Технология сварки газовых трубопроводов

Технология сварки газовых трубопроводов

При монтаже магистралей, инженерных сетей часто используется сварка трубопроводов электродуговым или газовым оборудованием. Электросварка труб производится ручным методом и с применением полуавтоматов. Выбор присадки производится по марке стали трубного проката. Учитывая технологические особенности, трубопроводы низкого давления можно монтировать самостоятельно.

Особенности сварки труб

При сварке стальных трубопроводов чаще применяют газовую и электросварку. При монтаже трубных конструкций высокого давления к электродам и присадочной проволоке предъявляются особые требования. Слойность соединений зависит от толщины стенки:

• до 3 мм включительно заваривают стык за один раз;
• свыше 3-х до 6 мм нужно делать две проходки;
• свыше 6-ти до 12 мм – создают трехслойное соединение;
• свыше 12 мм лучше проходить стык не менее 4 раз.

В технологии сварки труб есть отличительные особенности выбора рабочего тока:

• ампераж выбирают по диаметру электрода, умножают показатель на 35 (3 мм – 105 А, 4 мм – 140 А);
• при сварном соединении труб с толщиной стенки меньше 4 мм, ток свыше 150 А не устанавливают;
• между электродом и прокатом поддерживают расстояние, равное толщине электрода плюс 1 мм;
• тонкостенный прокат варят в одну непрерывную проходку, проворачивая прокат, толстостенный допускается варить участками до 15 см длиной;
• вертикальные и неповоротные соединения варят в два этапа;
• ванна расплава располагается в 30° от верхней точки.

Валик финишного слоя должен выступать над трубой до 3 мм. Качество соединения проверяется после каждой проходки, когда снята окалина.

Как правильно и ровно сварить трубопровод

1. Встык, трубы плотно сдвигают, зазор заполняют расплавленным металлом. Тонкостенные зазоры сразу заполняют полностью. Когда сваривают две трубы толще 3 мм, делают несколько встречных проходок, каждый раз начиная шов с разных мест.
2. Внахлест, такой метод соединения удобен для разнотолщинных трубных заготовок. При такой сварке металлических труб валик образует плавный переход с одного диаметра на другой.
3. Под углом сваривать трубу электросваркой удобно в нижнем положении. В верхнем используют газосварку. образуется, когда трубопровод разветвляется или одну ветку магистрали врезают в другую.

Между собой трубные заготовки сначала соединяют в нескольких точках, чтобы стык не расходился. Этот процесс называется сборкой. Затем проваривают весь шов.

Подготовка труб под сварку

Помимо очистки и обезжиривания поверхности кромки толще 3 мм скашивают, чтобы стык плотностью заполнился горячим металлом. Разделка кромок под сварку проводится аналогично плоским деталям, под острым углом. Тонкие трубные заготовки при необходимости обрабатывают резаком, чтобы были ровные стыки.

Способы сварки труб

Для сварного соединения труб чаще применяют три способа:

— ручная с использованием плавящихся электродов;

— с применением полуавтомата в среде углекислого газа, дуга создается тугоплавким электродом, для наплавочного слоя используют присадочную проволоку;

— под слоем флюса, его наносят на прокат с защитными покрытиями.

• Электрошлаковая, благодаря толстому слою шлака шов не окисляется.
• Газовая, нагрев обеспечивается сжиганием ацетилена, поступающего в рабочую зону из горелки.

Еще бывает контактная, ультразвуковая, термомеханическая сварка.

Газовая сварка

Метод применим в полевых условиях, когда магистрали прокладывают вдалеке от источников тока или когда нельзя сварить трубы электросваркой: прокат нельзя повернуть, прокрутить при образовании соединения. Наполненность швов при газовой выше, чем при электродуговой. Металл меньше подвергается температурному воздействию, риск возникновения внутренних напряжений в металле незначительный.

При сварке труб газом используют ацетилен или газогенератор, температура в рабочей зоне выше при сгорании баллонного ацетилена. Присадочная проволока марки UTP подается так, чтобы она ложилась на раскаленный металл. Для стыкового соединения 3-х мм стенок разделки кромок не требуется, у толстостенного проката кромки срезают под углом.

Оцинкованный монтируют с применением флюса HLS-B, концентрацию кислорода в газовой смеси увеличивают. После работы дополнительная противокоррозионная защита швов не проводится.

Метод ручной дуговой электросварки

Чтобы правильно варить трубу электросваркой, нужно учитывать технологию. Число проходок зависит от толщины проката, состав электродов и обмазки подбирают под вид марки проката. При сварке труб большого диаметра перед нанесением последующего слоя с металла сбивают окалину, проковывают соединение. Направленность наплавки меняют – четные швы делают противоположно нечетным. Многое зависит от первого соединения, он делается не спеша, при контроле валика проверяют металл на трещины. При обнаружении дефектов участок неровного шва вырубается, на его месте создается новый со смещением от 15 до 30 мм. Для финишного слоя выбирают электроды с толстой обмазкой.

Выбор электродов

Для сварки стальных труб электродуговым методом диаметр электродов выбирают по толщине монтируемого проката. Важно учитывать особенности электродного стержня, обмазки. Особенности электродов, применяемых для монтажа трубопроводов:

• Электродами МР-3, АНО-21, АНО-24 варят швы, не испытывающие высокого давления (дренажные системы, сточные трубопроводы), где скорость потока незначительная. Работать можно на переменном токе.
• Универсальные УОНИ рекомендуют использовать начинающим, они хорошо проваривают металл, образуют прочное соединение. Для большого объема электродуговой сварки они не эффективны из-за невысокой скорости образования шва, необходимости постоянного контроля дуги.
• LB-52U – электроды японских производителей используют для монтажа технологических и магистральных трубопроводов, рассчитанных на высокое давление. Для LB-52U характерно ровное горение даже при небольшом «провисании» напряжения в сети.
• Электроды швейцарской компании ESAB отличаются хорошим качеством шва, ручная дуговая сварка газовых магистралей высокого давления нередко проводится ими. ОЗС 12 применяют для низкоуглеродных сталей, ОК 46 — универсальные. На токе любой полярности варят ОК 53.70 и ОК 74.70, в обмазке содержится защитный флюс, сдерживающий окисление ванны расплава.
• Отечественное ЛЭЗ ЛБгп применяют для финишного слоя на стыковых соединениях толстостенного трубного проката, для сварки тонкостенных труб.
• Э42А, УОНИИ-13/45, Э-09Х1МФ применяют при монтаже теплосетей из легированных сталей, толстая обмазка типа Д образует шлаковый слой, защищающий расплавленный металл от окисления.

От электродов во многом зависит безаварийность эксплуатации трубопроводных сетей. Сталь стержня должна соответствовать марке стали проката, вид покрытия определяет степень защиты ванных расплава.

При выборе способа монтажа технологического трубопровода или инженерных сетей учитывают толщину проката, марку стали, рабочую нагрузку на металл. Толстые стенки варят многослойными швами с предварительной разделкой кромок. Тонкостенный прокат достаточно очистить перед проведением работ. Имея сварочный аппарат, заварить стыки можно самостоятельно.

Технология газовой сварки для начинающих

По популярности газовая сварка находится на втором месте после электродуговой. Технология относится к виду сварки плавлением. Газосварочное оборудование обеспечивает надежное соединение цветных и черных металлов.

Что такое газовая сварка

Сущность газовой сварки заключается в том, что металл соединяемых заготовок и присадочного материала плавится теплом, выделяемым при сгорании горючих газов. Для получения высокой температуры они смешиваются с чистым кислородом в смесителе газовой горелки. Соотношение компонентов можно оперативно изменять регулировкой объемов, подаваемых в смеситель. Это позволяет настраивать оптимальный режим сварки или резки.

У газовой сварки, по сравнению с дуговой, скорость нагревания рабочей зоны меньше. Эту особенность относят к достоинствам при работе с инструментальной сталью, чугуном, цветными металлами. Сварка этих металлов должна проводиться с медленным нагревом и охлаждением. К ним также относятся некоторые марки легированной стали.

Отличительной особенностью газовой сварки является возможность сваривать почти все металлы.

Достоинства и недостатки

К плюсам газовой сварки относят:

• низкую цену оборудования;
• возможность сварки и резки в полевых условиях;
• регулирование мощности пламени в широких пределах;
• сварку большинства видов металла и сплавов ― от алюминия до легированных сталей;
• плавный нагрев, предотвращающий деформацию деталей и образование трещин.

1. Низкий КПД из-за большого рассеивания тепла. По этой же причине технология не рентабельна при сварке заготовок толщиной больше 5 мм из-за перерасхода газа.
2. Нагрев большой площади прилегающих к шву участков способствует образованию остаточных напряжений в металле.
3. При соединении внахлест высока вероятность деформации деталей.
4. Процесс газовой сварки из-за особенностей принципа работы трудно поддается механизации.
5. Применение легковоспламеняющихся газов связано с высокой взрывопожароопасностью.

Область применения

Газовую сварку металлов применяют для выполнения:

• сборки и ремонта изделий из стали толщиной до 5 мм;
• монтажа трубопроводов небольшого диаметра;
• наплавки твердых сплавов и цветных металлов на сталь и чугун;
• монтажа конструкций из тонкостенных труб;
• заделки дефектов на отлитых заготовках.

Широкое распространение газопламенная сварка получила в строительстве, сельском хозяйстве, ремонтных мастерских.

Применяемое оборудование

В комплект оборудования для сварки газом входят:

1. Водяной затвор для предотвращения повреждения элементов оборудования обратным пламенем. Устанавливается между горелкой и источником ацетилена. По мере испарения воду доливают.
2. Баллоны с кислородом и горючим газом или генератор ацетилена. По правилам техники безопасности газ не должен контактировать с краской. Поэтому верхнюю часть баллонов не окрашивают. Чтобы при контакте ацетилена с медью не произошел взрыв, на баллонах с этим газом должны устанавливаться вентили из другого металла.
3. Газовая горелка, обычная или инжекторная.
4. Редукторы для снижения давления газа и кислорода на выходе из баллонов.
5. Шланги для соединения газовой горелки с баллонами. На шлангах для горючих газов нанесена желтая полоса.

Если газосварочные работы проводятся в разных местах, оборудование устанавливают на тележку с соответствующими креплениями. На предприятиях устраивают стационарные газовые посты с вентиляцией и шкафами для хранения баллонов.

Какие газы используются при сварке

Для того, чтобы газы сгорали с максимальной эффективностью нужен кислород без примесей. В зависимости от степени очистки он бывает:

• высшего сорта (концентрация 99,5 %);
• 2-го (99,2 %);
• 3-го (98,5 %).

Так как варят газосваркой не в стерильных условиях, следует учитывать, что при контакте кислорода с техническими маслами может произойти самовозгорание. Баллоны должны храниться в помещении, где нет источников открытого огня в месте, куда не попадают солнечные лучи.

Чаще всего в паре с кислородом используют ацетилен, так как его температура горения доходит до 3400⁰C. Его получают из карбида кальция при растворении в воде.

Обратите внимание!

При высоком давлении или температуре ацетилен взрывается. Поэтому, по правилам безопасности установка водяного затвора обязательна.

Второе место с температурой горения до 2800⁰C занимает пропан. Газовые смеси кислорода с метаном, водородом, парами керосина, блаугазом по температуре значительно уступают лидерам. Применяются для работы только с цветными металлами с низкой температурой плавления.

Расходные материалы

Расходными называют сварочные материалы, необходимые для формирования швов. Для заполнения зазоров между соединяемыми деталями используется присадочная проволока. Ее диаметр выбирают в зависимости от толщины заготовок и способа сварки. Если проволоки нужной марки нет, ее можно заменить полоской металла, из которого сделаны детали.

Для защиты расплавленного металла от окисления при контакте с воздухом используют флюс, который создает защитную среду за счет выделения газов при нагреве. Особенно это актуально при сварке меди и алюминия, а также их сплавов. Для углеродистой стали такая защита необязательна. Во все виды флюса в качестве основного компонента входит борная кислота. Составы готовят в виде пасты, порошка, раствора. Флюс наносят на детали или присадочную проволоку.

Технология и способы газовой сварки

Технология газовой сварки подразделяется на два вида:

1. Газопламенный вид выполняется с образованием сварочной ванночки за счет плавления кромок деталей и присадочной проволоки.
2. Газопрессовая сварка выполняется без присадочных материалов и флюсов. После расплавления кромок детали плотно сжимаются между собой и удерживаются до остывания шва.

В обоих случаях кромки предварительно очищают от грязи, ржавчины наждачной бумагой или металлической щеткой. Аналогично обрабатывают присадочные материалы.

Техника газовой сварки позволяет накладывать швы независимо от пространственного положения ― от нижних до потолочных. При наложении потолочных швов расплавленный металл удерживают давлением газовой смеси. Для соединения деталей с предварительно отбортованными кромками присадочная проволока не нужна. Чаще всего газовой сваркой заготовки соединяют встык, угловыми и торцевыми швами реже. Скорость нагревания кромок деталей регулируют углом наклона относительно поверхности деталей. Чем больше его величина, тем быстрее нагревается металл.

На практике применяются следующие способы сварки:

1. Левый используют для работы с металлами толщиной до 3 мм с низкой температурой плавления. Пламя ведут вдоль стыка справа налево. Для лучшего прогрева кромок деталей совершают колебательные поперечные движения мундштуком. При левом способе газовой сварки присадочную проволоку перемещают перед горелкой. Ее диаметр должен быть в 2 раза меньше толщины деталей плюс 1 мм.
2. Правый применяют для сварки заготовок толщиной более 3 мм с разделанными под углом кромками. Пламя ведут от левого края стыка к правому, присадочную проволоку, опустив конец в сварочную ванну, продвигают вслед за мундштуком. Ее диаметр не должен превышать половины толщины деталей. За счет лучшей защиты сварочной ванны пламенем при правом способе качество швов выше, чем при левом. Кроме этого на 10% сокращается расход газа и на 20% продолжительность процесса.

У сварки пропаном и альтернативными газами есть особенности, учитывать которые новичкам трудно. Поэтому на начальном этапе обучения для начинающих сварщиков лучше использовать стандартную смесь кислорода с ацетиленом. Отработку навыков проводят на разных видах металла.

Технология сварки газовых труб

Процесс монтажа газовых трубопроводов и их ремонта имеет особую актуальность в современном мире. Для сборки как газопроводных магистралей, так и монтаж разнообразных второстепенных ответвлений трубопроводов традиционно применяют дуговую сварку. Такой способ соединения позволяет гарантировать не только высокую прочность, но и абсолютную герметичность. Последний параметр наиболее актуален, так как газ по трубопроводам транспортируется под высоким давлением.

Способы сварки газовых труб

Технологию сварики трубопроводов нужно подбирать с учетом диаметров соединяемых стальных труб и толщины их стенок. В зависимости от этих параметров для сварки и ремонтов газопроводов можно применять: Ручную электродуговую сварку покрытыми штучными электродами (MMA); Аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым электродов в среде инертного газа (TIG); MIG/MAG – механизированную сварку плавящимся электродом в среде защитного газа; При выборе сварочного процесса необходимо учитывать, что каждый процесс имеет определенные специфические особенности. Предлагаем небольшой анализ этих видов сварки.

Ручная дуговая сварка

Это одна из самых распространенных технологий при строительстве и ремонте газопроводов. Данным методом можно сваривать газовые трубы в различном пространственном положении. Это наиболее простой, дешевый и доступный метод сварки. Ручная дуговая сварка позволяет получать качественное соединение трубных деталей, так как при соединении задействуются межкристаллические связи. Таким образом, расплавленный металл со стержня электрода и кромок свариваемых труб образует единую сварочную ванну и после кристаллизации образует варной шов. Профессиональное соединение труб газоснабжения методом электродуговой сварки осуществляется по следующему алгоритму: С торцов соединяемых трубных заготовок удаляется грязь, ржавчина, масляные и другие загрязнения. Для лучшего результата их нужно зачистить до чистого металла, особенно, если на них есть ржавчина. Используя специльные приспособления, либо болгарку со шлифовальным кругом, формируется разделка кромок. Угол разделки в оптимальном варианте должен быть суммарно около 60°, то есть по 30° на каждую кромку. Свариваемые трубы сводятся вместе, при этом обязательно соосно центрируют относительно друг друга. Процесс сварки начинается с выполнения прихваток длинной в 3-4 см. Их количество зависит от диаметра трубы. Однако прихватывать нужно не меньше, чем в 3 местах. К тому же угол между ними должен быть около 120 0 . После выполнения прихватов непременно нужно выполнить зачистку старта и остановки каждой прихватки, а также проверить соосность соединяемых трубных деталей. Если соосность выдержана, можно приступать непосредственно к окончательному свариванию стыка. Следует помнить, что каждая остановка сварки требует зачистки для удаления возможных дефектов в кратере. При соединении труб с толщиной стенок до 4 мм рекомендуется осуществлять процесс сварки за один проход. Если толщина стенки больше 4 мм, то необходимо выполнить как минимум два прохода с обязательной зачисткой шва от шлаковой корки после каждого прохода.

Сварка MIG/MAG

В основу сварки газопроводов по методу MIG/MAG заложена дуговая сварка с применением стальной плавящейся проволоки (электродов) в среде защитных газов. Такой сварочный процесс можно производить в полуавтоматическом либо автоматическом режиме. При механизации операции перемещения сварочной горелки осуществляется автоматически. Для применения этого метода компания КЕДР предлагает сварочные аппараты серии PRIME и PRO. Процесс сварки по данной технологии основан на способности мощной электрической дуги, создаваемой между плавящимся электродом и изделием, нагревать до плавления как кромки соединяемых труб, так и присадочную проволоку. Расплавленный металл создает своеобразную сварочную ванну. При этом зону сварки от неблагоприятного воздействия окружающей среды надежно защищает газ (углекислота или смесь газов на основе аргона), постоянно подаваемый в рабочее пространство. Способом MIG/MAG можно производить неразъемное соединение газовых труб как из низко-, так и высоколегированных сталей. На качество свариваемого стыка оказывает непосредственное влияние такие факторы, как: параметры сварочного процесса: сварочный ток и напряжение; скорость подачи присадочной проволоки; количество и качество подаваемого защитного газа; качество подготовки кромок свариваемых труб; правильно подобранные сварочные материалы; соблюдение технологии сварки.

Аргонодуговой способ

Применение вольфрамовых неплавящихся электродов – основная особенность сварки TIG. Хотя они и выполняют основную роль в создании электрической дуги, но не сгорают в процессе проведения сварочного процесса. Электрическая дуга за счет высокой мощности расплавляет основной металл — кромки соединяемых газовых труб – и присадочный пруток, подаваемый сварщиком в зону сварки. Для исключения окисления расплавленного металла, разрушения вольфрамового электрода и получения надежного и качественного сварного шва нужно исключить доступ в рабочую зону кислорода из окружающей среды. Это эффективно обеспечивается за счет постоянной подачи через сопло сварочной горелки инертного газа — чистого аргона. Образование шва происходит за счет действия дуги и одного из двух процессов: оплавления металла на кромках соединяемых трубных деталей; расплавления присадочной проволоки (прутка), постоянно поступающей в зону сварки (подаваемого сварщиком). Технология TIG пользуется большой популярностью в случаях, когда требуется сварка газопроводов из тонкостенных труб. Для профессионального осуществления такого сварочного процесса компания КЕДР предлагает широкий ассортимент специальных установок аргонодуговой сварки серий PRO и PRIME. У нас можно подобрать аппарат TIG с различными эксплуатационными параметрами.

Газовая сварка

Данный метод сварки газовых труб основан на принципе разогрева до состоянияплавления торцев соединяемых деталей и заполнения зазора между ними за счет расплавления присадочной проволоки. Такая технология не дает возможности объединить получения высокого качества сварного соединения, так как образуется широкая зона термическаго влияния и снижаются механические характеристики металла. В связи с этим данный сварочный процесс не способен обеспечить высокую прочность и долговечность соединения при сварке газовых труб. Для проведения газовой сварки нужно обязательно зачистить до металлического блеска торцы соединяемых труб. Такой способ позволяет сваривать трубы с различной конфигурацией сечения. При этом не требуется делать разделку на их торцах. Как описано выше, сварка газовых труб может осуществляться несколькими способами. Выбор оптимальной технологии в основном зависит от геометрических параметров соединяемых трубных деталей и функционального назначения газопровода. Однако для получения наиболее прочного и качественного сварного соединения рекомендуем применять электродуговой метод.

Сварка в строительстве трубопроводов

Классификация трубопроводов

Такие инженерные сооружения специалисты классифицируют по нескольким основным факторам: По функциональному назначению: Магистральные. Прокладываются для транспортировки различных веществ на значительные расстояния. Как правило, по ним перекачивают газ, нефть, воду. Непременно комплектуются насосными станциями. Технологические. Используются в большинстве промышленных предприятий для обеспечения производственного оборудования необходимым для выполнения технологических процессов жидким и газообразным сырьем, таким как газ, пар, вода, определенные нефтепродукты, сжатый воздух. Также довольно часто такие трубопроводы задействуют для транспортировки изготовленной продукции. Коммунально-сетевые. С их помощью обеспечивается подача горячей и холодной воды, пара к бытовым потребителям. Такие трубопроводы отличаются достаточно сложным монтажом, так как для их нормального функционирования необходимо множество изгибов, переходов, распределительных соединений. Судовые и машинные. Их монтируют, как правило, на морских добывающих платформах и крупных судах. Наземные и надземные. Для прокладки надземных требопроводов используют разнообразные балки, эстакады, опоры, позволяющие гарантированно удерживать трубы над поверхностью грунта. Подземные. Укладываются в траншеях либо в специальных каналах. Подводные. Прокладывают по дну озер, рек, морей. Плавающие. С помощью специальных устройств удерживаются на поверхности воды. По виду транспортируемого материала: Газопроводы. Они могут быть как магистральными, так и коммунальными. На пути укладки такого типатрубопроводов обустраивают распределительные станции. Для строительства магистральных газопроводов применяют трубы диаметром до 1,5 метров. А для прокладки коммунальных газопроводов используют трубный металлопрокат с поперечным сечением до 2 дюймов. Нефтепроводы. С помощью таких магистральных и коммунальных трубопроводов осуществляют доставку к перерабатывающим предприятиям как нефти, так и продуктов ее переработки. Их прокладывают не только наземным, но и подземным, и даже подводным способом. Водопроводные. Как правило, это коммунальные системы для подачи холодной и горячей воды бытовым и промышленным потребителям. В последнее время все чаще их прокладывают с использованием металлопластиковых труб. Но иногда строят и магистральные. Канализационные. С их помощью производят из зданий различного назначения отвод жидких хозяйственно-бытовых отходов. По способности выдерживать определенное давление транспортируемого по трубам материала: Низкого давления. Прокладываются для передачи жидких и газообразных веществ под давлением до 12 атмосфер. Среднего давления. Для транспортировки разнообразных продуктов в жидком либо газообразном состоянии с давлением в диапазоне 12…25 атмосфер. Высокого давления – гарантированно выдерживают давление больше 25 атмосфер. Традиционно это газовые и нефтяные магистральные трубопроводы. Также трубопроводы могут строиться с учетом необходимости выдерживать определенные температуры, противостоять степени агрессивности передаваемых веществ.

Способы сварки трубопроводов

Магистральные трубопроводы для транспортировки разнообразных материалов сваривают чаще всего с применением дуговых методов сварки. Автоматическая электродуговая сварка под флюсом используется для выполнения больше 60% всех сварных стыков на магистральных трубопровожах. Такая технология наиболее эффективна при сварке поворотных стыков трубопроводов, имеющих диаметры в диапазоне 219…1420 мм. Для выполнения сложных неповоротных стыков чаще всего пользуют ручную дуговую сварку. Такой способ соединения дает возможность выполнять сварочный процесс в различных пространственных положениях. Большой популярностью при строительстве нефтепроводов и газопроводов пользуется механизированный способ сварки с применением порошковой проволоки, позволяющей получать правильную геометрию сварочного шва в различных пространсвенных положениях. Такая технология сварки трубопроводов дает возможность оптимизировать затраты на их строительство. Механизированный сварочный процесс позволяет повысить производительность и осуществлять сварку со скоростью 30…60 см/мин, а при ручной дуговой сварке этот показатель составляет около 10…20 см/мин .

Требования к подготовки трубы перед сваркой

• Флюс для кузнечной сварки своими руками
• Практические работы по сварки ручной дуговой
• Станок для сварки трением
• Сварка сила тока и напряжение
• Что такое сварочная смесь

https://mdmetalla.ru/svarka/tehnologiya-svarki-gazovyh-truboprovodov.html