Способы и оборудование для сварки труб малого и среднего диаметров

Способы и оборудование для сварки труб

Способы сварки труб имеют различную физическую сущность и разделяются на два вида: сварку давлением (печная, высокоча­стотная, сопротивлением) и сварку плавлением (дуговая).

Сварка давлением осуществляется путем нагрева кромок труб­ной заготовки до высоких температур (первый этап) и последую­щего их сжатия с доведением до совместной пластической дефор­мации (второй этап - собственно сварка). Разные способы сварки давлением отличаются главным образом методом нагрева кромок: при печной сварке нагрев производится теплом сгорания топлива, а затем дополнительно - теплом окисления металла при высоких температурах, при электросварке - теплом, выделяемым при про­хождении электрического тока. Сжатие и осадка кромок произво­дятся за счет усилий, возникающих при редуцировании заготовки в круглом калибре. При этом сварочное давление р_св на стыке кро­мок, представляющее собой нормальное тангенциальное напряже­ние σ_θ(рис. 9.1), равное

зависит от среднего давления на внешнем контуре трубы и, сле­довательно, от степени деформации по диаметру. Высокая темпе­ратура и пластическая деформация приводят к оплавлению и раз­рушению пленок оксидов, покрывающих металл, сглаживанию не­ровностей поверхностей кромок и выдавливанию оксидов из стыка.

Сжатие чистых поверхностей металла и интенсивная рекристаллизация при высоких температурах приводят к образованию сварного шва с непрерывной структурной связью кромок. В некоторых случаях температуру нагрева поверхности кромок поднимают до начала оплавления металла, что дополнительно облегчает удаление оксидов из стыка кромок. Размягченный и расплавленный металл, выдавливаемый совместно с оксидами за пределы очага деформации кромок, образует наружный и внутренний грат.

Рис. 9.1. Напряжения в сварочном ка­либре, обусловливающие сжатие и осадку кромок трубной заготовки (вари­ант образования калибра двумя верти­кальными валками со стыком в зазоре валков): 1 - валок; 2 - стык свариваемых кро­мок; 3 - трубная заготовка

Сварка давлением принципиально возможна в области температур от начала рекристаллизации до температуры плавления. Однако при установлении практической области сварки трубных швов необходимо учитывать, с одной стороны, что прочность шва возрастает с увеличением температуры, давления в стыке и продолжительности выдержки сварного стыка под давлением, с другой - относительно невысокие допустимые сварочные давления, ограниченные устойчивостью кромок и возможностью их смещения, а также небольшие выдержки под давлением в калибрах трубосварочных станов. При указанных условиях прочный сварной шов может быть получен при температурах, предельно высоких для металла, находящегося в твердом состоянии, и обеспечивающих его высокую пластичность, малое сопротивление деформации, рас­плавление оксидов, а при необходимости получения усиленного шва - оплавление поверхностей кромок.

Сварка плавлением сопряжена с образованием ванны расплавленного металла (сварочной ванны). Расплавление металла при сварке трубных швов производится за счет тепла электрической дуги между кромками и электродом при температуре более 2000 °С. Плавятся только кромки при использовании неплавящегося вольфрамового электрода (при газоэлектрической сварке) или одновременно кромки и плавящиеся электроды (при сварке под флюсом). Образование сварного шва осуществляется в процессе выхода из зоны действия дуги, остывания и кристаллизации расплавленного металла. Предохранение ванны от контакта с воздухом и окисления металла производится инертным газом или слоем расплавленного флюса. Кромки трубной заготовки при плавлении и остывании ванны удерживаются на постоянном расстоянии друг от друга, а их сдавливание, как при сварке давлением, не производится.

Сварка плавлением по сравнению со сваркой давлением более энергоемка, производится со значительно более низкой скоростью, однако обеспечивает более высокую надежность сварного шва.

Дата добавления: 2015-06-27