Как варят трубопроводы

Современная технология сварки трубопроводов предполагает применение ряда методов, основанных на термическом, комбинированном термомеханическом или чисто механическом приёмах обработки материалов.

К термическим методам относится газовая сварка, плазменная, электродуговая, лазерная и другие виды сваривания. С их помощью, в частности, осуществляется такая обязательная операция, как сварка опоры трубопроводов.

К комбинированным методам относится контактно-стыковая сварка и сваривание с использованием эффекта магнитного управления. К чисто механическим способам можно причислить малоизвестную сварку трением.

Трубопроводы могут быть металлическими, пластиковыми или из композиционных материалов. Технологию сварки выбирают с учетом особенностей материала и условий прокладки трубопровода.

Электродуговая технология

При прокладке стальных магистральных трубопроводов особо востребована автоматическая электродуговая сварка, организуемая с использованием специальных флюсовых добавок. Однако этот способ сварки трубопроводов может применяться только в условиях, когда зона стыка перемещается относительно электрической дуги (за счёт вращения труб).

При невозможности применения механизированных подходов чаще всего прибегают к ручному методу электродуговой сварки.

Особенность этого способа – использование различных положений сварочной зоны, которые на профессиональном сленге называют «нижним», «вертикальным» или «потолочным».

Добавим, что в этом случае движение электрода по периметру стыка с постоянной скоростью осуществляется самим сварщиком, то есть вручную.

При использовании защитных газов (в случае аргонодуговой сварки) возможно множество вариантов, отличающихся по следующим характерным признакам:

  • по виду используемого защитного газа (аргон, углекислота, а также разные их комбинации);
  • по типу применяемого электрода, который может быть плавящимся, вольфрамовым или неплавящимся;
  • по уровню механизации работ (ручное сваривание или сварка в автоматическом режиме).

Электродуговая сварка с привлечением защитных газов востребована при работах на трубопроводных магистралях, производимых со сменой пространственного положения свариваемых заготовок и электрода.

Скорость ручной обработки трубопровода в этом случае не превышает 8-30 м/ч, а механизированной – 20-60 м/ч. При реализации этих методов возможно применение порошковой проволоки, обеспечивающей формирование газовой среды или флюса, необходимых для защиты рабочей зоны.

Нормативная документация

Основной документ, регламентирующий порядок проведения сварки труб при монтаже магистральных трубопроводов – это «Строительные нормы и правила», на базе которых утверждены и действуют такие нормативы, как СП 105-34-96, СНиП 3.05.02.88, а также ГОСТ 16037.

В приведённых выше документах затрагиваются следующие вопросы:

  • порядок проведения квалификационных экзаменов операторов сварочных процедур;
  • основные положения, касающиеся подготовки труб к сварке, техники их правки, текущего ремонта и способов отбраковки;
  • общий порядок сваривания трубных заготовок с последующим монтажом крепящей арматуры;
  • используемые для сварки трубопроводов электроды;
  • методы сплавления, с учётом их привязки к погодным (климатическим) условиям;
  • требования к применяемым расходным сварочным материалам.

Для повышения производительности электродуговой сварки в полевых условиях применяются системные методы их организации с использованием специальных форм (технологических карт). В этих учётных формах содержится полный перечень сведений и указаний по проведению типовых сварочных операций.

В нормативных документах также оговариваются виды трубных изделий, применяемых при прокладке магистральных трубопроводов.

Особенности маркировки и виды трубных изделий

Современные магистральные трубопроводы, включая распределительные газопроводы, как правило, сооружаются на основе бесшовных труб, которые свариваются с образованием прямого или спирального видов соединений.

Трубные изделия того или иного диаметра и назначения изготавливаются из различных типов низколегированных сталей, отличающихся составом примесей, в конечном счёте, определяющих их рабочие характеристики.

Так, распределительный газопровод низкого давления из-за особенностей перекачиваемого по нему носителя сваривается на основе труб, изготавливаемых из специальных низкоуглеродистых сталей.

Готовые к применению трубы перед укладкой маркируются особым образом, причём после этой процедуры участок с клеймом обводится краской. На определённом удалении от клейма посредством несмываемой краски наносятся данные о диаметре и толщине стенок трубного изделия.

Изделия импортного производства изготавливаются по зарубежным стандартам (АРI), подразделяющим их по типу шва на уже рассмотренные выше типы (бесшовные, с прямым или спиралевидным швом).

Согласно этим стандартам используемые при их изготовлении стали объединяются в категории, различающиеся пределами текучести материала.

Подготовка среза

Монтаж трубопроводов начинается с подготовки свариваемых частей, включая придание нужной формы торцам трубных заготовок. Линии их срезов должны полностью совпадать и соответствовать по своей форме применяемому методу сваривания.

Для трубных изделий диаметром до 520 мм допускается проведение операций по доработке срезов (торцевание, снятие фаски и шлифование) непосредственно в полевых условиях.

При укладе труб большего диаметра такая обработка осуществляется в заводских условиях с привлечением фрезерных механизмов, станков абразивной резки и шлифовального инструмента.

Для создания прочного сварного соединения в первую очередь следует удалить из полостей труб скопившиеся в них частички грязи, снега и грунта, а после тщательно зачистить кромки и прилегающие к ним участки на ширину не менее 1-го см.

Обычно трубы поступают к месту их укладки с уже готовой разделкой кромок, подготовленной для сварки трубопровода в ручном режиме, производимой обычными покрытыми электродами.

Для трубопроводов с заготовками диаметром один метр разделка кромок производится с учётом необходимости формирования внутреннего корневого шва. При прокладке трубопроводов распределённого типа трубы допускается сваривать без их предварительной разделки.

Однако в этом случае имеются определённые ограничения, касающиеся вида рабочих операций (только ручная сварка) и толщины стенок трубных заготовок, которая не должна быть более 4-х мм.

Обустройство стыков трубных изделий

При сборке трубопроводов необходимо позаботиться о правильном расположении стыков труб. Подготавливаемые стыки должны располагаться строго перпендикулярно к оси трубопровода (отклонение не должно быть более 2-х мм).

Радиальный зазор в стыковой зоне должен быть одинаков во всех точках окружности. Относительное смещение срезов заготовок не должно превышать заданную ГОСТом величину.

Помимо этого, смешение имеющихся на заготовках продольных швов на заданных расстояниях не должно превышать трети длины окружности (для трубных заготовок диаметром до100 см).

Если не выполняется хотя бы одно из этих требований, то следует провести дополнительное обследование металлических трубных изделий на данном участке прокладки. Как правило, такое тестирование трубопровода проводится с использованием ультразвуковой контрольной аппаратуры.

Сварка опорных элементов

Опоры трубопроводов обеспечивают правильность ориентации прокладываемой нитки в пределах занимаемого конструкцией пространства, а также позволяют равномерно распределить нагрузку на фундаментное основание.

Возможные варианты сварки опор существенно различаются по ряду признаков, важнейшими из которых являются их конструктивное исполнение (обычные или подвесные) и характер фиксации (подвижные или неподвижные).

В отличие от обычных элементов подвесные опорные конструкции монтируются на уровне, находящемся выше трубопроводной оси.

При подвесном варианте монтажа трубы могут фиксироваться на вспомогательных элементах конструкций (перекрытиях, ограждающих плитах и тому подобное) и обеспечивают подвижный тип крепления.

При этом всё сооружение в целом имеет возможность ограниченного смещения по двум степеням свободы – поперёк или вдоль оси прокладываемого трубопровода.

В отличие от них неподвижные опорные элементы обеспечивают жёсткую фиксацию выделенного участка в границах опорной зоны конструкции. Они применяются как при обустройстве систем надземного типа, так и при монтаже подземных трубопроводов, сооружаемых в отсутствии специальной канальной прокладки.

Для реализации подвесного варианта крепления трубопроводных систем могут применяться сборные металлические эстакады двух типов: в балочном или ферменном исполнении.

В состав первого из них могут входить траверсы, балки, переходные мостики и ограждения, тогда как во втором варианте исполнения используются сами фермы и усиливающие конструкцию элементы жёсткости.

Применение газосварки

Газовая сварка широко применяется в самых различных областях хозяйственной деятельности, предполагающих эксплуатацию трубопроводов самого различного типа (при обустройстве бытового водопровода, в частности).

Для практического осуществления этого процесса потребуется смесь кислорода с другими видами горючего газообразного вещества, в качестве которых обычно применяются пропан, бутан, ацетилен или водород.

В отдельных случаях для проведения сварки газом в качестве основного состава используется инертный аргон, вступающий в реакцию окисления с кислородом.

Помимо этого, при монтаже бытового трубопровода следует побеспокоиться о наличии требуемого количества расходного материала – сварочной проволоки и флюса.

Эти два компонента относятся к категории присадочных материалов, которые подбираются по принципу соответствия их химического состава материалу свариваемых заготовок.

Прокладка пластиковых труб

Не стоит забывать, что трубопроводы могут быть пластиковыми. В последнее время водопроводы повсеместно делают из полиэтиленовых труб.

Полиэтилен низкого давления высоких марок применяют для прокладки напорных водопроводов, газопроводов, канализации. Полипропиленовые трубы (ПП) подходят для строительства трубопроводов, транспортирующих холодную и горячую воду.

Соединение пластиковых труб происходит диффузионным методом сварки, при котором материал нагревается, расплавляется, и затем, остывая, сплавляется. При этом для нагрева используются различные инструменты.

Если для сварки трубопровода применяются муфты, через которые проходит электрический ток, то способ называют электромуфтовым. Могут использоваться специальные станки для стыковой сварки, паяльники или так называемые утюги для сварки бытовых трубопроводов малого диаметра.

При монтаже внутренних пластиковых трубопроводов систем отопления и водоснабжения применяют сварку в раструб.

При прокладке любого трубопровода необходимо соблюдать требования действующих стандартов, касающихся выполнения всего спектра вспомогательных работ.

Лишь при условии грамотно проведённых подготовительных мероприятий можно будет рассчитывать на высокое качество сплавления составных частей трубных магистралей.

Похожие публикации