Центраторы для сварки труб: назначение, виды, особенности выбора

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.

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

Виды центраторов и их отличия

В зависимости от места установки они подразделяются на две категории: внутренние и наружные типы. По конструкции центраторы делятся на устройства для стыковки прямолинейных участков или соединяемых под углом. С учетом числа точек крепления на трубопроводе механизмы бывают одно и двухсторонние. Первые применяются для монтажа трубопроводов небольшого диаметра. Вторые ставят на обеих сторонах стыка, применяются при работе с диаметрами свыше 600 мм.

Для стыковки больших диаметров из любого материала, на сварку которых тратится много времени, используется внутренний центратор. В комплект входит гидравлический насос, двигатель, фиксаторы. При установке внутрь он распирает края стыкуемых участков, затем плотно сдвигает их.

Наружные центраторы устанавливаются на внешней стороне. По принципу действия это универсальные звеньевые зажимы. Разнообразие типов позволяет приобрести оборудование для работы в любых условиях. Независимо от размера они проще и удобней в эксплуатации.

Наружные центраторы для сварки труб

Их маркировка состоит из букв ЦН и числа, обозначающего максимально допустимый диаметр в мм. К распространенным типам относятся:

1. Многозвенные центраторы справляются с диаметром до 2 м. Собраны из элементов, соединенных шарнирами. Звенья стягиваются вручную натяжным винтом или гидроцилиндром.Внутренние центраторы чаще используются для стыковки труб больших диаметров
2. Арочные разновидности состоят из двух клемм с откидными элементами, которые во время работы накладываются друг на друга, а затем стягиваются ручным или гидравлическим механизмом. Рассчитаны для работы с трубами диаметром до 0,9 м. Они более долговечны, чем предыдущий вариант, так как нет шарниров, пальцы которых быстро изнашиваются. Число арок выбирается в зависимости от диаметра труб.
3. Цепные разновидности быстро приводятся в рабочее положение, поэтому применяются для прокладки новых и ремонта аварийных трубопроводов диаметром до 1,4 м. Однако натягивать цепь можно только вручную.
4. Эксцентриковые устройства похожи на арочные, но клеммы стягиваются эксцентриковым зажимом. При работе, от работника требуется высокое мастерство, так как неправильно зафиксированный эксцентрик может отсоединиться во время сварки. К недостаткам относится быстрый износ, из-за чего ослабляется усилие прижима. Сфера применения ограничена диаметрами 0,4 — 0,5 м.
5. Центраторами струбцинного типа стыкуются трубопроводы бытового назначения с небольшим диаметром. Из достоинств отмечается компактность, прижим ручной рычажным механизмом. Форма струбцин бывает прямоугольной или дугообразной.
6. Пружинные типы незаменимы для стыковки обсадных труб под землей, когда бурят скважины. Бытовой вариант применяется для прокладки металлических, полимерных трубопроводов и с ППУ.

Внутренние центраторы для сварки труб

Гидравлический привод этого оборудования обеспечивает внутреннее центрование труб и устраняет прогибы. Они могут появиться под действием собственного веса или от подвижек почвы. Регулировка скорости движения и усилия прижатия зажимов осуществляется с помощью двигателя постоянного тока, установленного на гидроприводе. На трубопроводах с диаметром до 0,3 м возможно применение ручного привода.

При стыковке внутренним центратором его вставляют внутрь трубы, а вторую с помощью грузоподъемного механизма надвигают. Гидроприводом производится прижатие торцов, стык проваривается. Для предотвращения сильного нагрева труб во время наложения шва используется вентилятор. Оборудование извлекается специальной штангой, затем вставляется в следующий стык. Перемещения производятся до окончания монтажа трубопровода.

Внутренние центраторы чаще используются для стыковки труб больших диаметров

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.

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.

Порядок установки

Установка центратора проводится в процессе подготовительного этапа сварочных работ. Порядок монтажа зависит от модели устройства. Но, в любом случае, нужно выполнить подготовительный этап, во время которого производится зачистка краев свариваемых труб.

Совет! Зачистку удобно проводить болгаркой со специальной насадкой в форме металлической щетки.

Внутренние модели

Действуют при установке внутренних центраторов так:

• оборудование вводится в торец одной из труб;
• вторая труба пододвигается к первой (при помощи грузоподъемной техники);

• гидравлический механизм создает необходимый прижим;
• после этого может производиться сварка.

Совет! При создании сварного шва трубы сильно нагреваются, поэтому необходимо использование воздушного охлаждения.

Наружные модели

Монтаж этого устройства проходит по-другому. Но сначала производится подготовительный этап, то есть, зачистка труб. Порядок действий:

• два отрезка трубы подводятся вплотную друг к другу;
• центратор надевают в месте соединения;
• производится затяжка центратором – вручную или при помощи механизма;
• после проверки надежности монтажа можно приступать к выполнению сварочных работ.

Советы и рекомендации

• Если объем предполагаемых работ небольшой, то наружный центратор выгоднее сделать своими силами. Это не потребует редких материалов и особых навыков. Нужна лишь обычная слесарная мастерская.
•  Какой бы тип центратора не применялся — наружный или внутренний, но всегда нужно осуществлять воздушное охлаждение свариваемых труб изнутри. Это делается особыми вентиляторными установками. В комплект поставки центраторов они не входят.

Некоторые другие виды центраторов для сварки труб

Кроме описанных выше двух наиболее распространенных категорий центраторов в общий перечень разновидностей данной техники входят и другие категории, менее популярные и более специфические. Здесь можно упомянуть такие центраторы, как:

• арочные;
• центраторы-струбцины;
• пружинные (для обработки обсадных труб в различных скважинах);
• центраторы для пропиленовых труб.

Таким образом, описанное вспомогательное оборудование для организации качественных сварочных работ представляется очень важным для строительной сферы. От правильности выбора и использования указанных приспособлений зависит в конечном счете прочность, надежность сварных соединений и, как следствие, длительность эффективной эксплуатации многочисленных трубопроводов.

Эффективный способ сделать сварной шов ровным и герметичным

Не секрет, что есть специальные приборы, приспособленные для выполнения идеально ровного реза поперечного сечения труб. Но, даже если рез сделан максимально ровно, совместить обе трубы срезами для качественного сваривания будет практически невозможно.

В результате сварной шов получится неровным и, как следствие, соединение будет недостаточно герметичным. Решением этой проблемы может послужить внутренний или наружный центратор для труб.

Особенности функционирования

Как металлические трубы, так и их ППУ аналоги, перед свариванием необходимо прислонить друг к другу максимально ровно, чтобы на стыке не было зазора.

Сделать такое совмещение срезов своими руками практически невозможно. Более того, совмещение срезов на порядок усложняется с увеличением диаметра труб. Поэтому, в ходе сборки канализационных систем и прочих трубопроводов без применения фитингов для канализации, используются специальные центраторы.

Прибор обхватывает две совмещаемые трубы и позволяет максимально точно присоединить их друг к другу, фиксируя в таком положении. После выполняется сварка с гарантированно высоким качеством шва. Затем устройство демонтируется, и трубопровод может использоваться по назначению.

Основные разновидности

После того как мы определились с тем, для чего используется центрующее оборудование рассмотрим то, какие разновидности устройств, представлены в продаже.

Все центраторы, которые сегодня можно приобрести в соответствующих магазинах подразделяются на две основные категории – внутренние и наружные.

• Устройства наружного типа обозначаются аббревиатурой ЦН и предназначены для установки и использования на внешней стороне труб. Устройства такого типа, независимо от габаритов, просты в использовании, легко устанавливаются и производят быструю и эффективную центровку.
  Приборы наружного типа представлены широким перечнем оборудования (эксцентриковые, звенные, гидравлические и прочие конфигурации).
• Внутренние центраторы обозначаются аббревиатурой ЦВ и представляют собой гидравлические установки. Приборы данного типа изнутри распирают края труб, сдвигая их срезы друг к другу. Достоинством оборудования является возможность применения на трубах различного диаметра.

Порядок монтажа на трубу

Принцип монтажа центратора принципиально не зависит от конкретного вида и модели устройства. Однако есть некоторые особенности у внутреннего и наружного. Они связаны с подготовкой трубы к сварке.

Установка внутреннего центратора

Чтобы осуществить правильно крепление устройства внутреннего типа к трубам, которые нужно сварить, следует совершить следующие действия:

• Прежде всего, нужно осуществить подготовительную работу – стыки свариваемых труб должны быть хорошо зачищены от краски, засорений, ржавчины и прочих посторонних включений. Делается это с помощью инструментов или специальных химических средств. В 1 случае наиболее популярна болгарка, на которую насаждается металлическая щетка.

Также можно воспользоваться обычной шлифовальной машинкой

Видео пример зачистки трубы перед сваркой.

В случае застарелых, сложно выводимых пятен краски можно также задействовать строительный фен – под действием горячих потоков воздуха краска начинает размягчаться, после чего ее легко можно удалить обычным наждаком.

В домашних условиях для зачистки можно использовать наждачную бумагу либо прибегнуть к помощи бытовой химии – например, краску можно растворить ацетоном, а затем протереть трубу досуха чистой тряпкой.

ВАЖНО. Работу с ацетоном нужно производить только на открытом воздухе в умеренно теплую погоду и вдали от источников открытого огня, поскольку вещество токсично и легко воспламеняется (достаточно +40 С).

• После проведения полной зачистки стыков нужно зафиксировать внутренний центратор на краю одной из них.
• Другая труба плотно пододвигается к первой, после чего создается предельный упор с помощью пружинного механизма (ручная подача) или гидравлических приводов.
• Удостовериться, что соединение сделано правильно и приступить к сварке.

Установка наружного центратора

Монтаж этого устройства принципиально отличается тем, что он фиксируется на внешней поверхности трубы. Соответственно, последовательно действий будет несколько другой:

• В начале также осуществляется зачистка стыков, как описано выше.
• Затем 2 отрезка подводятся друг к другу, и центратор одевается поверх них в месте соединения.
• Соединительные болты вставляются в специальные отверстия и крепко затягиваются.
• Наконец, проверяется надежность монтажа. и начинаются сварочные работы.

Видео инструкция по установке

Характеристики отдельных модификаций

После того как мы рассмотрели особенности общей классификации, рассмотрим характеристики отдельных модификаций центрующих устройств.

• ЦЗН – центратор звенный наружный предназначен для совмещения торцов труб с диаметром стыка от 50 мм до 2 метров.

Наружный центратор с шарнирно сочлененными звеньями

Важно: Эксплуатация устройств допускается в широком диапазоне температур окружающей среды от – 40 ºС до + 40 ºС.
Прибор конструктивно представляет собой многогранник с пластинчатыми звеньями на шарнирных сочленениях.

Стяжка совмещаемых элементов осуществляется посредством винтового механизма.

• ЦЗН-Г – центратор звенный наружный гидрофицированный представляет собой видоизмененную разновидность предыдущего устройства.
  Существенным отличием данной модификации от предыдущей является простота эксплуатации и отсутствие необходимости в приложении существенных физических усилий. В итоге, процесс совмещения свариваемых элементов существенно ускоряется без ущерба для качества готового результата.
  Устройство состоит из пластинчатых звеньев на шарнирном сочленении, но для приведения звеньев в движение применяется не винтовой механизм, а гидравлика. Допустимый диаметр труб колеблется в диапазоне 720-2020 мм
• ЦАН-Г – центратор арочный наружный гидрофицированный предназначен для работы с диаметром поперечного среза 325-820 мм.

Установка арочного типа для совмещения стыков с большими диаметрами

Устройство представляет собой разъемную конструкцию, состоящую из соединенных шарнирами секций. Применение устройства с такой конструкцией гарантирует дополнительное удобство при установке на стык.

В устройстве применены дугообразные секции, которые сжимаются, подгоняя срезы стыка. Количество дугообразных секций определяется диаметром труб.

Каждая из используемых секций оборудована специальными упорами, которые надёжно фиксируют совмещаемые элементы, обеспечивая при этом оптимальное качество и герметичность стыка. Непосредственно на секциях закреплены гидроприводы, рассчитанные на максимально развиваемое усилие до 5 т.с.

• ЦНЦ – центратор наружный цепной нажимного типа представляет собой устройство с ручным приводом, предназначенное для работы с диаметром поперечного среза от 426 до 1420 мм.

Цепные тиски

В отличие от звенных аналогов, цепные установки способны обеспечить большее усилие при проведении центровки. Приборы данного типа могут применяться как при строительстве, так и при ремонте трубопроводов.

Важно: Цепная конструкция построена с применением быстросъёмных механизмов, что положительно сказывается на производительности эксплуатации.

• ЦНЭ – центратор наружный эксцентриковый применяется для работы со стыками диаметром от 89 до 426 мм.

Зажим с эксцентриковым механизмом

Устройство состоит из нескольких захватных дуг, приводимых в движение эксцентриковым зажимом. Устройство может, применяется для работы с трубами различного диаметра посредством перестановки оси эксцентрика или за счет применения специальных проставок.

• ЦВ – центратор внутреннего типа гидравлический предназначен для совмещения торцов поворотных и неповоротных труб.

Установка для внутреннего совмещения стыков

Устройство при необходимости не только совмещает стыки, но и придает их срезу наиболее правильную круглую форму. Использование таких устройств позволяет строить трубопроводы с применением непрерывной автоматической сварки.

• ЦС – центратор-струбцина применяется для работ с трубами малого диаметра.

На фото центратор-струбцина

Это свойство и доступная цена делают устройство наиболее популярным среди непрофессиональных и начинающих сборщиков трубопроводов. (См. также статью Сварка труб встык: особенности.)

Итог

Исходя из всего вышесказанного, можно подвести итог, что использование внутренних центраторов для сваривания труб делает процесс организованным и качественным, что немаловажно такой сфере деятельности как строительство.

Благодаря правильному выбору данного изделия и применения всех рекомендаций, результат получится прочным и надежным, что увеличит во времени эффективную эксплуатацию трубопровода.