодоступных местах;
для них не нужно использовать укрепляющие накладки;
применяются для сварки заготовок различной толщины;
выдерживают большую нагрузку.

для соблюдения перпендикулярности детали нужно скреплять перед сваркой;
односторонние швы ненадежны;
при сварке тонкостенных деталей велика вероятность термодеформации;
высок риск внутренних дефектов (непроваров, несплошностей, кратеров).

Техника и особенности сварки таврового соединения

Выполняя угловые соединения, контролируют размер шовного катета, внешний вид валика – его делают максимально плоским. Чтобы проварить тавровое соединение равномерно, не делают резких движений держателем. Дуга при сварке не должна обрываться в процессе формирования валика. Подготовительный этап предусматривает:

зачистку металла в рабочей зоне;
укладку заготовок под нужным углом с сохранением необходимого размера зазора;
фиксацию элементов зажимами или прихватками.

Сварка труб

При РДС заглушек, фланцев, запорной арматуры в трубопроводы руководствуются требованиями ГОСТ 16037-80. Он применяется также при врезке патрубков меньшего диаметра. На толстостенных заготовках производится предварительная разделка швов. Затем делают прихватки в 4-х местах, они располагаются попарно симметрично по окружности, делят ее на 4 части. Затем делается угловой шов.

Когда производится врезка, торец патрубка подгоняют под трубу так, чтобы он плотно прилегал к поверхности без образования больших зазоров. Трубы небольшого диаметра «доводят» болгаркой. При раскрое больших заготовок под сварку используют трафареты развертки или стандартные шаблоны.

Когда есть вращательные столы, применяют технологию сварки в поворотном положении. Шов формируется быстрее, получается ровным. Проваривать неповоротные швы сложнее, валик формируется по кривым линиям. В этом случае сварку проводят в несколько приемов, участками. Второй начинают на получившемся валике, внахлест, чтобы тавровое соединение получилось герметичным. В зависимости от толщины стенки, варят трубу в одни проход или несколько. Подобные тавровые соединения обязательно проверяют методами неразрушающего контроля.

Профильные прямоугольные или квадратные трубы, используемые в металлоконструкциях, сваривают аналогично. Перед работой поправляют срезы, чтобы обеспечить плотность прилегания свариваемых деталей. Сварка делается после прихваток даже при использовании зажимных приспособлений.

В вертикальном положении

Позиция неудобна тем, что металлы с низкой вязкостью нужно проваривать быстро, чтобы расплав не вытекал. Число проходок определяется толщиной заготовок, глубиной разделки кромок. Для глубоких швов делают криволинейные или прямые скосы. Разжигают дугу перпендикулярно свариваемой поверхности, поддерживают короткой. Электрод ведут по биссектрисе, под углом 45°, шов формируют возвратно-колебательными движениями вдоль стыка. При движении вверх дугу растягивают, не допуская обрыва.

В вертикальном положении валик формируется из верхней точки. Устанавливают сварочный ток обратной полярности большой силы, чтобы хорошо проплавлялась корневая часть таврового соединения.

Когда при сварке возникает риск перегрева металла (возникают пятна побежалости или металл меняет цвет), держатель отводят. В идеале ванна расплава должна формировать необходимый профиль валика без подрезов. Нужно следить, чтобы давления дуги хватало для прогрева металла, расплав поддерживался в установленных границах валика.

В нижнем положении

Для сварки тавровых соединений в нижнем положении применяют:

ток прямой полярности большого ампеража для образования глубокой ванны расплава;
ток обратной полярности, формируется короткая дуга, направляемая в корень шва, повышен риск образования подрезов.

Равномерное перемещение электрода – важное условие качественного таврового сварного соединения при однопроходной или многопроходной сварке (накладываются узкие валики без поперечных движений электродом). С каждого слоя до следующей проходки шлак сбивается.

Вверх наплавку двигают быстро, растягивая дугу. Капли металла накладывают только во время обратного движения электрода. Его в процессе работы располагают по биссектрисе прямого угла с наклоном в сторону движения. Если параметры рабочего тока выбраны правильно, при равномерном движении держателя образуется катет нужной ширины.

В потолочном положении

Варить стык нужно на невысоком токе обратной полярности, короткой дуге, направленной в корень таврового шва. При возвратно-поступательных движениях дуга не должна прерываться. Одновременно плавят обе боковых кромки. Перегрев ванны недопустим, формируется выпуклый шов.

Многопроходная сварка делается без поперечных пасов рукой. Поверхность каждого валика должна быть максимально выровненной. Для этого поддерживают стабильно невысокую тепловую мощность дуги. Контролировать ванну расплава мешают искры, при выборе электродов предпочтение отдают обмазке, снижающей разбрызгивание горячего металла.

Полезные советы

Свариваемые поверхности необходимо хорошо просушить, чтобы качество таврового сварного соединения было приемлемым. Важно правильно перемещать электрод, чтобы не допускать пережога и непровара.

Работа начинается с прихваток. После этого лучше убедиться, что детали расположены под прямым углом, нет «завала» заготовки в одну из сторон. Во время точечной прихватки можно подрегулировать ток, откорректировать до рабочих значений, тогда будет проще делать проходку.

Сваривая тонкую и толстую пластину, электрод наклоняют к толстой заготовке под углом до 60°. Расплавленный металл будет «сползать» на тонкую деталь, не создавая внутренних напряжений в металле. Когда прямой угол, электрод необходимо вести по стыку снизу вверх, «поднимать» расплав из ванны, смешивая с наплавочным металлом. При сварке «в лодочку» угол наклона электрода составляет 45°. Только в таком положении тавровое соединение будет правильного сечения.

При укладке деталей встык с помощью фиксаторов нужно предусмотреть зазор для образования ванны расплава, глубокого проплавления соединяемых заготовок. Если шов будет формироваться только за счет наплавочного металла, соединение будет непрочным.

Важно!

При глубокой разделке толстостенных деталей тавровые соединения делают в несколько проходок.

Для удобства сборки сварные детали располагают на стапеле или сварочном столе. Для работы применяют различные приспособления: зажимы, магнитные фиксаторы, шаблоны, кондукторы. При сборке важно оценить сложность сварной конструкции, ее возможную подвижность. Избежать прожогов помогают съемные или дополнительные прокладки толщиной до 4 мм из неплавящихся материалов. Работа с накладками будет уверенной, скорость проходки можно увеличить на 20–30%.

Способ сварки «в лодочку» вертикальным электродом при выполнении угловых швов предпочтительнее. Создаются условия для провара корня таврового соединения по всей длине. Зазор между деталями не должен превышать 10% толщины заготовки.

Многое зависит от правильности розжига дуги – в 3-4 мм от вершины угла. Поднимают ее на высоту катета, задерживают для проплавки углов.

Обозначение на чертеже

По стандартам для всех видов сварки на чертежах тавровое соединение обозначается буквой Т, далее идет классификационный номер шва, предполагающий тип его создания. Для наглядности все условные обозначения сведены в таблице.

Обозначение углового шва	Вид углового шва	Скосы кромок
Толщина свариваемых деталей от 2 до 40 мм
Т1	Односторонний простой.	—
Толщина свариваемых деталей от 15 до 100 мм
Т2	Односторонний прерывистый.	—
Т3	Двухсторонний.	—
Т4	Двухсторонний с шахматным расположением.	—
Толщина свариваемых деталей от 30 до 120 мм
Т5	Двухсторонний прерывистый.	—
Толщина свариваемых деталей от 3 до 60 мм
Т6	Односторонний;	скошена со стороны шва.
Т7	Двухсторонний;	скошена с одной стороны.
Толщина свариваемых деталей от 8 до 100 мм
Т8	Двухсторонний;	криволинейно скошена с одной стороны на 2/3 толщины детали.
Т9	Двухсторонний;	симметричные с 2 сторон.
Толщина свариваемых деталей от 12 до 100 мм
Т10	Двухсторонний;	симметричные с 2 сторон.
Т11	Двухсторонний;	симметричные с 2 сторон криволинейно скошенные.

Криволинейные скосы с неровной поверхностью обеспечивают формирование сложного шовного валика таврового стыка. При шахматной укладке величина второго зазора больше, чем первого. При двухсторонней разделке кромок образуется прочное тавровое соединение, работающее на излом.

Виды тавровых швов, указанные в таблице, применяются при монтаже различных сварных конструкций. Существует система дополнительных знаков, обозначающих дополнительную обработку швов, размер катета, длину провариваемого участка. Эта информация указывается на выносных стрелках.

Виды сварных соединений и швов

Нередко причиной брака у начинающих сварщиков становится неправильно выбранные сварные соединения. Что неудивительно, так как со дня проведения первой сварки было разработано больше сотни разновидностей. В них несложно разобраться, поскольку сварные швы и соединения объединены в несколько групп по технике выполнения, положению деталей и другим признакам.

Что такое сварочное соединение

Новички ошибочно полагают, что понятия сварной шов и соединение равноценны. На самом деле шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры. К ним относят:

Один или несколько швов, которые образуются при плавлении только основного или с добавлением присадочного металла.
Зону сплавления, расположенную между сварным швом и основным металлом деталей. Она не нагревается до температуры плавления, но может насыщаться элементами, которые вводят в сварочную ванну электродами или флюсом. Поэтому по составу отличается от основного металла.
Зону термического воздействия. Это полоса, примыкающая к зоне сплавления, где под действием температуры изменились свойства металла.

Схема сварного соединения: 1 — сварной шов; 2 — зона сплавления; 3 — зона термического влияния; 4 — основной металл

Важно не путать два абсолютно разных понятия — сварочный шов и сварное соединение!

Сварочный шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры.

Виды сварных соединений

В зависимости от того как расположены заготовки между собой к основным видам сварочных соединений относят:

стыковые;
угловые;
нахлесточные;
тавровые;
торцевые.

Стыковые

Самые простые по выполнению швы даже для начинающих сварщиков. Ими соединяют заготовки, примыкающие друг к другу торцами, размещенные в одной плоскости или на ровной поверхности. При сварке деталей с разной толщиной допускается смещение поверхностей. Стыковым способом сваривают конструкции из листового проката, резервуары, трубы. Сравнительно с другими сварными соединениями сокращаются сроки выполнения работы и расход материалов, но нужно тщательно подготавливать кромки.

Угловые

Это сварные соединения двух металлических деталей под любым углом. Если заготовки разной толщины, толстостенную размещают снизу, чтобы на тонкой не появились прожиги и подрезы, сварочную ванну создают за счет плавления металла толстой заготовки. Для повышения прочности соединения швы накладывают с обеих сторон. Внутренний угол сваривают малым током, чтобы снаружи не образовалось закругление.

Угловые сварные соединения удобно выполнять способом «в лодочку». Заготовки прихватывают под нужным углом, затем устанавливают так, как будто это плывущий кораблик. После расплавления металл будет равномерно растекаться по обеим сторонам без образования дефектов.

Угловым способом сваривают каркасы небольших строений, емкости, навесы, кузова грузовиков. Кроме этого устанавливают детали конструкций в труднодоступных местах.

Нахлесточные

Такими сварными швами соединяют параллельно расположенные металлические пластины, которые наложены одна на другую с небольшим перекрытием. Для повышения прочности на разрыв и предотвращения проникновения влаги внутрь сварку выполняют с обеих сторон. Этим способом можно соединять листы толщиной до 12 мм. Для выполнения нахлесточных соединений от сварщика не требуется высокая квалификация, так как нет опасности прожога и не нужно подготавливать кромки. Недостатком считают повышенный расход металла.

Тавровые

Это сварное соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой под прямым или небольшим углом. Если толщина заготовки больше 4 мм сварка проводится с обеих сторон с тщательной подготовкой кромок вертикальной пластины. Тавровые соединения применяют преимущественно при сборке несущих конструкций. Поэтому, если есть возможность изменения положения, сварку ответственных узлов лучше выполнять «в лодочку».

Торцевые

При выполнении таких соединений сваривают торцы заготовок, которые плотно примыкают одна к другой или расходятся от места стыка под углом не больше 30⁰. Способ применяют при производстве кожухов, вентиляционных коробов, контейнеров, металлических шкафов и пр. К достоинствам торцевого типа сварочных соединений относят низкую вероятность образования прожогов и внутренних напряжений, вызывающих деформацию. Недостатками считают завышенный расход материала и появление коррозии при проникновении воды между листами через дефекты шва.

Выбор сварного соединения зависит от расположения заготовок относительно друга друга.

Классификация сварных швов

Даже в одном типе соединения сварочные швы могут отличаться по конфигурации, протяженности, технологии и т. д. Поэтому в нормативных документах они сгруппированы по параметрам.

По положению в пространстве

По пространственному положению сварные швы могут быть:

Нижними, когда стык находится внизу относительно сварщика. Расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны, а шлак и газы беспрепятственно поднимаются на поверхность. При сварке электрод или пламя горелки ведут вдоль стыка с небольшими поперечными движениями.
Горизонтальными, если сваривают вертикально установленные детали справа налево или наоборот. Для предотвращения стекания металла нижнюю заготовку смещают на 1 мм, чтобы получился уступ. После завершения работы разница будет незаметна. Важно не ошибиться со скоростью сварки, поскольку при медленном перемещении дуги или пламени горелки появятся потеки, а при быстром ― непровары.
Вертикальными, когда вертикально установленные детали соединяют сверху вниз или в обратном направлении. Для удержания расплава в сварочной ванне сварку ведут снизу вверх прерывистой дугой на малом токе.
Потолочными, если стык расположен над головой мастера. Расплавленный металл удерживается поверхностным натяжением.

По конфигурации

В эту группу занесены три вида сварочных швов, которые зависят от формы стыков. Они бывают прямолинейными, криволинейными, кольцевыми (спиральными). Конфигурация швов не зависит от пространственного положения заготовок.

По степени выпуклости

По форме поперечного сечения сварные швы квалифицируют как:

Выпуклые (усиленные). Используют для сборки узлов эксплуатируемых с большой статической нагрузкой.
Вогнутые (ослабленные). Используют при сварке тонкого металла.
Нормальные (плоские). Хорошо противостоят динамическим и разнонаправленным воздействиям.
Специальные в виде неравнобедренных треугольников применяют в угловых и тавровых соединениях, на которые действуют переменные нагрузки.

По протяженности

В эту классификацию входят сплошные и прерывистые сварные швы, которые выполняют отрезками по 10 — 30 см, но учитывается суммарная протяженность соединения. По расположению отрезков сварки прерывистые типы называют:

цепными одно или двухсторонними, если разрывы равномерно расположены по обе стороны заготовки;
шахматными двухсторонними, когда отрезки сварки на одной стороне сдвинуты относительно участков на другой;
точечными при контактной сварке.

В зависимости от длины сварные швы относят к трем категориям:

короткие ― до 25 см;
средние ― 25 — 100 см;
длинные ― больше 1 м.

По количеству проходов

Независимо от типа сварочные швы выполняют одним или несколькими проходами. Выбор варианта определяется толщиной металла и необходимой прочностью. При каждом проходе наплавляется один валик. Если их расположить на одном уровне образуется слой сварного шва.

Детали толщиной до 5 мм соединяют однопроходными швами. Угловые соединения из заготовок со стенками 6 — 8 мм сваривают одним слоем, а стыковые двумя. Многослойные швы используют при работе с толстостенными элементами и для предотвращения термических деформаций.

Типы сварных швов по количеству проходов: а) однослойный, однопроходной; б) многослойный; в) многопроходной

По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил

По этим критериям соединения и швы подразделяются на 4 вида:

продольный (фланговый) ― усилие параллельно стыку;
поперечный (лобовой) ― вектор направлен под углом 90⁰;
комбинированный ― сочетает признаки предыдущих;
косой ― направление усилия меньше 90⁰.

По виду сварки

Классификацию по этому критерию проводят по типу сварочного аппарата, который создает условия для выполнения сварки. Из длинного списка технологий можно выделить основные виды;

ручная электродуговая;
автоматическая;
в среде инертных газов;
плазменная;
лазерная;
газопламенная.

Требования к сварным швам

Требования к швам зависят от условий эксплуатации, видов нагрузки, свойств металла, технологии сварки и пр. Для их классификации по конкретным условиям были разработаны ГОСТы. Например, требования к соединениям ручной сварки приведены в ГОСТ 5264-80.

К общим для всех швов независимо от условий относят:

прочность;
надежность;
долговечность;
стойкость к коррозии и агрессивным веществам.

Чтобы шов был качественным, необходимо соблюдать технологию подготовки металла и выполнения сварки.

О длине и толщине швов в зависимости от особенностей конструкции и марки металла, методах проверки качества и т. д. можно узнать из тематических СНиПов, которые нетрудно найти в свободном доступе. Полученные сведения можно использовать как шпаргалку при выполнении сложной работы.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

зону шириной не меньше 20 мм от линии стыка очищают от грязи и коррозии;
на кромках, если толщина металла больше 3 мм, снимают фаски, оставляя притупление;
устанавливают зазор между деталями.

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.

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.

Для каждого конкретного случая создания сварного шва подбирается свой тип соединения, учитывающий необходимые параметры прочности и конструктивные особенности изделия. Тавровое сварное соединение активно используется при создании металлоконструкций, где комплектующие должны соприкасаться под прямым углом. Главной особенностью данной разновидности является то, что детали соединяются в форме буквы «Т», где одна часть располагается перпендикулярно другой. Площадь такого соприкосновения, как правило, становится не очень большой, поэтому приходится конструктивно усиливать изделия и обваривать соединение с нескольких сторон.

Тавровые соединения сварных швов обладают хорошей прочностью, но если на этот участок планируется высокий уровень нагрузки, то следует сделать так, чтобы второй конец детали, отходящей по перпендикуляру от основной части, также был приварен к основе. Это поможет зафиксировать все и избежать деформации.

Благодаря своей распространенности встречаются разные классификации тавровых сварных соединений по ГОСТ. Это зависит от особенностей их исполнения, но сама суть от этого никак не меняется. Они в любом случае остаются обыкновенными перпендикулярно расположенными друг к другу сваренными деталями. Выделяют следующие разновидности классификаций:

Сварной шов Т1 по ГОСТ 5264 80 относится к классификации сварных соединений, которые выполнены при помощи ручной дуговой сварки;
По ГОСТ 14771-76 классифицируются швы, которые были сделаны при помощи сварки в защитных газах;
ГОСТ 14806-80 включает в себя соединения без скоса кромок, которые также создавались в защитных газах.

Типы тавровых соединений

Область применения

Тавровый сварной шов чаще всего можно встретить в высоких металлоконструкциях, где нужно создавать различные балки с перекрытиями, при сварке заграждений, создании корпусов и каркасов металлических изделий и так далее. В профессиональной деятельности он очень широко применяется. В бытовой сфере его не всегда можно встретить, так как из-за сложности создания его стараются избегать, хотя сварщик даже со средним опытом сможет сделать вполне качественное соединение. Часто тавровые швы делаются для усиления конструкции дополнительными планками, балками и прочими элементами, которые намного проще и легче закрепить именно перпендикулярно. Это может быть сделано как при первичной сборке металлоконструкции, так и при последующих ремонтах и ее дополнениях.

Преимущества

Как у любого другого соединения здесь есть набор положительных моментов, которые делают его более востребованным в определенных областях. К основным преимуществам соединения относятся следующие:

Позволяет обеспечивать соединение в труднодоступных местах, которое невозможно было бы выполнить другими способами;
Есть возможность обварить участок соприкосновения с двух сторон, что повысит прочность;
Может применяться для соединения как толстых, так и тонких деталей;
Не нужно использовать дополнительные накладки, так как при наличии надежной фиксации шов можно сделать просто встык;
Конструкция выдерживает достаточно большие нагрузки после обработки такими соединениями.

Недостатки

Здесь есть и специфические недостатки, которые затрудняют применение швов в определенных областях. К ним относятся:

Сложность выполнения соединения, так как привариваемую деталь нужно зафиксировать, прежде чем сваривать (если это будет сделано недостаточно надежно, то геометрия конструкции будет нарушена);
При сваривании детали с одной стороны соединения получается не очень надежным, так как воздействие на противоположную сторону действует как рычаг для излома шва;
Очень тонкие детали становится сложно сваривать из-за неудобства и высокого риска деформации, особенно при двустороннем шве;
Малая площадь соприкосновения не всегда позволяет обеспечить надежность соединения;
При использовании в профессиональной сфере всегда требуется точный предварительный расчет таврового сварного соединения, чтобы при эксплуатации не произошло поломок.

Особенности таврового соединения

Оно позволяет без проблем соединять детали различной толщины, так как при соединении одна деталь служит ровной плоской поверхностью и ее толщина не имеет особого значения. Но при сваривании все же есть небольшие особенности, приваривается большая часть к меньшей или наоборот. Если приваривается более мелкая деталь, то при сваривании нужно держать электрод под углом в 60 градусов. Если наоборот, то нужно сделать так, чтобы основная масса углубления шла в более толстую часть, поэтому электрод должен находиться под углом более 60 градусов.

Внешний вид таврового соединения

«Важно!

В подавляющем количестве случаев шов выполняется всего за один проход, так как тут очень важно избежать подрезов. Любой подрез у основания шва негативно влияет на его качество.»

Виды и параметры

Встречается несколько стандартных разновидностей, которые регламентируются общепринятыми стандартами.

Читайте также: