Описание технологии сварки труб

15.09.2020

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Виды водопроводов и правильная сварка труб
• Как подобрать электроды для правильной сварки труб
• Способы и советы по правильной сварке труб
• Предварительные работы для правильной сварки труб
• Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм
• Техника безопасности при сварке труб

Правильная сварка труб – это настоящее искусство, которое позволяет создать долговечный водопровод. Зачастую в домашнем хозяйстве применяются недорогие и легкие пластиковые трубы или удобные в монтаже профиля. Однако эти варианты не всегда целесообразны.

Чтобы водопровод служил долго, важно правильно организовать весь процесс работы: начиная от выбора электрода и заканчивая технологией сварки.

Виды водопроводов и правильная сварка труб

Для перемещения различных материалов и жидкостей используются разнообразные трубопроводы. В зависимости от предназначения они могут быть:

• технологическими;
• магистральными;
• промышленными;
• трубопроводами газоснабжения;
• водяными;
• канализационными.

Трубопроводы изготавливают из керамики, пластика, бетона и металлов.

Правильная сварка труб осуществляется одним из следующих способов:

1. Механическим, при котором результат достигается за счет трения.
2. Термическим, в процессе которого материалы плавятся (газовая, плазменная, электродуговая сварка).
3. Термомеханическим, который выполняется стыковым контактным способом с помощью магнитоуправляемой дуги.

Типы сварки можно классифицировать по различным основаниям. Прежде чем приступить к обработке труб, следует выбрать наиболее подходящий способ. Теоретически любой из них подойдет для работы с трубами разного диаметра. Сваривать трубопроводы можно за счет давления (газопрессовая, холодная, ультразвуковая и контактная сварка) или плавления (электродуговая и газовая). Чаще всего для правильной сварки стыков труб используют ручной или механизированный электродуговой метод.

Как подобрать электроды для правильной сварки труб

До того, как приступить к сварке труб отопления или любых других, необходимо запастись электродами. Их качество напрямую влияет на надежность полученного соединения, герметичность конструкции, а также на сам процесс сварки.

Электроды представляют собой тонкий стальной стержень со специальным покрытием, обеспечивающий устойчивую дугу во время работы и формирующий сварной шов, который предотвращает окисление металла.

Электроды квалифицируются по типу сердцевины и внешнего покрытия.

В зависимости от типа сердцевины электроды делятся на:

• расходники с неплавящейся серединкой из графита, электротехнического угля или вольфрама;
• с плавящейся серединкой – проволокой, толщина которой варьируется в зависимости от типа выполняемых работ.

По типу внешнего покрытия электроды делятся на следующие группы:

1. С целлюлозным покрытием (марка С). Предназначены для правильной сварки труб большого диаметра, с их помощью монтируют газо- и водомагистрали.
2. С рутилово-кислотным покрытием (RA). Используются для работы с металлическими трубами отопления или водоотведения. Получаемый сварочный шов покрыт небольшим слоем шлака, удаляемым при постукивании.
3. С рутиловым покрытием (RR). Позволяют получать аккуратные сварочные швы со шлаком, легко удаляемым с поверхности. Эти электроды применяют для угловых стыков, а также при наваривании второго или третьего слоев металла.
4. С рутилово-целлюлозным покрытием (RC). Могут использоваться для правильной сварки труб в любых плоскостях, например, при создании длинного вертикального шва.
5. С основным покрытием (B). Это универсальные расходники, подходящие для работы с толстостенными трубами, деталями, предназначенными для использования при минусовых температурах. Позволяют получить качественный пластичный шов, не подверженный растрескиванию или деформации.

До начала сварочных работ стоит получить консультацию специалистов-сварщиков относительно предпочитаемых ими марок электродов. При этом рекомендаций может быть достаточно много, а различаться расходники могут в зависимости от магазина или города.

Рекомендовано к прочтению

• Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
• Виды резки металла: промышленное применение
• Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Между стоимостью и качеством расходников существует прямая связь. С дешевыми электродами затруднительно выполнить правильную сварку труб и получить качественный сварной шов. Следовательно, на этих расходных материалах экономить не нужно.

Способы правильной сварки труб

Существуют различные методы правильной сварки полипропиленовых труб и изделий из других материалов электродуговым способом:

• встык – при этом элементы трубопровода располагаются друг напротив друга;
• в тавр – в этом случае отрезки трубы располагаются перпендикулярно друг другу (в форме буквы «Т»);
• внахлест – такой способ подразумевает развальцовку одной из труб, позволяющую надеть ее на другую;
• угловым способом, при котором элементы располагают под углом 45° или 90° относительно друг друга.

В процессе правильной сварки труб получают следующие разновидности швов:

• горизонтальные (при вертикальном расположении элементов трубопровода);
• вертикальные (если трубы расположены вертикально);
• потолочные (с размещением электрода над головой сварщика, в нижней части заготовки);
• нижние (для этого приходится наклоняться).

При необходимости соединения стальных труб используется стыковой метод. Кроме того, место стыка должно быть обязательно проварено по толщине стенки заготовки. Лучше всего для этого подойдет нижний поворотный шов.

Для получения качественного сварного соединения в процессе работ следует придерживаться следующих рекомендаций:

1. Электрод во время сварных работ должен располагаться под углом в 45° или немного меньше. Это позволит уменьшить количество расплавленного металла, попадающего внутрь свариваемого элемента трубопровода.
2. Для сварки в тавр или встык потребуются 2-3-миллиметровые электроды. Качественное сварное соединение получится при силе тока, варьирующейся от 80 до 110 ампер.
3. Чтобы получить надежное соединение внахлест, потребуется повысить силу тока до 120 ампер, расходные материалы (электроды) подойдут также 2-3-миллиметровые.
4. Сварочный шов должен на 3 мм возвышаться под поверхностью свариваемой заготовки, после этого можно говорить о завершении работы.

Правильная сварка профильных труб выполняется точечно, то есть сначала сваривают две точки, расположенные на противоположных сторонах профиля, затем – две другие точки, продолжая работу до прогрева всей трубы целиком. Далее формируют сварочный шов по всему периметру заготовки.

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.

Предварительные работы для правильной сварки труб

До того, как приступить к правильной сварке пластиковых и металлических труб круглого сечения, необходимо предварительно обработать стыки и уточнить ряд нюансов. В первую очередь, диагностируют соответствие трубы определенным техническим характеристикам, которые предъявляются к монтируемой системе, в частности, к водопроводу.

Необходимо:

• соблюдать геометрические размеры;
• иметь сертификат качества, особенно если предстоит монтаж трубопровода для подачи питьевой воды;
• чтобы труба была идеально круглой формы, так как дефекты, приплюснутое или овальное сечение заготовки не допустимы;
• контролировать толщину стенок на всей протяженности трубы – она должна быть одинаковой;
• химического состава детали должен соответствовать требованиям ГОСТа – эта информация содержится в технической документации или выясняется в процессе лабораторных исследований.

После этого можно начинать подготовку труб к стыковке и сварке.

В процессе подготовки необходимо выполнить следующие действия:

• проверить ровность среза на торце трубы, он должен составлять 90°;
• тщательно очистить свариваемый торец заготовки и 10-миллиметровую область вокруг него, пока не появится металлический блеск;
• удалить остатки масел, ржавчины, лакокрасочного покрытия с поверхности трубы, обезжирить торцы элемента.

Кроме того, следует проследить за тем, чтобы торец имел правильную конфигурацию. Угол раскрытия кромки должен быть равным 65°, показатель притупления – 2 мм. Получить нужные параметры можно за счет дополнительной обработки.

Правильная сварка труб: пошаговый алгоритм

При электросварке прочное соединение заготовок осуществляется за счет термического процесса. При этом качество шва будет выше, чем при газовой сварке.

Если трубы располагаются в доступном месте и их можно вращать, то необходимо соединить два элемента трубопровода встык одной или тремя точками электросварки, после чего продолжить сваривать заготовки:

• безотрывно (если есть возможность вращения деталей);
• с отрывом, начиная снизу, если труба расположена неудобно и нет возможности ее вращать.

Сварочные работы выполняются в два подхода. Первоначально делается первый шов («корень»), закрывающий 2-3 мм стыка заготовок, после чего удаляются появившиеся наплывы и окалины. Затем формируется второй шов, который также зачищается.

Алгоритм правильной сварки труб выглядит следующим образом:

• Прежде чем приступить непосредственно к работе, необходимо занять устойчивое положение, позаботиться о хорошем освещении пространства.
• Зажечь дугу, при необходимости увеличив силу тока.
• Поместить электрод в начало сварочного шва, сформировать сварочную ванну, удерживая постоянно зазор дуги.
• Достаточно большая сила тока приведет к тому, что частицы расправленного металла будут следовать за теплом.
  Движения должны быть выверенными и осторожными, так как слишком большая сила тока приведет к тому, что металл слишком сильно расплавится, начнет пузыриться и не получится сформировать сварочный шов.
• В процессе правильной сварки труб необходимо следить за заполняемостью краев, отсутствием подрезов. Если сила тока мала, то сварочная ванна будет равна очертанию электрода. При увеличении силы тока, двигая электрод по кругу или из стороны в сторону, можно сформировать правильный сварочный шов.
  Качеству сварки следует уделять внимание в процессе обработки заготовок, следя за равномерностью заполнения сварочной ванны.
• Поставить точку, оставив небольшое количество металла.
• Погасить дугу по шву.

Со временем можно научиться выполнять правильную сварку труб и формировать качественные швы, однако проще будет тем, кто раньше наблюдал за работами со стороны или был помощником сварщика.

Технология сварки труб

Все проблемы, связанные с технологией термического соединения, с выбором материалов и оборудования, с обеспечением безопасности сварочных работ регламентируются основным документом ГОСТ 16037 80. Изготовление стальных трубопроводов ведется несколькими способами. Бытовое соединение элементов без перехода, когда монтаж выполняется своими руками, проводится обычно инверторным аппаратом — это значительно упрощает тепловой процесс и обеспечивает безопасность.

Этот аппарат подключаются к домашней сети 220 В. Затем в нем повышается (инвертируется) частота тока, а который потом выпрямляется. Процесс скрепления ведется постоянным током. Для новичков это гораздо проще и безопасней. Качество соединения при этом не страдает. Цена такого устройства находится в пределах от 5 до 10 тысяч рублей. Работы по соединению начинаются с общих подготовительных. С самого начала нужно выбрать инструменты. Подбирается металл и покрытие инструментов — то, чем защищают шов.

В быту используются электроды, которые плавятся. Различные материалы применяются в обмазке для образования защищающего слоя. Сварные врезки бывают различных видов: встык, внахлест, тавровое (перпендикулярное), угловое. Трубы одного диаметра и с одинаковой толщиной стенки обычно скрепляются встык. Элементы разных диаметров соединяют между собой внахлест. При этом труба меньшего внешнего диаметра вставляется в большего диаметра.

Если трубы имеют одинаковый внешний диаметр, но разную толщину стенки, то тонкостенную слегка развальцовывают, и в нее вставляют толстостенную. Шов кладут поверх внешности обеих труб. Сборка сложных конфигураций ведется по чертежу. Для удобства работы отдельные детали после укладки зажимаются в специальном приспособлении струбцинами.

Тавровое соединение предполагает, что элементы соединяются под прямым углом (90 градусов). Угловым называется вариант, когда показатель равен, например, 45 градусам. Круглые трубы не большого диаметра варят единым швом, без отрыва инструмента от поверхности изделия. Если процедура началась в одной точке окружности, то она должна завершиться в этой же точке. Инструмент не должен отрываться от соединяемых деталей.

Соединение труб, диаметр которых больше 110 мм (большой диаметр), выполняется несколькими приемами и способом в несколько слоев. Последующие слои накладываются в противоположном к предыдущему направлении. Каждый слой необходимо отскребать от шлака. При необходимости, элементы, которые свариваются, приходится поворачивать. Угол поворота в диапазоне 60 – 110 градусов. Это удобная зона для сварщика. После каждого поворота варится только часть всего шва. Весь шов будет многослойным.

Если стыки неповоротные, то действие начинается с самой нижней точки. После сварки свежий шов укрывается термопоясом, чтобы обеспечить его изоляцию от воздействия внешних условий (неконтролируемого охлаждения с повышенной скоростью).

Качество сварного шва в неповоротном положении проверяется сначала визуально, потом с помощью специальной аппаратуры – дефектоскопов, а иногда и методом разрушающего контроля. Обязательно надо проследить, чтобы не было просвета между свариваемыми торцами трубы, чтобы весь шов был заполнен металлом.

Техника безопасности при сварке труб

В процессе электротехнических работ, в том числе при сварке труб, необходимо обязательно соблюдать требования техники безопасности. Их нарушение грозит различными травмами, например, термическим ожогом кожи или сетчатки глаз из-за вспышки дуги, ударом электрическим током и т. д.

Чтобы избежать неприятностей, стоит до начала работы обратить внимание на следующее:

• электрические провода и детали сварочного аппарата должны быть изолированными;
• корпус сварочного оборудования и дополнительные приборы должны быть заземлены;
• надевать можно только абсолютно сухую спецодежду и рукавицы;
• для дополнительной изоляции необходимо использовать галоши или резиновый коврик (для небольшого помещения);
• обязательно обезопасить глаза и лицо, надев защитный щиток.

Следуя изложенной в статье информации, можно самостоятельно научиться правильной сварке труб на электрическом оборудовании. Однако добиться успеха без практических навыков невозможно. Используя наши рекомендации, можно начинать практиковаться в сварочных работах и со временем получить достойные результаты сварки металлических трубопроводов.

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.