Назначение и применение центраторов для сварки труб

Без надежной фиксации труб при стыковке невозможно получить надежное соединение даже, если сварочные работы проводятся рабочим высокого класса. На ручную установку и фиксацию в нужном положении уходит больше времени, чем на наложение шва. Поэтому при монтаже трубопроводов применяют центратор для сварки, который упрощает и сокращает сроки проведения работ.

Из чего состоит и как работает устройство

По своей сути центратор представляет собой устройство соединяющее в идеально ровном положении свариваемые стыки двух труб. Конструкция позволяет использовать его для работы с трубами различного размера. Он легко и быстро монтируется, весит относительно немного.

Центратор наружный для труб любого типа состоит из соединяющего устройства (пластин, струбцин или цепи) и стягивающей части (винтовой ворот, болтовое соединение, гидравлический привод).

Для соединения двух труб следуют простому алгоритму:

1. Зачищают их стыки с помощью угловой шлифмашины, очищают от ржавчины и других загрязнителей соответствующими химическими веществами (нейтрализатор ржавчины, ацетон, уайт-спирит и тому подобное)
2. Одевают центратор на одну из труб, но не затягивают его крепления.
3. Подводят вторую в стык к первой.
4. Передвигают центрирующее устройство на вторую и затягивают с равномерным усилием крепежные элементы
5. Проводится визуальная проверка правильности положения трубопровода и надежности центрирующего устройства.
6. Накладываются швы с помощью газовой или электрической сварки.

По мере наложения шва центрирующее устройство нужно осторожно ослаблять и проворачивать — освобождая рабочую площадь для сварки. Во время этой процедуры нужно быть особо осторожными, так как легко деформировать недоделанный сварочный шов

Применение

Центраторы имеют обширную сферу применения. Это обусловлено тем, что они рассчитаны на сварку труб различных типов и диаметров. Ввиду этого их применяют при сборке трубопроводов в коммунальной и нефтегазодобывающей сферах. Центраторы служат для фиксации смежных фрагментов трубопровода при сварке.

Актуальность данных инструментов определяется большой сложностью совмещения соединения фрагментов магистральных трубопроводов путем сварки, особенно большого диаметра. Это обусловлено провисанием ввиду малой жесткости соединяемых фрагментов. Этого необходимо избежать, обеспечив соосность. В противном случае значительно снизится качество соединения. Причем нужно учитывать, что соосность далеко не всегда означает параллельность.

Фиксация фрагментов обеспечивает стабильные размеры зоны сварки. К тому же, если используется центратор для сварки, с внутренней стороны стыка не формируются перепады, вызывающие турбулентность потока и повышающие сопротивление при эксплуатации трубопровода. То есть названные дефекты ухудшают гидравлические параметры, вследствие чего требуется более мощное насосное оборудование.

Точное позиционирование обеспечивает одинаковую ширину сварочного шва по окружности в отсутствии подрезов, непроваров, наплывов, что повышает прочность. К тому же благодаря этому допустимо применение механизированной сварки.

Модели и цены

Все имеющиеся на рынке инструмента и приспособлений центрирующие устройства делятся по признаку цены на две группы:

1. Отечественного производства. Их отличает довольно умеренная цена и легкость ремонта.
2. Иностранного производства. Отличаются большим удобством использования, эргономикой, но имеют существенный недостаток — высокая цена. Среди производителей стоит выделить ЕС и США — их оборудование стабильно качественное, но и стабильно дорогое. Несколько ниже цена у изделий, выпускаемых в странах Азии (за исключением Японии — стоимость их продукции может превышать цену изделий ЕС), но нет гарантии качества. Оно может сильно разниться у одного и того же производителя даже в рамках одной партии.

Цена на наружное центрирующее устройство колеблется около 3-5 тысяч рублей за штуку (с ручным приводом), если центратор наружный для труб оснащается гидроприводом и часто электронасосом к нему — цена возрастает в 6-10 раз и составляет около 100-150 тысяч.

Стоимость внутренних центрирующих устройств независимо от производителя не опускается ниже 250-300 тысяч. Наличие в их конструкции гидравлики увеличивает стоимость на 35-40%.

При покупке такого оборудования как центрирующее устройство нужно ориентироваться не столько на цену, сколько на экспертное мнение об эффективности конкретного приспособления. Поскольку цена часто высока исключительно за счет рекламируемости бренда, а не его потребительских качеств

Достоинства и недостатки

К основным достоинствам центраторов относят:

• повышение качества сварки за счет точного расположения и фиксации, что обеспечивает длительный эксплуатационный срок;
• снижение трудозатрат;
• мобильность;
• невысокую стоимость;
• многофункциональность, состоящую в применимости для труб разных видов и размеров.

Основным недостатком центраторов считают некоторое повышение стоимости работ. К тому же многие промышленные модели характеризуются большой массой (до сотен кг). Поэтому для их применения требуются грузоподъемные устройства. Это также усложняет и удорожает работы.

Также можно сопоставить наружный и внутренний виды.

Инструменты первого типа характеризуются следующими достоинствами:

• небольшими габаритами и массой для большинства моделей;
• простотой использования;
• возможностью применения при любых условиях.

Основной недостаток состоит в отрывочном ведении работ, обусловленном необходимостью постоянного передвижения инструмента.

Основное достоинство внутренних центраторов состоит в обеспечении непрерывной сварки. Однако это большие и тяжелые инструменты сложной конструкции, требующие применения подъемного оборудования.

Виды центраторов

Центраторы делятся на два типа:

• наружные

• внутренние

Каждый из них имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Внутренние всегда более дорогостоящие — они по цене превосходят наружные почти в десять раз.

Центрирующие устройства делятся на виды по нескольким признакам:

1. Объем проводимых работ — если он значителен, то оправдано приобретение и применение профессионального устройства, если нет — то полупрофессионального. Цены на эти два вида центраторов отличаются на порядок.
2. По месту положения центратора — на поверхности труб или внутри них.
3. По механизму фиксации — цепь, эксцентрик, струбцина, арка.

Последствия неправильной сварки

В случае неправильного выбора центратора или несоблюдения правил работы с ним может возникнуть целый комплекс последствий, которые называются дефектами сварки. К ним относятся:

• трещины;
• поры, небольшие полости;
• непровары в результате неполного охвата поверхности металла сварочным аппаратам;
• различные отклонения структуры шва – излишняя выпуклость, смещения, подрезы и другие.

Все эти дефекты неизбежно приведут к тому, что труба не прослужит долго. Последствия усугубляются характером эксплуатации и внешними факторами:

• перепад давлений внутреннего содержимого (воды, нефти, газа и др.);
• перепад температур (внутренних и внешних);
• влияние коррозии.

Проникая в микротрещины, вода и воздух значительно ускоряют процессы разложения металла (коррозии). Это приведет к тому, что труба вскоре даст течь, давление в системе упадет, соответственно, может случиться и прорыв. Поэтому грамотный выбор центратора труб и правильная его эксплуатация на всех этапах сварочных работ – неотъемлемое условие при монтаже трубопроводов всех типов.

Наружные и внутренние центраторы

Наружные центраторы для сварки труб технологически и экономически целесообразно применять при работе с трубными соединениями по диаметру не превышающими двух метров. Если диаметр больше, то рекомендуется использовать внутренние центраторы. Но возможны и исключения — некоторые конструкции внутренних центраторов можно эффективно использовать при работе с трубами диаметром от полуметра. Но подобные работы должны быть массовыми — тогда стоимость устройства будет оправданна полученным результатом.

Наружный центратор

Центратор наружный для труб может применяться как в любительских, так и в профессиональных целях. Диапазон диаметров, с которыми он работает, простирается от 2 см до 2 метров. На приводимом в статье видео можно в подробностях ознакомиться со всеми нюансами работы с этим видом центратора.

Внутренний центратор

Этот тип центратора эффективен при работе с большими диаметрами труб (от 2 метров). Его основное преимущество — возможность непрерывной работы сварщика и гарантия от прогиба стенок трубы.

Конструктивно внутренний центратор представляет собой подвижный гидравлический домкрат с электроприводом. Он с помощью полуцилиндров-распорок изнутри фиксирует обе трубы. Кроме того он может (некоторые дорогие модели) осуществлять и внутреннее воздушное охлаждение накладываемого сварного соединения.

Подробности работы с внутренним центратором труб также можно увидеть на прилагаемом видео.

Чертежи устройства

Приведем базовые чертежи наиболее распространенных в производственной практике наружных центрирующих устройств.

Особенности и назначение

При вибрации и смещении незакрепленных труб во время соединения шов получается рыхлым, поэтому может треснуть даже при минимальной нагрузке. Поэтому применение центраторов для сварки труб, по которым перекачиваются агрессивные или опасные для здоровья людей вещества является обязательным. Работа с ними возможна при температуре от -45 до +45˚C. Точность совпадения осей при сборке труб под сварку уменьшает коэффициент сопротивления. Поэтому снижается мощность перекачивающих агрегатов.

Центраторы в зависимости от конструктивных особенностей применяют для стыковки диаметров от 25 до 2000 мм. Основой конструкции является тело, дополненное подставкой или крюком и набором зажимных элементов. Их количество можно менять в зависимости от диаметра соединяемых частей. Оборудование крепится на трубопровод с одной или обеих сторон стыка и стягивается натяжным механизмом, плотно соединяя торцы.

Центраторы по способу крепления на трубе

По способу крепления на трубе все наружные центрирующие устройства делятся на пять типов:

1. Струбцинные — очень удобны для соединения относительно небольшого диаметра труб. Часто используются мастерами-любителями и малым бизнесом. Основная их часть — захват может выполняться в форме подходящей для конкретной трубы (трапеция, окружность или параллелепипед). Его нижняя часть является дополнительной опорой при монтаже. Легко ремонтируются, надежны, стоимость низка. Просты в эксплуатации.
2. Эксцентриковые — по конструкции фактически совпадают с арочными, но имеют существенное дополнение — эксцентрик. Он представляет собой рычаг, стягивающий две рабочие половины устройства. Применение эксцентрика ускоряет центрирование, но требует значительного опыта. В случае ошибки с силой и местом монтажа устройства, оно может неожиданно раскрыться в момент сварки труб. Стоимость немного выше, чем у арочного варианта.
3. Цепные — основная часть этого устройства представляет собой своеобразную цепь, затягиваемую на трубах специальным механизмом. Из-за маломощного редуктора процесс крепления довольно трудоемок, но такой механизм надежен и дешев.
4. Арочные — простые устройства из двух крепящих элементов. В действие часто приводятся гидравлическим приводом (с помощью мускульной силы человека). Чаще всего они применяются при соединении труб диаметром до 1 метра.
5. Многозвенные — конструктивно являются переходным вариантом между арочными и цепными. Могут иметь как ручной привод (винтовой ворот), так и гидравлический. Высокоэффективны при работе с трубами диаметром от 1 до 2 метров.

Любой из них может оснащаться гидроприводом и электрическим насосом к нему.

Тиски в домашних условиях: делаем сами

Разумеется, в крайних случаях можно обойтись самодельными приспособлениями для фиксирования труб. Вот некоторые их них:

• Струбцина – ее можно изготовить из болта, прочного толстого гвоздя и отрезка швеллера
• Тиски из шарнирной петли – нужно взять обычную петлю, загнуть ее края и зафиксировать изделие с помощью болта со специальной гайкой.



• Простейшее приспособление можно сделать из эспандера и пассатижей. Однако в этом случае нужно позаботиться о том, чтобы оно было надежно прикреплено к прочной основе, поскольку без этого условия не получится обеспечить неподвижность трубы во время сварки.



• Наконец, можно использовать обычные слесарные тиски, которые можно фиксировать к любой твердой, ровной поверхности.

Однако используя кустарные методы производства, нужно учитывать технику безопасности:

• Прежде всего, нужно понимать, что сварка – это источник повышенной температуры, а значит, все элементы конструкций не должны быть сделаны из легко воспламеняющихся материалов – например, дерева.
• Главное требование к центратору трубы – это жесткость крепления и надежность конструкции. Стоит помнить, что во время осуществления сварочных работ труба будет неизбежно раскачиваться, следовательно, самодельная система изначально должна быть очень прочной.
• Все кустарные инструменты подходят только для небольших труб, в основном для проведения прямых стыков между ними. Если предстоит работать с большими, тяжелыми по весу трубами или выполнять сложные стыки, то такие инструменты однозначно не подойдут.