Найбільш поширеним способом з'єднання труб як на магістралях, так і на різних другорядних відгалуженнях труб з низьким або високим тиском у промислових, виробничих і побутових умовах є зварене з'єднання. Це пов'язано з тим, що воно здатне забезпечити високу герметизацію з'єднання і міцність, порівнянну з міцністю стінок цільного ділянки труби. Такий тип з'єднання є нерозбірним і тому використовується на відгалуженнях, виразках, поворотах, стиках труб в місцях, де не потрібно постійне обслуговування техперсоналом. У цій статті ми поговоримо про те, як варити труби електрозварюванням.
Переваги та недоліки електрозварювання Можна виділити наступні переваги зварних з'єднань: 1. Можливість отримання сполук великих розмірів. 2. Відсутність змін зовнішніх і внутрішніх розмірів за рахунок з'єднувального шва. 3. Використання для зварювання матеріалу, аналогічного матеріалу труби, за рахунок чого зберігаються всі властивості трубопроводу. 4. Дешевизна і простота методу.
Недоліки зварних з'єднань в основному викликані низькою кваліфікацією зварника внаслідок його недосвідченість, недотримання правил і вимог технології, які привели до неповного зварюванню, утворення тріщин, зсувів і залишкових напружень в області зварного шва в результаті недогріву або перегріву. Іншим недоліком можна назвати складності при коригуванні дуги для забезпечення однакових умов формування шовного з'єднання, так як електрод у дузі постійно плавиться і нерівномірно переміщається уздовж поверхні труби. Крім того, визначити якість з'єднання без застосування спеціальних приладів, а також оцінити структуру зміненого металу можна лише за зовнішніми ознаками.
Основи процесу Процес зварки полягає в тому, щоб між зварюваних металевим матеріалом і електродом утворилася електрична дуга, під впливом якої розігріваються певну ділянку труб і електрод, в результаті чого вони плавляться і два склади перемішуються. Величина оплавлення залежить багато в чому від діаметра електрода, матеріалу труби, режиму зварювання, швидкості пересування дуги по поверхні.
Електрод має спеціальне покриття, яке під час плавлення створює в дузі особливі умови, що перешкоджають взаємодії металу з повітрям і утворення захисної плівки. У той же час матеріал труби і розплавлений матеріал електрода при знаходженні в дузі сприяють створенню зварного шва при видаленні дуги і охолодженню. На поверхні зварного з'єднання утворюється шлак, який згодом потрібно видалити.
Який інструмент знадобиться для зварювальних робіт Для електрозварювання першим ділом знадобиться зварювальний апарат. На сьогоднішній день є два типи таких пристроїв: • Апарати, виготовлені на основі понижувального трансформатора, в якому регулювання струму зварювання відбувається шляхом зміни магнітного зазору, положення реостата або іншими регуляторами. Він уже морально застарів і практично не використовується, тому що він має значну вагу, і його транспортування може бути скрутною.
• Інвертори, що працюють на високих частотах. У них застосовано менший трансформатор, за рахунок чого апарат став легшим і транспортабельним. Регулювати режим зварювання в ньому можна з досить високою точністю. Однак в експлуатації вони менш надійні і вимагають від зварника відповідної кваліфікації. Зверніть увагу! Зварювальні апарати можуть бути запитані від мережі в 220 В або 380 В, також бувають суміщені варіанти. Розраховані на 380 В, більше підходять для мережі, в якій відсутні скачки напруги або просадки. Для слабких електромереж оптимальним вибором стануть сучасні інвертори.
Крім зварювального апарату знадобиться наступний допоміжний інвентар: • Обов'язково потрібно мати маску зі спеціальним світлофільтром, щоб можна було бачити місце зварювання, а обличчя й очі були захищені від попадання іскор і розплавленого металу. Крім того, знадобиться спецодяг, яка повністю захищає частини тіла і товсті рукавички, виготовлені із замші, щоб зажим з електродом надійно тримався в руці. • Щітка по металу для зачистки місця перед зварюванням і для видалення окалини. • Електроди, які підходять за характеристиками для конкретних умов. • Молоток для збивання окалини.
Як підібрати електрод? Перед тим як варити труби електрозварюванням, необхідно вибрати відповідний електрод, так як від його вибору багато в чому залежить якість шва, а відповідно, і тривалість експлуатації трубопроводу. Він являє собою металевий стрижень, покритий спеціальним шаром для зварювання. Електроди відрізняються товщиною стержня і кількістю обмазки. Для труб застосовують стрижні з товщиною від 2 до 5 мм. Покриття при цьому може складати від 3 до 20% від загальної маси.
Зверніть увагу! Так як при створенні дуги потрібна особлива атмосфера, що перешкоджає попаданню повітря, отже, стрижні з більш товстим покриттям будуть якісніше. Проте їх розмір повинен бути однаковий по всій довжині стержня, не мати раковин і тріщин або будь-яких інших дефектів. Але чим більше обмазки, тим більше утворюється шлаку, який являє собою неметалеве з'єднання, значно втрачає свої властивості міцності після охолодження, тому необхідно знаходити якийсь компроміс при виборі.
В залежності від товщини труби електроди вибирають таким чином: • При товщині стінок труб, що зварюються менше 5 мм вибирається електрод з товщиною 3 мм. • При товщині більше 5 мм підбирають електрод 4 або 5 мм в залежності від необхідної товщини шва і ступеня проварки. • При багатошаровому методі формування зварного шва зазвичай використовують 4 мм електроди.
Зверніть увагу! Підібрати товщину електрода можна експериментальним шляхом. Так як струм прямо пропорційний товщині стрижня, то відповідно, буде збільшуватися електрична дуга, і труба буде плавитися швидше. У той же час існує мінімальна величина струму, нижче якої якість зварювання помітно погіршується. Тому потрібно знати, як правильно вибрати електрод, при якому забезпечується достатній проходить струм. Орієнтиром може слугувати сухий тріск дуги без додаткових шумів.
Підготовка до процесу Перед початком зварювання потрібно переконатися у відсутності поруч горючих і вибухонебезпечних речовин і матеріалів. Якщо такі є, то краще їх захистити яким-небудь негорючим матеріалом і поставити поруч ємність з водою на всякий випадок. Кромки і поверхні труб поблизу зварного шва необхідно зачистити. Після цього необхідно надійно закріпити заземлення, а також перевірити цілісність кабелю. На трансформаторі зварювального апарату встановлюється необхідний струм відповідно до товщини зварюваних труб. Потім слід запалити дугу шляхом повільного переміщення електрода на відстані 5 мм від поверхні труби приблизно під кутом 600, в результаті чого повинні з'явитися іскри. Після цього електрод необхідно перенести до місця зварювання, утримуючи його на такій же відстані від труби.
Зверніть увагу! Оскільки під час зварювання електрод буде зменшуватися, то його слід в міру необхідності наближати, щоб відстань не змінювався. Якщо дуга не запалює, то слід збільшити струм до появи іскор. Якщо і після цього не вдається запалити дугу, то слід взяти електрод товстіший. Зазвичай для поворотних стиків ток на зварювальному апараті при товщині електрода 3 мм і труби до 5 мм повинен становити в районі від 100 до 250 А, а неповоротних - 80-120 А.
Опис процедури зварювання труб Після досягнення постійного горіння дуги можна приступати безпосередньо до зварювання. Під час зварювання переміщують дугу наступним чином: • поступально уздовж зварного шва, завдяки чому дуга буде стабільною; • поздовжньо для створення тонкого шва з висотою, яка залежить від швидкості переміщення електрода уздовж поверхні; • поперечно, щоб забезпечити необхідну товщину шва, рухаючи стрижень коливальними рухами.
Труби з малим діаметром і товщиною стінки зварюються безперервним швом, в той час як труби з товстими стінками - переривчастим. Зварювання стиків повинні проводитися до повного зварювання стику без перерв. При зварюванні стиків з товщиною стінок до 6 мм виконують два зварних шару, при товщині до 7 мм - в три шари, а при більш товстих стінках - в чотири. Зверніть увагу! Кожен проварюють шар повинен бути очищений перед наварюванням наступного для того, щоб забезпечити однорідність зварного шва. Перші шари зазвичай навариваются східчасто, починаючи від кромок труб з розплавленням, а наступні рівномірно суцільним шаром. Ступінчастий варіант застосовується при товщині труб більше 8 мм: базовий шар накладається шляхом поділу поверхні труб на певні зони з невеликою площею і зварювання через одну площадку, а потім доварюють припущення. Після проварювання першого шару його оглядають на наявність тріщин, тому що від цього залежить якість всього шва. Якщо такі є, то їх виплавляють і зварюють заново.
Наступні шари зварюються шляхом провертання труби або рівномірного переміщення електрода уздовж поверхні шва, причому початкову точку зварювання зміщують щодо кінцевої приблизно на 20-30 мм по відношенню до попереднього шару і змінюють напрямок руху електрода на протилежне. Останній шов виконується з рівною поверхнею і плавним переходом до розміру діаметра труб. Якщо зварюються труби з квадратним перетином, то їх кінці необхідно жорстко закріпити, щоб метал не повело, і труба не деформувалася. Після закінчення зварних робіт поверхні очищаються від шлаку.
