Аппарат для сварки труб ручной дуговой сваркой

Как соединить трубы ручной дуговой сваркой? Необходимые материалы, методы с поворотом и без поворота стыка

Прежде всего важно понимать, что не любые трубы можно эффективно сваривать электродуговым методом. Он используется для соединения труб с толщиной стенки не менее 3 мм, при этом оптимальный проход составляет 80 мм и более. При большом объеме работ предпочтение отдают механизированным методам сварки.

Подготовка труб к ручной дуговой сварке

Ручная дуговая сварка труб требует внимательного и грамотного подхода к выполнению подготовительных операций. Обычно они строятся по такому алгоритму:

1. Контрольно-диагностические операции. Оценивается техническое состояние труб, сравниваются их параметры: диаметр, толщина стенки, состав материала. Трубы на всей длине проверяются на наличие деформаций, трещин и других повреждений.
2. Обработка торцевых частей труб. Кромки очищают от ржавчины и механических загрязнений, обезжиривают. В случае необходимости выправляются мелкие деформации краев, удаляют заусеницы, зоны наклепа металла и прочие дефекты, образовавшиеся при резке труб.
3. Выполнение фасок. Если кромки труб не имеют скосов, их придется выполнить вручную, используя специальный инструмент: фаскосниматели или торцеватели. Угол скоса фаски обычно варьируется в пределах 60-70°. После изготовления фасок проводится повторное обезжиривание поверхности.

Завершающим этапом подготовки труб к сварке является их фиксация относительно друг друга. Она должна полностью исключить перемещение труб, если иное не предусмотрено технологией сварки.

Между состыкованных для сварки труб оставляется зазор, величина которого устанавливается нормативной документацией в зависимости от параметров изделий, что необходимо для равномерной проварки не только верхних слоев металла, но и корня шва. У труб с толщиной стенки 3-4 мм величина зазора составляет 2-2,5 мм.

Необходимое оборудование, материалы и средства защиты

Выполнять сварочные работы необходимо в просторном, хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, вдали от легковоспламеняющихся веществ. Основным рабочим средством для соединения труб будет электрический сварочный аппарат переменного или постоянного тока. Хорошее оборудование стоит немалых денег, поэтому для разовой сварки по возможности его лучше одолжить. Кроме того, понадобятся:

• фиксирующие устройства;
• электроды и электрододержатели;
• сварочный кабель;
• молоток и зубило;
• наждак и металлическая щетка.

Обязательным условием является наличие средств индивидуальной защиты (СИЗ). Руки должны быть защищены плотными сварочными перчатками; для защиты головы и, в первую очередь, глаз, понадобится сварочный шлем. Он оборудуется затемненным стеклом, «отсекающим» инфракрасную и ультрафиолетовую части светового спектра.

Работать следует в удобной, не сковывающей движения закрытой одежде из негорючих материалов.

Методы ручной дуговой сварки труб

Существует два основных метода ручной электродуговой сварки труб: поворотный и неповоротный. На практике возможность их применения диктуется техническими особенностями труб, местом их расположения и квалификацией сварщика. Существует и комбинированный метод, но широкого применения он не нашел.

Сварка с поворотом стыка

Поворотный метод обеспечивает максимальную прочность и равномерность шва. Добиться этого можно с помощью двух хитростей. Во-первых, старайтесь держать электрод строго под прямым углом к оси трубы, то есть регулируйте интенсивность плавления не наклоном электрода, а длиной дуги. Во-вторых, работайте по трехпроходной технологии. Она предполагает такую последовательность действий:

1. Условно разделите торец трубы на четыре равных сегмента, можете сделать соответствующие метки, но лучше сварить трубы в этих зонах точечно.
2. Проварите стык в корневой части сегментов, расположенных друг напротив друга, тонким электродом (3-4 мм) с силой тока 120-150 А.
3. Поверните трубу на 90° и проварите два оставшихся сегмента с теми же параметрами.
4. Постепенно поворачивая трубу, проварите ее на всем диаметре. Параметры сварки тоже изменятся – размер электрода составит 5-6 мм, а сила тока – 200-250 А.
5. Повторите действия, указанные в пункте 4.

Если конструкция предполагает сваривание труб на одной оси в нескольких участках, выполняйте операции одновременно на всех стыках. Это не только позволит ускорить работу, но и предотвратит любые осевые смещения в процессе сварки.

Сварка без поворота стыка

Сварка без поворота целесообразна в том случае, когда ведется на уже смонтированной конструкции, в том числе имеющей труднодоступные места. Технология во многом напоминает поворотную, но есть ряд существенных отличий в длине отдельных швов. Общий алгоритм включает следующие действия:

1. Тонким электродом (4 мм) проваривается до половины длины стыка.
2. Оставшийся сегмент условно делится на две равные части, которые провариваются тонким электродом в разных направлениях.
3. Половина стыка повторно проваривается толстым электродом (5-6 мм), при этом она не должна повторять в точности расположение самого первого шва, но должна частично перекрывать его (около 30°).
4. Оставшийся сегмент условно делится на две равные части и проваривается толстым электродом в разных направлениях.

Третий проход обычно используется лишь при сварке труб с диаметром более 700 мм. Он предполагает нанесение двух равных по длине швов в противоположных направлениях, стыки которых не совпадают со стыками швов, нанесенных ранее.

Как происходит процесс сварки

Сварку проводят на конструкциях, закрепленных в фиксирующих устройствах или соединенных друг с другом точечно. Работы следует выполнять быстро, не допуская кристаллизации сварочной ванны в зонах, соседствующих с рабочей. Между проходами необходимо выждать 3-5 минут.

При первичном проходе стыка прорабатывается корневая часть шва. Малые толщины электродов и относительно слабые сварочные токи на этом этапе предотвращают прожоги фаски и появление толстого грата с внутренней стороны трубы, делают шов достаточно равномерным и аккуратным, кроме того, фактически формируют дно сварочной ванны для будущих проходов.

Второй и третий проходы, которые выполняются толстыми электродами с большей силой тока, формируют верхние и нижние одно- или разнонаправленные части шва, необходимые для полной герметизации стыка и приданию конструкции нужной механической прочности. Допустимо создание наплыва в последнем проходе, что полезно при сваривании труб относительно малого диаметра.

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

1. 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.
2. Внахлест, такой метод соединения удобен для разнотолщинных трубных заготовок. При такой сварке металлических труб валик образует плавный переход с одного диаметра на другой.
3. Под углом сваривать трубу электросваркой удобно в нижнем положении. В верхнем используют газосварку.
4. Тавровое соединение 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:

• Электродуговая бывает трех видов:

— 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.

Ручная дуговая сварка труб

Самым надежным способом соединения металлических труб является сварка. Выполняется она при помощи ручных, полуавтоматических и автоматических сварочных аппаратов. Ручная дуговая сварка труб позволяет создавать систему трубопроводов любой конфигурации и диаметра.

Сварочные аппараты делятся на два вида: трансформаторные и инверторные.

Принцип действия у них один – электрическая дуга нагревает края и оплавляет их, создавая сварочную ванну. Металл электрода стекает в ванну и образует шов.

Если требуется сделать декоративный и красивый шов, то лучше использовать инверторную сварку, а для грубого – трансформаторную. Инверторная сварка является более прогрессивным оборудованием и отлично подойдет новичкам, чтобы пройти обучение.

Подготовка к сварочным работам

Перед началом сварочных работ нужно заблаговременно подготовить все необходимое оборудование и инструменты. Вам понадобится:

• сварка с кабелями и держателем;
• маска (чаще всего забывается);
• рукавицы или краги (холщевые, брезентовые, замшевые);
• щетка по металлу;
• молоточек для удаления шлака.

Визуально проверьте сварочные кабеля, не повреждена ли у них изоляция, иначе может произойти короткое замыкание или возникнет большой риск поражения током. Выберите для себя лучший вариант: сварочная маска или сварочный щиток с ручкой, так как каждый из них имеет свои преимущества (новичкам советуется использовать щиток). Рукавицы ни в коем случае не должны быть из легко воспламеняемого материала или синтетики. При попадании брызг они мгновенно плавятся (воспламеняются), тяжело снимаются и могут прикипеть к коже.

Технология

Сваривать трубы – это сложное и ответственное дело, ведь они практически всегда работают под давлением. Все дело осложняется еще и тем, что проверить сварочные швы можно только тогда, когда вся система трубопроводов смонтирована и подключена. Некоторые свищи настолько незначительны, что проявляют себя только спустя некоторое время.

Стоит обратить внимание, что заводские отводы и переходы имеют на кромках фаску. Она предназначена для лучшего заполнения стыка металлом и получения более надежного сварочного шва. Если этих фасок у вас нет, то рекомендуется сделать их «на глаз» на наждачном камне или при помощи болгарки. Перед сваркой обязательно протрите детали от абразивных частиц, при помощи щетки хорошо зачистите зону сварки и место подсоединения массы.

Существуют такие типы соединения стальных труб:

Особенность сварки труб в том, что приходится выполнять все типы наложения сварочного шва:

• горизонтальный (нижний);
• вертикальный;
• потолочный (если работать приходиться под трубой).

Легче всего варить трубу, проворачивая ее в процессе нанесения шва. Такой способ подходит для сваривания отдельных элементов, но в процессе монтажа системы это сделать невозможно. Если труба находится впритык к стене, и заднюю стенку проварить не получается, то болгаркой вырезают небольшое «окно», через которое заваривается труднодоступное место, а после приваривают «окно» на место.

В трубах важно, чтобы кромки были равномерно проварены по всей толщине. Для этого накладывают не один, а несколько швов друг на друга, постепенно заполняя стык металлом.

Внимание: Чтобы не получился большой наплыв внутри трубы, электрод наклоняют под углом 45 градусов по отношению к оси трубы.

Процесс сварки труб встык производится так:

• труба соединяется при помощи 4 прихваток, которые располагаются равномерно;
• наносится первый шов;
• в конце наносится финальный шов.

Внимание: Во время сварки металл должен иметь одинаковый цвет. Темные зоны свидетельствует о попадании шлака или другого предмета в шов. Скорее всего, в этом месте возникнет свищ и трубу придется переваривать.

Первый шов наносится электродом толщиной 2-4 мм по определенному алгоритму – труба делиться на четыре сектора и работы проводятся поочередно в каждом из них:

• провариваются 1 и 2 сектор;
• затем 3 и 4 сектор;
• если толщин кромок большая, повторно варят 1 и 2 сектор;
• затем 3 и 4 сектор;
• финальный шов можно наносить с любого места двигаясь по кругу.

Свариваемый металл быстро нагревается и остывает, вследствие чего соединяемые трубы могут сместиться с общей оси. Сварка как бы тянет металл в свою сторону. Для этого и устанавливаются прихватки, которые призваны удержать трубу в заданном положении. На трубах до 300 мм можно делать всего 4 прихватки, а для больших диаметров их ставят с шагом в 200 – 250 мм. После сварки шлак необходимо удалить молоточком и провести визуальный осмотр шва на предмет брака.

Тавровое соединение труб несколько отличается от сварки встык. В боковой стенке трубы вырезается болгаркой или резаком «окно». Торец второй трубы скругляют, придавая форму овала повторяющего контур стенки трубы. В таком соединении ставят всего две прихватки, расположенные симметрично друг к другу по бокам трубы. После чего проваривают стык с обеих сторон поочередно двойным швом.

Угловая сварка труб используется очень редко. Торцы обеих труб зарезают под углом 45 градусов и стыкуют. Ставят две боковых прихватки, после чего наносят двойной сварочный шов.

Внимание: Шлак от электродов для нержавейки, в процессе остывания, начинает самостоятельно лущиться и «стрелять», поэтому будьте осторожны и берегите глаза.

После того как все трубы сварены и система смонтирована, требуется сразу же провести проверку всех стыков и швов. Для этого можно воспользоваться компрессором и закачать в систему воздух. При этом давление создается больше на пару килограмм, чем будет потом в системе. Если в течение суток давление не падает, то швы проварены качественно.

Если у вас нет опыта или не уверенны в своих навыках, просмотрите в интернете примеры работы ручной дуговой сваркой видео.

Выбор электродов

Сварка труб ручной дуговой сваркой самый надежный способ создать прочный и надежный трубопровод. Все зависит от качества шва, который в свою очередь зависит от используемых электродов.

Важным фактором при выборе электродов является материал свариваемых труб. Так, для сваривания труб из углеродистой стали применяют электроды с рутиловым или основным покрытием. Электроды ОЗЛ-6 являются универсальными для всех марок нержавеющих сталей и образуют прочный нержавеющий шов. Для сварки чугунных труб применяют электроды, изготовленные на базе меди, железа, никеля и сплавов. Кроме этого используется специальная технология предварительного подогрева и медленного охлаждения свариваемых деталей.

Источники:

http://elsvarkin.ru/texnologiya/kak-soedinit-truby/
http://svarkaprosto.ru/tehnologii/kak-varit-truby
http://svarkalegko.com/tehonology/ruchnaya-dugovaya-svarka-trub.html