Технологія зварювання труб різними методами: практичні

У цій статті ми розглянемо те, яка технологія зварювання труб великого діаметра із застосуванням сучасного обладнання. Тема статті є чималий інтерес, оскільки повсюдно, час від часу проводяться ремонтно-відновлювальні або будівельні роботи із заміною каналізаційних, водопровідних і опалювальних систем.

При роботі з магістральними трубопроводами не обійтися без методів зварювального з'єднання проведеного на великих діаметрах. Знову ж таки, тема, яка буде розглянута в статті, цікава, тому що поряд з традиційними металевими трубами, з'явилися полімерні аналоги, з'єднання яких передбачає застосуванням інших методів.

Тому, перед тим як розглянути основні способи зварювання труб, розглянемо основні модифікації трубопроводів великого діаметра, які можна зварювати воєдино.

Конструкційні особливості трубопроводів великого діаметра

Інструкція проведення зварювальних робіт багато в чому залежить від діаметра використовуваних труб. До труб великого розміру відносяться вироби з зовнішнім діаметром 530 мм і більше.

Такі вироби застосовуються в процесі будівництва магістральних трубопроводів, призначених для транспортування нафти, газу, води, теплоносія централізованої системи опалення та каналізаційних стоків.

Всі труби великого діаметра, придатні для з'єднання за допомогою зварювання, можна поділити на дві великі категорії:

• Металеві вироби, до яких відносяться круглі електрозварні прямошовні та спіралешовние сталеві труби;
• полімерні вироби, до яких відноситься широкий спектр виробів з поліетилену (ПЕ), поліпропілену (ПП) і полівінілхлориду (ПВХ).

Кожна з перерахованих категорій труб з'єднується з використанням відповідних методів і відповідного обладнання.

Методи збирання металевих трубопроводів

Незалежно від того, що вам належить, будь то зварювання труб на просвіт або застосування більш технологічних методів, передбачається нагрів металу для утворення майже гомогенного і надійного стику. Тому, в будь-якому випадку доведеться працювати зі спеціальним обладнанням, застосування якого передбачає необхідність належного професіоналізму і досвіду виконання зварювальних робіт.

Розглянемо найбільш популярні методи зварювання, які повсюдно застосовуються при монтажі металевих трубопроводів різного призначення.

Застосування газового зварювання

Газове зварювання труб - це популярний, випробуваний протягом довгого часу, спосіб з'єднання металевих деталей з метою отримання якісного, міцного і довговічного шва.

Принцип проведення газового зварювання полягає в наступному:

• кромка зварюються поперечних зрізів розігрівається за допомогою газокисневого полум'я;
• зазор між двох розігрітих поверхонь заповнюється плавиться в ході зварювання металевим прутом.

Важливо: міцності шва, отриманого при газовому зварюванні, нижче, ніж при зварці. Вибір газового зварного з'єднання виправданий в тому випадку, якщо доводиться працювати з тонкостінними (до 3,5 мм) трубами.

При роботі з металопрокатом з використанням газового пальника застосовуються такі матеріали:

• Ацетилен - газ, який відповідає за горіння.
• Кисень - газ, що забезпечує необхідну температуру горіння і стабільність полум'я.

Важливо: У деяких випадках ацетилен може замінюватися іншими горючими газами, наприклад, пропаном або метаном. Єдиною умовою, яке необхідно дотримати, є підтримка більш високої температури полум'я пальника в порівнянні з температурою плавлення металу.

• Присадний матеріал необхідний для заповнення зварного шва. Даний матеріал підбирається відповідно до хімічними та фізичними властивостями металів, які обробляє.
• Флюс використовується для запобігання окислення металу в процесі розігріву. Флюси у вигляді пасти або порошку, будучи нанесеними на розігріті кромки труб, утворюють захисну плівку, яка перешкоджає попаданню кисню в структуру шва.

Застосування флюсу необхідно при роботі з більшістю металів за винятком вуглецевих сталей.

Застосування зварки

Електродугове зварювання труб - це технологія, в основі якої застосовано розігрівання металевих поверхонь до робочої температури за допомогою дугового електричного розряду і подальшого сплаву з отриманням міцного надійного шва.

Електродугова методика відома з давніх-давен, а тому було розроблено безліч різних більш-менш ефективних способів виконання такого зварного з'єднання.

При роботі з трубами великого і середнього діаметру найбільшу популярність одержало стикове зварювання, коли обидва поперечних стику зближуються впритул і центруються, після чого відбувається формування шва.

Відповідно до протяжністю, виділяються переривчасті і суцільні шви. Якісне проварювання металу суцільним швом вимагає від фахівця високої кваліфікації і значного досвіду проведення подібних робіт.

Технологічним розвитком ручній технології стала орбітальна зварювання труб, яка знайшла широке застосування при формуванні неповоротних стиків на трубопроводах середнього та великого діаметру.

В основі процесу застосована дугова зварка електродами в середовищі інертних газів. Застосування захисного газу, наприклад аргону, дозволяє попередити плавлення електрода.

Використовуючи певні суміші газів можна збільшити швидкість і глибину проникнення. Як правило, для отримання дуже чистого наплавленого валика шва застосовується інертна суміш аргону з гелієм.

Орбітальна зварювання нержавіючих труб або їх звичайних сталевих аналогів передбачає застосування двох обов'язкових компонентів:

• Джерело струму, з якого статі харчування і здійснюється контроль подачі струму, обертання електродів, подачі інертного газу і дроту. Найчастіше, джерело струму застосовується інверторний, оскільки він простий і ефективний в застосуванні.
• Орбітальна голова, за допомогою якої електрод обертається навколо труби і відбувається цілий робочий цикл.

Завдяки спільній роботі цих двох компонентів з'являється можливість механізованого застосування даного обладнання для отримання оптимальної якості шва.

Орбітальна зварювання труб має ряд істотних переваг перед процесом виконаним вручну:

• прийнятна ціна готового результату;
• менша трудомісткість процесу і, як наслідок, стислі терміни виконання поставленого завдання;
• економічна витрата електродів;
• можливість роботи з різною товщиною стінок при незмінно високій якості результату;
• рівний і герметичний шов по всьому колу, чого непросто домогтися, діючи вручну.

Застосування лазерного зварювання

Лазерне зварювання труб - це високотехнологічна методика, в основі якої лежить плавка металу за допомогою світлового променя. Випромінювання для розігріву металевої поверхні використовується монохроматическое з довжиною хвилі, що залежить від природи робочого тіла лазера випромінювача.

Ефективність лазерного зварювання визначається такими параметрами як:

• потужність випромінювання;
• діаметр і конфігурація плями фокусування;
• темпи пересування оброблюваного вироби щодо лазерного променя.

Серед переваг технології зазначимо таке:

• висока інтенсивність точкового прогрівання металевої труби аж до досягнення температури плавлення.
• швидке охолодження обробленої стику в міру припинення впливу випромінювання.
• мінімальна ширина шва без шкоди для міцності з'єднання.

Втім, є і недоліки, серед яких:

• висока вартість обладнання за рахунок новизни і малого поширення технології;
• можливість роботи з металовиробами з товщиною стінок більше 1-1,5 мм.

Стандартний апарат для проведення лазерного зварювання складається з таких ключових елементів як активне середовище і генератор накачування.

За типом активного середовища апарати поділяються на такі категорії:

• газові;
• твердотільні;
• напівпровідникові.

Кожна з перерахованих модифікацій може бути застосована при складанні високоякісних побутових трубопроводів, але не більше того, так як стінка магістральних систем найчастіше товщі 2 мм.

Сварка поворотних, неповоротних і горизонтальних стиків

Зварювання труб поворотним способом необхідна при складанні більшості крупно-і середньорозмірних трубопроводів.

Сварка виконується в три шари:

• на початковому етапі стик умовно ділиться на чотири відрізка;
• далі проварюються два перших відрізка, після чого робиться поворот на 180 градусів;
• потім зварюються інші два відрізки;
• труба повертається на дев'яносто градусів і вариться другий шар;
• на заключному етапі труба знову повертається на 180 градусів і остаточно зварюється стик.

Зварювання неповоротних стиків також виконується в три шари. Неповоротні стики варяться зворотно-поступальним способом. При цьому застосовується коротка (не більш як 2 мм) дуга.

Сварка горизонтальних стиків виконується електродами з діаметром 4 мм. Так само як і в попередньому випадку електрод при формуванні шва рухається зворотно-поступально. В результаті утворюється валик, висота якого не перевищує 1,5 мм.

Стик вариться в три-чотири шари. При формуванні останніх валиків, діаметр використовуваних електродів збільшується до 5 мм при струмі до 300 А.

Порада: Якщо мова йде не про збірку нового водопроводу, а про усунення течі в старій системі, може стати в нагоді холодне зварювання для труб опалення або подачі води. По суті, це різновид епоксидного клею з розчиненими в ньому фрагментами металу. Усунення течі своїми руками можна проводити тільки на сухих, попередньо зачищених від фарби трубах.

Зрозуміло, застосування холодної зварювання в даному випадку, це тільки тимчасовий захід, після чого повинен бути проведений якісний ремонт пошкодженої труби.

Методи зварювання полімерних труб

Технологія роботи з полімерними трубами в корені відрізняється від зварювання виробів з металу.

При складанні полімерних трубопроводів застосовується два найбільш затребуваних методу:

• Технологія стикового з'єднання передбачає нагрів і подальше плавлення торців труб до робочої температури, і стиснення аж до утворення герметичного шва. Процес зварювання здійснюється з використанням спеціального обладнання складається з станини, центраторів і нагрівального елементу.

Пристрої для стикового з'єднання полімерних труб багатофункціональні і дозволяють одночасно коригувати, а після центрувати зріз з'єднуються торців перед наступним нагріванням. Нагріті до робочої температури труби зсуваються за допомогою механізованого системи домкратів.

Застосування спеціальних верстатів дозволяє виконувати зварювальні роботи, як в стаціонарних, так і в польових умовах при свідомо високій якості стику.

• Технологія електромуфтового з'єднання дозволяє обійтися без складного обладнання, так як нагрівальний елемент є частиною муфти для зварювання труб.

Полімерна муфта з вплавлення спіраллю одягається на стик з'єднуються труб, після чого на спіраль подається напруга і пластик оплавляется, утворюючи надійне і герметичне з'єднання.

висновок

Отже, ми розглянули особливості зварних з'єднань, використовуваних при складанні різних трубопроводів великого діаметра як металевих, так і полімерних. Залишилися питання, на які не вдалося отримати відповідь? У цьому випадку більше корисної інформації можна знайти, подивившись відео в цій статті.