Газовая сварка для соединения труб: основные принципы, необходимые материалы и особенности технологии

Газовая сварка для соединения труб: основные принципы, необходимые материалы и особенности технологии

Для соединения металлических труб небольшого диаметра (до 100-150 мм) при монтаже чаще всего используют газовую сварку.

Что собой представляет газовая сварка

Основой газовой сварки является разогрев срезов металла пламенем, образующимся при горении смеси кислорода с горючим газом, и затем заполнение стыка между свариваемыми элементами расплавленным металлом. Прочность сварного шва при газовой сварке ниже, чем в результате других видов сварки (например, электродуговой), но при монтаже труб небольшого диаметра (до 150 мм) или с тонкими стенками (менее 3,5 мм) это единственный возможный способ их соединения.

Особенности применения при работе с трубами

Трубопроводы чаще всего предназначены для транспортировки жидкости или газа. Чтобы на месте стыковых швов внутри не образовывались наплывы, препятствующие продвижению содержимого трубопровода, не допускается проплавление стенок насквозь. По этой причине подготовка деталей при сварке труб будет другой, чем при сварке иных изделий и конструкций.

Газовая сварка труб осуществляется одним слоем и за один проход. Допустимая выпуклость стыкового шва не более 1-3 мм.

Шов должен быть гладким, без пропусков и неровностей, с постепенным переходом к металлу свариваемых частей.

Материалы и оборудование

При газовой сварке применяются материалы:

1. Кислород. Обеспечивает процесс горения.
2. Горючее вещество (газ). Используются ацетилен (чаще всего), пропан, метан, пары керосина. Для соединения труб из цветных металлов или легированной стали применяют аргон.
3. Присадочный материал – сварочная проволока. Ее состав зависит от состава свариваемого материала.
4. Флюсы. Смеси веществ для предотвращения окисления металлических поверхностей, применяются при сварке чугунных и медных труб, а также деталей из легированной стали.

Оборудование для газосварочных работ:

Технология

Газосварочные работы включают в себя два этапа: подготовку свариваемых деталей и непосредственно сам процесс сварки.

Подготовка труб

Перед работой металл необходимо очистить от загрязнений, ржавчины, технических масел. Очищают кромки и прилегающую к ним поверхность – внутреннюю и внешнюю – на расстояние не менее 20 мм.

Затем следует механическая обработка деталей – при толщине металла более 3,5 мм на кромках делают скосы под углом около 45º. Это связано со способностью металла прогреваться на глубину до 4 мм. Если толщина менее 3,5 мм, выполнять скосы не нужно. Острый край кромки притупляется, чтобы металл не плавился и не стекал внутрь трубы. Точный угол скоса и притупление регулируются ГОСТ 16037-80.

В случаях когда трубопровод не предназначается для транспортировки газа или жидкости под высоким давлением, используются и другие варианты стыковки:

• с подкладным кольцом, без скосов кромок;
• со вставным кольцом и раструбом;
• с выполнением внутренней вытачки в трубах для их центровки.

Перед началом газосварочных работ трубы центруют и прихватывают в разных местах с равным интервалом. Количество прихваток зависит от диаметра.

Материал для прихваток обычно используют тот же, что и для сварки – сварочную проволоку. Поверхность прихватки очищают, а при работе ее переплавляют или удаляют.

Способы газосварки

Сварка труб осуществляется двумя способами:

1. Шов выполняется слева направо (правый способ). Этот способ используется при толщине металла более 5 мм. При проведении работы правым способом пламя горелки направлено назад – на уже обработанную часть шва, сварочная проволока находится за горелкой. Это способствует увеличению глубины плавления. Правый способ имеет преимущества: низкое потребление горючего газа и высокую производительность труда.
2. Проложение шва справа налево (левый способ). Таким образом свариваются тонкостенные элементы. При этом пламя горелки направлено вперед – на еще несваренные стыки, сварочная проволока располагается перед горелкой. Сварщик хорошо видит рабочую поверхность. Это более трудоемкий способ, но в результате получается более аккуратный шов, равномерный и красивый.

Если объект в процессе сварки можно повернуть, то работу производят в нижнем положении. Если стык неповоротный, то работу осуществляют поэтапно нижним, вертикальным и потолочным швом. Это наиболее сложный вариант газосварочных работ. Если диаметр не превышает 150 мм, выполняется сначала нижняя половина шва, затем верхняя в обратном направлении. Более широкие трубы (до 300 мм и больше) свариваются по четырем участкам окружности.

После проведения сварочных работ швы очищаются от шлаков и окалины и проверяются на наличие дефектов: трещин, отверстий, подрезов. Выпуклость шва должна быть 1-3 мм, но не больше 40% толщины металла, ширина не должна превышать толщину стенки трубы больше, чем в 2,5 раза. Поверхность должна быть ровной и гладкой. Если шов имеет дефекты, его необходимо исправить.

Технология сварки газовых труб

Cварка газовых труб проводится по различной технологии: плазменной, газовой, аргоновой, электродуговой. Соединения должны быть качественными, новички до монтажа газопроводов не допускаются, только специалисты с личным клеймом. Процесс регулируется ГОСТ 16037-80 и СНиП III-42-80. Выбор способа сварки зависит от сплава. Для монтажа используют стальной и пластиковый прокат. Для газопроводов бытового назначения традиционно используют металл.

Способы сварки

Технология монтажа зависит от диаметра трубы и толщины стенки:

1. Газосварку ацетиленом или пропаном используют для труб до 150мм диаметром и стенкой до 6 мм. Стыки до 3 мм толщиной варят без разделки, на остальных предварительно срезают кромки под острым углом для образования прочного соединения.
2. Аргонодуговая, MIG/MAG сварка применяется для стальных газопроводов.
3. Электросварку проводят при небольших объемах, число проходок зависит от толщины проката. Для работы используют автоматическое, полуавтоматическое или ручное сварочное оборудование.
4. Полуавтоматом обычно делают финишный слой, применяют флюсы или защитную атмосферу.
5. При внутридомовой разводке электросварку применяют в исключительных случаях, обычно используют газовое оборудование.

У каждого из методов есть плюсы и минусы. Многое зависит от свариваемого материала, доступа к трубе на монтируемых участках.

Электродуговое сваривание

При сварке газовых труб электросваркой работы начинают с подготовки кромок. Их выравнивают болгаркой под прямым углом. Заусенцы зачищают напильником. Если стенки толще 3 мм, проводится разделка кромок под углом до 60°. Со стыков удаляют ржавчину, грязь, затем приводят обезжиривание.

Перед проходом шва детали прихватывают в нескольких местах плавящимися электродами в несколько проходов:

• тонкие стенки 3 мм варят за один раз;
• до 6 мм – в два слоя;
• более 6 мм толщиной – в три и более.

Поворотный стык проходят за один прием полностью, для работы применяют специальные вращатели. При затрудненном доступе шов варят фрагментарно, заполняя весь стык расплавленным металлом. Финишный слой делают сплошным, стыки сварочных соединений привариваются внахлест.

Сварка MIG/MAG

Технология Metal Inert/Active Gas предусматривает создание защитной атмосферы над рабочей зоной. Сварка газовых труб методом MIG/MAG применяется для проката из углеродистых сталей, заключается в подаче присадочной проволоки, расплавлением ее воздействия электрической дуги. Защитная атмосфера препятствует окислению расплава. В инверторных полуавтоматах присадочная проволока выполняет функцию токопроводящего электрода. Подача газа регулируется редуктором или расходомерным устройством. Способы сварки:

• ручной – сварщик подает присадку в сварочную ванну самостоятельно (самый простой и малозатратный вариант выполнения сварочных работ);
• в полуавтоматическом режиме присадка подается через пистолет с регулируемой скоростью (работа с инверторным оборудованием требует определенных навыков, умения контролировать шов);
• при использовании автоматов скорость подачи присадочной проволоки фиксированная (применяется дорогостоящее оборудование).

В качестве защитной атмосферы используется углекислый газ, средний расход для тонкостенных труб – 15 л/час. Присадочная проволока подбирается по типу материала трубы.

Аргонодуговой способ

Сваривать газопроводы по технологии TIG (Tungsten Insert Gas) нужно с использованием тугоплавких электродов на основе вольфрама. Он создает электродугу, под воздействием которой:

• расплавляются кромки стыкового соединения (при работе на тонкостенных трубах и прокате из ст.10, ст.20);
• расплав образуется разогревом присадочной проволоки.

При сварке магистральных трубопроводов пользуются выпрямителями или инверторами. Облако защитного газа создается над всей рабочей поверхностью, аргон ионизируется при обратной полярности.

• стенки до 4 мм проваривают сверху вниз, чтобы расплав равномерно заполнял стык;
• толстостенный прокат лучше варить в нижнем положении или снизу вверх;
• каждая из проходок начинается в другой точке с нахлестом до 30 мм;
• аргон подается до розжига дуги, заканчивается подача после застывания верхней части соединения (минимальная выдержка 20 секунд);
• для сварки высоколегированных нержавеющих сплавов использую флюс ФП 8-2, защитный газ подается внутрь трубы, чтобы защитить внутреннюю поверхность шва;
• прокладочные кольца для проката со стенкой свыше 10мм не применяют.

Сила рабочего тока зависит от химического состава сплава, толщины проката. Возможные значения от 150 до 500 А. По ампераж подбирают диаметр электрода.

Газовая сварка

Суть метода в расплавлении металла под воздействием пламени. Газосварка применяется для монтажа трубного проката с толщиной стенки свыше 3,5 мм. Ацетиленом или другим горючим газом создается температура до 3000°С. Тонкостенный прокат варят с использованием защитных флюсов, они предохраняют трубу от прожогов.

В рабочую зону присадочная проволока подается перед горелкой, она образует ванну расплава, формирует катет шва. Наплавочный валик формируют движениями горелки, направлением пламени. Прочные соединения получаются только при равномерном разогреве стенок и присадки, важно избегать непроваров, чтобы не было утечек газа.

Когда доступ к стыку затруднен, используют операционный шов. В доступных местах делают поворотные соединения. При монтаже труб внахлест, если требуется перейти с одного диаметра на другой, место соединения наплавляют в несколько проходок, чтобы образовался сглаживающий слой. Качество швов при ацетиленовой сварке хуже, чем при MIG/MAG или TIG, качественные соединения по силам только опытным сварщикам. У начинающих возможны прожоги и непровары.

Особенности проведения сварочных работ в квартире

Для сварки трубопровода низкого давления небольшого диаметра традиционно применяют электродуговую ручную или полуавтоматическую сварку. При стыке участков разного диаметра нужны переходники, без них надежность газопровода снижается.

Перед сваркой газовых труб в квартире проверяют, перекрыт ли газ. Если требуется демонтаж участка, используют резак. При переносе трубы стык заглушают, наваривая пятак из металла. Основные этапы проведения работ:

• производится продувка монтируемого участка, чтобы удалить остатки природного газа;
• резаком демонтируется заменяемый участок;
• кромки стыка зачищаются, обезжириваются;
• после сварки магистраль заполняется;
• каждый стык проверяется в тестовом режиме на герметичность (на шов наносится мыльная смесь, если появились пузырьки, есть утечка).

К газоходам предъявляются особые требования, самостоятельный монтаж или демонтаж газопроводов запрещен.

Работы по магистральной разводке проводятся с разрешения газоснабжающей организации после утверждения проекта. Обязательно предусматривается врезка запорной арматуры – специальных кранов, перекрывающих подачу газа.

В многоквартирных домах работы проводятся под контролем газовой службы, в частных домах владельцы могут монтировать трубы самостоятельно, но придерживаясь требований СНиП.

Стыковое соединение труб по силам опытным сварщикам. От герметичности газопроводов зависит пожарная безопасность здания. Даже при небольшом дефекте возможны утечки, поэтому контроль соединений проводится в обязательном порядке.

Сварка для металлических и полимерных газовых труб

Монтаж газовых труб проводится регулярно. Выполнять сварку газовых труб самостоятельно запрещено. Такую работу может сделать только специалист с большим опытом. Чаще всего материалом для газовых труб выступает сталь. Соединение компонентов трубопровода выполняется плазменной, аргонодуговой технологией или электросваркой. Любые виды сварочных работ должны проводиться на специально оборудованных местах.

Сварка металлических труб для газопровода производится несколькими способами

Особенности сварки газопровода

Выбор технологии сварки газовых труб зависит от материала их изготовления. В газовом хозяйстве используются металлические и полимерные трубы, их сварка может быть:

• электродуговая;
• газовая (плазменная);
• аргонодуговая;
• диффузионная.

Способ сварки зависит от конкретных условий, например, толщины стенки трубы, вида пластика или стали, внешнего диаметра и т. д. Наиболее распространенным является выполнение сварки газовых труб электросваркой. Перед началом работ кромки труб очищаются от коррозии и загрязнений. Если толщина стенки трубы больше 4 мм, то производится скос кромок, что влияет на качество прогревания металла.

Сварка может происходить слева направо и наоборот. Первый вариант применяется при толщине труб более 5 мм. Пламя направляется на участок трубы, который уже сварен. За горелкой перемещается присадочная проволока.

Обратите внимание! Такой способ экономит расход газа и повышает производительность.

При варианте движения горелки справа налево она проходит по частям изделий, которые еще не сварены. Плавящийся электрод находится перед горелкой. Этот способ подходит для соединения тонкостенных труб. Сварочные швы при работе с газовыми трубами классифицируются на вертикальные, горизонтальные, потолочные и нижние.

Какой способ сварки применить, зависит от типа трубы и ее расположения

Выполнение аргонодуговой сварки

Особенностью аргонной дуговой сварки TIG (Tungsten Insert Gas) является использование тугоплавких электродов. Они не выгорают в процессе образования сварного шва. Между металлической поверхностью и электродом после подачи тока возникает дуга. В рабочую область через сопло поступает газ (чаще всего аргон), который блокирует доступ кислорода. Шов образуется одним из способов:

• за счет плавления кромок металла под действием дуги;
• за счет применения присадочной проволоки.

Подобная сварка газовых труб позволяет получить хороший шов на тонких металлических изделиях. Оборудование для такой технологии соединения представлено выпрямителями и аргонными инверторами. Выпрямитель TIG преобразует переменный ток в постоянный. Инвертор TIG производит выработку постоянного тока с идеальными характеристиками. Некоторые модели аппаратов выдают переменный ток. Во время работы с подобным оборудованием есть возможность контроля дуги и получения высококачественного шва.

К основным характеристикам аппаратов для аргонной сварки труб относятся тип тока и его максимальное значение. Чем выше максимальное значение тока, тем толще электроды можно использовать.

Для аргонной сварки понадобится аппарат постоянного тока

Сварка стальных труб производится оборудованием с использованием постоянного тока (DC). Разные аргонодуговые установки имеют свои максимальные значения сварного тока, которые колеблются от 150 до 500 А.

Сварка технологией MIG/MAG

Выполнение соединения труб электросваркой по степени механизации делится на ручное, автоматическое и полуавтоматическое. Технология выполнения соединения газовых труб MIG/MAG (Metal Inert/Active Gas) основана на дуговой сварке с использованием металлического плавящегося электрода (проволоки) в присутствии инертного/активного газа. Присадочная проволока подается автоматически.

Этот метод реализуется такими аппаратами:

• инверторное полуавтоматическое сварочное оборудование;
• полуавтоматический сварочный аппарат;
• набор из механизма подачи плавящегося электрода и источника дуговой сварки.

Сварка MIG/MAG производится путем подачи пистолетом металлической проволоки в зону соединения и расплавление ее в дуге. Она находится между изделием и плавящимся электродом. Расплавленные проволока и кромки образуют сварочную ванну. Кристаллизующийся шов, дуга, металл сварочной ванны и проволока защищаются газом от влияния окружающей среды.

Сварка MIG/MAG предполагает использование специальной проволоки

Зачастую этот способ еще называют полуавтоматическим, поскольку сварщику необходимо вручную перемещать вдоль шва горелку. Проволока одновременно является присадочным материалом и токопроводящим электродом.

Важно! Регулировку подачи газа лучше производить с помощью редукторов с расходомерами.

Методом MIG/MAG можно сваривать низко- и высоколегированные стали. Качество сварного соединения электросваркой зависит от напряжения дуги, скорости подачи плавящегося электрода, скорости подачи газа и сварки.

Достоинства и недостатки методов сварки

Преимущества аргонной сварки:

• сварной шов высокого качества, надежность соединения труб;
• большой эксплуатационный срок;
• возможность сварки нержавеющей стали и титана.

К недостаткам можно отнести специальную подготовку и отсутствие у некоторых устройств возможности работы в DC и AC/DC режимах.

Достоинствами сварки MIG/MAG являются высокая производительность, незначительное количество дыма, простота автоматизации процесса сварки и отсутствие шлака. У этого метода существуют ограничения в использовании на открытом воздухе и неудобства в наличии газового баллона.

Полуавтоматическая сварка газовых труб может обеспечить высокое качество соединений на металлах разной толщины, возможность сварки во многих пространственных положениях, дешевизну работ в случае применения активных защитных газов.

Каждый из способов сварки имеет свои недостатки и достоинства

Стыковая сварка полиэтиленовых газовых труб достаточно распространена и обеспечивает низкую стоимость, высокую скорость и простоту монтажа, а также возможность соединения труб, имеющих диаметры 50-1200 мм.

Газовая сварка стальных труб

В основу газовой сварки положен нагрев кромок труб газокислородным пламенем и заполнение образовавшегося зазора расплавленным металлом. Сварка газом дает соединение с худшими механическими показателями, чем электросваркой, но она позволяет сцепить трубы малого диаметра с толщиной стенок до 3,5 мм. Для проведения работ понадобятся газовая горелка и резак.

В процессе сварки участвуют два газа – кислород и ацетилен. Кислород поддерживает горение ацетилена. Он находится в специальных баллонах под высоким давлением, которое во время сварочных работ снижается применением редуктора. Температура горения ацетилена может составлять 3 тыс. градусов. Вместо него можно использовать другой горючий газ.

Важно! При горении газа температура пламени должна в 2 раза превышать температуру плавления свариваемого металла.

Сварочная проволока подбирается исходя из идентичности ее химических и физических характеристик с такими же параметрами свариваемых деталей. Применение флюсов позволяет предотвратить окисление металла. Газовая сварка позволяет получить прочное соединение тонкостенных труб, не прожигая металл.

Кислородно-ацетиленовая сварка пригодна для соединения труб с тонкими стенками

Сварка полиэтиленовых газовых труб встык

Сварка газовых труб из полиэтилена может быть выполнена аппаратами с механическим или гидравлическим приводом, а также приборами с программным управлением. Специальные таблицы, имеющиеся в инструкциях к приборам, регламентируют в зависимости от толщины стенок и диаметра трубы значения параметров сварки – температуры, времени нагрева и т. д.

Этапы стыковой сварки газовых полиэтиленовых труб такие:

1. Части свариваемых труб устанавливаются в сварочную машину.
2. Между соединяемыми деталями помещается нагретая плита.
3. К плите с некоторым усилием прижимаются торцы труб.
4. Через некоторое время полиэтилен плавится.
5. После снижения давления на трубы нагреваются торцы.
6. Горячая плита удаляется.
7. Детали под некоторым давлением сразу соединяются.

После полного остывания трубопровод готов к эксплуатации. Шов получается очень прочным и качественным. Он способен выдержать давление до 4,5 МПа.

Для монтажа полимерных газопроводных труб применяются специальные сварочные машины

Особенности выполнения сварочных работ в квартире

В целях безопасности перед началом работ по сварке в квартире перекрывается газ. Бытовой газ легко воспламеним, поэтому, если трубы вовремя не перекрыть, то это может привести к пожару. Сварку труб малого диаметра может проводить один человек.

Обратите внимание! Для соединения труб с разными диаметрами используются специальные переходники, которые снизят вероятность утечки газа.

Часто сварку газовых труб в квартире выполняют встык. В таком случае дугу требуется вести так, чтобы кромки изделия успевали немного плавиться, а на них осаждалось необходимое количество присадочного материала. Это обеспечит качество и эстетичность всех швов.

Переварить газовую трубу в квартире зачастую требуется при ее переносе. После перекрытия газа процесс протекает в такой последовательности:

1. Газопровод продувается для удаления оставшихся газов.
2. Ненужная труба срезается, а образовавшееся отверстие заваривается.
3. В необходимом месте просверливается отверстие и отвод металлической трубы приваривается к газопроводу.
4. К отводу монтируется кран и выполняется отводка к плите.

Наличие утечки определяется с помощью специальных тестов. В случае ее обнаружения производится повторный монтаж. По завершении работ пускается газ и проверяется функционирование труб.

Прежде, чем начинать монтаж газопровода в квартире, нужно перекрыть кран подачи газа

Техника безопасности при проведении сварки газовых труб

При необходимости перенести или переварить газовые трубы в квартире следует обращаться в газовую службу. В многоквартирном доме самостоятельно проводить такие работы запрещается, при необходимости их выполняют мастера специализированных организаций.

В процессе сварки в воздухе появляются частицы от окисления паров металла. Опасность представляет взрыв вследствие неправильного обращения с ацетиленовым генератором и горелкой при обратном ударе пламени. Кроме того, возможны воспламенения клапанов кислородных редукторов либо при резком открытии баллона. Наиболее опасным является взрыв кислородного баллона, который находится под высоким давлением.

Газовая сварка вредна для зрения действием видимых и инфракрасных лучей. Запрещено проводить сварочные работы близко от легковоспламеняющихся и огнеопасных материалов. Помещение, где производится сварка газовых труб, должно хорошо вентилироваться.

Перед подачей газа в трубы после сварки необходимо проверить на герметичность все соединения. Только специалист может выполнить сварку газовых труб качественно и безопасно.

Источник https://elsvarkin.ru/texnologiya/gazovaya-svarka/

Источник https://svarkaprosto.ru/tehnologii/tehnologiya-svarki-gazovyh-trub

Источник http://trubamaster.ru/gazovye/svarka-gazovyh-trub.html