Стыковая сварка труб

Основным способом монтажа автономных и централизованных систем является сварка отопления. В отличие от резьбовых соединений она не нуждается в регулярном обслуживании. При сварке труб отопления нужно учитывать, что соединение подвергается не только механическим, но и термическим воздействиям. Поэтому необходимо правильно выбирать электроды, иначе при нагреве он может треснуть.

Виды сварных швов и соединений

В зависимости от взаимного положения трубы соединяются:

• встык, когда торцы примыкают друг к другу;
• в тавр, если трубы расположены в виде буквы Т;
• под углом, когда необходимо изменить направление на 45 или 90˚;
• внахлест путем развальцовки торца одной трубы и одеванием его на другую.

В зависимости от возможности доступа к стыку соединение выполняется:

1. Горизонтальным швом, если монтируется вертикальный участок трубопровода.
2. Вертикальным при горизонтальном положении трубопровода.
3. Потолочным когда стык сваривается снизу. Такой шов приходится накладывать во время ремонта системы отопления при замене аварийного участка.
4. Нижним свариваются трубы при монтаже новых систем, когда есть возможность их поворачивания, чтобы электрод находился сверху стыка.

Подготовительные работы

Чтобы соединения получились без дефектов, перед сваркой труб отопления электросваркой проводится подготовка. Проверяется перпендикулярность среза торцов относительно оси, при необходимости корректируется. С кромок снимаются фаски, оставляя притупление 2 мм, чтобы угол между ними был 65 — 70˚. Поверхность труб на расстоянии не менее 1 см от стыка зачищается до блеска наждачной бумагой и обезжиривается растворителем.

Правильная подготовка и стыковка труб

Выбор электродов

В большинстве случаев сварку металлических труб отопления ведут плавящимися электродами. При толщине стенок до 5 мм достаточно диаметра 3 мм, до 10 мм — 4 мм. Величина сварочного тока при соединении встык устанавливается 90 — 110 А, внахлест — не менее 120 А. Неплавящиеся электроды из вольфрама или графита с использованием присадочной проволоки и инертного газа используются редко. Область применения стальных электродов зависит от состава покрытия:

• целлюлозное (с маркировкой C) предназначено для сварки магистральных трубопроводов большого диаметра;
• с рутилово-кислым (RA) часто применяются при монтаже коммунальных систем водо и теплоснабжения;
• рутиловое (RR) позволяет создавать швы лучшего качества, чем предыдущий вариант;
• рутилово-целлюлозное (RC) повышает прочность сварочного соединения при вертикальном монтаже;
• универсальное (B), оно же основное, используется при сварке труб разного диаметра и толщиной стенок, работающих в широком диапазоне температур.

Процесс сварки трубы отопления

Прежде чем сваривать трубы отопления электросваркой их нужно прихватить между собой в нескольких местах, чтобы зафиксировать в нужном положении. Если диаметр не превышает 30 см достаточно четырех точек длиной по 5 см, расположенных крестообразно. Трубы большего размера прихватываются с интервалом 25 — 30 см по окружности. Прихватка выполняется теми же электродами, которыми будет свариваться стык.

На стык накладывается непрерывный шов, продвигая электрод вдоль стыка до полного соединения заготовок. Для глубокого прогрева металла его наклоняют под углом 30 — 60˚ назад, заставляя сварочную ванну двигаться за ним. Для поверхностного прогрева положение меняется на противоположное.

Если толщина стенок не превышает 6 мм, накладываются два шва, один поверх другого. Металл до 12 мм сваривается тремя слоями. При стыковке толстостенных труб отопления накладываются четыре и более шва. Перед наложением следующего слоя нужно дождаться остывания предыдущего и удалить с него шлак.

При сварке поворотного стыка, когда меняется направление трубопровода полезно пользоваться специальным вращателем. С его помощью заготовки закрепляются в нужном положении, обеспечивая свободный доступ к стыку со всех сторон. Если такого приспособления нет, на доступную часть окружности накладывают два шва. Затем трубу поворачивают вручную и поэтапно сваривают остальные участки. Сварку неповоротного стыка начинают снизу, продвигая электрод вверх.

Полезные советы и возможные ошибки

Чтобы правильно варить трубы отопления не следует пренебрегать рекомендациями специалистов:

• сварку труднодоступных мест удобней проводить согнутым электродом, используя зеркальце для контроля;
• при смене электродов шов продолжается с накрытием в 1,5 см уже наложенного;
• качество сварного соединения улучшится, если верхний шов выполнять в обратную сторону от нижнего, заканчивая его в другом месте;
• прямая полярность при сварке постоянным током обеспечивает лучший прогрев металла, чем обратная.

Причиной появления дефектов часто становится невнимательность новичков и самоуверенность опытных сварщиков. Например, даже незначительное отклонение шва в сторону приводит к нарушению герметичности соединения. Изменение длины дуги во время сварки заканчивается образованием пустот и непроваров. Новички не замечают этих нюансов, а опытные считают, что на такие мелочи не стоит обращать внимание. По независящим от сварщика причинам дефекты образуются из-за некачественного оборудования и материала труб.

Контроль качества сварного соединения

Завершив электросварку, наружным осмотром определяется наличие прожогов, пор, свищей и других видимых дефектов. Для выявления микротрещин, незаметных невооруженным глазом, обычно смонтированный участок подключают к отопительной системе. Если на швах не появятся капельки воды, работа проведена качественно. Такой способ проверки приемлем в частном доме, где систему можно заполнить в любое время.

В квартирах с центральным отоплением проверку качества сварных соединений в летний период проводят с помощью компрессора. На концы труб ставятся заглушки, стыки обмазываются мыльной пеной, закачивается воздух под давлением. Места, где есть изъяны, определяются по пузырькам на их поверхности.

Замену или монтаж новых труб отопления лучше делать летом, чтобы большую часть сварочных операций выполнять на улице. Вблизи от места работы в помещении не должно быть легковоспламеняющихся материалов. Если опыта сварки труб пока маловато сначала можно сварить несколько ненужных обрезков, чтобы потом не портить новые заготовки.

16.3.1. Продольные швы (по плавникам) выполняют ручной дуговой сваркой, механизированной сваркой в углекислом газе или механизированной сваркой порошковой проволокой.

Сварка производится углеродистым присадочным материалом независимо от способа сварки и марки свариваемой стали:

при ручной дуговой сварке — электродами Э50А (УОНИ-13/55, ЦУ-5, ТМУ-21У) диаметром не более 4 мм;

при механизированной сварке в углекислом газе — сварочной проволокой Св-08Г2С или Св-08ГС диаметром 1,2-1,6 мм;

при механизированной сварке порошковой проволокой — проволокой марок, указанных в табл.П9.2 приложения 9(при использовании проволоки ПП-АН8 требуется дополнительная защита углекислым газом).

16.3.2. Наложение продольных швов по плавникам в районе стыковых соединений труб (на участках, остающихся недоваренными на заводе), а также при соединении (укрупнении) панелей на сборочной площадке следует производить с двух сторон. Допускается односторонняя сварка при условии снятия фаски на плавниках под углом 30° с обеспечением провара корня шва на всю глубину плавника.

16.3.3. Зазор между свариваемыми плавниками независимо от способа сварки должен быть не менее 1,5 и не более 3 мм. В местах отсутствия зазора необходимо пропилить плавники механическим путем (наждачным кругом, фрезой и т.д.) и обеспечить требуемый зазор.

Если зазор превышает норму и составляет 3-5 мм или плавники состыкованы со смещением (ступенькой), сварку продольных швов необходимо выполнять с двух сторон обратноступенчатым способом.

16.3.4. После сварки и ультразвукового контроля стыков труб соединения выравнивают по плавникам на участках, оставшихся недоваренными на заводе, и накладывают по две прихватки длиной 60-70 мм на каждом участке.

16.3.5. Сварку недоваренных на заводе участков продольных швов должны производить два сварщика, начиная от середины блока к краям через одну трубу.

16.3.6. Сварку швов необходимо осуществлять обратноступенчатым способом. Заварив швы с одной стороны панели, сварщики в той же последовательности должны сваривать швы с противоположной стороны блока (панели).

16.3.7. Если недоваренные на заводе участки находятся с обеих сторон кольцевого шва, то накладывают все швы вначале с одной стороны стыка труб, затем — с другой. После этого сварщики переходят на противоположную сторону блока и выполняют швы в той же последовательности.

16.3.8. При сварке продольных швов допускается, чтобы сварщики работали одновременно на противоположных сторонах панели (один сверху, другой снизу). В этом случае порядок сварки тот же, что указан в пп.16.3.5-16.3.7.

16.3.9. Стенки топочной части котла собирают на плазе из блоков панелей с зазором между плавниками 1,5-3 мм. Панели, собранные в блоки, прихватывают по краям, отступая от края на 50-70 мм, и далее через каждые 400-500 мм по всей длине блока. Длина прихваточных швов должна быть 150-200 мм, высота — равной толщине плавника. Прихватки не перевариваются, а являются частью основного шва.

16.3.10. Продольные швы панелей должны выполнять одновременно два или четыре сварщика. Швы длиной более 16 м должны выполнять одновременно четыре сварщика. Сварку могут вести одновременно все сварщики с одной стороны панели (сверху или снизу) или с противоположных ее сторон (один снизу, другой сверху или двое снизу и двое сверху). Сварку следует производить от середины блока к краям независимо от числа сварщиков по схеме рис.16.2. Каждую часть шва выполняют обратноступенчатым способом.

16.3.11. При стыковке блоков А и Б панелей с большой серповидностью, когда зазор а между плавниками превышает 5 мм (рис.16.3), необходимо распределить его равномерно по соседним стыкам. Для этого следует разрезать несколько (два-пять) соседних продольных швов на участках длиной l и развести трубы до образования зазора не более 5 мм, затем эти участки прихватить и заварить с двух сторон обратноступенчатым способом. Если панели нельзя состыковать с зазором менее 5 мм, сваривать их необходимо по технологии завода — изготовителя котла.

«Рис.16.2. Схема сварки панелей по плавникам на сборочной площадке»

16.3.12. Продольные стыковые швы на вертикальной плоскости (при стыковке блоков панелей в проектном положении) выполняют, как правило, ручной дуговой сваркой. Сварку ведут одновременно два или четыре сварщика с разбивкой шва по длине на четыре равные части. Каждую часть заваривают обратноступенчатым способом, однако в этом случае на всей длине шва участки по 400-500 мм сваривают в одном направлении — снизу вверх. Сварку следует выполнять электродами диаметром 2,5-3 мм. Разрешается сварку вертикальных швов с одной стороны панели выполнять электродами диаметром 4 мм.

«Рис.16.3. Стыковка панелей с большой серповидностью»

16.3.13. Стенки в углах топки соединяют с помощью прутка диаметром d = 8-10 мм из стали 20 или 12X1МФ (рис.16.4), при этом зазор b между стенками должен быть не более 12 мм. Если зазор превышает указанный размер, то конструкция узла соединения стенок и технология сварки должны быть определены заводом — изготовителем котла.

После установки стенок в проектное положение приваривают пруток к обеим стенкам в вертикальном положении с соблюдением требований, изложенных в п.16.3.12. Пруток к трубе необходимо приваривать электродами диаметром 2,5-3 мм на минимальном токе, чтобы глубина проплавления стенки трубы была не более 2 мм. Для приварки прутка к плавнику могут быть применены электроды диаметром 4 мм.

16.3.14. Оборудование и режим механизированной сварки в углекислом газе приведены в разделе 11.

«Рис.16.4. Соединение стенок газоплотных панелей»

16.3.15. Для механизированной сварки порошковой проволокой используются полуавтоматы ПМП-6, А-765УЗ, А-1197П, А-1197С, А-1035. При сварке самозащитной порошковой проволокой полуавтоматы комплектуются горелками А-1231-5-02 или А-1231-5-03, при сварке порошковой проволокой с дополнительной защитой углекислым газом — горелками А-1231-5Г2 или А-1231-5Г3.

Сварку порошковой проволокой следует выполнять на постоянном токе обратной полярности.

В качестве источников питания постоянного тока используются преобразователи или выпрямители с жесткой или пологопадающей вольт-амперной характеристикой.

Ориентировочные режимы механизированной сварки порошковой проволокой приведены в табл.16.1; они должны уточняться при пробной сварке.

Толщина наплавляемого слоя должна быть не более 6 мм.

16.3.16. Все продольные швы по плавникам подвергаются визуальному контролю и проверке керосиновой пробой. Нормы оценки качества по результатам визуального контроля приведены в подразделе 18.3. Керосиновая проба на плотность производится по документу ПНАЭ Г7-019-89.

Виды сварки труб

Сварочный процесс разных видов труб подразделяется на два вида: сварка под давлением и сварка методом плавления. В первом случае металлические торцы деталей разогреваются от источника нагрева. Металл плавится по краям соединительных деталей под воздействием сжатого атмосферного давления. При таком действии температура падает, а при плавлении — повышается.

К плавленой ручной сварке относится и газовая. В данной технологии плавки металлических частей применяется газовое пламя, предварительно сжигаемое в горелке. Способ особенно применим в качестве соединения медных изделий и цветных металлов.

Сварка труб отопления подбирается с учетом диаметра трубопровода, плотности свариваемых поверхностей. Данныйручной способ позволит свести к минимуму возможный расход плавленого металла внутри трубы. Во избежание этого и в газовой, и в дуговой сварке, должна быть задействована специальная муфта, которая надевается на участок стыков двух трубопроводов. После этого соединяются не две части труболинии, а один край муфты приваривается к одной трубе, а вторая часть соединяется ко второму краю.

Процесс сварки

После того как дуга зажглась, происходит плавка металла (исходного и электродного). Качество шва будет зависеть от диаметра дуги и от мощности, производимой аппаратом.

Подача электродов в дугу должна быть рассчитана, исходя со скорости плавки электродов. Дуга, имеющая 0,7-1,2 мм в диаметре, является стандартной. Чтобы правильно рассчитать расходное количество необходимых электродов, нужно исходить из их марки.

Если дуговой инвертор имеет длинную горелку, то стойкость горения несколько снизится, вследствие чего шов выходит неровный, а глубина расплавки — неточной.

В первую очередь для применения дуговой сварки нужно иметь навыки сварщика, чтобы в итоге получить качественный и прочный шов.

Также профессионально выполненная работа позволит безопасно осуществить монтаж трубопроводной магистралибольшого диаметра. Кроме того, стыковая сварка металлических труб требует подготовки таких аппаратов, как:

• болгарка для разрезания труб различного состава;

• насадки;

• сварочный ручной инвертор;

• разного рода марок электродов.

Особенности

С учетом того, из какого материала состоят трубы, соединимые ручной сваркой, применяются различные технологии и способы ее проведения.

1. Самым главным требованием к процессу дуговой спайки относится то, что итоговый шов обязан быть прочным, без изъянов.

2. Правила пожарной безопасности должны быть включены в процесс.

3. На территории проводимых работ должен располагаться чан с водой, которая поможет устранить случайное воспламенение. Сварщик должен быть оснащен огнеупорным костюмом, сварочной маской и перчатками.

4. Учитывая диаметр соединения трубопровода, могут быть задействованы различные способы дуговой электросварки. Часто применимым является соединение методом дуговой спайки. При этом свободное пространство между трубами должно иметь 4 мм в диаметре.

Это позволит не использовать способ полного расплавления металла, из которого состоит труба, а только благодаря плавлению проволоки замостить деформируемый участок. Процесс носит название «стыковая технология».

Способы соединения труб

При ручной сварке разного рода трубопроводов используется индивидуальная сварочная технология, благодаря которой можно получить ровный и долговечный шов. Для оцинкованных изделий применяется флюсовый порошок, который служит защитным материалом от выгорания цинкового покрытия. Флюсовый порошок под действием силового импульса имеет способность к расплавке и преобразованию в жидкое вязкое состояние, полноценно заполняющее все деформированные участки труболиний большого диаметра.

Материал надежен и имеет повышенную стойкость к коррозийным проявлениям. Данная технология с применением флюсового состава может активно использоваться в качестве соединения и заполнения трещин на трубах водопровода.

Данный материал-заполнитель не имеет противопоказаний, так как растворим в воде. Сварка оцинкованных труб требует соблюдения безопасности. Для этого сварочный участок должен быть снабжен вентиляторной установкой, в худшем случае можно получить отравление оцинкованным паром в момент разогрева металла.

Сварка труб отопления под давлением наделена сложностями из-за неудобного месторасположения магистрали. Для проведения сварочных работ вырезают отверстие, чтобы добраться до деформированного участка. После процесса сварке подвергают остальные части труб большого диаметра. Действие проводят, начиная с центральной части нижнего участка трубопровода. Горелку инвертора располагают перпендикулярно участку магистрали для равномерного создания поверхностного шва.

Стыковая спайка вертикальных швов может зависеть от расположения горелки. Она должна быть направлена к верху под углом. Вертикальные швы можно создавать, используя точечный способ. После первичного создания шва стоит проварить участок повторно для стабильной прочности. Для профессионалов это действие может быть пропущено, так как благодаря навыкам можно на глаз определить прочность соединения свариваемых деталей.

Условные сокращения:

б/у — бывшая в употреблении;
лежалая — новый метал хранившейся на складе (открытом либо закрытом) какое-то время (от года и старше);
востановленная — б/у металл прошедший процесс обработки (очистку, пескоструй, нарезание фасок и пр.) для дальнейшего использования;
п/ш — прямошовная труба, т.е. имеет один продолный шов;
ц/т — цельнотянутая труба, т.е. труба, не имеющая швов;
с/ш — спиралешовная труба, т.е. труба, имеющая витой шов по всей длине;

Разговорный словарь рынка б/у труб

• Прямошовка, спиралка, бесшовка. (п/ш, с/ш, б/ш или ц/т)

Основные виды труб по способу изготовления. Электросварные (прямошовная — прямой продольный шов вдоль трубы, спиральношовная — шов огибает трубу по спирали) и бесшовные трубы. Прямошовную трубу изготовляют из прямоугольного раскроенного листа (штрипса) методом электродуговой сварки или из рулонной стали контактной сваркой токами высокой частоты. Спиральношовную трубу делают из рулонной стали или листовой (при очень большом диаметре). Бесшовную трубу изготавливают методом горячего или холодного деформирования из специальных трубных заготовок. Общепринятые обозначения: п/ш, с/ш и б/ш.

• Поперечка

Так в разговоре называют поперечный шов, образующийся при сварке (стыковке) двух труб. Может быть заводским (выполнен на заводе согласно ГОСТ) и монтажным (при монтаже трубопровода). Когда говорят, что труба порезана по швам, имеют в виду монтажные швы. Длинная (10-12 м) б/у труба с монтажным швом получается, когда демонтируется трубопровод, сваренный из короткой (6 м) трубы. В отличие от монтажного заводской поперечный шов изготавливается трехслойным. Вначале сваривается технологический шов дуговой сваркой в среде углекислого газа. Затем — рабочие швы (внутренний и наружный) электродуговой сваркой под флюсом.

• Чешка, японка, немка и др.

Так часто называют импортные трубы по стране изготовления. Чешка (бывшая Чехословакия) — это в основном б/ш горячекатанная труба с характерной текстурой внутренней поверхности в виде спирали с небольшим шагом. Японка, немка — труба из Японии и Германии соответственно.

• Харцыз. Харцызная (харцызская) труба

Так очень часто называют п/ш трубу либо 6-метровой длины, либо сваренную на заводе из двух п/ш 6-метровых труб. В честь Харцызского трубного завода (г. Харцызск, Украина). ХТЗ, в недавнем прошлом один из флагманов советской трубной промышленности, совместно с Новомосковским трубным заводом (г. Новомосковск, Украина) поставил огромное количество трубы большого диаметра с поперечным заводским швом.

• Фаска, торцовка

Демонтированная б/у труба имеет неровные края. Для придания ей товарного вида края обрезают с помощью специального оборудования. В соответствии с ГОСТ для облегчения последующего сваривания на трубе нарезают фаску под углом 25-30 градусов.

• Орбита. Орбитная фаска

Фаска, нарезаемая с помощью приспособления типа «Орбита» и газосварочного оборудования. Характеризуется наличием на фаске видимых невооруженным глазом желобков по толщине трубы.

• Плазма. Плазменная фаска

Примерно тоже самое, что и «орбита», но нарезается воздушно-плазменным резаком. Фаска получается гладкой 8). Воздушно-плазменную резку применяют и на заводах (ЧТПЗ, Новомосковский трубный завод) для торцовки труб.

• Механика. Механическая фаска. Заводская фаска

Фаска, нарезаемая механическими труборезами различных конструкций. Такой способ применяют на трубных заводах.

• Банан

Часто встречающийся вид дефекта б/у трубы. Видимое на глаз искривление трубы по длине по форме, напоминающее известный фрукт. Данный дефект является следствием некачественного демонтажа.

• Раковина

Поверхностный дефект (локальное утончение стенки трубы) вследствие коррозии.

• Апельсиновая корка

Еще одна фруктовая ассоциация трубников (все признаки хронического авитаминоза). Много маленьких раковин, равномерно распределенных по поверхности трубы. По текстуре напоминает поверхность апельсина .

• Дорожка

Дефекты поверхности (обычно внутренней) трубы от коррозии в виде последовательности раковин, расположенных вдоль прямой по длине трубы.

• Нефтянка, газовка, водянка и др. производные слова

Так в разговоре называют б/у трубу по ее первоначальному использованию в качестве нефтегазопровода и водопровода соответственно.

• Магистралка

Труба из-под магистральных газонефтепроводов, работающих под огромным давлением 75 и более атм.

• ТэУшная труба

Обычно так называют некондиционную трубу, изготовленную с нарушениями ГОСТ. Хотя в трубной отрасли в большинстве ТУ заложены более жесткие технические требования, чем в ГОСТ.

• Челяба, челябинка, Выкса

Иногда так в разговоре называют трубу, изготовленная на Челябинском трубопрокатном заводе (ЧТПЗ, г. Челябинск, Южный Урал) и Выксунском металлургическом заводе (ВМЗ, г. Выкса, Нижегородская обл.) соответственно.

• Лежалая

Термин используется двояко. Основное, исходное назначение термина «лежалая» труба: служит для обозначения трубы с хранения, т.е. труба как вышла с завода, так и хранилась где-то на складе несколько лет. Разница между лежалой и новой трубой не столько в состоянии, сколько в цене. Лежалая труба много дешевле новой. Очень часто термин «лежалая» используют, как показатель высокого качества восстановленной б/у трубы. Иногда в подобных случаях пишут или говорят: «Труба была сварена в плеть, но не использовалась».

• Шняга

Разговорное название б/у трубы очень низкого качества.

• Свайная

Недорогая б/у труба невысокого качества в основном из-под воды с минимальной очисткой для использования в качестве свай, проколов и т.п. В основном без фасок.

• Рога, коники, стойки

Сварные стойки для автомашины для увеличения вместимости кузова при перевозке труб большого диаметра.

• Матрешить

Размещение одной трубы в другой большего диаметра для перевозки. Способ позволяет сократить расходы на перевозку «воздуха».

• Промытая

Имеется в виду труба из-под нефти. По экологическим требованиям нефтепровод перед демонтажем должен быть очищен от остатков нефтепродуктов.

• Гээсовская сталь

Это низколегированная сталь для сварных конструкций, работающих под давлением. Чаще всего встречаются трубы из стали марок 17Г1С, 17ГС, 17Г1С-У, 09Г2С, 14ХГС и их аналогов. Применение стали 17Г1С: сварные детали, работающие под давлением при температурах от -40 до +475°С. Сталь 09Г2С — от -70 до +425°С. Сталь 14ХГС используется для изготовления электросварных труб магистральных газопроводов высокого давления.

• Тыщевка, пятисотка, семисотка и т.п.

Для труб большого диаметра шаг по диаметру довольно большой, что позволяет трубникам говорить о тыщевке, когда речь идет о трубе диаметром 1020 мм. Аналогично, пятисотка — это труба 530 мм в диаметре и т.д. Путаницы это не вызывает. Часто трубу называют порядковым числительным, производным от величины диаметра в мм: шестьсот тридцатая, восемьсот двадцатая и т.д.

• Вторичка

Трубы, которые производятся из вторичного сырья.

• Молочная

Нержавеющая пищевая труба.