Сварка труб

Для прокладки наружных сетей водоснабжения и в отдельных случаях напорной канализации применяются различные (бесшовные холодно- и горячедеформированные, электросварные с продольным и спиральным швом и др.) стальные трубы, соединяемые с помощью сварки.

К сварке стыков стальных трубопроводов допускаются рабочие при наличии документов на право производства сварочных работ в соотвествии с правилами аттестации сварщиков, утвержденными Госгортехнадзором СССР. В случаях, когда сварщик приступает к работе по сварке стыков впервые или имеет перерыв в работе более 6 месяцев, а также при применении новых сварочных материалов и сварочного оборудования перед допуском к работе ему предлагают сварить допускной стык в условиях, приближенных к производственным. Выполненный рабочим допускной стык подвергают соответствующим испытаниям, и в случае неудовлетворительных результатов сварщик должен сварить два допускных стыка. Если результаты проверки выявят недопустимые дефекты хотя бы в одном шве, то сварщик к работе не допускается.

Наибольшее применение получила электродуговая сварка: ручная, в среде защитных газов, полуавтоматическая и автоматическая. Она осуществляется постоянным и переменным током. Сварку стальных трубопроводов должны проводить высококвалифицированные сварщики. Кроме того, необходим предварительный и окончательный контроль за качеством сварных соединений.

Важным этапом выполнения сварного стыка является подготовка кромок свариваемых трубопроводов. Трубы очищают от загрязнений, проверяют геометрические размеры разделки кромок, зачищают кромки, а также прилегающие к ним наружную и внутреннюю поверхность труб (на расстоянии не менее 10 мм от кромки) до металлического блеска.

При толщине стенки свариваемых трубопроводов до 4 мм разделку кромок не производят, при большей толщине на кромках труб выполняются фаски под углом 30° с притуплением, величина которого зависит от толщины стенки свариваемых труб (рис. 3. 17) и вида применяемой сварки.

Рис. 3.17. Обработка кромок свариваемых деталей

Для стыковки свариваемых трубопроводов используются наружные и внутренние центраторы. При диаметре трубопроводов 500 мм и более применяются только внутренние центраторы.

Сварку и прихватку стыковых соединений выполняют при температуре наружного воздуха до —50° С. Самая низкая температура, при которой можно выполнять стыковую сварку, зависит от количества углерода в стали применяемых труб. Трубы из углеродистой стали с содержанием углерода не более 24% можно сваривать при наружной температуре —20° С, а при большем содержании углерода в стали — при —10° С. В случае производства сварки при температуре наружного воздуха ниже указанной концы свариваемых трубопроводов на расстоянии 200 мм от кромки необходимо подогревать до температуры не менее 200° С. После окончания сварки следует обеспечивать постепенное понижение температуры, применяя различные укрытия.

При сварке трубопроводов с продольным или спиральным швом во время стыковки швы смежных труб необходимо смещать не менее чем на 100 мм по периметру.

Стыки свариваемых трубопроводов размещают, как правило, не ближе 200 мм от различных опор трубопровода, на расстоянии не менее 300 мм от поверхностей камер, колодцев и других строительных конструкций. Кольцевые сварные швы на магистральном водопроводе должны отстоять от швов привариваемых ответвлений не меньше чем на 100 мм.

При прокладке стальных сетей водоснабжения каждый сварщик ставит (выбивает, наплавляет) на поверхности трубы присвоенное ему личное клеймо (на расстоянии 30. 50 мм от выполненного сварщиком шва).

В процессе сварки стальных трубопроводов могут выполняться поворотные и неповоротные сварные стыки. Всегда стремятся к тому, чтобы стыки были поворотными. В этом случае сварщик будет заваривать стык нижним или, в крайнем случае, вертикальным швом. При неповоротном стыке сварщик какую-то часть стыка вынужден сварить потолочным (самым неудобным) швом. Учитывая это, наружные водопроводные сети из стальных труб стараются сваривать на бровке траншеи в длинные плети (которые возможно поворачивать во время сварки), затем с помощью кранов-трубоукладчиков опускают в подготовленные траншеи.

Сваренные плети укладывают в траншеи двумя основными способами: при совмещенном производстве изоляционных и монтажных работ — опусканием трубопровода с одновременной его изоляцией механизированным методом, при раздельном производстве работ — опусканием с бермы траншеи ранее заизолированных участков трубопровода. При совмещенном способе производства работ краны-трубоукладчики оснащаются троллейными подвесками, а для поддержки изолированного трубопровода за изолирующей машиной — мягкими полотенцами. При раздельном способе производства работ для опускания трубопроводов в траншеи также используются мягкие полотенца.

Оба рассмотренных способа укладки плетей в траншеи с помощью кранов не допускают касания укладываемых трубопроводов стенок траншеи.

При организации работ по укладке стальных трубопроводов сетей водоснабжения обращают особое внимание на правильный выбор и расстановку кранов-трубоукладчиков с минимально необходимой высотой подъема сваренной плети для предохранения ее от перенапряжения и изоляционного покрытия трубопровода от разрушения захватными приспособлениями; полное прилегание ко дну траншеи по всей длине плети трубопровода; проектное положение трубопровода по вертикальным отметкам и в плане.

Контроль выполненных сварных стыков стальных трубопроводов производится как в процессе сборки и сварки трубопроводов (операционный контроль), так и после выполнения сварных стыков (визуальный контроль и контроль неразрушающими методами).

При внешнем осмотре сварные стыки не должны иметь трещин, подрезов глубиной более 0,5 мм, кратеров и выходящих на поверхность шва пор. Усиление шва (валик) должно составлять для поворотных стыков не менее 1,5 мм, а для неповоротных стыков не менее 2. 2,5 мм. К внутренним дефектам сварных швов относятся непровары, шлаковые включения, газовые поры и трещины. Внутренние дефекты контролируются неразрушающими методами: ультразвуком и просвечиванием стыка рентгеновскими лучами. Первым методом определяют только место расположения дефекта, вторым — характер дефекта. Обязательному контролю подвергаются стыки, сваренные в неудобных условиях (неповоротные). Радиографические снимки, зарегистрированные разультаты ультразвуковой дефектоскопии и ферромагнитные ленты со стыков хранятся в полевой испытательной лаборатории до сдачи трубопровода в эксплуатацию.

О сварке водопроводных труб и арматуры

Сварка водопроводных труб и арматуры – это несколько технологий, которые обеспечивают качество соединения металлических изделий. Вообще процесс соединения металлов необъятен, в нем не только выбор режимов и способов, здесь различные марки электродов и присадочных проволок, обмазок электродов и защитных газов. У каждого металла свой режим сварки и свои расходные материалы. Но когда речь заходит о сварке металлических труб, то специалисты в один голос говорят об инверторной технологии с плавящимся электродом. Потому что сваривание труб инвертором – это простота самого процесса, его безопасность и доступность в плане расходных материалов и сварного оборудования.

Но кроме сварки труб инвертором необходимо обозначить и другие технологии:

• Аргонодуговая сварка. Это применение специального оборудования, в состав которого входит инвертор, баллон с аргоном (защитный газ, не позволяющий происходить внутри сварочной ванны окислительных процессов), горелка (в ней установлен неплавящийся электрод, чаще вольфрамовый, через него в зону сварки подается электрический ток) и комплект шлангов и электрических кабелей. Для проведения данного типа сварки необходима и присадочная проволока, которая подается в зону сварного шва, где она расплавляется под действием высоких температур.
• Газовая сварка. Здесь нет электричества, только газовая смесь, которая горит, выделяя большое количество тепловой энергии. При этом кромки двух соединяемых металлических заготовок расплавляются. В сварочную ванну добавляется присадочная проволока, которая вместе с расплавленным металлом становится монолитом, соединяя трубы на уровне межатомных соединений.

В принципе, сварка металлов – это и есть соединение на межатомном уровне. Два соединяемых металла становятся единым целым в месте сварного шва.

Электродуговая сварка труб

Появление инверторов практически отодвинуло остальные способы сварки стальных труб. Небольшие аппараты прекрасно справляются с возложенными на них функциями, швы получаются аккуратными, прочными и надежными. Главное – правильно выбрать электрод для них и режим сварки.

Выбор электродов

У электродов для сварки стальных труб должен быть стальной стержень, а вот обмазка, покрывающая этот стержень, может быть разной:

• основной;
• рутиловой;
• кислотной;
• рутилово-кислотной;
• целлюлозной;
• рутилово-целлюлозной.

Но среди большого разнообразия есть так называемые универсальные марки, которыми сварку можно проводить, невзирая на различные требования самого сварочного процесса. К ним относятся марки УОНИ, ЭА, ОЗШ, ОЗС и т.д. Специалисты рекомендуют начинающим сварщикам использовать марку УОНИ. С ее помощью можно варить даже ржавые трубы. Эти электроды не капризные.

Виды сварных соединений труб

Трубы в системе водопровода могут соединяться по-разному, поэтому существует несколько видов сварных соединений.

• Две трубы одного диаметра соединяются в одной плоскости, т.е. встык.
• Соединяются две трубы с разными диаметрами – сварка производится внахлест.
• Под углом 90° – тавровое соединение.
• Под углом меньше 90° – угловое.

Сварка водопроводных труб встык встречается чаще других. При кажущейся простоте у этого вида есть и свои нюансы:

• Лучше варить такой стык в нижнем положении, когда электрод подается в зону сварки сверху.
• Проварить стык надо во всю глубину сварочной ванны.
• Используются электроды диаметром 2-3 мм.

Для соединения встык лучше выставлять ток величиною 80-100 ампер. Для соединения внахлест ток поднимается до 120 А. При этом трубы небольшого диаметра (до 110 мм) рекомендуется проварить за один проход. Технология сварки профильных труб (прямоугольного сечения) отличается от стыковки круглых изделий – сварка производится точечно в виде прихваток с каждой стороны профиля, чтобы в процессе основного сваривания металл не повело и не покоробило. После остывания точечных прихваток проводится полное заполнение шва по всему периметру.

Сварка водопроводных труб

В первую очередь трубы надо подготовить, поэтому до начала сварки необходимо обратить внимание на следующее:

• Стыковаться должны трубы с одинаковой толщиной стенок.
• Сечение каждой трубы должно быть круглым (не овальным) и соответствовать диаметру.
• На кромках не должно быть дефектов (трещин, заломов и прочих).
• Торец трубы должен быть ровным под 90°.

После чего с краев удаляются масляные и жировые пятна, краска и другие загрязнения. Кромки зачищаются до металлического блеска на расстояние 1 см от края.

Трубы небольшого сечения варят за один проход. Изделия большого сечения проваривают в несколько слоев. Все зависит от толщины стенок свариваемых водопроводных труб. К примеру, стенки толщиною 5-6 мм варят в два слоя, 6-12 мм в три.

Перед тем как проводить следующий слой сварки, необходимо чтобы предыдущий остыл.

Еще один важный момент: устанавливая трубы в необходимом положении, нужно сделать прихватку в одном или нескольких местах, чтобы не произошло смещение элементов водопроводной конструкции, после этого производится полная сварка. Варить стык можно двумя способами: коренным и валковым. Первый – это заполнение шва снизу доверху так, чтобы металл не выходил за пределы поверхности труб. Второй – это с образованием над поверхностью стыка валика высотою до 3 мм.

И несколько полезных советов, которые определяют качество конечного результата:

• Многослойная сварка производится послойно, при этом укладка каждого слоя должна производиться в разных направлениях.
• Точка соединения следующего слоя не должна совпадать с точкой стыковки предыдущего.
• Оптимальное положение стыка – нижнее. Поэтому трубы надо постоянно поворачивать, чтобы электрод находился сверху. Оптимальный угол поворота 60-110°. В этих пределах стык находится в удобном положении относительно сварщика. Длина шва в таком диапазоне самая длинная, а это обеспечивает беспрерывность зоны сваривания.
• В некоторых случаях сварку проводят в нижнем положении, после чего трубы поворачивают на 180° для продолжения процесса. Последовательность проведения такого соединения следующая: сначала проваривается шов с заполнением 2/3 его объема, затем производится поворот на 180°, варится шов с полным заполнением, далее еще один поворот на 180° и полный провар до конца незаполненного шва.
• В случае, если поворачивать водопроводные трубы нет возможности, то сварка проходит по следующей технологии: сварной стык делится на две равные части так, чтобы можно было варить с самой нижней точки, поднимаясь вверх до самой высокой. Таким образом проваривается одна часть, затем другая с противоположной стороны труб. Варить лучше послойно с заходом на соседний шов.
• При вертикальной сварке водопроводных труб нужно сначала заполнять металлом стык на 75% от объема, после остывания нанести еще один слой для полного заполнения.

Большое значение при сварке стальных водопроводных труб играет проверка качества стыка. Шов обязательно обстукивают молотком, чтобы сбить шлак. Затем визуально проверяется на предмет наличия трещин, сколов, непроваров и прожогов. Оптимально – подать в трубопровод воду, которая сразу же покажет наличие дефектов.

Сварка арматуры

Варить арматуру можно, как и трубы, разными способами. Чаще всего применяется электродуговая сварка инверторами, для этого используются электроды марки АНО или МР. Процесс сварки достаточно прост, главное знать некоторые нюансы, в основе которых лежит режим ток сваривания, размер сечения арматуры и способ соединения.

Что касается диаметра арматурных стержней, то варить их надо, учитывая диаметр электродов. Так при диаметре арматурного стержня меньше 14 мм необходим электрод диаметром 3 мм, больше 14 мм – электрод 4 мм. Жестких требований относительно данного соотношения нет, т.е. арматуру большого диаметра можно варить и электродами 3 мм. Необходимо отметить, что при сварке ответственных конструкций лучше придерживаться вышеописанного соотношения, хотя многое зависит от квалификации сварщика.

Как и в случае с трубами, способов соединения арматуры несколько:

1. Стыковое.
2. Нахлесточное.
3. Тавровое – под прямым углом.
4. Угловое – под острым углом.
5. Перекрестное – используется при создании сеток.

Обычно для соединения арматуры первыми двумя способами используется электродуговая сварка инвертором или трансформатором. Остальные соединяются методом контактной сварки.

При соединении встык арматуры большого диаметра (больше 16 мм) нужно провести заострение стержней, чтобы создать канавку, заполняемую металлом электрода. Для этого края стержней стачиваются под конус с углом 45-50°. Если проводится сварка внахлест, то необходимо учитывать длину сварочного шва или длину нахлеста, что одно и то же. Есть определенное соотношение диаметра прутка и длины нахлеста в зависимости от марки арматуры:

• Если соединяются между собой две арматуры марки А400С, то длина нахлеста должна равняться восьми диметрам арматурного стержня.
• А500С – 10 диаметров.
• В500С – 10 диаметров.

К примеру, если для сборки конструкции была использована арматура диаметром 12 мм, то длина сварочного шва должна быть в десять раз больше, то есть 120 мм или 12 см.

Рифленую арматуру при сварке внахлест необходимо обточить до прямоугольного сечения, чтобы увеличить площадь контакта. Это одновременно увеличивает и качество сварочного шва.

Сварка арматуры производится в определенном режиме с точным подбором тока. Этот параметр именно подбирают, потому что нет точных данных относительно диаметра прутка, диаметра используемого электрода, марки арматуры. Поэтому сварщик сначала пробует проводить сварочный процесс на каком-то определенном значение тока. К примеру, если электрод начинает прилипать к стержню, то это говорит о низком токе и его следует увеличить.

Контактная сварка арматуры

Для проведения контактной сварки арматуры используется специальное оборудование, в основе которого лежит трансформатор, подающий ток на один из двух электродов. Между последними зажимаются два соединяемых стержня арматуры, в зазор которых и подается электрический ток, проходящий от одного электрода к другому. Происходит нагрев, расплавление металла, а давление со стороны электродов создает необходимый прижим, что в целом и обеспечивает прочное и надежное соединение двух арматур.

Есть 2 технологии точечной сварки: мягкая и жесткая. Мягкая – это:

• плавный нагрев;
• больше времени на весь процесс;
• плотность тока на электроде не больше 100 А/мм²;
• скорость протекания тока происходит за 1-3 секунды.

• плотность тока 120-300 А/мм²;
• время протекания тока 0,1-1,5 секунд;
• соответственно и время сварки небольшое.

Жесткая технология – это повышенная производительность, но увеличивается потребление электроэнергии, приличные нагрузки на питающую сеть.

Режим сварки во многом будет зависеть от марки стыкуемой арматуры. Некоторые из них, к примеру, стальная арматура класса А-1 варится непрерывным плавлением. Класс прутков А 2-4 варится прерывистой технологией с предварительным нагревом. Но если аппарат контактной сварки не соответствует необходимой мощности (в зависимости от прочности и диаметра арматуры), то любой класс варится с подогревом.

Возможно Вам также будет интересно прочитать про монтаж чугунных труб.

Заключение

Сварка водопроводных труб и арматуры – процессы на самом деле непростые. И хотя появление инверторов дает возможность сварочный процесс проводить без особых сложностей, все равно знание нюансов сварной технологии гарантирует качество конечного результата. Поэтому каждый сварщик просто обязан знать режимы и особенности сварки.

Электродуговая сварка труб: нюансы и особенности процесса. Видео: