Сварка — толстостенная труба
Сварка толстостенных труб сопровождается значительным их нагревом, что вызывает ухудшение свойств сварного соединения как вследствие изменения структуры металла шва и околошовных зон, так и вследствие неравномерных деформаций и возникновения в нем остаточных напряжений. [1]
Сварка толстостенных труб , предназначенных обычно для технологических трубопроводов установок высокого давления, требует особых условий для выполнения и контроля. [2]
Сварка толстостенных труб большого диаметра выполняется исключительно электросваркой, равно как и сварка металлоконструкций всех типов. [3]
Для сварки толстостенных труб из стали 15Х1М1Ф применяются также электроды ЦЛ-20. Однако обладая более высокими пластическими свойствами, электроды с покрытием ЦЛ-20 не обеспечивают достаточных прочностных свойств сварных соединений при высоких температурах. [4]
При сварке толстостенных труб с разделкой кромки по рис. 1 наиболее характерными дефектами являются шлаковые включения в зоне сопряжения поверхностей разделки с разным углом наклона. [6]
При сварке толстостенных труб большого сечения на относительно маломощном оборудовании из-за увеличения размеров перемычек, больших зазоров и неустойчивого оплавления создаются условия для окисления металла торцов и его кристаллизации. Сварка таких труб проводится с газовой защитой, создаваемой за счет продуктов горения углеводородов в трубе на участках нагрева. [8]
При сварке толстостенных труб малого диаметра ( D: 40мм, D / 2d 8 — 10) ферритовый сердечник целесообразно изготавливать с максимально возможной площадью поперечного сечения и интенсивным водяным охлаждением, так как сердечник работает при магнитых индукциях, близких к насыщению. Сердечник набирается из толстостенных ферритовых колец на трубке из немагнитного материала. Охлаждение осуществляется водой, подаваемой через трубку. [9]
Автоматическую ( полуавтоматическую) сварку толстостенных труб обычно выполняют по ручной подварке ( ручной сварке накладывают первые 1 — 2 слоя); в некоторых случаях для удержания расплавленного металла используют остающиеся подкладные кольца. [10]
Этот вид сварки применяют для сварки толстостенных труб при комбинированном способе и для сварки трубопроводов из сталей группы ХН всех типоразмеров. [11]
Ручную аргоно-дуговую сварку применяют для соединения труб разного диаметра, при сварке толстостенных труб ( для сварки первого слоя) и в тех случаях, когда остальные слои выполняют дуговой сваркой качественными электродами. [13]
Ручная аргоно-дуговая сварка применяется для соединения труб разных диаметров, при сварке толстостенных труб ( для сварки первого слоя) и в случаях, когда остальные слои выполняют дуговой сваркой качественными электродами. Техническая характеристика таких горелок приведена в табл. VI-32. [14]
Исследования, проведенные ВНИИСТом и ЦНИИСК [88], показали, что для сварки толстостенных труб ( б 10 мм) из сплава АМГ удовлетворительные результаты применительно к поворотным стыкам могут быть получены при соблюдении следующих параметров режима сварки: плотность тока 55 — 70 а / мм2, скорость сварки до 40 м / ч, скорость подачи электродной проволоки диаметром 2 5 мм 135 — 200 м / ч, расход аргона ( при внутреннем диаметре сопла полуавтомата 16 мм) 1 — 18 л / мин, вылет электродной проволоки 8 — 10 мм. Коррозионная стойкость сварных стыков алюминиевых труб, выполненных аргонодуговой сваркой, не уступает стойкости основного металла. [15]
Сварка толстого металла, разумеется, отличается от технологии, применяемой при соединении тонкостенных заготовок. Ведь процесс сварного монтажа толстостенных заготовок основывается на формировании многослойного шва, элементы которого накладываются на стыкуемые кромки с помощью особых технологических приемов.
И в этой статье мы рассмотрим и упомянутые технологические приемы, с помощью которых осуществляется сварка металла большой толщины, и технологию подготовки стыкуемых кромок и прочие нюансы стыковки деталей с толщиной стенки от 2 сантиметров и более. Надеемся, что эта информация поможет вам разобраться с довольно сложным процессом сварки толстостенных и толстолистовых деталей.
Подготовка кромок
Под термином «заготовка с толстыми стенками» или «толстолистовая заготовка» в сварочном деле понимают изделия с толщиной стыкуемой кромки в 20 миллиметров и более.
Разумеется, перед сваркой заготовок, такие кромки готовят особым образом, а именно:
- Во-первых, стачивают первую кромку под U-образный профиль.
- Во-вторых, стачивают вторую кромку под ступенчатый профиль.
Без такой предварительной подготовки сварка толстолистового металла электродом любой толщины практически невозможна. Причем по наружной плоскости (в верхней части, со стороны введения электрода) стыкуемых деталей между кромками должен образоваться зазор в 10-15 миллиметров и более, а по внутренней плоскости (в нижней части) зазор должен быть практически нулевым.
Если вы не ошибетесь с габаритами кромок, то вы можете рассчитывать на двойной прирост производительности труда сварщика (повысится скорость наложения шва) и на 25-процентную экономию присадочного материала (электродов или проволоки).
Сварка толстостенных труб и толстолистовых заготовок
При стыковке толстостенных заготовок используются следующие технологии заваривания зазора между деталями:
- Техника последовательного наложения швов горкой
- Техника последовательно наложения швов каскадом.
- Техника последовательного или параллельного наложения швов блоками.
И далее по тексту мы рассмотрим все три процесса.
Сварка «горкой»
Первая технология – формирование шва «горкой» — основана на следующей схеме сваривания:
- На дно зазора между деталями накладывают первый шов, используя для этих целей 5-миллиметровый электрод. Толщина шва в данном случае должна равняться одной трети от толщины свариваемого металла.
- После сбоя окалины и удаления брызг, от одной стенки зазора к другой, поверх первого шва, накладывается второй. Общая высота стыковочного шва (первого и второго) в данном случае равняется двум третям от толщины металла.
- Руководствуясь аналогичным принципом, сварщик накладывает на очищенную от окалины и брызг «горку» второго шва третий слой расплавленного металла. Толщина шва в данном случае равняется толщине металла.
- Последним, четвертым по счету швом, заваривают пространство между горкой и кромками торцов заготовок.
Сварка «каскадом»
В данном случае схема наложения швов выглядит несколько иначе:
В самом начале накладывается корневой шов, длина которого будет не более 20 сантиметров.- Далее накладывается второй шов, длиной 40 сантиметров, наползающий на первый. Причем 20 сантиметров второго шва будут корневыми, а следующие 20 см – наползут на первый шов.
- Следующий – третий шов, имеет длину 60 сантиметров. Из которых 20 сантиметров будут корневыми, еще 20 улягутся на корневую часть второго шва и следующие 20 расположатся поверх первого и второго швов, заполняя 20-сантиметровый участок на всю толщину стыка.
- Четвертый шов имеет аналогичную длину — 60 сантиметров. Он закрывает третий шов и выходит на толщину металла над корневой частью второго шва.
Проще говоря: швы накладываются ступеньками, образуя каскады. И крайние 20 сантиметров третьего и последующего швов выходят на толщину свариваемой заготовки.
Причем каскадная сварка полуавтоматом толстого металла или толстостенной трубы получается намного лучше, чем ручной вариант этого процесса.
Ведь мерные 60-сантиметровые швы лучше всего получаются при непрерывной подаче присадочного металла в зону сварочной ванны.
Сварка «блоками»
Если под руками нет полуавтоматического сварочного аппарата, то каскадную технологию можно преобразовать в блочный вариант наложения швов.
И в данном случае технологический процесс сварки толстостенной заготовки будет выглядеть следующим образом:
- В первую очередь заваривают участок корневого шва.
- Далее над корневым швом наваривают второй, промежуточный шов, длина которого будет чуть меньше габаритов первого шва.
- Поверх второго (промежуточного) шва накладывают третий – выходящий на внешнюю поверхность металла на длине, лишь немного отстающей от габаритов корневого шва.
Далее сварку продолжают четвертым корневым швом, пятым промежуточным швом, наползающим на первый, и шестым, накладываемым встык со вторым. Словом, технология очень похожа на каскад. Только «соседние» швы не наползают, а стыкуются друг с другом.
В итоге, воспользоваться блочной технологией можно даже в том случае, когда вместо присадочной проволоки используется короткий, прутковый электрод.
Сварку толстостенных вертикальных стыков трубопроводов (толщиной более 20 мм) иногда выполняют слоями повышенной толщины, что позволяет повысить производительность труда на 10—15%. Этот способ рекомендован только для углеродистых и низколегированных сталей.
Сущность способа сварки слоями повышенной толщины состоит в следующем. Сварщик начинает сварку в потолочном положении и постепенно наращивает толщину слоя; при выходе в полувертикальное положение путем специальных манипуляций электродом создает горизонтальную площадку. Далее сварка практически выполняется как бы в нижнем положении и появляется возможность применения электродов большого диаметра (до 5 мм) при повышенных токовых режимах (до 240 А). Размеры сварочной ванны при сварке толстыми слоями для верхних слоев стыка значительны, поэтому сварщик должен овладеть приемами удержания такой ванны в жидком состоянии.
Сварка слоями повышенной толщины должна выполняться одновременно двумя сварщиками. Первый слой выполняется по обычной технологии, а последующие толстыми слоями.
Технология сварки толстыми слоями предусматривает выполнение подварочных слоев на потолочном и нижнем участках стыка, чтобы обеспечить одинаковую толщину шва по всему периметру стыка. Некоторые сварщики, хорошо овладевшие способом сварки толстыми слоями, участок стыка в нижнем положении также выполняют толстым слоем. Сложность выполнения сварки на этом участке стыка состоит в том, что при формировании замка оба сварщика соединяют две сварочные ванны в одну общую. Получить необходимое качество на этом участке можно только при определенной тренировке.
В ряде монтажных фирм, накоплен положительный опыт сварки стыков с повышенной толщиной слоя. Например, толстостенные стыки толщиной 45 мм сваривали в три прохода при толщине отдельных слоев 15—18 мм.
Конструкция стыка состоит из двух разнотипных разделок кромок, одна из них имеет У-образный скос кромок, другая — двухступенчатый скос. Зазор в стыке по наружной поверхности соединяемых труб составляет 11-12 мм. Зазор в корневой части стыка отсутствует.
Конструкция стыка и параметры сборки обеспечивают полновесность сварочной ванны при сварке всех слоев шва, включая и корневой замыкающий слой шва, упрощают технику сварки, особенно корневой части стыка.
Оптимизированные разделки кромок и параметры сборки повышают производительность труда на 40%, снижают расход сварочных материалов на 25% без увеличения механовооруженности рабочего места сварщика и обеспечивают стабильное качество сварных соединений при использовании обычных сварочных материалов.
