Как правильно сваривать стальные трубы ручной дуговой сваркой?

Монтаж трубопровода – это серьезная и ответственная работа. Для соединения труб достаточно часто применяется сварка труб ручной дуговой сваркой. Этот способ пригоден для соединения труб из разных материалов, но технология сварки в разных случаях будет различна. В частном строительстве часто применяется ручная дуговая сварка труб. Для осуществления этого процесса необходимо иметь сварочный аппарат и электроды. В продаже сегодня можно встретить множество моделей сварочников, от профессиональных до бытовых.

Существует много различных способов сварки труб, однако, если речь заходит о выполнении работы своими руками, то, чаще всего, применяется электродуговая сварка труб. Для осуществления этого процесса необходим не только сварочный аппарат, но и расходные материалы – электроды. Этот материал служит присадкой, которая используется для наполнения шва.

Материалы и оборудование для электросварки труб

В строительной отрасли очень широко применяется сварка труб электросваркой. Дело в том, что этот способ достаточно прост, экономически выгоден и мобилен, так как может выполняться не только на автоматах, но и ручными аппаратами.

Выбор электродов

Что представляют собой электроды для сварки труб? Это металлический стержень из сварочной проволоки толщиной 2-5 мм. Поверх металлического стержня нанесена обмазка, она может быть нанесена тонким или толстым слоем.

Электроды выпускают по ГОСТ с различными типами покрытий, причем каждый тип создан для решения определенных задач, поэтому выбирать электроды нужно с учетом этого обстоятельства:

• Целлюлозное покрытие. Этот тип электродов применяется при сваривании труб большого размера, с их помощью можно создавать вертикальные и кольцевые швы.
• Рутиловое покрытие. Такие электроды характеризуются легким поджигом, в том числе и повторным, большой степенью хрупкости шлаковой корки. С их помощью легко добиться получения сварного шва товарного вида, устанавливать прихватки, создавать угловые швы, проваривать корневые швы сверху для придания красивого внешнего вида соединению.
• Рутилово-кислотное покрытие. Этот материал характеризуется легким отделением шлаковой корки, кроме того, расход электродов при сварке труб невелик, что позволяет экономно расходовать материал.

• Рутилово-целлюлозное покрытие. Такой тип электродов подходит для выполнения швов в любых положениях, в том числе и в вертикальном, по направлению сверху, которое считается самым сложным.
• Основное покрытие. Это особый тип материала, который позволяет получать швы, которые отличаются высокими показателями вязкости. Такие швы практически не растрескиваются. Этот материал рекомендован для работы с толстостенными трубами, а также там, где ожидаются сложные условия эксплуатации.

Совет! Электроды, имеющие основное покрытие, рекомендуется применять, если трубопровод будет использоваться при низких температурах.

Применяемое оборудование

Чтобы выполнить сварку необходимо иметь в распоряжении аппарат для сварки труб, это может быть:

• Сварочный трансформатор.
• Сварочный инвертор.
• Сварочный выпрямитель.

В продаже имеется как профессиональное высокопроизводительное оборудование для сварки труб, так и аппараты, предназначенные для бытового использования. Последние стоят намного дешевле, но не рассчитаны на производительную работу.

Типы сварных соединений

Согласно ГОСТ, применяют следующие способы соединения стальных труб:

• Сварка встык.
• Сварка внахлест.
• Тавровые сварные соединения.
• Угловые сварные соединения.

При выполнении сварных соединений используются следующие положения, в которых находятся свариваемы детали:

• Горизонтальное или вертикальное положение шва.
• Нижнее или потолочное положение швов.

Совет! Наиболее выгодным положением сварки считается нижнее, поэтому при возможности выполнять поворотную сварку, следует отдавать предпочтению именно этому способу работы.

При строительстве трубопроводов чаще всего применяется сварка стальных труб встык. В этом случае, крайне важно, чтобы кромки были проварены по всей толщине. Поэтому для толстостенных труб всегда выполняют двойные швы – внутренние и наружные.

Совет! Чтобы уменьшить образование наплывов металла на внутренней поверхности труб при выполнении работы электрод держат под углом 45 градусов к горизонтальной плоскости.

Выполнение сварки

Выполнять сварку труб необходимо только после прохождения обучения работы со сварочным аппаратом. Новичкам будет полезно посмотреть, как проводится сварка металлических труб – видео с подробным описанием каждого этапа работы несложно найти на тематических сайтах.

Подготовительные работы

Перед тем как будет осуществлена ручная сварка труб, материал следует правильно подготовить.

В комплекс подготовительных работ, как правило, входит:

• Проверка соответствия труб требованиям, заложенным в проекте.

Совет! Проверяется соответствие размерам, отсутствие дефектов и деформации, отсутствие разницы в толщине стенок, соответствие химического состава материала труб и механических свойств изделий требованиям, зафиксированным в ГОСТ.

• Очищение кромок от грязи, масла и следов окисления (ржавчины).
• Замеры перпендикулярности торца, величины притупления и угла раскрытия кромки.

Совет! Согласно принятым нормам, величина притупления должна быть равна 2 – 2,5 мм, а угол скоса кромки – 60-70 градусам.

• При выявлении несоответствия требованиям, производят механическую обработку кромок.

Установка прихваток

• Прихватки – это составляющая часть шва, для их выполнения применяют тот же тип электродов, который будет использован при выполнении основного шва.
• При сваривании труб, имеющих диаметр до 300 мм, нужно выполнить 4 прихватки, распределяя их по окружности равномерно.

• Если нужно сварить трубу большого размера, то прихватки нужно располагать на равном расстоянии с шагом 200-250 мм.

Совет! В любом случае рекомендованная длина прихватки составляет 50 мм, а ширина – 4 мм.

Выполнения сварки поворотным методом

При монтаже трубопроводов всегда стремятся к тому, чтобы максимальное количество швов было выполнено в нижнем положении, поэтому рекомендуется использовать поворотный метод сварки.

При сварке труб, имеющих толщину стенки до 12 мм, выполняют тройной шов. Первый слой сваривают с применением электродом с толщиной стержня 2-4 мм, последующие слои сваривают электродами большего диаметра.

Работа выполняется так:

• Стык мысленно разделяют на четыре равные части.
• Выполняют сварку в первом и втором секторе, расположенные в верхней части трубы.
• Производят поворот трубы и сваривают стык по третьему и четвертому сектору.
• Снова поворачивают трубу и проваривают второй слой в секторах 1 и 2., а затем, повторив поворот, второй слой выполняют в секторах 3 и 4.
• Последний третий слой накладывают в одном направлении, поворачивая трубу во время работы.

Автоматическая сварка

На крупносерийном производстве важно обеспечить высокую производительность труда. Поэтому там вместо трудоемкой ручной сварки стараются использовать сварочные автоматы для сварки труб. В этом случае, все процессы происходят в автоматическом режиме.

Сварка, чаще всего, осуществляется с использованием сварочной проволоки, которая сматывается в бухты и непрерывно подается в зону сварки. Также, автоматически в рабочую зону подаются защитные газы. В тех случаях, когда не удается полностью автоматизировать процесс, применяется сварка труб полуавтоматом.

Другие способы сварки

Помимо электродуговой сварки, в строительстве применяют и другие способы соединения труб плавлением:

• Достаточно часто применяется газовая сварка труб. Этот метод предусматривает нагревание кромок труб до температуры плавления при помощи газовых горелок. Одновременно производят расплавление присадочного прутка, металл которого используется для заполнения шва между трубами. В результате получается прочный шов с выступающим валиком. Как правило, сварка труб газом осуществляется при помощи смеси ацетилена и кислорода. Основной инструмент сварщика – резак и горелка. В теле горелки имеется два канала, по которым два вида газа подаются в камеру смешивания.
• Реже применяется индукционная сварка труб. При применении этого способа разогрева деталей осуществляется за счет вихревых токов, которые наводятся магнитным полем. Соединение разогретых кромок труб осуществляется при помощи нажимных роликов. Этот вид сварки чаще применяют на трубных производствах, а также в машиностроении.
• На производствах, специализирующихся на выпуске труб, применяется и высокочастотная сварка труб. Как правило, эти способом осуществляется сваривание продольного шва по всей поверхности трубы. Для нагревания кромок деталей используются токи высокой частоты.

Сварка – это один из наиболее надежных способов соединить элементы трубопровода. Существуют специально разработанные стандарты сварки металлических деталей и качества электродов. Так, ГОСТ 5264-80 регламентирует варианты сварных швов, а ГОСТ 14771-76 описывает правила проведения работ в защитном газе.