Технология соединения труб ручной дуговой сваркой

Соединение металлических конструкций, в том числе труб, часто выполняется вручную. Сделать это своими силами могут почти все, кто владеет навыками сварки. Надо только внимательно разобраться с особенностями конкретной работы.

Ручная дуговая сварка труб подразумевает сильный прогрев на участке, куда прикладывают электроды. Ведь через него проходит мощный разряд (дуга). Она плавит металл и заставляет его капли течь вниз, к месту, где соединяются элементы трубопровода. Поверхностные слои их неизбежно плавятся, но при этом капли, пришедшие сверху, теряют тепло и застывают. Они делают шов герметичным и обеспечивают стыковку деталей.

Важно: металлургический шлак, присутствующий в электроде, находится в верхней части расплава, пока тот не затвердеет.

Несомненными достоинствами электродуговой технологии выступают:

• простота (эта работа по силам любым квалифицированным сварщикам);
• надежная герметизация формируемых швов;
• механическая прочность связки металла.

Сварка труб больших диаметров, таких как на магистралях газопровода, производится с применением электродов, покрытых пленкой из целлюлозы. Если понадобилось соединить угловые швы и сделать так называемые прихватки, применяют элементы с внешним слоем из рутила. Наиболее сложные манипуляции проводятся электродами, сочетающими два указанных типа элементов. В дополнение к таким деталям и сварочным аппаратам потребуется брать выпрямляющие трансформаторы. Впрочем, опытные профессионалы советуют применять инверторы.

Среди сварочных аппаратов предпочтительны системы, позволяющие обрабатывать металл в различных режимах. Но среди них обязательно должен быть тот, что поможет варить определенную марку стали в трубах заданной толщины. Качество получаемого стыка в первую очередь определяется именно электродами и настройкой техники. Возможности сварочных систем примерно одинаковы, и доля откровенно некачественных среди них мала. Предварительно, как и при других методах соединения, придется устранить любую грязь и масляные пятна.

Составные части будущего или ремонтируемого трубопровода ставят стык к стыку и максимально выравнивают. Настроив сварочный режим и закрепив требуемые электроды, ставят на трубы контакты, при помощи которых обеспечивается заземление. Повысить надежность будущих контактов могут прихватки. Так называют мелкие швы, обеспечивающие точное размещение присоединяемых деталей. Когда они сформированы, как раз и начинается серьезная работа.

Кроме норм, которые устанавливает ГОСТ, требуется учитывать и многолетнюю практику сварщиков. Из нее следует, что запуск аппарата должен происходить сразу при легком касании электродом металла. Нужно ни на секунду не упускать из виду, какова длина дуги. Именно от нее зависит величина газовой сферы, мешающей воздуху попадать в обрабатываемую область.

Любой неосторожный маневр может нарушить равномерность распределения плавящегося металла. Чтобы повлиять на толщину наплавляемого металлического слоя, нужно осторожно двигать всем корпусом то в одну сторону, то в другую. Это зависит от того, куда именно должно вестись наплавление. Работая с трубами большой величины, делают швы внутри и снаружи. Особенно это важно при значительной толщине металла.

Работа с разворотом стыка начинается с формирования прихваток, после чего делается два генеральных шва. Теперь можно повернуть трубу на 90 градусов и сделать последние швы, добившись герметичности связки металла. Чтобы исключить прожоги, первый ход делают электродом диаметром 4 мм.

Оптимальные марки:

• ВСЦ-1;
• СМ-11;
• УОНИ-11/45.

Электрическая дуга в таком режиме должна иметь силу тока в 130 А (погрешность — максимум 10 единиц). На втором и третьем слоях берут уже электроды габаритом 5 или 6 мм, ток усиливают до 200 и даже до 250 А. Иначе ведется сварка неповоротных стыков. Необходимость в ней возникает на трубопроводе, который не получается передвигать. Исходный слой варят снизу вверх, последующие — на усмотрение сварщиков — выполняются иногда и в противоположном направлении.

Самые трудные для доступа места провариваются через техническую врезку. Когда соединение частей, вплотную прилегающих к подушкам из бетона или к стенам из кирпича, закончено, подготовленное отверстие нужно вновь заварить. Особенно сложно выполнять сварку зимой, поскольку обрабатываемая область быстро остывает. При этом уход из нее горячих газов усложняется, что может сделать трубу хрупкой; только искусные профессионалы смогут минимизировать такой риск. Не менее важно избегать возникновения горячих трещин и непроизвольной закалки металла. В этом случае в отличие от металлургической обработки она ухудшает результат.

Рекомендуется:

• еще плотнее, чем в теплый сезон, стыковать соединяемые детали;
• согревать металл до легкого красного тона;
• повышать силу тока до 20% против штатных рекомендаций.

Подобные меры помогут создать вполне вязкий шов с нормальной пластичностью. Выровнять свариваемые трубы помогают мелкие деревянные бруски определенной толщины. В любом случае дуговая сварка трубных стыков производится непрерывно, и скорость передвижения электрода менять нельзя. Нежелательно забывать и о собственной безопасности, о ношении защитных масок и плотных костюмов.

Поворотные стыки можно варить так:

• условно разбить их на 4 сегмента;
• сварить два, сделать поворот стыка на 180 градусов;
• соединить прочие отрезки;
• после поворота на 90 градусов формировать вторую линию;
• перевернуть трубу на 180 градусов, после чего доварить недостающую пару частей.

Поворотные стыки малого диаметра — до 200 мм — обычно сваривают монолитным швом. При этом вращается сама труба, а деление на отрезки не применяется. К сведению: 2 и 3 линии идут в противоположные стороны, а соприкасающиеся слои делают с набегом 0,1-0,15 см. Свою специфику имеет и работа со сталью увеличенной крепости. Только специально подобранный тепловой режим поможет избежать возникновения внутри мартенсита трещин от закалки.

Очень важны и характеристики сварочных материалов. От них зависит, будет ли наплавленный слой стали довольно крепким, не окажется ли он ослаблен по сравнению с основной частью. Варят упрочненную сталь как с термической обработкой стыков, так и без нее. Используют электроды, имеющие сопротивление на разрыв от 600 МПа и выше. Все перечисленные манипуляции, заметим, проводятся в обычной атмосфере.

Аргонодуговая сварка труб, наряду со сваркой под защитой гелия, нужна при получении тонкой трубной продукции с прямыми швами. Технология отработана для конструкций диаметром 1,5-42,6 см при толщине стенок 0,02-0,5 см. Аргонодуговая сварка может соединять трубы, сделанные из стали со значительным количеством легирующих добавок. Но за 60 секунд сварщик соединит всего 50-150 см шва, что гораздо меньше, чем в других технологиях. Допускается применение тех же систем, что и при сварке радиочастотным методом или электрическим сопротивлением.

Но генератор или трансформатор заменяют внутри на особую аппаратуру. При работе используют не подверженные плавлению электроды. Края заготовок не только плавятся, но и сжимаются под действием опорных валков. Если используется внутренний поддув, удается сократить размер нежелательных элементов. Поскольку стенки не толще 0,3 см, а сварочное давление велико, присадочный материал использовать необязательно.

Аргон как изолирующий газ хорош не только из-за устойчиво горящей дуги, но и благодаря уменьшению провисания металла. В этом смысле он лучше гелия подходит для работы с нержавеющими сортами стали, с титаном. Когда нужно варить трубы диаметром до 10 см, требуется электрод из вольфрама внешним сечением 0,4 см. Для работы используют постоянное электричество под напряжением от 12 до 15 В и с силой до 200 А. Варьируя эти показатели, можно выбрать оптимальный режим для соединения труб конкретного размера.

О том, какая используется технология соединения труб дуговой сваркой, смотрите в следующем видео.