При облаштуванні багатьох технологічних схем не обійтися без трубопроводу, основною складовою якого є труби. Отже, ці труби потрібно з'єднувати між собою, для чого часто використовуються різні технології зварювання труб. Про способи зварювання, методики процесу і видах зварних з'єднань буде розказано нижче.
Класифікація видів зварювання
В цілому, процес зварювання застосовується в тих випадках, коли необхідно виконати нероз'ємне з'єднання двох елементів устатковані конструкції. Як приклад можна привести зварювання трубопроводів ручного дугового зварювання.
За матеріалом з'єднуються виробів обмежень немає, можна зварювати як сталеві, так і полімерні, мідні і навіть скляні вироби.
За типом впливу на матеріал зварювання можна розділити на дві групи:
- Сварка, що проходить під тиском.
- Зварювання при підвищеній температурі - методом плавлення.
У числі методів зварювання під тиском можна назвати:
- з'єднання складових ультразвуком;
- контактна скріплення;
- зварювання методом тертя;
- з'єднання під пресами або газовими пресами;
- Термітне скріплення;
- холодне зварювання.
Останній тип з'єднання найбільш цікавий. Він з найбільшим успіхом застосовується для скріплення виробів з кольорових металів (міді, алюмінію), найбільш пластичних серед матеріалів виготовлення труб. При холодної зварюванні за допомогою пресів ручного або стаціонарного типу елементи конструкції спільно стискають, створюючи умови для пластичної деформації, що супроводжується нерозривним з'єднанням.
Методи зварювання термічними (тепловими) способами:
- електродугове зварювання - протікає в атмосфері інертних газів або при використанні флюсів; по застосуванню додаткових пристосування такий метод з'єднання додатково класифікують на ручне або автоматичне;
- газове зварювання - найбільш часто використовуваний вид скріплення деталей конструкції.
Методика газового зварювання
Суть процесу - прогрівання торців скріплюються елементів в полум'ї газокисневої суміші з одночасним наповненням простору між деталями речовиною спеціально плавиться металевого прута.
Незважаючи на достатню надійність такого методу, міцність і інші механічні властивості отриманого зварного шва будуть гірше, ніж після зварки. Однак саме цей спосіб застосовується при необхідності поєднати елементи малого розміру, наприклад, труб з невеликими діаметром і товщиною, аж до 3,5 мм.
Матеріальне забезпечення газового зварювання
Необхідні для зварювання труб матеріали:
- кисень - середовище, в якій при достатній температурі горить газова суміш; якість використовуваного матеріалу забезпечує довгий горіння і досягнення необхідної температури;
- ацетилен - також добре палаючий газ, застосовується не менше часто;
- інші горючі гази (пари гасу, пропан, метан та ін.) - використовуються відносно рідко, проте цілком припустимі за умови, що температура горіння в два рази перевищує температуру плавлення металевого прута;
- дріт для зварювання - є присадним речовиною, саме нею заповнюється простір між сполучаються елементами; при проведенні процесу слід підбирати матеріал дроту, за властивостями максимально близький до речовини, з якого виготовлені сполучаються елементи;
- флюс - застосовується для запобігання зайвого окислення матеріалу деталей, що зварюються; незалежно від форми, в якій представлений флюс - порошок або паста - принцип його дії однаковий: під час розігріву виробів речовина піднімається догори і створює захисний шар, що запобігає доступ до металу повітря.
Як і у випадку з дротом, флюси підбираються під кожен метал індивідуально. Склади використовуються при зварюванні чавунів, міді, марок легованої сталі; не застосовуються для з'єднання елементів з вуглецевих сортів стали.
Технологія газового зварювання
Газове з'єднання будь-яких конструкцій, в тому числі зварювання трубопроводів, може здійснюватися двома методами, однак підготовчі операції в обох випадках однакові.
Перед початком зварювання необхідно:
- Ретельно очистити поверхні деталей, що з'єднуються від жиру, бруду та інших сторонніх речовин.
- Обробити кромки виробів. Підготовка кромок труб під зварювання обов'язкова при товщині стінок скріплюються труб більше 3,5 мм, в цьому випадку виробляють скошування крайок, оскільки рівномірно прогріти метал при такій товщині практично неможливо. Якщо ж товщина труб менше, скошувати кромки не потрібно.
Методи проведення процесу:
- Зліва направо. Пальником нагрівають вже готовий відрізок шва, металевий дріт просувають, слідуючи за полум'ям. Такий спосіб дозволяє збільшити швидкість робіт приблизно на чверть, знизивши при цьому кількість витрачається газу. Застосовується метод зазвичай для труб з товщиною стінок від 5 мм.
- Справа наліво. Пальник прогріває ще не скріплені місця з'єднання, дріт в русі випереджає полум'я. Процес триваліший і витрата газової суміші вище, однак зварене таким чином виріб має більш привабливий товарний вигляд. Застосовується зварювання справа наліво для з'єднання труб з тонкими стінками.
Технологія зварювання електродуговим способом
При з'єднанні елементів таким методом краю скріплюються виробів прогріваються під впливом дугового розряду електричного струму.
Класифікація зварних з'єднань
Отримувані при зварюванні шви можна класифікувати, спираючись на кілька ознак.
За місцезнаходженням шви поділяються на:
Останнє розташування швів найпереважніше, саме тому, коли дозволяють обставини, пріоритетною є зварювання поворотних стиків труб, під час якої скріплюються вироби рівномірно повертають так, щоб робота проходила завжди з нижньої позицією шва.
По довжині шви бувають:
Як випливає з назв, в першому випадку зварювання виконують по всій лінії шва окремими відрізками, що нагадують пунктир. При використанні другого методу шов безперервний.
Класифікація за видами сполучення досить обширна, зокрема, стикового метод включає в себе більше тридцяти способів.
Однак в цілому можна виділити чотири великі групи сполук:
- Стикові. В цьому випадку елементи конструкції з'єднують за єдиною загальної осі.
- Нахлесточноє. Один виріб з нахлестом покриває друге.
- Таврові. В результаті скріплення елементів таким чином виходить повернена на 180 ° буква «Т».
- Кутові. Як випливає з назви, при використанні такого з'єднання зварюються деталі розташовуються під заданим кутом.
оброблення кромок
Технологічно більш правильно при з'єднанні труб з товщиною стінки від 3 мм перед зварюванням виконувати операцію оброблення крайок виробів. При обліку цієї рекомендації зварений шов буде більш рівномірним, що пролягають по всій товщині матеріалу.
Таким чином, при використанні цього методу шви розташовуються пошарово, причому перетин кожного шару невелика, отже, напруга металу зводиться до мінімуму.
При обробленні кромок кути можна задавати в діапазоні 25-50 °. Точно підібрати правильних значень зверніться, виходячи з вихідних параметрів: товщини стінок труб, обраного методу зварних робіт і виду з'єднань.
При акуратному підході до процесу зварювання при обробленні кромок дозволяє отримати найбільш міцне і надійне з'єднання виробів.
режим зварювання
На режим процесу впливають такі фактори, як:
- перетин використовуваного електрода;
- сила електричного струму;
- технологічні параметри апарату для зварювання;
- дуговое напруга;
- природа використовуваного електричного струму (постійний чи змінний);
- полярність струму (пряма або зворотна);
- швидкість руху електрода.
Наприклад, при з'єднанні елементів методом стик в стик, електрод слід переміщати плавно, не поспішаючи, з метою забезпечити достатню оплавлення дотичних торців виробів і насичення зазору між ними достатньої кількості металевого дроту.
Щоб досягти максимальної швидкості процесу, силу струму слід виставити на максимальне значення, однак не можна забувати, що в цьому випадку можливо перегрівання електрода, яке в підсумку приведе до його псування, а отже, погіршення якості зварного шва.
Полярність підбирають виходячи з факту, що при роботі анод розігрівається сильніше катода. Тому при з'єднанні таким методом труб невеликого перерізу потрібно використовувати зворотну полярність, щоб уникнути ймовірного пропалювання труб.
Рекомендації при проведенні робіт
Зварювання - процес в цілому складний і вимагає підготовки, тому перед початком будь-якої роботи необхідно прийняти до уваги декілька порад:
- Найскладніший етап зварювання - з'єднання неповоротних стиків (докладніше: "Як виконується зварювання неповоротних стиків труб - покрокове керівництво"). При цьому кут нахилу електрода весь час змінюється. Для виконання роботи трубу подумки поділяють вертикально на дві половини, з'єднання кожної ділянки відбувається по черзі. Робота проводиться з стельового положення через вертикальне і закінчується нижнім.
- Там, де необхідно з'єднати вироби з товстими стінками, використовують метод зварювання на просвіт. Технологія також досить складна, головне в процесі - дотримуватися кут кромок близько 60-70 ° і відстань між крайками до 2,5 мм. Перед початком дріт прихоплюють в чотирьох точках. Сварка проходить при короткій дузі.
- При з'єднанні труб, що працюють при високому тиску, слід особливо піклуватися про надійність і герметичності швів. Весь процес роботи повинен відповідати СНіП і Зведеним правилами (СП 105-34-96).
- Під час облаштування трубопроводів магістрального рівня можна використовувати не тільки апарати автоматичної, але і ручного зварювання, як більш мобільні.
- При скріпленні виробів великих діаметрів зазвичай працюють відразу кілька людей, аж до чотирьох. При проведенні таких робіт зварювання проходить знизу вгору в розбіжних напрямках.
- При з'єднанні труб розрізняються перетинів необхідно буде застосовувати перехідники.
Перед початком проведення будь-яких зварювальних робіт слід усвідомлювати, що зварювання - процес не тільки складний, але і небезпечний при недотриманні техніки безпеки. Тому для вдалого здійснення процесу слід не тільки попередньо ознайомитися з різноманітними інструкціями, а й освоїти технічну складову процесу.