Что такое орбитальная сварка: суть технологии, достоинства и недостатки

Орбитальная ВИГ-сварка занимает прочное лидирующее место среди других видов промышленной сварки. Несмотря на то, что она применяется давно и успешно, далеко не все специалисты имеют понятие о ней. Орбитальная сварка используется в аэрокосмической отрасли, авиации, атомной энергетике, фармацевтике и пищевой промышленности. И это далеко не полный перечень областей. С помощью ВИГ-сварки производится оборудование, ответственные узлы и механизмы, сложнейшие трубопроводные системы.

Сегодня рассмотрим понятие орбитальной сварки: каковы её преимущества, суть технологии, необходимое оборудование.

Суть орбитальной сварки

Когда при монтаже ответственных трубопроводов предъявляются повышенные требования к качеству сварочного шва, выбирают именно орбитальную сварку. Сварочная горелка перемещается с помощью механической системы по кругу стыкового соединения, словно «по орбите». От этого и происходит название. Самая популярная область использования такой сварки – это:

• труба-труба;
• труба-трубная доска.

В первом случае её применяют для выполнения всех видов соединений: стыковых, фланцевых, а также для сварки отводов, переходников, привалочных плоскостей клапанов, тройников.

Во втором случае сварку применяют при производстве газовых котлов, теплообменников, водомасляных охладителей. Орбитальная сварка с лёгкостью решает проблему варки трубопроводов различного диаметра в трубную доску.

Ввиду целого ряда достоинств орбитальная сварки применяется в биотехнологической, фармацевтической, пищевой промышленности. Она незаменима при монтаже ответственных коммуникаций в строительной отрасли и газовом секторе. Орбитальную сварку широко используют при производстве всех видов судов.

Преимущества и недостатки процесса орбитальной сварки

К достоинствам можно отнести:

• возможность сваривать практически все виды металлов и сплавов;
• возможность работы с износостойкими никелевыми сплавами, алюминием, медью, цирконием, титаном и их производными;
• возможность выполнения работ в любых пространственных положениях.

Орбитальная сварка обеспечивает очень надёжное соединение. Вероятность образования дефектов не превышает 1%. В процессе сварки не образуется шлака, характерного для других видов, отсутствует дым, не выделяются вредные соединения. Орбитальную сварку можно выполнять и с присадочной проволокой и без неё.

К недостаткам орбитальной сварки относятся:

• невысокая производительность в сравнении с другими способами;
• большие материальные и трудовые затраты;
• необходимость постоянного контроля технологии во избежание дефектов из-за ошибок.

Оборудование для орбитальной сварки дорогостоящее. Его приобретение требует существенных инвестиций. Эксплуатация оборудования для орбитальной сварки требует повышенного внимания, глубоких знаний технологии, детального понимания процесса.

Электроды для орбитальной сварки

Для орбитальной сварки используют вольфрамовые электроды. Это тугоплавкий металл, температура плавления которого составляет 3400°С. Электроды из вольфрама способны выдерживать высокую энергию электрической дуги и сохранять твёрдость даже в раскалённом состоянии. Ранее применялись торированные вольфрамовые электроды, но, т.к. торий является радиоактивным элементом, от них постепенно отказались. Для заточки таких электродов необходимо специальное дорогостоящее оборудование, которое исключало бы попадание мельчайших частиц в воздух. Ввиду его дорогой стоимости от торированной присадки пришлось со временем отказаться.

Сегодня применяют вольфрамовые электроды с добавлением лантанированных нейтральных сплавов. Они полностью безопасны, а по полезным качествам не уступают торированным.

Важным моментом в использовании электродов для орбитальной сварки является правильная заточка. Для того, чтобы получить качественный, сплошной, прочный сварочный шов, наконечник электрода должен иметь определённую форму. При заточке часто используют отметки от шлифовального круга. Они остаются на конической поверхности электрода и располагаются от основания к вершине.

Защитные газы

Чаще всего при орбитальной сварке используется аргон. Он обеспечивает и хороший прожиг, и фокусировку дуги. Аргон способен обеспечить устойчивое горение дуги даже при низких токах. В такой газовой среде допускается сваривать абсолютно все металлы.

Основное требование к защитному газу при орбитальной сварке – частота не менее 99,995%. А для работы с трудносвариваемыми металлами – цирконием, танталом, титаном и их производными нужно использовать ещё более чистый газ – не ниже 99,998% чистоты.

Для того, чтобы увеличить энергию дуги, в аргон добавляют до 5% водорода. Водород способствует более качественному прожигу и обеспечивает высокую скорость сварки. Однако, нужно иметь ввиду, что углеродистые стали склонны к поглощению водорода. А это влечёт за собой риски появления пор, холодных трещин, раковин в сварочном шве. Именно поэтому для таких сталей применение водорода не рекомендуется, а при работе с титаном или алюминием запрещено вовсе.

Для сварки дуплексных и супердуплексных сталей используют смесь аргона, азота и гелия. Гелий отличается отличной теплопроводностью, напряжение дуги при использовании гелия намного выше, чем при применении чистого аргона. Дуга имеет широкое сечение, высокую энергию и качественно проплавляет соединяемые поверхности. Гелий используют для орбитальной сварки металлов с высокой теплопроводностью: алюминия, меди и их сплавов. Но следует учитывать, что расход гелия в 2-3 раза выше, чем аргона. Это объясняется тем, что его атомарная масса меньше.

Почему выбирают орбитальную сварку

Во многих случаях применение автоматической орбитальной ВИГ сварки объясняется экономическими и техническими причинами. Она широко применяется в промышленности ввиду неоспоримых преимуществ перед другими видами сварки?

• Производительность труда при ВИГ-сварке выше. В сравнении с ручной сваркой процесс идёт значительно быстрее. Монотонная работа сварщика заменяется автоматическим оборудованием, которое сводит риск брака до минимума;
• Качество сварных швов выше.

Программа, составленная для ВИГ-робота, может использоваться неограниченно любое количество раз;

• Для того, чтобы овладеть процессом орбитальной сварки, достаточно выполнить переподготовку персонала в минимальном объёме. Как говорилось выше, процесс автоматизирован, а участие человека минимально. Для того, чтобы «вырастить» электрогазосварщика высокой квалификации, нужны годы и постоянное обучение.

Орбитальная сварка может проводиться в любых условиях окружающей среды, даже в тяжёлых. Её используют и при ограниченном доступе к свариваемым поверхностям, и в условиях недостаточной видимости, и даже при небольшом радиоактивном фоне. Всё, что нужно – правильно установить и отцентровать головку. Орбитальную сварку можно производить дистанционно с использованием видеонаблюдения.