Сварка стыков труб

Стыки труб с толщиной стенок 3 мм и больше сваривают преимущественно электрической сваркой. Монтаж магистральных трубопроводов в настоящее время осуществляется по двум основным схемам: 1) одиночные трубы собираются и свариваются в секции на трубосварочных базах, а затем эти секции развозятся по трассе и там свариваются в непрерывную нитку; 2) одиночные трубы развозятся по трассе, где на специализированных стыковых машинах свариваются в непрерывную нитку. Более распространена первая схема.

Подготовленные под сварку и калиброванные концы труб точно центрируются с помощью хомутов, струбцин, и других сборочных приспособлений. После проверки правильности сборки стык двух труб прихватывается обычно в трех местах. При сборке стыка труб больших диаметров число прихваток увеличивается и их ставят примерно на расстоянии 350—400 мм друг от друга. Высота прихватки должна составлять 40—50% толщины стенки трубы. Качество металла прихваток должно быть не ниже качества шва. При постройке ответственных трубопроводов, как правило, применяют многослойную сварку, обеспечивающую хорошую плотность и улучшенную структуру шва.

Электродуговую сварку стыков труб в секции следует выполнять в нижнем положении с поворотом труб по мере наложения шва. Весь стык разбивается на четыре участка. Сварку ведут снизу вверх. Первый слой является наиболее ответственным, так как он должен обеспечить хороший провар вершины стыкового V-образного шва, которую осмотреть и подварить после сварки нет возможности. Заварка первого слоя должна обеспечить полное проплавление притупленных кромок обоих концов труб, чтобы повысить прочность сваренного стыка и избежать образования подтеков жидкого металла изнутри трубы, которые увеличивают сопротивление движению газов или жидкостей.

После заварки этих участков звено труб поворачивается на 90°. Второй слой при сварке стыков труб диаметром до 600 мм накладывают в одном направлении по всей длине окружности стыка, вращая или перекатывая свариваемую секцию. Третий слой накладывают так же, как и второй, но в обратном направлении. Перед наложением каждого последующего слоя шва предыдущий должен быть тщательно очищен от шлака и брызг до металлического блеска. Высота первого слоя составляет 40—60% от толщины стенки трубы. Высота второго слоя с первым должна составлять от 70 до 90% толщины стенки трубы, а третий слой должен заполнить всю разделку и образовать необходимое усиление.

В случае двухслойной сварки стыка труб первый слой должен иметь высоту, равную 60—70% толщины стенки, а второй слой должен заполнить всю разделку и иметь необходимое усиление. При сварке участками или слоями конец каждого предыдущего участка или слоя должен перекрываться началом последующего слоя на длину 10—15 мм. Кратер последнего слоя должен быть выведен на основной металл трубы в сторону от шва на 8—10 мм.

В последние годы находит широкое применение автоматическая сварка под флюсом поворотных стыков труб. Основными затруднениями ее применения являются: 1) затекание металла шва внутрь трубы, для чего необходимо либо применить технологическую подкладку внутри стыка, либо предварительно произвести вручную заварку корня шва; 2) стекание расплавленного металла и шлака при сварке стыков труб средних диаметров и особенно при сварке стыков труб, диаметр которых менее 150 мм; 3) невозможность наблюдения за формированием шва в процессе сварки.

Существует несколько способов автоматической сварки поворотных стыков труб, обеспечивающих требуемое их качество: 1) сварка с подкладным кольцом; 2) сварка со свободным формированием корня шва внутри трубы и с принудительным формированием шва снаружи; 3) двухсторонняя сварка под флюсом; 4) сварка в среде углекислого газа.

Большое применение на практике имеет автоматическая сварка поворотных стыков труб с остающимся подкладным кольцом толщиной 4 мм и шириною 25—40 мм. Перед сваркой разрезное кольцо вставляют в конец одной трубы, плотно подгоняют его и прихватывают к внутренней поверхности трубы. На свободную выступающую половину кольца надевают и прихватывают конец второй трубы. Зазор при сборке стыка для автоматической сварки не должен превышать 1 мм, а для ручной сварки зазор должен быть не менее 3 мм.

Для автоматической сварки поворотных стыков собирается секция из трех-пяти труб и подается на специализированную автосварочную установку с торцовым вращателем. Сварка каждого стыка производится в два слоя. После заварки первого слоя на одном стыке сварочный автомат передвигают ко второму стыку, и производится заварка первого слоя на втором стыке. В это время на первом стыке удаляется шлак и идет подготовка под сварку второго слоя, которая начинается после наложения первого слоя на втором стыке и т. д.

В последние годы Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработана автоматическая установка для двухсторонней сварки под флюсом поворотных стыков труб диаметром 720 мм без подкладного кольца. На этой установке сперва заваривается на флюсоременной подушке внутренний слой стыкового шва сварочной головкой, которая на специальном устройстве находится внутри труб в нижней части стыка. После заварки внутреннего слоя шва включается наружная головка, которая заваривает наружный слой шва.

В настоящее время с успехом внедряется на практике автоматическая сварка, поворотных стыков труб в среде углекислого газа без подкладного внутреннего кольца. Этот вид сварки пригоден для стыков труб любых диаметров и позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях.

Сварка неповоротных стыков трубопроводов производится для соединения секций между собой при укладке трубопровода, для сварки монтажных стыков и для сварки стыков труб, когда поворот их около оси по каким-либо причинам невозможен. Сварка неповоротных стыков труб во многих случаях производится вручную электродами высокого качества. Сборка стыка труб производится подобно описанному выше, но в более трудных условиях, поэтому прихватки и сборочные устройства, закрепляющие концы труб в требуемом положении, должны быть более надежными. Наложение каждого слоя шва на неповоротном стыке производится двумя участками, длина которых составляет примерно половину длины окружности трубы.

В трубах большого диаметра число участков может быть три, а длина каждого около одной трети окружности трубы. Заварка слоя на каждом участке начинается в нижней части стыка и заканчивается наверху. Чтобы начало и кратер слоев не совпадали, начало каждого слоя смещают на 50—60 мм вправо или влево от самой нижней точки. Сварку неповоротных стыков труб должны выполнять высококвалифицированные сварщики, имеющие диплом на выполнение потолочной сварки в ответственных конструкциях.