Методы сварки газовых трубопроводов

Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов

При обустройстве многих технологических схем не обойтись без трубопровода, основной составляющей которого являются трубы. Следовательно, эти трубы нужно соединять между собой, для чего часто используются различные технологии сварки труб. О способах сварки, методике процесса и видах сварных соединений будет рассказано ниже.

Классификация видов сварки

В целом, процесс сварки применяется в тех случаях, когда необходимо выполнить неразъёмное соединение двух элементов оборудуемой конструкции. В качестве примера можно привести сварку трубопроводов ручной дуговой сваркой.

По материалу соединяемых изделий ограничений нет, можно сваривать как стальные, так и полимерные, медные и даже стеклянные изделия.

По типу воздействия на материал сварку можно разделить на две группы:

1. Сварка, проходящая под давлением.
2. Сварка при повышенной температуре – методом плавления.

В числе методов сварки под давлением можно назвать:

• соединение составляющих ультразвуком;
• контактное скрепление;
• сварку методом трения;
• соединение под прессами или газовыми прессами;
• термитное скрепление;
• холодную сварку.

Последний тип соединения наиболее интересен. Он с наибольшим успехом применяется для скрепления изделий из цветных металлов (меди, алюминия), наиболее пластичных среди материалов изготовления труб. При холодной сварке при помощи прессов ручного или стационарного типа элементы конструкции совместно сжимают, создавая условия для пластичной деформации, сопровождающейся неразрывным соединением.

Методы сварки термическими (тепловыми) способами:

• электродуговая сварка – протекает в атмосфере инертных газов или при использовании флюсов; по применению дополнительных приспособления такой метод соединения дополнительно классифицируют на ручное или автоматическое;
• газовая сварка – наиболее часто используемый вид скрепления деталей конструкции.

Методика газовой сварки

Суть процесса – прогревание торцов скрепляемых элементов в пламени газокислородной смеси с одновременным наполнением пространства между соединяемыми деталями веществом специально плавящегося металлического прутка.

Несмотря на достаточную надёжность такого метода, прочность и другие механические свойства полученного сварного шва будут хуже, чем после электродуговой сварки. Однако именно этот способ применяется при необходимости соединить элементы малого размера, например, труб с небольшими диаметром и толщиной, вплоть до 3,5 мм.

Материальное обеспечение газовой сварки

Необходимые для сварки труб материалы:

• кислород – среда, в которой при достаточной температуре горит газовая смесь; качество используемого материла обеспечивает долгое горение и достижение необходимой температуры;
• ацетилен – также хорошо горящий газ, применяется не менее часто;
• другие горючие газы (пары керосина, пропан, метан и др.) – используются относительно редко, однако вполне допустимы при условии, что температура горения в два раза превышает температуру плавления металлического прутка;
• проволока для сварки – является присадочным веществом, именно ею заполняется пространство между соединяемыми элементами; при проведении процесса следует подбирать материал проволоки, по свойствам максимально близкий к веществу, из которого изготовлены соединяемые элементы;
• флюс – применяется для предотвращения излишнего окисления материала свариваемых деталей; независимо от формы, в которой представлен флюс – порошок или паста – принцип его действия одинаков: во время разогрева изделий вещество поднимается кверху и создаёт защитный слой, предотвращающий доступ к металлу воздуха.

Как и в случае с проволокой, флюсы подбираются под каждый металл индивидуально. Составы используются при сварке чугунов, меди, марок легированной стали; не применяются для соединения элементов из углеродистых сортов стали.

Технология газовой сварки

Газовое соединение любых конструкций, в том числе сварка трубопроводов, может осуществляться двумя методами, однако подготовительные операции в обоих случаях одинаковы.

Перед началом сварки необходимо:

1. Тщательно очистить поверхности соединяемых деталей от жира, грязи и прочих инородных веществ.
2. Обработать кромки изделий. Подготовка кромок труб под сварку обязательна при толщине стенок скрепляемых труб более 3,5 мм, в этом случае производят скашивание кромок, поскольку равномерно прогреть металл при такой толщине практически невозможно. Если же толщина труб меньше, скашивать кромки не нужно.

Методы проведения процесса:

1. Слева направо. Горелкой нагревают уже готовый отрезок шва, металлическую проволоку продвигают, следуя за пламенем. Такой способ позволяет увеличить скорость работ примерно на четверть, снизив при этом количество расходуемого газа. Применяется метод обычно для труб с толщиной стенок от 5 мм.
2. Справа налево. Горелка прогревает ещё не скреплённые места соединения, проволока в движении опережает пламя. Процесс более долог и расход газовой смеси выше, однако сваренное таким образом изделие имеет более привлекательный товарный вид. Применяется сварка справа налево для соединения труб с тонкими стенками.

Технология сварки электродуговым способом

При соединении элементов таким методом края скрепляемых изделий прогреваются под воздействием дугового разряда электрического тока.

Классификация сварных соединений

Получаемые при сварке швы можно классифицировать, опираясь на несколько признаков.

По местонахождению швы подразделяются на:

Последнее расположение швов наиболее предпочтительно, именно поэтому, когда позволяют обстоятельства, приоритетной является сварка поворотных стыков труб, во время которой скрепляемые изделия равномерно поворачивают так, чтобы работа проходила всегда с нижней позицией шва.

По длине швы бывают:

Как следует из названий, в первом случае сварку выполняют по всей линии шва отдельными отрезками, напоминающими пунктир. При использовании второго метода шов непрерывен.

Классификация по видам соединения довольно обширна, в частности, стыковой метод включает в себя больше тридцати способов.

Однако в целом можно выделить четыре большие группы соединений:

1. Стыковые. В этом случае элементы конструкции соединяют по единой общей оси.
2. Нахлёсточные. Одно изделие с нахлёстом покрывает второе.
3. Тавровые. В результате скрепления элементов таким образом получается повёрнутая на 180° буква «Т».
4. Угловые. Как следует из названия, при использовании такого соединения свариваемые детали располагаются под заданным углом.

Разделка кромок

Технологически более правильно при соединении труб с толщиной стенки от 3 мм перед сваркой выполнять операцию разделки кромок изделий. При учёте этой рекомендации сварной шов будет более равномерным, пролегающим по всей толщине материала.

Таким образом, при использовании этого метода швы располагаются послойно, причём сечение каждого слоя невелико, следовательно, напряжение металла сводится к минимуму.

При разделке кромок углы можно задавать в диапазоне 25-50°. Точно подобрать значение этого параметра можно, исходя из исходных параметров: толщины стенок труб, избранного метода сварных работ и вида соединений.

При аккуратном подходе к процессу сварка при разделке кромок позволяет получить наиболее прочное и надёжное соединение изделий.

Режим сварки

На режим процесса влияют такие факторы, как:

• сечение используемого электрода;
• сила электрического тока;
• технологические параметры аппарата для сварки;
• дуговое напряжение;
• природа используемого электрического тока (постоянный или переменный);
• полярность тока (прямая или обратная);
• скорость движения электрода.

Например, при соединении элементов методом стык в стык, электрод для сварки труб следует перемещать плавно, не торопясь, с целью обеспечить достаточное оплавление соприкасающихся торцов изделий и насыщение зазора между ними достаточного количества металлической проволоки.

Чтобы достичь наибольшей скорости процесса, силу тока следует выставить на максимальное значение, однако нельзя забывать, что в этом случае возможно перегревание электрода, которое в итоге приведёт к его порче, а следовательно, ухудшению качества сварного шва.

Полярность подбирают исходя из факта, что при работе анод разогревается сильнее катода. Поэтому при соединении таким методом труб небольшого сечения нужно использовать обратную полярность, чтобы избежать вероятного прожигания труб.

Рекомендации при проведении работ

Сварка – процесс в целом сложный и требующий подготовки, поэтому перед началом любой работы необходимо принять к сведению несколько советов:

1. Самый сложный этап сварки – соединение неповоротных стыков (подробнее: “Как выполняется сварка неповоротных стыков труб – пошаговое руководство”). При этом угол наклона электрода всё время меняется. Для выполнения работы трубу мысленно разделяют вертикально на две половины, соединение каждого участка происходит по очереди. Работа производится из потолочного положения через вертикальное и заканчивается нижним.
2. Когда требуется соединить изделия с толстыми стенками, используют метод сварки на просвет. Технология также достаточно сложна, главное в процессе – соблюдать угол кромок около 60-70° и расстояние между кромками до 2,5 мм. Перед началом проволоку прихватывают в четырёх точках. Сварка проходит при короткой дуге.
3. При соединении труб, работающих при высоком давлении, следует особенно заботиться о надёжности и герметичности швов. Весь процесс работы должен соответствовать СНиПам и Сводным правилам (СП 105-34-96).
4. Во время обустройства трубопроводов магистрального уровня можно использовать не только аппараты автоматической, но и ручной сварки, как более мобильные.
5. При скреплении изделий больших диаметров обычно работают сразу несколько человек, вплоть до четырёх. При проведении таких работ сварка проходит снизу вверх в расходящихся направлениях.
6. При соединении труб различающихся сечений необходимо будет применять переходники.

Перед началом проведения любых сварочных работ следует осознавать, что сварка – процесс не только сложный, но и опасный при несоблюдении техники безопасности. Поэтому для удачного осуществления процесса следует не только предварительно ознакомиться с разнообразными инструкциями, но и освоить техническую составляющую процесса.

В любом случае, какими бы ни были приобретённые сварщиком навыки, он не должен пренебрегать установленными правилами безопасности и рекомендуемой технологией процесса, так как и от того, и от другого зависят не только его личная безопасность, но и дальнейшая надёжность эксплуатируемого оборудования.

Технология сварки газовых труб

Cварка газовых труб проводится по различной технологии: плазменной, газовой, аргоновой, электродуговой. Соединения должны быть качественными, новички до монтажа газопроводов не допускаются, только специалисты с личным клеймом. Процесс регулируется ГОСТ 16037-80 и СНиП III-42-80. Выбор способа сварки зависит от сплава. Для монтажа используют стальной и пластиковый прокат. Для газопроводов бытового назначения традиционно используют металл.

Способы сварки

Технология монтажа зависит от диаметра трубы и толщины стенки:

1. Газосварку ацетиленом или пропаном используют для труб до 150мм диаметром и стенкой до 6 мм. Стыки до 3 мм толщиной варят без разделки, на остальных предварительно срезают кромки под острым углом для образования прочного соединения.
2. Аргонодуговая, MIG/MAG сварка применяется для стальных газопроводов.
3. Электросварку проводят при небольших объемах, число проходок зависит от толщины проката. Для работы используют автоматическое, полуавтоматическое или ручное сварочное оборудование.
4. Полуавтоматом обычно делают финишный слой, применяют флюсы или защитную атмосферу.
5. При внутридомовой разводке электросварку применяют в исключительных случаях, обычно используют газовое оборудование.

У каждого из методов есть плюсы и минусы. Многое зависит от свариваемого материала, доступа к трубе на монтируемых участках.

Электродуговое сваривание

При сварке газовых труб электросваркой работы начинают с подготовки кромок. Их выравнивают болгаркой под прямым углом. Заусенцы зачищают напильником. Если стенки толще 3 мм, проводится разделка кромок под углом до 60°. Со стыков удаляют ржавчину, грязь, затем приводят обезжиривание.

Перед проходом шва детали прихватывают в нескольких местах плавящимися электродами в несколько проходов:

• тонкие стенки 3 мм варят за один раз;
• до 6 мм – в два слоя;
• более 6 мм толщиной – в три и более.

Поворотный стык проходят за один прием полностью, для работы применяют специальные вращатели. При затрудненном доступе шов варят фрагментарно, заполняя весь стык расплавленным металлом. Финишный слой делают сплошным, стыки сварочных соединений привариваются внахлест.

Сварка MIG/MAG

Технология Metal Inert/Active Gas предусматривает создание защитной атмосферы над рабочей зоной. Сварка газовых труб методом MIG/MAG применяется для проката из углеродистых сталей, заключается в подаче присадочной проволоки, расплавлением ее воздействия электрической дуги. Защитная атмосфера препятствует окислению расплава. В инверторных полуавтоматах присадочная проволока выполняет функцию токопроводящего электрода. Подача газа регулируется редуктором или расходомерным устройством. Способы сварки:

• ручной – сварщик подает присадку в сварочную ванну самостоятельно (самый простой и малозатратный вариант выполнения сварочных работ);
• в полуавтоматическом режиме присадка подается через пистолет с регулируемой скоростью (работа с инверторным оборудованием требует определенных навыков, умения контролировать шов);
• при использовании автоматов скорость подачи присадочной проволоки фиксированная (применяется дорогостоящее оборудование).

В качестве защитной атмосферы используется углекислый газ, средний расход для тонкостенных труб – 15 л/час. Присадочная проволока подбирается по типу материала трубы.

Аргонодуговой способ

Сваривать газопроводы по технологии TIG (Tungsten Insert Gas) нужно с использованием тугоплавких электродов на основе вольфрама. Он создает электродугу, под воздействием которой:

• расплавляются кромки стыкового соединения (при работе на тонкостенных трубах и прокате из ст.10, ст.20);
• расплав образуется разогревом присадочной проволоки.

При сварке магистральных трубопроводов пользуются выпрямителями или инверторами. Облако защитного газа создается над всей рабочей поверхностью, аргон ионизируется при обратной полярности.

• стенки до 4 мм проваривают сверху вниз, чтобы расплав равномерно заполнял стык;
• толстостенный прокат лучше варить в нижнем положении или снизу вверх;
• каждая из проходок начинается в другой точке с нахлестом до 30 мм;
• аргон подается до розжига дуги, заканчивается подача после застывания верхней части соединения (минимальная выдержка 20 секунд);
• для сварки высоколегированных нержавеющих сплавов использую флюс ФП 8-2, защитный газ подается внутрь трубы, чтобы защитить внутреннюю поверхность шва;
• прокладочные кольца для проката со стенкой свыше 10мм не применяют.

Сила рабочего тока зависит от химического состава сплава, толщины проката. Возможные значения от 150 до 500 А. По ампераж подбирают диаметр электрода.

Газовая сварка

Суть метода в расплавлении металла под воздействием пламени. Газосварка применяется для монтажа трубного проката с толщиной стенки свыше 3,5 мм. Ацетиленом или другим горючим газом создается температура до 3000°С. Тонкостенный прокат варят с использованием защитных флюсов, они предохраняют трубу от прожогов.

В рабочую зону присадочная проволока подается перед горелкой, она образует ванну расплава, формирует катет шва. Наплавочный валик формируют движениями горелки, направлением пламени. Прочные соединения получаются только при равномерном разогреве стенок и присадки, важно избегать непроваров, чтобы не было утечек газа.

Когда доступ к стыку затруднен, используют операционный шов. В доступных местах делают поворотные соединения. При монтаже труб внахлест, если требуется перейти с одного диаметра на другой, место соединения наплавляют в несколько проходок, чтобы образовался сглаживающий слой. Качество швов при ацетиленовой сварке хуже, чем при MIG/MAG или TIG, качественные соединения по силам только опытным сварщикам. У начинающих возможны прожоги и непровары.

Особенности проведения сварочных работ в квартире

Для сварки трубопровода низкого давления небольшого диаметра традиционно применяют электродуговую ручную или полуавтоматическую сварку. При стыке участков разного диаметра нужны переходники, без них надежность газопровода снижается.

Перед сваркой газовых труб в квартире проверяют, перекрыт ли газ. Если требуется демонтаж участка, используют резак. При переносе трубы стык заглушают, наваривая пятак из металла. Основные этапы проведения работ:

• производится продувка монтируемого участка, чтобы удалить остатки природного газа;
• резаком демонтируется заменяемый участок;
• кромки стыка зачищаются, обезжириваются;
• после сварки магистраль заполняется;
• каждый стык проверяется в тестовом режиме на герметичность (на шов наносится мыльная смесь, если появились пузырьки, есть утечка).

К газоходам предъявляются особые требования, самостоятельный монтаж или демонтаж газопроводов запрещен.

Работы по магистральной разводке проводятся с разрешения газоснабжающей организации после утверждения проекта. Обязательно предусматривается врезка запорной арматуры – специальных кранов, перекрывающих подачу газа.

В многоквартирных домах работы проводятся под контролем газовой службы, в частных домах владельцы могут монтировать трубы самостоятельно, но придерживаясь требований СНиП.

Стыковое соединение труб по силам опытным сварщикам. От герметичности газопроводов зависит пожарная безопасность здания. Даже при небольшом дефекте возможны утечки, поэтому контроль соединений проводится в обязательном порядке.

Газовая сварка для соединения труб: основные принципы, необходимые материалы и особенности технологии

Для соединения металлических труб небольшого диаметра (до 100-150 мм) при монтаже чаще всего используют газовую сварку.

Что собой представляет газовая сварка

Основой газовой сварки является разогрев срезов металла пламенем, образующимся при горении смеси кислорода с горючим газом, и затем заполнение стыка между свариваемыми элементами расплавленным металлом. Прочность сварного шва при газовой сварке ниже, чем в результате других видов сварки (например, электродуговой), но при монтаже труб небольшого диаметра (до 150 мм) или с тонкими стенками (менее 3,5 мм) это единственный возможный способ их соединения.

Особенности применения при работе с трубами

Трубопроводы чаще всего предназначены для транспортировки жидкости или газа. Чтобы на месте стыковых швов внутри не образовывались наплывы, препятствующие продвижению содержимого трубопровода, не допускается проплавление стенок насквозь. По этой причине подготовка деталей при сварке труб будет другой, чем при сварке иных изделий и конструкций.

Газовая сварка труб осуществляется одним слоем и за один проход. Допустимая выпуклость стыкового шва не более 1-3 мм.

Шов должен быть гладким, без пропусков и неровностей, с постепенным переходом к металлу свариваемых частей.

Материалы и оборудование

При газовой сварке применяются материалы:

1. Кислород. Обеспечивает процесс горения.
2. Горючее вещество (газ). Используются ацетилен (чаще всего), пропан, метан, пары керосина. Для соединения труб из цветных металлов или легированной стали применяют аргон.
3. Присадочный материал – сварочная проволока. Ее состав зависит от состава свариваемого материала.
4. Флюсы. Смеси веществ для предотвращения окисления металлических поверхностей, применяются при сварке чугунных и медных труб, а также деталей из легированной стали.

Примерная стоимость сварочного флюса на Яндекс.маркет

Оборудование для газосварочных работ:

1. Баллоны с кислородом и горючим веществом.
2. Горелка.
3. Газовые редукторы для регулирования давления на выходе газа из баллона.
4. Генератор ацетилена (если ацетилен не в баллоне).

Примерная стоимость газовых редукторов на Яндекс.маркет

Технология

Газосварочные работы включают в себя два этапа: подготовку свариваемых деталей и непосредственно сам процесс сварки.

Подготовка труб

Перед работой металл необходимо очистить от загрязнений, ржавчины, технических масел. Очищают кромки и прилегающую к ним поверхность – внутреннюю и внешнюю – на расстояние не менее 20 мм.

Затем следует механическая обработка деталей – при толщине металла более 3,5 мм на кромках делают скосы под углом около 45º. Это связано со способностью металла прогреваться на глубину до 4 мм. Если толщина менее 3,5 мм, выполнять скосы не нужно. Острый край кромки притупляется, чтобы металл не плавился и не стекал внутрь трубы. Точный угол скоса и притупление регулируются ГОСТ 16037-80.

В случаях когда трубопровод не предназначается для транспортировки газа или жидкости под высоким давлением, используются и другие варианты стыковки:

• с подкладным кольцом, без скосов кромок;
• со вставным кольцом и раструбом;
• с выполнением внутренней вытачки в трубах для их центровки.

Перед началом газосварочных работ трубы центруют и прихватывают в разных местах с равным интервалом. Количество прихваток зависит от диаметра.

Материал для прихваток обычно используют тот же, что и для сварки – сварочную проволоку. Поверхность прихватки очищают, а при работе ее переплавляют или удаляют.

Способы газосварки

Сварка труб осуществляется двумя способами:

1. Шов выполняется слева направо (правый способ). Этот способ используется при толщине металла более 5 мм. При проведении работы правым способом пламя горелки направлено назад – на уже обработанную часть шва, сварочная проволока находится за горелкой. Это способствует увеличению глубины плавления. Правый способ имеет преимущества: низкое потребление горючего газа и высокую производительность труда.
2. Проложение шва справа налево (левый способ). Таким образом свариваются тонкостенные элементы. При этом пламя горелки направлено вперед – на еще несваренные стыки, сварочная проволока располагается перед горелкой. Сварщик хорошо видит рабочую поверхность. Это более трудоемкий способ, но в результате получается более аккуратный шов, равномерный и красивый.

Если объект в процессе сварки можно повернуть, то работу производят в нижнем положении. Если стык неповоротный, то работу осуществляют поэтапно нижним, вертикальным и потолочным швом. Это наиболее сложный вариант газосварочных работ. Если диаметр не превышает 150 мм, выполняется сначала нижняя половина шва, затем верхняя в обратном направлении. Более широкие трубы (до 300 мм и больше) свариваются по четырем участкам окружности.

После проведения сварочных работ швы очищаются от шлаков и окалины и проверяются на наличие дефектов: трещин, отверстий, подрезов. Выпуклость шва должна быть 1-3 мм, но не больше 40% толщины металла, ширина не должна превышать толщину стенки трубы больше, чем в 2,5 раза. Поверхность должна быть ровной и гладкой. Если шов имеет дефекты, его необходимо исправить.

Источники:

http://trubaspec.com/soedinenie-trub/vidy-tekhnologiy-svarki-trub-preimushchestva-i-nedostatki-sposobov.html
http://svarkaprosto.ru/tehnologii/tehnologiya-svarki-gazovyh-trub
http://elsvarkin.ru/texnologiya/gazovaya-svarka/