Сварка газовых труб электросваркой

Бытует мнение, что сварка труб – это довольно простая технологическая операция, с которой способен справиться даже новичок.

Действительно, казалось бы, что тут сложного. Детали довольно большие, соединяемые поверхности хорошо подогнаны друг к другу и обработаны, материал качественный. На первый взгляд, есть все необходимое для формирования эстетичного и прочного шва!

На практике, однако, выходит совершенно иначе. Процесс этот довольно труден, в особенности, если речь идет о формировании полноценного трубопровода, работающего под давлением. К работе с его сегментами привлекают лучших специалистов.

Почему так происходит? Как выполнить сварку с высоким качеством, не обладая значительным опытом? Каких советов и рекомендаций стоит придерживаться?

Основная технология

Наиболее распространенной и востребованной методикой является электродуговая сварка.

Да, у нее есть альтернативы в виде газовой сварки, но ее неоспоримые преимущества заключаются в простоте, минимальном наборе оборудования и результате, соответствующем самым строгим стандартам.

Даже при конструировании магистральных трубопроводов используется именно этот метод. Чтобы добиться высокого качества, необходимо отнестись к работе со всей ответственностью.

Выбор электродов

Соединение сегментов стальных трубопроводов должно вестись при помощи качественных расходных элементов, иначе вряд ли удастся достичь хорошего результата.

Например, если речь идет о выборе электродов, то лучшими считаются следующие модели:

• АНО-21, АНО-24 и МР-3. Функционируют на переменных токах. Допускается работа даже при мокрой обмазке. Стоимость изделий невысока, что объясняет их востребованность в быту, они идеально подходят для того, чтобы соединить конструктивные элементы ворот, теплиц и других конструкций небольшой массы, не испытывающих высоких нагрузок. Работа с трубопроводами, транспортировка среды в которых ведется под значительным давлением, не допускается.
• УОНИ. Качество сердечников заслуживает лестных отзывов даже со стороны профессиональных сварщиков, но они имеют минус – работа не может вестись с высокой скоростью. Необходимо постоянно следить за стабильностью дуги, шов наплавляется постепенно, так что у работника должен иметься определенный опыт взаимодействия с классическими электродами АНО и МР.
• Отлично для металлических труб подходят электроды LB-52U. Это японская разработка. Именно ей отдают предпочтение при реализации крупных проектов. Они формируют ровную и стабильную дугу, получаемый шов сочетает в себе прочность и эстетичность. Минус – довольно высокая стоимость, но подходят они и специалистам, и новичкам.

Посмотрите видео по теме, какие электроды использовать для сварки труб:

Основные методы

Соединение может выполняться одним из следующих способов:

1. Встык, когда соединяемые трубы размещаются друг напротив друга. Наиболее распространенный вариант, отличающийся относительной простотой реализации. Впрочем, и он характеризуется определенными сложностями. Первый момент – работу лучше вести снизу. Второй момент – необходимо тщательно проваривать металл, чтобы глубина провара соответствовала толщине стенки.
2. Внахлест. Данный метод ориентирован на соединение элементов, изначально различающихся по диаметру, либо сегментов, один из которых развальцован, то есть его диаметр увеличен намеренно, методом механического воздействия.
3. Тавровое соединение выполняется под 90-градусным углом.
4. Угловое соединение предполагает, что угол между соединяемыми отрезками менее 90 градусов.

Полезные рекомендации

Перед тем, как варить трубы электросваркой, стоит запомнить ряд советов, следование которым упростит процесс, а также улучшить качество конечного результата:

• Если соединение осуществляется стыковым или тавровым методом, то лучше всего показывают себя электроды, диаметр которых варьируется от 2 до 3 миллиметров.
• Рекомендуемая сила тока – от 80 до 100 ампер, исключение составляет только сварка внахлест, когда ее рекомендуется увеличить до 120 ампер.
• При заполнении сварочного шва нужно ориентироваться на то, чтобы подъем металла над плоскостью элемента достигал 2-3 миллиметров.
• Если труба имеет в сечении не привычные овалы или круги, а профили, то есть прямоугольники и квадраты, то используется точечный способ ее соединения.

Суть его состоит в том, что изначально нужно сварить небольшой участок с одной из сторон. Далее – аналогичный участок на противоположной стороне, после – на оставшихся двух плоскостях. Только после этого труба сваривается окончательно.

Данный подход дает возможность исключить вероятность коробления изделия при повышении температуры, его геометрия остается стабильной.

Подготовительные операции

Окончательное качество стыковки зависит не только от профессионализма сварщика и использования “правильных” электродов, но и от того, насколько грамотно выполнена предварительная подготовка.

Заключается она в следующих операциях:

• Проверка соответствия геометрии соединяемых элементов выбранной технологии. Необходимо помнить, что толщина стенок должна быть идентичной, иначе не удастся полноценно проварить толстостенную трубу, а в случае работы с тонкостенным изделием, наоборот, увеличивается риск сквозного прожога.
• Не допускается наличие дефектов на свариваемых изделиях, будь то трещины, заломы или деформации. В процессе температурного расширения они могут превратиться в участки полного разрушения конструкции.
• Не допускаются геометрические отклонения среза. Его угол должен составлять 90 градусов, иначе сварочный шов окажется недостаточно прочным, возникнут проблемы с его формированием, что будет представлять угрозу разрушения всей конструкции.
• Кромки соединяемых труб необходимо зачистить до появления блестящей металлической поверхности, для чего применяется грубая наждачная бумага или специальная щетка. Минимальная протяженность зачищаемого участка – сантиметр от кромки.
• Удаляются жировые и другие загрязнения, следы краски и проявления коррозии. Наиболее эффективное средство удаления – химический растворитель.

В этом видео показывается, как подготовить кромки трубы под просвет с помощью болгарки:

Особенности процесса

Технология сварки труб предполагает следование следующим правилам:

• Шов должен быть беспрерывным, то есть заканчиваться в точке своего начала. Отрывы электрода от поверхности не допускается. Выполнить правило невозможно, если диаметр трубы слишком велик. В такой ситуации используется многослойная сварка. Число слоев нужно соотносить с толщиной стенок.

2 слоя соответствуют толщине менее 6 миллиметров, 3 – от 6 до 12, 4 – более 12. Перед нанесением последующих слоев нужно убедиться, что первый полностью остыл.

• Перед тем, как сварить две трубы, их нужно зафиксировать. Прихватка упростит работу, исключит поперечные и продольные перемещения, позволит сформировать ровный и прочный шов без лишних усилий.
• При толщине стенки трубы более 4 миллиметров допускается формирование коренного шва, основная особенность которого – заполнение области между соседними кромками на полную глубину. Альтернатива коренному шву – валковый аналог, который идентифицируется по 3-миллиметровому валику сверху шва.
• Проверка качества шва. Он простукивается молотком, что позволяет удалить включения шлака. После этого проводится визуальный осмотр, не допускаются трещины, участки с недостаточным проваром, сколы, выемки, прожоги.

Если по трубам будет транспортироваться жидкость или другая среда, находящаяся под давлением, то проводится тестовый запуск, позволяющий определить герметичность.

Полезное видео

Посмотрите видео, где опытный сварщик показывает, как просто и быстро варить трубы начинающим:

Видео для начинающих сварщиков, сварка труб полумесяцем:

Заключение

Итак, сварное соединение труб – дело ответственное, но при должном подходе, внимательном отношении с ним могут справиться и новички. Главное – делать все по инструкции, не отступать от технологии, помнить обо всех мелочах.

Монтаж газовых труб проводится регулярно. Выполнять сварку газовых труб самостоятельно запрещено. Такую работу может сделать только специалист с большим опытом. Чаще всего материалом для газовых труб выступает сталь. Соединение компонентов трубопровода выполняется плазменной, аргонодуговой технологией или электросваркой. Любые виды сварочных работ должны проводиться на специально оборудованных местах.

Сварка металлических труб для газопровода производится несколькими способами

Особенности сварки газопровода

Выбор технологии сварки газовых труб зависит от материала их изготовления. В газовом хозяйстве используются металлические и полимерные трубы, их сварка может быть:

• электродуговая;
• газовая (плазменная);
• аргонодуговая;
• диффузионная.

Способ сварки зависит от конкретных условий, например, толщины стенки трубы, вида пластика или стали, внешнего диаметра и т. д. Наиболее распространенным является выполнение сварки газовых труб электросваркой. Перед началом работ кромки труб очищаются от коррозии и загрязнений. Если толщина стенки трубы больше 4 мм, то производится скос кромок, что влияет на качество прогревания металла.

Сварка может происходить слева направо и наоборот. Первый вариант применяется при толщине труб более 5 мм. Пламя направляется на участок трубы, который уже сварен. За горелкой перемещается присадочная проволока.

Обратите внимание! Такой способ экономит расход газа и повышает производительность.

При варианте движения горелки справа налево она проходит по частям изделий, которые еще не сварены. Плавящийся электрод находится перед горелкой. Этот способ подходит для соединения тонкостенных труб. Сварочные швы при работе с газовыми трубами классифицируются на вертикальные, горизонтальные, потолочные и нижние.

Какой способ сварки применить, зависит от типа трубы и ее расположения

Выполнение аргонодуговой сварки

Особенностью аргонной дуговой сварки TIG (Tungsten Insert Gas) является использование тугоплавких электродов. Они не выгорают в процессе образования сварного шва. Между металлической поверхностью и электродом после подачи тока возникает дуга. В рабочую область через сопло поступает газ (чаще всего аргон), который блокирует доступ кислорода. Шов образуется одним из способов:

• за счет плавления кромок металла под действием дуги;
• за счет применения присадочной проволоки.

Подобная сварка газовых труб позволяет получить хороший шов на тонких металлических изделиях. Оборудование для такой технологии соединения представлено выпрямителями и аргонными инверторами. Выпрямитель TIG преобразует переменный ток в постоянный. Инвертор TIG производит выработку постоянного тока с идеальными характеристиками. Некоторые модели аппаратов выдают переменный ток. Во время работы с подобным оборудованием есть возможность контроля дуги и получения высококачественного шва.

К основным характеристикам аппаратов для аргонной сварки труб относятся тип тока и его максимальное значение. Чем выше максимальное значение тока, тем толще электроды можно использовать.

Для аргонной сварки понадобится аппарат постоянного тока

Сварка стальных труб производится оборудованием с использованием постоянного тока (DC). Разные аргонодуговые установки имеют свои максимальные значения сварного тока, которые колеблются от 150 до 500 А.

Сварка технологией MIG/MAG

Выполнение соединения труб электросваркой по степени механизации делится на ручное, автоматическое и полуавтоматическое. Технология выполнения соединения газовых труб MIG/MAG (Metal Inert/Active Gas) основана на дуговой сварке с использованием металлического плавящегося электрода (проволоки) в присутствии инертного/активного газа. Присадочная проволока подается автоматически.

Этот метод реализуется такими аппаратами:

• инверторное полуавтоматическое сварочное оборудование;
• полуавтоматический сварочный аппарат;
• набор из механизма подачи плавящегося электрода и источника дуговой сварки.

Сварка MIG/MAG производится путем подачи пистолетом металлической проволоки в зону соединения и расплавление ее в дуге. Она находится между изделием и плавящимся электродом. Расплавленные проволока и кромки образуют сварочную ванну. Кристаллизующийся шов, дуга, металл сварочной ванны и проволока защищаются газом от влияния окружающей среды.

Сварка MIG/MAG предполагает использование специальной проволоки

Зачастую этот способ еще называют полуавтоматическим, поскольку сварщику необходимо вручную перемещать вдоль шва горелку. Проволока одновременно является присадочным материалом и токопроводящим электродом.

Важно! Регулировку подачи газа лучше производить с помощью редукторов с расходомерами.

Методом MIG/MAG можно сваривать низко- и высоколегированные стали. Качество сварного соединения электросваркой зависит от напряжения дуги, скорости подачи плавящегося электрода, скорости подачи газа и сварки.

Достоинства и недостатки методов сварки

Преимущества аргонной сварки:

• сварной шов высокого качества, надежность соединения труб;
• большой эксплуатационный срок;
• возможность сварки нержавеющей стали и титана.

К недостаткам можно отнести специальную подготовку и отсутствие у некоторых устройств возможности работы в DC и AC/DC режимах.

Достоинствами сварки MIG/MAG являются высокая производительность, незначительное количество дыма, простота автоматизации процесса сварки и отсутствие шлака. У этого метода существуют ограничения в использовании на открытом воздухе и неудобства в наличии газового баллона.

Полуавтоматическая сварка газовых труб может обеспечить высокое качество соединений на металлах разной толщины, возможность сварки во многих пространственных положениях, дешевизну работ в случае применения активных защитных газов.

Каждый из способов сварки имеет свои недостатки и достоинства

Стыковая сварка полиэтиленовых газовых труб достаточно распространена и обеспечивает низкую стоимость, высокую скорость и простоту монтажа, а также возможность соединения труб, имеющих диаметры 50-1200 мм.

Газовая сварка стальных труб

В основу газовой сварки положен нагрев кромок труб газокислородным пламенем и заполнение образовавшегося зазора расплавленным металлом. Сварка газом дает соединение с худшими механическими показателями, чем электросваркой, но она позволяет сцепить трубы малого диаметра с толщиной стенок до 3,5 мм. Для проведения работ понадобятся газовая горелка и резак.

В процессе сварки участвуют два газа – кислород и ацетилен. Кислород поддерживает горение ацетилена. Он находится в специальных баллонах под высоким давлением, которое во время сварочных работ снижается применением редуктора. Температура горения ацетилена может составлять 3 тыс. градусов. Вместо него можно использовать другой горючий газ.

Важно! При горении газа температура пламени должна в 2 раза превышать температуру плавления свариваемого металла.

Сварочная проволока подбирается исходя из идентичности ее химических и физических характеристик с такими же параметрами свариваемых деталей. Применение флюсов позволяет предотвратить окисление металла. Газовая сварка позволяет получить прочное соединение тонкостенных труб, не прожигая металл.

Кислородно-ацетиленовая сварка пригодна для соединения труб с тонкими стенками

Сварка полиэтиленовых газовых труб встык

Сварка газовых труб из полиэтилена может быть выполнена аппаратами с механическим или гидравлическим приводом, а также приборами с программным управлением. Специальные таблицы, имеющиеся в инструкциях к приборам, регламентируют в зависимости от толщины стенок и диаметра трубы значения параметров сварки – температуры, времени нагрева и т. д.

Этапы стыковой сварки газовых полиэтиленовых труб такие:

1. Части свариваемых труб устанавливаются в сварочную машину.
2. Между соединяемыми деталями помещается нагретая плита.
3. К плите с некоторым усилием прижимаются торцы труб.
4. Через некоторое время полиэтилен плавится.
5. После снижения давления на трубы нагреваются торцы.
6. Горячая плита удаляется.
7. Детали под некоторым давлением сразу соединяются.

После полного остывания трубопровод готов к эксплуатации. Шов получается очень прочным и качественным. Он способен выдержать давление до 4,5 МПа.

Для монтажа полимерных газопроводных труб применяются специальные сварочные машины

Особенности выполнения сварочных работ в квартире

В целях безопасности перед началом работ по сварке в квартире перекрывается газ. Бытовой газ легко воспламеним, поэтому, если трубы вовремя не перекрыть, то это может привести к пожару. Сварку труб малого диаметра может проводить один человек.

Обратите внимание! Для соединения труб с разными диаметрами используются специальные переходники, которые снизят вероятность утечки газа.

Часто сварку газовых труб в квартире выполняют встык. В таком случае дугу требуется вести так, чтобы кромки изделия успевали немного плавиться, а на них осаждалось необходимое количество присадочного материала. Это обеспечит качество и эстетичность всех швов.

Переварить газовую трубу в квартире зачастую требуется при ее переносе. После перекрытия газа процесс протекает в такой последовательности:

1. Газопровод продувается для удаления оставшихся газов.
2. Ненужная труба срезается, а образовавшееся отверстие заваривается.
3. В необходимом месте просверливается отверстие и отвод металлической трубы приваривается к газопроводу.
4. К отводу монтируется кран и выполняется отводка к плите.

Наличие утечки определяется с помощью специальных тестов. В случае ее обнаружения производится повторный монтаж. По завершении работ пускается газ и проверяется функционирование труб.

Прежде, чем начинать монтаж газопровода в квартире, нужно перекрыть кран подачи газа

Техника безопасности при проведении сварки газовых труб

При необходимости перенести или переварить газовые трубы в квартире следует обращаться в газовую службу. В многоквартирном доме самостоятельно проводить такие работы запрещается, при необходимости их выполняют мастера специализированных организаций.

В процессе сварки в воздухе появляются частицы от окисления паров металла. Опасность представляет взрыв вследствие неправильного обращения с ацетиленовым генератором и горелкой при обратном ударе пламени. Кроме того, возможны воспламенения клапанов кислородных редукторов либо при резком открытии баллона. Наиболее опасным является взрыв кислородного баллона, который находится под высоким давлением.

Газовая сварка вредна для зрения действием видимых и инфракрасных лучей. Запрещено проводить сварочные работы близко от легковоспламеняющихся и огнеопасных материалов. Помещение, где производится сварка газовых труб, должно хорошо вентилироваться.

Перед подачей газа в трубы после сварки необходимо проверить на герметичность все соединения. Только специалист может выполнить сварку газовых труб качественно и безопасно.

Технология сварки газопроводов описывается в СНиП 3.05.02-88*.

Для соединения труб следует применять дуговую (ручную, автоматическую под флюсом) и газовую сварку, стыковую контактную сварку оплавлением и пайку газопроводов.

Типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений стальных газопроводов должны соответствовать ГОСТ 16037-80 и требованиям настоящего раздела. Для подземных газопроводов следует применять только стыковые и угловые соединения.

Конструктивные размеры разделки кромок при соединении труб и деталей одинакового наружного диаметра с разной толщиной стенок должны соответствовать требованиям СНиП III-42-80.

Допускаемое смещение кромок свариваемых труб не должно превышать величины
0,15S + 0,5 мм,
где S — наименьшая из толщин стенок свариваемых труб, мм.

Каждому сварщику приказом по строительно-монтажной организации должен быть присвоен номер (клеймо), который он обязан наплавить или выбить на расстоянии 50 — 100 мм от сваренного им стыка на подземном газопроводе со стороны, доступной для осмотра.

При сварке труб условным диаметром более 400 мм двумя сварщиками каждый из них должен поставить (наплавить или выбить) по номеру (клейму) на границах своего участка.

Применение сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки и флюсов) допускается только при наличии сертификатов заводов-изготовителей или их копий.

Перед применением сварочные материалы следует проверить внешним осмотром на их соответствие требованиям ГОСТ (ТУ). При обнаружении дефектов (обсыпка защитной обмазки электродов и их увлажнение, коррозия сварочной проволоки) применение этих материалов не допускается.

Перед допуском сварщика к работе по сварке газопроводов необходимо производить сварку допускных (пробных) стыков в следующих случаях:

• если сварщик впервые приступает к сварке газопровода или имел перерыв в работе по сварке более календарного месяца;
• если сваривают трубы, изготовленные из марок стали, отличающихся от ранее свариваемых данным сварщиком своими свойствами по свариваемости;
• если применяют новые для данного сварщика марки сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки, флюсов);
• если изменена технология сварки.

Контроль допускного стыка следует осуществлять: внешним осмотром на соответствие требованиям ГОСТ 16037-80; радиографическим методом — ГОСТ 7512-82; механическими испытаниями — ГОСТ 6996-66 и в соответствии с требованиями настоящего раздела.

При неудовлетворительных результатах контроля допускного стыка:

• внешним осмотром — стык бракуется и дальнейшему контролю не подлежит;
• физическими методами или механическими испытаниями — проверку следует повторить на удвоенном числе стыков.

В случае получения неудовлетворительного результата хотя бы на одном стыке при проверке качества сварочных материалов следует браковать всю партию этих материалов, а при проверке квалификации сварщика — он должен пройти дополнительную практику по сварке, после чего сварить новый допускной стык, подлежащий испытаниям в соответствии с вышеприведенными требованиями.

Перед сборкой под сварку стальных труб необходимо:

• очистить их внутреннюю полость от возможных засорений (грунта, льда, снега, воды, строительного мусора, отдельных предметов и др.);
• проверить геометрические размеры разделки кромок, выправить плавные вмятины на концах труб глубиной до 3,5 % наружного диаметра трубы;
• очистить до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10 мм.

Концы труб, имеющие трещины, надрывы, забоины, задиры фасок глубиной более 5 мм, следует обрезать. При температуре воздуха ниже минус 5 °С правка концов труб без их подогрева не допускается.

Сборку труб под сварку следует выполнять на инвентарных прокладках с применением центраторов и других приспособлений.

Ручную дуговую сварку неповоротных и поворотных стыков труб при толщине стенок до 6 мм следует выполнять не менее чем в два слоя, а при толщине стенок более 6 мм — не менее чем в три слоя. Каждый слой шва перед наложением последующего должен быть тщательно очищен от шлака и брызг металла.

Газовая сварка ацетиленом допускается для газопроводов условным диаметром не более 150 мм, с толщиной стенок до 5 мм включ. со скосом кромок, с толщиной стенок до 3 мм включ. без скоса кромок. Газовую сварку следует производить в один слой.

Газовая сварка с применением пропан-бутановой смеси допускается только для газопроводов давлением до 0,005 МПа (0,05 кгс/см2) включ. условным диаметром не более 150 мм с толщиной стенки до 5 мм включ. Стыки газопроводов диаметром 920 мм и более, свариваемые без остающегося кольца, должны быть выполнены с подваркой корня шва внутри трубы.

Автоматическую дуговую сварку под флюсом следует выполнять по первому спою, сваренному ручной дуговой сваркой (теми же электродами, которыми прихватывались стыки), или полуавтоматической (автоматической) сваркой в среде углекислого газа.

Длина ввариваемой в линейную часть подземного газопровода монтажной «катушки» должна быть не менее 200 мм.

При сборке под сварку труб, у которых заводские швы (продольный или спиральный) сварены с двух сторон, допускается не производить смещение швов при условии проверки места пересечения швов физическими методами.

Приварка патрубков ответвлений в местах расположения поперечных (кольцевых) сварных швов основного газопровода не допускается. Расстояние между поперечным швом газопровода и швом приварки к нему патрубка должно быть не менее 100 мм.

На внутренних газопроводах, а также в ГРП и ГРУ при врезках ответвлений диаметром до 50 мм включ. (в том числе импульсных линий) расстояние от швов ввариваемых штуцеров до кольцевых швов основного газопровода должно быть не менее 50 мм.

Сварочные работы на открытом воздухе во время дождя, снегопада, тумана и при ветре скоростью свыше 10 м/с можно выполнять только при обеспечении защиты места сварки от влаги и ветра.