Типы стыковых сварных соединений трубопроводов

Где применяется

Стыковое соединение применяется когда утолщение металла исключено или не подходит, оно обеспечивает красивый внешний вид без выступающих кромок.

Стыковое соединение применяют в авиакосмической и автомобильной промышленности.

Применяется для образования неразъёмного соединения деталей различных металлических конструкций в том случае, когда поверхности деталей лежат в одной плоскости и и примыкают друг к другу своими торцами.

Встык свариваются части различных трубопроводов, обечайки различных емкостей, баллонов, цистерн, листовые конструкции, швеллеры, уголки и прочие фасонные профили.

Преимущества и недостатки

Преимущества

сварка труб, как правило, производится именно стыковым соединением

При стыковом соединении

• электродный металл используется меньше,
• контролировать процесс не сложно, конструкции получаются надежные,
• техника сварки более простая, чем техника углового шва,
• стыковые соединения обеспечивают плоскостность поверхности конструкции,
• обеспечивают получение соединения деталей различной толщины,
• есть возможность выполнения сварки металла большой толщины односторонним швом.

Недостатки

Стыковое соединение

• не обеспечивает дополнительной жесткости в сравнении с нахлесточным,
• так же могут образоваться значительные деформации поверхности после сварки (особенно при сварке тонкого металла).

Чем отличается от нахлесточного

Сварные нахлесточные соединения – это сплавление разных элементов детали, расположенных параллельно, частично перекрывая друг друга. Применяются, когда стыковое невозможно. Не рекомендуется соединение внахлест, если конструкция подвергается вибрации, толщина стали должна быть не более 10-12 мм.

При стыковом важно учитывать точность сборки, тогда как при нахлесточном сборка гораздо проще и не нужно разделывать кромки.

Недостатком нахлесточного соединения станет больший расход основного металла, так как одна деталь накрывает другую, возможно появление коррозии металла от проникновения влаги между деталями, а так же выявить дефекты будет не просто.

В стыковом нет перекрытия (нахлеста) деталей, применяется разная техника сварки, когда сварка нахлесточных соединений выполняется угловым швом.

В нахлесточных не нужна разделка кромок, так же имеется большое количество разновидностей стыкового соединения согласно ГОСТу.

Разделка кромок под сварку

стыковое соединение без скоса кромок

Важно! Если варите без скоса кромок и толщина металла более 2 мм, нужно выставить зазор между свариваемыми деталями!

От выбора скоса кромок зависит качество шва и изделия. Для каждого способа сварки выбирают разные разделки кромок.

К сведению! Без разделки процесс будет гораздо экономичней, но разделка кромок нужна для полного провара в сечении, что делает качество выше.

с V-образным скосом кромок

с X-образным скосом кромок

с криволинейным скосом кромок

Разделку можно выполнить зубилом, в данном случае края получатся не ровные, отличным вариантом станет болгарка, фрезерный станок, самым лучшим будет использование кромкореза (фаскоснимателя).

Так же нужно контролировать чистоту скосов что бы получить качественный шов без дефектов.

Для стыковых соединений применяют все виды разделки кромок в зависимости от толщины металла и характера шва (односторонний или двухсторонний шов).

Существует обозначение разделки кромок: U- V- K- X- образные.

Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла, Х-образная разделка требует по одному шву с каждой стороны, когда V-образная обходится односторонним швом. Форма разделки кромок зависит от способа сварки, свариваемого материала, толщины свариваемых элементов.
[ads-pc-3][ads-mob-3]

Как варить

Перед тем как приступить к свариванию производится технологическая подготовка. Детали следует разметить, произвести резку, поверхности зачищаются от загрязнений, ржавчины и высушиваются при наличии влаги.

Две свариваемые детали должны лежать на ровной поверхности и иметь между собой зазор 2-3 мм, зажигаем электрод ударом или “чиркнув” как спичку, выполняем две прихватки, что бы избежать деформации свариваемого соединения.

Видео

В ролике ниже показано, к чему может привести сваривание, если не делать прихватки (что нужно знать про прихватки тут).

с подкладкой (съемной или остающейся)

Вести электрод можно на себя, от себя, справа налево и слева направо. В зависимости от толщины металла и рекомендованного пространственного положения электрода выбирается способ движения электрода для лучшего сваривания, так же электрод во время работы держится под углом 45 градусов.

После выполнения шва убирается шлак и зачищается поверхность. Что бы избежать прожегов применяют подкладки, с ними работа складывается более уверенно, можно увеличить ток и не варить с другой стороны шва (см. фото слева).

Сварка в нижнем положении

Детали зачищаются, для тонкого металла разделка кромок не выполняется, зазор между свариваемыми деталями составляет 1-3 мм. Производится сборка, устанавливаются прихватки (после прихватки зачищаются), далее сварку производим с обратной стороны прихваток.

Толщина валика не должна превышать 9 мм, а высота 1,5 мм. Сварку осуществляем слева направо, выполняем кольцевые колебательные движения против часовой стрелки, так же завариваем вторую сторону, на второй стороне можно увеличить ток, после сварки зачищаем поверхности.

стыковое соединение с отбортовкой кромок (для тонкого металла)

В процессе сварки электродом совершается 2-3 движения.

1. Электрод опускают вниз по мере его плавления обеспечивая стабильное горения сварочной дуги.
2. Электрод перемещают с равномерной скоростью наклонив его под углом 15-30 градусов от вертикали. В другой плоскости электрод перпендикулярен поверхности соединения.
3. В случае необходимости получения сварного шва увеличенной ширины применяют различные колебательные движения.

Видео

• Короткий ролик, без особых объяснений, зато быстро, для нетерпеливых.
• https://youtu.be/t87r-9QEz7g
• Более длинный, но и более подробный ролик.

Сварка в вертикальном положении

1. Сварочный ток снижается на 10-15% в сравнении с нижним положением (нужно снизить тепловую мощность дуги).
2. Сварка как правило ведется снизу вверх с отрывом дуги что бы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.

3. Электрод в одной плоскости расположен перпендикулярно к поверхности деталей, а в другой наклонен чуть ниже горизонтали.
4. Возможна так же сварка сверху вниз и снизу вверх без обрыва сварочной дуги. Это требует применение определенной марки электродов с подходящим типом покрытия.

5. Если соединение с разделкой кромок, то сварка в вертикальном положении выполняется в несколько проходов с зачисткой каждого прохода от шлака.

СОВЕТ! Сварщики, имеющие мало опыта, часто сталкиваются с залипанием электрода в процессе зажигания дуги на поверхности металла, особенно на сниженном сварочном токе. В данном случае возможно разжечь дугу на рядом положенной пластине (разогреть кончик электрода), а затем перенести дугу на стык деталей.

Плавное касание разогретого электрода о деталь обеспечит легкое зажигание дуги без залипания, в том числе позволит избежать непровара в начале сварки стыка.

Процесс сварки заканчивается контролем качества. Сварные швы после очистки от различных загрязнений (шлака, брызг металла и копоти) визуально осматриваются на наличие наружных дефектов.

Размеры сварочных швов при сварке труб

Гост 16037-80 на сварные соединения ручной дуговой сваркой

Ручная дуговая сварка труб остается одним из самых распространенных способов монтажа трубопроводных систем, являющихся как самостоятельными транспортно-распределительными сетями, так и компонентами технологического оборудования. Высокое качество стыков трубопроводных комплексов — это залог их безопасного функционирования.

Способы сварки, типы стыков, геометрические параметры и типовые размеры, а также способы разделки кромок — все это регламентировано в ГОСТ 16037-80 ручная дуговая сварка соединения сварные. Строгое соблюдение требований стандарта при проектировании, формировании технологического процесса и выполнении сварки стальных трубопроводов обеспечивает должный уровень качества.

Условные обозначения соединений

В стандарте описаны три типа сварных соединений трубопроводов:

• стыковые, обозначаются литерой С
• угловые, литерой У
• нахлесточные, обозначаются литерой Н.

Внутри каждого типа актуальный стандарт детализирует множество подтипов в зависимости от:

• вида сварного шва;
• числа сторон проварки;
• конфигурации подкладки;
• ее съемности;
• без скоса, со скосом одной или двух кромок;
• формы сечения кромок
• формы сечения шовного материала
• способа сварки;
• толщины стенок;
• диаметра трубы.

Пример обозначения типа С13.

В условное обозначение, кроме типа, входит признак замкнутости линии, способ сварки, параметры катета и вспомогательные символы. В соответствии с ГОСТ 16037 80 используется сварка аргоном, под флюсом и газом.

Работа в атмосфере защитных газов может выполняться как плавким, так и неплавким электродом. Обычно трубы выполняют из углеродистой стали. Для работы в агрессивных средах применяют нержавеющие сплавы.

Реже используются сплавы цветных металлов.

Конструктивные элементы и размеры кромок заготовок и шва

Сварка труб ГОСТ 16037-80 подразумевает следующие основные элементы:

• s: толщина заготовки;
• b: расстояние между кромками заготовок;
• e: ширина шва;
• g: его выпуклость;
• а –общая толщина шва;
• с -притупление кромки;
• В –глубина нахлеста;
• K — катет углового шва;
• Dn – общий диаметр трубы;
• f – размер фланцевой фаски.

[stextbox ряда швов актуальными являются только часть указанных параметров. Значения размеров приведены в стандарте в зависимости от метода трубной сварки, регламентируемой ГОСТ.[/stextbox]

Типы сварных швов

• Стыковые швы используются при сварке кольцевых стыков труб в соответствии с ГОСТ. Такие соединения обозначаются С1-С53
• Они выполняются одно- и двухсторонними, с прямолинейным и закругленным скосом кромок и с расточкой.
• В односторонних швах может быть предусмотрена съемная или остающаяся подкладка, а также расплавляемая вставка.
• Соединения секторов на повороте трубопровода выполняется со скосом кромок и обозначаются С54-С55.
• Соединения фланца и трубопровода обозначается как С56
• Пример обозначения углового соединения типа У2.
• Угловые швы обозначаются У5-У21, нахлесточные Н1-Н4

Таблица размеров катета шва

Значения катетов шва в зависимости от типа шва, расстояния между кромками, сварочного метода и размера фланцевой фаски сведены в таблицы для каждого типа отдельно.

Таблица размеров катетов для У21.

Разделка труб под сварку

ГОСТ регулирует виды и характеристики подготовки к сварным работам для различных типов соединений:

Перед началом сварочных работ необходимо проводить подготовку. В нее входит:

• механическая зачистка, выполняется с целью удаления пыли, следов коррозии, оксидной пленки;
• химическая обработка, для удаления масложировых пятен и окисной пленки;
• разделка кромок.

Разделка проводится с помощью механической обработки кромки. При монтаже трубопроводов она выполняется специальными машинами. Во время ремонтных работ допускается выполнение разделки с помощью угловых шлифмашин.

Разделка кромок выполняется при толщине заготовок от 4 мм.

Для угловых соединений под отводы выполняют скашивание одной или обеих кромок под углом 45 о .

  Монтаж вентиляционных асбестоцементных труб

Стыки на трубопроводах подразделяются на поворотные и неповоротные.

Сварка стальных трубопроводов ГОСТ 16037 рекомендует применять по возможности поворотные стыки. Они варятся в наиболее удобном и выгодном нижнем сварочном положении, разделка кромок для него выполняется одинаково по всему периметру стыка.

Неповоротный стык приходится варить во всех сварочных положениях, переходящих одно в другое по мере продвижения по шву вокруг трубы.

Разница между толщиной стенок соединяемых встык труб не должна быть более 10% и не превышать трех миллиметров. При этом ширина зазора должна быть постоянной по всему стыку и находиться в переделах от 2 до 3 мм.

[stextbox того, как начать монтаж, необходимо обработать кромки и околошовную зону на 20-30мм, очистив ее от механических загрязнений, следов коррозии и масложировых пятен.[/stextbox]

Перед основной электродуговой сваркой торцы труб прихватывают друг к другу:

• трубы до 300 мм в диаметре: 4 прихватки;
• свыше 300 мм- равномерно через каждые 200-300 мм.

Трубы с толщиной стенок 12 мм и более проваривают в три приема. На первом этапе формируют корень шва в виде валика с возвышением 1,5-3 мм, равномерно распределенного по длине стыка. Электрод при этом следует вести возвратно-поступательно.

Фаски под сварку

При соединении толстых трубных заготовок сформированный шов следует делать толще, чем сама деталь. Для формирования соединения с заданными геометрическими параметрами требуется выполнить разделку кромок, сняв фаску. После этого электроду будет обеспечен доступ для качественной проварки шва на всю глубину.

Основными параметрами фаски являются:

• Зазор b. расстояние меду заготовками, до 2-3 мм.
• Притупление C. Не скошенная часть кромки. ее оставляют, чтобы снизить вероятность прожога корня шва..
• Угол скоса β. При двусторонней разделке острый угол принимает значения 15-30 о, при односторонней- до 45о.
• Угол разделки α. Тупой угол равен двойному значению угла скоса, обеспечивает должный доступ к корню шва для сварочного оборудования.

Параметры фаски.

Если значение притупления невелико или его вовсе нет, то прожог предотвращают такими методами, как:

• использование подкладок, препятствующих вытеканию расплавленного металла;
• сварка на флюсовой подушке;
• предварительное подваривание;
• выполнение замка.

Технологам следует обращать особое внимание на корректный расчет и соблюдение оптимальных значений параметров разделки. Это позволяет снизить трудоемкость, экономно расходовать материалы и сохранять контроль над себестоимостью.

При подготовке стыковых соединений вид фаски зависит от толщины деталей:

• 3-25мм: одностороння фаска;
• 26-60мм: двухсторонняя;

Для угловых устанавливаются следующие границы:

• 3-20мм: одностороння;
• 21-50 мм: двухстороння.

Исходя из геометрической формы профиля поперечного сечения, выделяют такие типы разделки:

• обычный скос, профиль представляет собой трапецию,
• Х-образная, два скоса сделаны навстречу друг другу таким образом, что профиль поперечного сечения двусторонней разделки визуально напоминает очертания буквы Х;
• U-образная, профиль поперечного сечения криволинейный и напоминает очертания буквы U.

ГОСТ на сварку труб рекомендует применять U-образную разделку при больших толщинах заготовок, с целью снизить площадь сечения шва и, следовательно, снизить расход материалов и повысить скорость работы.

Форму разделки выбирают, руководствуясь толщиной труб:

• 3-25мм: Х-образная или V–образная;
• 26-60мм- U–образная;
• более 60 мм- специальные формы.

Они представляют собой:

• уступы;
• сложные криволинейные профили, призванные сохранить доступ электрода к корню шва и понизить площадь поперечного сечения.

Для разделки используются следующие способы:

1. Газовый резак. Характеризуется низкой точностью и недостаточным качеством поверхности. Требует дополнительной обработки механическими способами.
2. Мехобработка. Строгальная или фрезерная обработка дает достаточную чистоту и форму поверхности. Долбежная обработка также требует финишной мехобработки.

  Как правильно сварить трубы пропиленовые трубы

При разделке кромок труб большого диаметра используются специальные торцовочные аппараты. Во время ремонтных работ на магистралях отопления разделка часто выполняется вручную шлифмашинами.

Заключение

ГОСТ на сварку трубопроводов – важный регламентирующий документ, устанавливающий условия на подготовку и проведение работ. Он определяет методы сварки, типы соединений, статус разделки и конструктивные параметры для каждого из них.

Трубопровод служит не один год. Он также должен выдерживать давление жидкости или газа. Строгое соблюдение требований гост 16037 на сварку трубопроводов необходимо для обеспечения прочности, долговечности и герметичности сварных соединений.

Источник

Геометрические размеры сварного шва

Закристаллизовавшийся отрезок расплавленного металла, образовавшийся в месте соединения двух металлических деталей или конструкций – это классический сварочный шов, который имеет определенные геометрические размеры как в сечении, так и по длине.

Они зависят от типа соединения, метода выполнения сварки, геометрии разделки торцевых кромок соединяемых изделий и некоторых других факторов. Эти элементы сваренных деталей делятся на два вида: стыковые и угловые.

Их не следует путать с типами сварочных соединений, которые классифицируются как стыковые, угловые, тавровые и внахлест.

Во всех таких конструкциях присутствуют рабочие швы, на которые действуют основные нагрузки соединения. От правильного расчета этих элементов соединения зависит прочность всей конструкции в целом.

На качество сварки влияет множество факторов, в том числе и геометрические характеристики, такие как ширина, длина, вогнутость, выпуклость и другие особенности стыковки деталей.

Для соединенных под прямым углом деталей, основным геометрическим параметром является размер катета сварного шва, от которого зависит прочность сварки.

Нормативные документы

Основными документом, регламентирующими геометрию сварочных швов является ГОСТ 5264-80, по которому и рассчитываются главные геометрические характеристики, с использованием математических формул.

Размеры сечения и длинны по ГОСТ 5264-80 зависят от вида соединения, толщины деталей конструкции, геометрии обработки торцевых кромок. Кроме того при расчете геометрических параметров сварочных соединений учитываются и другие нормативные документы: СНиП II-23-81, инструкции и технические регламенты.

Среди всех геометрических характеристик сварных швов основными являются минимальная длина, ширина, глубина, размер катета и некоторые другие.

Геометрические характеристики

Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:

• где S – толщина деталей;
• е – ширина сварного шва;
• g – выпуклость;
• m – вогнутость;
• h – глубина проплавления;
• t – толщина сварного шва;
• b – зазор в соединении;
• k – катет углового шва;
• p – высота;
• a – толщина.

На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.

Таблица с типами сварных соединений

Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва.

Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения.

Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.

  С чем соединена слуховая труба

Расчет геометрии стыкового шва

Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:

Формула расчета геометрии стыкового шва

• где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
• t – минимальная толщина свариваемых деталей;
• lw – длина шва;
• Rwy – сопротивление нагрузке;
• γс – табличный коэффициент.

При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.

1. Схемы расчетных варианты соединений встык
2. Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.

Расчет геометрии углового шва

Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.

Схема геометрии углового шва

В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.

• Формула расчета по металлу шва
• Формула расчета по границе сплавления
• где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.

Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.

Таблица минимальных катетов углового шва

Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.

Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»

Инструменты для контроля размеров швов

Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций.

Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра.

В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.

Заключение

Выше представленная информация актуальна для соединений, выполненных с использованием ручной электродуговой сварки. Размеры сварного шва при полуавтоматической сварке рассчитываются по другим методикам. Следует заметить, что все геометрические размеры сварных швов жестко завязаны на толщину свариваемых деталей и максимальную нагрузку, которую должна выдержать вся конструкция!

Источник

Сварные стыковые соединения: особенности, виды и технология

В промышленности и в быту соединение металлических деталей в единую конструкцию производится с помощью сварки. Этот метод считается самым надежным и достаточно дешевым. Относительно не очень сложное оборудование (сварочный аппарат, электроды, средства защиты) позволяет в короткое время и с достаточно надежным качеством создавать и ремонтировать многие металлические конструкции.

https://www.youtube.com/watch?v=qBf24cIxYuU

Для создания прочного изделия из металла начинающему сварщику необходимо досконально знать особенности и виды стыковых сварных соединений, а также технологию выполняемой работы.

Определение сварного соединения

Сваркой металлов называют их соединение посредством расплавления кромок изделия и последующей их кристаллизацией в процессе охлаждения.

Процесс сварки протекает в сопровождении сложных физических и химических процессов. Эти многочисленные факторы и обязан учитывать сварщик во время выполнения работы.

При этом все эти физико-химические процессы сопряжены между собой по времени и пространству.

Во время сварки возникает несколько специфических зон, которые и характеризуют сварное соединение:

• место сплавления (сварочная ванна), где на границе основного металла и шва находятся расплавленные зерна металла и электрода;
• сварной шов, который образуется после охлаждения и кристаллизации сварочной ванны;
• зона термического воздействия определяется участком металла, который не расплавился, но изменил свой состав и структуру в результате нагрева;
• основной металл, который подвержен сварке, но не меняющий при этом своих свойств.

Виды сварных соединений

Классифицируют соединение двух металлических деталей по их взаимному расположению относительно друг друга. Вид соединения при проведении сварочных работ выбирает сварщик, учитывая характерные особенности металла и возможность добиться качественного результата.

  Производство стали в электропечах преимущества и недостатки

В зависимости от размещения изделий в пространстве соединения разделяют на следующие виды:

• стыковое соединение;
• угловое соединение;
• тавровое скрепление;
• соединение внахлест;
• торцевой вид.

Оборудование для стыковой сварки

• Машины для контактной стыковой сварки.

Существует различное оборудование, используемое для контактной стыковой сварки.

Его можно классифицировать в зависимости от конструктивных особенностей и признаков, характерных для оборудования, применяемого при точечной и шовной контактной сварке.

Оборудование может быть классифицировано в соответствии с видами сварных работ (обработка сопротивлением и оплавлением). Кроме того, существует деление в зависимости от рода электротока, назначения и т. п.

Оборудование состоит из:

• станины;
• сварочного трансформатора;
• вторичного контура;
• подвижной и неподвижной плит;
• токопроводящих губок для фиксации заготовок;
• зажимных цилиндров;
• привода подачи;
• направляющих;
• блока системы управления.

Наиболее распространенными являются аппараты стыковой сварки переменного тока.

Детали некоторого сортамента обрабатываются при помощи специализированного оборудования. К примеру, выпускается специальная аппаратура для сварки ленточных пил, цепей, железнодорожных рельсов. Работы возможны как в стационарных условиях, так и на железнодорожном полотне.

Для стыковой сварки труб, диаметр которых не превышает 1 м, используется контактное соединение, выполняемое как в стационарных, так и в полевых условиях. Если необходимо работать с трубами, диаметр которых превышает 1,4 м, прибегают к использованию специального сварочного оборудования, внутрь которого вводятся трубы.

Стыковая сварка

Наиболее распространенным типом сварки является стыковое соединение. При такой сварке две соединяемые детали располагаются в одной плоскости, поэтому поверхность одного элемента является продолжением другого.

Элементы во время сварки стыковым соединением примыкают друг к другу торцевыми поверхностями. Торцы свариваемых кромок могут быть со скосом или без скоса.

Причем без скоса наиболее качественным получается сварочный шов металлических листов толщиной до 4 мм. Двухстороннее стыковое сварное соединение без скоса торцов металла позволяет добиться хорошего результата при толщине деталей до 8 мм.

Для улучшения качества соединения необходимо делать между пластинами зазор в пределах до двух миллиметров.

Одностороннюю сварку деталей, толщиной от 4 до 25 миллиметров, желательно выполнять с предварительным скосом кромок. Большей популярностью пользуется у сварщиков V-образный скос торцевой поверхности. Листы толщиной от 12 мм рекомендуется сваривать двухсторонним способом с X-образной разделкой.

Сферы применения стыковой сварки

Стыковая сварка металла используется в следующих областях:

• В строительстве. С ее помощью создают монолитные арматурные конструкции.
• В металлургии. Здесь она необходима для обработки листового железа или проволочного проката.
• В железнодорожной отрасли. Используется в процессе производства бесстыковых рельс.
• В автомобилестроении. Посредством такового вида сварки изготавливают сложные узлы и детали.
• В инструментальном производстве. Такой тип сварки необходим для обработки легированных сталей и инструментальных сплавов и создания режущих частей инструментов.
• При прокладке трубопроводов с помощью стыковой сварки соединяют трубы стальные и пластиковые.

Стыковую электросварку используют для соединения труб при монтаже газо- и нефтепроводов. Используемая технология позволяет за 5 минут соединить между собой стальные трубы диаметром 1 420 мм, получив высококачественный и надежный сварной шов.

Классификация по положению шва

Качественное выполнение сварного шва зависит от положения изделия в пространстве. Существует четыре основных способа выполнения стыкового соединения сварных швов:

1. Нижний метод соединения применяется, когда сварщик располагается сверху, по отношению к свариваемым поверхностям изделия. Этот способ самый удобный, так как расплавленный металл не стекает вниз или по сторонам, а попадает прямо в кратер. При этом шлак и газ без препятствия удаляются из сварочной ванны и свободно выходят на поверхность.
2. Горизонтальные швы выполняются на вертикально расположенных пластинах, при этом ведение электрода осуществляется слева направо или справа налево. Качественное выполнение горизонтального шва заключается в строгом контроле за расплавленным металлом, не допуская его стекания вниз, поэтому необходимо правильно подбирать скорость движения электрода и силу тока.
3. Вертикальный способ применяется на деталях расположенных вертикально, при этом шов стыкового соединения ведется сверху вниз или наоборот. Сложность такой сварки в том, что расплавленный металл стекает вниз, нарушая при этом внешний вид и качество соединения. Обычно сварщики стараются избегать выполнения работы в таком положении. Только опытные мастера прибегают к этому способу, опираясь на свои теоретические и практические знания.
4. При потолочном способе свариваемые детали находятся выше головы сварщика. Применяя этот метод, нужно строго соблюдать технологический процесс и правила безопасности, так как расплавленный металл капает вниз.

Систематизация швов по виду сварки

Стыковые соединения можно классифицировать по типу воздействия сварочного оборудования. Именно применение соответствующих аппаратов и приспособлений позволяет получить следующие виды швов:

• Ручная дуговая электрическая сварка способствует созданию сварного шва с помощью специального электрода и позволяет получить надежное скрепление металлических деталей толщиной от 0,1 до 100 мм.
• Дуговая сварка с использованием инертного газа позволяет получить прочные и эстетичные швы, так как все сварочные процессы протекают под защитой газового облака.
• Автоматическая сварка осуществляет стыковое соединение металла в режиме самостоятельного действия инвертора, здесь сварщик контролирует процесс после настройки оборудования.
• При газовой сварке формирование сварного шва происходит за счет высокой температуры, горящей газовой смеси.
• С помощью паяльника существует возможность создавать паяные швы.

Ручная стыковая сварка

За счет невысокой стоимости широко распространено оборудование для ручной стыковой сварки.

Обработка выполняется по следующему алгоритму:

• до начала сварки необходимо зафиксировать заготовки при помощи специальных зажимов, повторяющих форму деталей;
• сварка выполняется электродами для стыковых аппаратов, характеризующимися высокой устойчивостью к механическому воздействию;
• детали соединяются друг с другом приводом, сила давления которого влияет на качество сварного шва;
• в процессе стыковой сварки используется сварочный трансформатор, с помощью электродов подающий электрический ток на соединяемые поверхности деталей;
• ток нагревает соединяемые поверхности, образуя сварной шов.

При использовании ручного режима стыковой сварки соединение получается менее качественным по сравнению с применением автоматизированного оборудования.

Для ручной контактной стыковой обработки необходимо правильно подобрать присадочную проволоку, используемую для крепления заготовок. Важно разбираться в разновидностях проволоки, понимать, какая подходит для работы с определенными металлами. Присадка должна иметь схожие свойства с материалом соединяемых заготовок.

Для работы предлагаются следующие разновидности проволоки:

• медная – подходит для соединения заготовок, выполненных из низкоуглеродистых сталей;
• алюминиевая – помогает сваривать детали из сулиминов, дюралюминия;
• нержавеющая сталь – нужна для выполнения стыковой сварки заготовок, выполненных из сталей, легированных никелем и хромом.

Профиль сварочного шва

Если разрезать стыковое соединение, то легко определить характер шва по его виду:

• Вогнутый шов является ослабленным, поэтому применяется в основном для сварки тонких элементов, для конструкций с небольшой динамической нагрузкой.
• Выпуклые швы считаются усиленными, поэтому находят широкое применение в конструкциях с большой статической нагрузкой, создание такого шва требует увеличенного расхода электродов.

• Нормальные швы используются при динамических нагрузках, в этом случае не существует особого перепада между основным металлом и высотой шва.

Особенности стыковой сварки

Схема сварки стальных труб.

Стыковая сварка труб из стали всегда считалась делом кропотливым и тонким. Специальная проволока – это хорошо. Но неумение мастера может стоить очень дорого. Кромка под сварку не делается. За счет этого значительно снижаются затраты на работу. Монтаж получается прочным и надежным.

Соединение труб и других элементов конструкций производится с помощью особых механических машин. Они оставляют после себя прочный шов, который прочнее самих балок, арматуры и труб. Вручную можно варить только безнапорные соединения и детали, имеющие малые физические нагрузки.

Газом варят трубы небольшого диаметра, для площади побольше требуется электрическая дуга. При ручной сварке необходимо учитывать все параметры электрического тока, особенно силы тока. При увеличении его можно ускорить процесс стыковой сварки. При снижении – проплавить стыки более глубоко и выполнить шов качественно.

Опытный сварщик делает эту работу без ошибок.

  Назначение безоловянных бронз

Виды швов по протяженности

Еще одним значительным фактором получения качественного соединения двух металлов является протяженность сварного шва. Расчет стыковых соединений происходит с учетом вида и длины сварного шва.

По протяженности швы соединения классифицируются как сплошные или прерывистые:

1. Сплошные сварочные швы не имеют свободных от сварки промежутков по всей длине соединения двух металлических поверхностей. Такой вид сварки позволяет получить наиболее качественное и прочное соединение любых конструкций. Недостатком непрерывного ведения электродом является большой расход материала и медленное выполнение работы.
2. Прерывистый способ применяется в случае, когда не требуется создания особо прочного соединения. Такие швы чаще всего делают определенной длины со строгим синхронным интервалом. Сварка прерывистым методом может вестись в шахматном порядке или цепной дорожкой.

Меры безопасности при сварке

Сварочный процесс сопровождается рядом факторов, способных повлиять на безопасность здоровья человека. Основными поражающими факторами считается наличие излучения, поражающего зрение, пагубное действие выделяемого газа, а также воздействие расплавленного металла.

Поэтому на всех современных предприятиях особое внимание уделяется защитному обмундированию сварщика:

• брезентовый костюм;
• сапоги или ботинки с закрытыми шнурками;
• маска сварщика или защитные очки;
• респиратор, защищающий органы дыхания;
• брезентовые рукавицы.

Все вещи должны быть чистыми, без пятен маслянистой жидкости.

Начинающему сварщику для приобретения навыков проведения сварочных работ лучше начинать с простых изделий, так как от качественного соединения зависит надежность и прочность любой металлической конструкции. Правильное выполнение технологического процесса сварочных работ является основным залогом качественной работы.