Сварка в стык при растяжении
Сварка встык
Стыковая сварка или сварка труб встык — это особый сварочный процесс, который предполагает соединение деталей стальных труб трубопровода, уголка, двутавровой балки, листового металла, другой арматуры или конструкции из металла по всей плоскости касания элементов с использованием проволоки и других материалов. Осуществляется такая сварка при значительном нагреве.
Выполнять сварку встык можно разными способами. Среди них:
- сопротивление;
- непрерывное оплавление;
- оплавление с подогревом.
Выбор способа сварки встык балки, арматуры и других элементов из металла зависит от марки соединяемых деталей и их качества.
В последние годы в магистральных трубопроводах, напорных и безнапорных системах, стали применять не только трубы из металла, но и коррозионностойкие ПБ, ПВДФ, полипропиленовые, полимерные аналоги стальных изделий.
Они способны перегонять любую, даже очень агрессивную среду. Такие трубы, как и балки или арматура металлическая, соединяются с помощью сварки в стык.
Особенности и преимущества сварки встык
В среде специалистов сварка стальных труб признает довольно тонким и кропотливым видом работ, если требуется добиться максимальной надежности соединения.
Несмотря на то, что использование специальной проволоки, электродов и других материалов облегчает задачу, незнание технологий или отсутствие опыта приводит к некачественному выполнению задачи.
В результате контактная стыковая сварка оказывается причиной появления проблем и даже серьезных форс-мажорных обстоятельств.
Технология сварки труб встык применяется без предварительной подготовки кромок.
Поскольку кромки под сварку не требуются, существенно снижаются финансовые и временные затраты за счет отсутствия необходимости осуществления дополнительных операций.
Важно и то, что соединение при стыковой сварке не только экономичное, но и равнопрочное в сравнении с остальным отрезком трубы, арматуры, балки. Это упрощает и облегчает монтаж, повышает его надежность и безопасность.
Сварка изделий из металла, имеющих разный диаметр, может выполняться при соединении встык на одном и том же аппарате. Множество преимуществ и простота процесса делает этот способ сварки оптимальным по соотношению цены и качества.
Материалы и аппаратура
Трубы из металла и термопластов сваривают встык с помощью специализированных сварочных машин (механических, электрогидравлических). Получаемый сварочный шов по своей прочности иной раз даже превышает прочность трубы, балки, арматуры из металла.
Вручную возможна сварка встык при оборудовании безнапорных соединений, либо конструкций с невысокой механической нагрузкой. Применение проволоки, электродов специальных нагревательных элементов требует опыта и профессионализма.
Даже в частном строительстве, прокладке водопровода, сварка труб встык требует особого мастерства.
При проведении монтажа конструкций из металла на дачных участках, сварке швеллера встык, соединении балок при строительстве дома, элементов арматуры, труб для оборудования канализации и водоснабжения и пр.
также не потребуется готовить кромки под сварку, чтобы сделать качественные неразъемные соединения, но наличие аппаратов для ручной сварки необходимо.
Если сварка проводится лишь однажды, приобретение может быть нерентабельным. Проще и экономичнее обратиться к мастерам.
Выбор типа сварки
Профессиональный сварщик может быстро и точно определить, какой тип сварки следует применять, чтобы арматура, балки, трубы были сварены наиболее качественно. Для того чтобы изготовить конструкции или смонтировать трубопровод, применяют разные виды сварки, а не только встык, в том числе и с подготовкой кромки под сварку.
Это может быть сварка:
- газовая;
- ручная с использованием проволоки;
- электродуговая (с металлическими электродами);
- автоматическая и полуавтоматическая (с флюсом или в среде защитных газов);
- электроконтактная или голая стыковая (порошковая или с электродной проволокой при высокочастотном нагреве).
Для труб малого диаметра применяют вариант газовой сварки. Если площадь сварки увеличивается, больше подойдет дуговая. Параметров выбора варианта сварки продукции и металла много. Стыковая сварка стальных труб или изделий из сплавов проводится мастерами с выбором оптимального режима в зависимости от категории свариваемых изделий.
Контроль силы тока
При сварке встык очень важно провести точный расчет параметров подачи тока, а также скорости проведения процесса. Контроль силы тока крайне необходим.
Его увеличение или уменьшение ведется в точном соответствии с поставленными задачами по сварке балки, труб, арматуры и так далее, любых изделий из металла.
Увеличивая силу тока, мастер ускоряет стыковую сварку. При обратной полярности и уменьшении силы тока металл проплавляется надежнее, увеличивается глубина провара.
Это очень важно при восстановительных работах на поврежденных изделиях из металла.
Аппаратный или ручной труд
Прочность соединения изделий из металла встык зависит от типа применяемого сварочного аппарата и квалификации специалиста. Сварочный шов легко удается даже начинающим сварщикам при использовании специального инструмента. Стыковые сварочные аппараты оснащены гидравлическим приводом, облегчающим задачу мастера при проведении стыковой сварки.
Ручной труд — это удел только опытных специалистов. Отсутствие навыков не позволит успешно провести сложную операцию по свариванию металла, тем более встык. Иногда изделия настолько сложны, что требуют привлечения нескольких мастеров-сварщиков одновременно. Они распределяют между собой нагрузку, одновременно ведут сварку на поворотных и неповоротных стыках.
Этапы проведения сварки встык
Для каждого этапа сварки встык труб, балок, арматуры и других изделий из металла существуют свои регламенты. Следовать им надо в полном соответствии со значениями толщины стенок соединяемых изделий, диаметра, размера, используемой проволоки и так далее.
Регламенты обычно прописаны в руководстве по эксплуатации сварочного оборудования, которое необходимо применять при проведении стыковой сварки. При этом стыковой сварке должен предшествовать целый ряд подготовительных мероприятий.
Опытные мастера неукоснительно соблюдают все технологические требования процесса проведения стыковой сварки изделий из металла. Их достаточно много.
Если придерживаться всех норм и правил, создается действительно прочное соединение, рассчитанное на длительный период эксплуатации даже при высоких нагрузках. Чтобы добиться этого, необходимо пройти все этапы, от подготовки до создания соединения. Мастеру придется провести:
- подготовку площадки для размещения сварочного оборудования в соответствии с требованиями техники безопасности;
- установку и фиксацию труб, арматуры, балок и других изделий из металла или сплавов (для фиксации применяют специальные зажимы, но сварку иногда выполняют просто на земле, а затем укладывают соединенные изделия (трубы) в подготовленную заранее траншею);
- очистку поверхностей сварки, обезжиривание в месте соединения изделий, а также проволоки (специальная подготовка кромки под сварку не требуется), торцевание труб;
- нагревание мест соединения под высоким давлением или без давления (в зависимости от типа изделия)
- создание соединения (собственно сварка);
- остывание.
На этапе подготовки и фиксации трубы и других изделий из металла для сварки встык, нужно внимательно проверить, не повреждены ли кромки, не забито ли отверстие, не погнуты ли края соединяемых элементов.
Если сварка проводится в сложных погодных условиях, необходимо также на начальном этапе проведения подготовительных работ обеспечить защиту от атмосферных осадков, а при порывистом ветре — от грязи, пыли, песка, любых фракций и элементов, которые он приносит. Их попадание на место сварки балок, труб, арматуры и так далее неблагоприятно скажется на результатах соединения.
Обязательно применяются специальные заглушки, которые позволят предотвратить возникновение сквозняков внутри соединяемых изделий из металла.
Сварка встык с помощью специального инструмента и аппаратуры, с использованием проволоки и других материалов применяется как для соединения изделий из сталей и сплавов между собой, так и для монтажа в системе с использованием соединительных, крепежных деталей и различного магистрального или системного оборудования.
Тонкости и особенности проведения сварки встык
Способ варки может быть, как левым, так и правым. Желательно проводить сварку в нижнем положении, непрерывно поворачивая соединяемые изделия. Такой тип стыка называют поворотным. Стык, который нельзя повернуть, называют, соответственно, неповоротным.
Такие стыки заваривают на нижней половине трубы, затем проводят сварку сверху в обратном направлении. Начало и конец шва верхней части соединения должен перекрыть шов на нижней его части. В этом случае валик стыкового шва будет прочным по всей окружности.
Стыковая сварка зависит напрямую от скорости реакции мастера и четкости выполнения технологических операций. Для упрощения процесса некоторые специалисты вставляют в трубы кольца, однако, следует помнить, что это не всегда рентабельно, поскольку уменьшается внутреннее сечение изделий.
В результате такого способа сварки труб в трубопроводе появляется нежелательное излишнее сопротивление движению перегоняемой среды. Это рентабельно лишь в том случае, если трубы используются в качестве арматуры при оборудовании фундаментов, опалубки и так далее.
При создании трубопроводных магистралей для транспортировки различных сред лучше использовать соединение в раструб. Этот тип соединения при сварке не уменьшит внутреннее сечение, однако потребуется особым образом готовить один конец трубы. Некоторые мастера для усиления стыкового шва при сварке труб, балки и другой арматуры, ставят накладки или муфты.
Возможно также соединение труб с помощью «прихваток». Если диаметр невелик, достаточно поставить три-четыре таких элемента. Первая прихватка устанавливается снизу. Необходимо приобретать прихватки высокого качества, в противном случае они ухудшат и качество соединительного шва.
Внутреннее напряжение, которое иногда возникает при проведении сварки поворотного стыка, накладывать швы следует отдельными участками.
Данное правило распространяется на свариваемые изделия малого диаметра. При большом диаметре сварку иногда ведут одновременно два или более сварщиков.
В этом случае предварительно варят верхнюю часть изделия, затем его поворачивают и варят одновременно встык остальные.
Современные технологии и специализированный инструмент в наши дни существенно облегчают задачу мастеров, однако, не стоит сбрасывать со счетов их опыт, квалификацию, множества тонкостей и особенностей процесса сварки встык. Именно они позволят избежать ошибок и некачественного соединения.
Уважаемые читатели, нам будет очень приятно, если Вы поддержите авторов поставив лайк статье. Подписывайтесь на наш канал, делитесь в социальных сетях материалами, впереди еще много и много интересного.
Источник
Стыковое соединение сваркой представляет собой примыкание двух деталей торцевыми поверхностями друг к другу, лежащие на одной плоскости. Такое соединение простое и надежное, рекомендуется в конструкциях, которые подвергаются воздействию переменных напряжений.
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.
- Электрод опускают вниз по мере его плавления обеспечивая стабильное горения сварочной дуги.
- Электрод перемещают с равномерной скоростью наклонив его под углом 15-30 градусов от вертикали. В другой плоскости электрод перпендикулярен поверхности соединения.
- 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
- Сварочный ток снижается на 10-15% в сравнении с нижним положением (нужно снизить тепловую мощность дуги).
- Сварка как правило ведется снизу вверх с отрывом дуги что бы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.
- Электрод в одной плоскости расположен перпендикулярно к поверхности деталей, а в другой наклонен чуть ниже горизонтали.
- Возможна так же сварка сверху вниз и снизу вверх без обрыва сварочной дуги. Это требует применение определенной марки электродов с подходящим типом покрытия.
- 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.
Источник
Соединение встык наиболее рационально применять для соединения листов. Однако не исключена возможность его применения и при стыковании двутавровых балок, швеллеров и уголков.
При конструировании соединений встык необходимо заботиться как о возможности хорошего провара стыка, так и о создании условий, обеспечивающих свободу сварочных деформаций («усадки»), которые развиваются в процессе остывания сварных швов.
Опыт показал, что для этого необходимо: во-первых, в листах толще 10 мм производить одностороннюю или двустороннюю обработку кромок, позволяющую глубже вводить электрод и тем самым обеспечить провар; во-вторых, оставлять между стыкуемыми элементами зазор, размеры которого также указаны в таблице Классификация швов по типу обработки кромок.
Зазор в процессе сварки исчезает совсем, что указывает на значительную поперечную усадку. Отсутствие зазора ведет к короблению листов и большим сварочным деформациям. При сварке закрепленных листов, не имеющих свободы перемещения, в шве после остывания возникают большие растягивающие напряжения, которые могут привести к образованию трещин и разрушению. Существенное значение имеет обеспечение в стыках постоянства зазора.
При автоматической сварке вследствие большой силы тока и глубокого провара кромки можно обрабатывать на значительно меньшую глубину, а иногда и вовсе не обрабатывать, что уменьшает объем наплавленного металла.
При толщине металла до 14 — 16 мм автоматическая сварка ведется односторонне и в один проход, без разделки кромок, но с зазором. При толщине больше 16 мм делают скос кромок под углом около 40 — 60°. Этот скос нужен не для про вара, как при ручной сварке, а для размещения наплавленного металла; провар же от разделки почти не зависит.
Автоматическую сварку ведут на временных (медных) или постоянных (стальных) подкладках, на флюсовой подушке или с предвари тельной подваркой. Автоматическая сварка двусторонними швами, применяемая при толщине более 20 мм, дает швы отличного качества. Для ведения двусторонней сварки применяется Х-образная разделка с величиной притупления около 1/3 толщины свариваемых элементов.
Стыковые швы
Стыковые швы:
а — прямой стык;
б — прямой дефектный стык;
в — косой стык;
г — клиновой стык.
Расчет прочности стыкового шва при работе его на осевые усилия производится в предположении равномерного распределения напряжений по поперечному сечению шва. Это предположение более или менее справедливо, если шов не дефектный.
В дефектном шве, как, например, показано нафигуре, б, поток силовых линий, проходящих внутри листа, не равномерен и, отклоняясь от оси, создает опасный дополнительней изгибающий момент. Для устранения этого необходимо про изводить подварку, которая делается после тщательной вырубки грата (шлаковин), скопляющегося в корне шва.
За расчетное сечение стыкового шва при расположении стыка перпендикулярно оси элемента (прямой стык) принимается площадь сечения по линии II — II, но без учета усиления подваркой и наплавленного валика сверху, т. е.
где δ — толщина свариваемых элементов;
lш — расчетная длина шва, равная фактической длине за вы четом 10 мм (учитывающих образование кратера и непровары у краев листа). Напряжение в шве проверяется по формуле
где RCB — расчетное сопротивление сварного шва встык растяжению или сжатию, принимаемое по таблице Расчетные сопротивления сварных швов в кг/см2;
м — коэффициент условий работы конструкции или элемента.
Поскольку расчетные сопротивления растяжению сварных соединений встык, осуществленных ручной и полуавтоматической сваркой, при обычном способе контроля за качеством швов ниже, чем основного стыкуемого металла, то при прямом стыке нельзя полностью использовать напряжения в основном металле по сечению I — I, так как эти напряжения не могут быть больше, чем mRсвр.
Конструкция стыка, равнопрочного основному металлу, по казана на фигуре, в. Такой стык называется косым. Обычно угол наклона косого стыка делается равным 45°. При таком угле стык можно не проверять на прочность, так как он равнопрочен основному металлу (за редким исключением, например, при знакопеременных нагрузках, когда расчетное сопротивление сварных швов значительно снижается).
Осуществление стыка по типу, показанному на фигуре,2 (клиновой стык), не может быть рекомендовано из-за наличия внутреннего угла, концентрирующего напряжения, а также из производственных соображений.
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов
Источник