Как варить трубы: виды сварки и их особенности

Соединение отдельных элементов трубопроводов производится различными методами, однако, наиболее популярный из всех — сварка. Этот способ применяется как в быту, так и на разных промышленных предприятиях при соединении деталей трубопроводов из разных материалов (металл, пластик). Технология сварки труб позволяет стыковать детали на трубопроводе в любых положениях, что очень удобно. Кроме этого, сварные соединения отличаются повышенной прочностью и герметичностью, в отличие от резьбовых.

Сварка — наиболее надежное и долговечное соединение, применяемое при монтаже трубопроводов различного назначения

Особенности соединения трубопроводов с помощью сварки

Соединение отдельных элементов трубопроводных магистралей или бытовых ответвлений выполняется по единым стандартам. Мастер использует специальную аппаратуру, регламентируемую ГОСТом, которая оказывает воздействие на трубу тем или иным способом (в зависимости от конкретного случая).

Полезная информация! Весь процесс заключается в соединении отдельных участков трубопровода посредством шва. После завершения работы в обязательном порядке проводится проверка сваренных элементов (так называемый контроль качества).

По типу прилагаемых усилий сварку труб подразделяют на четыре вида:

• термическую;
• термомеханическую;
• механическую;
• холодную.

При термическом методе происходит нагрев краёв трубы. При термомеханическом — соединение труб осуществляется за счёт нагрева специальной проволоки. Механический способ применяется, как правило, в промышленных целях и может осуществляться благодаря силе трения или направленному взрыву. А также существует холодная сварка, которая выполняется с помощью специальных химических составов. Средство наносят на края труб, предназначенных под сварку, и прижимают их, в результате чего через некоторое время образуется довольно прочный шов.

Чаще всего металлические и полимерные трубы соединяются методом термической сварки

Сварка труб разного диаметра производится с использованием специальных проводников. Это может повлиять на надёжность соединения, однако, если всю работу выполнить правильно, то тогда стык будет прочным и герметичным и прослужит долго.

Типы сварки и их отличия

Сварка — это физико-химический способ соединения отрезков трубопровода, который образует герметичное соединение двух участков конструкции. Это происходит или с помощью сплавления или же благодаря пластической деформации под давлением. Технология формирования сварного шва может быть разной в зависимости от типа сварки:

• горячая;
• холодная.

По методу исполнения этот процесс может быть:

• ручным;
• автоматическим.

Ручной метод подразумевает, что все этапы сварочных работ выполняются человеком. Автоматический метод производится с помощью специальных станков. При автоматической сварке все этапы механизированы и не требуют человеческого вмешательства, однако, на стадии подготовки мастера вносят необходимые настройки, задавая сварочную программу. Цена на такие станки довольно высока и, поэтому их используют крайне редко, как правило, на больших предприятиях, которые выполняют большие объёмы работы.

На сегодняшний день существует около 50 видов сварки и огромное разнообразие сварочного оборудования. Наиболее распространёнными видами на сегодняшний день являются:

• электросварка;
• холодная;
• газовая;
• диффузная.

Электросварка требует применения специального оборудования, работающего от электросети

Электросварка

На сегодняшний день использование электросварки является наиболее популярным методом. Хотя ещё несколько лет назад первенство отводилось газовым горелкам. Такая популярность электросварки обусловлена простотой и низкой стоимостью проведения работ. Часто её называют дуговой или контактной. По типу прилагаемых усилий её относят к дуговой группе термомеханических работ.

Чтобы выполнить такую работу, потребуется инвертор или трансформатор. Эта аппаратура выполняет следующую функцию — подаёт заряд на электрод. Электродом обрабатывают края свариваемого элемента. При соприкосновении материалов образуется дуговой электрический заряд огромной мощности. Эта реакция сопровождается выделением высоких температур, что и дает возможность заниматься обработкой трубы.

Слой обмазки (покрытия) электрода позволяет поддерживать во время работы специальные условия, которые препятствуют поступлению кислорода в место плавления.

Рассмотрим, от каких факторов зависит ширина шва:

• от толщины электрода;
• от материала свариваемых изделий;
• сварочные устройства могут включать в себя разные режимы сварки, что тоже влияет на характеристики шва;
• от скорости движения дуги и напряжения в сети.

Вышеперечисленные параметры определяют не только характеристики сварного шва, но и на количество шлаков, образовываемых во время сварки.

Важно! Стоит запомнить, что образованные шлаки подлежат удалению.

Электросварка труб считается более дешевой, чем газовая, однако, на создание шва таким способом уходит большее количество времени. К другим преимуществам электросварки можно отнести:

• функциональность;
• универсальность.

Электросварку невозможно осуществить без электродов, размер которых выбирается в зависимости от типа обрабатываемых труб

Выбор электродов

Сварные швы могут быть разными, как правило, их качество зависит от того, какой именно электрод был использован для сварки труб. Выбор электрода зависит от нескольких важных факторов:

• материал, из которого изготовлена труба;
• показатель сечения трубы;
• толщина стенки.

Полезная информация! Для тонкостенных труб используют электроды с толщиной 2–3 мм. Сварка толстостенных труб производится электродами диаметром 4–5 мм.

Все электроды отличаются в зависимости от толщины обмазки. Процентное соотношение массы обмазки к общей массе электрода может колебаться от 3 до 20%. Слой обмазки, нанесённый на стержень электрода, создаёт необходимую среду, при которой процесс проходит без доступа кислорода. Существует определённая закономерность — количество шлаков, влияющих на качество шва, зависит от толщины слоя обмазки.

При выборе электрода необходимо учитывать все вышеперечисленные параметры. Для получения качественного шва следует обращать внимание на многие факторы, влияющие на совместимость разных типов электродов с трубами.

Холодная сварка

Холодная сварка для труб регламентируется соответствующей документацией и является методом получения неразъёмных, герметичных соединений. Этот метод исключает нагрев свариваемых деталей, а сама стыковка выполняется благодаря деформации. Холодная сварка производится за счёт давления, оказываемого на детали. В результате такой сварки происходит разрушение оксидной прослойки и соединение выполняется на атомарном уровне (диффузия атомов).

Холодная сварка осуществляется на специальном оборудовании в промышленных условиях

Такая сварка подразделяется на три типа в зависимости от технологии:

• точечная;
• шовная;
• стыковая.

Холодная точечная сварка проводится с использованием пуансона. Пуансон является устройством, которое выполняет прессовку материалов. Второй тип — шовная сварка, выполняется двумя способами: сварка по всей длине и выполнение сварных точек, образующих впоследствии непрерывный шов. Стыковой вариант выполняется благодаря сильному сжатию, закреплённых в зажимах элементов.

Рассмотрим основные сферы использования холодного метода:

• соединение деталей, выполненных из одного металла;
• производство металлопроката, который обладает несколькими слоями, представленными разными металлами;
• при армировании алюминиевых проводов. Армирование выполняется медью.

Метод холодной сварки является довольно популярным на сегодняшний день. Его популярность обусловлена следующими достоинствами:

• при холодной сварке исключается деформация металлических деталей. Это связано с тем, что нагрев заготовок не производится;
• использование такого метода позволяет получить очень аккуратный шов, отличающийся высокой прочностью и герметичностью. Кроме этого, он не нуждается в дополнительной обработке;

Обратите внимание! Существуют случаи, когда холодная сварка является единственным выходом из ситуации. Например, соединение алюминия и меди можно выполнить только методом холодной сварки.

• после выполнения такого процесса не остаётся никаких отходов (остатков электродов, брызг металла и т. д.);
• работа производится без использования электроэнергии;
• такой метод, кроме всего прочего, отличается экологичностью, так как работа производится без выделения токсичных веществ, а также без излучения вредного для человеческих глаз.
• возможность соединения больших площадей при использовании сварки взрывом.

Газовая сварка позволяет получить наиболее эстетичный шов в месте соединения деталей

Газовая сварка

Соединение разных видов труб с использованием газовой горелки является очень старым, но и надёжным способом монтажа коммуникаций. Для этих целей используются специальные газовые горелки, которые способны нагревать трубу до высоких температур.

Вследствие нагрева края с соединительной проволокой быстро доходит до температуры плавления. В результате металл наплывает друг на друга и получается прочное неразъёмное соединение, которое имеет устойчивость к механическим воздействиям.

Рассмотрим основные преимущества использования газовой сварки для монтажа трубопроводов разной направленности:

• высокая эффективность способа;
• использование газовой горелки позволяет получить аккуратный, качественный шов;
• процесс не отличается особой сложностью;

К недостаткам такого метода можно отнести:

• работа с газовой горелкой должна производиться только специалистом, который обладает определёнными навыками в этой области;
• газовая сварка — довольно затратный метод, так как используются дорогостоящие ресурсы.

Диффузная сварка

Все предыдущие методы сварки трубопроводов используются для соединения металлических труб, но на сегодняшний день такие изделия  конкурируют на строительном рынке с пластмассовыми деталями. Для соединения отдельных элементов пластиковых коммуникаций используется специальный метод, который завоевал большую популярность — диффузная сварка.

Диффузная сварка — это метод соединения полимерных труб — полипропиленовых, ПЭ и прочих

К основным преимуществам такой сварки относят:

• получение эстетичного шва;
• минимум необходимых инструментов;
• высокая скорость монтажа;
• привлекательная цена.

Для получения неразъёмного соединения двух пластиковых труб используют специальные устройства, которые осуществляют нагрев пластика. Такие устройства комплектуются различными насадками. Все насадки имеют свой диаметр, подходящий под размеры сечения конкретной трубы.

Рассмотрим основные этапы соединения двух пластиковых труб с помощью такого аппарата:

1. Ориентируясь на диаметр соединяемых труб, подбирается нужная насадка.
2. Внутрь устройства закладываются трубы.
3. Происходит нагрев материала труб и сдавливание их торцов внутри аппарата.
4. После того, как соединительный шов сформирован, аппарат выключается.

Спустя несколько часов полученное соединение уже можно эксплуатировать. Такой метод является довольно простым и быстрым, а линия сварки трубы отличается прочностью и аккуратностью.

Виды сварных соединений

Для разного вида труб (по материалу и назначению), является нормой применение различных методов сварки. Однако практически во всех случаях необходим электрический переменный ток. Это связано с финансовой выгодой, так как использование других вариантов электрической энергии влечёт за собой больше затрат. Сварные соединения — это две или большее количество деталей, которые стыкованы между собой с помощью сварных швов.

При стыковом сварном соединении заготовки не деформируются и оно является наиболее надежным

Рассмотрим основные виды сварных соединений:

• стыковые;
• угловые;
• внахлёст.

Важно! При сваривании труб с толщиной стенок более 3 мм необходима разделка их кромок. Угол раскрытия стыка должен быть не больше 60–70°. При разделке трубы под сварку необходимо произвести удаление фасок с торцов. Это можно выполнить механическим путём или любым другим подходящим способом.

Стыковые. Этот вид сварного соединения является очень распространённым из-за того, что практически не подвергаются деформации в процессе варки. Кроме этого, такие стыки обладают наименьшими внутренними напряжениями. Также они отличаются повышенными прочностными характеристиками как при статических, так и при динамических нагрузках. Швы при такой сварке могут быть:

• одинарными (для труб с показателями сечения до 500 мм);
• двойными (для труб с показателями сечения выше 600 мм).

Угловые. Угловые соединения являются подвидом стыковой сварки и, как правило, применяются для стыковки трубы с какими-либо дополнительными деталями под углом. Сварка трубы под углом выполняется двумя способами:

• со скосом кромки;
• без скоса.

Прочностные характеристики угловых соединений не так хороши, как у стыковых, однако, всё же весьма неплохи.

Внахлёст. Такое соединение не используют для приварки металлических труб. Как правило, им стыкуют отдельные детали или же пластиковые трубы. Это связано с тем, что такое соединение является наиболее ненадёжным.

Работы по сварке толстостенных труб производятся двумя сварщиками одновременно

Технология сварки толстостенных труб

Сварка толстостенных труб проводится в случае, если толщина стенки трубы превышает 20 мм. Такая сварка проводится слоями повышенной толщины. Это позволяет увеличить прочность соединения на 10–15%. Такой тип работ производится, как правило, двумя сварщиками одновременно. Первый сварщик наносит обычный шов, а второй — толстый слой.

Как сваривать трубы с толстыми стенками:

1. Начинается сварка в потолочном положении с постепенным наращиванием толщины шва (линия сварки толстостенных труб должна быть максимально ровной).
2. Далее необходимо выйти в полувертикальное положение.
3. С помощью электрода выполняется горизонтальная площадка.
4. Затем сварка выполняется в нижнем положении. Это позволяет использовать электроды с толщиной до 5 мм.

Сварка труб на просвет

Многие люди задаются вопросом: как выполнить сварку труб под просвет? И даже некоторые специалисты не до конца разбираются, как варить трубы этим методом. Особенно это касается молодых людей, только окончивших техникумы и ПТУ.

В первую очередь при сварке трубы под просвет необходимо прихватить трубы. Это исключит возможность деформации корня. Сколько нужно выполнить точек прихвата — определяют исходя из размеров труб. Прихватываются детали таким образом, чтобы зазор в месте стыка не сходился.

После выполнения прихвата стыка его необходимо зачистить. Кроме этого, очень важно запомнить, что если вы в процессе выполнения сварки под просвет обнаружили дефекты на корне (например, трещины), необходимо их удалить. После того, как выполнена зачистка поверхностей, производится заполнение шва. Как правило, заполнение шва считают самым простым этапом, однако, в некоторых случаях на его заполнение уходит до 30% корня.

Рекомендуется оставить маленькое углубление при заполнении шва. Достаточно будет глубины в 1,5 мм. Это необходимо для выполнения облицовки. Если поступить так — облицовочный материал ляжет очень аккуратно в эту небольшую борозду и получится эстетичный шов. Очень важно запомнить два правила: при заполнении шва необходимо выдерживать рабочий угол, а также варить на короткой дуге.