В этой статье мы рассмотрим то, какова технология сварки труб большого диаметра с применением современного оборудования. Тема статьи представляет собой немалый интерес, поскольку повсеместно, время от времени проводятся ремонтно-восстановительные или строительные работы с заменой канализационных, водопроводных и отопительных систем.
При работе с магистральными трубопроводами не обойтись без методов сварочного соединения проводимого на больших диаметрах. Опять же, тема, которая будет рассмотрена в статье, интересна, так как наряду с традиционными металлическими трубами, появились полимерные аналоги, соединение которых предполагает применением иных методов.
Тщательное проваривание шва для получения герметичного соединения
Поэтому, перед тем как рассмотреть основные способы сварки труб, рассмотрим основные модификации трубопроводов большого диаметра, которые можно сваривать воедино.
Конструкционные особенности трубопроводов большого диаметра
Стыковка полимерных труб в полевых условиях
Инструкция проведения сварочных работ во многом зависит от диаметра используемых труб. К трубам большого размера относятся изделия с внешним диаметром 530 мм и больше.
Такие изделия применяются в процессе строительства магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки нефти, газа, воды, теплоносителя централизованной системы отопления и канализационных стоков.
Все трубы большого диаметра, пригодные для соединения посредством сваривания, можно подразделить на две большие категории:
- Металлические изделия, к которым относятся круглые электросварные прямошовная и спиралешовные стальные трубы;
- Полимерные изделия, к которым относится широкий спектр изделий из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и поливинилхлорида (ПВХ).
Каждая из перечисленных категорий труб соединяется с использованием соответствующих методов и подходящего оборудования.
Методы сборки металлических трубопроводов
На фото – электроды, необходимые для электросварки металла
Независимо от того, что вам предстоит, будь то сварка труб на просвет или применение более технологичных методов, предполагается нагрев металла для образования почти гомогенного и надёжного стыка. Поэтому, в любом случае придется работать со специальным оборудованием, применение которого предусматривает необходимость должного профессионализма и опыта выполнения сварочных работ.
Рассмотрим наиболее популярные методы сварки, которые повсеместно применяются при монтаже металлических трубопроводов различного назначения.
Применение газовой сварки
Использование профессиональной ацетиленовой горелки
Газовая сварка труб – это популярный, испытанный в течение долгого времени, способ соединения металлических деталей с целью получения качественного, прочного и долговечного шва.
Принцип проведения газовой сварки заключается в следующем:
- кромка свариваемых поперечных срезов разогревается посредством газокислородного пламени;
- зазор между двух разогретых поверхностей заполняется плавящимся в ходе сварки металлическим прутком.
Важно: Прочностные характеристики шва, полученного при газовой сварке, ниже, чем при электродуговой сварке.
Выбор газового сварного соединения оправдан в том случае, если приходится работать с тонкостенными (до 3,5 мм) трубами.
Схема выполнения поворотных стыков газовой сваркой
При работе с металлопрокатом с использованием газовой горелки применяются следующие материалы:
- Ацетилен – газ, который отвечает за горение.
- Кислород – газ, обеспечивающий требуемую температуру горения и стабильность пламени.
Важно: В некоторых случаях ацетилен может заменяться другими горючими газами, например, пропаном или метаном.
Единственным условием, которое необходимо соблюсти, является поддержание более высокой температуры пламени горелки в сравнении с температурой плавления металла.
- Присадочный материал необходим для заполнения сварного шва. Данный материал подбирается в соответствии с химическими и физическими свойствам обрабатываемых металлов.
- Флюс используется для предотвращения окисления металла в процессе разогрева. Флюсы в виде пасты или порошка, будучи нанесёнными на разогретые кромки труб, образуют защитную пленку, которая препятствует попаданию кислорода в структуру шва.
Применение флюса необходимо при работе с большинством металлов за исключением углеродистых сталей.
Применение электродуговой сварки
Электродуговая сварка на большом диаметре вручную
Электродуговая сварка труб – это технология, в основе которой применено разогревание металлических поверхностей до рабочей температуры посредством дугового электрического разряда и последующего сплавления с получением прочного надежного шва.
Электродуговая методика известна с давних пор, а потому было разработано множество различных более или менее эффективных способов выполнения такого сварного соединения.
При работе с трубами большого и среднего диаметра наибольшую популярность получило стыковое сваривание, когда оба поперечных стыка сближаются вплотную и центруются, после чего происходит формирование шва.
В соответствии с протяжённостью, выделяются прерывистые и сплошные швы. Качественное проваривание металла сплошным швом требует от специалиста высокой квалификации и внушительного опыта проведения подобных работ.
Механизированная орбитальная технология
Технологическим развитием ручной электродуговой технологии стала орбитальная сварка труб, которая нашла широкое применение при формировании неповоротных стыков на трубопроводах среднего и большого диаметра.
В основе процесса применена дуговая сварка электродами в среде инертных газов. Применение защитного газа, например аргона, позволяет предупредить плавление электрода.
Используя определенные смеси газов можно увеличить скорость и глубину проникновения. Как правило, для получения очень чистого наплавленного валика шва применяется инертная смесь аргона с гелием.
Орбитальная сварка нержавеющих труб или их обычных стальных аналогов предполагает применение двух обязательных компонентов:
- Источник тока, с которого полается питание и осуществляется контроль подачи тока, вращения электродов, подачи инертного газа и проволоки. Чаще всего, источник тока применяется инверторный, поскольку он прост и эффективен в применении.
- Орбитальная голова, посредством которой электрод вращается вокруг трубы и происходит целый рабочий цикл.
Благодаря совместной работе этих двух компонентов появляется возможность механизированного применения данного оборудования для получения оптимального качества шва.
Орбитальная сварка труб имеет ряд существенных преимуществ перед процессом выполненным вручную:
- приемлемая цена готового результата;
- меньшая трудоемкость процесса и, как следствие, сжатые сроки выполнения поставленной задачи;
- экономичный расход электродов;
- возможность работы с разной толщиной стенок при неизменно высоком качестве результата;
- ровный и герметичный шов по всей окружности, чего непросто добиться, действуя вручную.
Применение лазерной сварки
Электронно-лучевая сварка в действии
Лазерная сварка труб – это высокотехнологичная методика, в основе которой лежит плавка металла с помощью светового луча. Излучение для разогрева металлической поверхности используется монохроматическое с длиной волны, зависящей от природы рабочего тела лазера излучателя.
Эффективность лазерной сварки определяется такими параметрами как:
- мощность излучения;
- диаметр и конфигурация пятна фокусировки;
- темпы передвижения обрабатываемого изделия относительно лазерного луча.
Среди преимуществ технологии отметим следующее:
- высокая интенсивность точечного прогрева металлической трубы вплоть до достижения температуры плавления.
- быстрое охлаждение обработанного стыка по мере прекращения воздействия излучения.
- минимальная ширина шва без ущерба для прочности соединения.
Впрочем, есть и недостатки, среди которых:
- высокая стоимость оборудования за счет новизны и малого распространения технологии;
- возможность работы с металлоизделиями с толщиной стенок не больше 1-1,5 мм.
Автоматизированное оборудование для сваривания и резки труб большого диаметра
Стандартный аппарат для проведения лазерной сварки состоит из таких ключевых элементов как активная среда и генератор накачки.
По типу активной среды аппараты подразделяются на следующие категории:
- газовые;
- твердотельные;
- полупроводниковые.
Каждая из перечисленных модификаций может быть применена при сборке высококачественных бытовых трубопроводов, но не более того, так как стенка магистральных систем чаще всего толще 2 мм.
Сварка поворотных, неповоротных и горизонтальных стыков
Порядок выполнения неповоротного стыка
Сварка труб поворотным способом необходима при сборке большинства крупно- и среднеразмерных трубопроводов.
Сварка выполняется в три слоя:
- на начальном этапе стык условно делится на четыре отрезка;
- далее провариваются два первых отрезка, после чего делается поворот на 180 градусов;
- затем свариваются остальные два отрезка;
- труба поворачивается на девяносто градусов и варится второй слой;
- на заключительном этапе труба вновь поворачивается на 180 градусов и окончательно сваривается стык.
Сварка неповоротных стыков также выполняется в три слоя. Неповоротные стыки варятся возвратно-поступательным способом. При этом применяется короткая (не больше 2 мм) дуга.
Сварка горизонтальных стыков выполняется электродами с диаметром 4 мм. Так же как и в предыдущем случае электрод при формировании шва движется возвратно-поступательно. В результате образуется валик, высота которого не превышает 1,5 мм.
Стык варится в три-четыре слоя. При формировании последних валиков, диаметр используемых электродов увеличивается до 5 мм при токе до 300 А.
Совет: Если речь идет не о сборке нового водопровода, а об устранении течи в старой системе, может пригодиться холодная сварка для труб отопления или подачи воды.
По сути, это разновидность эпоксидного клея с растворенными в нем фрагментами металла.
Устранение течи своими руками можно проводить только на сухих, предварительно зачищенных от краски трубах.
Разумеется, применение холодной сварки в данном случае, это только временная мера, после чего должен быть проведён качественный ремонт поврежденной трубы.
Методы сварки полимерных труб
Технология работы с полимерными трубами в корне отличается от сваривания изделий из металла.
При сборке полимерных трубопроводов применяется два наиболее востребованных метода:
- Технология стыкового соединения предполагает нагрев и последующее плавление торцов труб до рабочей температуры, и сжатие вплоть до образования герметичного шва.
Процесс сваривания осуществляется с использованием специального оборудования состоящего из станины, центраторов и нагревательного элемента.
Станок для стыкового соединения
Устройства для стыкового соединения полимерных труб многофункциональны и позволяют одновременно корректировать, а после центровать срез соединяемых торцов перед последующим нагревом. Нагретые до рабочей температуры трубы сдвигаются посредством механизированной системы домкратов.
Применение специальных станков позволяет выполнять сварочные работы, как в стационарных, так и в полевых условиях при заведомо высоком качестве стыка.
- Технология электромуфтового соединения позволяет обойтись без сложного оборудования, так как нагревательный элемент является частью муфты для сварки труб.
Наплавление муфты
Полимерная муфта с вплавленной спиралью одевается на стык соединяемых труб, после чего на спираль подается напряжение и пластик оплавляется, образуя надёжное и герметичное соединение.
Вывод
Итак, мы рассмотрели особенности сварных соединений, используемых при сборке различных трубопроводов большого диаметра как металлических, так и полимерных. Остались вопросы, на которые не удалось получить ответ? В этом случае больше полезной информации можно найти, посмотрев видео в этой статье.
