АНАЛИЗ СПОСОБОВ СВАРКИ И СОЕДИНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ТРУБ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассказывается о способах сварки стальных прокатов и труб, а также о видах и особенностях сварки. А также приведены марки электродов, виды и особенности сварки, советы для начинающих сварщикам.

ABSTRACT

This article describes methods for welding rolled steel and pipes, as well as the types and features of welding. Brands of electrodes, types and features of welding, and tips for beginner welders are also given.

Ключевые слова: стальные прокаты, сварка, стальные трубы.

Keywords: rolled steel, welding, steel pipes.

Введение. Сварка стальных труб при кажущейся простоте процесса требует от специалиста высокой квалификации и обширных знаний в этой сфере. Несмотря на то, что существуют разные технологии автоматической сварки, ни один из них не может заменить ручной труд.

Выбор способа соединения зависит от множества факторов:

• масштаб работ,
• диаметры сварочных труб и других условий.

Способы сваривания стальных труб

При прокладке стальных трубопроводов может быть использовано несколько видов сварки.

Газосварка. Соединение трубопроводов, как правило, внутридомовых магистралей из стальных труб небольшого диаметра.

Ручная электродуговая сварка. Второй по популярности тип сварки стальных трубопроводов и конструкций из них.

Электрическая автоматическая или полуавтоматическая сварка. Аргоновая сварка, осуществляемая неплавящимся электродом. Используется для соединения стальных трубопроводов, но применяется достаточно редко и исключительно в заводских условиях.

Каждый из вышеперечисленных способов сварки имеет свои особенности. Для каждого конкретного случая применяют разные соединения. Например, в некоторых ситуациях для стальных труб выбирают резьбовое соединение, но оно будет недостаточно надежным, особенно, если речь идет о прокладке технологических магистралей.[1]

Есть несколько вариантов соединения стальных труб при сварке:

Встык. Самый распространенный способ сварки среди специалистов-сварщиков. При выполнении данного соединения, трубы располагаются друг перед другом с небольшим зазором или вовсе без него. При этом очень важно обратить внимание на подгонку труб, чтобы их края были абсолютно ровными.

Внахлест. Данный способ соединения применяется для сварки труб разного диаметра. Получается, что одна труба надевается на другую. Это наиболее простой способ сварки металлических труб, друг с другом, который отличается своей простотой и скоростью выполнения.

Тавровое. Тавровое соединение труб необходимо, когда требуется специально выдержать между трубами угол в 90 градусов.

Угловое. Данный вид соединения применяется, в основном, только в тех случаях, когда угол между трубами составляет не менее 90 градусов.

Газосварка

Для газосварки необходимы баллоны с ацетиленом/газовые генераторы. Но важно знать, что использование подобных генераторов, особенно на крупных производствах и предприятиях, сейчас неактуально. Их практически не используют в производстве. Процесс газосварки представляет собой расплавление огнем горелки кромок деталей, внесение специализированного присадочного металла стальной проволоки и формирование катета шва. Стыки стальных труб, исполненные данным методом, превосходят стыки, которые выполнены электросваркой. Они значительно отличаются по наполненности и меньшему разогреву стали.

Газосварка требует больших затрат по времени на безопасное получение газа и эксплуатацию оборудования для сварки. По этой причине для сварки металлических труб подключают баллоны с горючим газом. Применение именно ацетилена обусловлено его высокой температурой горения, а с применением пропана производят резку стальных труб. При работе с газосваркой самый лучший и прочный шов получается в нижнем положении, но возможность выполнить такой шов есть только при поворотном стыке. Газосварка часто используется для сваривания заготовок, которые невозможно повернуть или покрутить. Подобная работа доверяется только специалистам-сварщикам с высокой квалификацией и большим опытом работы, умеющим выполнять швы в потолочном, горизонтальном и вертикальном положении.

Ручной электродуговой метод сваривания

Электродуговая сварка (электросварка) является наиболее востребованным методом соединения металлических труб большого диаметра, а также заготовок для разводок внутридомовых сантехнических систем. Ручная электросварка используется, в основном, на сборке магистральных трубопроводов. С помощью электросварки осуществляются такие работы, как прихватка и прохождения корня шва. Сварку необходимо вести операционным способом, так как существуют неудобства, связанные с поворотными стыками и отсутствием нормального обзора. При этом способе осуществляется проварка стыка на видных участках, после вырезается специальное окно в одной из труб.

Рисунок 1. Ручная электродуговая сварка

С внутренней стороны стык обваривается по всей доступной длине окружности. После этого необходимо наложить латку из стали, постепенно сваривая и нагревая сталь, закрыв ею окошко.

Обварка стыка начинается с нижней части, но при этом специалисте необходимо уметь выполнять потолочные швы. Важно помнить, что для работы в потолочном положении необходимо увеличить силу сварочного тока.

После сварки потолка можно выполнять сварку боковых поверхностей стальной трубы и постепенно переходить к работе в нижнем положении. ГОСТ предписывает для надежности стыка вести работу в 2 прохода. Первый – корень шва, второй – основной шов. После первого слоя необходимо обязательно отбить шлак перед вторым подходом обработки.[2]

Для выполнения подобного рода работ необходимо использовать специальный молоток, хотя часто на производстве используют простое зубило, которое прихвачено к ручке. При соединении круглых и профильных стальных труб - основной способ (наряду электродуговой полуавтоматической и автоматической сваркой). Преимущество состоит в небольшой деформации при слабом разогреве и лучшем качестве стыковки. Это позволяет использовать операционный способ электродуговой сварки в качестве основного при прокладке трубопроводов с большим сечением. При укрупнительной сборке участков трубных магистралей применяют сварку труб полуавтоматом.[2]

Сварка: советы для начинающих

Для сварки стальных труб тавровым соединением или встык необходимо использовать электроды не менее 3 мм при силе тока от 0 до 100 А. При сварке же труб внахлест, сила тока должна быть увеличена примерно на 20-25 А. Необходимо внимательно следить за подъемом жидкого металла над поверхностью в момент заполнения сварочного шва жидким металлом. В таких случаях сварочный шов получится красивым и ровным. Высота подъема сварочного шва над поверхностью не должна превышать 2-3 мм. Для сварки профильных труб есть особый порядок применения соединения. Сначала рекомендуется применить точечный способ соединения. При нем сначала прихватывается одна сторона, затем другая, только после этого профильные трубы свариваются полностью.

Шов при сварке должен оставаться непрерывным, заканчиваться ровно в том месте, где он был начат. Если выполнить все аккуратно и верно, шов послужит залогом надежного и герметичного соединения. Для высокого качества необходимо обеспечить полную герметичность соединения.

Особенности подготовки и проведения работ по сварке стальных труб сварить трубу из металла, особенно с поворотным стыком, достаточно просто, но перед выполнением работы необходимо правильно к этому подготовиться. Поверхность концов стальных труб обрабатываются специальной металлической щеткой, после растворителем. При толщине свыше 3-4 мм выполняется разделка кромок с одной или сразу двух сторон. Соединять и стыковать стальные трубы следует только так, чтобы они лежали на одной плоскости. Это поможет избежать перекоса. Минимальное количество - не менее 3, через каждые 120 градусов. Следует учитывать расход электродов при сварке. При работе большими токами на трубах довольно большого сечения расход значительно выше.[3]

Монтаж оцинкованной трубы потребует обработки концов заготовок соляной кислотой, что предотвратит выгорание цинка при нагреве. Защита цинкового слоя осуществляется при сварке под флюсом HLS-B. Перед работой потребуется на края труб наносится толстый слой этого вещества, а сама работа ведется с повышенным уровнем подачи кислорода в пламя горелки. Проволока должна быть выполнена на основе сплава определенного сплава - UTP. Требуется расплавлять присадочный материал на прогретый металл. Флюс препятствует выгоранию цинка, а остатки удаляются с трубы уже после окончания работы. Разъемные соединения Изготовление разъемных соединений осуществляется посредством сварки заготовки в фланцу. Работа ведется в нижнем положении. Лучшим вариантом в данном случае является электродуговая сварка. Выполняется неповоротным швом, но может применяться операционный способ. Стыковка производится под углом 90 градусов к плоскости фланца, чтобы в дальнейшем упростить работу по сборке самих соединений. Приваривание детали к фланцу выполняется аналогично процессу по соединению труб.[3]

Марки электродов: виды и особенности

Существует большое множество электродов для сварки труб из стали. Определенный вид подбирается с учетом тока, толщины стенок заготовок и сложности воздвигаемой конструкции. Самыми популярными марками электродов среди электросварщиков являются следующие:

Рисунок 2. Электроды

АНО-21/24 и МР-3-Работают при переменном токе и качественно сварят трубы даже с мокрой обмазкой. Применяются для сварки ворот, тепличных конструкций, различного вида оград, небольших ангаров. Является лучшим вариантом в соотношении цены и качества. Данный вид электродов не подходит для конструкций с большим давлением и нагрузками.

УОНИ-Это отличные сердечники, но быстро варить ими не получится. Работа ведется с набиранием катета шва, с сохранением постоянно горящей дугой. Такой вариант требует большего опыта и умения работать с простыми АНО и МР, описанными ранее.[4]

LB-52U-Качественные электроды с ровным горением и высоким качеством. Чаcто используется при ремонтных работах и прокладках магистральных трубопроводов. Практически все специалисты выбирают данную марке электродов, когда требуется высококачественная дуговая сварка.

Вывод. Сварка стальных труб является наиболее востребованным и популярным методом получения неразъемного соединения фланцевого стыка. Надежный и качественно выполненный шов позволяет обеспечить безаварийную и долгосрочную эксплуатацию труб и конструкций из них. Для использования в бытовых условиях самым популярным и часто используемым способом является ручная/полуавтоматическая электродуговая сварка.

Список литературы:

1. Технология ручной дуговой и плазменной сварки и резки металлов : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В. В. Овчинников. — 5-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2016. — 240 с. ISBN 978-5-4468-4150-9
2. Edward R. Bohard. Welding: Principles and Practces - American Welding Society - Connect Learn Success, 2012
3. Сварочные работы / В. А. Чебан. - Изд. 5-е. - Рос- тов н/Д: Феникс, 2008. 412 [1] с.
4. Абралов М.А., Дуняшин Н.С., Эрматов З.Д., Абралов М.М. Технология и оборудование сварки плавлением – Т: Comron press, 2014 – 420 c.