Технология сварки кольцевых швов

Содержание

• Какими способами сваривают кольцевые швы
• Как выполнять стыковые кольцевые швы
• Какие сварочные материалы использовать
• Сколько нужно времени и материалов на сварку

Кольцевые швы, другими словами сварку по круговой траектории, используют при соединениях на трубопроводах, цилиндрических сосудах и резервуарах, обечайках. Их основные проблемы — непровары корня, появление сквозных трещин и «проседания» шва, которые приводят к уменьшению диаметра трубы в зоне соединения из-за остаточных сварочных напряжений. Ещё одна сложность — точное центрирование. Его нужно выполнять так, чтобы смещения кромок двух элементов относительно друг друга было минимальным.

Рассказываем про технологии и технику сварки кольцевых швов, которые позволяют успешно справиться с задачей при работе с тонкостенными и толстостенными трубами.

Какими способами сваривают кольцевые швы

Допустимы разные технологии сварки кольцевых швов. Выбор метода зависит от условий работы, диаметра и толщины трубы, требований к внешнему виду соединения.

Кольцевые швы выполняют с помощью такой сварки, как:

• Ручная дуговая — ММА. Её используют в гаражах и на даче, в мастерских и на производствах. Из-за небольшой производительности она подходит для сварки труб небольших толщин и диаметров, т.е. для кольцевых швов малой протяженности. Второй вариант — комбинированная работа, когда ММА применяют только для корневого слоя.
• Полуавтоматическая — МИГ. Благодаря производительности, полуавтоматические сварочные аппараты применяют для профессиональной сварки труб малого и большого диаметра до 1000 мм. Технологию МИГ используют при любой толщине стенки — самостоятельно и в комбинации с ММА, ТИГ.
• Аргонодуговая — ТИГ. Этот способ выбирают для работы с тонкостенными трубами толщиной 2-4 мм, а также для корневых проходов неповоротных кольцевых стыков в комбинации с МИГ, сваркой под флюсом. Особенно рекомендована ТИГ для труб из титана, нержавейки, алюминия, кислотостойких сталей.
• Автоматическая под флюсом — SAW. Этот метод применяют на производствах и в полевых условиях для выполнения кольцевых швов большой длины на трубах диаметром до 1500 мм и толщиной до 35 мм. Для лучшего провара корневого слоя делают внутреннюю подварку.

Сварка кольцевых стыков с помощью ММА и МИГ распространена больше, чем ТИГ и автоматическими установками. Автоматика хороша при большом количестве однотипных швов и на крупных производствах. Аргонодуговая сварка уступает МИГ в производительности и себестоимости.

Как выполнять стыковые кольцевые швы

Для качественного соединения необходимо точное центрирование и правильная разделка кромок. При толщине стенки до 4 мм и малом диаметре швы можно выполнять без разделывания. Трубы и обечайки до 15-20 мм сваривают при V-образной разделке. У кромок более толстых изделий должна быть Y или U-образная форма скоса.

При работе с тонкостенными трубами сварку выполняют в один проход. При толстом металле швы должны быть многопроходными, чтобы обеспечить соединению высокую прочность и герметичность. Количество слоев зависит от толщины трубы. После каждого прохода нужна тщательная зачистка от шлака, чтобы сплавление между слоями и основным металлом было качественным. Особенно внимание надо уделить первому проходу в начале сварки.

Чтобы рассчитать число слоев, можно ориентироваться на таблицу.

На поворотных стыках сваривают сверху вниз или снизу вверх, при этом сварочная ванна находится ниже верхней точки изделия. Для труб большого диаметра используют роликовые вращатели, поэтому сварка практически всегда идет в одном положении. При неповоротных кольцевых стыках выполняют встречные швы, поэтому положения будут разными.

Какие сварочные материалы использовать

Выбор электродов и сварочной проволоки зависит от металла и толщины трубы. При многослойных швах и ММА можно использовать такую комбинацию:

• целлюлозные электроды для корневого шва и второго, «горячего» прохода;
• основные электроды для подварочных, заполняющих и облицовочного швов.

Помимо этого, можно выполнять сварку только целлюлозными, рутилово-основными или основными электродами — например, ОК 46.00, ЦУ-5, МТК-01К, LB-52U. 

Для МИГ сварки кольцевых швов рекомендована проволока сплошного сечения, например DEKA ER70S-6 или ОК Tigrod 12.64 диаметром от 1,2 до 2 мм. Она подходит для корневых, заполняющих и облицовочных проходов.

Сколько нужно времени и материалов на сварку

Чтобы рассчитать, сколько времени потребует сварка трубы кольцевым швом, надо учесть её диаметр и толщину стенки, количество проходов и технологию работы — ММА или МИГ.

Для расчета времени на один проход используют формулу

Т= C/V, где С — длина окружности или кольцевого шва, а V — скорость сварки.

С = π*D, где π = 3,14, а D — диаметр трубы.

Например, при ММА сварке кольцевого шва трубы диаметром 100 мм или 0,1 м, толщиной 8 мм и средней скорости работы 10 м/ч расчет будет выглядеть так:

T = π*0,1/10 = 0,03 ч.

Так как при толщине стенки в 8 мм рекомендовано сделать три прохода, то общее время работы составит 3*0,03 = 0,09 часа.

Количество материалов зависит от длины кольцевого шва, толщины стенки и типа разделки кромок. Нормы расхода на один стык можно найти в специальных готовых таблицах. Кроме того, есть общая формула

Нт = Н*С, где Н — средний расход на 1 м конкретной разделки, а С — длина шва.

При универсальной V и Y-образной разделке данные можно взять из таблицы

Например, для трубы диаметром 100 мм и толщиной стенки 8 мм потребуется 1,099*3,14*0,1 = 0,345 кг электродов на 1 сварной шов.