Профильные трубы — пустотелый прокат с округлым или с граненым сечением. Основной критерий выбора — наружный диаметр. Чем больше толщина стенок, тем меньше внутренний просвет. Чтобы быстро и надежно соединить две детали, применяют сварку.
Изделия производят из низколегированного сплава и стали обыкновенного качества, чаще — 09Г2С и Ст3СП. Под заказ выпускают отводы из нержавеющего металла.
Использование сварных конструкций из пустотелого проката
Второе определение категории — трубный фигурный прокат. В группу входят все формы пустотелых отводов, кроме круглого профиля.
Больше других востребована продукция с квадратным, овальным и прямоугольным сечением. Изделия используют при установке ворот, калиток, ограждений.
Сваренные в каркас трубы не требуют специальной подготовки фундамента, доступны по цене, выдерживают динамические и статические нагрузки. Численные значения усилий зависят от расстояния между балками и размеров профиля.
Согласно нормативу, для квадратного сечения 120*80*3 мм максимально допустимая нагрузка на пролет L = 6 м составляет 164 кг, при L = 3 м — 846 кг.
Профильные трубы применяют как стойки для лестничных пролетов. Из металла сваривают каркасы:
- МАФ: пергол, беседок, арок;
- теплиц, гаражей, оранжерей;
- уличных сооружений: скамеек, остановочных павильонов, тренажеров для спортивных площадок;
- торговых киосков, небольших мастерских.
Преимущество проката квадратного и прямоугольного сечения — компактность, удобство фиксации и сваривания (плоской стороной).
Профильные трубы ценят за жесткость. Вертикально расположенные стойки противостоят малым и средним нагрузкам. Торцы равномерно распределяют усилия.
Редкие формы сечения (треугольник, шестигранник, плоский овал) применяют как оригинальные опоры для мебели, интерьерных и рекламных конструкций.
По сравнению с сортовым прокатом (круглой трубой), стоимость отводов выше. Профили редко применяют для транспортировки рабочих сред: газов, жидкостей.
Регламентирующие документы
Общие рекомендации к сварочным соединениям изложены в ГОСТ 16037-80. В документе перечислены типы, элементы, размеры, способы стыковки круглых и профильных труб между собой (и с другими конструкциями).
Регламент не рассматривает технологический процесс производства отводов на металлургических предприятиях. Документ не регламентирует изготовление профильных и круглых труб из листового или полосового материала.
Стандарт определяет условные обозначения для разных способов соединений профилей. Присутствие буквы «З» в маркировке указывает на дуговую сварку в защитном газе. Метод применяют для соединения профильных труб толщиной стенки 2,0-6,0 мм.
Чтобы обозначить особенность сварки, используют единичные буквы и сочетания:
- «ЗП» — с помощью плавящегося электрода.
Когда включают установку, к рабочей части инструмента подводят ток высокого напряжения. Когда сердечник нагревается, текучесть стали увеличивается.
Рабочий конец электрода направляют в точку сопряжения деталей. Когда электрод прикасается к стенкам профильной трубы, металлы плавятся. Горячая сталь заполняет стык. Электрод медленно передвигают по контуру. Валик металла остывает, образуется шов.
Когда сердечник проходит по контуру, высота уменьшается. Если один электрод израсходован, в держатель вставляют второе изделие.
Чтобы не допустить окисления металла, в рабочую зону подают инертный газ.
Дуговую сварку «ЗП» ценят за универсальность: технология подходит для цветных, легированных и углеродистых металлов.
- «ЗН» — соединение профильных труб неплавящимися расходниками. Сердечник изготавливают из тугоплавкого металла с присадками. Температура перехода в жидкую фазу выше, чем у обрабатываемого проката. Самые доступные неплавящиеся расходники — графитовые и угольные конструкции.
Электродуговую технологию «ЗН» используют для сварки профильных труб из тугоплавкой стали, никеля, титана, бронзы с массовой долей кремния выше среднего. Выпускают торированные, иттрированные, вольфрамовые и другие неплавящиеся металлические электроды.
- Символ «Р» используют для обозначения ручной сварки.
- Литера «Ф» свидетельствует о применении флюса.
- Буквой «Г» обозначают газовую сварку.
Для соединения профильных труб между собой (или с другими металлическими конструкциями) применяют кислород или ацетилен.
Газовую сварку практически не используют для тонкостенных трубопроводов. Причина — высокие требования к квалификации сварщика:
- процесс сложно контролировать и управлять;
- сталь быстро расплавляется;
- стенки часто прожигают.
Особенности разных технологий сварки
Преимущество электродуговой сварки — возможность соединять детали в любых, в том числе, труднодоступных местах. У технологии мало ограничений, процесс хорошо отработан. Для решения задачи нужен сварочный аппарат, электроды и баллоны с газом. Работу выполняют в помещении, под открытым небом или навесом.
Различают тавровое, внахлест, стыковое и угловое соединение. Расходный инструмент — плавящиеся и жаропрочные стержни. Во втором случае применяют припои.
Для электродуговой сварки применяют инертные и активные газы, а также смеси. К установке подводят баллоны с ацетиленом или кислородом.
Выбор сварочной проволоки зависит от диаметра профильной трубы:
- s = 1.5-2,0 мм — d проволоки = 1,5 мм;
- s = 2,0-3,0 мм — d проволоки = 2,0 мм;
- s = 4,0-6,0 мм — d проволоки = 4,0 мм.
Контактную сварку относят к наиболее надежным методом крепежа двух частей проката. Соединение происходит на молекулярном уровне. В месте шва металл разогревают насквозь. При обжатии образуется диффузионный слой. Структура после ХТО отличается однородностью.
Недостаток контактной сварки — наличие специального оборудования.
Типы соединений профильных труб
Стандарт рассматривает разнообразные типы соединений металлических заготовок. В первой колонке таблицы описывают 11 типов стыковых, нахлесточных, угловых соединений. Норматив представляет схемы смыкания всех типов труб: круглых и профильных.
Второй столбец уточняет форму подготовленных кромок: без наклонного среза под сварку, с прямолинейными или криволинейным скосом одной (или нескольких) концов.
В третьем столбце нормативный документ уточняет параметры шва: одно или двусторонний.
В четвертом и пятом ряду представлены эскизы подготовленных кромок и сварных швов.
Столбцы справа отведены под размерные параметры. Числитель дроби показывает минимальную и максимальную толщину стенки. Знаменатель — наименьший наружный диаметр профильной трубы.
Для угловых соединений стандарт регламентирует предельную толщину стенок и наименьшие размеры ответвлений. Численные значения разбиты по категориям сварки: «ЗП», «ЗН», «Р», «Ф», «Г».
Последняя колонка справа содержат условные обозначения способа сварки: С2, C18, C47, HI, У20.
Норматив рассматривает особенности соединения конструкций неодинаковой толщины. Стандартные схемы стыковки применяют, когда параметр не превышает значений:
- s > 10.0 мм — разность размеров не превышает 4 мм;
- s = 7,0-10,0 мм — 3,0 мм;
- s = 3,0-7,0 мм — 2,0 мм;
- s < 3,0 мм — 1,0 мм.
Особенности сварки профильных труб
Для создания неразъемных соединений, используют приборы с силой тока не менее 10-60 А. По сравнению с круглыми трубами, пустотелый профиль сваривать труднее из-за повышенной деформации.
При выборе метода учитывают толщину проката, материал, пространственное расположения, объем работы, срок выполнения заказа.
Сварку начинают с подготовки: концы профиля очищают, обезжиривают, проверяют ровность кромок. Если толщина изделия более 4 мм, с краев снимают фаску.
Отводы сваривают встык, чтобы увеличить длину конструкции. Трудности соединения двух профилей связаны с явлениями:
- точностью фиксации торцов заготовок (применяют прихваты, которые размещают по всем углам);
- неправильным формированием валиков;
- неравномерным нагревом;
- появлением высоких напряжений в углах.
Когда соединяют пустотелый прокат большой толщины, проходят по контуру 2-3 раза.
Если по условиям эксплуатации важно состояние отвода внутри, следят за образованием наплывов. В противном случае остывшие капли металла могут перекрыть просвет.
Соединение под прямым углом начинают с точной разметки углов реза. По намеченным линиям отрезают часть металла. Чтобы облегчить фиксацию, применяют профессиональные угольники и шаблоны.
Сваривают профильную трубу в несколько этапов:
- прихватывают по точкам, чтобы создать черновое соединение;
- проверяют расположения деталей в пространстве (с помощью угольника на 900);
- проводят чистовую сварку конструкций;
- зачищают шов.
Мастер должен успеть пройти контур до момента, пока металл на противоположных концах не остынет.
Это краткая информация о способах сварки профильных труб.
