2.2. Сварка нагретым инструментом встык

Сварка встык основана на одновременном оплавлении при помощи нагревательного инструмента торцов труб и последующем их сопряжении. Этим способом соединяются трубы и детали при толщине стенки более 5 мм и температуре окружающего воздуха от минус 15 С до плюс 40 С. Технологический процесс сборки и сварки встык нагретым инструментом выполняют в следующей последовательности ( рис. 2.3 ):

- закрепление концов труб в зажимах центратора сварочной машины;

- механическая обработка концов труб с помощью торцевателя (она производится до тех пор, пока снимаемая с торцов стружка не станет сплошной, после чего стружка должна быть удалена из зоны сварки);

- проверка соосности труб и величины зазора между их торцами;

- оплавление и нагрев свариваемых поверхностей нагретым инструментом. Оплавление торцов производится под давлением 0.2 ± 0.02 МПа до образования по всему периметру контакта труб валиков первичного грата. После этого давление снижается и продолжается нагрев торцов. Давление при нагреве 0.02  0.01 МПа;

- удаление нагретого инструмента из зоны сварки (продолжительность технологической паузы, необходимой для удаления нагретого инструмента, должна быть минимальной, не более: 3 с для труб диаметром d_e = 63 мм; 4 с для d_e = 90 – 140 мм; 5 с для d_e = 160 – 225 мм; 6 с для d_e = 250 – 315 мм );

- осадка стыка до образования сварного соединения (процесс происходит при плавном увеличении давления на оплавленные торцы, которое достигает значения 0.2 ± 0.02 МПа и сохраняется до охлаждения сваренного стыка);

- демонтаж сварного соединения из зажимов центратора сварочной машины.

Температура нагретого инструмента в процессе сварки должна автоматически поддерживаться постоянной (равной, в зависимости от материала труб и температуры воздуха, 200 – 230 С). Продолжительность нагрева в зависимости от материала и толщины стенки трубы, температуры окружающего воздуха от 50 до 360 секунд, осадки – от 3 до 16 секунд, охлаждения сварного соединения – от 4 до 36 минут. Технологическая пауза (время на удаление нагревательного инструмента) зависит от толщины стенки трубы и ее величина, как указывалось выше, колеблется от 3 до 6 секунд (для труб диаметром свыше 315 мм – 12 секунд).

Технологический процесс сварки встык более прост по сравнению со сваркой враструб и легче

поддается автоматизации.

Концы труб и деталей центрируют по наружной поверхности таким образом, чтобы максимальная величина смещения наружных кромок не превышала 10 % от толщины стенок труб и деталей. При сварке встык вылет концов труб из зажимов центраторов обычно составляет 15 – 30 мм, а вылет концов привариваемых деталей – не менее 5 – 15 мм.

Сварка встык широко применяется для соединения труб при строительстве газопроводов, водопроводов, канализации и т.п.

Рис. 2.3. Последовательность процесса сборки и сварки встык:

а – центровка и закрепление в зажимах сварочной машины концов свариваемых труб; б – механическая обработка торцов труб с помощью торцевателя;

в – проверка соосности и точности совпадения торцов по величине зазора (величина зазора нормируется в зависимости от диаметра труб);

г – оплавление и нагрев свариваемых поверхностей нагретым инструментом;

д – осадка стыка до образования сварного соединения.

1 – труба; 2 – торцеватель; 3 – нагретый инструмент; 4 – грат, образованный при оплавлении торцов труб (размеры грата b и h нормируются в зависимости от диаметра труб)

В соответствии с изложенной выше технологией сборки и стыковой сварки труб нагретым инструментом основными параметрами режима сварки встык являются:

- температура нагретого инструмента Т_н;

- продолжительность оплавления t_оп и нагрева t_н;

- давление нагретого инструмента на торцы при оплавлении Р_оп и нагреве Р_н;

- продолжительность технологической паузы t_п;

- давление на торцы при осадке Р_ос;

- время охлаждения сваренного стыка под давлением осадки t_охл.

Параметры режима стыковой сварки нагретым инструментом в каждом конкретном случае разработки технологической документации определяются по таблицам регламентирующих документов (СНиП, сводов правил СП) в соответствии с диаметром, толщиной и маркой материала пластмассовых труб, а также с учетом температуры окружающей среды.

С целью повышения точности поддержания давлений Р_оп, Р_н и Р_ос в процессе сварки необходимо учитывать затраты сил на преодоление трения движущихся частей сварочной машины и перемещаемой при оплавлении и осадке трубы (секции, плети). Для этого перед оплавлением и нагревом при сварке каждого стыка на сварочных машинах с ручным управлением до установки нагретого инструмента (т.е. при холостом ходе) производят замер усилия Р_х, требуемого на перемещение подвижного зажима центратора с закрепленной в нем трубой, которое суммируют с усилиями Р_оп, Р_н, Р_ос и задают эти суммарные значения (Р_х+ Р_оп, Р_х+ Р_н, Р_х+ Р_ос) машине в качестве давлений при оплавлении, нагреве и осадке. При выполнении стыковой сварки нагретым инструментом на машинах с высокой степенью автоматизации определение усилия Р_х на преодоление трения и его суммирование с Р_оп, Р_н, Р_ос осуществляется самим сварочным аппаратом в автоматическом режиме. В данном случае машине задаются только значения давлений Р_оп, Р_н, Р_ос , определяемые по таблицам приложения Д СП – 42 – 103 – 2003 или в другой регламентирующей документации.