4 возможных дефекта при сварке неповоротных стыков труб

Техника безопасности

Различные типы сварки (электричеством, газом и тому подобные) должны осуществляться на подготовленных площадках с установленным специализированным оборудованием. К нему можно отнести щиты для защиты от влияния электрической дуги и специальные ширмы. Подобные устройства защиты должны находиться в таком положении, чтобы люди, присутствующие при работе, но не участвующие в процессе, были также защищены от воздействия сварки.

Если производится процесс сварки трубы с большим сечением и массой свыше 20 килограммов, то в наличии должны быть транспортно-подъемные машины. Ширина подхода к месту должна быть не менее одного метра. Температура в здании, где производится сварка труб, должна составлять не менее +16 градусов Цельсия. К тому же, в помещении нужна вентиляция и достаточный уровень освещения на месте для работ по сварке.

Рабочие должна быть оснащены специальной защитной формой. Процесс сварки требует заземления частей устройства из металла, корпус и рабочий стол также обязаны быть заземлены. На всех проводах и кабелях изоляционный материал должен быть защищен от температурных и механических повреждений, не иметь дефектов.

Все элементы оборудования должны быть произведены из материала, устойчивого к высоким температурам. В случае неисправности в электрической цепи ремонтные работы может проводить исключительно электрик-профессионал при отключенном рубильнике.

Теперь приведем данные, как можно рассчитать массу и объем наплавленного металла.

Если брать в расчет общую длину электрода 47 сантиметров и площадь поперечного сечения шва, равное половине сантиметра, а также удельные объем наплавленного материала за 7,8 граммов на сантиметр, то объем вещества равен произведению удельного объема на сечение и на длину.

Если сечение обозначить буквой S, длину буквой L, а удельный объем Vуд, тогда общий объем наплавленного вещества равен произведению S, L и Vуд и равен 1880 граммам.

Масса наплавленного вещества равна произведению коэффициента наплавленного металла на объем и равен 1,88 кг/м3, если при работе применяются электроды вида ВСП-1 с коэффициентом 10.

Технология сварки

Сварка поворотных стыков труб может осуществляться левым или правым способом.

Сварка труб в неповоротном положении имеет более сложную технологию. Во многом это зависит от того, каким образом свариваемые трубы расположены в пространстве и их диаметр.

Существующие расположения стыков:

1. В вертикальной плоскости. Ось трубы расположена горизонтально.
2. В горизонтальной плоскости. Ось трубы расположена вертикально.
3. Расположенные под углом.

Если трубы имеют размер стенок свыше трех миллиметров, то их сваривают посредством наложения слоев. Высота каждого из них не должна быть более четырех миллиметров. Если осуществляется сварка неповоротных труб дуговой сваркой, то ширина валика делается равной сумме 2-3 диаметров используемого электрода.

Наиболее рациональным является применение сваривания обратно-ступенчатым методом. При этом длина участка должна находиться в диапазоне 150-300 миллиметров. Сваривание осуществляется с помощью короткой дуги, величина которой равняется половине диаметра применяемого электрода.

Перекрытие швов, называемое замком, находится в зависимости от размера поперечного сечения труб, и обычно составляет 20-40 миллиметров. Играет роль при сварке труб положение электрода. Способ «углом назад» применяют в начале сварки, а «углом вперед» заканчивают ее.

Наиболее часто применяется сварка в три слоя. Сначала делается коренной шов, потом происходит заполнение кромок, а затем выполняется лицевой шов.

Сварку начинают с потолочного положения, расположенного внизу труб, а затем переходят к вертикальному и нижнему.

Первый слой выполняют, делая электродом возвратно-поступательные движения, задерживая при этом дугу над ванночкой, куда будет стекать расплавленный металл. Силу тока выбирают порядка 140-170 ампер. Необходимо следить, чтобы на свариваемый металл не попадали крупные брызги.

Чтобы в металле не возникло прожогов, сварку необходимо вести короткой дугой, не удаляя ее от ванны более, чем на пару миллиметров. Накладывать последующий слой следует таким образом, чтобы он перекрывал предыдущий. Электрод должен двигаться от одной кромки до другой, совершая поперечные колебания по принципу «полумесяц».

Осуществление сварки трубопровода под 45-градусным углом

При выполнении такого вида сварки сварной шов располагается под определенным углом. Он образуется только при проведении существенного количества действий с электродом: изменение направления сварки; изменение угла наклона. В этом состоит основная особенность данного вида сварки, что, в свою очередь, требует от исполнителя определенного уровня профессионализма и универсальных навыков. Это требование в особенности касается трубопроводов с высокими требованиями к герметичности сварных элементов

Важно запомнить, что выбор технологии сварки трубопровода под углом 45 градусов напрямую зависит от диаметра свариваемых труб:

• “Варить” газовые трубы до 200 мм диаметром нужно несколькими слоями подряд. С этой целью в процессе работы трубу плавно проворачивают по мере заполнения сварочного шва.
• При работе с другими видами труб до средних размеров в диаметре, их окружность делят на 4 сегмента и производят их последовательную проварку. После наплавления металла первых двух сегментов, трубопровод поворачивают на пол оборота, после чего работы продолжаются.
• Окружность трубы следует разделить на большее количество сегментов, если работы ведутся с трубой значительного размера (от 50 см). Размер сегментов должен быть от 150 до 300 мм.

Подготовительный этап зачастую является более важным, чем сама работа. Подготовка к свариванию несгибаемых (неповоротных) швов не является исключением.

Возьмите подходящий инструмент и очистите сварочное место от всего лишнего – мусора, ржавчины, остатков краски. Затем нарежьте заготовки, используя электроинструмент или термический метод, при этом их необходимо держать объединенными.

Исходя из габаритов наших труб, используются прихватки для фиксирования заготовок, которые походят на сварочный шов.

Подготовка к проведению работ

Технология подготовки к началу работ по свариванию включает в себя следующие этапы: изначально необходимо подготовить металл, то есть провести на нем разметку, сборку и резку труб. Для этого необходимо установить части труб в изначальном положении и очистить каждое место стыка от ржавчины, шпака, грязи, слоя краски и иных наслоений. Затем нужно провести разметку с использованием угольника, рулетки и чертилки перенести размеры конструкции на металл с чертежа. Для этой цели можно применять использовать шаблон из металла. Стоит помнить, что части труб во время сваривания немного укорачиваются, поэтому при работах нужно оставлять припуск, исходя из погрешности 1 миллиметр на поперечный стык, а 0,1-0,2 на 1 миллиметр продольного шва.

В связи с тем, что большинство труб обладают сечением круглой формы, при заготовках частей труб чаще всего применяют термическую резку.

Примерно 30 % от общей количество времени процесса занимает сборка деталей под сварку. Во время сборки необходимо учитывать изготовителя изделий, диаметр труб, серию продукции и другие факторы. Для сборки применяют сварочные прихватки. Они представляют собой легкие швы с поперечным сечением до 1/3 полноценного шва. Размер прихватки зависит от диаметра трубы и толщины стенок и составляет от 20 до 120 миллиметров. Сварочные прихватки применяют для снижения вероятности смещения участков конструкции, что может вызвать трещины при охлаждении. При сварке электричеством или газом трубы с большим диметром и толщиной или сварке в неудобном расположении во время сборки используют механическое оборудование.

Если вам необходимо произвести зажигание дуги, то нужно произвести короткое замыкание трубы с концом электрода и оторвать электрод от поверхности конструкции. Расстояние примерно равняется величине диаметра покрытого электрода. Это необходимо для нагревания металла до определенной температуры в катодном пятне. При нагревании происходит выброс первичных электронов.

Для зажигания дуги используют технологию скольжения или впритык.

Во время зажигания впритык металл нагревается в месте короткого замыкания. При зажигании дуги по технологии скольжения металл прогревается сразу в нескольких местах на поверхности сварки изделия. Чаще применяется первый способ, второй, как правило, используется при сварке небольших труб с трудным расположением.

Техника сварки неповоротного стыка

Первый слой выполняется с помощью возвратно-поступательного движения электрода с задержкой электрической дуги над ванной с расплавленным металлом. Сила тока выбирается порядка 140-170А, благодаря этому, появляется возможность проплавления кромок стыка и формирования тонкого нитевидного валика, высотой 1-1,5мм на внутренней стороне. В процессе сварки, необходимо следить, чтобы крупные брызги не попадали на свариваемые кромки металла.

Сварку необходимо вести без прожогов в металле. Для этого электрическая дуга должна быть короткой и не следует её удалять от ванны более, чем на 1-2мм. Накладывая каждый последующий слой, необходимо перекрывать начало и конец ранее наложенных слоёв на 20-25мм. Режимы сварки при выполнении второго слоя рекомендуются такие же, какие были при выполнении первого слоя. Электроду, при сварке второго слоя, необходимо сообщать поперечные колебания от края одной кромки к другой

При сварке корневого шва, поверхность каждого слоя может быть вогнутой или выпуклой. Но стоит иметь ввиду, что чрезмерная выпуклость может стать причиной появления непроваров в корне шва (см. рисунок ниже). Особенно опасна чрезмерная выпуклость при выполнении потолочных сварных швов, т.к. зачастую нет возможности проконтролировать получившийся сварной шов.

Для возможности контроля над зоной сварки в направлении выполнения последнего слоя, предпоследний слой необходимо сварить так, чтобы его поверхность была 1-1,5мм ниже свариваемых кромок (см. рисунок справа).

При этом последний слой выполняют с усилением 2-3мм и шириной, на 2-3мм превышающей ширину разделки кромок. Кроме этого, последний слой должен иметь плавный переход от наплавленного металла к основному.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Поворотный стык — труба

Поворотные стыки труб диаметром до 200 мм включительно сваривают без разбивки на участки. После выполнения первого слоя второй и последующие слои смещают на 30 — 40 мм по отношению к предыдущему слою, а затем ведут сварку в направлении, обратном направлению сварки предыдущего слоя.

Поворотные стыки труб в зависимости от диаметра и толщины стенки сваривают следующими способами: автоматической сваркой под флюсом основного и плакирующего слоя; автоматической сваркой под флюсом основного слоя и ручной сваркой покрытыми электродами или аргонодуговой сваркой плакирующего слоя; сваркой в среде СО2 основного слоя и аргонодуговой сваркой плакирующего слоя.

Поворотные стыки труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки до 17 мм необходимо выполнять двусторонней сваркой. Торцы труб проходят механическую обработку с одновременным нанесением риски на внутренней поверхности для автоматического направления внутренней сварочной головки по стыку. Сборку выполняют с помощью самоходного центратора, вращение обеспечивается поворотными роликами стенда. Автоматическую сварку внутреннего шва под флюсом выполняет оператор, который наблюдает за процессом по приборам.

Сварку поворотных стыков труб без подкладных колец выполняют со значительным смещением головки от вертикальной оси стыка под углом 30 — 60 ( рис. 17) и поперечными колебаниями поперек стыка.

Сварка поворотных стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей Поворотным называют стык, сварку которого выполняют в наиболее удобном ( обычно нижнем) положении, а трубный узел при этом вращают ( поворачивают) вокруг оси, перпендикулярной к плоскости сечения стыка.

Швы поворотных стыков труб из легированных сталей выполняют преимущественно автоматической сваркой в защитных газах, причем первый проход шва сваривают неплавящимся ( вольфрамовым) электродом, а последующие — плавящимся.

Сварка поворотных стыков труб расщепленным электродом позволяет получать сварные соединения высокого качества; технологические возможности дуги по сравнению со сваркой колеблющимся электродом значительно расширяются. При а90 глубина проплавления наименьшая, а ширина шва наибольшая, что позволяет без прожогов сваривать участки стыка со значительным зазором или со смещенными кромками. Расположение электродов вдоль стыка ( а0) способствует получению шва наименьшей ширины, но с глубоким проваром.

Большинство поворотных стыков труб и деталей, выполняемых в трубозаготовительных цехах и мастерских, сваривают наиболее простым и удобным швом в нижнем положении. Сварка неповоротных стыков значительно сложнее и требует высокой квалификации сварщика. Вид сварки, порядок контроля, режимы и способы термической обработки сварных стыков устанавливают соответствующие производственные инструкции за исключением случаев, специально оговоренных в проекте.

Для сварки поворотных стыков труб применяют автомат АСП-60. Автомат позволяет сваривать трубы диаметром от 426 до 1220 мм — без подкладных колец.

Автоматическая сварка поворотных стыков труб двумя электродными проволоками, расположенными вдоль оси шва на расстоянии 4 — 6 мм друг от друга.

Для сварки поворотных стыков труб , приварки фланцев и других элементов трубопроводов используют универсальные сварочные манипуляторы с применением переносных роликоопор или других приспособлений. Свариваемый узел закрепляют в патроне планшайбы манипулятора, устанавливают в удобное для сварки положение ( рис. 205) и при ручной сварке периодически поворачивают на некоторый угол.

При заварке поворотных стыков труб первый слой должен обеспечить полное проплавление притупленных кромок. Очередность сварки стыка показана на рис. VI-12, а, б, в. Высота первого слоя шва должна составлять 40 — 60 % от толщины стенки, второго вместе с первым 70 — 90 %; третий слой должен полностью заплавить разделку и создать необходимое усиление.

Различные техники выполнения дуговой сварки

Сварку трубопроводов можно выполнять несколькими технологическими способами:

Сварка с поворотом стыка

Сначала делаются три прихватки на 4, 8 и 12 часов. Затем выполняются два основных шва примерно с 1 до 5 часов и с 11 до 7 часов. После этого труба поворачивается на 90 градусов и наносятся завершающие швы, которые полностью герметизируют соединение двух швов.

Для предотвращения прожогов рекомендуется использовать для первого слоя 4-миллиметровый электрод марок СМ-11, ВСЦ-1 или УОНИ-11/45(55), а для создания электрической дуги выставить силу тока в 130 А (±10 А). Для выполнения второго и третьего слоёв необходимо взять 5-6-миллиметровые электроды, а силу тока следует увеличить до 200-250 А.

Сварка без поворота стыка

Данная технология применяется при работе со стационарными трубопроводами, которые невозможно двигать. Первый слой выполняется снизу-вверх, а вторые и третьи можно выполнять как сверху-вниз, так и снизу-вверх.

Сварку труднодоступных мест, например, части трубопровода, прижатой к бетонной подушке или к кирпичной стене, необходимо производить через врезку – технологическое отверстие сверху трубы. Когда сварочные работы завершены, технологическое отверстие также заваривается.

Сварка труб в зимних условиях

При отрицательных температурах происходит быстрое охлаждение сварочной зоны, а удаление раскалённых газов из расплавленного металла, наоборот, затрудняется. Из-за этого трубная сталь становится хрупкой, от чего резко возрастает опасность возникновения термического разрушения стали, появления горячих трещин, отходящих от сварного шва, а также закалочных структур.

Чтобы избежать этих дефектов, необходимо, во-первых, максимально плотно соединить друг с другом элементы трубопровода, во-вторых, необходимо раскалить поверхность металла до светло-красного оттенка, наконец, в-третьих, силу тока необходимо увеличить на 10-20%. Это позволит добиться вязкого и пластичного сварного шва, который надежно герметизирует зазор между трубами даже при сильном морозе.

«Операционный» шов при поворотной сварке труб

Иногда труба смонтирована слишком низко либо между ней и полом остается совсем небольшое расстояние, из-за чего невозможно подобраться снизу. Тогда используют «операционный шов» для сварки труб поворотным способом.

Подготовка

Изначально очень важно ровно состыковать трубы, снять фаски и обработать зону, расположенную около шва. Сварщику приходится столкнуться с более серьезной задачей, если работа ведется с тонкостенной (3 мм) оцинкованной трубой, ведь она горит как фольга. В таком случае фаски снимают совсем немного, оставляют побольше притупление кромок и зазор всего в 1 мм.После стыковки и чистки на трубе рисуют треугольник или квадрат

Именно такое «вскрытие» требуется для проведения запланированной операции. К треугольнику необходимо приварить огарок электрода (или что-то другое) и вырезать намеченную фигуру при помощи болгарки. Затем трубы стыкуются с необходимым зазором. Далее можно делать прихватки с торцов среза. Но помните, если толщина стенки трубы более 4 мм, зазор должен соответствовать диаметру стержня электрода

В таком случае фаски снимают совсем немного, оставляют побольше притупление кромок и зазор всего в 1 мм.После стыковки и чистки на трубе рисуют треугольник или квадрат. Именно такое «вскрытие» требуется для проведения запланированной операции. К треугольнику необходимо приварить огарок электрода (или что-то другое) и вырезать намеченную фигуру при помощи болгарки. Затем трубы стыкуются с необходимым зазором. Далее можно делать прихватки с торцов среза. Но помните, если толщина стенки трубы более 4 мм, зазор должен соответствовать диаметру стержня электрода.

Сварка и зачистка. Для сварки труб поворотным способом в данном случае подходят два метода: с отрывом или без отрыва дуги. Выбор зависит от обстоятельств, пожеланий и опыта специалиста.Сварку начинают полумесяцем чуть выше нижней точки трубы и заканчивают в месте прихватки

Очень важно, что работа ведется до полного сплавления кромок. Далее аналогичный шов накладывается с другой стороны

Первый шов обязательно перекрывается замком в нижней точке, поэтому мастера рекомендуют проплавлять замок подольше. Теперь нужно подготовить треугольную крышку и зону, с которой она была вырезана. В первую очередь снимают фаску и обрабатывают зону, прилежащую к шву. Необходимо установить крышку на место и сделать прихватки, после чего зачистить прихватки и место начала работы – при сварке труб поворотным способом по этому методу данная зона считается наиболее важной. Можно переходить к наложению первого шва от начала указанного места и по диагонали до вершины треугольника. Приступая ко второму шву необходимо снова зачистить зону начала сварки.

С другой стороны все операции производятся в таком же порядке. И вот шов готов.

Горизонтальная наплавка

Сварка неповоротных стыковых труб горизонтального расположения считается достаточно сложной технологией. Выполнить такую работу может только профессиональный сварщик, имеющий определенные навыки и опыт. Наиболее трудным можно назвать постоянное регулирование электрода для изменения угла наклона.

Сварка выполняется в трех последовательных позициях:

• Потолочная.
• Вертикальная.
• Нижняя.

Каждый шов выполняется с индивидуальным значением величины тока. Потолочная позиция предусматривает сварку на высоком уровне мощности. Все этапы предполагают безотрывную сварку, в ее начале лучше всего использовать метод «углом назад», а завершать работу — «углом вперед».

Рекомендации

Если сваривать тавровым соединением тонкую и толстую пластину, то угол наклона электрода относительно толстой пластины будет примерно 60 градусов. Чтобы больше металла “стягивать” с толстой части на тонкую.

Также желательно просушить свариваемые поверхности для лучшего качества сварного шва.

Сварка труб

Опираясь на ГОСТ16037-80, который распространяется на сварные соединения трубопроводов из сталей и устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений труб с трубами и арматурой, правильно будет сказать, что в нем таврового соединение нет. Все швы, которые называют тавровыми, относятся к угловым. Однако, когда к торцу трубы приваривается заглушка из пластины или фланец, это будет являться тавровым соединением. По большому счету, что бы не спорить по этому поводу, необходимо понимать, что тавровое соединение деталей труб или любого другого металлопроката выполняется угловым швом и техника сварки трубопроводов сводится к технике сварке угловых швов.

Прежде всего нужно остановиться на подготовке труб перед сваркой таврового соединения. Трубы должны соответствовать всем требованиям и не иметь дефектов, загрязнения и ржавчины, после чего можно выполнять сварку.

Следует выполнить прихватки, для труб диаметром до 300 мм хватит 4 равномерно расположенных прихваток . Для более широких труб прихватки выполняются с одинаковым интервалом по всему диаметру. Торец одной трубы необходимо выкроить определенным образом что бы он плотно прилегал к боковой поверхности другой трубы. Для труб с небольшим диаметром сделать это не очень сложно при помощи нескольких манипуляций болгаркой. Другое дело, когда предстоит работа с трубами больших диаметров. В данном случае, как правило, при разметке применяются различные шаблоны и развертки.

Видео

Полезные ролик о том, как можно резать трубы для приваривания их торцом к боковине.

Далее выполняется сборка деталей на прихватки или в сборочно-сварочном приспособлении. Сварка соединения труб может выполняться как в поворотном положении (есть возможность вращения стыка вокруг своей оси) так и в неповоротном (нет возможности вращения стыка вокруг своей оси). Сваривая трубы, сварной шов приходиться выполнять по криволинейной поверхности, что несколько усложняет процесс. Необходимо стык разделить на участки и выполнять сварку за несколько приемов.

Сварной шов в зависимости от толщины стенки трубы выполняется за один или несколько проходов

Следует обратить внимание на состав труб и подобрать подходящие электроды. Сварной шов на трубах должен быть идеальный, в обязательном порядке проверяется наличие дефектов. Если дефекты имеются, то их исправляют

Если дефекты имеются, то их исправляют.

Профильные трубы используются для ограждений, каркасов, различных металлических конструкций.

При тавровом соединении профильных труб так же выполняются прихватки. Электрод ведется под углом колебательными движениями снизу вверх. После сварки зачищается шлак.

Видео

В вертикальном положении

При тавровом соединении в вертикальном положении сварочный ток устанавливается более высоким для хорошего проплавления, сварку нужно выполнять снизу вверх с отрывом дуги.

Движение электрода выполняют петлями, уголками, дуговыми колебаниями и т.д., положение электрода должно быть 45 градусов, иногда сварку выполняют сверху вниз. Разжигая дугу, электрод держим перпендикулярно к свариваемой поверхности, такая техника сварки не удобна и нужно тщательно контролировать сварочную ванну. Для контроля ванны необходимо снизить сварочный ток, что бы не перегревать металл, электроду необходимо задать правильное положение, что бы давление дуги поддерживало жидкий металл, а не способствовало его стеканию в низ. Сварка производится на короткой дуге что бы расстояние между торцом электрода и деталью было минимальным.

В нижнем положении

Выполняя сварку в нижнем положении результата сварщик может достигнуть более высокого качества, ток должен быть выше, если полярность прямая и ниже, если полярность обратная.

Соединение вертикальное с разделкой кромки, шов в нижнем положении

Положение электрода направлено в корень сварного соединения, длина дуги меньше при сварке на обратной полярности, вести электрод нужно равномерно, не упуская сварочную ванну.

Правильный способ сваривания корня шва

При правильном сваривании корня газом и электричеством необходимо зачистить конец и начало под нож после варки, чтобы скрыть след от перехода на следующий электрод. Сварки корня вторым электродом нужно начать с уже защищенных и проваренных мест, покрывая их следующим слоем. Сварка корня, произведенная по этой технологии, позволяет создать очень надежный шов.

Во время сварки нередко можно обнаружить внутренние и наружные дефекты различного вида. К наружным дефектам относят брызги, пары микротрещины, вогнутый корень и тому подобные.

Некоторые из них можно исправить, но изначально стоит продумать денежную целесообразность подобного ремонта.

Источник