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

ТОП-3 методики

Распространенная при прокладке различных трубопроводов метода состыковки зависит от размеров и подвижности деталей. Различают 3 методики ручной электродуговой сварки труб большого диаметра:

• электродами с покрытием;
• электродами в среде защитного газа;
• аргонно-дуговая.

Качество и состав соединяемого материала определяют режимы работы и значение тока:

• переменный;
• постоянный обратной полярности;
• постоянный прямой полярности.

Переменный ток применяют при сварке алюминия. Импульсная подача не позволяет дуге и металлу сильно разогреться и образовать прожоги.

Обратная полярность, когда на деталь подключают минус, дает больший нагрев и мощность. Металл трубы на стыке и электрод прогреваются сильнее.

Описание

Технология сварки трубопроводов ручная дуговая сварка обеспечивает наилучшее, прочное соединение. Для защиты шва от окисления используют флюс – обмазку электрода или среду газа.

При прохождении тока через стальной лист и электрод на его конце возникает электрическая дуга. Она начинает согревать кромки соединяемых труб и расплавлять их. Создается сварочная ванна из расплавленных металлов соединяемых деталей и электрода.

Рабочий направляет электродом жидкую ванну, смешивая металлы и создавая шов. Окислы и газы поднимаются на поверхность, образуя пленку. Шлак защищает горячий шов от контакта с воздухом и резкого охлаждения.

Инструкция

Зачистить кромки перед началом обработки, значит избежать внутренних дефектов. Следует проверить их угол разделки, выставить и зафиксировать в 3 – 4 местах, в зависимости от диаметра.
Прихватки делаются той же маркой электродов, что будет производиться сварка корневого шва.

Следует соблюдать технику безопасности: одеть спецодежду, проверить исправность оборудования. Включив сварочный аппарат, настроить рабочие режимы.

Подготовительный этап дуговой сварки труб

Начнем с оборудования, необходимого для работ, помимо сварочного аппарата. Рабочее место сварщика называется сварочным постом, который оборудуется такими инструментами, как:

• ящик для хранения электродов;
• электродержатель;
• комплект щупов;
• молоток;
• зубило;
• наждак;
• жестяной поддон для огарков;
• металлическая щетка;
• силовой кабель для дуговой сварки;
• комплект шаблонов;
• средства защиты (шлем, щитки).

Сварочный кабель должен быть гибким и иметь для данного сечения достаточную длину, не сковывающую работу сварщика.

Шлем и щитки призваны защищать лицо и в особенности глаза в процессе работ. Они необходимы, так как возникающее во время дуговой сварки излучение негативно влияет на кожные покровы. Шлем выполняется обычно из фибры либо специально подготовленной фанеры и весит в готовом виде до 600 г. Сварщики-любители иногда пренебрегают такой защитой, поскольку по их мнению она мешает работе. Но это оправдание ошибочно, ведь правильно используемый шлем или щиток не должны доставлять каких-либо неудобств.

На лицевой стороне шлема делается вырез 6х12 см, чего вполне достаточно для полноценного наблюдения за процессом. В случае самостоятельного изготовления защитного щитка следует иметь в виду, что смотровое стекло должно быть специальным, не пропускающим излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Снаружи этот фильтр можно дополнительно оснастить обыкновенным стеклом для защиты от брызг.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Другим важным приспособлением сварщика является электродержатель. Этот инструмент должен крепиться под любым углом для защиты от перегрева, а также иметь массу не более 500 г. Кроме того, необходимо обеспечить надежную изоляцию держателя от воздействия электрического тока. Если рассматривать предлагаемые на рынке три вида электродержателей (щипцовый, вилочный, с пружинящим кольцом), выбор лучше сделать в пользу первого.

От грамотной подготовки зависит в целом качество сварки. Поэтому перед началом сварочных работ следует выполнить ряд шагов, которые приведем ниже:

• Проверка деталей.

Все элементы, из которых собирается сварочная система, нужно тщательно осмотреть. Проверьте размеры каждой детали (длину, толщину, диаметр), состав, а также убедитесь в отсутствии брака, повреждений и деформаций.

• Подготовка кромок.

Края свариваемых частей предварительно очищаются от следов коррозии, загрязнений, следов масла и влаги. Для этого используется иглофреза или обычная щетка. Рекомендуется также обезжирить кромки. Чтобы дуговая сварка выполнялась максимально качественно, края труб выправляются с обязательным контролем зазора. Если доступ к кромкам затруднен, используют газовую горелку для их прокаливания либо обрабатывают зазор сжатым воздухом.

• Проверка скоса.

Проверьте угол скоса и величину притупления – они должны находиться в диапазонах соответственно 60–70 мм и 2-–2,5 мм. Если после механической резки на кромках образовался наклеп, а также имеется литейная корка, эти дефекты следует удалить наждачным камнем.

Как правильно?

Ответственные герметичные швы варятся за 3 прохода. Корневой, первый шов выполняется электродом диаметром 3 мм. Последующие 4 и 5 мм. Для хорошего формирования корня лучше всего подходят электроды с целлюлозным покрытием.

Следующие слои накладываются подходящими по марке трубы. При сварке второго слоя частично должен проплавляться и первый. Тогда не останется непроваров и шлаковых включений внутри шва.

При сварке высоколегированных труб на шов накладывается 3 слоя, один за другим. Температура между ними не должна превышать 150⁰C.

С поворотом стыка

При повороте стыка, труба варится вертикаль снизу вверх. Диаметр трубы условно делится на 4 сектора. Точки располагаются по циферблату часов на 2, 5, 7, 11. Нижний и верхний участки немного короче боковых.

1. Варятся поочередно боковые вертикали корневого, первого шва.
2. Трубы поворачиваются на 90⁰, и сваривается сначала участок, который был нижним, затем другой. При этом шов накладывается не встык, а внахлест по 40 – 50 мм.
3. Аналогичным образом накладывается 2 и 3 слой, но начало сварки начинается со смещением на 10 – 15⁰.

При сварке снизу вверх следует менять угол наклона электрода, чтобы ванна прогревалась одинаково.

Без поворота стыка

Если конструкция закреплена прочно и повернуть трубу нельзя, применяется сварка безповоротным методом. Шов накладывается снизу.

1. Отмечается нижняя точка на трубе.
2. Сварка начинается дальше разметки.
3. С потолка постепенно переходит на вертикаль и до верхней части трубы.
4. Начинать варить вторую сторону нужно от намеченной нижней точки. Получается небольшое наложение.

При ремонтных работах часто приходится варить стыки в труднодоступных местах. Когда труба вплотную к стене и ее никак нельзя отодвинуть.

В этом случае делается качественный провар части шва с внутренней стороны.

1. Вырезается небольшое окошко.
2. Через образованное отверстие изнутри заваривается труба напротив стены.
3. Устанавливается вырезанный элемент на место, прихватывается и заваривается вместе с оставшимся открытым швом.

Таким способом ремонтируют трубопроводы диаметром более 60 мм с толщиной стенки до 3 мм, когда достаточно положить один шов.

При низких температурах

Холодный металл при низких температурах не успевает прогреться и образуется резко выраженная переходная зона. В ней нарушены молекулярные связи, повышенная хрупкость. Если ударить по детали, то она лопнет не по шву, а рядом, по основному металлу.
Чтобы избежать разрушения шва, следует подогреть свариваемые детали. Оптимальным вариантом является поместить их в печь и нагреть до 200 – 300⁰. При протяжке трубопроводов такой способ не подходит. Стыки труб нагревают газовой горелкой, равномерно перемещая ее по кругу несколько раз.

Технология

Электроды выбираются для корневого шва 2 – 3 мм, последующие толще. При толщине стенки более 12 мм возможно использование на последнем слое прутка толщиной 6 мм марки АНО и УОНИ.

Сварка производится инвертором на постоянном токе или трансформатором. Для работы в полевых условиях с деталями больших диаметров используют выпрямители.

На постоянном токе варят обратной полярностью, подавая минус на деталь. Переменный ток используют для алюминия, цветных сплавов и высоколегированных сталей.

Дугу необходимо держать короткой, она не должна касаться свариваемых деталей, только направлять ванну в нужное место. Следует следить, чтобы шлак успевал расплавиться и всплыть.

Детали должны быть очищены от грязи и окислов. Разделка кромок производится не предприятии при прокатке изделий или на станке в последнюю очередь.

Образование ежиков

Грат, или еж, это полое образование внутри шва или под слоем брызг. Образование ежиков при сварке трубы относится к сварочным дефектам, которые действуют разрушающе. Просветка рентгеновскими лучами определяет внутренние дефекты, неразрушающий метод контроля. Чаще всего грат образуется при сварке алюминия. Его следует варить переменным током, отрывистым методом, чтобы не было перегрева.

Чтобы избежать образования ежиков, следует следить за образующимися в ванной газами, они должны успеть выйти наружу. Если происходит остановка, следует вернуться на 20 – 30 мм, очистить поверхность от шлака и продолжить, начиная идти по шву.

Сократить количество аграта можно тщательной очисткой кромок, особенно на алюминии. Тогда ржавчина и грязь не будут плавиться в ванне, и загрязнять шов.

Чтобы убрать цвета побежалости без снятия слоя абразивным кругом, можно использовать химический метод. На поверхность трубы наносится травильная паста Inox Gel или Stain Clean. Составы очень ядовитые, следует одевать респиратор и перчатки, наносить кистью.

Проверка качества дуговой сварки труб

Формируемый сварной шов неизбежно приводит к образованию различных дефектов в металле трубы. Как правило, это происходит в процессе охлаждения или нагрева. Другие повреждения возникают по причине несоблюдения требований во время сварочных работ.

Появляющиеся изъяны в итоге ухудшают качество всей трубы, поэтому выявлять и предотвращать их нужно заранее. Перечислим эти дефекты ниже:

• Нарушение структуры металла. В результате данного изъяна образуется крупнозернистость материала, причем зерна по краям окисляются из-за повышения содержания оксидов.
• Повышение содержание газов, увеличение пористости. Поры могут формироваться группами, по отдельности или образовывать своеобразные мостики. Выходящие на поверхность металла пористые структуры называются свищами.
• Загрязнение шва шлаками. Данные примеси заметно уменьшают изначальную прочность.
• Образование трещин. Как правило, формируются около шва, могут быть различными по типу и размерам.
• Непровары. Под этим словом понимаются локальные участки сварного шва, в которых отсутствует сцепление с основным металлом.
• Прожигание отверстий в швах. Происходит в результате вытекания из сварных швов расплавленной массы.
• Образование подрезов. Так называют канавки, образующиеся вдоль швов вблизи границ с основным металлом.
• Деформирование сварных швов.

Выявлять и впоследствии устранять нужно каждый из перечисленных дефектов. Только тогда можно будет говорить о максимально качественной дуговой сварке трубы. При этом оценивается влияние каждого изъяна на работоспособность всего трубопровода. В противном случае устранить полностью неисправность до эксплуатации не получится.

Анализ качества трубы начинается с ее внешнего осмотра, как визуального, так и с использованием различных измерительных средств. На данном этапе выявляется внешнее негативное влияние, определяется удовлетворение требованиям и нормам действующих законов.

Работа с газопроводами и трубами для транспортировки агрессивных жидкостей

Для формирования корневого шва применяются керамические прокладки. Они крепятся с обратной стороны и формируют расплавленный металл, не давая ему вытечь. Керамические прокладки предотвращают появление пористости, подрезов и наплывов.

Сварщик 6 разряда, бригадир бригады сварщиков оборудования для пищевой и химической промышленности Бородай Н. С.: «При сварке ответственных труб и емкостей из нержавеющей стали с внутренней стороны не допускается образование валиков. При прокладке корневого шва следует обеспечить, поддув аргона на место сваривания. Если невозможно местно использовать аргон, его закачивают в емкость или трубу, обеспечив поддув на протяжении всей сварки корневого шва с интенсивностью 3 – 4 л/мин. При доступе внутрь свариваемой конструкции, на обратную сторону шва наносится флюс паста, разбавленная спиртом до консистенции зубной пасты. Она поможет сформировать ровный шов и не допустит образование аграта – ежиков».

Требования к сварному шву по ГОСТ

Основные требования к качеству шва и методы контроля изложены в ГОСТ 23118-99. В нем указаны требования к сплошности шва, отсутствию в нем подрезов, волчков и других дефектов.

ГОСТ 5264-80 регламентирует форму шва, его чешуйчатость, выпуклость и ширину. На каких соединениях, какой катет должен быть. Он рекомендует оборудование и инструмент для проведения определенных работ с учетом материала.

Чтобы пройти обучение, и начать быстро и правильно соединять детали, техник должен сначала изучить теорию. Затем на смену приходит практика. Тонкий лист несколько раз подряд следует соединить с другим, меняя режимы и скорость движения дуги. После получения деталей с идеальным выпуклым стыком, можно переходить к легированным металлам и цветным сталям. И только когда будут покорены вертикаль и потолок. Приступать к сварке труб.

Предварительный прогрев

Сварные работы по сталям с высоким содержанием углерода требуют предварительного прогрева заготовок. Это связано со склонностью материала к резкой закалке.

Воздействие температуры делает область вокруг шва непластичной. В таких условиях шов формируется неравномерно (как можно устранить течь в трубе отопления прочитайте в этой статье).

Предварительное нагревание заготовки снижает скорость остывания, что делает поверхность пластичной длительное время.

Такие зоны защищают изделия от образования трещин из-за температурной деформации. Режим прогрева рассчитывается, исходя из толщины материала и состава.