Сварка емкостей из металла: основные способы

Сварка емкостей из металла сегодня крайне востребована. Такие конструкции используются для хранения и перевозки воды и технических жидкостей, нефти и сжиженного газа, разнообразных сыпучих веществ. Изделия могут отличаться по объему и массе, диаметру и высоте.

Однако в связи с тем, что некоторые емкости предназначены для хранения опасных веществ, технология изготовления – в том числе и сварка – подобных конструкций должна соответствовать определенным требованиям. И все заказчики, а тем более производители обязаны это хорошо понимать.

Разновидности емкостей

Резервуары и емкости делятся на следующие группы в зависимости от материала, из которого они изготовлены:

• полимерные или синтетические;
• каменные;
• железобетонные;
• металлические;
• ледогрувные, земляные и те, что расположены в горных выработках.

Основные материалы для производства металлических резервуаров – алюминий, нержавеющая и низкоуглеродистая пластичная стали.

Срок службы стальных резервуаров ограничен их низкой стойкостью к коррозии и быстро возникающей разгерметизацией сварных швов, что является большим недостатком изделий. Повысить коррозийную стойкость помогает цинк или полимерная пленка, которой покрывают металлические емкости изнутри. Снаружи их обрабатывают защитной краской или различными полимерами. Емкости, изготовленные из алюминия и нержавеющей стали, хоть и не имеют перечисленных недостатков, однако существенно дороже стальных.

Принципиальное значение для определения назначения изделия имеет вид жидкости, для хранения которой они создаются. В соответствии с этим критерием изделия делятся на следующие резервуары:

• для воды;
• для разных пищевых жидкостей;
• для хранения нефти и нефтепродуктов;
• для размещения сжиженного газа;
• для различной химической продукции и пр.

Преимущества емкостей из металла

Металлические резервуары имеют ряд преимуществ по сравнению с пластиковыми или бетонными изделиями. Это, прежде всего, долгий срок службы и прочность. Хрупкость пластика приводит к его ускоренному старению и разрушению, а бетон не любит длительного контакта с водой – из-за этого он разрушается. В отличие от них, сталь способна служить долгие годы при сильных морозах, жаре и больших механических нагрузках. Металлические емкости и резервуары являются лучшими по соотношению их стоимости и характеристик. Это стало причиной их высокой популярности.

Технологический процесс сварки емкостей

Производство вертикальных и горизонтальных резервуаров различаются технологией изготовления. Листовой метод применяют для горизонтальных конструкций, а вертикальные изделия производят методом монтажа листов металла из рулона.

Однако технология подготовительных работ не зависит от того, горизонтальный или вертикальный резервуар будет изготовлен. Она включает:

1. Оформление заказа на изготовление емкости (резервуара) на производстве с указанием сферы применения, размеров и прочей информации.
2. Разработка проекта на основе указанных в заказе данных. В нем, помимо конструкторской документации, должны быть прописаны материалы, из которых будет изготовлено изделие, и толщина их листов.
3. Изготовление емкости в соответствии с проектом. После окончания производства резервуар тестируют по следующим параметрам: прочность, герметичность и стойкость к износу.

Технология, в соответствии с которой происходит изготовление емкостей, имеет несколько этапов:

• Сортировка листов металла и деталей из него, а также их проверка на повреждения и качество изготовления.
• Формирование упаковки с листами, требуемыми для изготовления определенной емкости.
• Обработка кромок листов металла на специальном оборудовании и последующая их установка на станок для изготовления резервуара.
• Рулонирование и сварка емкостей.
• Изготовление герметичного резервуара. Технология сварки емкости предполагает несколько этапов, которые проходят на нижнем и верхнем ярусах станков.
• Укрепление готовых полотнищ емкости на каркасе и последующая их обработка: окраска, дополнение различными элементами.
• Маркировка резервуара является последним этапом. Все емкости обязательно его проходят, поскольку это металлоконструкции, к которым предъявляют специальные требования.

Внедрение на производственных предприятиях современного оборудования позволило автоматизировать практически все этапы изготовления резервуаров.

О способах сварки емкостей

Для изготовления качественного резервуара необходимо подобрать такую технологию и способ сварки емкостей, чтобы процесс соединения был высокоэффективным с экономической точки зрения и имел хорошую производительность. В то же время сварные швы должны быть однородными и показывать сплошность материала, при этом прочными, твердыми и пластичными, а также хладостойкими, иметь высокую ударную вязкостью и минимальную деформацию соединяемых деталей изделия.

В условиях промышленного производства используют следующие способы соединения для изготовления резервуаров: сварка емкостей полуавтоматом или автоматом с защитой флюсом, сварка емкости под давлением, механизированная работа в среде углекислого газа или смеси, в основе которой лежит аргон. Сварка емкости аргоном должна идти в соотношении 82 % основного газа и 18 % углекислоты.

Ниже размещена таблица, в которой можно ознакомиться со способами сварки, рекомендуемыми специалистами. Они разбиты по типам сварных швов, используемым для создания различных емкостей, и методам сборки резервуаров, включающим полистовой, рулонный и комбинированный.

Изготовления герметичной емкости ручной дуговой сваркой требует больших удельных тепловложений. Это способствует повышенной вероятности деформации конструкции при сварке, при этом работа происходит с низкой производительностью. Исходя из этого, следует ограничить использование данного метода для сборки емкостей.

Таблица № 1. Рекомендуемые специалистами способы сварки при рулонной сборке резервуаров.

Таблица 2. Рекомендуемые способы сварки емкостей при полистовой и комбинированной сборке.

Примечания:

·      В ветреную погоду сварка под углекислым газом должна происходить с использованием технологии, позволяющей увеличить стойкость струи защитного газа и устойчивость к образованию пор. Либо нужно обеспечить рабочую зону ограждениями, препятствующими проникновению ветра.

·      Любой из перечисленных швов может быть выполнен методом ручной дуговой сварки

Требования к оборудованию для сварки емкостей

Существует ряд требований, предъявляемых к оборудованию для производства резервуаров и емкостей. Оно должно обеспечивать:

• высокое качество швов;
• отличную скорость сварки;
• недопущение прожогов и коробления конструкций;
• небольшое время на обработку изделия после окончания сварки;
• малое количество выбрасываемых в ходе работ газов и небольшое разбрызгивание материала – этого можно достигнуть автоматической регулировкой тока;
• точность установленных параметров проплавления и вложения тепла.
  

Возможность регулировки проплавления, а также тепловложения позволяет снизить вероятность прожога изделий, чего требуют современные стандарты.

Особенности сварки габаритных металлических емкостей

Сварка стальных резервуаров больших размеров имеет свои особенности. Это длинные швы, работа в различных пространственных положениях и пр. Все это приводит к разнообразию вариантов средств и способов проведения сварки, а также материалов для ее проведения.

Значительная протяженность сварных швов является основной особенностью производства крупногабаритных емкостей из металла. Для таких работ больше всего подходит механизированный способ. Но при изготовлении резервуаров очень больших размеров часть сварочных операций приходится переносить на монтажную площадку.

Еще одной особенностью изготовления резервуаров большого размера стало использование в качестве материала сталей разных марок и толщины. Кроме того, важно обеспечить возможность сварки некоторых элементов конструкции в разном пространственном положении.

Наиболее важными частями крупногабаритных емкостей являются большие металлические листы. К ним, а также к качеству сварных швов предъявляются особые требования.

Выбор материалов, а также средств и способов сварки базируется на разнообразии всех вышеперечисленных особенностей. Например, надежность швов достигается сочетанием технологии и контроля сварки, основного, а также дополнительного (сварочного) материала, формы металлической конструкции.

Металлические резервуары большого размера изготавливают механизированным способом, с помощью электрошлаковой или автоматической сварки под защитой флюсом. Работа с патрубками, короткими швами в неудобном положении, технологической оснасткой идет, как правило, ручным методом покрытыми электродами. Может также использоваться сварка емкости для воды с использованием порошковой проволоки, а также механизированная с защитой углекислотой.

Присоединение деталей в вертикальном положении к крупногабаритным емкостям из сталей может проводиться с помощью электрошлаковой сварки. Это происходит исключительно в единичных технологических процессах. Электрошлаковая сварка пришла на смену ручной, дав возможность в несколько раз нарастить производительность труда, снизив затраты на изготовление продукции.

Почему работу лучше поручить специалистам

Опыт и высокая квалификация мастеров позволяет им выполнять заказы в соответствии с общепринятыми нормами и требованиями. Их основная работа – сварка емкостей, и они ее делают с высоким профессионализмом. Кроме того, специалисты могут изготавливать резервуары и емкости прямо у заказчика, что очень важно при работе с крупногабаритными изделиями. Данную услугу предлагают многие компании.

Индивидуальный заказ на изготовление емкости дает возможность скрупулезного расчета размеров и материала, соответствующего назначению.

Помимо всего прочего, в профессиональных мастерских проводится сварка емкостей из листового металла, цена которых соразмерна высокому качеству этих изделий.