Разделка кромок под сварку, виды разделки для труб и с какой целью ее выполняют

Какие виды соединений существует?

В большинстве случаев обработка стыков труб до и после сварки производится с использованием условного электрического источника подачи переменного тока. В большинстве случаев, электроток является самым выгодным по экономическим соображением вариантом, который позволяет проводить сварочные работы с минимальными финансовыми затратами, по сравнению с использованием источника постоянного тока.

В целом, при проведении сварочных работ, используется несколько вариантов соединений, в частности:

  • Стыковой метод.
  • Соединение под угловым расположением.
  • Внахлёст.

Каждый из этих вариантов также имеет несколько подвидов, которые отличаются по основным техническим, механическим и иным параметрам, например по количеству используемых швов, по наличию или же по отсутствию скосов применяемых кромок, по способу проведения состыковочных операций.

Зачем подготавливать кромки и как правильно обработать поверхность

Предварительная разделка кромок под сварку при толщине металла 5 миллиметров выполняется обязательно, согласно сварочным нормам. Это делается для того, чтобы проварка элементов была глубокой, жидкий металл электрода заполнил полости между соединяемыми частями, и застывший шов обеспечил прочность конструкции.

Государственные стандарты подготовки кромок индивидуально подобраны для всех типов сварочных соединений (швов) листового металла:

  • Стыковое;

  • Угловое;

  • Тавровое (Т-образное);

  • Нахлестовое.

Разделка кромок под сварку труб – отдельный сборник сертифицированных стандартов по обработке кромок трубных соединений. ГОСТы также отделяют стыковые, нахлесточные и угловые соединения, где скос кромок подбирается исходя из толщин свариваемых металлов.

Когда сечения и скосы выполнены согласно стандартам, сварщики приступают к другому, не менее важному этапу подготовки – зачистке и обезжириванию. Для этого мастер использует специальную ручную стальную щетку или абразивные зачистные круги, а затем – растворитель или ацетон для химического обезжиривания поверхности.

Обезжиривание и зачистка перед сваркой – неотъемлемые особенности качественной профессиональной работы. Элементы сварки зачищаются после среза и обезжириваются от следов ржавчины, маслянистых структур, влаги, окалин. Невыполнение этого этапа приводит к необратимым последствиям:

  • Хрупкий сварный шов;

  • Неоднородный шов (включения шлаков в металл);

  • Появление пор и микро завоздушин в шве;

  • Появления трещин по шву;

  • Пережог, перегрев металла.

Важно соблюдать последовательность действий:

  1. Отрезать.

  2. Подготовить кромку (снять фаски).

  3. Зачистить от следов коррозии, старой краски, лака и прочих материалов.

  4. Обезжирить.

Только после этого можно делать наметку и прихваты, и возможности обработать кромки больше не будет.

Как осуществляется подготовительная работа?

Для того чтобы  обработка концов труб под сварку прошла идеально и без лишних проблем, необходимо правильно организовать рабочий процесс подготовительных работ, которые включают несколько технологических этапов.

  • Правка концевых соединений, которые подвергаются сварке.
  • Зачистка труб перед сваркой от образования загрязнений, мусора, обезжиривание и т.д.
  • Комплексная сборка труб к подсоединению.

Проведение правки. Как правило, во время транспортировки трубы имеют свойство деформироваться, и для того, чтобы избежать ненужных досадных ситуаций, проводится подготовка труб к сварке на газопроводе для придания идеальной круглой формы конструкциям трубы концевых соединений.

Деформированная труба

Деформированная труба

Для примера приведём вариант исправления кривизны при помощи гидравлического домкрата, а также с использованием для вставки специальных радиальных прокладок, которые вставляются во внутреннюю часть трубы.  При помощи домкрата производится подготовка труб к сварке под углом 90, радиальные прокладки выравнивают неровные участки, и труба становится идеально круглой и подготовленной к сварочным работам.

Очистка концевых соединений. Для того чтобы труба имела идеальную конструкцию после сварочных работ, необходимо произвести размагничивание труб перед сваркой, а также обработать поверхность специальными чистящими составами. В качестве чистящего вещества, используют доступные материалы и средства. Например, для очистки от скопившегося налёта или масла, используют обычное дизельное топливо или бензин.

Зачистка труб перед сваркой

Зачистка труб перед сваркой

Сборочный процесс. Окончательным этапом является сборка стыковых соединениях, после того, как пройдёт обработка труб после сварки. Этот процесс требует выполнение в обязательном порядке 3 основных правила, которые знают специалисты по сварочным работам.

  • Общая поверхность всех стыковых соединений должны полностью совпадать.
  • Технологическая ось основного трубопровода не должна быть нарушена, ни под каким предлогом.
  • Общий технологический зазор между соединениями должен совпадать по всему диаметру обрабатываемой трубы.

Сборочный процесс допускается выполнение в ручном режиме, но для труб большего диаметра или для более точных производственных операций используются центраторы, которые в свою очередь делятся на внутренние и наружные приспособления.

После окончания всех подготовительных работ можно приступать к основной работе, которая включает в себя сварочные работы специального типа.

Не последнее место занимает знание целевого предназначения трубопроводной магистрали. Зная конечную цель эксплуатации трубопровода, применяется соответствующий тип варочной технологии:

  • По варианту используемой энергии, которая подразделяется на дуговую, лучевую, а также на плазменную или газовую.
  • По типу защитного слоя, который может быть как под флюсом, так и под воздействием газовой среды.
  • По уровню автоматизации, который может быть – автоматическим, полуавтоматическим, а также ручной.

По статистике, для магистральных трубопроводов общего и специального назначения, почти в 70% случаев используется автоматический вариант сварочных работ с использованием флюса.

Несмотря на то, что подготовительный этап требует минимальное использование сварочного оборудования, необходимо соблюдать все требования пожарной и электробезопасности, которые позволяют грамотно и безопасно осуществлять технологические процессы. К работе допускается только специалист, имеющий соответствующий разряд подготовки.

Перед началом работы, проводится общий и специальный инструктаж мастера и исполнителя, которые подписывают соответствующие документы. Во всех случаях, исполнителям предоставляется технологическая карта, в соответствии с которой осуществляется общий фронт работ.  По окончании подготовки, исполнители также проводят ознакомительные действия при работе со сварочным оборудованием.  В непосредственной близости должны располагаться основные средства пожаротушения и электрозащиты, в случае возникновения непредвиденных ситуаций.

Типы готовых кромок – какие бывают и как выбирать

Угол разделки кромки (α) – его наличие обеспечивает плотный шов и качественную сварную ванну.

Длина скоса кромки (L) – обеспечивает плавный переход толщины металла.

Размер притупления кромок (S) – начинается там, где заканчивается скос и обеспечивает устойчивость сварки, равномерное наложение шва.

Зазор между двумя кромками (а) – требует внимательности и правильного подхода, т.к. от его величины зависит полнота провара.

Смещение кромок относительно друг друга (δ) – влияет на прочность соединения и допускается не более 10% от толщины металла.

alt

Опытный сварщик знает все виды разделки кромок под сварку по ГОСТу и умеет их подобрать в зависимости от толщины металла, типа соединения и способа сварки. Стандарт для наиболее распространенной ручной дуговой сварки (ГОСТ 5264-80) включает по 4 и более типов форм кромок для каждого типа соединения:

  • Для стыкового – 15 видов кромок;

  • Для углового – 5 видов кромок;

  • Для таврового – 4 вида кромок;

  • Для нахлесточного – один вид: без скоса кромок.

Такие линейные типы сварных соединений, где требуется предварительная разделка кромок, встречаются на каждом шагу:

  • Металлоконструкции;

  • Металлические инсталляции – предметы искусства;

  • Винтовые и пожарные лестницы;

  • Отдельные виды перил и ограждений;

  • В судостроении и ремонте.

стыков трубопроводов

9.22. Корневой слой
неповоротных вертикальных и горизонтальных стыков труб диаметрами 133…560 мм
с толщиной стенки 10 мм, изготовленных из сталей марок Ст. 20, 15ГС, 12Х1МФ,
накладывают с помощью автоматической сварки неплавящимся вольфрамовым
электродом в среде аргона.

9.23. Сварку производят
автоматами с подачей присадочной проволоки (ТА-2М, АК-2, АТ-159-3М, АСТМ-6,
АСТН-100) или без нее (АТА-3М, АК-1).

9.24. На месте сварки
должен быть оборудован пост автоматической сварки, снабженный источниками
питания дуги (преобразователями постоянного тока ПСО-300-2, ПД-501, ПД-305,
ПСО-500 или другими преобразователями с крутопадающей внешней характеристикой),
балластным реостатом и баллоном с аргоном (на баллоне устанавливается редуктор,
позволяющий измерять расход аргона), а также пост ручной сварки неплавящимся
электродом в среде аргона для наложения прихваток.

9.25. Подключение,
настройку и эксплуатацию оборудования необходимо осуществлять в соответствии с
инструкциями по его эксплуатации.

Перед началом работы сварщик должен проверять исправность
механической и электрической частей автомата.

Разделка кромок под сварку, виды разделки для труб и с какой целью ее выполняют

9.26. Концы труб должны
быть обработаны и собраны в соответствии с табл. 9 (разделки Тр-6б, Тр-7а и
Тр-7б).

9.27. Прихватку собранных
стыков, а также их подогрев осуществляют в соответствии с разделами 4, 5.

Зазор между трубами, указанный в табл. 9 для
разделок Тр-6б и Тр-7а, соответствует зазору при сварке корневого слоя с
присадочной проволокой. Если же сварку этих стыков выполняют без присадки, то
трубы необходимо собирать с зазором не более 1 мм.

9.28. Сборку и сварку
стыков необходимо выполнять с помощью центровочных приспособлений (см. разделы 3, 6).

9.29. Режимы сварки подбирают в зависимости
от марки свариваемой стали, толщины стенки материала и конструкции стыка (табл.
14).
Режимы корректируются во время сварки пробных стыков (изменяют силу тока,
оставляя другие параметры постоянными).

9.30. Стыки труб из Ст.20
всегда следует сваривать с присадочной проволокой Св-08ГС (разделки типов Тр-6б
и Тр-7а – автоматом с механизмом подачи проволоки, разделку Тр-7б – автоматом
без такого механизма), трубы из других сталей можно сваривать с присадкой и без
нее.

9.31. При сварке
автоматами ТА-2М, АК-2, АК-3 используют проволоку диаметром 1,6 мм, автоматами
АТ-159-3М, АСТМ-6, АСТН-1000 – диаметром 1,2; 1,6 и 2 мм.

9.32. Скорость подачи
сварочной проволоки можно регулировать в пределах 1…3,4 м/ч в зависимости от
значения зазора между трубами. Если стык собран с неравномерным по периметру
зазором, то сварку с присадочной проволокой производят
только на тех участках, где зазор превышает 1 мм. При подходе сварочной головки
к участку с зазором менее 1 мм сварщик должен выключить подачу проволоки и
продолжать сварку на том же режиме.

9.33. Для предотвращения
образования трещин в кратере шва, заканчивая сварку, необходимо постепенно
гасить дугу и обеспечить хорошую газовую защиту сварочной ванны.

9.34. Высота (толщина)
корневого слоя выполненного автоматической аргонодуговой
сваркой, должна составлять не менее 3 мм, переходы шва к поверхности труб и
кромкам должны быть плавными.

Таблица 14

Ориентировочные режимы
автоматической сварки неплавящимся электродом в среде аргона стыков труб со
ступенчатой разделкой кромок

Диаметр и
толщина стенки трубы, мм

Сила тока, А

Ст. 20, 15ГС

133 ´ 10

90…100

194 ´ 15

110…120

219 ´ 12

105…115

12Х1МФ

194 ´ 20

115..125

219 ´ 16

115…125

219 ´ 19

120…130

245 ´ 18

115…125

273 ´ 15

115….125

273 ´ 32

120…130

1.
Другие параметры сварки имеют постоянные значения (скорость сварки 3…3,5 м/ч;
напряжение дуги 10…12 В; длина дуги 1…2 мм; диаметр вольфрамового электрода
2,5…3 мм; расход аргона 6…8 л/мин).

Разделка кромок под сварку, виды разделки для труб и с какой целью ее выполняют

2. В
случае двухскосной разделки кромок сила тока должна быть увеличена на 10…15 А
по сравнению с приведенными в таблице значениями. Остальные параметры сварки
остаются неизменными.

9.35. После окончания
сварки корневого слоя необходимо приступить к заполнению разделки остальной
части шва ручной электродуговой или полуавтоматической сваркой в среде
углекислого газа. Заполнение разделки после сварки корневого слоя необходимо
осуществить в течение одной смены.

Кромки для сварки труб, ГОСТы и особенности

Разделка кромок под сварку труб занимает отдельную категорию, так как трубные соединения – более сложные и требуют долговечности. Трудно перечислить все сферы деятельности, где «варят» трубы, наиболее часто встречаемые области, это:

  • Водопровод и канализация;

  • Отопление – трубы и радиаторы;

  • Бытовой газопровод;

  • Трубы арматура;

  • Газо и нефтепровод.

Разделка кромок труб под сварку ГОСТ 16037-80 распространяется на соединения из стали и учитывает особенности соединяемых элементов и типов соединений:

  1. Параметры конструкции элементов (труб, арматуры);

  2. Габаритные размеры (диаметр и толщина);

  3. Тип соединения (С – стыковое, У – угловое и Н – нахлесточное).

Условия и требования, описываемые в стандартах, обязательны к соблюдению и являются определяющими признаками качественной и «правильной» сварки. Они подходят для работы ручной дуговой сваркой, дуговой сваркой в защитном газе, дуговой сваркой под флюсом и газовой сваркой. Основные условные обозначения подробно описаны в стандарте 16037-80.

Обязательным также является качественная очистка и обезжиривание поверхности кромок и тех элементов трубы, которые будут участвовать в сварке.

Обрез трубы или участка делают по нанесенным на трубу отметкам: резать надо осторожно, учитывая толщину трубы и особенности отрезного круга (если Вы используете болгарку).