Какая сварка водопроводных труб лучше – виды и особенности сварки

Всю трубопроводную арматуру можно воедино собрать сваркой. Такое крепление считается одним из самых надежных, не требующих внедрения дополнительных приспособлений. Сварка водопроводных труб − явное подтверждение сказанному выше.

Виды сварки

Технологический процесс сваривания составляющих трубопроводной арматуры может быть:

• термическим;
• термомеханическим;
• механическим;
• электромеханическим.

В свою очередь, термическая сварка, которая в действительности представляет плавление, классифицируется как:

• лазерная;
• электронно-лучевая дуговая;
• газовая;
• плазменная и т.д.

Благодаря магнитоуправляемой дуге, можно выполнить термомеханическое сваривание. Последнее бывает стыковым контактным.

Особенности сварки водопроводных труб

Механический процесс сварки можно произвести способом трения и взрыва.

Согласно категории носителя, сварочные методы классифицируются по типу:

Согласно требованиям получения стыковочного шва, сварка бывает:

Защитить зону сварки можно при помощи:

Технологический процесс сварки постоянно автоматизируется и механизируется, поэтому классифицируется, как:

• ручной;
• автоматизированный;
• механизированный;
• роботизированный.

Сварочные работы встык

Если вы стыкуете изделия из нержавейки, то лучше применить дуговой способ. При сварке трубы с водой, являющейся частью единой магистрали, в 60 процентах случаев специалисты прибегают к автоматическому дуговому варианту под флюсом.

Если по каким-то причинам механический метод недопустим, то сваривание изделий лучше выполнить ручным дуговым. Тогда шов может принимать всевозможные положения в пространстве: быть вертикальным, нижним, потолочным. При механическом либо автоматизированном способе сварки электроды движутся по окружности совмещения. Их скорость достигает 8-20 м/ч, при ручном варианте − 20-60 м/ч.

При наличии газовой защиты можно воспользоваться:

• активными и инертными газами;
• их одновременным смешением.

В данной ситуации электродом может быть как плавящийся, так и неплавящийся инструмент.

К дуговому методу с газовой защитой прибегают, когда арматура водопровода стыкуется в разных положениях.

Обработка кромок

Перед тем, как варить трубы отопления, потребуется обязательная их проверка на наличие сертификатов качества, соответствие ТУ и монтажному проекту. Необходимо тщательно проверить, отличаются ли кромки соединительной арматуры трубопровода по форме и размерам. Если нет, то необходимо достигнуть данных характеристик путем дополнительной мехобработки.

Для этой цели по трубам небольшого диаметра можно пройтись фаскоснимателями, торцевателями, труборезами или шлифовальными машинками. Если диаметр трубного изделия большой, то лучше воспользоваться гидроабразивной резкой, фрезерным устройством или шлифовальной машинкой.

При обязательных захлестах или врезке катушек можно прибегнуть к термическим методам сварки, например:

• воздушно-дуговой резке с последующей шлифовкой изделия на величину не более полмиллиметра;
• газокислородной с дальнейшей обработкой краев абразивом;
• резке и строжке особыми электродами без мехобработки;
• воздушно-плазменной резке с обработкой, не превышающей миллиметр.

Особое внимание необходимо обратить на обязательную очистку труб от мусора перед монтажом и дальнейшую обработку краев и прилегающей плоскости до десяти миллиметров.

Первоначальный нагрев труб

Благодаря стартовому подогреву, можно добиться правильной терморегуляции в ходе сварочных работ. При этом скорость охлаждения металлических изделий взаимосвязана с характеристиками сварочного шва при температуре 500-800°С.

Если по окончанию процесса сварки материал трубы быстро охладится, то получится достаточно прочная, но не пластичная структура.

При желании можно менять скорость охлаждения кромок, но для этого потребуется:

• корректировка их первоначальной температуры;
• подогрев;
• учет толщины стенок составляющих водопровода.

С помощью первоначального подогрева создаются комфортные условия для активной эвакуации из сварочной зоны и стыка диффузионного водорода, а также изделие более защищено от возникновения трещин.

При корректном определении нужной температуры первоначального подогрева особое внимание следует уделить таким параметрам, как:

• структура материала;
• толщина стенки;
• температура наружного воздуха;
• разновидность покрытия электрода.

Подогрев и поддержание стабильной температуры в месте сварочного стыка обеспечивают газовые или электронагреватели. Местом нагрева называют площадь изделия, составляющую около 75 мм от стыка в каждую сторону.

Ручная дуговая сварка

Чтобы понять, как варить трубу с водой, лучше воспользоваться ручным дуговым способом. В ходе этого процесса совмещаются некоторые секции или составляющие единой трубопроводной арматуры, можно перейти через всевозможные барьеры, крановые узлы, захлесты, катушки, отводы и др.

Выбор числа электродов находится в прямой зависимости от разновидности самих инструментов и объема металла, подлежащего плавлению. Также от материала стыкуемой арматуры зависят технологические нюансы самого процесса ручной дуговой сварки.

Перед процедурой нужно, определившись с правилами эксплуатации и маркой стали, правильно подобрать материалы. Затем сделать грамотный выбор оборудования, методики и плана дальнейших действий. Нередко размер поперечного сечения и толщина стенки находятся в прямой зависимости от этих параметров.

Сварка труб с водой

В этой ситуации приемлемы три варианта, непосредственно зависящие от вида электродов, которые могут быть:

Сварочные работы могут проводиться и с одновременным использованием двух видов электродов: первым − газозащитного типа, которым нужно пройти у корня стыка и в горячем проходе; вторым − с покрытием − для облицовочных и заполняющих изделий.

При ведении сварочных работ с помощью электродов газозащитного типа движения колебательного типа отсутствуют, а край инструмента для сварки опирается на края трубного изделия. Работы осуществляются под напряжением от 75 В.

Если диаметр электрода 3,25 мм, то сила тока может быть 110 ампер, если 4 мм, то 120 ампер в полувертикальном положении и 160 ампер − в нижнем. В остальных случаях сила тока может варьировать от 100 до 140 ампер. При этом скорость сварки колеблется от 16 до 22 м/ч.

Ведение сварочных работ с электродом с покрытием происходит, в противоположность первому варианту, с колебательными движениями снизу вверх. От ширины разделения шва зависит величина амплитуды. Нередко, когда требуется много сварки одновременно на разных участках, прибегают к услугам нескольких специалистов, применяющих поточно-расчлененный способ. При крупногабаритных трубных изделиях сварочные работы могут выполнять даже четыре работника. Если же в наличии только пара людей, то лучше вести разносторонние действия снизу вверх от надира. Затем каждый следующий слой смещать от низа оборудования примерно на 50-60 миллиметров.

Соблюдая все наши рекомендации, вы поймете, как правильно варить трубы отопления, а сам процесс вам не покажется трудновыполнимым.

Сварочные работы при монтаже сантехнических систем

Ручная дуговая сварка трубопроводов из низкоугле­родистой, низколегированной стали и чугуна. Сварка трубопрово­дов имеет свои особенности, обусловленные тем, что эти конструктивные элементы обычно работают под давлением, следствием чего являются высокие требования к качеству сва­рочных работ. Трубы под сварку выбирают по внутренним диа­метрам. В одну группу объединяют трубы, имеющие расхожде­ние по внутреннему диаметру до 1 %, но не более 2 мм. Концы труб под сварку разделывают и обрабатывают — обрезают, сни­мают фаски механическим способом (резцом, фрезой или аб­разивным кругом).

Трубы из низколегированных и низкоуглеродистых сталей могут быть обработаны газовой или воздушно-дуговой резкой с последующей зачисткой кромок режущим или абразивным инструментом до удаления следов термической резки. Трубы тщательно очищают от попавших внутрь загрязнений (комьев грунта, грязи, камней и т.д.), после чего концы труб подготав­ливают к сварке. Торцы, скошенные кромки, а также приле­гающие к ним поверхности очищают от грязи, мас’ла и окали­ны. Перед сборкой необходимо проверить правильность под­готовки кромок и зачистить их до металлического блеска. Подготовка под сварку предусматривает выправку деформировавшихся при перевозке концов труб, проверку формы, со­стояния и совпадения кромок, трубы центрируются, проверя­ется правильность выставленных зазоров. При сборке стыков трубопроводов (или их секций) должно быть обеспечено пра­вильное фиксированное взаимное расположение стыкуемых труб и деталей, а также свободный доступ к выполнению сва­рочных работ.

Трубы больших диметров можно взаимно фиксировать при помощи стяжечных приспособлений. Трубы небольших диа­метров (до 100 мм включительно) собирают с прихваткой и с полным проваром корня коренного шва. Высота прихватки определяется толщиной стенок трубы и должна быть не менее 3 мм при толщине стенки до 10 мм и 5-8 мм при толщине стен­ки более 10 мм. Прихватку выполняют теми же электродами, которыми будут варить коренной шов. К качеству прихватки предъявляются те же требования, что и к основному сварному шву. Если при внешнем осмотре прихватки обнаружены поры и трещины, ее удаляют механическим способом. Допускается выполнять сборку труб из низкоуглеродистых и низколегиро­ванных сталей путем приваривания к ним технологических пластин или накладок, которые удаляют механическим спосо­бом по мере заполнения шва.

При сварке поворотных стыков ось трубы располагают го­ризонтально или вертикально. Если вращение стыка затрудне­но, то сварку выполняют в два поворота.

При сварке труб диаметром до 200 мм на стеллажах окруж­ность стыка разделяют на две равные части. Каждый слой шва начинают с нижней части, смещаясь от нижней точки трубы вверх на 20-30 мм. Конец шва следует перекрывать на 20-30 мм. Стыки труб диаметром от 200 до 500 мм при сварке на стеллажах разбивают на 3-4 участка и сваривают снизу вверх, поворачивая каждый участок, располагая его вертикаль­но. Второй слой заваривают участками, равными половине длины окружности, сначала с одной, а затем с другой стороны стыка снизу вверх. Последующие слои сваривают так же, как и второй слой, но с поворотом трубы на 180° или смещением на­чальной точки сварки на 50-60 мм от начала предыдущего слоя.

Свариваемость и свойства сварных соединений во многом определяются составом чугуна и его структурой. Чугуны разли­чают по форме содержащегося в нем графита. Физические свойства чугуна указывают в его маркировке. Так, индексом «СЧ» маркируют серый чугун, чаще всего применяемый для из­готовления конструкций. Механические свойства серому чугу­ну придает углерод, находящийся в несвязанном состоянии с кристаллами углерода пластинчатой формы.

Высокопрочный чугун маркируют индексом «ВЧ». Графит в этом виде чугуна имеет шаровидную форму за счет введения маг­ния. Ковкий чугун маркируется индексом «КЧ». Увеличение пла­стичности основного материала обусловлено длительным Отжи­гом чугуна, что придает графиту хлопьевидную форму и позволя­ет ему находиться в свободном состоянии. Белый чугун («БЧ») содержит углерод в виде химического соединения цементита, который придает чугуну высокую твердость и хрупкость, что огра­ничивает его применение в конструктивных целях.

Технологию, режимы и материалы сварки чугунных трубо­проводов подбирают в зависимости от вида чугуна и условий его эксплуатации. Сварку можно выполнять и холодным, и го­рячим методами. При сварке чугуна возможны такие дефекты, как охрупчивание сварного соединения и образование трещин вследствие остаточных напряжений и деформаций. Образова­ние на поверхности сварочной ванны тугоплавких оксидов способствует появлению непроваров. Для борьбы с этими яв­лениями применяют предварительный и сопутствующий по­догрев, обеспечивающий нужную структуру сварного соедине­ния. Процесс подготовки свариваемых поверхностей практически такой же, как в ранее рассмотренных вариантах, и включает в себя очистку деталей, разделку кромок и т.д. Для то­го чтобы в процессе сварки расплавленный металл не вытекал, сварку лучше выполнять в нижнем’ положении с формовкой сварочной ванны.

Сварку выполняют стальными, никелевыми, железно-нике­левыми, медно-никелевыми и медно-железными электродами.

Газовая сварка трубопроводов. Прокладка трубопроводов диа­метром до 100 мм редко обходится без сварки. При газовой сварке трубы сваривают стыковыми соединениями с выпук­лым швом. Выпуклость шва зависит от толщины стенки и обычно находится в пределах 1-3 мм. Трубы со стенками тол­щиной до 3 мм сваривают без скоса кромок, выдерживая стыкс зазором, равным половине толщины стенки трубы. При сварке труб с более толстыми стенками кромки разделывают, выпол­няя скос под углом 35-45°. Острые кромки притупляют, чтобы они не оплавлялись при сварке.

При сварке труб необходимо следить за тем, чтобы расплав­ленный металл не протекал во внутреннюю полость, что сни­жает сечение трубопровода. Сварку трубопроводов целесооб­разно вести поворотным методом, выдерживая нижнее поло­жение шва. Однако при монтажных работах это далеко не всегда возможно, поэтому сваривают потолочные и вертикаль­ные швы. Сварку начинают с одной из точек и выполняют че­тырьмя участками, разделяющими периметр трубы на четыре равные части. В труднодоступных местах, где нельзя прибли­зить горелку к сварочному шву, выполняют сварку «с козырь­ком». Для этого в трубе вырезают козырек, сваривают трудно­доступные места с внутренней стороны трубы, прикладывают козырек на место и заваривают остальные швы.

Сварка трубопроводов из легированных и разнородных сталей.

При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов применяется свыше 40 марок легированных сталей. Обработка и сварка труб из этих сталей затруднены наличием легирующих элементов. Для получения сварного соединения хорошего ка­чества необходимо правильно выбрать вид и способ сварки, сварочные материалы, режимы сварки, а также термическую обработку (предварительный и сопутствующий подогрев, вы­сокий отпуск и отжиг после сварки и т.д.). При изготовлении и монтаже трубопроводов из легированной стали применяются ручная дуговая сварка, автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, ручная и автоматическая аргонодуговая и полуавтоматическая и автоматическая в среде углекислого газа.

При ручной дуговой сварке труб из легированных сталей чис­ло слоев сварного шва зависит от толщины стенки трубы и рас­положения шва в пространстве. Первые два слоя накладыва­ются электродами диаметром 2,5-3 мм, последующие слои — электродами диаметром 4 мм. При сварке поворотных стыков сварочный ток равен 80-100 А для аустенитных электродов диаметром 3 мм и 100-120 А для электродов диаметром 4 мм; для перлитных электродов диаметром 3 и 4 мм — соответствен­но 100-120 А и 120-160 А. При сварке неповоротных стыков сила тока должна быть меньше примерно на 15 %. Сварка вы­полняется, как правило, постоянным током обратной поляр­ности при короткой дуге.

Режимы сварки поворотных стыков под флюсом подбирают­ся исходя из диаметра свариваемых труб, толщины их стенки и свойств свариваемых материалов. Сварка ведется на постоян­ном токе обратной полярности. У труб со стенками толщиной До 20 мм все слои шва должны свариваться на одном режиме. При толщине стенки труб более 20 мм после заполнения раз­делки скорость сварки уменьшают на 60-70 %. Коррозион­но-стойкие стали (хромоникелевые и хромистые) следует сва­ривать на минимальных режимах тока при максимально воз­можных скоростях. Диаметр сварочной проволоки при сварке под флюсом легированных сталей не должен превышать 2 мм. В качестве сварочного оборудования при сварке под флюсом применяются полуавтоматы серии ПШ (ПШ-5, ПШ-54 и др.) или автоматы ТС-17М, ТС-35 и др.

При аргонодуговой сварке неплавящимся электродом рацио­нально сваривать трубы с толщиной стенки до 2,5 мм. При руч­ной сварке диаметры вольфрамового электрода и присадочной сварочной проволоки должны примерно быть равны толщине стенки трубы (до 4 мм) или притуплению (при комбинирован­ной сварке). Сварочный ток (А) в этом случае будет равен 40 диаметрам неплавящегося электрода (мм). Сварка ведется на переменном и постоянном токе прямой полярности при помо­щи любой серийной сварочной горелки (например, типа АР).

Сварку плавящимся электродом рекомендуется использо­вать при толщине стенок трубы более 2,5 мм.

Для аргонодуговой сварки поворотных стыков труб применя­ют серийные автоматы с плавящимся электродом типа АСДП, АДПГ, АДСВ, полуавтоматы типа ПШП-10, ПДА-300 и др.

Сварка неповоротных стыков может осуществляться на ав­томатах типа АТВ, АТ, ТАМ, ОКА и других с неплавящимся электродом.

В среде углекислого газа могут свариваться хромоникеле­вые аустенитные стали (в основном жаропрочные), некоторые средне- и низколегированные стали. Сваривать трубы в среде углекислого газа можно автоматами типа ТСГ (например, ТСГ-7М) и полуавтоматами А-547У, ПДПГ-300, ПТВ, ПДПГ-500 плавящимся электродом диаметром 0,5-1,2 мм на постоянном токе обратной полярности.

При полуавтоматической сварке швы могут накладываться во всех пространственных положениях. При толщине стенок труб 4-8 мм и диаметре сварочной проволоки 0,8-1,2 мм сва­рочный ток (для поворотных стыков) составляет 90-130 А при напряжении 18-22 В для аустенитных сварочных проволок. При сварке неаустенитными проволоками сварочный ток на 10 % выше.

При сварке труб из легированных сталей любыми способа­ми необходимо учитывать следующие технологические особен­ности:

• трубы из перлитных, мартенситно-ферритных и мартенситных сталей должны свариваться без перерывов. При вынужденных перерывах обязательно обеспечивают медленное и равномер­ное охлаждение металла, изолируя его любыми термоизоляци­онными материалами. Свободные концы труб при сварке должны закрываться во избежание образования тяги воздуха;
• сваренные стыки труб должны остывать медленно;
• в трубах из аустенитных сталей перед сваркой каждого после­дующего слоя предыдущий слой <или прихватка) должен пол­ностью остыть на воздухе;
• в процессе сварки поверхность труб защищают от попадания брызг расплавленного металла любым надежным способом. По окончании сварки стыки труб очищаются от шлака, брызг и окалины. Запрещается наплавка клейма.

В практике современного строительства нередко осуществ­ляется сварка труб из разнородных сталей, при которой соеди­няют различные по составу и структурному состоянию стали или сталь и металл шва, различающиеся по структуре. Приме­нение аустенитных электродов для сварки неаустенитных ста­лей без последующей термической обработки допустимо при толщине стенок труб до 18 мм. Прихватка и сварка первых сло­ев, подварочного шва должны выполняться электродами диа­метром не более 3 мм. Сварку следует проводить на умеренных режимах сварочного тока: 60-80 А при диаметре электрода

2 мм, 100-120 А при диаметре электрода 4 мм на возможно ко­роткой длине дуги. Стали, кромки которых должны перед свар­кой подогреваться, необходимо медленно охлаждать после сварки, а также при вынужденных перерывах в работе.

Приварка фланцев к трубам. Плоские фланцы приваривают к трубам сварными швами двух видов. При давлении в трубо­проводе до 1 МПа фланцы приваривают без образования фас­ки на фланце (рисунок ниже, а). При этом высота шва составляет 5-10 мм в зависимости от диаметра трубы, а расстояние of тор­ца трубы до края фланца — на 1 мм больше.

Стальные плоские приварные фланцы

а — для труб с давлением среды 0,25-1 МПа; б — сдавлением 1,6-2,5 МПа

Приваривать фланцы к патрубкам рекомендуется в приспо­соблении, которое состоит из нижнего неподвижного фланца и верхнего, поворачивающегося на шарикоподшипнике.

Патрубок с прихваченным фланцем устанавливают на при­способлении. При образовании кратера сварщик плотно опи­рает электрод чехольчиком обмазки в стык свариваемых дета­лей, держа электрод с наклоном 40-45° к горизонтальной плоскости и плавно поворачивая верхний фланец левой рукой по мере плавления электрода. Электрод остается неподвиж­ным, а шов образуется за счет поворачивания свариваемых де­талей. Сварка производится непрерывно, без обрыва дуги. Та­ким же способом сваривают внутренний шов.

Сварка трубопроводов в условиях низких температур. При свар­ке трубопроводов в зимних условиях, когда температура на­ружного воздуха ниже -20 °С, необходимо выполнять следую­щие мероприятия. Перед стыкованием внутреннюю полость труб очищают от снега и льда, стыки труб тщательно просуши­вают. Место сварки защищают от ветра и снега.

Прихватку труб нужно производить особенно тщательно. Прихватку можно заменить сплошной проваркой коренного слоя шва. Ручную дуговую сварку стыков выполняют только электродами Э42А или Э50А с основным покрытием или Э42 с газозащитным покрытием. При дуговой электросварке при тем­пературе наружного воздуха ниже -10 °С на каждые 10 ° С пони­жения температуры силу тока увеличивают на 4-6 %. Исправле­ние дефектов швов при низких температурах производится только с применением газовой резки (выплавкой) дефектных мест и заваркой их по еще теплому или подогретому металлу.

Для работы на открытом воздухе при температуре ниже -25 °С рекомендуется применять дуговую сварку на постоянном токе или газовую сварку с газовыми генераторами, приспособ­ленными для работы при низких температурах. Во время свар­ки и при остывании стыков концы труб рекомендуется закры­вать инвентарными пробками.

При зимних наружных сварочных работах может возник­нуть необходимость предварительного подогрева, применение которого определяется маркой стали, ее толщиной и темпера­турой окружающей среды. Подогрев осуществляют газовыми горелками, нагревателями комбинированного действия, гиб­кими пальцевыми нагревателями, индукторами. При подогре­ве следует соблюдать равномерность нагрева сварочной зоны.