Что такое орбитальная сварка?

Орбитальная сварка – это специализированный процесс сварки, применяемый для соединения трубопроводных систем. В отличие от традиционной ручной сварки, орбитальная сварка осуществляется автоматически с использованием специальных сварочных головок и устройств.

В процессе орбитальной сварки труба и сварочная головка устанавливаются в орбитальном движении вокруг оси свариваемой трубы. Это позволяет обеспечить равномерное и точное нанесение сварочного материала по всему соединению. Орбитальная сварка обычно используется при соединении труб большого диаметра и в случаях, когда требуется высокая степень качества и прочности сварного соединения.

Основные ГОСТы, применимые к данному виду работ

Для орбитальной сварки труб применяются следующие основные ГОСТы (Государственные стандарты Российской Федерации) и нормативные документы:

• ГОСТ 30407-96 “Соединения сварные арматуры и трубопроводов. Методы радиографического контроля сварных соединений”. Данный стандарт определяет методы и требования к радиографическому контролю сварных соединений труб и арматуры.
• ГОСТ 12.2.007.0-75 “Основные нормы безопасности. Атомные электростанции. Общие положения”. Этот стандарт устанавливает общие требования к безопасности на атомных электростанциях, включая сварочные работы.
• ГОСТ 22727-88 “Сварка и родственные процессы. Термины и определения”. Этот стандарт содержит термины и определения, связанные с процессом сварки и родственными процессами, включая орбитальную сварку.
• ГОСТ 31447-2012 “Сварка. Сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Технические требования”. Данный стандарт устанавливает технические требования к сварке алюминия и алюминиевых сплавов, включая сварку труб.
• ГОСТ 32569-2013 “Трубопроводы стальные неповоротные и соединения к ним фланцевые и сварные. Общие технические условия”. Этот стандарт определяет общие технические условия для стальных трубопроводов и сварных соединений, которые применимы при орбитальной сварке труб.

Важно отметить, что список ГОСТов может изменяться и дополняться со временем в соответствии с развитием технологий и требованиями отрасли. При выполнении орбитальной сварки рекомендуется обратиться к актуальным нормативным документам и стандартам, действующим в вашей стране или регионе.

Области применения

Орбитальная сварка имеет широкий спектр применений в различных отраслях. Вот некоторые из них:

• Космическая промышленность: используется для соединения компонентов и конструкций космических аппаратов. Это позволяет создавать прочные и надежные соединения, которые выдерживают экстремальные условия космического пространства.
• Аэронавтика: В авиационной промышленности этот метод применяется для сварки трубопроводных систем, газовых и жидкостных турбин, а также других компонентов самолетов и вертолетов, что обеспечивает высокую степень качества и надежности сварных соединений.
• Нефтегазовая промышленность: используется для соединения трубопроводов, скважинных обсадных колонн, платформ и других сооружений. Это помогает обеспечить герметичность соединений и предотвратить утечку газов или нефти.
• Энергетика: применяется при соединении трубопроводов и конструкций ядерных реакторов, турбин и других энергетических установок. Это гарантирует безопасность и надежность работы энергетических систем.
• Фармацевтическая и пищевая промышленность: используется для сварки трубопроводных систем, используемых в производстве лекарственных препаратов и пищевых продуктов. Она обеспечивает стерильность и герметичность соединений, минимизируя риск контаминации.
• Автомобильная промышленность: применяется для соединения трубопроводов системы охлаждения, выхлопной системы и других компонентов. Это обеспечивает прочное и безопасное соединение, способное выдерживать высокие температуры и давления.

Орбитальная сварка также может применяться в других отраслях, где требуется точная и надежная сварка, таких как судостроение, производство химических реакторов, оборудование для производства полупроводников и др.

Как выполняется орбитальная сварка?

Орбитальная сварка выполняется следующим образом:

• Подготовка сварочного оборудования: Необходимо подготовить орбитальную сварочную головку, которая будет осуществлять орбитальное движение вокруг свариваемой трубы. Сварочная головка обычно имеет установленный сварочный инструмент или электрод, а также механизмы для регулировки скорости орбитального движения и других параметров сварки.
• Подготовка сварочной зоны: Сварочная зона, то есть место, где будет выполняться сварка, должна быть очищена от загрязнений и окислов. Поверхности свариваемых труб должны быть очищены от окислов, масел или других примесей с помощью механической обработки, щетки или химических средств.
• Установка сварочной головки: Сварочная головка устанавливается на трубу в нужном месте. Обычно она закрепляется и фиксируется с помощью специальных зажимов или устройств, чтобы обеспечить стабильное положение и орбитальное движение вокруг трубы.
• Настройка параметров сварки: Определенные параметры сварки, такие как ток сварки, скорость орбитального движения, подача сварочного материала и другие, настраиваются на сварочном оборудовании согласно требованиям сварочного процесса и материалов, которые будут свариваться.
• Запуск сварочного процесса: После настройки параметров сварки и подготовки сварочной зоны запускается сварочный процесс. Сварочная головка начинает орбитальное движение вокруг трубы, а сварочный инструмент или электрод постепенно наносит сварочный материал на соединяемые поверхности. Процесс сварки может осуществляться под защитой инертного газа для предотвращения окисления металла.
• Контроль и проверка качества: Во время сварки осуществляется контроль и проверка качества сварных соединений. Это может включать визуальный осмотр, неразрушающий контроль (например, радиографический или ультразвуковой контроль) и другие методы проверки, чтобы убедиться в правильности и надежности сварки.
• Завершение и послесварочная обработка: По завершении сварки сварочная головка останавливается и удаляется с трубы. После этого может проводиться послесварочная обработка, такая как удаление остатков сварочного материала, полировка сварного соединения или другие операции в зависимости от требований и спецификаций проекта.

Это общая последовательность действий при выполнении орбитальной сварки. Однако конкретные шаги могут варьироваться в зависимости от типа сварки, свариваемых материалов, требований проекта и используемого оборудования.

Оборудование, используемое при орбитальной сварке

При орбитальной сварке используется специальное сварочное оборудование, которое обеспечивает орбитальное движение сварочной головки вокруг свариваемой трубы и контроль параметров сварки. Вот некоторые основные компоненты оборудования, применяемого при в работе:

• Сварочная головка: это основной компонент, который осуществляет орбитальное движение вокруг трубы и наносит сварочный материал на соединяемые поверхности. Сварочная головка обычно включает в себя механизмы для регулировки скорости орбитального движения, подачи сварочного материала и контроля параметров сварки.
• Управляющая консоль: предназначена для настройки и контроля параметров сварки. Она позволяет оператору установить необходимые значения, такие как ток сварки, скорость орбитального движения, подачу сварочного материала и другие параметры, в соответствии с требованиями сварочного процесса.
• Питающая система: обеспечивает подачу электрического тока для сварочной головки. Она включает в себя источник питания, кабели и соединительные элементы, которые обеспечивают энергию для сварочного процесса.
• Защитная среда: во время орбитальной сварки обычно используется защитная среда, такая как инертный газ (например, аргон). Она окружает сварочную зону и предотвращает окисление металла, обеспечивая чистое и качественное сварное соединение. Для подачи защитной среды используются соответствующие газовые системы.
• Механизмы крепления: применяются для обеспечения стабильного положения сварочной головки на свариваемой трубе. Они позволяют закрепить сварочную головку на нужной высоте и угле, чтобы обеспечить правильное орбитальное движение и точность сварки.
• Контрольно-измерительные приборы: используются для мониторинга и контроля параметров сварочного процесса. Это могут быть приборы для измерения тока, напряжения, скорости орбитального движения, толщины свариваемых материалов и других характеристик.

Оборудование для орбитальной сварки может быть различным в зависимости от конкретных требований проекта и используемых материалов. Оно может включать в себя дополнительные компоненты и системы для оптимизации процесса и обеспечения высокой точности и качества сварки.

Источник тока

Источником тока в орбитальной сварке чаще всего является инвертор. Его основная задача заключается в подаче электрического тока в место контакта и контроле всех параметров процесса соединения металла, таких как напряжение и сила тока, частота вращения головки, скорость ведения электрода и подача проволоки, количество подачи газа и его расход, диаметр и толщина стенок трубы.

Инверторный источник тока обеспечивает необходимую стабильность и точность контроля данных параметров, что является важным для достижения качественного сварного соединения. Он позволяет адаптировать сварочный процесс к требованиям конкретного проекта и материалов, используемых в сварке. Важно выбирать соответствующий источник тока, учитывая конкретные требования и спецификации сварочного процесса.

Орбитальная голова (сварочная): основные типы

Орбитальные сварочные головы бывают различных типов, которые позволяют соединять металлы разной толщины и выполнять различные сварочные задачи:

• Закрытая сварочная голова: Этот тип головы используется в закрытых камерах, которые заполняются инертным газом для обеспечения полной защиты всех сварочных элементов. Главное преимущество закрытой головы заключается в ее надежности. Даже при частичном нарушении герметичности стыка, качество шва остается высоким, так как кислород не может попасть внутрь камеры.
• Открытая сварочная голова: Этот тип головы применяется при сварке толстых труб и в случаях, когда требуется повторное выполнение сварочного цикла. Открытая голова позволяет оператору контролировать длину сварочной дуги на протяжении всего процесса. Это дает большую гибкость и контроль над сварочной операцией.
• Голова для сварки трубных досок: Этот тип головы используется для ремонта теплообменников, состоящих из множества элементов. Сварка трубных досок значительно упрощается с помощью этой головы, и влияние человеческого фактора снижается.

Каждый из этих типов сварочных голов имеет свои преимущества и применяется в зависимости от конкретных требований проекта и материалов, которые необходимо соединить. Выбор подходящего типа головы играет важную роль в обеспечении качественной и надежной орбитальной сварки.

Преимущества и недостатки этого вида сварки

Орбитальная сварка имеет ряд преимуществ и недостатков, которые следует учитывать при выборе метода сварки.

Преимущества орбитальной сварки:

• Высокое качество сварных соединений: Орбитальная сварка обеспечивает высокую точность и повторяемость сварочных операций, что приводит к качественным сварным соединениям с минимальными дефектами.
• Минимальное влияние человеческого фактора: Автоматизированный характер орбитальной сварки устраняет или снижает влияние ошибок оператора, обеспечивая надежный сварочный процесс.
• Высокая производительность: сварка может быть проведена с высокой скоростью, что позволяет сократить время сварочных операций и увеличить общую производительность.
• Широкий диапазон применения: может быть применена для сварки различных типов и диаметров труб, а также для сварки различных материалов, включая сталь, нержавеющую сталь, титан и другие сплавы.
• Повышенная безопасность: Автоматический характер данного вида сварки уменьшает риски для операторов, так как сварка выполняется в безопасной зоне с минимальным воздействием на них.

Недостатки орбитальной сварки:

• Высокие затраты на оборудование: Орбитальная сварка требует специального оборудования, включая сварочные головки, источники питания и контрольно-измерительные устройства. Это может быть дорогостоящим вложением для компании.
• Ограничения пространства: Использование такой сварки может быть ограничено доступностью пространства для размещения оборудования, особенно при сварке внутри труб или в тесных условиях.
• Требования к подготовке поверхности: Для успешного результата работы требуется тщательная подготовка поверхности свариваемых элементов. Наличие загрязнений, окислов или масел может повлиять на качество сварки и требовать дополнительных процессов очистки.
• Необходимость опытного персонала: Установка и настройка оборудования для орбитальной сварки требует опытных специалистов, обладающих знаниями и навыками в данной области. Это может потребовать дополнительных расходов на обучение или привлечение квалифицированных специалистов.

При принятии решения о применении орбитальной сварки необходимо тщательно взвесить ее преимущества и недостатки в соответствии с требованиями проекта и доступными ресурсами.

Подведем итоги

В наше время сварка является одним из основных технологических процессов. Более подробно узнать о современных методах сварки можно, перейдя по ссылке.

Орбитальная сварка осуществляется путем поворота сварочной дуги на 360 градусов. Этот способ идеально подходит для сварки труб различного диаметра. Он широко используется в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, авиация, космос и т.д. Свое название сварка берет от того, что горелка крутится по орбите. Сварочная ванна при таком методе образуется из-за плавления металла самой детали. Применяется неплавящийся вольфрамовый электрод. Сварка производится в инертном газе, чаще всего аргоне.

Орбитальная сварка имеет ряд преимуществ перед другими методами:

• соединение производится при любом пространственном расположении;
• при такой сварке минимум брака и неточностей;
• свариваются любые металлы;
• процесс контролируется и управляется автоматически;
• не образуется вредных шлаков и дыма;

Основным недостатком этого вида является сложное и дорогое оборудование. Существуют и другие современные методы сварки. Например, плазменная резка металла, ознакомиться с преимуществами которой можно тут. В этом случае в качестве резца используется плазма. Такая сварка позволяет изготавливать изделия разной геометрической формы.