Орбитальная сварка нержавеющих труб

Специфика процесса орбитальной сварки

Неповоротные стыки труб свариваются особым способом, более известным как орбитальная сварка. Сам процесс аналогичен дуговой сварке при помощи обычных электродов с применением защитного газа (аргона или водорода). О специфике процесса, отличиях данного способа и используемом оборудовании — далее.

Особенности вида сварки

Оборудование для неразъемного соединения неповоротных стыков труб имеет возможность вращаться вокруг металлического изделия, тогда как само изделие неподвижно. Поэтому способ получил такое название. Вращение устройства вызывает некоторое действие на сварочную ванну, что требует своевременное изменение установленных параметров. Чаще всего орбитальная сварка труб применима при монтаже трубопроводов в ограниченных условиях, где либо у сварщика нет возможности расположиться комфортно, либо свободное место не позволяет разместить громоздкое оборудование.

Базовым сегментом всей работы выступает дуговая сварка неплавящимися в среде инертных газов электродами. Самые известные смеси — аргон с водородом, либо с гелием или чистый аргон. В зависимости от соотношения компонентов, можно добиться увеличения скорости сваривания заготовок, повысить глубину провара или минимизировать количество брызг на поверхности.

Сварное оборудование для орбитальной сварки напоминает аргонодуговой аппарат, однако отличается повышенной производительностью и мощностью.

Компоненты системы для работы

Оборудование имеет два основных элемента:

• источник тока;
• орбитальную голову.

Задача первого — подача электрического тока к месту контакта и контроль за параметрами процесса. Второго — вращение горелки (электрода), обеспечение непрерывного цикла работы. Отсутствие одного из элементов делает процесс невозможным.

Сегодня в качестве источника тока используется инвертор, за счет которого проводится контроль:

• силы тока;
• частоты вращения головки;
• расхода газа;
• скорости подачи проволоки.

Также задача инвертора — установка профиля шва, программирование режима работы исходя из диаметра труб, материала и используемого газа.

Орбитальная голова (иначе именуемая просто сварочной) бывает двух видов:

Первые используют в закрытых камерах, предварительно наполняемых инертным газом для защиты свариваемых и сварных элементов. Достоинством головок данного типа является надежность процесса — даже нарушение герметизации стыка деталей не влияет на целостность и качество шва, ведь туда не попадет кислород.

Вторые головы используются при соединении толстых деталей, которым необходим наполнитель, а цикл повторяется многократно с использованием оного. Рабочий элемент горелки наклоняется под разными углами, а это облегчает сварку угловых участков и небольших заготовок.

При работе головок обычно используется вольфрамовый электрод, а сам элемент включает ограничитель — контролер длины дуги.

Отличия орбитальной сварки от ручной

К числу основных отличий относятся:

1. Возможность поворота орбитальной головки на угол до 360 градусов вокруг обрабатываемой детали.
2. Минимизация усилий оператора (ручного труда) за счет внедрения в современные устройства компьютерного управления.
3. В 90% случаев используются вольфрамовые электроды.

Во многом чистота аргона определяет эффективность всего процесса. Например, для работы в обычных промышленных условиях используют газ чистотой 99,95%. Орбитальная же сварка нержавеющих труб иногда требует аргона ультравысокой частоты (до 99,9998%).

Используемое оборудование

Для орбитальной сварки применяется вольфрамовый электрод, параллельно с которым подается холодная проволока. Распространенные типы — аргонодуговая и TIG (ручная дуговая) сварка.

Для заготовок диаметром от 8 до 275 мм подходит головка открытого типа. Возможна ли орбитальная сварка труб малого диаметра? Высокая точность ручной дуговой сварки позволяет утвердительно ответить на вопрос. При помощи головок свариваются даже миниатюрные трубы диаметром от 1,6 мм.

Правила работы

Теперь — пара слов о контроле процесса. При орбитальной сварке необходимо следить за рядом параметров, а также провести небольшую подготовительную работу. В частности:

• зазор между заготовками не превышает 5% от толщины трубы, иначе качество шва ухудшится;
• аналогичное отклонение допустимо в отношении толщины стенки в районе сварки;
• подготовить и использовать зажимы, стенды, позволяющие выстроить рядом две трубы.

Широкий спектр возможностей орбитальной сварки сделал ее востребованной в машиностроении, электротехнике, пищевой промышленности, судостроении, аэрокосмической отрасли, фармацевтике. Автоматизированный процесс востребован при строительстве ТЭС и ТЭЦ. Здесь применяется дорогостоящее оборудование ценой около миллиона рублей. Для работы с трубами малых диаметров достаточно приобрести съемную головку не дороже нескольких сотен рублей.

Если вам известны нюансы работы с оборудованием для орбитальной сварки или другие особенности вопроса, поделитесь своим опытом в обсуждении к статье.

Сварка нержавеющих труб: аргонодуговая, орбитальная

Трубопроводы из нержавеющей стали, благодаря уникальным свойствам материала, широко применяются во многих отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве. Для получения надежных соединений сварку труб из нержавеющей стали делают по специальным технологиям. Это усложняет монтаж, но в ряде случаев необходимо для выполнения требований нормативных документов. Например, в международных актах указывается, что орбитальную сварку нержавеющих труб нужно применять обязательно, если они контактируют с пищевыми продуктами.

Особенности сварки нержавейки

Чтобы без изъянов сварить трубы из нержавейки, особенно тонкостенные, нужно учитывать ее отличия от обычного металла. Теплопроводность нержавеющей стали на 70% меньше, поэтому металл на стыке перегревается. В результате повышается вероятность прожига. Для устранения этого недостатка значение сварочного тока устанавливают на 20% меньше чем для черного металла.

Из-за большого коэффициента температурного расширения зона стыка может деформироваться и потрескаться. Для устранения последствий этого явления оставляется зазор между свариваемыми трубами. Нагретому металлу есть куда расширяться, поэтому деформация сводится к нулю.

Если соединение выполняется высоколегированными электродами, они будут перегреваться, так как у нержавеющей стали высокое электрическое сопротивление. Поэтому скорость плавления электродов возрастет, а качество шва снизится. Если иной способ сварки невозможен, их нужно укоротить до минимума.

Подготовительные работы

Перед сваркой труб из нержавеющей стали проводится подготовка места стыка. Чтобы шов был качественный, необходимо:

1. Зачистить кромки напильником, наждачной бумагой или абразивным инструментом.
2. Участки нержавеющих труб возле стыка обезжирить ацетоном. Этот растворитель также помогает поддерживать электрическую дугу на стабильном уровне, что положительно сказывается на качестве соединения.
3. Стыкуя трубы не забывать о зазоре между ними, чтобы не было деформации.
4. Закрыть теплостойким материалом поверхности возле стыка, чтобы на них не попадали капли расплавленного металла.

Способы сварки труб из нержавеющей стали

В заводских условиях заготовки из нержавеющей стали соединяют лазерной, плазменной и высокочастотной сваркой. Домашним мастерам доступны следующие методы:

1. Ручную дуговую сварку выполняют короткой дугой, не двигая электрод поперек шва. Чтобы повысить коррозионную стойкость шва и избежать горячего растрескивания в составе его обмазки должен содержаться феррит. Работа с такими электродами проводится постоянным током обратной полярности. Иначе дуга будет неустойчива. При наложении швов по вертикали и на потолке величина тока снижается на 30%. Электроды перед работой прокаливают, чтобы исключить образование пор водородом.
2. Сваркой под флюсом соединяют трубы из нержавеющей стали со стенками толщиной 3 — 50 мм. За счет плавного перехода между основным металлом и швом достигается высокая коррозионная стойкость. Этот способ менее трудоемкий, чем предыдущий, так как кромки обрабатываются при толщине стенок больше 12мм, а не от 4 как при ручном дуговом способе. Работа производится электродом с вылетом в 2 раза меньшим стандартного значения. Флюс предварительно прокаливается.
3. При сварке в среде углекислого газа образуется много брызг и оксидная пленка поверх шва. Поэтому коррозийная стойкость соединения невысока. Для ее повышения применяются специальные эмульсии.
4. Для сварки в среде инертного газа характерна стабильность дуги и меньшее выгорание легирующих добавок. Работа выполняется постоянным током прямой полярности плавящимися и вольфрамовыми электродами.

Технология аргонодуговой сварки труб из нержавеющей стали

Соединение заготовок из нержавеющей стали этим способом ведут неплавящимся электродом из вольфрама, закрепленного в центре сопла горелки. Через него аргон поступает к стыку, создавая защищенную зону. Шов создается в результате плавления присадочной проволоки, подаваемой вручную или автоматически.

При наложении шва нельзя делать поперечных движений горелкой с электродом и присадочной проволокой. При их выходе за пределы защищенной зоны качество соединения снизится. Сварку рекомендуется проводить с поддувом аргона на обе стороны. Нельзя касаться поверхности заготовок электродом даже для розжига дуги. Опытные сварщики используют для этого пластины из графита или угля, перенося затем дугу на стык. После завершения работы зона стыка в течение 10 — 15 секунд должно находиться в аргоновой среде. Это ускорит остывание шва, и предотвратит окисление электрода.

При сварке труб из нержавейки необходимо обдувать место соединения аргоном как снаружи, так и изнутри. Проблема решается просто:

• в торец одной из труб забивают пробку из любого подручного материала;
• на стык наматывают скотч или изоляционную ленту;
• через торец другой трубы с помощью горелки закачивается аргон;
• после заполнения газом всего объема забивают вторую пробку;
• снимают скотч или изоляционную ленту, начинают сваривание.

Орбитальная сварка нержавеющих труб

В основу этого способа заложен аргонодуговой метод, но сварочная головка движется по окружности трубы, вдоль стыка, создавая непрерывный шов. Отсюда и название. Процесс полностью автоматизирован и контролируется процессором. Длину дуги выставляют путем крепления головки на направляющих в нужном положении.

Программа, заложенная в процессор, изменяет параметры процесса в зависимости от положения головки во время ее движения по орбите. Для этого стык по длине делится на горизонтальные, вертикальные и участки под углом. При прохождении головки по любому из них автоматически изменяются значения параметров:

• скорость движения головки;
• величина сварочного тока;
• скорость подачи присадочной проволоки;
• расход аргона.

Поскольку на всех участках орбиты условия сварки оптимальны, формируется однородный шов высокого качества. Для соединения труб диаметром 8 — 275 мм используется головка открытого типа. На трубопроводах большего сечения, предварительно заполненных инертным газом, применяется закрытая конструкция. Стыковка труб из нержавеющей стали с толстыми стенками проводится в несколько проходов с изменением угла наклона головки. Длительность процесса увеличивается, поэтому в комплект оборудования включается блок ее принудительного охлаждения.

Не важно, каким способом свариваются трубы из нержавеющей стали. Главное качество шва, от которого зависит надежность и срок эксплуатации трубопроводов. Можно и вручную добиться хороших результатов, но лучше обзавестись полуавтоматом для аргонодуговой сварки (TIG). Он универсален и позволяет качественно сваривать различные металлы толщиной от 1 мм.

Орбитальная сварка нержавеющих труб сварочной головкой закрытого типа ORBIWELD 76S

Задачей клиента являлась автоматизация процесса сварки труб в стесненных условиях, что позволило бы значительно уменьшить время работы и соответственно повысить производительность.

За счет небольших размеров серия орбитальных сварочных головок ORBIWELD «S» идеально подходит для применения в условиях ограниченного пространства. Кнопки управления на самой головке позволяют управлять процессом сварки без перемещения оператора.

Специалисты компании «ДельтаСвар» подобрали необходимый комплект оборудования, который включает:

• источник тока ORBIMAT 165 CA, Orbitalum Tools
• тележка ORBICAR S, Orbitalum Tools
• зажимные вкладыши для труб диаметром 18 мм и 25 мм
• газовый редуктор
• флеш-карта для сохранения и просмотра протоколов сварки

Основной предпосылкой для продуктивной и высококачественной сварки труб с помощью автоматизированной орбитальной технологии соединения является точная, прямоугольная отрезка без заусенцев, а также идеальное снятие фасок на торце трубы. Для этого мы использовали станок для отрезки труб GFX 3.0 и переносной торцеватель RPG 2.5 (аккумуляторная версия).

При проработке проекта специалистами ООО «ДельтаСвар» была произведена демонстрация оборудования, а также отработка режимов сварки на образцах клиента.

Результатом проделанной работы является полностью автоматизированный процесс сварки труб в стесненных условиях и уменьшение трудозатрат.

Данный проект может быть реализован в таких отраслях промышленности, как авиационно-космическая отрасль, пищевая, молочная промышленность и производство напитков, фармацевтическая и химическая промышленность, производство трубопроводов.

Есть вопросы? «ДельтаСвар» найдет правильное решение для каждого клиента. Позвоните нам по номеру +7 (343) 384-71-72 или напишите нам. Мы всегда рады помочь с выбором сварочного оборудования, оказать консультации по вопросам дальнейшего обслуживания и пр.

Читайте также:

Автоматическая установка для вварки труб в трубную доску
Клиент уже приобретал у нас аналогичное оборудование. Убедившись на своем опыте, что покупка данного оборудования — это не затраты, а инвестиции, им было принято решение о покупке еще одного комплекта, состоящего из головки P16 и источника сварочного тока ORBIMAT 300 CA. .

Орбитальная сварка труб диаметром от 6 до 77 мм головкой закрытого типа ORBIWELD 76S
Заказчик планировал расширение производства сварки трубных элементов, а существующее оборудование не обеспечивало необходимую производительность и качество сварки. В связи с этим была поставлена задача подобрать оборудование, отвечающее высоким требованиям заказчика. .

Автоматическая сварочная установка для изготовления теплообменников
При производстве теплообменного оборудования используется технология сварки труб в трубные доски — технологически сложная процедура, требующая высококвалифицированной подготовки сварщиков и большое количество времени. .

Автоматизированная орбитальная сварка труб диаметром от 3 до 38 мм
Клиент занимается ремонтными работами. Изделия, подлежащие ремонту, уже имеют износ, поэтому перед бригадой сварщиков стоит задача выполнять сварку труб максимально быстро и без потери качества. Специалисты «ДельтаСвар» предложили отличное решение для выполнения поставленных задач – комплект оборудования для орбитальной сварки от немецкого производителя Orbitalum Tools. .

Сварка труб в трубную доску при изготовлении теплообменных кожухотрубчатых аппаратов
Теплообменные трубы кожухотрубчатых стальных аппаратов — это серийно выпускаемое технологическое оборудование из углеродистных, коррозионностойких и латунных труб. Большое количество сварных соединений в трубных досках и высокие требования к их качеству делают необходимой автоматизацию применяемых процессов. Именно поэтому заказчик решил отойти от индивидуальной обварки каждой трубы вручную. .

Особенности орбитальной сварки и область её применения

Соединение бесповоротных трубных стыков всегда было серьезным испытанием даже для опытных сварщиков. Одним из наиболее актуальных инструментов для выполнения данных работ является орбитальная сварка. Обычные виды сварки хорошо обрабатывают лишь потолочный шов.

В то же время, остальные участки соединения получаются неравномерными и плохо обрабатываемыми. В таких случаях на помощь приходит орбитальная сварка, позволяющая качественно соединить трубы, оставить эстетичные швы и гарантировать долговечность полученной конструкции.

Что такое орбитальная сварка?

Орбитальная сварка труб – это автоматическая процедура, выполняемая на специализированном оборудовании квалифицированным оператором. При сварке данным методом дуга между электродами проворачивается на 360 градусов, позволяя равномерно проварить трубу со всех сторон.

Наиболее распространенные работы, для которых оправдано использование орбитальной сварки, представлены:

• стыковочной сваркой;
• соединением фланцев;
• соединением тройников;
• созданием сварных швов между отводами.

Кроме этого орбитальная методика применяется при соединении трубы и трубной доски.

Ключевые преимущества орбитального метода:

1. Низкое количество брака и дефективных швов.
2. Соединение в любом положении.
3. Возможность сваривания почти всех металлов.
4. Возможность соединения различных типов стали. Кроме этого, метод позволяет соединить такие сложные для сваривания металлы, как: алюминий, тантал, титан и цирконий.
5. Контроль всех параметров аппаратуры.
6. Отсутствие дыма и шлака в процессе работ по свариванию металлов.
7. Возможность соединения металлов как с использованием присадочной проволокой, так и без нее.

Конечно не обошлось и без недостатков, среди которых можно выделить:

• сравнительно низкая скорость сварки трубопроводов по орбите малого диаметра;
• дороговизна и сложность оборудования;
• используемые виды соединений требует существенных материальных вложений и трудовых ресурсов.

Принцип работы аппарата для сварки труб

Орбитальное сваривание трубных конструкций производится неплавящимися электродами в среде благородных газов. Электроды, как правило, выполнены из тугоплавкого материала, например, Вольфрама, а защитная среда создаются благородными газами, например, Аргоном или Криптоном.

Весь процесс выполняется автоматизированной системой, дабы минимизировать человеческий фактор и обеспечить идеальный сварной шов. В процессе проведения работ сварщику своими руками необходимо лишь задавать требуемый режим и контролировать качества выполняемой работы.

Аппарат для сварки труб

Среди орбитального сварочного оборудования можно выделить следующие элементы:

• источник питания;
• специальная голова;
• электрод.

Источник питания необходим для выполнения:

1. Контроля режимов работ.
2. Управления расходом присадочной проволоки и инертного газа.
3. Автоматического определения параметров свариваемых материалов.
4. Программирования новых режимов работы орбитального оборудования.

Среди параметров, управляемых источником питания аппаратуры, можно выделить:

• силу тока;
• напряжение;
• скорость подачи сварочной проволоки;
• скорость проводки электрона по шву;
• угол наклона вольфрамового электрода;
• количество впрыскиваемого в камеру газа;
• толщину и диаметр свариваемой трубки.

Большинство орбитальных сварных станций комплектуется специальным принтером, при помощи которого можно распечатать детальные сведения о используемых режимах работы.

Сварочные головки для орбитального аппарата делятся на:

1. Закрытые.
   При помощи таких головок производится сваривание трубных конструкций с размером стенок до 4 миллиметров и диаметром до 170 миллиметров. Работа закрытых головок происходит в герметично закрытом пространстве, наполненном атмосферой из инертного газа.
2. Открытые.
   Такой тип головок применяется при соединении толстых труб. Открытые головки позволяют многократно повторять сварочный цикл для образования более качественного сварного шва. Кроме этого, при работе с открытым вариантом головок оператор может контролировать длину сварочной дуги.
3. Для трубных досок.
   Применяется для починки теплообменников в которых имеется большое количество элементов. Благодаря головке для трубных досок процесс соединения металлов значительно упрощается, а оператору остается лишь время от времени проверять правильность установки головы на свариваемые элементы.

Сварочные головки обладают следующими возможностями:

1. Вращение дуги на угол вплоть до 45 градусов.
2. Подача присадочной проволоки для создания шва.
3. Контроль за длинной присадочной дуги.
4. Управление колебаниями горелки.

На сегодняшний день, орбитальный метод сварки является наиболее популярным и перспективным способом соединения стальных трубопроводов.

Процесс сварки

Орбитальная методика сваривания может обеспечить качественное соединение лишь при однородных параметрах труб.

Например, соединяемые элементы:

1. Должны быть прямолинейными.
2. Должны иметь одинаковую толщину по всей длине.
   При несоответствии данного параметра полученный при сварке шов может быть неравномерным.

Эти свойства соединяемых труб должны тщательно контролироваться с помощью специализированного оборудования и подготовленных инженеров.

Подготовка перед сварочными работами включает:

1. Обеспечение необходимого зазора между соединяемыми трубами.
   Для разрешения этой задачи используют отрезные станки.
2. Центрирование труб и сваривание в нескольких местах.
   После проверки качества центрирования можно переходить к выполнению работ.

Помимо этого, перед непосредственным началом сварочных работ окружность труб необходимо разбить на сектора. После этого, оператор аппарата должен выставить индивидуальные параметры для каждого сектора, чтобы в процессе сварки металл не провисал внутрь труба, а лишь немного плавился.

Особенности процесса работ по свариванию металлов зависят, в первую очередь, от вида соединяемых материалов и формы изделия.

Для соединения нержавеющих труб орбитальной сваркой оператору необходимо:

• настроить орбитальную систему;
• выбрать и установить подходящую под текущие условия головку;
• закрепить аппарат вдоль линии, по которой планируется выполнить сварочный шов;
• включить сварку.

При правильной настройке сварочный агрегат самостоятельно выполнит следующие процедуры:

• выход на режим, путем прогрева электродов;
• создание сварочного шва в первом секторе соединяемого изделия;
• соединение нержавеющих труб в остальных секторах.

Во время работы орбитального сварочного аппарата квалифицированному оператору, облаченному в маску и другие средства защиты, остается лишь следить за параметрами и наблюдать за качеством шва. После завершения цикла сварки, аппарат самостоятельно выключится и позволит оценить качество выполненных работ.

Заключение

Орбитальный сварочный аппарат позволяет выполнять максимально качественное соединение труб. Благодаря данной методике опытные сварщики могут без труда соединять алюминий, медь, латунь, нержавеющую сталь и даже бронзу. Высокая автоматизация и стабильность параметров во время работы позволяют получить однородный шов.

Несмотря на все преимущества, данный метод совершенно не подходит для более простых работ, поскольку требует существенных материальных затрат на покупку баллонов с инертным газом и приобретение сварочной проволоки.