Классификация трубопроводов

В зависимости от функционального назначения трубопровода подразделяют на:
промысловые трубопроводы
магистральные трубопроводы
трубопроводы пара и горячей воды
технологические трубопроводы
трубопроводы газоснабжения (распределительные)
водоснабжение и канализация
Значительный объем в сталях, применяемых для изготовления труб и строительства трубопроводов различного назначения, занимают низкоуглеродистые и низколегированные стали с пределом текучести до 500 МПа.
Поскольку технологические процессы сварки труб из указанных сталей при строительстве трубопроводов различного назначения практически мало чем отличаются друг от друга, а применяемые при этом руководящие нормативно-технические документы отражают различия только в требованиях к подготовке кромок, сборке, качеству сварных соединений и испытаниям на прочность и герметичность, то в дальнейшем мы рассмотрим общие положения технологического процесса изготовления на примере магистральных и распределительных (трубопроводов газоснабжения) трубопроводов.

Способы сварки трубопроводов

Способы сварки трубопроводов классифицируют как термические, термомеханические и механические. Термические способы включают все виды сварки плавлением (дуговая, газовая, плазменная, электронно-лучевая, лазерная и др. виды сварки. К термомеханическому классу относятся стыковая контактная сварка, сварка магнитоуправляемой дугой. К механическим способам относятся сварка трением и взрывом.
Различают методы сварки трубопроводов по типу носителей энергии (дуговая, газовая, плазменная, лазерная и др.); по условиям формирования соединения (свободное или принудительное формирование сварного шва); по способу защиты зоны сварки (под флюсом, в защитных газах, с использованием самозащитной электродной проволоки т.д.); по степени механизации и автоматизации процесса (ручная, механизированная, автоматизированная и роботизированная).
Для сварки магистральных трубопроводов наибольшее распространение получили дуговые методы сварки. Более 60% всех стыков на магистралях свариваются автоматической дуговой сваркой под флюсом. Дуговая сварка под флюсом используется только в тех случаях, когда существует возможность вращения стыка. Сварку трубопроводов под флюсом в основном автоматизированным способом применяют при изготовлении двух- и трехтрубных секций диаметром 219...1420 мм. Когда применение механизированных методов невозможно, используется ручная дуговая сварка.
Ручную дуговую сварку выполняют при различных пространственных положениях стыка - нижнем, вертикальном и потолочном. В процессе сварки вручную перемещают электрод по периметру стыка со скоростью 8.. .20 м/ч.
Сварка в защитном газе имеет разновидности: по типу защитного газа - сварка в инертных газах (аргон, гелий, их смесь), в активных газах (СО2, азот, водород), сварка в смеси инертного и активного газов (Аг + СО2; Аг + СО2 + О2); по типу электрода - плавящимся и неплавящимся (вольфрамовым) электродом; по степени механизации ручная, механизированная и автоматизированная сварка. Дуговую сварку в защитных газах применяют для сварки трубопроводом в различных пространственных положениях. Скорость ручной сварки 8...30 м/ч, механизированной и автоматизированной 20...60 м/ч. Для сварки трубопроводом применяют метод механизированной сварки порошковой проволокой с принудительным формированием шва, при котором функции защиты выполняют порошкообразные компоненты, заполняющие металлическую оболочку проволоки. По мере кристаллизации сварочной ванны наружное формирующее устройство и сварочная головка перемещаются по периметру стыка снизу вверх со скоростью 10...20 м/ч. Перспективна лазерная сварка трубопроводом, при которой носителем энергии служит лазерный луч. Скорость лазерной сварки - до 300 м/ч.
При стыковой контактной сварке непрерывным оплавлением процесс происходит автоматически по заданной программе. Продолжительность сварки одного стыка труб диаметром 1420 мм составляет 3...4 мин, цикл сварки одного стыка при строительстве трубопроводов -10... 15 мин.
Автоматическая сварка магнитоуправляемой дугой (или дугоконтактная сварка) отличается от стыковой контактной сварки способом нагрева кромок. При дугоконтактной сварке нагрев выполняется дугой, вращаемой магнитным полем по кромкам свариваемых труб с большой скоростью. Этот способ сварки применяют для сооружения трубопроводов малого (пока до 114 мм) диаметра.

Нормативные документы, применяемые при строительстве магистральных и распределительных трубопроводов

Главным нормативным документом, регламентирующим правила выполнения сборочно-сварочных работ при строительстве трубопроводов в СНГ являются «Строительные нормы и правила» на основе которых были разработаны «Сводные правила по производству сварочных работ и контролю качества сварных соединений» СП 105-34-96, а также СНиП 3.05.02.88 «Трубопроводы газоснабжения». В этих документах приводятся правила квалификационных испытаний сварщиков и контроля допускных стыков, правила подготовки труб к сварке, условия правки, ремонта и отбраковки труб, порядок сборки различных труб между собой и с трубопроводной арматурой, оговорены методы сварки и погодные условия при выполнении работ на трассе, нормативные документы регламентируют применение рекомендованных сварочных материалов, а также нормы и правила контроля сварных соединений трубопроводов, условия их выбраковки и ремонта.
В развитие основных положений указанных СНиПов разработаны технологические инструкции по сварке трубопроводов ( ВСН 066-89 и ВБН А.3.1.-36-3-96 и методом контроля сварных стыков трубопроводов (ВСН 012-88). Эти инструкции регламентируют: основные положения технологии ручной и автоматической дуговой сварки кольцевых стыков труб, а также труб с запорной и распределительной арматурой магистральных и распределительных трубопроводов диаметром от 14 до 1420 мм с толщиной стенки от 1 до 26 мм, рассчитанных на давление не свыше 7,5 МПа; контроля сварных соединений и их ремонта; техники безопасности и производственной санитарии. По этим инструкциям разрешается сваривать трубы из сталей с нормативным временным сопротивлением разрыву до 590 МПа включительно. В инструкциях приведены технологические особенности сварки трубопроводов методами ручной дуговой сварки, автоматической сварки под флюсом, автоматической сварки в среде защитных газов и порошковой проволокой с принудительным формированием шва. Инструкции не распространяются на сварку трубопроводов специального назначения (для транспортировки аммиака, этилена, этанола, углекислоты и др.), а также трубопроводов для коррозионноактивных продуктов.
За рубежом при строительстве трубопроводов руководствуются национальными и международными стандартами (табл. 1), среди которых наибольшей популярностью пользуются АРI 1104, АРI 5D и ВS 4515. При контроле качества сварных соединений трубопровода, как правило, руководствуются международным стандартом ISО 8517 и европейским стандартом ЕN 25817.

Таблица 1

Требования к трубам

Для строительства магистральных и распределительных газопроводов применяются стальные бесшовные электросварные прямошовные и спиральношовные. Трубы диаметром до 1020 мм изготавливаются из спокойных и полуспокойных низколегированных сталей, трубы диаметром до 1420 мм - из низколегированных сталей в термически улучшенном или термомеханически упрочненном состоянии. Только для распределительных газопроводов низкого давления (до 0,005 МПа) допускается применение труб из кипящих низкоуглеродистых сталей.
В СНГ трубы применяются в соответствии с ГОСТ 8731 ... ГОСТ 8734 группы В, а также при соответствующем технико-экономическом обосновании - по ГОСТ 9567; трубы стальные электросварные - в соответствии с ГОСТ 20295 для труб с условным диаметром (Ду) до 800 мм включительно. Для труб Ду > 800 мм разрабатываются специальные технические условия, в которые должны включаться требования, изложенные ниже.
Готовые трубы маркируют, выбивая клеймами (холодной штамповкой) на расстоянии 250-500 мм от одного из концов трубы следующие данные: товарный знак или наименования предприятия - изготовителя; марку стали или ее условное обозначение; номер трубы; клеймо технического контроля; год изготовления. Участок клеймения четко обводят краской. Кроме того, на трубе несмываемой краской указывают ее диаметр и толщину стенки.
Импортные трубы изготавливаются и поставляются в основном по стандартам Американского нефтяного института (АРI), таких как: АРI-5 I (бесшовные и прямошовные трубы), АРI-513 (спиральношовные трубы для различных трубопроводов) АРI-51Х (трубы для трубопроводов высокого давления).
По этим стандартам трубные стали объединяются в группы по пределу текучести. Каждая группа сталей с одинаковыми значениями предела текучести в тысячах фунтов на 1 кв.дюйм. По этим стандартам существуют группы сталей: Х-42, Х-46, Х-52, Х-56, Х-60, Х-65, Х-70 с временным сопротивлением разрушению от 414 до 565 МПа. Стандарты АРI помимо механических свойств регламентируют процесс изготовления труб, химический состав стали, размеры, массу и длину трубы, давление при гидравлических испытаниях в процессе изготовления, методы неразрушающего контроля, которые применяют при изготовлении, условия ремонта труб и т.д. Обозначение трубы по стандарту АРI состоит из названия фирмыизготовителя труб, монограммы АРI (товарного знака, означающего, что данная труба изготовлена в соответствии с требованиями АРI), размера трубы в дюйма, массы одного фута трубы в фунтах, обозначения класса прочности стали и вида изготовления (S -бесшовные, Е - сварные прямошовные трубы, SW - спиральношовные трубы, Р - трубы с продольным швом, сваренные прессовыми методами), обозначения типа стали (Е - сталь, выплавленная в электропечах, М - высокопрочная низколегированная сталь), обозначения вида термообработки (NМ -нормализация или нормализация и отпуск, NО - закалка и отпуск, NS -высокий отпуск). Маркировка выполняется несмываемой краской. Трубы для магистральных трубопроводов изготавливаются из сталей с соотношением предела текучести к временному сопротивлению разрыву не более: 0,75 - для низкоуглеродистых сталей; 0,8 - для низколегированных нормализованных сталей; 0,85 - для дисперсионно-твердеющих нормализованных и термически улучшенных сталей; 0,9 - для сталей контролируемой прокатки.

Подготовка кромок труб под сварку

Перед началом сварочно-монтажных работ необходимо убедиться в том, что используемые трубы и детали трубопроводов имеют сертификаты качества и соответствуют проекту, техническим условиям на их поставку. Трубы и детали должны пройти входной контроль в соответствии с требованиями соответствующих стандартов и технических условий на трубы.
Концы труб и соединительных деталей должны иметь форму и размеры скоса кромок, соответствующие применяемым процессам сварки. При их несоответствии допускается механическая обработка кромок в трассовых условиях. Для труб небольшого диаметра (до 520 мм) возможно применение торцевателей, фаскоснимателей, труборезов и шлифмашинок. Для больших диаметров применяются орбитальные фрезерные машины, гидроабразивная резка и шлифмашинки. В отдельных случаях, при врезке катушек или выполнении захлестов, допускается применение термических способов подготовки кромок, таких как:
а) газокислородная резка с последующей механической зачисткой кромок абразивным кругом на глубину 0,1.. .0,2 мм;
б) воздушно-плазменная резка с последующей механической обработкой на глубину до 1 мм - вследствие насыщения кромки азотом (при использовании аргона в качестве плазмообразующего газа механическая обработка не требуется); в) воздушно-дуговая резка с последующей зашлифовкой на глубину до 0,5 мм (науглераживание кромок);
г) строжка и резка специальными электродами типа АНР-2М, АНР-3 или ОК.21.03, после которых не требуется механическая обработка.
Перед сборкой труб необходимо очистить внутреннюю полость труб от попавших туда грунта, грязи, снега, а также зачистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхность труб и соединительных деталей на ширину не менее 10 мм.
Участки усиления наружных заводских швов, прилегающие к свариваемому торцу трубы, рекомендуется ошлифовывать до высоты О..Д5 мм на расстоянии от торца не менее 10 мм.
Все трубы поступают на трассу с заводов с разделкой кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки покрытыми электродами. Эта разделка (рис. 1, а) имеет для труб любого диаметра при толщине стенки более 4 мм угол скоса кромок 25-30° и притупление 1-2,6 мм. При толщине стенки 16 мм и более трубы большого диаметра могут поставляться с комбинированной разделкой кромок в соответствии с рис. 1, б.
Размер В зависит от толщины стенки и составляет:
7 мм - при толщине стенки трубы 15... 19 мм
8 мм - при толщине стенки трубы 19...21,5 мм
10 мм - при толщине стенки трубы 21,5... 26 мм.

Рис. 1. Типы разделки кромок труб для ручной дуговой сварки (а, б), автоматической сварки в среде защитных газов (в), автоматической сварки под флюсом (г, д, е, ж) и порошковой проволокой с принудительным формированием (а, б).

Для трубопроводов Ду 1000 мм и свыше, когда предусмотрено выполнение подварочного корневого шва изнутри, рекомендуется разделка представленная на рис.1, в. При строительстве распределительных трубопроводов допускается ручная дуговая сварка труб без разделки кромок с толщиной стенки до 4 мм. Кроме того, для трубопроводов диаметром до 152 мм возможно применение газовой сварки (без разделки кромок - до 3 мм, и односторонним скосом кромок - до 5 мм).
Соединение разностенных труб на трассе допускается без дополнительной обработки кромок:
для толщин стенок не более 12,5 мм, если разность толщины не превышает 2 мм;
для толщин стенок свыше 12,5 мм, если разность толщины не превышает 3 мм. В этом случае смещение стыкуемых кромок не допускается.
Соединение труб или труб с запорной и распределительной арматурой с большей разностью толщин стенок осуществляют посредством вварки между стыкуемыми элементами переходников заводского изготовления или вставок из труб промежуточной толщины длиной не менее 250 мм.
Допускается выполнять непосредственную сборку и сварку труб или труб с деталями трубопроводов при разностенности до 1,5 толщин при специальной обработке, прилегающей к торцу поверхности более толстой трубы или детали (рис.2, а). Сварка захлесточных стыков разностенных труб не допускается.
Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, если толщина стыкуемого торца арматуры не превышает 1,5 толщины стенки трубы с подготовкой патрубка арматуры согласно (рис. 2, б). Указанная подготовка должна быть осуществлена заводом-поставщиком.

Рис. 2. Подготовка для сварки торцов труб и деталей с разной толщиной стенки.

Требования к сборке труб

Сборка стыков труб должна гарантировать:
перпендикулярность стыка к оси трубопровода. Отклонение от перпендикулярности не должно превышать 2 мм;
равномерность по периметру зазора, находящегося в пределах значений, регламентированных соответствующими стандартами и инструкциями;
минимально возможную величину смещения кромок, регистрируемую универсальными шаблонами, не превышающую допустимых значений (для магистральных трубопроводов - 0,2 толщины стенки, но не более 3 мм, для распределительных - (0,15 толщины стенки + 0,5 мм);
смешение продольных заводских швов относительно друг друга на расстояние не менее 100 мм - для труб диаметром более 100 мм и на 1/3 длины окружности - для труб диаметром менее 100 мм. В случае технической невозможности выполнения указанных требований назначается дополнительный ультразвуковой контроль сварочного соединения на данном участке стыка.
При изготовлении труб большого диаметра, корпусов цилиндров из обечаек применяют следующие виды сборки и сварки - "Сборка и сварка обечаек корпуса."

Предварительный подогрев

Предварительный подогрев является одной из важнейших технологических операций, позволяющих регулировать термический цикл сварки. Известно, что структура и свойства сварного соединения в значительной степени определяются скоростью охлаждения металла в интервале температур 800-500°С (наименьшей устойчивости аустенита). При высоких скоростях охлаждения возможно образование закалочных структур типа мартенсит в ЗТВ, обладающих высокой прочностью и низкой пластичностью, а также склонностью к образованию холодных трещин. Особенно это относится к низколегированным сталям с эквивалентом углерода 0,43% и выше. Эти стали весьма чувствительны к действию термического цикла, к концентраторам, а зона термического влияния склонна к охрупчиванию. Наиболее ярко эти явления проявляются при ручной дуговой сварке, когда скорость охлаждения металла ЗТВ может достигать 70°С/с. При заданной толщине стенки трубы регулировать скорость охлаждения зоны термического влияния можно изменяя начальную температуру стыкующих кромок предварительным подогревом. Особенно важно это при сварке корня шва электродами с целлюлозным покрытием, когда скорость охлаждения максимальна по сравнению со сваркой других слоев шва, уменьшена погонная энергия сварки (скорость сварки такими электродами вдвое превышает скорость сварки электродами с основным покрытием) и увеличена склонность и образованию холодных трещин за счет повышения содержания диффузионного водорода в металле шва. Предварительный подогрев не только уменьшает вероятность образования закалочных структур в ЗТВ, но и создает условия для активной эвакуации диффузионного водорода из металла шва и указанной зоны. Что, в свою очередь, повышает стойкость сварных соединений против образования холодных трещин, особенно при использовании электродов с целлюлозным покрытием, когда содержание водорода в шве может достигать 50 мм на 100 г наплавленного металла.
Температуру предварительного подогрева выбирают в зависимости от химсостава стали (по эквиваленту углерода), толщины станки трубы, температуры окружающего воздуха и вида электродного покрытия. Эти параметры, как правило, регламентируются соответствующими стандартами и технологическими инструкциями. Так, например, в СНГ руководствуются ВСН 066-89 (табл. 2). При сварке электродами с целлюлозным покрытием температура предварительного подогрева повышается на 75 °С.

Таблица 2

За рубежом часто при выборе подогрева оперируют показателем трещиностойкости сварных соединений, определяемый по формуле Ито-Беесио:

где: [Н] - содержание диффузионного водорода, мм/100 г;
t - толщина свариваемых пластин, мм. Температура подогрева определяется на эмпирической формуле:
(°С)ТП.П= 1440 Рcм - 392.
Предварительный и, при необходимости, сопутствующий подогрев следует осуществлять нагревательными устройствами (газовыми или электрическими), обеспечивающими равномерный нагрев металла по всему периметру свариваемого стыка. Ширина зоны разо¬грева труб в каждую сторону от шва должна быть не менее 75 мм.
Температуру предварительного и сопутствующего подогрева при соединении труб (или трубы с деталью) из различных марок стали или с различной толщиной стенки, которые должны быть нагреты на разные температуры, устанавливают по максимальному значению.

Технология и техника ручной дуговой сварки

Почти 60% объема сварочных работ при строительстве трубопроводов приходится на ручную дуговую сварку. Это соединение секций или отдельных труб в непрерывную нитку, сварка переходов через естественные и искусственные преграды, сварка захлестов, вварка катушек, крановых узлов, отводов и др.
Технология ручной дуговой сварки определяется прежде всего материалом труб, подлежащих сварке. В зависимости от марки стали трубы и условий эксплуатации выбирают сварочные материалы. После этого устанавливают технологию и технику сварки, а также схему организации работ, при этом руководствуются заданным темпом строительства трубопровода. При заданных сварочных материалах технология сварки зависит от диаметра и толщины стенки трубы.
Беспрекословным правилом при строительстве магистральных и распределительных трубопроводов есть требование к минимальному количеству слоев в шве. Для труб с толщиной стенки 6 мм и менее - 2 слоя, с толщиной стенки более 6 мм - 3 слоя.
Наиболее ответственным является корневой слой шва. Он должен надежно проплавлять кромки свариваемых труб и образовывать на внутренней поверхности шва равномерный обратный валик с усилением 1-3 мм. Допускается на отдельных участках стыка длиной не более 50 мм (на каждые 350 мм шва) ослабление корня шва (мениск) величиной до 10-15% от толщины стенки трубы. Наружная поверхность корневого слоя должна быть гладкой, мелкочешуйчатой и иметь плавное сопряжение с боковыми поверхностями разделки. Оптимальной формой наружной поверхности шва можно выполнять как шлифовальной машинкой, так и пневмомолотком в соответствии с требованиями инструкции.
При сварке труб диаметром 1020 мм и более после сварки корня шва рекомендуется выполнить подварку корневого слоя изнутри трубы в тех местах, где имеется не провар корня, и обязательно в нижней четверти периметра стыка (изнутри), т.е. на том участке, который при сварке корня шва снаружи выполнялся в потолочном положении. При ручной сварке корня шва поворотных стыков труб большого диаметра подварку выполняют по всему периметру стыка. Подеарочный шов обеспечивает провар корня, он должен иметь мелкочешуйчатую поверхность, плавно сопрягающуюся с внутренней поверхностью трубы без подрезов и других дефектов. Усиление подварочного шва должно составлять не менее 1 и не более 3 мм. Подварку выполняют электродами основного типа диаметром 3-4 мм.
Заполняющие слои шва надежно сплавляются между собой и проплавляют кромки свариваемых труб. После каждого слоя шва необходимо обязательно очищать поверхности шва от шлака.
Облицовочный шов имеет плавное очертание и сопряжение с поверхностью трубы, без подрезов и других видимых дефектов. Усиление шва должно быть не менее 1 и не более 3 мм. Ширина шва перекрывает ширину разделки на 2-3 мм в каждую сторону.
В конце смены сварной стык должен быть заварен полностью. Это требование вызвано тем, что трубопровод в течение суток претерпевает действие изменения температуры окружающего воздуха, которое особенно существенно при смене для ночью и ночи - днем. Изменение температуры вызывает возникновение в трубах и сварных стыках напряжений, которые могут быть весьма высокими.
Если стык заварен не полностью, то в ослабленном сечении шва напряжения могут превысить предел текучести и даже временное сопротивление разрушению металла шва и стык разрушится. Особенно опасна эта ситуация при отрицательных температурах воздуха, когда снижается пластичность металла.
В зависимости от типа рекомендуемых электродов существует 3 наиболее распространенных схемы сварки: сварка стыка электродами с основным покрытием, сварка стыка электродами газозащитного типа, сварка корня шва и горячего прохода электродами газозащитного типа, а заполняющих и облицовочного слоев - электродами с основным покрытием.
Сварку электродами с основным покрытием выполняют снизу вверх с поперечными колебаниями, амплитуда которых зависит от ширины разделки стыка. При поточно-расчлененном методе сварки каждый сварщик выполняет определенный участок шва, положение которого зависит от числа сварщиков, работающих одновременно на одном стыке. На трубах большого диаметра их число может достигать четырех. Как правило, если сварщиков двое, то они выполняют сварку снизу, от надира, и идут вверх по периметру в направлении (по циферблату часов) 6-3-12 и 6-9-12. При этом в потолочной части стыка замок следует смещать на 50-60 мм от нижней точки окружности трубы. В двух смежных слоях замки должны отстоять друг от друга не менее чем на 50-100 мм. Если сварщиков четверо, то первая пара варит участок стыка (по циферблату) 6-3 и 6-9, а вторая пара - 3-12 и 9-12.
Схема последовательности наложения двух слоев при сварке снизу вверх электродами с основным покрытием приведена на рис. 3, а. Все последующие нечетные слои выполняют по схеме первого слоя, все четные - по схеме второго слоя. Римские цифры показывают последовательность сварки отдельных участков шва. В зависимости от пространственного положения сварки рекомендуются значения тока, приведенные в табл.3.
При использовании электродов с покрытием основного вида следует применять только аттестованные для трубопроводного строительства марки электродов.

Рис. 3

Таблица 3

При использовании электродов газозащитного типа сварку корня шва выполняют сверху вниз без колебательных движений, опираясь концом электрода на кромки свариваемых труб. Сварку выполняют постоянным током обратной или прямой полярности при напряжении холостого хода источника питания не менее 75В. Значения сварочного тока при сварке электродами диаметром 3,25 мм не должны превышать 100-110А; при сварке электродами диаметром 4 мм в нижнем и полувертикальном положении 120-160А, в остальных положениях 100-140А. Скорость сварки следует поддерживать в диапазоне 16-22 м/ч. Изменяя в процессе сварки угол наклона электрода от 40 до 90°, сварщик сохраняет образующееся при сквозном проплавлении кромок технологическое окно, через которое он наблюдает за оплавлением кромок.
Для снижения уровня остаточных сварочных напряжений в сварном соединении периметр неповоротного стыка разбивается на симметричные, диаметрально противоположные участки и многослойная сварка выполняется в последовательности, приведенной на рис. 4. Больший эффект снижения сварочных напряжений и деформации дает применение обратноступенчатого метода сварки и одновременное заполнение разделки двумя или четырьмя сварщиками.

Рис.4 . Рекомендуемый порядок выполнения многослойного шва при сварке электродами с основным покрытием: а - Ду
При сварке трубопроводов небольшого диаметра (до 530 мм) с целью уменьшения объема монтажных работ в траншее часто практикуется укрупнение в секции труб сваркой с поворотом стыков на 90 или 180°. Трубу делят по окружности на четыре примерно одинаковых по длине участка. Заварив участки 1 и 2 стык поворачивают на 90° для сварки участков 3 и 4 (рис. 5). Затем, выполняя очередной поворот на 90°, производят последовательносварку участков 5 и 6, 7 и 8.
В другом случае, после сварки участков 1 и 2 (рис. 6) выполняют поворот стыкуемых труб на 180° для сварки участков 3 и 4. Затем поворот на 90° и 180° для сварки участков 5 и 6, 7 и 8 соответственно.

Рис.5 . Сварка с поворотом труб на 90°: а - первого слоя, б - второго, 1...8 - последовательность выполнения участков слоя.

Рис.6 . Сварка с поворотом труб на 180°: а - первого слоя, б - второго, 1...8 - последовательность выполнения участков слоя.

Сварка неповоротных стыков труб

Вертикальные неповоротные стыки сваривают снизу вверх.

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

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

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

Вторая стадия

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

Очередность (1-12) выполнения швов одним сварщиком

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

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

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

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

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

Техника ручной дуговой сварки труб покрытыми электродами

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вертикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

Потолочное (позиции 1-3);

Вертикальное (позиции 4-8);

Нижнее (позиции 9-11). Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

где d - диаметр электрода. Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10 20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрытия швов - «замковое» соединение - зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что потребует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов. Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сва­рочного тока. Рекомендуется подбирать токовый режим по потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочного положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

1. Зажигают дугу постоянно на одной из кромок, а обрывают после формирования ванночки – на другой. Пауза между обрывом и зажиганием должна быть такой короткой, чтобы металл шва не успел полностью закристаллизоваться, а шлак - остыть.

2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке.

Зажигание дуги обрыв дуги

Сварка неповоротного горизонтального стыка

Сварка с формированием стабильного проплавления ведется электродом диаметром 3 мм. Сварочный ток выбирают в зависимости от толщины основного металла, зазора между кромками и толщины притупления. Наклон электрода составляет 80-90° к вертикали. При сварке «углом назад» наклон обеспечивает максимальное проплавление, а «углом вперед» - минимальное.

При недостаточном проплавлении длину дуги следует держать короткой, а при нормальном проплавлении - средней.

Корневой шов лучше выполнять с минимальными размерами сварочной ванны, чтобы не было подрезов и наплывов с обратной стороны шва.

Второй валик формируют так, чтобы расплавлять первый корневой шов и обе кромки трубы. Сварочный ток устанавливают в среднем диапазоне. Наклон злектрода - такой же, как при сварке первого корневого шва. Сварку ведут «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы внешний вид валика был нормальным (не выпуклым и не вогнутым)

Третий валик лучше выполнять на повышенных режимах. Сварку ведут под прямым углом или «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы валик был выпуклым, с полочкой для удержания металла ванны последующего валика. Траектория дуги должна совпадать с краем второго валика.

Четвертый валик - горизонтальный. Его выполняют на тех же режимах, что и третий. Электрод наклоняют под углом 80-90° к вертикальной поверхности трубы. Скорость сварки поддерживают такой, чтобы расплавлялись верхняя кромка разделки, поверхность второго валика и вершина третьего валика. Внешний вид четвертого валика должен быть нормальным.

«Замковые » соединения сваривают с плавным увеличением размера шва в начале и уменьшением на конечном участке, «набегающим» на начало шва на 20-30 мм.

Сварку лицевого слоя надо выполнять электродами того же диаметра, какие использовались при заполнении разделки, но не более 4 мм. Последний верхний валик укладывают на более высокой скорости, чтобы он оказался узким и плоским

ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ ТРУБ

Технологические варианты

Сварной шов полностью выполняется ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом (рекомендуется при толщине стенки до 3 мм);

Сварной шов выполняется комбинированным способом: корневой шов - ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, а последующие слои - ручной дуговой сваркой покрытым электродом (целесообразен при толщине стенки трубы 4 мм и более).

Ориентировочное расположение слоев и валиков (1 - 8)

в стыках, сваренных по различным технологическим вариантам

При толщине стенки до 2 мм сечение стыка следует сваривать в один слой

Ручная аргонодуговая сварка неплавящимся W-электродом приме­няется для неповоротных стыков труб из низкоуглеродистых, низколе­гированных и легированных (коррозионностойких) сталей. Диаметр свариваемых труб - менее 100 мм, толщина стенки - до 10 мм.

Выбор параметров режима

Сварочный ток выбирают: при однопроходной сварке - в зависимости от толщины стенки трубы, а при многопроходной - исходя из высоты валика, которая должна составлять 2-2,5 мм. Сварочный ток назначают из расчета 30 - 35 А на 1 мм диаметра электрода.

Напряжение на дуге должно быть минимальным, что соответствует сварке короткой дугой.

Скорость сварки регулируют так, чтобы гарантировались проплавление кромок и формирование требуемых размеров шва.

Расход защитного газа зависит от марки свариваемой стали и токового режима (от 8 до 14 л/мин).

Присадочная проволока диаметром 1,6-2 мм выбирается по марке свариваемой стали (см. таблицу на с. 16).

26.07.2016

Успех такого сложного соединения во многом зависит от правильного выбора способа сварки труб , который выбирают для конкретного вида металла.

В целом же лучшим вариантом для соединения труб признаётся электродуговая сварка.

Но это под силу только сварщику, имеющему хотя бы минимальный опыт работы. Новичку желательно сначала потренироваться.

При работе с трубами из толстого металла лучше использовать непрерывный способ сварки при токе в 40-60 ампер. Важно именно проварить металл, а не прорезать его. При этом электрод ведётся не очень быстро – иначе качество шва пострадает.

Прерывистую точечную сварку труб применяют при сваривании тонкостенных труб. Здесь необходимо строго следить за процессом, потому, что стенки легко проварить насквозь. Для соединения тонких труб лучше использовать полуавтоматы. Они работают с малой силой тока, обеспечивая отличное качество как непрерывного, так и точечного сварного шва.

Профессионалы советуют при сварке труб ручной дуговой сваркой делать тройной шов – он будет надёжнее одиночного. Наиболее удобно работать сварщику с поворачиваемой трубой. Сварка так называемых поворотных стыков производится следующим образом:

• сначала соединяется одна четверть диаметра трубы;
• потом трубу поворачивают на 180 градусов, и варится противоположный первому шву участок;
• далее новый поворот и сварка второй четверти диаметра трубы;
• после этого производится ещё одно вращение трубы, и соединяется оставшейся участок.

После очистки от окалины на первый шов наносят второй. Заключительный третий шов начинают наносить с противоположной стороны второму шву.

При сварке жёстко зафиксированной трубы применяется иная методика:

• первый шов ведут снизу вверх до половины диаметра трубы, а потом опускается вниз, обратно к началу;
• нанесение второго шва начинают также снизу, но ведут с другой стороны и в обратном направлении.

Другие способы сварки

Подобный способ сварки неповоротных стыков исключает непроваренные участки, и шов получается более надёжным. При выполнении третьего шва работают по схеме первого варианта.

Самое надёжное соединение даёт многослойная сварка. В некоторых случаях применяют сварку спиралью – очистив от окалины начальный шов, второй ведут параллельно валику первого.

Сварка медных труб

Выбор способа сварки медных труб зависит от назначения соединяемых труб, герметичности шва и иных характеристик. Применяют три метода сварки – электродуговую, контактную и газовую.

Наиболее перспективной признаётся электродуговая сварка с использованием неплавящегося электрода из вольфрама и присадочной проволоки, в состав которой добавлены раскислители.

В качестве защитного газа целесообразно использовать азот, потому что сварка получается дешёвой.

Однако при работе с тонкостенными медными трубами лучше применять аргон.

Самой востребованной остаётся сварка стальных труб – как в производстве, так и в быту. Здесь существенную роль играет квалификация сварщика. Что касается сварочного оборудования, то используются электросварки, газосварки и полуавтоматы.

Перед началом сварки проводят предварительную тщательную очистку кромок от загрязнений и окислов, затем снимают фаску, что позволит получить V-образную площадь, благодаря которой шов станет прочным и герметичным.

При сварке газовой горелкой достаточно одного шва. С целью исключения непровара окончание шва немного накладывается на начало. Сорт присадочного материала должен быть одинаковым с металлом свариваемой трубы.

А самыми распространёнными на сегодня являются электросварка и полуавтоматическая. В обоих случаях процесс начинается с подготовки свариваемых труб. Затем соединяемые части центрируют и равномерно прихватывают в трёх-четырёх точках.

Первый шов «тройкой». Важно заполнить фаску по высоте всего на две трети. После очистки шва от шлака и проверки качества работы, меняют электрод «четвёрку» и приступают к нанесению дополнительного шва.

Сварка оцинкованных труб

Специальная технология сварки оцинкованных труб позволяет соединять их, не нарушая цинкового покрытия. На место стыковки наносят флюс, который и обеспечивает защиту от выгорания покрытия. Под флюсовым слоем цинк сначала от воздействия тепла становится вязко-жидким, затем расплавляется, но не выгорает и не испаряется. По завершению сварки это обеспечивает защиту от коррозии.

При работе с оцинкованным материалом крайне важно наличие вентиляции. В противном случае от цинковых паров сварщик может «заработать» лёгочное заболевание или хуже того, задохнуться.

Сварка профильных труб

Основной способ сварки профильных труб – обычное соединение торцов встык. Выполняют её дуговым или газовым методом, но благодаря простоте и качественному шву больше распространён первый из них. Однако электросварка профильной трубы требует опыта работы сварщика, хотя бы небольшого.

Много зависит, к примеру, от правильного подбора электрода. Чем он толще, тем мощнее дуга. Излишне толстым электродом профильную трубу можно прожечь, а слишком тонким получить непрочный шов. Учитывая то, что для данного изделия характерная толщина составляет 1,5-5 мм, подойдут «двойка и «тройка».

При работе с профильными трубами важна скорость движения электрода по материалу. Если замедлиться, то есть риск прожечь деталь, при убыстрении – получить некачественный шов. Оптимальное движение подбирается опытным путём.

Настоящего профессионализма требует сварка газовых труб , которая довольно опасна. Работать нужно быстро и качественно.

Перед началом соединения обрабатывают кромки труб: очищают от загрязнений. Если труба толстостенная – больше 4 мм, то производят скос кромок для облегчения прогревания металла на месте контакта.

Практикуются два способа сварки газовых труб:

• сварка слева направо. Применяют тогда, когда толщина металла больше 5-ти мм. Дуга направляется на уже приваренный участок, вместе с горелкой перемещается присадка. Вариант экономит расход газа и повышает производительность на 25%;
• сварка справа налево. Здесь горелку продвигают по не приваренным участкам – присадочная проволока «идёт впереди паровоза». Лучший метод для работы с тонкостенными газовыми трубами.

Способ электродуговой сварки трубопроводов часто применяют при монтаже или изготовлении технологических линий. Производятся они на постоянном или переменном токе.

Экономичным, а значит, более выгодным является сварка на переменном токе, потому что получается меньший расход энергии. Да и оборудование требуется более доступное.

Это один из самых сложных видов сварочных работ. Основная сложность заключается в необходимости выполнения сварки в различных положениях.

Неповоротные стыки по положению в пространстве бывают вертикальными (ось трубы горизонтальная) и горизонтальными (ось трубы вертикальная). Неповоротные стыки труб при толщине стенок свыше 3 мм сваривают несколькими слоями, высота каждого слоя не должна превышать 4 мм, а ширина валика должна быть равна двум-трем диаметрам электрода.

Стыки труб диаметром более 300 мм сваривают обратно-ступенчатым способом , длина каждого участка должна быть 150-300 мм. Каждый участок варится короткой дугой, равной половине диаметра электрода. Перекрытие швов (замок) зависит от диаметра детали и может составлять от 20 до 40 мм. Начинать сварку надо «углом назад», а заканчивать «углом вперед».

Процесс начинается с потолочного положения и заканчивается на нижнем положении. Наиболее жесткие требования предъявляются к качеству корневого шва. При его выполнении необходимо следить за равномерным проплавлением кромок деталей, чтобы получить равномерный обратный валик с усилением 1-3 мм на внутренней поверхности шва.

Первый слой сваривают при возвратно-поступательном движении электрода с задержкой дуги на сварочной ванне. Это позволяет проплавлять кромки стыка с образованием узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм на его внутренней стороне.

При этом на свариваемые кромки не должны попадать крупные брызги расплавленного металла и сварка должна быть выполнена без прожогов. Для этого дуга должна быть короткой. Отрывая дугу от ванны, нельзя удалять ее более чем на 1-2 мм. Перекрытие начала и конца смежного слоя должно составлять 20-25 мм. Последующий слой сварки должен быть смещен от нижней точки окружности трубы на 5-6 см, и так каждый последующий слой относительно начальной точки сварки предыдущего.

Электрод при сварке второго и последующих слоев должен иметь поперечные колебания от края одной кромки к краю другой кромки. При сварке поверхность каждого должна быть вогнутой или слегка выпуклой. Чрезмерная выпуклость шва, особенно при потолочной сварке может быть причиной непровара. Заполняющие слои шва надежно сплавляются между собой и проплавляют кромки свариваемых труб. После каждого слоя шва необходимо обязательно очищать поверхности шва от шлака.

Последний слой выполняют высотой 2-3 мм и шириной на 2-3 мм большей, чем ширина разделки кромок; он должен иметь плавный переход от наплавленного металла к основному. Порядок наложения вертикальных неповоротных стыков показан на рис. 3.

Сварку труб большого диаметра могут выполнять одновременно несколько сварщиков. Если их двое, то сварка должна выполняться снизу от надира вверх по периметру в противоположные стороны. Если больше то каждый сварщик выполняет сварку на своём участке, которые расположены диаметрально противоположно.

При сварке труб диаметром 600 мм и более после сварки корня шва рекомендуется выполнить подварку корневого слоя изнутри трубы. Подварочный шов не должен иметь мелкочешуйчатую поверхность, плавно сопрягающуюся с внутренней поверхностью трубы без подрезов и других дефектов. Усиление подварочного шва должно составлять не менее 1 и не более 3 мм. Подварку выполняют электродами основного типа диаметром 3-4 мм.

При сборке горизонтальных стыков труб на кромке нижней трубы фаска не снимается или снимается угол 10-15°, что улучшает процесс сварки без изменения ее качества.

Лучшим методом сварки горизонтальных стыков является сварка отдельными валиками небольшого сечения. Первый валик накладывают в вершине шва электродами диаметром 3-4 мм при возвратно-поступательном движении электрода с обязательным образованием на внутренней стороне стыка узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм. После первого валика (слоя) зачищают его поверхность, второй валик накладывают так, чтобы он перекрывал первый при возвратно-поступательном движении электрода и его небольшом колебании от края нижней кромки до края верхней кромки.

Сварку выполняют в том же направлении, что и сварку первого слоя (валика), затем ток увеличивают и сваривают третий валик электродами диаметром 4-5 мм. Третий валик накладывают в направлении, противоположном первому, он должен перекрывать 70% ширины второго валика. Четвертый валик укладывают в том же направлении, но располагают в углублении между третьим валиком и верхней кромкой.

Сварка неповоротных стыков труб требует опыта выполнения данного вида работ, поэтому её стоит доверить профессионалам. Особенно, если речь идет о трубопроводах с повышенными требованиями к герметичности сварных соединений.

При сварке стыка трубы более чем в три слоя, начиная с третьего слоя, каждый последующий выполняется в противоположном направлении, чем предыдущий. Трубы диаметром до 200 мм сваривают сплошными швами, а диаметром более 200 мм - обратно-ступенчатым методом. Горизонтальные неповоротные стыки варятся «углом назад». Наклон электрода относительно вертикальной оси должен составлять 80-90 градусов. Варить надо средней дугой.

После сварки сварщик обязан очистить стык от шлака и брызг, осмотреть и исправить все наружные дефекты и поставить клеймо.

сварка труб, стыки трубопроводов, сварка трубопровода, неповоротные стыки, сварные стыки, сварка стыков, вертикальные стыки, ось трубы горизонтально, горизонтальные стыки, ось трубы вертикально

Глава XXVIII
ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ КОНСТРУКЦИЙ

§ 125. Сварка труб

Общие сведения. При сооружении трубопроводов сварные стыки труб могут быть поворотными, неповоротными и горизонтальными (рис. 123).

Рис. 123. Сварные стыки труб:
а - поворотный, б - неповоротный, в - горизонтальный

Перед сборкой и сваркой трубы проверяют на соответствие требованиям проекта, по которому сооружается трубопровод, и техническим условиям. Основные требования: наличие сертификата на трубы, отсутствие эллипсности труб, отсутствие разностенности труб, соответствие химического состава и механических свойств металла трубы требованиям, указанным в технических условиях или ГОСТах.
При подготовке стыков труб под сварку проверяют перпендикулярность плоскости реза трубы к ее оси, угол раскрытия кромок и величину притупления. Угол раскрытия шва должен составлять 60-70°, а величина притупления 2-2,5 мм (рис. 124). Фаски снимают с торцов труб механическим способом, газовой резкой или другими способами, обеспечивающими требуемую форму, размеры и качество обрабатываемых кромок.

Рис. 124. Подготовка кромок труб под сварку при толщине стенок 8-12 мм

Разностенность толщин стенок свариваемых труб и смещение их кромок не должны превышать 10% толщины стенки, но быть не более 3 мм. При стыковке труб должен обеспечиваться равномерный зазор между соединяемыми кромками стыкуемых элементов, равный 2-3 мм.
Перед сборкой кромки стыкуемых труб, а также прилегающие к ним внутренние и наружные поверхности на длине 15-20 мм очищают от масла, окалины, ржавчины и грязи.
Прихватки, являющиеся составной частью сварного шва, выполняют те же сварщики, которые будут сваривать стыки, с применением тех же электродов. При сварке труб диаметром до 300 мм прихватка выполняется равномерно по окружности в четырех местах швом высотой 3-4 мм и длиной 50 мм каждая. При сварке труб диаметром более 300 мм прихватки располагают равномерно по всей окружности стыка через каждые 250-300 мм.
При монтаже трубопроводов необходимо стремиться к тому, чтобы по возможности больше стыков сваривалось в поворотном положении. Трубы, толщина стенки которых составляет 12 мм, сваривают в три слоя. Первый слой создает местный провар в корне шва и надежное сплавление кромок. Для этого необходимо, чтобы наплавленный металл образовал внутри трубы узкий ниточный валик высотой 1-1,5 мм, равномерно распределяющийся по всей окружности. Для получения провара без сосулек и грата движение электрода должно быть возвратно-поступательным с непродолжительной задержкой электрода на сварочной ванне, незначительным поперечным колебанием между кромками и образованием небольшого отверстия в вершине угла скоса кромок. Отверстие получается в результате проплавления основного металла дугой. Размер его не должен превышать на 1-2 мм установленный зазор между трубами.
Сварка поворотных стыков. Первый слой высотой 3-4 мм сваривают электродами диаметром 2, 3 и 4 мм, второй слой наплавляется электродами большего диаметра и при повышенном токе. Первые два слоя можно выполнить одним из следующих способов.
1. Стык делят на четыре участка. Вначале сваривают участки 1-2, после чего трубу поворачивают на 180° и заваривают участки 3 и 4 (рис. 125). Затем трубу поворачивают еще на 90° и сваривают участки 5 и 6, затем поворачивают трубу на 180º и сваривают участки 7 и 8.

Рис. 125. Схема сварки стыка трубы:

2. Стык делят на четыре участка. Вначале сваривают 1 и 2, затем поворачивают трубу на 90° и сваривают участки 3 и 4 (рис. 126). После сварки первого слоя трубу поворачивают на 90° и сваривают участки 5 и 6, затем поворачивают трубу на 90° и сваривают участки 7 и 8.

Рис. 126. Схема сварки стыка трубы по второму методу

3. Стык делят на несколько участков (при сварке труб диаметром более 500 мм), сварку ведут обратно-ступенчатым способом отдельными участками (рис. 127). Длина каждого участка шва (1-8) составляет 150300 мм и зависит от диаметра трубы.

Рис. 127. Схема сварки стыка труб большого диаметра:
а - первого слоя, б - второго слоя

Третий слой во всех рассмотренных выше способах накладывают в одном направлении при вращении трубы. На трубах диаметром до 200 мм можно не делить стык на участки и сваривать его сплошным швом с поворотом трубы в процессе сварки (рис. 128). Второй и третий слои выполняются аналогично первому, но в противоположных направлениях. Во всех случаях необходимо каждый последующий перекрывать предыдущим на 10-15 мм.

Рис. 128. Схема сварки стыка труб малого диаметра

Сварка неповоротных стыков. Неповоротные стыки труб при толщине стенок до 12 мм сваривают в три слоя, высота каждого слоя не должна превышать 4 мм, а ширина валика должна быть равной двум-трем диаметрам электрода.
Стыки труб диаметром более 300 мм сваривают обратно-ступенчатым способом, длина каждого участка должна быть 150-300 мм, порядок их наложения показан на рис. 129.

Рис. 129. Схема наложения слоев при сварке неповоротных стыков труб диаметров до 400 мм (цифрами показана последовательность сварки участков по слоям, а стрелками – направление сварки)

Первый слой образуется при возвратно-поступательном движении электрода с задержкой дуги на сварочной ванне. Величина тока устанавливается 140-170 А, что позволяет проплавлять кромки стыка с образованием узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм на его внутренней стороне. При этом на свариваемые кромки не должны попадать крупные брызги расплавленного металла и сварка должна быть выполнена без прожогов. Для этого дуга должна быть короткой. Отрывая дугу от ванны, нельзя удалять ее более чем на 1-2 мм. Перекрытие начала и конца смежного слоя должно составлять 20-25 мм.
Режим для сварки второго слоя тот же, что и для сварки первого слоя. Электрод при сварке второго слоя должен иметь поперечные колебания от края одной кромки к краю другой кромки.
При сварке поверхность каждого слоя может быть вогнутой (рис. 130, а) или слегка выпуклой (рис. 130, б), чрезмерная выпуклость шва, особенно при потолочной сварке (рис. 130, в), может быть причиной непровара.

Рис. 130. Поверхность корневого шва:
а - вогнутая, 6 - слегка выпуклая, в - сильно выпуклая (стрелками указаны возможные места непровара)

Для облегчения наблюдения за зоной сварки в направлении ведения последнего слоя предпоследний слой накладывают в области кромок так, чтобы его поверхность была на 1-1,5 мм ниже свариваемых кромок (рис. 131). Последний слой выполняют высотой 2-3 мм и шириной на 2-3 мм большей, чем ширина разделки кромок; он должен иметь плавный переход от наплавленного металла к основному.

Рис. 131. Схема заполнения разделки кромок

Сварка горизонтальных стыков. При сборке горизонтальных стыков труб нет необходимости полностью снимать кромки нижней трубы, достаточно лишь раскрыть ее на угол 10-15°, что улучшает процесс сварки без изменения ее качества (рис. 132, а). При сборке неответственных трубопроводов на нижней трубе фаска совсем не снимается (рис. 132, б).

Рис. 132. Схема разделки кромок горизонтальных стыков ответственных (а) и неответственных (б) трубопроводов и их сварки (в), цифрами указан порядок наложения слоев

Лучшим методом сварки горизонтальных стыков является сварка отдельными валиками небольшого сечения. Первый валик накладывают в вершине шва (рис. 132, в) электродами диаметром 4 мм (при токе 160-190 А) при возвратно-поступательном движении электрода с обязательным образованием на внутренней стороне стыка узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм. После первого валика (слоя) зачищают его поверхность, второй валик накладывают так, чтобы он перекрывал первый при возвратно-поступательном движении электрода и его небольшом колебании от края нижней кромки до края верхней кромки. Сварку выполняют в том же направлении, что и сварку первого слоя (валика), затем ток увеличивают до 250-300 А и сваривают третий валик электродами диаметром 5 мм, что повышает производительность сварки. Третий валик накладывают в направлении, противоположном первому, он должен перекрывать 70% ширины второго валика. Четвертый валик укладывают в том же направлении, но располагают в углублении между третьим валиком и верхней кромкой.
При сварке стыка трубы более чем в три слоя, начиная с третьего слоя каждый последующий выполняется в противоположном направлении, чем предыдущий. Трубы диаметром до 200 мм сваривают сплошными швами, а диаметром более 200 мм - обратно-ступенчатым методом.

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Сварка труб", которая опубликована в категории "Ручная дуговая сварка". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.
Заработайте на своих знаниях . Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!

11 февраля 2012 | Просмотров: 48851 |