Сварка труб: технология и виды соединений

На сегодняшний день в промышленных организациях и в домашнем быту не обойтись без установки трубопроводов. Их элементы соединяют разными способами, учитывая материал и размер диаметра труб, но особой популярностью пользуется именно сварка. Данный метод позволяет фиксировать детали в любом положении и считается самым простым и дешевым, обеспечивая герметичную и качественную стыковку.

Сварка представляет собой универсальный вид соединения частей трубопровода, изготовленных из металла, пластика, бетона и керамики. Так как трубопровод является инженерной коммуникацией, применяемой для транспортировки нефти, газа, воды и прочих веществ, то его детали важно правильно и надежно соединять. С этими задачами хорошо справляется сварка, поэтому ее часто выбирают во время установки буровых скважин, канализационных, промышленных и технологических магистралей, где используются трубы большого диаметра из нержавеющей стали, фланца или титановых сплавов.

Подходит такая технология и для стыковки пластмассовых, хромированных труб различного диаметра. Все элементы трубопроводов как малого, так и большого размера фиксируют согласно установленным стандартам, которые соотносятся с регламентами ГОСТов.

В зависимости от особенностей монтажа и корня шва выбирается определенная температура и вид сварки. Стыковая термическая технология основана на нагреве краев труб, термомеханическая характеризуется варкой деталей с помощью нагрева сварной проволоки. Механический вид применяют в промышленности для крепления горизонтальных труб путем трения. Что же касается холодной сварки, то ее осуществляют за счет обработки деталей химическим составом, который гарантирует прочный и надежный шов.

Главной особенностью сварки является то, что для ее выполнения используют центраторы, представляющие собой приспособления, упрощающие центрирование торцов труб. Благодаря центраторам работа проходит быстро, а швы получаются качественными.

К преимуществам сварки можно отнести следующие моменты:

• экономия металла и себестоимости работ;
• отличная альтернатива литью и ковке;
• возможность соединять трубы различного размера;
• высокое качество и герметизация; простота выполнения.

Что же касается недостатков, то во время варки возможна деформация металла.

Сварка – это самый доступный и распространенный вариант соединения труб. Для стыковки деталей требуется не только определенный опыт, но и специальное приспособление, имеющее режимы переключения. Такая машина может запускаться как электричеством, так и газом, а также может включать в свою конструкцию устройство для раструбной сварки. Для бытовой сплавки труб многие мастера также предпочитают иметь станок, оборудованный инвертором. Чтобы норма расхода материала и энергии регулировалась, аппараты оснащают контрольными схемами.

Во многих случаях для сварки применяют электроды. Если нужно стыковать трубы большого диаметра, то выбирают электроды, покрытые целлюлозной пленкой. Для формирования угловых швов чаще всего предпочитают изделия с рутиловым покрытием. В том случае, когда планируется сложная варка, то используют комбинированные (целлюлозно-рутиловые) электроды. Самыми распространенными являются электроды с покрытием УОНИ 13/55, они предназначены для сварки труб из низколегированной и углеродистой стали. Благодаря уникальному составу данные изделия обеспечивают пластичные швы, устойчивые к любым видам нагрузок.

Перед тем как приступить к сварочным работам, необходимо побеспокоиться о наличии соответствующего оборудования. Самым распространенным аппаратом считаются трансформаторы, они имеют простую конструкцию, позволяющую преобразовывать напряжение в электросети. Принцип работы трансформаторов основан на изменении промежуточного тока между витками обмотки. Сварочные трансформаторы характеризуются высоким КПД, который достигает 90%.

Более усовершенствованным видом сварочного оборудования является выпрямитель. Он состоит из диодного блока, элементов регулировки, защиты и запуска. В отличие от трансформаторов во время варки выпрямители позволяют стыковать детали не только из черного, но и цветного металла, чугуна и нержавейки. Стоят выпрямители недорого и обеспечивают хорошее качество швов.

Огромным спросом у сварщиков также пользуются полуавтоматы, конструкция которых представлена выпрямителем, трансформатором, специальным приводом, рукавом с горелкой и газовым баллоном. В том случае, когда сварку осуществляют без газа, то дополнительно используют флюсовую проволоку. Обычно для стыковки металлических труб аппарат запускают на углекислом газе. Плюсом данного оборудования считается качественный шов, а недостатком – большой расход материала.

Хорошо себя зарекомендовали и инверторы. Такое оборудование еще называют импульсным. Стоит оно дорого, но имеет небольшой вес и высокий КПД. Также для сварочных работ используют точечные аппараты. Они экономичны, прочны, надежны и позволяют получать швы с качественной герметизацией. Оборудование разогревает соединительные элементы мгновенно благодаря импульсам тока, которые составляют 0.01 с. Поэтому оно является идеальным, когда нужно выполнить сварку большого объема за минимальный промежуток времени.

Независимо от того, какие по назначению варятся трубопроводы, они имеют сварные швы, которые формируются за счет переменного электрического тока по ранее выбранной технологии. На сегодняшний день различают швы под углом, встык и внахлест. Все они обладают своей индивидуальной методикой и особенностями.

Стыковые соединения являются самыми распространенными, так как им свойственно отсутствие деформации металла. Помимо этого, они минимально подвергаются внутреннему напряжению и характеризуются высокой прочностью по отношению к динамическим и статическим нагрузкам. Стыковые швы подразделяются на одинарные, применяемые для труб с сечением до 500 мм и двойные, предназначенные для труб, сечение которых превышает 600 мм.

Угловые соединения считаются подводом стыковых. Их выбирают, когда нужно закрепить детали под углом. Такие швы получают двумя способами: без скоса и со скосом кромки. Угловые соединения не такие прочные, как стыковые, но все же имеют хорошее качество. Швы внахлест отлично подходят для стыковки пластиковых труб. Их редко используют при варке металлических элементов. Это поясняется тем, что соединения получается не слишком надежными.

Сварка представляет собой физико-химический способ стыковки отдельных элементов, которые в процессе образуют цельный трубопровод. Подобный монтаж осуществляют при помощи пластической деформации под высоким давлением или сплавления. Сварочные швы, которые формируются во время варки могут быть разными, так как зависят от выбора технологии.

На сегодняшний день различают следующие виды сварки:

• электросварка;
• холодная;
• газовая;
• аргоновая;
• диффузная.

Первенство среди способов варки труб занимает электросварка, она характеризуется низкой ценой и простотой работ. Это так называемая контактная методика. Чтобы осуществить соединение таким способом, требуется трансформатор или инвертор. Оборудование подает на электрод заряд, который при соприкосновении с поверхностью труб сильно нагревает металл, который потом охлаждается с помощью специальных смесей или водой.

Главными преимуществам электрической сварки являются универсальность и многофункциональность. Ее часто также выполняют без электродов. Если же последние используются, то их выбирают, учитывая толщину стенок и сечение труб.

Холодная сварка строго регламентируется установленными стандартами и документацией. Это один из оптимальных вариантов для получения неповоротных герметичных стыков. Данная методика позволяет полностью исключить нагрев свариваемых элементов, а швы формируются за счет процессов деформации и давления, оказываемого на детали. В зависимости от методики холодную сварку подразделяют на стыковую, шовную и точечную. Главный плюс этого способа заключается в том, что все работы происходят без затрат электроэнергии. Кроме этого, методика абсолютно экологична и открывает возможности для создания соединений на больших площадях.

Часто разные виды труб соединяют при помощи автоматической газовой горелки. Это довольно старый, но хорошо проверенный способ с поддувом, при котором нагревается металл до высоких температур. Хорошо подходит газовая сварка, если необходимо осуществить монтаж без отрыва встык, а также для получения поворотных швов.

Ей свойственны следующие характеристики:

• высокая эффективность;
• простота работ;
• получение качественного и аккуратного шва.

Все вышеперечисленные методики сварки труб подходят для стыковки металлического материла, пластмассовые же детали варят при помощи диффузной сварки. Ее выполнение требует минимального набора инструментов, работы проходят быстро и обходятся недорого. Для получения герметичных швов происходит подготовка, затем пластиковые трубы на просвет нагревают специальным аппаратом, оснащенным разными насадками. Каждая насадка подбирается под определенный диаметр трубы. Эффективным способом считается и орбитальная сварка, когда благодаря особым методикам и технологиям детали труб помещают на специальное устройство и механически поворачивают на 360 градусов. В результате получается гладкий шов без зазоров.

Показателем качественного плавления труб считается отсутствие дефектов на сварных швах. Особенно это касается тонкостенных и сантехнических изделий, размещенных в труднодоступных местах. Если сварка выполняется своими руками, то важно уделить огромное внимание ее качеству, в противном случае любая ошибка может привести к уменьшению прочности или разрушению всей конструкции.

Дефекты сварных стыков делятся на следующие виды:

• твердые включения;
• искажение внешних форм шва;
• трещины;
• кратеры, свищи, полости.

Трещины обычно вызываются местным разрывом около шовного участка. Они размещаются в основе металла или в области температурного воздействия. Причиной появления такого брака служит высокое напряжение, появляющееся в стыках во время варки. Чаще всего дефектные трещины наблюдаются при варке труб из легированной и высоко углеродной стали, которая после нагревания слишком быстро охлаждается.

Полости же представляют собой образования произвольной формы, которые не имеют углов. Они во время сварки задерживаются в нагретом металле. Их разновидностями являются свищи и кратеры. Появляются подобные изъяны в том случае, когда в области сварочной поверхности имелось загрязнение, краска или ржавчина.

Что же касается твердых включений, то это инородные элементы различного происхождения, которые после сварки остаются в металле шва. Они бывают оксидные, флюсовые и шлаковые. Включения характеризуются разной формой и чаще всего располагаются на границе направленного и основного металла. Получаются данные дефекты в результате высокой скорости варки, при наличии грязи на поверхности труб или осыпании обмазочного материала электродов.

Иногда встречаются так называемые «непровары», это когда между металлом и швом отсутствует соединение. Такие дефекты, как правило, наблюдаются в корне шва, на его боковой поверхности или между валиками. Чтобы избежать данного вида брака, следует тщательно зачищать кромки и контролировать скорость работы аппарата. Помимо «непроваров» частой проблемой является нарушение формы шва, которое имеет вид подрезов. Подобная проблема вызывается высоким напряжением и скоростью варки, вследствие чего получается «горбатый» стык.

К прочим видам брака в сварке относят: брызги и утончение металла, случайная дуга и внешние задиры. Случайная дуга чаще всего проявляется, когда происходит короткое замыкание электродов при соприкосновении с основой металла. Брызги считаются дефектами, имеющими вид твердых капель, которые возникают при заявленном сварочном токе. Задиры – это неровные поверхности на стыках, которые не соответствуют установленным размерам и ширине шва. Их причиной служит проскальзывание сварочной проволоки, а также протекание в зазоры жидкого металла.

Все вышеперечисленные дефекты нужно обязательно устранять. Для этого их выявляют с помощью ультразвукового или радиографического контроля и проводят ряд мероприятий.

О том, как паять полипропиленовые трубы самостоятельно, смотрите в следующем видео.