Методы сварки прямошовных труб

Стальная труба, изготавливаемая по методике сгибания листа (полосы) стали в круг и соединения ее стыков, сваривается по нескольким разным технологиям.

Печная сварка

Поступающая на прокатный стан для придания ей круглой формы стальная полоса (штрипс) предварительно прогревается в туннельной печи до температуры около 1300 °С. Подходя к прокатным роликам, боковые сопла горячим воздухом дополнительно нагревают кромки трубы до температуры около 1400 °С. Аналогичные сопла установлены в зоне валков формовочного стана и нагревают края полосы до 1400 °С перед непосредственным сгибанием листа в круг с контактом крайних кромок.

После соединения кромок, нагретых до высокой температуры под давлением валками, образуется прочный шов, полученный методом взаимной диффузии расплавленных металлов. Далее труба еще раз протягивается через печь с формовочными валками для придания ей правильной геометрической формы. Технология относится к видам обработки стали методом горячей деформации.

Электросварка

Электросварка чаще других методов применяется при сваривании труб круглого сечения, она позволяет получать высококачественный шов на тонких стенках. Трубные изделия, применяемые для трубопроводных магистралей нефтегазовой промышленности, изготавливаются с применением дуговой сварки с флюсом. Для проведения сварочных работ в формообразующем прокатном стане формируют трубную оболочку круглой формы, если диаметр изделия слишком велик, круг собирают из двух листов, которые формуют под прессом до получения полукруглой формы.

Автоматическую электрическую сварку производят одновременно с двух сторон до получения равномерно провареного продольного шва, в качестве электрода используют проволоку. После убирания гранда, ультразвуковой проверки и гидроиспытаний труба готова к применению.

Электросварка в среде защитного газа

Недостаток проведения сварочных работ на воздухе – вредное воздействие кислорода на стык, в результате в шовной полосе образуются воздушные пузыри, изменяется ее химический состав из-за карбидизации легирующих элементов, на поверхности появляется окалина.

Избавиться от указанных вредных факторов, возникающих вследствие воздействия на металл кислорода окружающей среды, позволяет применение в области сварки инертных защитных газов: углекислого, аргона и гелия. При работе нейтральные газы, будучи тяжелее воздуха, вытесняют его из рабочей зоны, исключая контакт расплавленной сварочной ванны с атмосферным кислородом. В качестве электродов используют тугоплавкие изделия из вольфрама.

Сварку в среде инертного газа чаще применяют для соединения деталей из нержавеющей или высоколегированной стали, швы отличаются однородностью материала, одинаковой толщиной, высоким качеством поверхности, обеспечивают отличную герметичность и прочность стыка.

Трубные изделия, полученные методом электрической сварки, относятся к группе холоднодеформированных.

Высокочастотная (индукционная) сварка

Современный высокоскоростной метод сваривания давлением (прижиманием оплавленных кромок друг другу с физическим усилием), при котором края заготовки нагреваются токами высокой частоты ТВЧ до размягчения, широко используют стальные трубы в Алматы. Плотность токов максимальна в поверхностном слое изделия и резко снижается при погружении в глубь заготовки (поверхностный эффект), благодаря чему сильно разогревается только тонкий слой наружной оболочки глубиной 0,1 – 0,15 мм.

Нагрев стыкуемых кромок производится индуктором, расположенным в непосредственной близости от их краев, он генерирует индукционные токи по краям заготовки с помощью двух скользящих по трубной оболочке электродов.

При индукционном сваривании соединяемые трубные кромки заготовки имеют вид буквы Y, ТВЧ подводятся к кромкам посредством индуктора или поворотного ролика так, чтобы он проходил через точку их схождения. Расстояние от токопроводящих контактов до места стыка варьируется в диапазоне от 25 до 300 мм.

Существует несколько технологий индукционной сварки, для соединения трубных кромок из черных и цветных металлов чаще используют методику сваривания под давлением с оплавлением. Скорость нагрева при данной технологии составляет 15·104 °С/с, осадки 2000 мм/с, технология обеспечивает высокое качество сварочного соединения.