Несколько типичных сварных соединений труб показано на рис. 96. Соединения, применяемые в прямоточных котлах Рамзина, изображены на рис. 96, а и б. Для труб, имеющих толщину стенки до 30 мм, применена V-образная разделка шва под углом 70°, а при больших толщинах — U-образная, позволяющая более удобно манипулировать электродом при проварке основа ­ния шва. В обоих случаях стык труб имеет перед сваркой небольшой зазор.

Достоинства этих соединений: дешевизна и легкость подго­товки стыка к сварке. К недостаткам относится возможность затекания металла внутрь с образованием наплыва на внутрен­ней стенке трубы и недостаточно хороший провар основания шва.

Рис. 96, Сварка трубопроводов высокого давления. а —V-образиая сварка прямоточных котлов; б— то же, U-образная сварка; в—стык без зазора; г, д—утолщение концов труб под сварку; е—сварка с подкладным кольцом; ж—сварка с утопленным подкладным кольцом; з—сварка с обсадкой концов труб; и —сварка встык разностенных труб; к—сварка горизонтальных трубопроводов; л— сварка вертикальных труб.

На рис. 96, в показано соединение, применяемое Витковицким заводов (Чехословакия) и рядом других заводов. Это соединение отличается от предыдущего отсутствием зазора между соединяе­мыми частями. К достоинствам его относится простота, деше­визна и отсутствие грата (наплыва) внутри трубы. Недостаток — большая, чем при других стыках, вероятность непроварки основания шва.

Утолщение концов труб (рис. 96, г и д) значительно усиливает стык, но подготовка труб под сварку сопряжена с рядом техно­логических трудностей.

Для предотвращения проникновения расплавленного металла внутрь трубы, лучшей проварки основания шва и центровки трубопровода предложено много конструкций сварки труб с при­менением металлических подкладных колец. Для уменьшения гидравлического сопротивления подкладные кольца довольно часто утапливают (рис. 96, ж, з, к, л), раздавая или протачивая для этого концы труб.

Взамен точеных или согнутых подкладных колец применяют иногда керамиковые или тальковые втулки, служащие для тех же целей, за исключением центровки труб. Тальковые втулки закладывают в месте стыка труб перед сваркой, а после сварки втулка легко выбивается из трубы или может быть вымыта про­точной водой. Втулки изготовляют из талькового порошка, за­мешанного на 5% -ом растворе столярного клея. Толщина стенок втулки 4—5 мм и диаметр ее на 1 мм меньше внутреннего диа­метра свариваемых труб.

В заводских условиях при изготовлении холодильников, теплообменников и других трубчатых аппаратов, требующих большого количества сварных стыков, наиболее рентабельной является сварка труб на контактных машинах методом опла­вления.

Довольно трудным процессом является удаление внутреннего грата, образующегося у сварного стыка в процессе осадки. Грат удаляют непосредственно после осадки трубы, пока он находится в горячем состоянии. В настоящее время применяют три способа удаления внутреннего грата, в зависимости от толщины труб и их изгибов. В прямых трубах грат выбивают дорном, закреплен­ным на конце длинной штанги.

При сварке изогнутых труб с толщиной стенки не более 4 мм концы их предварительно раздаются на несколько миллиметров по диаметру, а шлак в момент его выдавливания удаляется струей сжатого воздуха, подаваемого внутрь трубы под давле­нием 5—6 ат.

Более трудоемок процесс удаления грата из толстостенных труб при наличии изгибов по обе стороны стыка. Раздавать трубы с толстыми стенками трудно, поэтому грат у них удаляют «снарядами» с режущими кромками, которые передвигаются в трубе при помощи сжатого воздуха.

Кроме сварки трубопроводов встык, довольно широко при­меняются фланцевые соединения, в которых болты несут основ­ную нагрузку, а сварка служит только для герметизации уплот­нения.

На рис. 97, / показано болтовое соединение с шаброванным стыком, в котором губки стыка провариваются для обеспечения более надежной герметичности во время эксплуатации. В этом соединении, нашедшем широкое применение в германской прак­тике, требуется точная пригонка соединяемых частей, и надежность работы зависит от тщательности шабровки. До сварки должна быть достигнута полная герметичность, так, например, в одном случае такое соединение стояло без сварки 6000 эксплуатационных часов. Точность шабровки проверяется на краску с применением контрольного фланца.

Преимущества этого вида уплотнения заключаются в очень хорошей плотности, высокой износоустойчивости, даже при дли­тельных утечках пара, и нечувствительности к температурным колебаниям. К его недостаткам относятся продолжительная шабровка (так для стыка 150/200 мм требуются 2—3 дня), боль­шая нагрузка на болты, сказывающаяся на уменьшении срока службы соединения, и необходимость шабровки при всяком демонтаже [127].

В Германии для паропроводов при температуре свыше 475° и условном давлении 160—320 ат почти преимущественное при­менение нашло сравнительно новое мембранное соединение (рис. 97,//).

На уплотняемой поверхности каждого фланца к внутренней кромке приваривается плоское кольцо толщиной 3 мм; наружный диаметр кольца на 30 мм больше, чем диаметр уплотнительной поверхности фланца. После сборки фланцевого соединения при­жатые друг к другу кольца свариваются по их наружной кромке. Для такого соединения достаточна нормальная обработка фланца, причем тщательно выполненная сварка служит только для уплотнения, а всю нагрузку воспринимают болты.

Основные преимущества этого соединения: абсолютная гер­метичность при любых условиях эксплуатации; легкость сборки и демонтажа, причем повторная сборка того же соединения не требует последующей дополнительной обработки; уплотнение не вызывает деформации фланцевого соединения.

Недостатком соединения является то обстоятельство, что применение его ограничивается только местами, доступными для выполнения качественной сварки наружных кромок.

Рис. 97. Соединения труб и присоединение их к аппаратам.

I. Болтовое соединение с пришабренными торцами и сваркой губок стыка.

II. Сварное мембранное уплотнение.

III.          Фланцевое соединение с гребенчатыми прокладками.

IV.          Приварные (а) и свободные (б) фланцы.

V.            Фланцевое соединение с конусным уплотнением, выполняемое Витковнцким заводом (ЧехоСловакия).

VI Фланцы для кольцевых уплотнений на условное давление 64—250 am.

VII.        Общий вид фланцевого соединения с линзовой прокладкой на рабочее давление 120—300 am.

VIII.       Конструктивные размеры линз.

IX.          Шпильки и гайки разных типов для фланцевых соединений, а—шпилька типа С (по DIN 2509); б—шпилька типа А, гайка типа Д (по DIN 25100); л—шпилька типа С, гайка типа F (по DIN 25100).

X.            Соединение с колпачковой прокладкой.

XI.          Фланцевое со единение с двойным конусом (боченком).

XII.        Присоединение трубки с одинарным конусом.

XIII.       Уплотнение металлическим конусом труб, выводимых из аппарата высокого давления.

XIV.       Соединение труб внутренним диаметром 5 мм, работающих при давлении до 6000 — 8000 am.