Стыковая сварка труб малого диаметра (16-50) мм и с толщиной стенки менее 4 мм становится неэффективной из-за больших деформаций сдвига, возможного смещения торцевых поверхностей друг относительно друга и значительного перекрытия внутреннего сечения труб гратом. В этих случаях рекомендуется применять сварку враструб.
Сварка труб враструб имеет две разновидности. В первом случае раструб формируют на одной из труб (рис.1, а), во втором - в качестве соединительных элементов стыкуемых труб используют литые детали (муфты, тройники, переходы, угольники и др.) (рис.1, б).
Ориентировочные значения параметров режима стыковой сварки труб нагретым инструментом приведены в табл. 1
Таблица 1
Рис.1. Сварные соединения труб враструб: а - сварка с формированием
раструба на одной из труб; б - сварка труб с соединительной муфтой;
1 - труба с раструбом; 2 - муфта
При сварке враструб используют инструмент, состоящий из гильзы и
дорна (рис.2). Гильза служит для оплавления наружной поверхности конца
трубы, а дорн предназначен для оплавления внутренней поверхности раструба.
Технологический процесс сварки нагретым инструментом враструб
включает в себя следующие операции:
- очистку и обезжиривание труб;
- установку и центровку труб в зажимах сварочного устройства;
- ввод нагревательного инструмента и его удаление после нагрева;
- стыковку соединяемых элементов;
- охлаждение сварного соединения.
Рис. 2. Схема сварки враструб: а - нагреватель и стыкуемые детали; б - нагрев свариваемых поверхностей; в - сварное соединение трубы с муфтой; 1 - соединительный элемент; 2 - дорн; 3 - нагреватель; 4 - гильза; 5 - труба; 6 - ограничительный хомут; 7 - сварной шов
Для фиксации глубины вдвигания трубы в раструб используют ограничительные хомуты, боковые плоскости которых должны быть соответствующим образом обработаны, чтобы обеспечивалось уплотнение и формование выдавленного наружу грата.
Основными технологическими параметрами сварки враструб являются:
- температура нагретого инструмента; скорость надвигания трубы на инструмент;
- время оплавления соединяемых деталей;
- давление на сварной шов.
Давление возникает за счет разности наружного диаметра оплавленного конца трубы и внутреннего диаметра оплавленного раструба, т.е. натяга. Натяг создается тем, что дорн имеет наружный диаметр на 0,3-0,6 мм меньше внутреннего диаметра гильзы.
Температура нагретого инструмента назначается исходя из свойств свариваемого материала. При пониженных температурах (и, соответственно, длительном нагреве) возможны перегрев и потеря устойчивости трубы при соединении её с раструбом, что особенно характерно для тонкостенных труб. При повышенных температурах существует опасность разрушения сварных соединений по поперечным сечениям в зоне торца трубы и раструба.
Учитывая все нюансы раструбной сварки, была установлена оптимальная температура нагрева рабочей поверхности насадок в 260 градусов, с отклонениями плюс/минус 10 градусов.
Скорость надвигания трубы на нагретый инструмент должна быть максимально возможной. Медленное надвигание приводит к прогреву трубы или раструба на всю толщину и потере устойчивости.
При оплавлении сначала вводят нагреватель дорном в раструб, а затем прямой конец трубы вводят в гильзу.
Время оплавления (выдержку на нагретом инструменте) выбирают из условия равномерного проплавления всей площади сварки на глубину 1-1,5 мм.(см. табл. 1.) При большей глубине оплавления возможны потеря устойчивости концов трубы и раструба и их деформация при вдвигании трубы в раструб (осадке). При правильном выборе времени оплавления у кромок торца раструба и на трубе по всему периметру образуется грат высотой 1-2 мм.
Рис. 3.
Рис. 3. Образование грата при сварке
Промежуток времени между оплавлением и осадкой, необходимый для удаления инструмента, должен быть как можно короче.
На стадии осадки после полного вдвигания конца трубы в раструб не допускается проворачивание труб относительно друг друга.
