СВАРНОЕ СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ

1. Область техники. Полезная модель "Сварное стыковое соединение труб" относится к сварочному производству, а именно к стыковой сварке труб с остающейся подкладкой, электрической дугой плавящимся и неплавящимся электродами, преимущественно тонкостенных труб диаметром до 200-300 мм. Полезная модель особенно эффективна при стыковой сварке тонкостенных труб малого диаметра 10-100 мм с остающейся подкладкой в форме кольца, которое приваривается в процессе сварки к соединяемым встык трубам и может использоваться для стыковой сварки труб в полевых условиях ферменных трубчатых конструкций, например ферменных фюзеляжей самолетов, стрел кранов и др. конструкций.
2. Уровень техники. Основными дефектами при стыковой сварке труб "на весу", т.е. без всяких приспособлений, облегчающих труд сварщика являются прожоги, протекания жидкого металла внутрь труб, непроплав и трудности позиционирования труб, т.е. взаимного расположения. Поэтому для облегчения сварки и повышения прочности сварного соединения используют "подкладное кольцо", [1] В.Н.Петров "Сварка и резка нержавеющих сталей", Ленинград, из-во "Судостроение", с.87-88 по другой терминологии "остающаяся подкладка".
В процессе сварки кольцо, установленное в зоне стыка труб проваривается на глубину до 2/3 своей толщины и приваривается к ним, обеспечивая полное проплавление по всей толщине соединяемых труб, и соответственно расчетную прочность.
В источнике [2] "Справочник сварщика" из-во "Машиностроение", Москва, 1967 г., с.153 указано: "Основное условие получения качественного сварочного соединения - точная подгонка подкладки. Зазор между подкладкой и кромками не должен превышать 0,5-1 мм". Такая точность может обеспечиваться механической обработкой внутренней поверхности труб и кольца, как например рекомендовано в книге [3] "Технология производства сварных и железных конструкций" из-во "Машиностроение", Москва, 1966 г., с.20, что в полевых условиях трудоемко и нерационально.
Ближайшим аналогом (прототипом) является сварное стыковое соединение труб, описанное в источнике [1] на ст.88, рис.28 л. Оно содержит две состыкованные трубы с "v" образной разделкой в зоне сварки, в зоне сварки установлена остающаяся подкладка, в виде трубчатой вставки (кольца). При сварке труб вставка проваривается до 2/3 ее толщины, тем самым препятствуя прогару и протеканию металла внутрь трубы.
Недостаток этого соединения в том, что вставка должна быть точно изготовлена, а это затруднительно, поскольку диаметр труб не постоянен, и она не может быть плотно подогнана, кроме того неплотная посадка вставки не позволяет удерживать и ориентировать трубы относительно друг друга без дополнительного приспособления, что является недостатком при сварке в полевых условиях.
3. Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели, как технического решения выражается в совокупности следующих признаков:
1) В зоне сварки сварного стыкового соединения труб установлена внутри остающаяся трубчатая вставка-подкладка;
2) В трубчатой вставке-подкладке образована продольная прорезь под углом к оси вставки;
3) Примыкающие к прорези участки вставки-подкладки смещены вдоль прорези в разные стороны.
Таким образом, новым признаком, неизвестным из уровня техники является конструкция вставки-подкладки, а именно указанные выше в п.2 и 3, которые совместно известными признаками по п.1 обеспечивают технический результат, заключающийся в плотной посадке вставки-подкладки в соединяемых трубах при малой трудоемкости подготовки под сварку, как самих труб, так и вставки-подкладки, что в свою очередь полностью исключает прогар и вытекание металла из шва.
Из вышесказанного следует, что задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является повышение качества и стабильности сварки стыкового соединения труб при отклонении внутренних размеров труб, так и вставки-подкладки.
4. Краткое описание чертежей. Более полно сущность полезной модели будет понятна из нижеследующего описания чертежей на которых:
Фиг.1 Осевое сечение сварного стыкового соединения труб;
Фиг.2 Вид со стороны прорези на вставку подкладку;
Фиг.3 Поперечное сечение вставки подкладки;
Фиг.4 Вид со стороны прорези на вставку-подкладку, со смещенными участками;
Фиг.5 Установка вставки-подкладки в одной из труб.
5. Осуществление полезной модели. Сварное стыковое соединение труб на фиг.1 содержит две соединяемые встык трубы 1 и 2 с разделкой 3, 4 концов труб, под сварку или без разделки, если трубы тонкостенные. Внутри труб, в зоне сварки установлена остающаяся вставка-подкладка 5, которая в процессе сварки приваривается к трубам до 2/3 ее толщины и остается внутри. В ней под углом α к оси вставки, меньше угла трения, (фиг.2) образована прорезь 6, стороны которой 7 и 8 соединены (сжаты) и смещены совместно с участками вставки, прилегающими к ним 9, 10 в разные стороны вдоль самой прорези (фиг.4). Это позволяет уменьшить диаметр вставки 5 за счет сжатия и смещения.
Как правило, вставка 5 изготавливается при сварке тонкостенных труб 0,8-3 мм из самих соединяемых труб. При этом размеры ширины прорези 6 и смещение прорези "L" выбираются такими, чтобы вставка 5 под небольшим усилием (ударом) по торцу "А" входила в трубу, например 1 (фиг.5) на половину длины, после чего они фиксируются в трубе сваркой-прихваткой 11, а на другой трубе 2 выполняется выемка 12 под прихватку 11. Для облегчения установки труб на вставке образованы фаски 13 и 14.
После фиксации вставки 5 в трубе 1 прихваткой 11, ударами по торцу В разжимают вставку 5 (действие клина), и она плотно прижимается к внутренней поверхности трубы 1 и заклинивается в ней, поскольку прорезь 6 располагается под углом к оси трубы вставки меньше угла трения. Затем на вторую половину вставки 6 насаживают вторую трубу 2 до упора в трубу 1 после чего производят сварку кольцевого шва 15.
Плотная посадка вставки-подкладки 5 в трубах 1 и 2 обеспечивает фиксацию труб 1 и 2 относительно друг друга, что является технологическим преимуществом особенно в полевых условиях, исключает прогар, непроплав и протекание металла внутрь труб, обеспечивая качественную ручную сварку и облегчая работу сварщика.