Сварка металлических труб: особенности выполнения работ

Сварка – самый надежный метод соединения металлических труб из всех, которые известны на данный момент. Аккуратный шов от сварочного аппарата гарантирует цельный трубопровод с разветвлениями из нескольких отрезков. Сварщик сварщику рознь, и этот опыт нарабатывается всю жизнь. Минимальный наплыв шва, аккуратное и прочное соединение, герметичность – основанные показатели хорошей сварки. И в этом деле не обойтись без знаний и технологии, на которых строится практический опыт.

Содержание

• 1 Что важно знать о сварке трубопровода из металла
• 2 Применяемые в строительстве способы сварки труб
• 3 Краткое описание технологии газовой сварки
• 4 Технология электродуговой сварки
• 5 Основная классификация швов

Что важно знать о сварке трубопровода из металла

Сварка труб из черного металла используется для монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций и остается одной из самых востребованной работ на рынке строительных услуг. Она используется:

• в быту – для установки отопления, водопровода и канализации;
• при укладывании магистральных трубопроводов;
• для изготовления большинства металлических изделий;
• при сооружении строительных конструкций каркасного типа.

Технологически сварка металлических труб отличается от пайки полимерного трубопровода или соединения медных труб, которое подвластно только профессионалам. Сваривают заготовки посредством разных аппаратов:

• для сварки с помощью газовой горелки;
• для электродуговой сварки;
• MIG-MAG или TIG.

Сварочные аппараты отличаются размерами, принципом работы и способом питания.

Для благополучной работы нужен надежный современный аппарат и электроды. Не обойтись без понимания данного процесса и опыта работы. Необходима защитная спецодежда и открытое, хорошо проветриваемое место с площадкой, куда может падать окалина. При выборе аппарата и режима работы учитываются размеры и форма труб, например, сварка квадратной трубы имеет свою специфику. Толщина стенки металлических отрезков и труб и качество среза тоже учитывается.

Кромки требуют обязательной зачистки от загрязнений, старой краски и ржавого налета. Это выполняется всегда, перед тем как варить профильную трубу (и другую разновидность трубного проката), важно подготовить места стыковки. Далее снимают фаску, чтобы V-образный шов заполнить расплавленным металлом. Такое соединение должно быть:

• прочным;
• надежным;
• герметичным;
• эстетичным.

Обычно достаточно одного неспешного прохода сварочным аппаратом по шву. Качественную работу также обеспечивает шов с незначительным наложением, а не сварка встык.

Обратите внимание! Соединение труб толще 4 мм требует других подходов, чтобы не было перегрева места соединения и потери прочности состыковки.

Применяемые в строительстве способы сварки труб

Сварка используется для прочной и неразъемной состыковки металлических и полимерных изделий. Этот способ классифицируется по типу спайки шва – под давлением или термообработкой:

• холодная;
• химическая спайка;
• ультразвуковая;
• соединение под трением или контактная;
• газопрессовая и прессовая.

Для выполнения таких разнообразных по своей сути методов используют:

• ручной инструмент;
• промышленное оборудование;
• сварочные аппараты;
• инструменты для полимерной пайки;
• химические компоненты;
• прессы.

Это интересно! Холодное прессовое соединение подходит для работы с трубами и профилем из цветных металлов. Они более пластичны и податливы, чем стальные изделия. Для меди, алюминия и бронзы используют другой принцип соединения. Один из методов – деформация торцевых срезов под давлением с применением пресса.

Газовая и электродуговая сварка стальных труб требует определенных условий, специального оборудования, инертной среды или применения флюса. Для состыковки трубопровода самым распространенным остается метод плавления срезов с предварительной обработкой кромки.

Краткое описание технологии газовой сварки

1. Принцип действия – быстрое прогревание торцевых срезов (кромок) соединяемых квадратных или круглых труб посредством газокислородного пламени. Далее происходит заполнение расплавленным металлом зазора между подготовленными кромками от разогреваемого прутка. Прочность и свойства полученного шва ниже, чем при стыке во время работы электродуговой сваркой.

Данный вид сварки в предпочтении при состыковке металлических труб небольшой толщины. Бывают ситуации, когда доступен только этот способ или нет иного оборудования. Газосварка рекомендуется при монтаже трубопровода из металлопроката со стенками не более 3,5 мм. Но наиболее распространенной остается электродуговая сварка и механическое соединение труб посредством полуавтомата.

Материалы и оборудование для газосварки:

• сварочный аппарат;
• кислородный баллон (поддержание процесса горения при большой температуре);
• ацетилен или другой газ с аналогичными характеристиками (пропан, метан, керосиновые пары);
• сварочный прут (проволока для наполнения шва пластичным металлом);
• флюсы в виде порошка или пасты (для уменьшения образования окислов металла, от нагревания поднимается наверх и образует пленку.

3. Флюс – обязательное условие при варке меди, чугуна и легированной стали. Для углеродистой стали это не обязательно. Состав подбирается под параметры свариваемого металла.
4. Электроды должны соответствовать толщине изделий. Для состыковки стального трубопровода со стенками небольшого диаметра специалисты рекомендуют использовать электроды по 3-4 мм – наиболее ходовые.
5. Подготовку кромок предполагает любой процесс сварки металлических труб. Схема последовательных действий – это очистка торцевых поверхностей и обработка кромок. Для тонкостенных труб до 3,5 мм кромки делать необязательно, а для большой толщины изделий нужны скошенные кромки, поскольку полное прогревание осложнено.
6. Исполнение швов производится слева направо или в обратном порядке, при этом пламя работает на сварном участке шва, присадочный прут смещается за горелкой. Это увеличивает эффективность сварки и снижает расход газа, даже при толщине стенки трубы свыше 5 мм. При левосторонней сварке работают справа налево, перед горелкой смещают присадочный прут. Этот способ дает более эстетичный шов, поэтому применяется для сварки квадратных и тонкостенных труб.
7. Необходима подготовка кромок и получение фасок перед началом сочленения трубопровода. После подготовки торцов отрезки центруют между собой и точечно прихватывают в 3-4 точках по окружности (углам квадратной трубы). «Прихваточная» спайка не должна быть слишком заметной, не поднимаясь высоко над торцами.
8. После проверки горизонтали соединяемых труб и корректирования центровки начинают «обварку» шва. Для первого этапа лучше пользоваться электродами меньшего размера, порядка 3 мм. Фаска должна заполняться расплавленным металлом не на полную глубину, до половины или 2/3 объема. При втором прохождении идет корректировка большим электродом (4 мм).

Важно! К завершению работы газовой сваркой не должно быть непроваренных участков, чрезмерных наплывов, окалины со шлаком и других дефектов. Качественный непрерывный шов говорит об успешно выполненной работе. В трубах большого диаметра наличие внутренних пустот шва можно обнаружить только специальным дефектоскопом.

Технология электродуговой сварки

Овладеть навыками электродуговой сварки немного сложнее из-за переменчивости тока. Способ сочленения торцов труб происходит под воздействием электрического разряда, образующего высокотемпературную дугу. Качество стыков при дуговой сварке труб зависит от многих факторов, включая организацию работ, толщину изделий и марки стали. Также влияют параметры электрического тока, его полярность и длина дуги. Менее важна температура трубы к моменту сварки и амплитуда работы электродами. Возрастание силы тока ускоряет сварку металлических труб.

При дуговой сварке для повышения качества шва приходится иметь дело с поворотными стыками (с поворотом отрезков вокруг своей оси). Но это не всегда возможно, поэтому в коммуникациях сочетаются неповоротные и потолочные стыки. Особенность неповоротного сочленения – необходимость прохождения шва 2-3 раза:

• корневой слой;
• заполняющий;
• облицовочный.

Внимание! При необходимости выполнения сложных неповоротных сочленений трубы большого диаметра должны слаженно работать 2-3 сварщика с аппаратами сходных параметров. Это обеспечивает качество шва и сокращает время работы.

Переменные характеристики электричества могут работать на пользу процесса сварки. Обратная полярность и уменьшение силы дают качественный разогрев кромки и плавление металла. Подготовка металлических труб к сварке практически не отличается – очищение кромки и образование фаски. Далее технология предполагает основные этапы:

• фиксация сочленяемых труб на сварочном стеллаже;
• стяжка и центровка торцов до получения достаточного для сварки зазора;
• точечная прихваточная сварка;
• получение сплошного равномерного шва.

Сварка неповоротных стыков осуществляются тремя способами:

• ручная (самая трудоемкая);
• полуавтоматическая;
• автоматическая.

Для прокладки коммуникаций используются промышленные аппараты, следящие за выполнением процесса в автоматическом режиме. Для этого есть пульт управления и сварочная головка на самоходном перемещающемся модуле. При этом сварочная головка во время работы продвигается по окружности металлических изделий, прошедших предварительную центровку, проваривая торцы электродом.

Основная классификация швов

Швы бывают сплошные и прерывистые. На сегодня известно 32 способа получения качественной стыковки труб из разных материалов. На практике отработано 4 разновидности соединения поверхностей:

1. «Тавровое» (напоминает перевернутую букву «Т»).
2. «Нахлесточное» (кромки перекрывают друг друга).
3. «Стыковое» (вокруг общей воображаемой оси).
4. Угловое (под различным углом, не обязательно 90°).

Сварка стальных труб классифицируется по расположению изделий для получения качественного шва:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• нижние;
• потолочные.

Нижнее – самое удобное расположение сварных деталей, когда возможно, стараются обеспечить данное положение труб для поворотных стыков. Желательно, чтобы сварщик работал с нижним положением, а соединяемые трубы поворачивают для получения однородного шва.

Герметичность шва без излишних наплывов и пустот, которые может обнаружить дефектоскоп, в конечном счете, определяет качество выполняемых работ. Иногда какой-то участок приходится переваривать после оценки качества. Переделывать всегда сложнее, чем добросовестно делать. Поэтому ученикам советуют практиковаться перед выполнением сварки на обрезках трубы подобного формата.