Сварка стальных трубопроводов

Сварной шов — наиболее надежное неразъемное соединение, используемое на участках магистральных, промысловых, технологических и иных трубопроводов, не нуждающихся в обслуживании. Выбор сварочной технологии зависит от нескольких критериев — типа и рабочих параметров транспортируемой среды, диаметра и толщины стенки труб, пространственного положения стыка и марки стали.

Классификация сварки и разделка кромок

Все существующие на сегодня виды сварки подразделяются по нескольким признакам, к которым относятся:

  • Характер воздействия (плавление, давление).
  • Энергоноситель.
  • Степень автоматизации процесса.
  • Формирование соединения (принудительное, свободное).
  • Защита зоны плавления (поддув газа, применение флюса или порошковой проволоки).

Форма кромки свариваемых труб и характер сварного шва должны соответствовать типу соединения, толщине стенки и наружному диаметру трубы. Разделка осуществляется механическим способом (при небольших  элементов), газовой (для низколегированных сталей) или плазменной (для легированных марок) резкой с последующей зачисткой.

Распространенные методы сварки трубопроводов

Надежность сварочного соединения во многом определяется качеством выполнения корневого шва, лучший провар которого обеспечивают дуговые методы, основанные на плавлении элементов под воздействием электрического разряда.

Автоматическая электродуговая сварка

Выполняется под флюсом, требует вращения стыка, хорошо подходит для аустенитных коррозионно-стойких марок сталей и сборки трех- и двухтрубных секций в нитку при строительстве линейной части магистральных трубопроводов диаметром до 1420 мм. Обеспечивает трещиностойкость и оптимальный химический состав шва.

Автоматическая сварка может быть заменена механизированной в защитных газах (типа СО2), что актуально для поворотных и неповоротных стыков трубопроводов из низколегированных и низкоуглеродистых марок сталей.

Ручная дуговая сварка

Применяется при невозможности использования автоматизированных и механизированных методов. Шов при неповоротных стыках выполняется:

  • По вертикали в четыре этапа (провар корня шва, наплавка валиков и заделка, формирование замка, выполнение лицевого шва).
  • По горизонтали в три этапа (создание корневого валика, заполнение кромок и наплавление лицевого слоя, требующие манипуляций электродом и величиной сварочного тока).
  • Под углом 450 (технология зависит от диаметра труб, выполнение шва может быть непрерывным или посекционным).

Выбор марки и диаметра электрода обуславливается сплавом и толщиной стенки трубы.

Подогрев, стыковка и центрирование

Качество шва зависит не только от технологии сварки, но и от стыковки кромок труб, которая должна исключать смещения и обеспечивать соосность элементов. Соединение, выполняемое ручным способом, не допускает жесткой фиксации и не гарантирует отсутствие отклонений от перпендикулярности плоскости стыка к оси. Использование наружных или внутренних центраторов позволяет точно совмещать поверхности торцевых кромок и не допускать сдвигов свариваемых труб относительно друг друга.

Для исключения таких дефектов шва, как появление трещин, необходим предварительный подогрев, температура которого подбирается с учетом условий сварки, толщины стенки и химического состава сплава. Он дает возможность регулировать термический цикл и структурные изменения стали, приводящие к ухудшению её механических свойств.