Автоматическая орбитальная сварка труб

Обновлено: 26.01.2025

Для монтажа трубопроводов в полевых условиях используется орбитальная сварка. Это автоматизированный процесс соединения бесповоротных стыков. Труба проваривается головкой, закрепленной на вращающемся устройстве. Специальный зажим плотно фиксирует аппарат в рабочей зоне. Для работы необходимы навыки оператора. Сварщик выбирает необходимый режим в зависимости от размера, толщины стенки, химического состава сплава. В процессе работы следит за параметрами.

Особенности орбитальной сварки

Дуга в автоматическом режиме проворачивается по всей окружности, труба равномерно проваривается со всех сторон. Стыковая сварка труб орбитальными аппаратами незаменима в труднодоступных местах, где сложно проварить неподвижную заготовку.

Сварочный автоматизированный процесс представляет собой ручную или аргонодуговую электросварку с использованием тугоплавкого вольфрамового электрода и наплавочной проволоки. При зажигании дуги кромки оплавляются, создается ванна расплава. Присадка образует на месте стыка аккуратный валик. Головка проходит по всей окружности (орбите). Заготовки при работе не вращаются, остаются неподвижными.

Область применения

Автоматы для орбитального соединения трубных стыков используют:

для линейного монтажа трубопроводов; ;
соединения отрезков трубного проката с отводами, тройниками, другой трубной арматурой;
сварки трубной доски теплообменников.

Орбитальная сварка труб минимизирует процент брака, увеличивается скорость монтажа трубопроводов, сборки котлов и теплообменников. Упрощается ремонт ТЭС, ТЭЦ, обслуживание нефтепроводов, газовых магистралей, инженерных коммуникаций.

Преимущества и недостатки

Стыковая сварка орбитальными автоматами обеспечивает герметичность трубопроводов за счет качественных швов. Металл проваривается по всей окружности равномерно. Преимущества орбитальной сварки труб:

снижается риск дефектов шовного валика;
регулирование дуги снижает область разбрызгивания ванны расплава;
соединение частей трубопровода, трубных досок можно производить в любом пространсвенном положении;
широкий диапазон свариваемых сплавов: углеродистых и легированных сталей, цветного металла;
возможность работать с присадкой и без нее;
отсутствие окалины на шве;
процесс протекает без образования дыма.

высокая стоимость аппаратов;
сложность ремонта и обслуживания оборудования;
низкая скорость тонких трубопроводов (головка медленно движется по небольшой орбите).

Оборудование для орбитальной сварки труб

У аппарата для сварки трубопроводов имеется:

источник электропитания – инвертор, выдающий от 30 до 400 А, подключаемый к однофазной сети напряжением 220 В или трехфазной 380 В, с ним просто контролировать силу рабочего тока;
вольфрамовый электрод;
соединительная головка, образующая шов;
клещевая система крепления, фиксирующая головку на трубе;
система подачи газа с регулируемым соплом для проволоки;
блок управления, регулируется:
частота вращения головки;
скорость подачи прутка;
расход инертного газа (объем впрыскивания);
угол наклона электрода.

Некоторые модели оснащены печатающим устройством, информацию о режиме работы можно вывести на бумагу.

Оборудование для орбитальной сварки применяется при монтаже труб с наружным диаметром от 17 до 170 мм. Выпускают аппараты для аргонодуговой и ручной дуговой сварки в защитной атмосфере трех основных типоразмеров (величина свариваемых труб указана в мм): 17–50; 33–90; 60–170. По согласованию с заказчиком некоторые производители делают фиксирующие клещи другого размера. Верхний предел увеличивают до 275 мм. Разработаны модели для тонкого трубного проката, минимальный наружный размер – 1,6 мм.

Виды орбитальных головок, удерживающих горелку на фиксированном расстоянии от свариваемого металла:

Закрытого типа рассчитана на соединение труб небольшого диаметра. Стык располагается в камере, заполненной защитным газом. Такие головки считаются самыми надежными, они образуют герметичный шов, не содержащий окислов.
Открыто типа, аргон или другой инертный газ или специальная смесь поступает в рабочую зону под давлением. Такие головки используют на толстостенных трубах, где стык заваривается за несколько циклов. Горелка для удобства наклоняется под нужным углом до 45°.

Для трубных досок, головки созданы для ремонта теплообменников, регулировка процесса происходит в автоматическом режиме, оператору достаточно установить клещевое крепление.

Предусмотрена система предварительного прогрева электрода и свариваемого металла до необходимой температуры, имеется система охлаждения, по замкнутому контуру циркулирует вода.

Технология сварки

Для выравнивания концов применяют отрезные станки, обеспечивающие вертикальную ровную кромку. Толстостенные трубы подготавливают к работе в заводских условиях: производят разделку кромок, срезают под углом 30°. Тонкостенный прокат заплавляют без присадки.

До орбитальной сварки труб проводятся подготовительные работы. Производится очистка концов от заусенцев, загрязнений. Подготовленные отрезки центруют, укладывают на установленном расстоянии друг от друга. Для орбитальной сварки труб малого диаметра достаточно приобрести съемную головку. Она крепится на универсальных зажимных системах. Поверхность стыка делят на сектора, для каждого задаются индивидуальные режимы с учетом давления собственного веса заготовки в нижней части. Расплавленный металл не должен провисать сверху. Параметры рабочего тока, скорость подачи присадочного прутка устанавливает оператор в зависимости от марки стали, формы заготовки. Орбитальный аппарат крепится в области стыка.

Сваривание металла производится автоматически. После заделки всех секторов оборудование отключается самостоятельно.

Орбитальные аппараты узкоспециальные. Их приобретают для монтажа трубопроводов большой протяженностью, для ремонта теплообменников и котлов. Это наиболее перспективный метод монтажа трубного проката. В быту подобное оборудование применять нецелесообразно из-за длительного периода окупаемости.

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:

Зачистить кромки напильником, наждачной бумагой или абразивным инструментом.
Участки нержавеющих труб возле стыка обезжирить ацетоном. Этот растворитель также помогает поддерживать электрическую дугу на стабильном уровне, что положительно сказывается на качестве соединения.
Стыкуя трубы не забывать о зазоре между ними, чтобы не было деформации.
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:

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.
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.
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.
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.

Соединение между двумя трубами проваривается сварочной головкой, которая закреплена на станине. Кстати, основание не является статическим и вращается. В рабочей области аппарат надежно фиксируется зажимом. Для выполнения работ нужен квалифицированный оператор, обладающий навыками управления подобным оборудованием. Рабочие параметры установки выбираются, исходя из диаметра труб, состава металла и толщины стенок. Протекание производственного процесса должно тщательно контролироваться. Важно сохранить оптимальными рабочие параметры оборудования.

Дуга постепенно проворачивается сразу после завершения рабочего цикла. Благодаря этому стык проваривается по всему периметру равномерно без пропусков. Орбитальная сварка является оптимальным выходом в случаях, когда нужно соединить металлы в труднодоступных местах, оставив при этом заготовки неподвижными.

Автоматизированный процесс выполнения сварочных работ основан на использовании ручной или аргоновой сварки. В качестве расходных материалов используется тугоплавкий вольфрамовый электрод и присадочная проволока. Высокая температура электрического разряда оплавляет кромки, благодаря чему создается ванночка расплава. Посредством плавления присадочной проволоки в месте стыка образуется валик. Сварочная головка перемещается и постепенно проходит по всему периметры соединения. Заготовки остаются неподвижными.

В силу того, что орбитальная сварка дает возможность получать высококачественное сварное соединение различного размера с высокой точностью выполнения работ, она востребована в компаниях фармацевтической и энергодобывающих отраслей. Ее возможностей достаточно для того, чтобы создавать резервуары большого размера. Это обстоятельство делает ее востребованной в химической отрасли. Основное достоинство метода заключается в том, что он позволяет формировать качественные швы, которые служат длительное время даже в условиях агрессивной среды.

Автоматические орбитальные установки применяют для таки работ:

монтаж трубопроводных магистралей;
приваривания фланцев;
соединения трубного проката с запорной арматурой;
соединение трубных теплообменников.

Благодаря орбитальной сварке увеличивается скорость монтажа трубопроводов, снижается количество брака, упрощается выполнение сложных технологических операций.

Установки для орбитальной сварки

Оборудование для сварки по данной технологии представляет собой достаточно сложный электротехнический комплекс. В его состав входят — источник сварочного тока и сварочная голова (основной рабочий орган установки).

Источник питания для орбитальной сварки

Основой оборудования для такого типа сварки является инверторный источник питания, совмещенный с системой управления сварочным процессом.

Этот блок позволяет:

Контролировать режимы сварки (сила тока и напряжение), расход присадочной проволоки и защитного газа, скорость перемещения сварочной головы.
Возможность автоматического определения параметров свариваемых труб (диаметр, толщина стенки), которые влияют на выбор режима ведения сварочных работ.
Возможность программирования различных режимов с последующим сохранением информации о них.

Нередко оборудование для орбитальной сварки комплектуется интегральным принтером, с помощью которого можно распечатать всю информацию о принятых режимах работы. В состав входят и датчики защиты, и идентификации сварочных голов.

Сварочные головы для орбитальной сварки

На практике применяют три типа данного рабочего органа:

Для соединения труб диаметром до 170 мм при толщине стенки до 4 мм применяют закрытые сварочные головы. Процесс при этом происходит в герметично закрытой рабочей камере, которая заполняется защитным газом.
Открытая сварочная голова используется для сварки труб с большей толщиной стенки. Она позволяет выполнять повторяющийся сварочный цикл с применением дополнительных наплавляемых материалов. Такой рабочий орган оснащен устройством автоматического контроля длины сварочной дуги, что позволяет поддерживать оптимальный режим сварки даже при значительной овальности соединяемых труб. Такая горелка может отклоняться на значительный угол до 45 градусов, что предоставляет возможность соединения даже маломерных деталей.
При ремонте теплообменников и других установок, в состав которых входит значительное количество труб, применяют головы для сварки «трубных досок». Такой элемент позволяет максимально упростить выполнение процесса, оператору требуется только проверить правильность установки сварной головы на соединяемые элементы. Весь дальнейший процесс осуществляется под полным контролем автоматики, а сварщик в это время может заняться подготовкой следующего стыка.

Орбитальная сварка стальных трубопроводов на сегодняшний день является самым перспективным и динамично развивающимся видом сварочных работ.

Постоянное развитие средств электроники и максимальная компьютеризация процесса позволяет выполнять сварку в условиях, когда другие технологии не дают желаемого результата. Особенно актуально применение такого оборудования при серийном производстве деталей из труб различного диаметра. Орбитальная сварка является залогом высокого качества сварочного шва.

Стыковочная сварка посредством орбитальных автоматических установок дает возможность получать качественный сварочный шов. Магистрали получают полную герметичность и надежность. По всей окружности трубопровода металл проваривается равномерно, а шов получается одинаково прочным по всему периметру. Основные преимущества сварки труб орбитальной установкой:

сведен к минимуму риск образования дефекта шовного валика;
регулировки сварной дуги позволяют уменьшить разбрызгивание расплава;
соединять трубы и прочие металлические заготовки круглого сечения можно выполнять в любом пространственном положении;
установка работает как с присадкой, так и без нее;
диапазон соединяемых металлов очень широк и включает сталь углеродистую, легированную, а также цветные металлы;
в процессе сваривания нет дыма;
на сварном шве отсутствует окалина.

Как и в любом производственном процессе кроме положительных есть и отрицательные моменты:

аппараты орбитальной сварки стоят дорого;
Установки требуют тщательного ухода и сложное в ремонте;
невысокая скорость укладки трубопроводов небольшого диаметра.

Оборудование

Спецтехника в орбитальной сварке имеет ключевое значение. Это дорогая аппаратура, однако, обучение профессионала будет стоить дороже.

Поэтому современные заводы оснащаются автоматическим оборудованием. Комплектация таких аппаратов имеет три основные части:

источник сварочного тока;
система подачи газа;
сварочная «голова».

Принцип подачи газа здесь идентичен полуавтоматической системе. Но оставшиеся два компонента стоит рассмотреть детальнее.

Источником тока здесь задействован инвентор, который вырабатывает от 30 до 400 А. Рядом с ним располагается газовый баллон. Настройка аппарата происходит через панель управления, расположенную на инвенторе.

Однако существуют и дистанционно управляемые механизмы. Документация о параметрах проведенных работ распечатывается на встроенном в корпусе принтере.

Панель управления позволяет настроить силу и напряжение тока, скорость движения электрода и его наклон. А также скорость подачи сварочного прутка, количество подаваемого газа, диаметр и толщину стенки детали.

Сварочные «головы» встречаются двух типов: закрытого и открытого. Первый тип подходит для работы с трубами малого диаметра.

Он производит охват трубы со всех сторон, отчего сваривание проводится в закрытом пространстве. Открытый тип имеет обратный принцип действия.

Орбитальное сваривание небольших по диаметру деталей происходит быстро. Для этого не нужна какая-либо дополнительная комплектация аппарата. Работа с трубами крупных диаметров требует введения в процесс специализированных кронштейнов, с помощью которых проводится движение сварочной «головы».

Оборудование для сварки труб большого и малого диаметра

Уровень сборки оборудования имеет большое значение в формировании высококачественных швов. Установки орбитального типа встречаются на всех крупных предприятиях. Основные компоненты оборудования:

источник питания. Таковым является инвертор, выдающий ток в диапазоне 30-400 ампер. Он может подключаться к бытовой сети или к трехфазной. Инвертор упрощает контроль над силой рабочего тока;
соединительная головка, формирующая сварной шов;
электрод из вольфрама;
система крепления клещевого типа, обеспечивающая фиксацию сварочной головки в районе стыка;
блок управления;
системы подачи газа и присадочной проволоки.

Оператору доступны регулировки:

скорость подачи металлического прутка;
скорость перемещения головки;
наклон электрода;
расход защитного газа.

Опционально установки комплектуются печатным устройством, позволяющим вывести на бумагу текущие рабочие параметры оборудования.

Орбитальные сварочные агрегаты применяются при монтаже трубопроводных магистралей диаметром от 17 до 170 мм. Производители поставляют на потребительский рынок такое оборудование для аргонодуговой или ручной сварки в трех типоразмерах – 17-50мм, 33-90мм, 60-170мм. При необходимости по предварительному согласованию с заказчиком могут быть изготовлены установки с другим размером захвата. Верхний потолок может быть поднят до 275 мм включительно. В настоящее время освоены модели для монтажа тонкого трубного проката, минимальный размер диаметры которого может составлять 1.6 мм.

На оборудовании устанавливаются орбитальные головки, которые удерживают горелку на оптимальном удалении от рабочей поверхности. Они бывают двух видов:

Закрытые. Предназначены для стыковки труб небольшого диаметра. Соединение двух частей выполняется в защитной среде инертного газа. Это самый надежный тип головок. С их помощью создает герметичный шов, лишенный окислов.
Открытые. Защитный инертный газ в рабочую зону подается под давлением. Головки открытого типа предназначены для использования на магистралях из толстостенных труб. Они дают возможность завершить стык в несколько циклов. Для удобства горелка наклоняется под углом в 45 градусов.

Оборудование имеет вспомогательные системы прогрева электрода и поверхности свариваемого металла. Есть система охлаждения с замкнутым водяным контуром.

Виды орбитальной сварки

Существуют разные виды орбитальной сварки.

При орбитальной сварке оплавлением неплавящимся электродом программа сварки и процесс сварки задаются предварительно.

Этот процесс обычно используется в системах труб и в трубопроводах с более тонкими стенками. В этом случае материал достаточно хорошо контролируется, чтобы обеспечить повторяемость сварного шва.

Другим толстостенным трубам, материалам, для которых требуется присадочный материал, и материалам, которые не обрабатываются для сварки, может потребоваться орбитальная сварка с автоматической подачей присадочной проволоки.

Оператор готовит базовую программу сварки, может изменить подачу тепла, скорость перемещения, колебания вольфрама, направление сварки, а также другие параметры.

Перед началом сварочного процесса трубу нужно подготовить. Концы выравниваются при помощи отрезных станков, делающих кромку строго вертикальной и ровной. Трубы с толстыми стенками к сварке готовят в заводских условиях. Кромки выравниваются и разделываются под углом 30 градусов. Тонкостенные магистрали сваривают без присадок.

Для орбитальной сварки трубы предварительно следует подготовить. Торцы очищаются от загрязнений, убираются заусеницы. Свариваемые участки магистрали центрируют и устанавливают напротив на некотором удалении. Для работы с трубами малого диаметра достаточно купить специальную головку. Она фиксируется при помощи зажимных систем.

Периметр стыка трубопровода большого диаметра делится на несколько участков. Для каждого из них задается свой режим сварки. Он выбирается с учетом давления, которое создает заготовка под силой собственной тяжести именно на этот отрезок. Расплав не должен провисать. Рабочие параметры установки – скорость подачи прутка, объем потребляемого инертного газа, силу тока и т.п. оператор подбирает самостоятельно, основываясь на форме заготовки и марке стали.

Крепится орбитальный аппарат возле стыка. Сварочные работы выполняются в автоматическом режиме, без участия сварщика. По завершению процесса установка отключается.

Орбитальные сварочные аппараты имеют узкую специализацию. Покупают их для строительства трубопроводных магистралей большой протяженности. Востребовано оборудование так в ремонте котлов и теплообменников. Технология является одной из наиболее перспективных для монтажа труб. В быту такие установки не применяются из-за высокой стоимости и длительного срока окупаемости вложений.

Факторы, которые необходимо учитывать

Автоматическая орбитальная сварка (неплавящимся электродом) может быть произведена, если установлены правильные переменные. Поскольку важна идентичность, особенно в определенных промышленных применениях, квалифицированный оператор должен следить за качеством всех трубок для орбитальной сварки.

Техническое обслуживание: обязательно думайте о техническом обслуживании и защите сварочной головки. Эта часть оборудования подвержена риску загрязнения в результате неправильного использования. Если этот элемент оборудования выйдет из строя, это может сильно повлиять на сварочное производство и привести к короткому замыканию оборудования. Поэтому крайне важно регулярно чистить сварочную головку.

Материал труб: правильный выбор материала является ключевым моментом при подборе высококачественных труб. Специализированные производители могут предоставить стальные трубы или фитинги с составами материалов, приемлемыми для использования в процессе орбитальной сварки. Неспособность обеспечить материал необходимого качества может увеличить риск бракованных сварных швов или коррозии готового продукта.

Аргон: Чистый аргон является наиболее распространенным инертным газом, используемым для защиты сварного шва.

ГОСТы по данному виду работ

Нет специального ГОСТа, который бы в полной мере описал все процессы орбитальной сварки. Но частично можно применять следующие положения:

ГОСТ 16037-80. Сварные соединения стальных трубопроводов. Представлена информация о размерах, конструктивных элементах и основных типах;
ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Содержат данные о способах определения механических параметров;
ГОСТ Р ИСО 857-1-2009. Сварка и родственные процессы. Описываются сварочные процессы. Приведены основные термины и определения;
ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. Изложены технические условия применения.

Орбитальная сварка — что это такое и зачем нужна?

Орбитальная ВИГ сварка помогает изготовить оборудование, поддерживающее энергетическую жизнедеятельность промышленных предприятий и жилых домов. Учитывая популярность этого способа соединений и широкого применения в фармацевтике, аэрокосмической, пищевой, авиационной и энергетической промышленности, далеко не все специалисты имеют полную информацию о данной технологии.

Для полного понимания сварочного процесса орбитальным способом, нужно понимать, что он собой представляет, какие его преимущества и технологии применения. Статья будет полезна как для опытного сварщика, так и для человека который только начинает свое знакомство с такой технологией.

Типы орбитальных сварочных головок

Для тонкостенных труб диаметром до 170 мм и толщиной стенки от 0,3 до 3,5 мм, изготовленных из нержавеющей стали или титана, используются закрытые головки с вращающимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG).

Процесс сварки здесь осуществляется в одинаковых условиях в орбитальной сварочной головке, которая полностью окружает трубу. В постоянной атмосфере защитного газа электрод проходит вокруг трубы с помощью вращающегося ротора сварочной головки. Трубы свариваются без зазора и смещения. Для этого требуется хорошая подготовка шва: трубы нарезаются под прямым углом, равномерная плоская фаска и чистая поверхность без заусенцев могут быть достигнуты с использованием современных машин для резки труб и снятия фаски.

Размеры сварочных головок с течением времени становились все более компактными и уменьшились до такой степени, что сегодня сварка может выполняться даже в ограниченных условиях сборки. Закрытые сварочные головки в настоящее время доступны для труб диаметром от 2 до 170 мм.

Для более толстых стенок и труб диаметром до 270 мм часто используются открытые орбитальные сварочные головки. Благодаря открытой дуге в сварочную ванну можно подавать расходные материалы в виде проволоки, чего нельзя сказать о закрытых системах. Возможна также многопроходная сварка толстостенных труб.

Орбитальная сварка

Орбитальная сварка применяется при соединении труб большого и малого диаметра в различных промышленных и хозяйственных сферах. Сваривание происходит в автоматическом режиме, для этого используется специальное навесное оборудование. Мастер только задает параметры и контролирует процесс.

По сравнению с ручным способом сварного соединения орбитальная сварка позволяет свести процент брака к минимуму, ускорить выполнение работ, добиться максимального качества исполнения. О том, какое оборудование используется для орбитальной сварки, как проходит сам процесс, вы узнаете из нашего материала.

Отличия ручной и орбитальной сварки труб

Бесповоротный стыковой тип шва является самым сложным видом сварного соединения труб любого диаметра. Для простого соединения двух труб достаточно обладать навыками сварки в любом пространственном положении, которыми чаще всего обладают только мастера высшей квалификации. Многим начинающим сварщикам при формировании верхней части шва кажется, что остальная его часть будет такой же простой, как и начало. На самом деле это не всегда так.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

После верха производится сваривание боковых вертикальных стыков, что уже намного сложнее. А заканчивается процесс выполнением потолочного шва на нижней части трубы. Такая операция для новичков, имеющих недостаточный опыт, – нелегкая задача.

Основные отличия автоматической орбитальной сварки от ручной заключаются в следующем:

орбитальную головку можно повернуть вокруг обрабатываемой заготовки на угол до 360°;
технологическая оснащенность процесса современными системами числового управления позволяет свести к минимуму задействование ручного труда оператора;
чаще всего (в 9 случаях из 10) используются вольфрамовые электроды.

Эффективность орбитальной сварки в большей степени зависит от чистоты применяемого аргона. К примеру, для сварных работ в обычных заводских условиях используется газ чистотой до 99,95 %, а для соединения нержавеющих труб способом орбитальной сварки в некоторых случаях необходим аргон ультравысокой чистоты, значение которой может достигать 99,9998 %.

Сферы применения орбитальной сварки

Оснащенность специальным оборудованием позволяет выполнять всю работу в автоматическом режиме, задача сварщика заключается только в выставлении необходимых настроек и наблюдении за ходом процесса. Кроме этого, подача защитного газа и присадочной проволоки в сварочную зону также осуществляется автоматически. Говоря простым языком, метод орбитальной сварки очень схож со сваркой полуавтоматом, только специалисту отводится не первостепенная роль в процессе, а движение горелки может осуществляться по круговой траектории.

Автоматы орбитальной сварки трубных стыков используются при следующих технологиях:

ведение работ по линейному монтажу трубопроводов;
крепление фланцевых соединений;
соединение отводов, тройников и другой трубной арматуры с отрезками трубного проката;
сваривание теплообменников из трубы.

Использование установок орбитальной сварки трубопроводов приводит к минимизации брака, увеличению производительности при прокладке трубопроводов, сборке котлов и установке теплообменников. Кроме этого, значительно упрощается обслуживание и ремонт ТЭС, инженерных коммуникаций, газовых магистралей нефтепроводов.

Выполнить технологию орбитальной сварки достаточно просто. Для этого сначала надо установить деталь во вращатель, который предназначается не только для ее фиксации, но и для перемещения, когда в этом возникает необходимость. Помимо этого, в процессе сварного соединения частей труб применяются центраторы. Такое оборудование оснащается сварочной головкой для орбитальной сварки, предназначенной для формирования шва при помощи электрической дуги во время ее перемещения по линии стыка. Здесь не используются какие-либо специфические функции, которые бы удивили сварщика с большим опытом.

Преимущества и недостатки орбитальной сварки

Сегодня популярность использования установок орбитальной сварки с каждым годом увеличивается. Причина этого, безусловно, заключается в наличии ряда следующих особых преимуществ:

Технология позволяет достичь высокой производительности без снижения эффективности и качества.
Процесс сваривания можно выполнить как с помощью присадочных материалов, так и без них.
Орбитальный способ сварки почти исключает шлак и вредные для человеческого организма испарения. Благодаря этому негативное воздействие на сварщика сводится к минимуму.
Параметры сварки контролируются автоматически. Иначе говоря, сварщик-оператор только задает необходимые настроечные параметры, а рабочий режим поддерживается посредством оборудования.
Правильный выбор модели сварочной каретки в сочетании с комплексом позволит без особых проблем соединять любые металлы, включая стали и даже титан. Обладая определенными навыками и опытом, сварщик сможет выполнить сварку латунных или бронзовых заготовок.
Процесс нанесения шва выполним из любого пространственного положения.
Технологичность процесса позволяет обеспечивать достаточно низкий процент брака. Так как обработку детали производят по заданному алгоритму, а человеческий фактор при этом сведен к нулю, то в итоге получают высококачественные сварные соединения.

У орбитального способа сварки, как и у любого другого метода соединения деталей, имеются свои недостатки, среди которых можно выделить:

Достаточно большую стоимость оборудования.
Сложное техническое обслуживание и ремонт оборудования.
Довольно низкая скорость обработки тонкостенных трубопроводов (зависит от вида применяемой орбитальной головки).

Еще один плюс скрытого характера заключается в том, что сваривание труб одного диаметра дает возможность организовать серийное производство. Надо всего один раз установить оптимальные настройки, и линия запустится до окончания всей партии деталей. А отсутствие человеческого фактора окажет существенное влияние на повышение качества сварного соединения.

Компоненты оборудования для орбитальной сварки

Аппарат орбитальной сварки представляет собой объединение трех крупных узлов: системы подачи газа, источника сварочного тока, кроме этого, используются сварочные «головки». Система подачи газа применяется такая же, как и в любом полуавтоматическом оборудовании. А об источнике тока и сварочной головке стоит сказать немного больше.

Источником тока служит инвертор, способный выдать от 30 до 400 ампер, недалеко от которого размещают газовый баллон. Инвертор имеет программируемую панель управления. Помимо этого, есть модели, оснащенные дистанционным управлением. В корпусе предусматривается установка принтера, который выдает распечатку на бланке с техническими результатами выполненных работ.

Чтобы выполнить настройку оборудования орбитальной сварки, необходимо задать следующие параметры: толщину стенок и диаметр трубы, необходимый объем газа, угол наклона и скорость перемещения электрода, скорость подачи присадочной проволоки, силу сварочного тока и его напряжение.

Существует несколько типов сварочных головок, с помощью которых можно сваривать металлы толщиной до 170 мм. Они, в свою очередь, подразделяются на три основные группы:

Открытого исполнения. Такой тип головок для орбитальной сварки используют при соединении толстостенных труб, когда необходимо выполнить многократные повторы цикла. Их преимуществом является возможность оператора контролировать длину дуги на протяжении всего процесса.
Закрытого типа. Процесс орбитальной сварки происходит в камерах закрытого типа, которые заполняются для полной защиты всех элементов инертным газом. Высокий уровень надежности является их основным достоинством. Даже от частичной разгерметизации стыка качество сварного соединения не ухудшится, так как кислород не сможет проникнуть внутрь.
Для трубных досок. Такая разновидность орбитальной сварки используется для реставрации теплообменников, состоящих из множества элементов. Процесс позволяет значительно упростить соединение деталей, одновременно снижая воздействие человеческого фактора.

Для сварки труб определенного диаметра должны использоваться соответствующие типы головок. Например, для сваривания металла диаметром в диапазонах от10 до 170, от 33 до 90 и от 17 до 50 мм должен использоваться инструмент типа РКВ и РКС.

Орбитальная сварка труб малых диаметров является высокоскоростной, не требующей дополнительного оборудования. В то время как для соединения трубного проката больших размеров потребуются специальные кронштейны, необходимые для передвижения по ним сварочной головки для орбитальной сварки. Траектория перемещения головки также программируется, коррекцию всех настроек можно делать в процессе работы, в том числе и с помощью дистанционного управления. Для достижения максимального качества шва при сваривании труб большого диаметра можно дополнительно менять положение электрода.

Требования к орбитальной сварке и настройка оборудования

При подготовке поверхностей к свариванию выравнивание торцевых поверхностей выполняют на отрезных станках, которые позволяют обеспечить ровную вертикальную кромку. Обработка толстостенных труб производится в заводских условиях: после разделки кромок делается фаска под углом 30°. Прокат с тонкими стенками следует заплавлять без использования присадки.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Особенности орбитальной сварки и область её применения

Виды сварки

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.

Схема орбитальной сварки.

Ключевые преимущества орбитального метода:

Низкое количество брака и дефективных швов.
Соединение в любом положении.
Возможность сваривания почти всех металлов.
Возможность соединения различных типов стали. Кроме этого, метод позволяет соединить такие сложные для сваривания металлы, как: алюминий, тантал, титан и цирконий.
Контроль всех параметров аппаратуры.
Отсутствие дыма и шлака в процессе работ по свариванию металлов.
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.

Оборудование для орбитальной сварки – это автоматизированная система, требующая минимального человеческого вмешательства и обеспечивающая высокое качество сварки любых металлов.

Аппарат для сварки труб

Среди орбитального сварочного оборудования можно выделить следующие элементы:

источник питания;
специальная голова;
электрод.

Источник питания необходим для выполнения:

Контроля режимов работ.
Управления расходом присадочной проволоки и инертного газа.
Автоматического определения параметров свариваемых материалов.
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:

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.
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.
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:

Вращение дуги на угол вплоть до 45 градусов.
Подача присадочной проволоки для создания шва.
Контроль за длинной присадочной дуги.
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:

Должны быть прямолинейными.
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:

Обеспечение необходимого зазора между соединяемыми трубами.
Для разрешения этой задачи используют отрезные станки.
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.

Важно отметить! Для получения максимально качественного сварного шва поверхность металлов необходимо тщательно очистить от загрязнений и частиц инородных материалов.

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.

Читайте также: