Технология сварки кольцевых швов труб

Технология сварки кольцевых швов

Чтобы сделать качественную сварку металлических деталей, потребуется качественное оборудование и хороший навык у того, кто им управляет. Но иногда ручная работа должна выходить за рамки базовых навыков и требует особого оборудования, к примеру, при сварке кольцевых швов. О том, как они правильно делаются и что для этого нужно — далее в материале.

Технология и способы сварки

Для неровных заготовок существует несколько способов сварки. Выбор правильного метода будет зависеть от того, какого размера участок нужно сварить, какая форма шва должна получиться.

Чтобы сварить трубы с диаметром более 30 см потребуется кольцевой обратноступенчатый способ. Здесь каждый небольшой участок сваривается по часовой стрелке, но появляться эти сварные участки будут в обратном порядке, против часовой стрелки. То есть в начале первого участка будет заканчиваться второй и т. д.

Более практичной, чем обратноступенчатая кольцевая сварка, будет многослойная. Принцип здесь заключается в том, что концы и начала смежных слоев перекрывают друг друга. И при каждом последующем наложении шва, направление сварки должно меняться на противоположное. Величина каждого сварного участка на кольцевой детали здесь не превышает 25 мм.

Есть и способ кольцевой сварки крест накрест. Обычно он применяется для труб, диаметр которых более 1000 мм. Здесь сварочные швы делятся на отдельные участки, обычно четыре и больше. Каждый участок делится еще на два. Так получается не менее восьми точек, в которых нужно сваривать деталь. Они нумеруются не по порядку, а крест-накрест. И чтобы эффект был максимальным, работать здесь лучше двум сварщикам сразу.

Помимо правильного метода потребуется выбрать еще и подходящий электрод. К примеру, когда применяются газозащитные электроды, шов должен делаться против часовой стрелки, без колебаний. Для этого одним электродом придется опираться на саму деталь, которая сваривается.

Не забывайте и о величине сварочного тока, так как он должен меняться в зависимости от диаметра электрода. Если диаметр 3,25 мм, то ток должен быть не меньше 100–110 А. А вот 4 мм уже потребуют 120–160 А для варки кольцевых и иных швов в нижнем или полувертикальном положении, а 100–140 А для остальных положений.

Скорость кольцевого сваривания тоже важна для качества конечного шва, в среднем она составляет 15–20 м/ч. Угол наклона электрода тоже может меняться, но только в пределах 40–90° с учетом технологического окна для наблюдения. А вот смещение стыков обычно происходит на 90 или 180°, это помогает снизить остаточное напряжение.

Оборудование для сварки кольцевых швов

Для того чтобы повысить качество сварки и снизить количество брака, а также исключить человеческий фактор, были созданы установки для сварки кольцевых швов. Типовая конструкция любой установки включает в себя:

  • Механизм, вращающий горелку относительно деталей, которые предполагается соединить.
  • Вращатель с задней бабкой.
  • Прижимная бабка, с помощью которой деталь и держится в установке.
  • Источник питания с горелкой.
  • Пульт управления.
  • Защита от брызг и излучения.
  • Таймер.
  • Автоотключение, включенное в систему автоматики. В нее иногда включают функции центровки свариваемых деталей, зачистки швов и т. д.
  • Рама.
  • Несколько роликовых опор.
  • Система наблюдения за качеством сварки.

Конечные комплектация и технические характеристики будут зависеть от того, какие конкретно задачи будет выполнять установка. К примеру, если производства большие, то установки могут иметь сразу несколько рабочих станций, чтобы сократить время обработки изделий.

Например, есть свои установки для сварки газовых баллонов, расширительных баков, ресиверов, пищевых емкостей, карданных валов, водонагревателей и т. д. Поэтому чаще всего такие сварочные аппараты используют в области приборостроения, пищевой промышленности, резервуаростроении, а также при строительстве, к примеру, электростанций.

Есть и универсальная техника, которая работает в автоматическом режиме и умеет работать как с продольными, так и кольцевыми швами. Сварочный источник может быть любой, даже плазменный.

Заключение

Автоматическая сварка кольцевых швов — удобная процедура, позволяющая упростить действительно сложный процесс. Благодаря различным установкам, пользоваться сваркой можно даже при соединении таких деталей, с которыми человеку сложно работать вручную. Довести качество своих навыков до идеала может каждый, при должной практике, но мастерства машинной обработки не достичь. Причем именно машинная обработка позволяет не только сделать сварку качественнее, но и сократить время ее создания. Поэтому специалистам остается лишь правильная настройка техники.

Технология сварки кольцевых швов труб

Сваривание неровных поверхностей проводится несколькими способами. Все они предопределяются исходя из того, какой размер свариваемого участка, какая форма предмета, над которым проводится сварка.

Рис. 1 Сваривание кольцевых стыков более 300 мм

Например, сваривание кольцевых стыков, то есть, грубо говоря, сваривание труб, диаметр которых превышает 300 мм, проводиться с помощью обратно-ступенчатого способа (см. рис. 1).

Суть многослойной же сварки, которая также используется при сварке кольцевых швов, заключается в перекрытии начала и конца смежных слоев, величина которых должна составлять порядка 20-25 мм. Также, после наложения каждого такого последующего слоя, необходимо изменять направление сварочного шва на противоположное. Таким образом, многослойная сварка в этом плане более практична и надежная, нежели обратно-ступенчатая.

Трубы, диаметр которых превышает 1000 мм, рекомендуется сваривать с некоторыми особенностями. В частности, необходимо разбить сварочные швы на несколько участков. То есть, для сваривания трубы такого диаметра, заготовка условно делиться на 4 части, в каждой из которых образовывается еще по два участка для сваривания. В итоге, получается 8 равнозначных точек сваривания, которые нумеруются методом «крест-накрест». Кроме того, выполнять сварку целесообразнее и лучше двумя сварщиками в одно время.

Рис. 2 Сваривание кольцевых швов свыше 1000 мм

При сваривании кольцевых швов также можно воспользоваться различными электродами. Например, используя газозащитные электроды, сварка швов должна выполняться по направлению сверху вниз, не осуществляя каких либо колебательных движений. В этом случае необходимо опираться одним концом электрода о кромку свариваемых труб. Также следует знать, что сварка выполняется при помощи постоянного тока обратной или прямой полярности. При этом, используется напряжение холостого хода, которое должно быть не менее 75 В. Следует учесть и величину сварочного тока, которая должна отличаться в зависимости от диаметра электрода. Так, с диаметром электрода 3,25 мм необходимо чтобы сварочный ток был в пределах 100-110 А. Сваривая, кольцевые швы электродами, диаметр которых 4 мм, величина тока должна составлять 120-160 А при условии, что сварка выполняется в нижем или же полувертикальном положении. В остальных положениях, величина тока должна колебаться в пределах 100-140 А.

Рис. 3 Наложение слоев при сварке

Кроме всего прочего, необходимо придерживаться и определенной скорости сваривания. В среднем, эта скорость должна быть равна 15-22 м/ч. Таким образом, выдерживается невысокая скорость и отличное качество сваривания. Помимо скорости, необходимо соблюдать правильный угол наклона электрода. В целом, этот угол может изменяться в пределах 40-90°, при котором он сохраняет за собой небольшое технологическое окно, сквозь которое можно наблюдать за оплавлением кромок заготовок.

Читайте также  Полиэтиленовые фитинги в волгограде

Рис.4 Порядок выполнения многослойного шва

Дабы снизить уровень остаточного напряжения в сварном соединении, необходимо разбить периметр неповоротного стыка на несколько симметричных участков, после чего можно будет выполнять многослойную сварку или любую другую из предложенных. Сваривание труб небольшого диаметра (как правило, до 540 мм) как правило, выполняется при помощи поворотов и смещения стыков на 90 или же 180°. Так, труба разбивается на 4 участка, после чего заваривается лишь два, труба переворачивается на 90°, и завариваются оставшиеся два участка. В других случаях, поворот происходит на 180°, но труба разбивается уже на 8 равнозначных участков.

Рис. 5 Сваривание под углом 90°

Рис. 6 Сваривание под углом 180°

Таким образом, сварка кольцевых швов и трубопровода выполняется различными методами, суть которых заключается в обеспечении надежного, качественного сварного соединения, без выполнения оплошностей или брака.

Технология сварки кольцевых швов неплавящимся электродом Текст научной статьи по специальности « Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Хлопенко Дмитрий Александрович

Рассматривается технология сварки изделий в защитных газах неплавящимся электродом на примере изделия «вал», выявлены достоинства и недостатки используемых технологий, раскрыты особенности предлагаемой технологии.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Хлопенко Дмитрий Александрович

WELDING TECHNOLOGY OF CIRCUMFERENTIAL SEAMS BY NONCONSUMABLE ELECTRODE

The article considers the technology of welding in protective gases by nonconsumable electrode on the example of a shaft. The authors have identified the strengths and weaknesses of the technology, the features of the proposed technology.

Текст научной работы на тему «Технология сварки кольцевых швов неплавящимся электродом»

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

Рассматривается технология сварки изделий в защитных газах неплавящимся электродом на примере изделия «вал», выявлены достоинства и недостатки используемых технологий, раскрыты особенности предлагаемой технологии.

Ключевые слова: сварка, сварные швы, аргон, вольфрам, неплавящийся электрод.

WELDING TECHNOLOGY OF CIRCUMFERENTIAL SEAMS BY NONCONSUMABLE ELECTRODE

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

The article considers the technology of welding in protective gases by nonconsumable electrode on the example of a shaft. The authors have identified the strengths and weaknesses of the technology, the features of the proposed technology.

Key words: welding, welded joints, argon, tungsten nonconsumable electrode.

Введение. Сварка изделий неплавящимся электродом в среде защитных газов имеет ряд преимуществ по отношению к другим видам дуговой сварки.

Неплавящиеся электроды для дуговой сварки в защитных газах должны выдерживать нагрузки при больших значениях тока и скорости сварки. Электроды изготавливаются из тугоплавких металлов или из материалов на их основе, которые имеют максимальную температуру плавления.

Технология сварки кольцевых швов неплавящимся электродом. Из всего многообразия требований к неплавящимся электродам для дуговой сварки в инертных газах можно выделить следующие:

1. Обеспечение физической устойчивости и технологически необходимой мобильности сварочной дуги, минимальных потерь электродного материала при первичной и повторных подготовках электрода к сварке.

2. Сохранение технологических качеств и возможности применения в течение максимально возможного рабочего времени.

3. Изменение параметров режима сварки или состава применяемых материалов не должны сопровождаться отклонениями параметров проплавления [1].

Применение технологии сварки кольцевых швов рассматривается на изделии «вал». Вал представляет собой стержень, служащий для сообщения общего вращательного движения насаженным на нем колесам, шкивам, эксцентрикам и другим машинным частям.

Вал изготовлен из низколегированной конструкционной стали 30ХГСА, которая создана для нужд авиации, и благодаря отличным характеристикам перешла в разряд популярных материалов в машиностроении. Нередко сталь 30ХГСА называют «хромансиль». Это название

сплав получил благодаря содержащимся в нем легирующим элементам (хром, марганец и кремний).

Вал состоит из 3-х основных частей: полая труба — 1 и наконечник — 2. Труба представляет собой цилиндр длиной 389, мм внешний диаметр 50 мм внутренний диаметр 42 мм и толщина стенки трубы 4 мм, вес 1,780 кг.

Наконечник представляет собой конус длиной 98 мм, состоящий из 3-х сегментов, входящих в целую деталь.

Обосновывая выбранную технологию сварки, целесообразно провести расчет геометрии сварного

шва и необходимых механических свойств сварного соединения.

Геометрия различных сварных соединений определяется по ГОСТ 14771-76 [2].

Рис. 1. Сварные соединения С17

Ширина шва и величина зоны термического влияния определяется по уравнению:

_ о,242 Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Справочник сварщика

Сваривание неровных поверхностей проводиться несколькими способами. Все они предопределяются исходя из того, какой размер свариваемого участка, какая форма предмета, над которым проводиться сварка. Например, сваривание кольцевых стыков, то есть, грубо говоря, сваривание труб, диаметр которых превышает 300 мм, проводиться с помощью обратно-ступенчатого способа (см. рис. 1).

Рис. 1 Сваривание кольцевых стыков более 300 мм

Суть многослойной же сварки, которая также используется при сварке кольцевых швов, заключается в перекрытии начала и конца смежных слоев, величина которых должна составлять порядка 20-25 мм. Также, после наложения каждого такого последующего слоя, необходимо изменять направление сварочного шва на противоположное. Таким образом, многослойная сварка в этом плане более практична и надежная, нежели обратно-ступенчатая.

Трубы, диаметр которых превышает 1000 мм, рекомендуется сваривать с некоторыми особенностями. В частности, необходимо разбить сварочные швы на несколько участков. То есть, для сваривания трубы такого диаметра, заготовка условно делиться на 4 части, в каждой из которых образовывается еще по два участка для сваривания. В итоге, получается 8 равнозначных точек сваривания, которые нумеруются методом «крест-накрест». Кроме того, выполнять сварку целесообразнее и лучше двумя сварщиками в одно время.

Рис. 2 Сваривание кольцевых швов свыше 1000 мм

При сваривании кольцевых швов также можно воспользоваться различными электродами. Например, используя газозащитные электроды, сварка швов должна выполняться по направлению сверху вниз, не осуществляя каких либо колебательных движений. В этом случае необходимо опираться одним концом электрода о кромку свариваемых труб. Также следует знать, что сварка выполняется при помощи постоянного тока обратной или прямой полярности. При этом, используется напряжение холостого хода, которое должно быть не менее 75 В. Следует учесть и величину сварочного тока, которая должна отличаться в зависимости от диаметра электрода. Так, с диаметром электрода 3,25 мм необходимо чтобы сварочный ток был в пределах 100-110 А. Сваривая, кольцевые швы электродами, диаметр которых 4 мм, величина тока должна составлять 120-160 А при условии, что сварка выполняется в нижем или же полувертикальном положении. В остальных положениях, величина тока должна колебаться в пределах 100-140 А.

Рис. 3 Наложение слоев при сварке

Кроме всего прочего, необходимо придерживаться и определенной скорости сваривания. В среднем, эта скорость должна быть равна 15-22 м/ч. Таким образом, выдерживается невысокая скорость и отличное качество сваривания. Помимо скорости, необходимо соблюдать правильный угол наклона электрода. В целом, этот угол может изменяться в пределах 40-90°, при котором он сохраняет за собой небольшое технологическое окно, сквозь которое можно наблюдать за оплавлением кромок заготовок.

Читайте также  Утяжеленные бурильные трубы размеры

Рис.4 Порядок выполнения многослойного шва

Дабы снизить уровень остаточного напряжения в сварном соединении, необходимо разбить периметр неповоротного стыка на несколько симметричных участков, после чего можно будет выполнять многослойную сварку или любую другую из предложенных. Сваривание труб небольшого диаметра (как правило, до 540 мм) как правило, выполняется при помощи поворотов и смещения стыков на 90 или же 180°. Так, труба разбивается на 4 участка, после чего заваривается лишь два, труба переворачивается на 90°, и завариваются оставшиеся два участка. В других случаях, поворот происходит на 180°, но труба разбивается уже на 8 равнозначных участков.

Рис. 5 Сваривание под углом 90 °

Рис. 6 Сваривание под углом 180 °

Таким образом, сварка кольцевых швов и трубопровода выполняется различными методами, суть которых заключается в обеспечении надежного, качественного сварного соединения, без выполнения оплошностей или брака.

Технологии сварки неповоротных стыков труб

Тщательное выполнение подготовительных работ, которое обычно может занимать значительную часть рабочего времени — наиважнейший элемент любого вида трудовой деятельности. Сварка неповоротных стыков труб не является исключением.

Для начала необходимо очистить соединяемые элементы от краски, ржавчины и т.д. Это происходит путем механической обработки. Резка заготовительного элемента может выполняться как электроинструментом, так и термическим способом. Заготовки должны быть объединены друг с другом. В целях фиксации элементов накладываются прихватки, которые выглядят как легкие сварочные швы. Их параметры базируются на величине соединяемых труб.
Сварочная технология требует обязательно заземлить все металлические части сварочного устройства. Каркас трансформатора, стол также подлежат заземлению. Покрытие проводов и кабелей сварочного аппарата должно быть изоляционным.

Существует три направления, определяющих базисные технологии соединения металлических частей путем заливки промежутков между ними расплавленным металлом:

  • Горизонтальная;
  • Вертикальная;
  • Под 45-градусным углом.

Угол наклона электрода при сварке. А — угол при вертикальной сварке; Б — угол при горизонтальной сварке

Выбор конкретной технологии зависит от следующих факторов:

  1. размещения труб;
  2. угла наклона при сварочном процессе;
  3. толщины слоя стенки трубопровода.

Если толщина стенки трубы достигает 12 мм, соединение металлических частей осуществляется трёхслойным швом. Каждая прослойка не должна быть более 4-х мм в высоту, а ширина валика не должна выходить за пределы 2-х-З-х диаметров сварочного электрода.

Сварка поворотных стыков труб в отличие от неповоротных более проста в осуществлении. Она позволяет повернуть трубу в нужном направлении, когда это необходимо. Это помогает не допустить создания сложных швов (потолочных и вертикальных).

Сварные стыки труб: а – поворотный, б – неповоротный

Методика работы с горизонтальным стыком

Методика действий с неповоротными стыками трубопровода в горизонтальном положении отличается тем, что разделывать кромки полностью не обязательно. Осуществлять эти действия необходимо средней дуговой сваркой. Можно сохранить лишь несущественную разделку в 10 градусов. Такие действия обеспечивают улучшение процесса соединения металлических частей и сохранности их качества на прежнем уровне. Варить горизонтальные стыки трубопровода лучше обособленными неширокими слоями. Первым валиком проваривается корень шва, при этом используются электроды 4 миллиметра в диаметре. Лимит силы по закону Ома должен быть установлен в диапазоне от 160 до 190 А. Электрод получает движение характерное возвратно-поступательному, в то время как внутри стыка должен появиться нитевидный валик 1-1,5 мм высотой. Покрытие прослойки №1 подлежит тщательной зачистке. Прослойка №2 проделывается таким образом, чтобы он закрывал предыдущую прослойку, когда электрод движется возвратно поступательным образом и когда происходит его практически незаметное покачивание между краями верхней и нижней кромок.

Таблица соотношения сварочных токов в зависимости от различных показателей

Направление второго слоя не отличается от первого. Перед выполнением третьего слоя силу тока необходимо увеличить до 250-300 А. Чтобы сделать процесс соединения металлических элементов более производительным, нужно использовать электроды диаметром 5 миллиметров. Направление варки третьего слоя осуществляется противоположно направлениям предыдущих двух слоев. Третий валик рекомендуется выполнять на более высоких режимах. Скорость нужно выбрать такую, чтобы валик был выпуклым. Варить необходимо под «углом назад» или под прямым углом. Третий валик должен заполнять две трети ширины валика №2.
Выполнение четвертого валика следует вести на режимах, используемых при выполнении третьего. Угол наклонения электрода — 80-90 градусов от поверхности трубы, которая расположена по вертикали. Направление четвертого валика остается прежним.

Технология выполнения электросварки с горизонтальными стыками при наличии более 3-х прослоек имеет свою особенность: третья прослойка со всеми последующими выполняются в направлениях, каждый из которых противоположен предыдущему. Трубы, достигающие диаметра в 200 мм, как правило, подлежат сварке сплошными швами. Обратно-ступенчатый способ характерен для сварочного процесса стыков трубопровода диаметром более 200 мм. Каждому участку рекомендуется быть примерно 150-300 мм длиной.

Методика работы с вертикальными стыками трубопровода без поворота

Процесс электросварки с вертикальными стыками аналогичен процессу работы с горизонтальными элементами. Осуществлять его нужно короткой дуговой сваркой. Главное различие состоит в необходимости регулярно изменять угол наклона электрода, одновременно рассматривая его относительно периметра шва.
Технологический процесс проведения такого вида сварки определяется следующими основными блоками:

  • «Варить» корневой шов нужно в два прохода. В процессе налаживания второго валика прослойку № 1 необходимо проплавлять — этим обеспечивается гарантия качества корневого шва. Величина стенки трубы и величина зазора между соединяемыми составными частями напрямую влияет не только на темп выполнения процесса, но и на величину силы тока.
  • Кромки необходимо заполнять на довольно высокой скорости, одновременно положение электрода используется под «углом назад» или под углом 90 градусов.
  • Замки смежных слоев осуществляются с учетом сдвига на 5-10 мм. Длина «замка» напрямую зависит от диаметра трубопровода.
  • Плоскость получаемой поверхности с большего зависит от темпа сварки, наплавление лицевого слоя осуществляется узкими валиками.

Последовательность наложения швов при неповоротной сварке

Осуществление сварки трубопровода под 45-градусным углом

При выполнении такого вида сварки сварной шов располагается под определенным углом. Он образуется только при проведении существенного количества действий с электродом: изменение направления сварки; изменение угла наклона. В этом состоит основная особенность данного вида сварки, что, в свою очередь, требует от исполнителя определенного уровня профессионализма и универсальных навыков. Это требование в особенности касается трубопроводов с высокими требованиями к герметичности сварных элементов.
Важно запомнить, что выбор технологии сварки трубопровода под углом 45 градусов напрямую зависит от диаметра свариваемых труб:

  1. «Варить» газовые трубы до 200 мм диаметром нужно несколькими слоями подряд. С этой целью в процессе работы трубу плавно проворачивают по мере заполнения сварочного шва.
  2. При работе с другими видами труб до средних размеров в диаметре, их окружность делят на 4 сегмента и производят их последовательную проварку. После наплавления металла первых двух сегментов, трубопровод поворачивают на пол оборота, после чего работы продолжаются.
  3. Окружность трубы следует разделить на большее количество сегментов, если работы ведутся с трубой значительного размера (от 50 см). Размер сегментов должен быть от 150 до 300 мм.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: