Сварка труб встык: технология и оборудование

Сварка труб встык: технология и оборудование

Эта статья о том, как выполняется сварка труб встык. Она не претендует на полноту: это лишь попытка автора изложить свои познания и практический опыт, добавив его к багажу знаний читателя. Нам предстоит познакомиться с некоторыми нюансами технологии и применяемым для сварочных работ оборудованием.

Сварка стыка трубопровода.

Сварка стыка трубопровода.

Виды труб

Какие из популярных материалов, применяющихся при строительстве трубопроводов различного назначения, варятся встык?

  • Стальные. Для их соединения в полевых условиях используется газовая (ацетиленовая) и электрическая, или дуговая сварка стыка труб.

Однако: стояки водоснабжения, например, куда лучше варить газом с гильзами — раструбными соединениями. Расплав сварочной проволоки заполняет пространство между внутренней поверхностью гильзы и наружной поверхностью трубы; за счет большей толщины шов дольше способен сопротивляться коррозии.

  • Пластиковые. Если быть точным — полиэтиленовые и полипропиленовые напорные. Заметно реже встречается (и соответственно, варится) экзотика вроде полибутена (ПБ) или поливинилденфторида (ПВДФ). При этом сварка стыков труб применяется преимущественно для трубопроводов больших диаметров; для малых сечений используются муфтовые соединения.

Сталь

Разберем оба метода сварки стальных трубопроводов.

Газовая

Основной инструмент газосварщика — аппарат, состоящий из горелки, баллонов — ацетиленового и кислородного — и шлангов высокого давления.

Схема устройства и принцип работы газовой сварки.

Схема устройства и принцип работы газовой сварки.

Из защитного оборудования обязательны очки и костюм из плотного трудновоспламеняющегося материала. Для резки и подгонки деталей горелка может быть заменена резаком, отличающимся от горелки наличием режущего крана (он позволяет создать внутри факела узкий поток кислорода под высоким давлением).

Как выполняется сварка поворотных стыков труб?

  1. Горелка регулируется до получения стабильного факела с ярким ровным свечением по всей длине. Коптящее и темное, с синевой, пламя одинаково бесполезны: в первом случае ацетилен сгорает не полностью из-за недостатка окислителя, во втором — избыток кислорода опять-таки приводит к падению температуры.
  2. Торцы (желательно — со снятыми фасками) прогреваются на небольшом участке до момента, когда сталь оплавляется.
  3. Сварочная проволока подносится к зазору между свариваемыми торцами, и капли расплава с нее сдуваются на поверхность оплавленного торца, создавая мостик между соединяемыми деталями. Смещая зону оплавления, сварщик формирует равномерный шов по всей окружности.

Как выполняется сварка неповоротных стыков труб вблизи стен и прочих конструкций, не позволяющих зайти с тыла?

Замена участка отопительного стояка в углу.

Замена участка отопительного стояка в углу.

  • С помощью обыкновенного зеркала. Оно устанавливается так, чтобы тыльная сторона трубы была видна.

Основная проблема здесь состоит в том, что сварщику трудно приноровиться к зеркальности видимых движений; умение приходить с длительным опытом. Если вы впервые пытаетесь сварить неповоротный шов своими руками — выполнить эту работу с помощью зеркала лучше даже не пытайтесь.

  • Через прорезанное во фронтальной стороне трубопровода окно. Тыльная сторона шва проваривается изнутри, после чего фрагмент окна отгибается в исходное положение и заваривается.

Как обваривается пресловутая гильза? Да точно так же, как стыковый шов. Единственная тонкость состоит в качественном прогреве трубы, находящейся внутри: для того, чтобы соединение было прочным, ее поверхность должна быть оплавлена.

Электрическая

Здесь инструменты — сварочный трансформатор, держатель электрода и пара проводов. Из защитного оборудования обязательны диэлектрические рукавицы, костюм из плотного негорючего материала и маска с затемненным стеклом (см.также статью «Полимерные трубы: как выбрать подходящий материал для обустройства инженерных сетей»).

Обратите внимание: электрическая дуга излучает в очень широком спектральном диапазоне. Существенная часть излучения — ультрафиолет. Попытка варить «вприглядку», без очков будет стоить вам бессонной ночи из-за сильной рези в обожженной сетчатке глаз; лицо тоже получит сильнейшие ожоги, аналогичные солнечным.

Суть метода — в создании постоянной или прерывающейся дуги между электродом и свариваемыми деталями, возникающей благодаря тому, что трансформатор создает значительную разницу потенциалов. Дуга оплавляет края соединяемых деталей; одновременно металл электрода переносится на поле сварки, формируя шов.

Электросварной шов.

Электросварной шов.

Собственно, искусство сварщика по большей части сводится к умению поддерживать дугу, не давая электродам «залипать» к деталям при низком сварочном токе или прожигать их при завышенном.

Сварочные электроды снабжаются покрытием из непроводящего материала.

Его функция двояка:

  • Покрытие служит тем самым диэлектриком, который позволяет зажечь дугу разряда. В противном случае сварщику пришлось бы удерживать сгорающий электрод на постоянном расстоянии от шва, что, согласитесь, малореально.
  • Кроме того, оно при сгорании образует шлак на поверхности шва, тем самым защищая расплавленный металл от избыточной химической активности атмосферного кислорода. Выгорание углерода при кипении металла, например, вполне способно сделать шов избыточно пластичным. После остывания шлак, обладающий невысокой механической прочностью, легко удаляется с поверхности молотком, кирочкой или зачищается с помощью шлифовальной машинки.

Безопасность

Какие основные меры безопасности стоит соблюдать при выполнении сварочных работ с газовой и электрической сваркой?

  • Следить за чистотой наконечника горелки или резака. Его засорение брызгами металла может привести к обратному удару с взрывом газовой смеси в шлангах.
Иногда местом взрыва становится сама горелка.

Иногда местом взрыва становится сама горелка.

  • Следить за герметичностью соединений на штуцерах. Утечка и воспламенение ацетилена (или пропана, который используется для резки металлов) способны повредить оба шланга, что в замкнутом помещении приведет к стремительному накоплению взрывоопасной смеси.
  • Следить за отсутствием утечки на кранах баллонов при работе и хранении. С чем связана эта инструкция — думается, можно не объяснять.
  • Избегать работы в промасленной одежде и, особенно, в промасленных рукавицах. Для воспламенения ГСМ даже не нужно пламя: достаточно контакта с чистым кислородом.
  • При перемещении баллонов использовать носилки или тележки. Падение баллона вентилем вниз с большой вероятностью превратит его в неуправляемый реактивный снаряд весом чуть меньше центнера.
Тележка для перевозки газосварки.

Тележка для перевозки газосварки.

  • Во время работ по погрузке баллонов стоит снимать любые украшения, в первую очередь — обручальные кольца. Требование может показаться комичным, однако оно выстрадано опытом многих сварщиков, лишившихся пальцев из-за зацепившегося за вентиль кольца.
  • Любые работы с электросваркой выполняются на сухом полу. На металлическом основании обязательно использование резиновых ковриков.
  • Водопроводы перед сварочными работами не только отключаются, но и сбрасываются. Кипящая вода способна вызвать как серьезные ожоги, так и поражение током при попадании на рукавицу и держатель.

Пластик

Как выполняется стыковая сварка полиэтиленовых труб и изделий из полипропилена? О, с работами по стали она не имеет ничего общего. Суть метода — в оплавлении соединяемых торцов и их совмещении с небольшим прижимом.

Примерно так.

Примерно так.

Дальнейшую работу выполнит молекулярная диффузия — нужно лишь какое-то время не трогать стык.

А что с муфтовыми соединениями? Принцип аналогичен; вся разница — в том, что свариваются не торцы соединяемых труб, а предварительно оплавленные наружная поверхность трубы и внутренняя — муфты.

Когда используется стыковая сварка, а когда — муфты?

Все просто: для того, чтобы варить пластиковую трубу встык, ее диаметр должен быть равным или превышать 50 мм, а толщина стенки — быть не менее 4 мм.

Оборудование

Простейший стыковой аппарат для сварки полиэтиленовых труб — так называемое зеркало, нагревательный элемент в форме плоского блина. Нередко в этом качестве используются универсальные паяльники, позволяющие выполнить муфтовые соединения: их плоский нагреватель снабжается насадками под трубы и фитинги разных диаметров.

Важно: поскольку такое оборудование не обеспечивает точной центровки, сварка полиэтиленовых труб встык на ручных паяльниках допустима лишь для трубопроводов низкого давления (дачных водопроводов, самотечной канализации малого диаметра).

Более серьезные сварочные аппараты позволяют осуществлять механическую центровку и прижим труб. При диаметре трубопровода от 250 миллиметров на помощь вынужденно приходит гидравлика: поскольку и диаметр и толщина стенок достаточно велики, без ее помощи обеспечить точную центровку и прижим — весьма проблематично.

Гидроцилиндры сжимают торцы труб.

Гидроцилиндры сжимают торцы труб.

Технология

Какова технология сварки полиэтиленовых труб встык при большом (свыше 150 — 200 мм) диаметре трубопровода?

  • Трубы монтируются в кольцевых зажимах и центруются.
  • Их торцы зачищаются механическим торцевателем.
  • Проверяется соосность и величина зазора.
  • Нагревательный элемент прогревает торцы, после чего удаляется из зоны нагрева.
  • Трубы стыкуются под давлением. Усилие прижима составляет примерно 1,5 кгс/см2.
  • После остывания грата (выдавленного на шве расплава) он удаляется; поверхность стыка шлифуется.
Форма грата способна указать на ошибки технологии.

Форма грата способна указать на ошибки технологии.

Температура нагревательного элемента и время нагрева определяется толщиной стенок свариваемых труб. Вот норма сварки стыков труб из полиэтилена для всего диапазона значений толщины.

Толщина стенки, мм Температура зеркала, С Продолжительность нагрева, сек
4,5 и менее 210 45
4,5 — 7,0 207 45 — 70
7,0 — 12,0 200 70 — 120
12,0 — 19,0 197 120 — 190
19,0 — 26,0 193 190 — 260
26,0 — 37,0 192 260 — 370
37,0 — 50,0 191 370 — 500
50,0 — 70,0 190 500 — 700

Разумеется, ряд тонкостей есть и здесь.

  • Основание, на котором выполняется сварка, должно быть жестким и исключающим смещение при застывании шва. На грунтовом основании используются деревянные щиты.
  • Максимальное осевое смещение не должно превышать 1/10 толщины стенки.
  • В ветреную погоду обратные торцы труб глушатся во избежание сквозняков, которые могут привести к неравномерному нагреву шва.
  • Перед фиксацией торцы труб лучше протереть неворсистой ветошью.
  • Маркировка соединяемых участков трубопровода при их фиксации в шасси должна быть на одной линии и смотреть в верхнюю полусферу.
На фото запечатлен процесс сварки участка магистрали водоснабжения.

На фото запечатлен процесс сварки участка магистрали водоснабжения.

А как выглядит стыковая сварка труб ПНД при использовании ручного инструмента?

Принцип тот же:

  1. Концы соединяемых труб торцуются строго под прямым углом к продольной оси.
  2. Они одновременно и строго под прямым углом прижимаются к разогретому до 220С зеркалу на 20-30 секунд.
  3. Затем торцы с усилием прижимаются друг к другу и удерживаются в этом положении 40-60 секунд.
  4. Грат убирается после полного остывания острым ножом.
Ручной паяльник для труб ПНД.

Ручной паяльник для труб ПНД.

Расценки

Сколько стоит сварить стык трубы ПНД с помощью промышленного оборудования?

Цена вполне предсказуемо зависит от диаметра трубопровода. Приведем расценки одной из московских компаний.

Диаметр, мм Стоимость одного стыка, руб
63 200
75 250
90 300
110 400
125 600
140 650
160 900
200 1100
250 1700
315 2200
400 3300
450 3900
500 4900
630 5800
800 8600
При диаметре трубопровода 800 мм за рабочий день можно выполнить не более восьми стыков.

При диаметре трубопровода 800 мм за рабочий день можно выполнить не более восьми стыков.

Читайте также

Новости: