Способы сварки металлических труб и стандарты ГОСТ

Монтаж магистралей любого назначения из трубопроката производится чаще всего с помощью сварочных работ. Причём сварка труб в домашних условиях может производиться двумя способами:

• Дуговым;
• Газосварочным.

При этом оба вида сварки можно поделить на категории:

• Пластическая (сварка давлением);
• Сварка плавлением металла электрода и припоя.

К каждому из методов соединения металла предъявляются определенные требования, которых стоит придерживаться для получения высокого качества сварного шва.

Важно: сварочные работы производят в основном промышленным швом, который соответствует СНиП III-Г.9—62. Соблюдение норм и правил позволяет поучить шов высокого качества. При выполнении работ в основном используют автоматическое или полуавтоматическое оборудование.

Сварка дуговая электрическая

Этот тип соединения трубопровода выполняется при переменном или постоянном токе. Так, если речь идет о сварке труб при использовании постоянного тока, то к свариваемой трубе подсоединяют плюсовой провод, который подключен параллельно к плюсовому полюсу сварочного аппарата. А второй провод подключают к электроду и минусовому полюсу оборудования. Такая сварка называется сваркой с прямой полярностью. Если де провода соединяются в обратном (противоположном) порядке, то такое выполнение работ называют сваркой с обратной полярностью.

Важно: с точки зрения экономической выгоды более удобной считается дуговая сварка при переменном токе. В этом случае происходит меньшее потребление электроэнергии. Кроме того в этом случае обслуживание оборудования является более простым в отличие от ухода за оборудованием постоянного тока.

Сварка труб с помощью электродугового метода применяется по ГОСТ чаще всего для соединения элементов трубопровода, которые имеют внутренний просвет не менее 80 мм и толщину стенок от 3 мм. Электродуговая сварка выгодно отличается также и от газовой сварки тем, что для этой операции предусмотрено меньшее количество расходных материалов, которые в свою очередь имеют меньшую стоимость.

Принцип такого способа соединения заключается в непрерывном горении дуги, которая формируется между электродом и плавящейся кромкой металла. При горении души формируется постоянная температура около 3500 градусов по Цельсию. Благодаря этому металл трубопровода плавится и заполняет собой зазор между двумя элементами свариваемой магистрали.

Важно: при сварке движение электрода происходит сначала по направлению к зазору, потом вдоль него или поперек зазора. В результате получается ровный сварной шов товарного вида.

Стоит знать, что в зависимости от толщины стенок трубопровода зависит глубина (количество слоёв) сварного шва. Согласно ГОСТ сварной шов следует выполнять в такое количество слоёв:

• Для трубы со стенками до 3 мм формируют шов в один слой;
• Для трубопровода со стенками 4-5 мм шов делают в 2 слоя;
• Труба с толщиной стенок 6-9 мм — шов в три слоя;
• Толщина стенок 10-12 мм — шов толщиной в 4 слоя;
• Стенки 13-15 мм — шов в 5 слоев.

Соответствие рабочего места сварщика по ГОСТ

Оператор, выполняющий соединение трубопровода при помощи сварки должен иметь хорошо оборудованное рабочее место. На нём должны находиться все инструменты и комплектующие для выполнения качественной сварки:

• Сам сварочный аппарат;
• Ящики для электродов и огарков;
• Зубило и молоток для снятия шлака со сварочного шва;
• Гибкий сварочный кабель нужного сечения, качественно изолированный.
• Защитный костюм, рукавицы и шлем.

При этом стоит знать, что маска изготавливается из фанеры или специальной фибры, что позволяет защитить лицо и глаза от ультрафиолета, брызг расплавленного металла и инфракрасного излучения. Вес защитной маски составляет около 600 гр. в области глаз оператора располагается светофильтр, покрытый снаружи обычным стеклом. Такая вставка защищает глаза оператора от вредного излучения, образуемого при сварке.

Помимо перечисленных инструментов и костюма сварщик должен иметь электродержатель, который по ГОСТ должен соответствовать таким параметрам:

• Вес — не более 0,5 кг;
• Изоляция от тока;
• Иметь защиту от перегрева в условиях длительного применения;
• Кроме того, хороший электродержатель позволяет менять электроды под любым углов в процессе выполнения работ.

Выбор электродов

Качество сварки полностью зависит от правильно подобранных электродов. Грамотный выбор электрода позволяет получить надёжный и герметичный шов, отвечающий установленным стандартам.

По типу стали, для которой применим электрод, его можно поделить на такие типы:

• Э42;
• Э42А;
• Э46;
• Э50;

где буква Э означает слово «электрод», а число обозначает временное сопротивление металла трубопровода на разрыв при образовании шва.

Кроме того, стоит знать, что диаметр электрода также подбирается в зависимости от толщины стенок трубы.

Газовая сварка

Этот способ соединения трубопровода рекомендовано по ГОСТ применять в том случае, если металл элементов для сварки имеет толщину стенок меньше, чем 3,5 мм и внутренний диаметр до 8 см. Обусловлено это тем, что газовая сварка менее травматична для металла (механическое воздействие на металл) ниже, чем электродуговая сварка. Кроме того, металл, расплавленный в результате газового сварного соединения, имеет меньшую вязкость и коэффициент удлинения.

Принцип выполнения газовой сварки заключается в формировании пламени от смеси кислорода и ацетилена. В результате пламя плавит металл трубопровода и специальной присадки, которая используется для формирования сварного шва.

Важно: стоит знать, что пламя газовой горелки способно прогревать металл на ширину, в 2,5-3 раза больший, чем глубина сварного шва.

Важно: чтобы сварить трубопровод с толщиной стенок от 4 мм и больше, необходимо формировать специальную кромку-фаску для более качественного плавления металла.

Согласно СНиП газовая сварка труб выполняется только в хорошо проветриваемом месте, поскольку испарение газов при сварке негативно действует на здоровье оператора.

Качество сварного шва по ГОСТ

При проведении соединения труб методом сварки любого типа стоит контролировать качество шва. Такой процесс позволяет своевременно выявить дефекты сварных соединений и предотвратить разгерметизацию трубопровода. Контроль, согласно ГОСТ, проводят несколькими способами:

• Визуальный осмотр сварного шва на всех стадиях его формирования. Так, при визуальном осмотре следует выявлять наличие свищей, трещин и прожогов в металле. В случае обнаружения таких дефектов трубопровод переваривают заново, предварительно срезав некондиционный участок.

Важно: участки стыков, проваренные заново и подвергавшиеся исправлению, подлежат обязательным физическим испытаниям.

• Механические испытания сварки труб над сформированным швом и соединением труб. В этом случае сварной шов проверяют на растяжение, загиб, ударную вязкость или растяжение в зависимости от назначения магистрали. Чтобы проводить механические испытания полученного шва оператор во время сварки должен параллельно выполнять сварку пробных стыков. Именно они потом служат образцами для проведения механического контроля.

Важно: подобным методом проверяют качество сварки только на тех магистралях, которые подведомственны организациям Госгортехнадзора. При этом испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 6996—54.

• Физический способ контроля сварки труб, подразумевающий использование рентгена, гамма-лучей, ультразвуковых волн и пр. Такие способы испытаний также выполняют только на трубопроводах особого назначения. В этом случае полученные швы подвергают просвечиванию рентген-лучами с целью выявления внутренних трещин, пор, шлака. При этом следует знать, что существую не только промышленные рентген-установки, но и мобильные, для выполнения физического контроля в монтажных условиях. Подобным образом и в этих же целях используют и гамма-лучи. При проникновении через сварной шов луч откладывает свой отпечаток на плёнку с внутренней стороны соединения. И если обнаружены недочеты и дефекты в сварном соединении, то плёнка в этих местах будет более тёмной. Физическая проверка проводится в соответствии с ГОСТ 7512—55. При этом отбраковке подлежат участки трубопровода с такими дефектами в соединении:

1. Трещины любой формы и размера;
2. Наличие шлака в сварном шве и пор, количество которых превышает 10% толщины стенки трубы;
3. Наличие непровара в соединении, если его объем составляет от 15% и более толщины стенки металла.

Важно: исправлять дефекты в сварки труб можно только в том случае, если при диаметре трубы до 100 мм площадь трещины (дефекта) составляет до 20 мм, либо при сечении магистрали больше 100 мм площадь дефекта до 50 мм. В остальных случаях соединение должно быть удалено, а стык заваривается по новой.

• Пневматические и гидравлические испытания.

Важно: в некоторых случаях (в зависимости от назначения трубопровода) сварка труб может проверяться на коррозийность.