Тема 10. Технология сварки трубопроводов

Вопросы темы:

Технология сварки трубопроводов при изготовлении трубных узлов. Устройства для производства работ. Сварка поворотных и неповоротных стыков. Типы сварных соединений. Сварка при отрицательных температурах. Контроль качества сварных соединений. Техника безопасности при производстве работа.

Сварка труб и деталей санитарно-технических систем производится стыковым (см. рис. 22, б), нахлесточным (см. рис. 22, в), угловым (рис. 34, а) и тавровым (рис. 34, б) соединениями.

По количеству наложенных слоев швы сварных соединений бывают одно- или многослойными. При толщине стенок труб до 6 мм сварку выполняют не менее чем в два слоя; при толщине 6…12 мм – в три слоя; при большей толщине – в четыре слоя.

Первый слой сварки – наиболее ответственный; при его наложении необходимо полностью расплавить кромки и притупления и затем тщательно проверить, нет ли трещин. Обнаруженные трещины следует вырубить или выплавить, а исправленные участки вновь заварить. Начало и конец каждого из слоев должны быть смещены на 15…30 мм по отношению к началу и концу предыдущего слоя. Последний шов должен иметь ровную поверхность и плавно переходить к основному металлу.

При многослойной сварке каждый последующий слой ведут в обратном направлении по отношению к предшествующему. Замыкающие участки каждого слоя располагают вразбежку по отношению один к другому. После сварки каждого слоя шов и прилегающую к нему зону очищают от шлака и брызг для лучшего сплавления слоев.

В условиях заготовительных предприятий сварка встык трубопроводов диаметром 15…25 мм разрешается с применением кондукторов, обеспечивающих правильную стыковку концов труб, и осуществлением контроля за качеством стыковки и сварки.

При изготовлении узлов из труб диаметром 15…40 мм монтажные стыки, подлежащие сварке на строительстве, должны выполняться нахлесточным соединением с использованием раструбов или муфт. Это предохраняет от попадания расплавленного металла внутрь труб при сварке и позволяет компенсировать неточности в размерах строительных конструкций.

Оцинкованные трубы можно сваривать при условии, если обеспечены местный отсос токсичных выделений и очистка цинкового покрытия на длину 20…30 мм с последующим покрытием поверхности шва и прилегающей зоны краской, содержащей 94% цинковой пыли и 6% синтетических связующих веществ (эпоксидная смола).

При сварке Т-образных и крестообразных соединений оси труб должны быть перпендикулярны, а ось привариваемого патрубка должна совпадать с центром отверстия в трубе. В местах расположения кольцевых швов приваривать патрубки не разрешается. В трубах диаметром до 40 мм отверстия для приварки патрубков должны быть просверлены или проштампованы на прессе; применять газовое пламя для вырезки отверстий не рекомендуется. Диаметр отверстия в трубе должен отличаться от внутреннего диаметра патрубка не более чем на ± 1 мм. Вставлять патрубок внутрь отверстия не допускается.

При сварке труб разного диаметра концы труб большего диаметра осаживают. Длина конусной части осажденной трубы должна быть не менее разности диаметров соединяемых труб.

Плоские фланцы приваривают с двух сторон. Приварка фланцев встык производится одним швом. Высота шва, зависящая от диаметра трубы, составляет 5…10 мм.

Сварку трубопроводов в зимних условиях можно производить при температуре не ниже – 30 ⁰С, при этом перед соединением необходимо внутреннюю полость трубопровода очистить от снега, льда, стыки просушить, место сварки надежно защитить от ветра и снега. При температуре ниже – 10 ⁰С для прогрева стыка необходимо увеличивать силу тока на 4…6 % на каждые 10 ⁰С понижения температуры.

Качество сварки контролируют систематически в процессе сборки и сварки изделий. Внешнему осмотру подлежат все сварные стыки. Сварной стык не должен иметь трещин, раковин, пор, наплывов и подрезов, незаваренных кратеров, подтеков наплавленного метала внутри трубы. Поверхность шва по всей его длине должна быть ровная, слегка выпуклая, а ширина шва – не более 2…2,5 толщины стенки трубы.

Вопросы для самоконтроля:

1. Назовите виды сварных соединений трубопроводов.

2. Объясните технологию сборки труб разного диаметра.

3. Объясните технологию сборки трубопроводов в зимнее время.

4. Объясните, как производится контроль качества сварных соединений.

Литература:

Л 1 стр. 298 – 318 (§ 87 – § 90)

Тема 11. Дефекты и контроль качества сварных швов.

Вопросы темы:

Виды и способы контроля качества сварочных материалов. Оценка качества сварных соединений по внешнему виду. Испытание сварных соединений для определения внутренних и внешних дефектов.

Дефекты сварных швов

Дефектами в сварных швах называют отклонения от норм, предусмотренных ГОСТами и техническими условиями на сварные соединения. Основные причины образования дефектов – нарушения технологии сборки и сварки, неправильный выбор сварочных материалов и режима сварки, низкая квалификация сварщика. К наружным относятся дефекты формы и размеров сварных швов, к внутренним – дефекты макро- и микроструктуры.

Внешним осмотром сварного соединения можно выявить наружные дефекты – непровары, наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные поры, смещение сваренных элементов (рис. 31.1). Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность основного металла на 15 – 20 мм по обе стороны от шва очищают от металлических брызг, окалины, шлака и других загрязнений. Осмотр производят невооруженным глазом или с применением лупы.

Контроль качества (внутренних дефектов) сварных соединений производят в основном рентгеновским и гамма-излучением без разрушения контролируемых мест. Выпускаются портативные переносные рентгеновские аппараты РУП-120-5-1, РУП-200-5, МИРА-1Д, МИРА-2Д, МИРА-3Д и др. Большое распространение получили переносные гамма-аппараты ГУП-1г-5-2, ГУП-Тм2-6-2, РИД-21 и др. Эти методы применяют для контроля ответственных металлоконструкций, трубопроводов, сосудов, различных емкостей и других изделий. Существуют также другие методы такого контроля.

Организация рабочего места при сварке и резке металла. Рабочее место сварщика – сварочный пост – должно обеспечивать удобное и безопасное выполнение работ.

Сварочный пост для дуговой сварки оборудуется источниками тока (сварочными трансформаторами, преобразователями), которые должны быть заземлены, подключены к сети через рубильник и предохранители или автоматический выключатель. Источники питания устанавливаются на минимальном расстоянии от сварщика. Сварочные провода должны иметь надежную изоляцию. При сварке используются два провода 9: один присоединяется к электрододержателю 12; второй – к свариваемой детали 11 (см. рис. 29), при этом зажим вторичной обмотки трансформатора 8 должен быть заземлен.

Использование в качестве обратного провода сети заземления, трубопроводов санитарно-технических систем, металлических конструкций, технологического оборудования не допускается.

Электрододержатель, рукоятка которого изготовляется из фибры или твердых сухих пород дерева, должен прочно зажимать электрод. Электроды хранят в сухом помещении, а на рабочем месте защищают от увлажнения.

Сварочный пост для газовой сварки (см. рис. 35) оборудуется: кислородным баллоном 4 с редуктором 3, ацетиленовым баллоном 1 с редуктором 2 или ацетиленовым генератором, резиновыми рукавами 5 (шлангами) для подачи кислорода и ацетилена в горелку, сварочными горелками 7 с набором наконечников, присадочной проволокой для сварки и наплавки, набором ключей, молотком, зубилом, стальными щетками т т.д. Шланги должны быть прочно закреплены на горелке и резаке специальными хомутами, длина шлангов не должна превышать 20 м. Баллоны следует устанавливать на расстоянии не менее 5 м от очагов с открытым огнем и закреплять для предотвращения их падения. Запрещается устанавливать баллоны с газами в проходах, подвалах, в проездах, в местах скопления людей, около действующих компрессоров и вентиляторов.

На заготовительных предприятиях сварочный пост оборудуется сварочным столом, приспособлениями для сборки, отсосом для удаления вредных газов и аэрозолей, образующихся при сварке.

Контактная сварка

Контактная сварка выполняется с применением давления, при котором нагрев производится теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Машины для контактной сварки состоят из двух основных частей: электрической (однофазный трансформатор, переключатель ступеней, регулятор времени, прерыватель тока и токоподводящие провода и устройства) и механической (станина в механизмы, обеспечивающие точную фиксацию и необходимое давление для сжатия свариваемых деталей).

При стыковой контактной сварке свариваемые части соединяются по всей поверхности стыкуемых торцов. Сварка может быть выполнена двумя способами: сопротивлением и оплавлением (непрерывным и прерывистым). При сварке сопротивлением после нагрева стыкуемых обработанных поверхностей до пластического состояния производят осадку (сжатие) и одновременно выключают ток. Таким способом сваривают детали круглого или прямоугольного сечения.

Сварка непрерывным оплавлением деталей, закрепленных в зажимах машины, выполняется путем плавного перемещения подвижного зажима до соприкосновения и оплавления торцов деталей при включенном сварочном токе. Такой способ применяют при сварке тонкостенных труб, листов, рельсов и др.

Сварка прерывистым оплавлением производится чередованием плотного и неплотного контакта свариваемых поверхностей деталей при включенном токе путем возвратно-поступательного движения подвижного зажима. При этом периодически замыкается и размыкается сварочная цепь в месте контакта деталей до тех пор, пока торцы их не нагреются до температуры 800 – 900 ⁰С. Затем производят оплавление и осадку. Таким способом сваривают изделия из низкоуглеродистой стали, когда мощность машины недостаточна для сварки непрерывным оплавлением.

При точечной машинной контактной сварке элементы соединяются на участках, ограниченных площадью торцов электродов, подводящих ток и сжимающих изделие. Нагрев металла происходит при замыкании сварочной цепи, т.е. в зоне соединения свариваемых листов, накладываемых друг на друга, а также стержней арматуры, сеток и различных каркасов. Здесь металл расплавляется, а после выключения тока и осадки сварочная ванна кристаллизуется и образуется сварная точка.

Шовная контактная сварка – это машинная сварка, при которой элементы соединяются внахлестку в виде непрерывного или прерывистого шва вращающимися дисковыми электродами, к которым подведен ток и приложена сила сжатия. Шовная сварка может быть непрерывной (сплошным швом), прерывистой с непрерывным и периодическим вращением дисков. Для непрерывной шовной сварки требуется очень тщательная подготовка свариваемых участков, а также равномерная толщина листов и однородность химического состава металла. При небольших нарушениях этих требований получается шов низкого качества, поэтому этот метод сварки не получил широкого распространения.

Для стыковой сварки в строительстве применяются универсальные машины типов АСИФ, МСР, МСМ и МСГ. Для точечной контактной сварки используются универсальная точечная машина АТП-60 и машины других типов в зависимости от назначения, отличающиеся конструктивными особенностями. Для шовной контактной сварки применяют машины универсальные и специализированные различной конструкции. Универсальная машина МШ-20П-1 предназначена для сварки прочно-плотных швов из низкоуглеродистых и легированных сталей.