Технологический процесс сварки труб

Технологический процесс сварки труб

Способы сварки трубопроводов. Подготовка кромок труб под сварку. Входной контроль в соответствии с требованиями соответствующих стандартов и технических условий на трубы. Требования к сборке. Организация рабочего места сварщика, а также охрана труда.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В зависимости от функциональных назначений трубопроводы подразделяют на:

* трубопроводы пара и горячей воды.

* 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.

1. Технологический процесс сварки труб

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.

Ручная дуговая сварка выполняется в различных пространственных положениях стыка: — нижнем, вертикальном и потолочном. В процессе сварки вручную электрод перемещают по периметру стыка со скоростью 8…20 м/ч.

Газовая сварка выполняется двумя способами: левым и правым. Газовая сварка, так же как и ручная дуговая выполняется в различных пространственных положениях стыка: — нижнем, вертикальном горизонтальном и потолочном. Изменяя тепловую мощность пламени и его положение относительно места сварки, сварщик в широких пределах может регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла.

Сварку разрешается производить при температуре окружающего воздуха не ниже -20°С, т.к. при более низких температурах происходит интенсивное насыщение расплавленного шва газами (особенно кислородом и водородом). Это вызывает значительную пористость и снижает механическую стойкость сварного шва. Трубы из легированных сталей разрешается сваривать при температуре не ниже — 10°С, т.к. эти стали склонны закаливаться на воздухе с образованием закалочных трещин.

2. 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. Подготовка труб к сварке включает в себя: правку свариваемых концов, очистку кромок от грязи, масла и оксидов и сборку. Кромки под сварку готовят на заводах-изготовителях труб. При отсутствии скоса кромок необходимо снять фаску резцом или резаком-труборезом. Очистку совершают с помощью бензина или растворителя.

На рис. 1 представлены 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).

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.

Сварка труб — основные методы и способы сварки труб

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.

Сварка труб ручной дуговой сваркой

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.

Сварка стальных труб

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.

Сварка газовых труб

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.

Сварка трубопроводов

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.

Технологический процесс сварки трубопроводов

В зависимости от способа проведения работ технологии сварки трубопроводов относят к механическим, термическим и объединяющим оба варианта. Термическими считаются все виды сваривания плавлением дугой, плазменным, газовым, лазерным и другими способами. Класс термомеханических сварочных процессов объединяет контактную стыковую сварку с выполняемой посредством магнитоуправляемой дуги.

Из механических технологий для соединения труб применяют способы ее проведения взрывом, а также трением. Самое широкое применение получил технологический процесс сварки магистральных трубопроводов дугой, позволяющий соединять трубы в самых разных пространственных положениях. Причем скорость движения электрода по диаметру стыка достигает 20 м/ч в ручном сваривании и 60 м/ч при автоматизированном режиме. Возможность проведения дугового сварочного процесса под флюсом существует только при способности стыка к вращению.

Способы сварки труб

Использование механизированной сварки целесообразно для монтажа секций, состоящих из двух и больше труб больших диаметров. В случае невозможности выполнения автоматической сварки производится ручная дуговая сварка трубопроводов. В работе с трубами малого диаметра эффективна сварка автоматом с магнитоуправляемой дугой, называемая еще дугоконтактной.

Ее отличие от традиционной контактной стыковой сварки состоит в особом методе нагревания соединяемых кромок. Оно проводится за счет высокоскоростного вращения дуги действием магнитного поля вдоль периметра кромок стыкуемых труб.

К результативным разновидностям сварки технологических трубопроводов относят операции присоединения труб при помощи порошковой проволоки, позволяющий добиваться принудительного образования шва. Защитные функции при этом возлагаются на порошкообразный состав, наполняющий внутреннюю полость металлической электродной проволоки. В ходе выполнения работ сварочная головка с формирующим приспособлением передвигаются во время кристаллизации ванны вдоль окружности стыка трубы снизу вверх.

Для сварки стальных трубопроводов нашел применение лазерный способ, позволяющий развивать скорость процесса до 300 м/ч. А стыковым методом контактной сварки можно производить соединение труб в автоматическом режиме согласно заданному алгоритму программы с беспрерывным оплавлением. Причем сварка одного трубопроводного стыка среднего диаметра длится в пределах 15 минут.

До проведения работ по монтажу технологической картой сварки трубопроводов предусмотрено прохождение трубами и другими комплектующими элементами контроля на соответствие требуемым параметрам стандартов с техническими условиями. Соединяющие изделия должны подходить по форме к концам труб, а скосы кромок быть выполненными в соответствии с предстоящим процессом сварки определенным способом.

Если установлены несоответствия, необходима специальная механическая обработка свариваемых кромок, что предусмотрено нормами времени на сварку. Малых диаметров трубы обрабатывают шлифмашинками, труборезами, торцевателями либо фаскоснимателями. Трубы значительных габаритов требуют применения фрезерных машин либо резки гидроабразивным способом. В случае необходимости, например, для осуществления захлеста либо врезки катушки, возможна термическая подготовка кромок различными методами, такими как воздушно-плазменная и газокислородная резка, применение особых электродов, не требующих предварительной механической обработки.

Особенности сварочного процесса

Прежде чем начинать сборку труб, их сначала очищают, извлекая из внутренней области грязь, землю и снег. После этого проводят зачистку до блеска металла (более чем на 1 см) примыкающих к кромкам частей трубы с самими кромками, а также деталей для соединения. На такое же расстояние от стыка требуется правилами сварки трубопроводов ошлифовка примыкающего к присоединяемому концу трубы отрезка усиления ее внешнего шва, выполненного на заводе.

Обычно заводские трубы поставляются уже с разделанными кромками под выполнение ручной дуговой сварки. Однако для трубопроводных магистралей значительных диаметров необходима особая разделка под выполнение внутреннего подварочного шва.

В сборке труб нужно строго соблюдать перпендикулярность трубопроводных осей со стыками с отклонением не более чем в 2 мм. При этом зазор должен быть равномерным на всей протяженности периметра соединения, а возможные смещения кромок и продольности заводских швов соответствовать нормам допускаемых величин, установленных к сварке трубопроводов высокого давления или распределительных магистралей. При отсутствии возможности соответствия нормативным значениям необходим дополнительный контроль полученного соединения на месте стыка с помощью ультразвука.

В регулировании термического процесса сваривания труб немаловажной частью технологии служит предварительный подогрев, существенно влияющий на характеристики и структуру получаемого шва. В слишком быстром охлаждении металлического расплава вероятно образование закалочных структур в нем и холодных трещин в шве, преимущественно это касается сварки нержавеющих трубопроводов, довольно чувствительных к влиянию температурных режимов.

Регулируют скорость остывания участка термообработки, задавая первичную ее температуру посредством предварительного разогревания. Его осуществляют специальными устройствами, равномерно нагревая кромки по всей длине свариваемого периметру на ширину около 7,5 см влево и вправо от шва.

Операция сварки ведется с поперечными колебательными движениями электродов в направлении снизу вверх. Расстоянием, разделяющим стык частей труб, определяется амплитуда этих колебаний. Работы на оборудовании для сварки полиэтиленовых трубопроводов при помощи газозащитных электродов в ходе обработки корня шва производят без использования колебательных движений. В данном случае электродным краем упираются в кромки привариваемых труб.

Популярная поточно-расчлененная методика сварки труб предполагает обработку одним сварщиком отдельного участка шва. Исходя из количества задействованных рабочих на каждом стыке, определяется расположение с протяженностью швов. Если соединение трубы производят двое, то сварка, выполняемая ими вдоль периметра, должна выполняться снизу вверх от начала в противоположенных направлениях.