Центратор для труб: для чего нужен и как использовать

Применение

Центраторы имеют обширную сферу применения. Это обусловлено тем, что они рассчитаны на сварку труб различных типов и диаметров. Ввиду этого их применяют при сборке трубопроводов в коммунальной и нефтегазодобывающей сферах. Центраторы служат для фиксации смежных фрагментов трубопровода при сварке.

Актуальность данных инструментов определяется большой сложностью совмещения соединения фрагментов магистральных трубопроводов путем сварки, особенно большого диаметра. Это обусловлено провисанием ввиду малой жесткости соединяемых фрагментов. Этого необходимо избежать, обеспечив соосность. В противном случае значительно снизится качество соединения. Причем нужно учитывать, что соосность далеко не всегда означает параллельность.

Фиксация фрагментов обеспечивает стабильные размеры зоны сварки. К тому же, если используется центратор для сварки, с внутренней стороны стыка не формируются перепады, вызывающие турбулентность потока и повышающие сопротивление при эксплуатации трубопровода. То есть названные дефекты ухудшают гидравлические параметры, вследствие чего требуется более мощное насосное оборудование.

Точное позиционирование обеспечивает одинаковую ширину сварочного шва по окружности в отсутствии подрезов, непроваров, наплывов, что повышает прочность. К тому же благодаря этому допустимо применение механизированной сварки.

Назначение

Основное назначение центратора – это надежная фиксация свариваемых элементов в правильном положении. Если две трубы будут смещены друг относительно друга или в процессе сварки они будут вибрировать или смещаться, то получить качественный шов будет невозможно. При серьезной нагрузке трубопровод может лопнуть в месте некачественно выполненного сварного соединения.

Совет! Чаще всего, центраторы применяют при выполнении сварных соединений труб большого диаметра.

Центровка при выполнении сварочных работ проводится с использованием специального прибора. Существует несколько разновидностей центраторов, но принцип работы у них один. Оба конца свариваемых деталей обтягивают обсадными кольцами и фиксируют их в нужном положении при помощи специального зажима.

Совет! Диаметр обсадных колец можно менять в зависимости от размера изделий, которые предполагается сваривать.

Преимущества использования

Применение центраторов для сварки труб имеет следующие преимущества:

• возможность выполнить шов максимально точно, высокое качество работы снижает риск аварий на трубопроводе;

• центраторы – это мобильные устройства, поэтому их несложно транспортировать;
• большинство моделей функциональны, с их помощью можно проводить работу с трубами из металла и полимерных материалов разных диаметров.

Виды

Для классифицирования центраторов используется несколько критериев:

• технологическое назначение;
• конструктивное исполнение;
• количество точек фиксации;
• сферу применения.

Под первым критерием подразумевается способ расположения инструмента. На основе этого их дифференцируют на варианты для наружного и внутреннего диаметров. Далее они рассмотрены более подробно.

Конструктивное исполнение подразумевает использование в устройстве деталей различной конфигурации и типа. Определяется назначением инструмента, в том числе конфигурацией трубопровода. Так, основная часть сегментов расположена по прямой, однако существуют и изогнутые участки.

Количество точек фиксации определяется диаметром трубопровода.

Сегменты небольшого размера фиксируют с одной стороны, а для труб от 400-600 мм используют двустороннюю фиксацию.

По сфере применения центраторы дифференцируют на бытовые и профессиональные. Модели первого типа отличаются компактными размерами, ручным приводом и невысокой стоимостью. Они рассчитаны, например, на сварку домашнего водопровода. Профессиональные варианты значительно более сложны и дороги. Они ориентированы на прокладку магистральных трубопроводов.

Наружные

Данные инструменты представлены разъемными конструкциями. Фиксация труб производится различными способами, на которых основана классификация наружных центраторов, приведенная далее. В целом, для данного типа принцип функционирования состоит в удержании с внешней стороны. Все наружные инструменты имеют маркировку, включающую буквенные символы «ЦН» и числовое значение пикового внешнего диаметра в мм.

• Многозвенные модели представляют собой конструкции из соединенных пальцевыми шарнирами звеньев. Встречается несколько технологий их стягивания: ручное, винтовым механизмом, силовым гидроприводом. Последний вариант характеризуется наибольшим усилием и, следовательно, обеспечивает наилучшее центрирование. Данные центраторы служат для труб диаметром до 2000 мм. Для них характерны проблемы с надежностью и долговечностью, обусловленные двумя факторами. Во-первых, со временем зазоры возрастают вследствие износа. Во-вторых, возможны поломки пальцевых шарниров.
• Арочные варианты включают 2 клеммы с откидными частями. Последние при центрировании накладываются друг на друга. Стягивание производится вручную либо гидравликой. Количество секций подбирают на основе диаметра. Такой центратор наружный проще по конструкции и надежнее моделей предыдущего типа ввиду меньшего количества деталей. К тому же он жестче. Однако такие варианты рассчитаны на трубы меньшего диаметра (до 900 мм).
• Эксцентриковые центраторы по конструкции близки к арочным. Отличие состоит в использовании эксцентрикового зажима для прижима клемм. Он обеспечивает ускоренное центрирование, однако требует высокой квалификации ввиду возможности самопроизвольного отсоединения при недостаточной фиксации. К тому же механизм быстро утрачивает прижимное усилие ввиду износа. На основе этого их используют для труб диаметром до 400-500 мм.
• Цепные центраторы включают в качестве основного конструктивного элемента цепь, а также стягивающий механизм. Последний имеет только ручной привод. Некоторые модели оснащены выравнивающими винтами, служащими для коррекции геометрии труб. Это наиболее мобильный и оперативный вариант центраторов. Поэтому такие инструменты применяют как при создании трубопроводов, так и при ремонте. Предельный диаметр для данных вариантов – 1400 мм.
• Струбцинные модели состоят из струбцин и рычажного механизма. На основе конфигурации целевых конструкций встречаются дуговые и прямоугольные струбцины. Нижний элемент обычно плоский. Механизм зажима чаще всего с ручным приводом, но бывает и с гидравлическим. Это компактные центраторы для труб малого диаметра. Обычно используются в коммунальной и бытовой сферах.

Наружные центраторы любого типа предполагают использование дополнительного оборудования в виде подставок, рабочих площадок, грузозахватных приспособлений и т. д.

Внутренние

Такие инструменты, в сравнении с внешними, отличаются сложной конструкцией. Это объясняется большей сложностью обеспечения соосности внутренних диаметров вместе с внешним. Принцип функционирования основан на оказании давления на стенки изнутри. В маркировке используется буквенное обозначение «ЦВ».

Значительное отличие внутренних центраторов от наружных состоит в том, что они рассчитаны на использование как при сварке, так и при эксплуатации трубопровода.

Во втором случае они служат для устранения прогиба под воздействием просадки грунта и собственным весом. Для большинства моделей эти возможности обеспечивает гидравлический привод. Причем предусмотрено регулирование скорости движения гидрозажимов, вследствие чего в системе управления гидроприводом используются двигатели постоянного тока.

Модели с ручным приводом рассчитаны на сварку конструкций внутренним диаметром до 300 мм, а обычные рассчитаны на трубопроводы более 2000 мм.

Специализированные модели для труб малого диаметра отличаются наличием пружинного зажима. По конструкции они аналогичны наружным центраторам для бурения нефтяных и водных скважин.

Принцип работ состоит в надвигании с использованием грузозахватного механизма трубы на вторую, в торце которой размещен центратор. Далее гидравликой создает требуемое усилие прижима. После этого можно начинать сварку. При этом необходимо наличие вентилятора ввиду сильного нагрева при работах.

Центратор внутренний применяемых при сварке труб с пенополиуретановым покрытием, используемых в магистральных сетях отопления и водоснабжения. Данный материал выполняет роль изоляции и служит для размещения кабеля, контролирующего состояние трубопровода. Поверх него наносится термостойкая оболочка. Ввиду этого сварка возможна исключительно с внутренней стороны.

Основные разновидности центраторов

Все механизмы, которые сегодня представлены в продаже, можно разделить на две категории. Это внутренние центраторы и наружные.

Оборудование наружного типа имеет обозначение «ЦН». Эти системы предназначены для монтажа на внешней стороне сочленяемых элементов. Вне зависимости от габаритных размеров, они просты в эксплуатации, легко монтируются на трубу и позволяют осуществить центровку максимально быстро и эффективно. Наружные устройства – это широкий печень центраторов. Выделяют эксцентриковые, звенные, гидравлические и другие конфигурации.

Внутренний центратор для труб, имеет обозначение «ЦВ». Представляет собой гидравлическую установку. Оборудование такого типа распирает края соединяемых труб изнутри, сдвигая среды друг к другу. Преимуществом является возможность использования инструмента для изделий разных диаметров.

Достоинства и недостатки

К основным достоинствам центраторов относят:

• повышение качества сварки за счет точного расположения и фиксации, что обеспечивает длительный эксплуатационный срок;
• снижение трудозатрат;
• мобильность;
• невысокую стоимость;
• многофункциональность, состоящую в применимости для труб разных видов и размеров.

Основным недостатком центраторов считают некоторое повышение стоимости работ. К тому же многие промышленные модели характеризуются большой массой (до сотен кг). Поэтому для их применения требуются грузоподъемные устройства. Это также усложняет и удорожает работы.

Также можно сопоставить наружный и внутренний виды.

Инструменты первого типа характеризуются следующими достоинствами:

• небольшими габаритами и массой для большинства моделей;
• простотой использования;
• возможностью применения при любых условиях.

Основной недостаток состоит в отрывочном ведении работ, обусловленном необходимостью постоянного передвижения инструмента.

Основное достоинство внутренних центраторов состоит в обеспечении непрерывной сварки. Однако это большие и тяжелые инструменты сложной конструкции, требующие применения подъемного оборудования.

Какими бывают?

Центраторы для выполнения сварочных работ классифицируют по нескольким признакам:

• по месту установки – бывают внутренние и наружные модели;
• по способу крепления выделяют арочные, цепные, струбционные, многозвеньевые, эксцентриковые;
• по сфере использования выделяют профессиональное и бытовое оборудование.

Совет! Профессиональные центраты – это функциональные модели, которые используются для сварки магистральных сетей. Бытовые модели предназначены для использования в частном строительстве, с их помощью можно самостоятельно провести строительство трубопровода на дачах или на участках загородных коттеджей.

Как выбирать?

Чтобы правильно выбрать модель центратора, нужно учесть условия, в которых устройство будет эксплуатироваться:

• Диаметр труб. Каждая модель имеет ограничения по диаметру труб, для которых её можно использовать.

• Материал. Так, трубы, имеющие полиуретановое покрытие, нельзя сваривать с применением наружных центраторов, необходимо использовать внутренние.
• Объем работ. Если планируется произвести сбоку трубопровода на участке частного дома, то достаточно использовать самый простой и дешевый вариант – цепной наружный центратор. Если же оборудование приобретается для проведения масштабных работ, то нужно отдавать предпочтение профессиональным моделям.
• Условия эксплуатации трубопровода. Если магистраль будет использоваться для транспортировки сред под давлением более 5 атм, то нельзя использовать устройства с ручным зажимом, требуется применение оборудования с гидроприводом.

Итак, центратор – это необходимое оборудование для проведения сварочных работ, если трубы соединяются встык. Выбирать модель центратора нужно с учетом того, какие трубы будут свариваться, а также с учетом давления транспортируемой среды.

Особенности сварки труб зимой

Такая работа с трубами в зимнее время имеет свои сложности. В условиях низких температур ухудшается отвод газов из расплавленного металла. Как результат, в соединении сохраняются остаточные напряжения, что приводит к повышенной хрупкости соединения.

При понижении температуры рекомендуется применять электроды марок:

• ­ УОНИ-13/13;
• ­ УОНИ-13/55;
• ­ СМ-11;
• ­ ВСЦ-1.

Их использование позволяет получать шов большей степени пластичности и вязкости.

Работа отличается особенностями:

1. Стык очищается от грязи, снега и льда.
2. Трубы соединяются с минимальными зазорами.
3. На оборудовании устанавливается сварочный ток ниже стандартного на 15–20%. Это дает возможность улучшить повариваемость металла.
4. Если стоят сильные холода, то предварительно ведется прогрев участка до 200 °C.

Существуют марки стали, которые хорошо варятся в условиях морозной погоды. К ним относятся 14ХГС, 14ГС, 19Г.