Орбитальная сварка нержавеющих труб

Орбитальная сварка. Особенности, оборудование и основные сферы применения данного типа соединения металлов

Орбитальная сварка – это особый, один из самых сложных методов соединения металлов, при котором сварочная дуга движется вокруг стыка статической заготовки на 360 0 . Свое название она получила за счет того, что голова, двигаясь, огибает трубу по орбите.

Основной особенностью является то, что оборудование для неразъемного соединения неповоротных стыков может вращаться вокруг изделия, которое, в свою очередь, остается неподвижным. Основной сегмент процесса – сварка электродами, неплавящимися в среде инертных газов (аргон с гелием или водородом, чистый аргон).

Основные ГОСТы, применимые к данному виду работ

ГОСТа, который в полной мере мог бы описать все процессы, связанные с орбитальной сваркой, нет. Поэтому для глубокого изучения всех аспектов необходимо ознакомиться со множеством документов и государственных стандартов. Некоторые стандарты:

Сферы применения

Благодаря тому, что можно получить надежный шов высокого качества, точное соединение труб разнообразного диаметра и размера, орбитальная сварка нашла применение на энергодобывающих и фармацевтических предприятиях. Помимо этого, есть возможность соединять емкости больших размеров, что необходимо в химической промышленности, так как качественные швы – это залог долгой службы в условиях контакта металла и жидкой агрессивной среды.

Основные принципы работы

Оборудование для сварки дорогостоящее, и представляет собой полностью автоматизированную систему, которая практически не требует человеческого вмешательства, следовательно, обеспечивает высокое качество соединения любых металлов.

Оборудование

Качественное оборудование играет ключевую роль в процессе. Несмотря на высокую цену, его можно встретить на всех современных крупных производствах. У аппаратов имеются:

• инвертор (источник питания), выдающий до 400 А;
• вольфрамовый электрод;
• голова;
• система крепления головы непосредственно на трубе;
• система подачи газа;
• блок управления.

Примерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Основными узлами оборудования для орбитальной сварки являются источник тока и орбитальная голова.

Источник тока

Чаще всего это инвертор, задачей которого является подача электрического тока к месту контакта и контроль за всеми параметрами процесса соединения метала, такими, как:

• напряжение;
• сила тока;
• скорость ведения электрода и подача проволоки;
• частота вращения головки;
• количество подачи газа и его расход;
• диаметр и толщина стенок трубы.

Каждый аппарат соединен с принтером, благодаря которому, можно распечатать информацию о параметрах и настройках.

Её прикладывают к документам о выполненных работах, как доказательство соблюдения стандартов.

Примерная стоимость инверторов на Яндекс.маркет

Орбитальная голова (сварочная)

Существует три основных типа сварочных голов, их использование позволяет соединять металл толщиной до 170 мм:

1. Закрытая. Применяется в закрытых камерах, наполненных инертным газом для полной защиты всех элементов. Основное достоинство – надежность. При частичном нарушении герметизации стыка качество шва все равно останется высоким, так как кислород не сможет попасть внутрь.
2. Открытая. Тип сварочных голов применим к толстым трубам, когда есть необходимость в многократном повторении цикла. К достоинствам можно отнести то, что во время всего процесса у оператора есть возможность контролировать длину дуги.
3. Для трубных досок. Используется для починки теплообменников, которые состоят из большого количества элементов. При этом процесс соединения значительно упрощается, а влияние человеческого фактора снижается.

Процесс сварки

Получить качественные и надежные швы можно только в том случае, если соединяемые элементы прямолинейны и имеют равную толщину. На этапе подготовки концы свариваемых деталей очищают и при необходимости шлифуют. Центруют и укладывают на заранее установленном расстоянии друг от друга. Орбитальный аппарат крепится в месте будущего шва на стыке, разделенным на секторы.

Параметры задает оператор для каждого участка отдельно с учетом формы заготовки и марки стали. Сварка происходит в автоматическом режиме, и по ее окончании оборудование отключается самостоятельно.

Преимущества и недостатки

Технология имеет ряд преимуществ перед другими видами сварки, что объясняет ее популярность:

1. Минимизация человеческого фактора за счет полной автоматизации процесса.
2. Высокое качество и надежность шва.
3. Сварку можно использовать при любом диаметре труб.
4. Соединение деталей происходит на 360 0 в любом положении.

Как и в любом процессе, помимо положительных аспектов, существует ряд отрицательных сторон:

1. Дорогостоящая узкоспециализированная технология.
2. Настройка оборудования занимает много времени и требует специального обучения операторов.
3. Не подходит для мелкого ремонта.

Выполняем сварку труб из нержавеющей стали

Сварка труб из такого материала, как нержавеющая сталь позволяет получить высококачественный шов, причем изделие будет обладать превосходными механическими характеристиками, главным из которых будет хорошая сопротивляемость коррозионным процессам, так как нержавейка совсем не чувствительна к ржавчине.

Технология орбитальной сварки подразумевает не только горячее прессование, но и применение специальных электродов, все работы производятся в аргоновой среде. Кроме того, сами электроды при проведении орбитальной сварки обладают специальным защитным покрытием из легирующих составов. Металлическая часть электрода изготавливается из специальных материалов, которые будут обеспечивать высококачественное сварное соединение. По своему химическому составу оно вовсе не будет отличаться от основной трубы.

Особенности сварки нержавейки

Сварка нержавеющих труб обладает определенными отличительными характеристиками, которые напрямую связаны с качествами подобного металла. Прежде всего, нужно принимать во внимание, что трубы, выполненные из нержавейки, значительно хуже проводят через себя тепло по сравнению с обыкновенной высокоуглеродистой или низкоуглеродистой сталью. Это не очень положительный момент, так как высокая температура будет наблюдаться только в районе, где производятся основные работы, причем она отводиться практически не будет.

Вследствие данного момента заготовку можно перегреть или же вовсе прожечь насквозь. В связи с этим для сварки труб аргоном необходимо устанавливать сварочный ток более низких значений — примерно на 20% ниже по сравнению с работами при использовании обыкновенной стали.

Еще одним из ключевых моментов является достаточно высокий коэффициент линейного типа, соответственно трубопровод будет выдавать очень большую линейную усадку.

Этот момент также сложно отнести к положительным, так как из-за этого качества элементы, сделанные из нержавейки, будут сильно деформироваться, на их поверхности могут появляться трещины. Чтобы минимизировать подобное качество при сварке труб из нержавеющей стали, желательно делать между ними довольно большой зазор, благодаря которому все деформационные моменты будут сводиться практически к нулю.

У нержавеющей стали достаточно высокое сопротивление, что обязательно сказывается в случае, если используют высоколегированные электроды, так как они начнут сильно нагреваться и быстрее расплавляться. Соответственно, качество сварного соединения будет значительно ниже. Если человек все же решил использовать данный расходный материал, что лучше всего брать электроды наименьшей длины.

Подготовка к проведению работ

Перед тем как сваривать нержавеющие элементы, их следует правильно подготовить к проведению работ. Основные моменты здесь заключаются в следующем:

• Все кромки тщательно зачищают при помощи напильника, шлифовальной бумаги или болгарки.
• Кромки также обрабатывают ацетоном, чтобы убрать все жирные налеты. Кроме того, данный раствор позволяет обеспечить стабильность электрической дуги, а сварное соединение будет иметь еще более высокое качество.
• Располагая заготовки относительно друг друга, необходимо помнить об увеличенном зазоре, который не допустит деформации конечной детали.

Как правильно производить работы?

Работы, касающиеся соединения тонкостенных труб, изготовленных из нержавеющей стали, следует производить по определенной технологии. Только в этом случае удастся сформировать надежный и долговечный сварной шов, чтобы конструкция получилась не только качественной, но и приобрела при этом весьма привлекательный внешний вид.

Электрод закрепляется в специальной горелке, оснащенной соплом, по которому и будет подаваться аргон. Сварное соединение будет получаться за счет наплавления на заготовки присадочной проволоки, которая может подаваться к участку проведения работ как в ручном, так и в автоматическом режиме. Перемещать горелку придется вручную.

Горелку не перемещают из стороны в сторону, как при работе с черным металлом, так как в противном случае сварочная ванна выйдет из аргоновой среды, что в значительной степени снизит конечное качество соединения. После того как шов сформирован, необходимо еще некоторое время подавать газ, чтобы он остывал тоже в его среде.

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:

Установка орбитальной сварки труб малого диаметра Orbitalum Tools GmbH
В компанию «ДельтаСвар» обратился заказчик, занимающийся производством теплообменного оборудования с применением труб малого диаметра: 8х1; 8х0,5; 10х1 миллиметров. Первоочередной задачей клиента при сварке трубок в трубную доску диаметром от 6мм до 22мм являлся переход от ручного труда к автоматизированному. .

Микроголовка для орбитальной сварки труб в труднодоступных местах
В атомной промышленности широко используется орбитальная сварка, для реализации которой перед специалистами ставятся сложнейшие задачи. Затруднения могут возникнуть при производстве и ремонте оборудования ядерных машин. Сложность вызывает выполнение сварки в труднодоступных местах, а именно, малогабаритные соединения сталей различных классов с широким диапазоном рабочих температур и тяжелыми условиями эксплуатации, требующих высочайшего качества сварки. .

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. .

Запуск новой линии сварки теплообменников
По рекомендации одного из наших клиентов, в компанию «ДельтаСвар» обратился заказчик с задачей по автоматизации новой линии сварки теплообменников. Данный клиент уже много лет сотрудничает с европейскими предприятиями и хотел бы организовать свое производство по примеру европейских компаний. Не раздумывая, он просил автоматизировать весь процесс сварки с нуля для того, чтобы исключить брак, иметь максимальную производительность и совершенно не зависеть от человеческого фактора. .

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. .

Орбитальная сварка

Среди многих других разновидностей соединения металла орбитальная сварка выделяется особым образом. Главной особенностью этого метода является то, что дуга поворачивается на 360 градусов, тогда ка заготовка может оставаться статичной. Благодаря данной особенности метод и получил свое название. Такой способ отлично подходит при соединении труб. Для управления аппаратом может использоваться оператор, обслуживающий установку, или же некоторые модели оснащаются компьютерным управлением.

Процесс орбитальной сварки

В основе данной технологии лежит дуговая сварка в среде защитного газа при помощи неплавкого электрода. Она была разработана специально для того, чтобы уменьшить вероятность ошибок, которые совершает оператор во время сварки. Чаще всего процесс соединения производится с аргоном, но это далеко не единственный вариант, так как иногда требуется повышенная проникаемость материала. Внедрение орбитальной сварки вместо обыкновенной аргонодуговой позволило получить высокую производительность автомата, работающего практически во всех положениях, а также качественное исполнение шва.

Область применения

Орбитальная сварка труб используется преимущественно в промышленности, так как покупать ее для частной сферы, где востребованность не столь высокая, будет крайне не выгодно. На предприятиях, где требуется проводить монтаж труб, выполнять процедуры, требующие сварки во всех пространственных положениях и при ремонте цилиндрических изделий, данная технология оказывается незаменимой.

Орбитальная сварка труб на производственных предприятиях

То, с каким видом металла может взаимодействовать орбитальная сварка трубопроводов, определяется видом газа, который выступает в качестве защитного. Аргон является универсальным, так как может сваривать практически все разновидности. Это может быть нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь, сплавы цветных металлов, а также разнородные соединения. Если требуется сварить более простые варианты, то можно применять другие защитные газы и их смеси. Таким образом, автоматическая орбитальная сварка может справиться с любым видом металла.

Преимущества

К преимуществам технологии стоит отнести следующие положения:

• Автоматизированный процесс снижает вероятность ошибок, которые зачастую вызваны человеческим фактором;
• Качество соединения находится на достаточно высоком уровне, так как для сварки применяются надежные защитные газы;
• Соединение труб может проводиться как при больших, так и при малых диаметрах;
• Сварка проводится в любом положении, так как вращается на 360 градусов.

Недостатки

Здесь также имеются и следующие недостатки:

• Технология оказывается очень узкоспециализированной;
• Настройка занимает много времени и это не подходит для быстрых работ;
• Здесь далеко не всегда можно обеспечить сварку для ремонта, так как порой легче заварить вручную, чем приспособить автомат для этого дела.

Внедрение орбитальной сварки

До того, как была придумана данная технология около 50 лет назад, применялась стандартная сварка в среде защитных газов. Несмотря на все ее преимущества, сложности в обработке труб всегда оставались. С появлением автоматических систем решения вопроса не пришлось долго ждать. Внедрение технологии произошло достаточно быстро и это случилось в первую очередь на специализированных заводах. Опыт мастеров, работающих с аргонодуговыми автоматическими установками, позволил быстро освоить навыки новой технологии.

Благодаря тому, что здесь присутствует возможность создавать высокий уровень качества шва, технология нашла применение в пищевой промышленности, фармацевтике, автомобилестроении, химической области, в судостроении и прочих.

Технология сварки

Технология проведения сварочного процесса при помощи орбитальной сварки во многом зависит от конкретного задания. Сюда входит выбор режимов, определение места закрепления и прочие особенности. Для того, чтобы нормально сварить трубу таким способом, ее для начала нужно надежно закрепить. После этого обрабатываются края основного металла в соответствии с техническим заданием.

Поверхность металла должна быть чистой от загрязнений и не содержать частиц других металлов.»

После этого закрепляется аппарат для сваривания, который будет передвигаться лишь вдоль одной линии, где должен пролегать шов. Очень удобно, если нужно выполнять несколько одинаковых швов, так как для этого нужно будет настраивать технику всего один раз. После закрепления рабочей части аппарата, которая представляет собой передвижную головку, можно начинать включение. Головка аппарата имеет на себе неплавкий вольфрамовый электрод, а также горелку для подачи газа. Все это закреплено таким образом, что после начала работы не требует участия человека.

Сначала создается плавное нарастание параметров тока до требуемого по режиму. Таким образом происходит предварительный нагрев, после чего начинается работа в первом секторе. Когда работа в первом секторе окончена, то идет снижение силы тока, после чего происходит нарастание во втором секторе. По такой же технологии все продолжается, пока не будет выполнен последний сектор.

Технология орбитальной сварке

Работа оператора заключается преимущественно в установке настроек и в наблюдении за выполнением процесса. Для этого понадобится сварочная маска, а также прочие средства индивидуальной защиты. После проведения процесса происходит контроль качества, который осуществляется одним из требуемых методов. К данной технологии предоставляются высокие требования, так как ее часто применяют для ответственных конструкций.

На сварочных головках имеется система прецизионных планетарных редукторов. Они могут изнашиваться от длительного использования, так что периодически данную технику требуется чистить и производить обслуживание согласно инструкции. Успех выполнения работы автоматом чаще всего определяется качеством используемого газа. Аргон высокой чистоты, содержание чистого газа в котором составляет 99,998% дает максимально надежные результаты.

Используемое оборудование

Установка орбитальной сварки состоит из нескольких основных компонентов. Одним из основных является источник питания. С ним в комплекте идет контроллер, отвечающий за параметры рабочих режимов. Основным рабочим инструментом является сварочная голова, которая работает вместе с механизмом автоматической подачи проволоки. Этот механизм может работать на нескольких скоростях, в зависимости от заданных условий работы. Иногда требуется теплоноситель, который также входит в конструкцию. Крепление головы делается таким образом, чтобы она могла перемещаться вокруг трубы, по так называемой орбите.

Оборудование для орбитальной сварки

Используемые материалы

Основными расходными материалами здесь выступают:

• защитный газ, который создает оболочку от негативных внешних факторов, воздействующих на сварочную ванну;
• проволока, служащая для наплавления сварочного шва, соединяющего две части трубы.

Заключение

Орбитальная сварка является универсальным способом сваривать трубы различных диаметров, но при этом практически не пригодна для каких-либо других областей применения.

Описание технологии сварки труб

Сварка труб – это очень частая технологическая операция при любых строительно-монтажных работах. Термические соединения крепче резьбовых и более герметичны.

Технология сварки труб

Все проблемы, связанные с технологией термического соединения, с выбором материалов и оборудования, с обеспечением безопасности сварочных работ регламентируются основным документом ГОСТ 16037 80. Изготовление стальных трубопроводов ведется несколькими способами. Бытовое соединение элементов без перехода, когда монтаж выполняется своими руками, проводится обычно инверторным аппаратом — это значительно упрощает тепловой процесс и обеспечивает безопасность.

Этот аппарат подключаются к домашней сети 220 В. Затем в нем повышается (инвертируется) частота тока, а который потом выпрямляется. Процесс скрепления ведется постоянным током. Для новичков это гораздо проще и безопасней. Качество соединения при этом не страдает. Цена такого устройства находится в пределах от 5 до 10 тысяч рублей. Работы по соединению начинаются с общих подготовительных. С самого начала нужно выбрать инструменты. Подбирается металл и покрытие инструментов — то, чем защищают шов.

В быту используются электроды, которые плавятся. Различные материалы применяются в обмазке для образования защищающего слоя. Сварные врезки бывают различных видов: встык, внахлест, тавровое (перпендикулярное), угловое. Трубы одного диаметра и с одинаковой толщиной стенки обычно скрепляются встык. Элементы разных диаметров соединяют между собой внахлест. При этом труба меньшего внешнего диаметра вставляется в большего диаметра.

Если трубы имеют одинаковый внешний диаметр, но разную толщину стенки, то тонкостенную слегка развальцовывают, и в нее вставляют толстостенную. Шов кладут поверх внешности обеих труб. Сборка сложных конфигураций ведется по чертежу. Для удобства работы отдельные детали после укладки зажимаются в специальном приспособлении струбцинами.

Тавровое соединение предполагает, что элементы соединяются под прямым углом (90 градусов). Угловым называется вариант, когда показатель равен, например, 45 градусам. Круглые трубы не большого диаметра варят единым швом, без отрыва инструмента от поверхности изделия. Если процедура началась в одной точке окружности, то она должна завершиться в этой же точке. Инструмент не должен отрываться от соединяемых деталей.

Соединение труб, диаметр которых больше 110 мм (большой диаметр), выполняется несколькими приемами и способом в несколько слоев. Последующие слои накладываются в противоположном к предыдущему направлении. Каждый слой необходимо отскребать от шлака. При необходимости, элементы, которые свариваются, приходится поворачивать. Угол поворота в диапазоне 60 – 110 градусов. Это удобная зона для сварщика. После каждого поворота варится только часть всего шва. Весь шов будет многослойным.

Если стыки неповоротные, то действие начинается с самой нижней точки. После сварки свежий шов укрывается термопоясом, чтобы обеспечить его изоляцию от воздействия внешних условий (неконтролируемого охлаждения с повышенной скоростью).

Качество сварного шва в неповоротном положении проверяется сначала визуально, потом с помощью специальной аппаратуры – дефектоскопов, а иногда и методом разрушающего контроля. Обязательно надо проследить, чтобы не было просвета между свариваемыми торцами трубы, чтобы весь шов был заполнен металлом.

Виды сварки труб

Сварка труб может, в зависимости от условий и масштаба работ, производиться различными способами:

• газовая сварка сетей водопровода, теплоснабжения и газовых труб в квартирах жилых домов из полудюймовых стальных труб;
• электродуговая ручная;
• электрическая автоматическая или полуавтоматическая, специальным оборудованием – сварочный автомат или полуавтомат;
• сварка стальных труб и нержавеющих (нержавейки) в среде аргона неплавящимся электродом, по-другому TIG-сварка;
• орбитальная, на специальных автоматах с вольфрамовыми электродами в атмосфере аргона под управлением обучающихся программ компьютера;
• индукционная, при которой металл нагревается электромагнитным полем;
• обсадная, для повышения герметичности соединения.

Отдельное место в сварочных технологиях занимает соединение труб из цветных металлов (алюминиевых, медных и т.д.), металлопластиковых, квадратных и эмалированных труб. Эти работы имеют свои особенности. Для них подбираются специальные электроды или аппараты газовой сварки, а также режимы.

Медные трубы рекомендуется сваривать электродуговым типом в атмосфере азота. Электроды должны быть из вольфрамовой проволоки, в состав обмазки входят раскислители или среда углекислого газа. Тонкостенные трубы для бензопроводов лучше сваривать полуавтоматами. Соединение поли пропиленовых труб производится специальным паяльником.

Они получили заслуженную популярность в последнее десятилетие за упрощенную технику работы с ними, за долговечность и низкую стоимость. Обычно используется приспособление, которое в народе называют «утюг».

Сварочное оборудование для пластмассовых труб стоит в диапазоне примерно от 1000 рублей до 5000 рублей. Но при этом существуют и значительно дорогие аппараты, например, за 60000 рублей. Конечно, промышленные и магистральные трубопроводы варятся по совершенно другой технологии и на другом оборудовании. Ко всем сварочным работам допускаются лишь аттестованные сварщики.

Характеристики

Подробные характеристики процесса представлены в таблице: