Важным элементом подготовки труб является сборка стыков под сварку. Сборка под сварку заключается в совмещении кромок труб так, чтобы совпадали поверхности свариваемых труб и чтобы не была нарушена ось нитки трубопровода. При этом зазор между кромками должен быть одинаковый по всему контуру свариваемого шва.
Сборка и центровка может быть выполнена вручную, но такой способ очень трудоёмкий и не даёт требуемой степени точности. В настоящее время в практике применяют специальные приспособления, называемые центраторами. Для сборки стыков магистральных труб большого диаметра применяют внутренние центраторы, которые базируют сборку по наружной поверхности труб и поэтому более просты по конструкции. Однако при большой разностенности труб и их эластичности наружный центратор не обеспечивает должного качества сборки.
После сборки прихватывают стыки сварными швами длиной 60-80мм с расстоянием между прихватками от 300 до 400мм при диаметре трубы более 300мм. Прихватки выполняют аккуратно и такими же электродами, какими будет заварен стык; это обеспечивает однородность наплавленного металла и хорошее качество шва.
При сборке внутренним центратором можно рекомендовать вместо прихватки сплошную заварку корня шва в виде первого слоя. Это особенно желательно при низких температурах окружающего воздуха, вызывающих большие внутренние напряжения и образование закалочных структур и трещин в металле шва.
Способы и режимы сварки труб (трубопроводов).
Трубы изготавливают сварными и цельнотянутыми. Сварные трубы изготавливают различных диаметров и толщины стенки с помощью контактной, индукционно-прессовой и дуговой сварки как на переменном, так и на постоянном токе.
Трубопроводы свариваемые встык из труб, используют для подачи жидкостей и газа. Они работают при различных давлениях и температурах нагрева. Если рабочее давление в трубопроводах менее 0,07МПа, на них не распространяются правила Госгортехнадзора. Стыки трубопроводов на давление свыше 0,07МПа выполняются только аттестованными для этой работы сварщиками.
Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений установлены ГОСТ 16037-80 для стальных трубопроводов и ГОСТ 16038-80 для медных и медно-никелевых.
Допускаемое смещение кромок концов стальных труб при сборке встык под сварку составляет:
Толщина стенки, мм
3...4
5...6
7...8
9...14
15...
Смещение, мм, не более
1
1,5
2
2,5
3
Согласно ГОСТ 16037-80 для сварки стальных труб применяют следующую подготовку кромок:
Толщина стенки трубы, мм
без скоса для ручной дуговой сварки
2...4
без скоса для газовой сварки
1...3
с односторонним скосом под углом 30о для ручной дуговой сварки
3...20
с односторонним скосом под углом 30о для газовой сварки
4...7
Толщина стенки, мм
1...6
2...3
3...8
8...20
Зазор между кромками, мм
для ручной дуговой сварки
0, 5
1
2
для газовой сварки
0,5
1
Электроды для сварки труб должны обеспечивать наплавленный металл с временным сопротивлением и пределом текучести не менее нижнего нормативного предела у основного металла, а показателей пластичности металла шва для трубопроводов горячей воды и пара по правилам Госгортехнадзора должны отвечать следующим минимальным нормам:
угол загиба, град.
Углеродистая сталь
120
Молибденовая
60...80
Хромомолибденовая
40...50
Хромовадиевомолибденовая
40... 50
Аустенитная сталь
100
Ударная вязкость, Дж/м2
Для всех сталей, кроме аустенитного класса
5Х105
Аустенитная сталь
7Х105
Сварные стыки труб подвергаются различным видам контроля качества и обязательно выборочному просвечиванию в количестве 5 – 10% (первая проверка) и 10 – 25% (вторая проверка) от числа стыков, сваренных каждым сварщиком.
Обязательно металлографическому контролю подлежат стыки трубопроводов первой и второй категории для перегретого пара и горячей воды. К первой категории относятся трубопроводы перегретого пара с давлением выше 4МПа и температурой выше 350о С и горячей воды с температурой выше 184о С; ко второй категории – трубопроводы перегретого пара с давлением до 3,8МПа и температурой 350о С и горячей воды с температурой от 80 до 184о С. Для труб из углеродистых и низколегированных сталей для металлографического исследования вырезают по одному шлифу, для труб из аустенитной стали - по четыре шлифа.
Трубопроводы газовых сетей для жилых, общественных и производственных зданий, работающие под давлением до 1,2МПа, изготавливают в соответствии с требованиями, которые содержит Строительные нормы и правила.
Согласно этим нормам сборка трубопроводов производится на сварочных прихватках длинной 30 – 40мм и высотой, равной половине толщены стенки. Техника сварки стыков трубопроводов принимается в зависимости от диаметра трубы, толщены её стенки и химического состава металла. Различными технологическими приёмами свариваются поворотные и неповоротные стыки трубопроводов.
Ручная сварка стыков труб покрытыми электродами используются при наложении корневого шва без подкладных колец, а также при изготовлении и монтаже трубопроводов в неудобных для механизированной дуговой сварки условиях: стыки коленообразного гнутого трубопровода, проходящего через естественные преграды (вводные, горные и др.), соединения секций в длинные плети, фланцев, заглушек и т.д.
Корневой шов выполняется электродами 1,6 – 3мм в зависимости от толщины стенки трубы, а остальные швы могут выполняться более производительными видами сварки (автоматом или полуавтоматом).
При ручной сварке всего стыка целесообразно выполнять его в несколько слоёв: при толщине стенки 4 – 5мм-в два шва слоя (не считая корневого), при 10 12мм-вчетыре слоя электродами диаметром 3 – 4мм. Ручная газовая сварка выполняется только в один слой.
Ручную дуговую сварку стыков трубопроводов выполняют двумя способами: сверху вниз и снизу вверх.
Сварочный ток, применяемый для сварки электродами с фтрористо-кальциевым покрытием, А
Диаметр электрода,мм
Пространственное положение сварного шва
нижнее
вертикальное
полупотолочное и потолочное
3
140-160
150-170
120-150
4
180-220
160-180
140-160
5
220-260
200-230
сварку не ведут
Сварка сверху вниз происходит на большой скорости и с меньшим сечением валика (с меньшим количеством шлака), это привод к лучшему структуре и большей вязкости металла шва, что особенно важно при работе на морозе. Другие преимущества способа сварки сверху вниз заключаются в меньшем усилении шва, снижении времени на защиту от шлака и в отсутствии необходимости заварки кратера. Сварка сверху вниз выполняется электродами марок ОЗС-9, ВСЦ-1, ВСЦ-2, ВСФС-50. Этими же электродами можно выполнять сварку и снизу вверх.
