La qualità ideale della saldatura è particolarmente importante quando si eseguono lavori di posa dei tubi. A tale scopo sono stati sviluppati centralizzati per la saldatura di tubi. Solo i saldatori professionisti coinvolti nella costruzione di condotte principali e locali possono veramente apprezzare l'importanza di attrezzature così speciali. Dopotutto, "a occhio" è estremamente difficile combinare esattamente i bordi dei tubi.
È facile intuire che oltre al compito principale, i dispositivi meccanici per il centraggio preciso delle estremità dei tubi e la formazione di giunti stretti risolvono un altro problema. Questa attrezzatura, che mantiene l'esatta unione dei bordi tra loro non solo prima, ma anche durante la saldatura, può accelerare notevolmente questo processo.
L'assemblaggio di tubazioni di alta qualità non inizia con una saldatura di alta qualità. Per quanto bene sia eseguita questa operazione, è difficile sperare in un risultato positivo senza un adeguamento preliminare dell'allineamento dei due frammenti di tubo collegati.
Di particolare importanza è la precisione di giunzione di tubi principali cilindrici destinati al trasporto di gas naturale, al pompaggio di prodotti petroliferi, prodotti chimici e altri materiali pericolosi per la salute umana. In questo caso, la disponibilità di dispositivi per una saldatura impeccabile non è una piacevole aggiunta alla comodità dei lavoratori, ma un'esigenza urgente.
L'esatta coincidenza delle strutture metalliche lungo l'asse comune è assicurata proprio dal dispositivo di comando-fissaggio a forma di centralizzatore.
Giunti saldati di tubi: a - girevole, b - non girevole, c - orizzontale.
La gamma delle dimensioni di lavoro dei tubi serviti da questa apparecchiatura è molto ampia. In particolare i centralizzatori per, a seconda del loro design e delle loro dimensioni, sono in grado di lavorare prodotti all'interno dei loro diametri da 25 mm a 6000 mm.
Qualsiasi centralizzatore per la saldatura svolge un'altra importante funzione. Grazie all'impugnatura rigida del corpo tubolare, questo dispositivo previene jitter e oscillazioni altamente indesiderati del pezzo. Se questa condizione viene trascurata durante la saldatura, al minimo carico in futuro, la cucitura risultante potrebbe scoppiare. Probabilmente non vale la pena descrivere le conseguenze della formazione di sottili microfessure alle articolazioni e la loro vulnerabilità ai primissimi carichi di lavoro.
Attualmente, tutti i centralizzatori più diffusi si dividono in esterni (esterni) e interni. I loro nomi corrispondono pienamente al luogo di installazione dell'attrezzatura specificata: i meccanismi esterni sono montati sul lato esterno del tubo, quelli interni svolgono le loro funzioni pur essendo nelle cavità del tubo.
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Il centratore esterno è una sorta di grande fascetta che, avvolgendosi attorno ad una struttura cilindrica, trattiene le estremità di due tubi in una posizione fissa coassiale. Rispetto al centralizzatore interno, la versione esterna è più facile da installare e comoda da usare.
Un'altra importante caratteristica di questo tipo di centralizzatori è la loro capacità di raddrizzare tecnicamente i bordi del tubo, che per qualche motivo hanno acquisito la forma di un'ellisse irregolare. Senza eliminare un tale difetto, è quasi impossibile fornire un cordone di saldatura di alta qualità e massima durata.
A seconda dello spessore delle pareti dei tubi e dei loro diametri complessivi, i dispositivi di centraggio esterno sono suddivisi in diversi gruppi.
Tecnicamente, la categoria più semplice di tali centralizzatori è la categoria dei dispositivi di collegamento. Esternamente, assomigliano a un poliedro, dotato di un sistema interno di anelli. A seconda del tipo di oggetto da saldare, questi collegamenti possono avere lunghezze uguali o diverse e il loro numero dipende dal diametro del tubo.
Questo tipo di centralizzatori viene utilizzato per lavorare con tubi con un diametro di 50-1500 mm. Tale dispositivo è fissato sul corpo del tubo con l'aiuto di morsetti speciali.
I centralizzatori di collegamento esterni idroficati sono una versione avanzata dei dispositivi di collegamento standard. Differiscono dalla "base" in quanto vengono serrati sul tubo non con le mani, ma con l'aiuto di un martinetto manuale. A causa di ciò, il centralizzatore comprime il cilindro di metallo con grande sforzo, il che ha un effetto positivo sulla qualità del lavoro. Unisce perfettamente i tubi tra loro nella gamma di diametri da 72 cm a 162 cm.
Per eliminare l'ellitticità indesiderabile dei tubi, viene utilizzata una versione modernizzata dei centralizzati idroficati di collegamento. Implica l'uso di un martinetto elettrico o pneumatico in questo dispositivo. Il gruppo di centralizzatori di catena combina dispositivi il cui funzionamento si basa sull'utilizzo di una catena tesa attorno ai tubi da saldare. Il vantaggio di questo tipo è la sua versatilità. I centralizzati a catena sono in grado di lavorare con tubi di vari diametri che vanno da 90 mm a 1000 mm.
I centralizzatori eccentrici vengono utilizzati per la saldatura di tubi di grande sezione. Si basano su due archi d'acciaio. A differenza dei centralizzatori di collegamento, in cui i collegamenti sono fissati con ganci speciali, gli archi nei dispositivi eccentrici, quando regolati su un determinato tubo, sono uniti da un ponticello di regolazione aggiuntivo. Va notato che lo stesso centralizzatore con eccentrico può essere utilizzato per lavorare con tubi di diversi diametri. Questo fattore rende questo dispositivo più conveniente, ma anche più costoso.
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Questo tipo di centratore è uno degli accessori di installazione tecnicamente più complessi rispetto ai centralizzatori esterni. Questi centralizzatori agiscono sulle pareti del tubo dall'interno del cilindro da saldare.
Fondamentalmente, il funzionamento di questa apparecchiatura è il seguente. Per mezzo di un sistema idraulico, una certa forza viene trasmessa ai morsetti: i corpi di lavoro del centralizzatore interno, situati su due file lungo l'intero diametro esterno del dispositivo. Con una determinata forza di compressione, gli spremiagrumi fanno scoppiare le estremità del tubo dall'interno.
Pertanto, i tubi sono fissati saldamente in una determinata posizione coassiali tra loro fino alla fine della saldatura. A causa della grande forza idraulica applicata alle presse, l'attrezzatura specificata affronta bene il compito tecnologico già menzionato sopra: corregge la sezione ellissoidale del tubo verso la corretta configurazione cilindrica.
Quando installato all'interno della tubazione, tale centralizzatore viene fissato sul bordo di una sezione di tubo e l'altra sezione viene spinta sull'apparecchio. Al momento del fissaggio di entrambe le sezioni tra le estremità dei tubi, rimane un determinato divario tecnologico, necessario per la saldatura.
Il centralizzatore interno si muove nella cavità della tubazione mediante un'apposita asta meccanica. Per tirare il meccanismo, che di solito ha un peso piuttosto elevato, vengono utilizzate varie attrezzature speciali (compresi i trattori).
Il movimento avviene lungo l'intera lunghezza della condotta, quindi questa attrezzatura ausiliaria è solitamente progettata per un lungo processo di posa dei tubi. In questo caso, la saldatura viene eseguita praticamente senza interruzioni significative.
I centralizzatori interni si comportano bene con differenze di temperatura significative. Sono utilizzati con successo nell'intervallo di temperatura da -40 a +45°C.
Il collegamento di testa degli elementi delle tubazioni principali, in particolare per tubi di grande diametro, è un compito difficile. La bassa rigidità delle sezioni collegate predetermina problemi di cedimento delle tubazioni e il minimo disallineamento peggiora la qualità del collegamento, con conseguenti gravi conseguenze. Pertanto, prima del collegamento, le sezioni adiacenti della tubazione devono essere fissate in modo sicuro e corretto. Questo ruolo è svolto dai centralizzatori per la saldatura dei tubi.
La funzione del centralizzatore è quella di garantire la necessaria coincidenza (non parallelismo!) degli assi dei tubi prima di iniziare la loro saldatura. Di conseguenza, le dimensioni della zona saldata sono stabili, quindi il processo può essere meccanizzato. Inoltre, con l'uso dei centralizzatori, si escludono differenze nel diametro interno alla giunzione. Di conseguenza, i centri di possibile turbolenza del flusso del fluido di lavoro scompaiono quando viene pompato attraverso la tubazione e diminuisce anche il valore del coefficiente di resistenza. Di conseguenza, diminuisce anche la potenza specifica delle apparecchiature di pompaggio della condotta principale.
I seguenti requisiti sono imposti alla progettazione dei centralizzatori:
La classificazione delle tipologie più comuni di centralizzatori può essere effettuata secondo i seguenti parametri:
L'utilizzo di centralizzatori aumenta alquanto il costo della saldatura, ma questo è l'unico inconveniente dei dispositivi in esame. Inoltre, il peso della maggior parte dei modelli industriali di centralizzatori può raggiungere centinaia di chilogrammi, quindi la loro installazione e il loro funzionamento richiedono l'uso di dispositivi o meccanismi di sollevamento.
Tali dispositivi (indicati dalle lettere TsN seguite dall'indicazione del valore limite del diametro esterno in mm) sono una struttura multi-link staccabile, che si differenzia per un diverso modo di collegare le estremità saldate dei tubi. I seguenti tipi di centralizzatori esterni sono i più utilizzati:
Tutti i modelli di centralizzatori per tubi esterni vengono utilizzati solo in combinazione con apparecchiature aggiuntive. Ciò include supporti, dispositivi di sollevamento (ganci per gru), piattaforme di lavoro per il centraggio, ecc.
I progetti di tali dispositivi sono più complessi, poiché devono garantire l'allineamento dei diametri interni dei tubi. I centralizzatori interni (indicati con TsV), oltre al fissaggio esterno, devono prevedere anche quelli interni, pertanto vengono utilizzati per collegare tubi con rivestimento in schiuma poliuretanica (PPU).
Una caratteristica distintiva di tali tubi, ampiamente utilizzati nei principali sistemi di riscaldamento dell'acqua e di approvvigionamento di acqua calda, è la presenza di uno strato protettivo di isolamento in schiuma di poliuretano, in cui è posizionato un cavo che fornisce il monitoraggio remoto dello stato della tubazione. Dall'alto, l'isolamento in PPU è ricoperto da una guaina non metallica resistente al calore, quindi la saldatura dei giunti dei tubi in acciaio in questo caso è possibile solo dall'interno.
Una caratteristica dell'uso dei centralizzatori interni è che possono essere utilizzati nel funzionamento a lungo termine della pipeline. Di norma, includono un azionamento idraulico, che fornisce non solo il centraggio, ma elimina anche la deflessione del tubo sotto il proprio peso o come risultato del cedimento del suolo nel sito della tubazione. Il sistema di controllo dell'azionamento idraulico del centralizzatore interno si basa sull'utilizzo di motori in corrente continua, poiché prevede la regolazione della velocità di movimento delle pinze idrauliche.
Per tubi con diametro interno fino a 300 mm è possibile utilizzare centralizzatori interni ad azionamento manuale.
I centralizzatori interni funzionano in questo modo. Il dispositivo viene inserito in una delle estremità del tubo, mentre la seconda viene fatta avanzare tramite un dispositivo di presa del carico. L'idraulica crea la forza di serraggio necessaria, dopo di che viene eseguita la saldatura. Durante il processo di saldatura, il tubo diventa molto caldo, quindi una ventola di raffreddamento è d'obbligo.
I design specializzati includono centralizzatori per tubi stretti. Hanno un morsetto a molla e sono un tipo di centralizzatori esterni utilizzati nella perforazione di pozzi profondi sott'acqua o petrolio.
I criteri di selezione iniziale sono:
Quando si acquistano centralizzatori per la saldatura di tubi, è necessario prima familiarizzare anche con il profilo dei prodotti principali del produttore. Concentrandosi sulle prestazioni di esportazione di questi dispositivi, va notato che i prodotti di Vietz (Germania) e Clamp (USA) hanno la migliore qualità.
La qualità di assemblaggio di una tubazione saldata dipende da molti fattori, inclusa la precisione di posizionamento dei singoli elementi. Questo vale per linee di diverso diametro. Prima della saldatura, tubi e raccordi devono essere installati nella posizione di progetto e fissati saldamente. Oltre ai supporti fissi, per questo vengono utilizzati dispositivi rimovibili: centralizzatori. I dispositivi consentono di unire i tubi senza spostare i bordi di saldatura e di creare fessure di saldatura.
Per posizione rispetto al tubo, i centralizzatori sono divisi in due tipi: esterni e interni. I dispositivi si differenziano anche per il design degli elementi di chiusura e dell'azionamento.
all'aperto
Centralizzatori di questo tipo sono fissati sulle superfici esterne dei tubi uniti. Hanno un design relativamente semplice e un peso ridotto. Tali centralizzatori vengono utilizzati per unire tubi con un diametro fino a 2000 mm. I seguenti meccanismi sono più apprezzati dagli installatori:
Interno
Consentono la saldatura continua dei tubi, poiché non si sovrappongono al giunto. I centralizzatori interni sono caratterizzati da un'elevata complessità di progettazione. Questi tipi di centralizzatori vengono utilizzati per saldare tubi con un diametro superiore a 2000 mm.
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La saldatura dei giunti di una tubazione in metallo o PPU è un compito molto responsabile. È dalla qualità delle saldature e dalla corretta pendenza a livello della rete idrica, fognaria o di riscaldamento che dipenderà la loro durata.
La cosa più difficile nel processo di saldatura dei tubi è centrare i giunti prima di iniziare a saldare. Ciò è particolarmente vero per i prodotti di grande diametro. I centralizzatori automatici dei tubi aiuteranno a far fronte a questo compito senza perdere tempo e fatica.
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Ogni saldatore sa che il fissaggio affidabile degli elementi da saldare è la chiave per un buon risultato. Se i tubi preparati per la saldatura non sono centrati e fissati saldamente, possono vibrare e oscillare durante il funzionamento. Questo porterà a la cucitura risulterà voluminosa, debole e inaffidabile. Al minimo carico, può fuoriuscire o addirittura scoppiare.
Tale negligenza è inaccettabile anche quando si installano tubazioni domestiche di piccolo diametro con poca pressione e nessun carico esterno. Per quanto riguarda le autostrade industriali, in particolare sotterranee, tale irresponsabilità può essere molto costosa in futuro.
Ecco perché nel processo di saldatura dei segmenti, in particolare di grandi diametri, vengono sempre utilizzati centralizzatori o guide per tubi.
Il loro compito è fissare in modo sicuro il giunto della tubazione per garantire una saldatura di alta qualità.
I centralizzatori sono costituiti dal corpo del dispositivo (meccanismo di tensionamento), un supporto o gancio e singoli elementi di composizione, modificando il numero dei quali è possibile collegare linee di diversi diametri, anche piccoli.
Questa attrezzatura è fissata attorno al giunto di due tubi preparati per la saldatura e attratti saldamente mediante un meccanismo di tensionamento.
Il centralizzatore può essere sia esterno che interno. I centralizzatori interni vengono utilizzati principalmente per il fissaggio di tubazioni in PPU, o nei casi in cui lo spazio di lavoro non consenta l'utilizzo di un meccanismo esterno.
Negli altri casi ne viene utilizzato uno esterno. Ciò è dovuto al fatto che la guida interna è più costosa e molto più difficile da installare.
Si segnala inoltre che il centralizzatore per la saldatura di tubi in poliuretano espanso di grande diametro - Il dispositivo è abbastanza ingombrante e pesante. Pertanto, il suo utilizzo richiede l'uso di apparecchiature aggiuntive.
Come ogni dispositivo, tubolare i centralizzatori hanno i loro vantaggi e svantaggi.
Ci riferiamo ai vantaggi:
Gli svantaggi di questa attrezzatura sono associati principalmente al suo ingombro.
Sebbene i centralizzatori di tubi presentino una serie di svantaggi, non c'è niente di più affidabile per la saldatura di tubazioni, soprattutto per scopi industriali. Questo dispositivo si ripagherà con gli interessi grazie all'installazione di tubazioni affidabili, che durerà per anni.
Esistono due modi per dividere i centralizzatori di tubi in sottospecie. Sono suddivisi in base all'area di fissaggio e al metodo di fissaggio.
A seconda dell'area di fissaggio, il meccanismo di guida per tubi in PPU o in metallo può essere interno ed esterno.
Se i meccanismi interni possono funzionare solo grazie alle pompe idrauliche, quelli esterni possono essere suddivisi in molte altre categorie in base al metodo di fissaggio alle giunzioni dei tubi in PPU o di qualsiasi altro prodotto di grande e piccolo diametro.
Oltre alle guide principali e più comunemente utilizzate, esistono diversi dispositivi meno diffusi:
L'installazione di centralizzatori esterni è leggermente diversa da quella interna. Viene eseguito in modo più semplice e rapido.
Come montare l'unità interna:
Procedura di installazione dell'unità esterna:
La scelta di un centralizzatore per la saldatura dei tubi è forse uno dei compiti principali nella disposizione di un sistema di approvvigionamento idrico, fognario o conduttura di calore.
È questa attrezzatura che consentirà di collegare ermeticamente i tubi e mantenere il corretto angolo di inclinazione, che è la chiave per l'affidabilità e la durata di qualsiasi pipeline. Le sfumature sono:
Tubi di grandi dimensioni (diametri, lunghezze) sono difficili da unire manualmente in modo che i bordi si incontrino esattamente e senza distorsioni. A tale scopo vengono utilizzati dispositivi meccanici: centralizzatori per la saldatura di tubi. Forniscono una vestibilità perfetta, che consente di realizzare un cordone di saldatura di alta qualità. Sono utilizzati principalmente durante la conduzione di condotte principali e locali. La gamma di dimensioni dei tubi collegati tramite centralizzatori varia da 25 mm a 6000 mm.
Vantaggi dell'utilizzo dei centralizzatori:
I centralizzatori sono indispensabili durante la costruzione di ingombranti condotte principali per il pompaggio di gas, petrolio, prodotti chimici e altri liquidi e gas pericolosi. Ciò aumenta leggermente i costi, ma garantisce la corretta qualità del giunto saldato. I tubi in sezioni sono assemblati su supporti, linee, basi mobili di saldatura per tubi.
In base allo scopo tecnologico e al luogo di applicazione, i centralizzatori si dividono in due gruppi:
Svolgono le stesse funzioni, ma non possono essere utilizzati ovunque, ma solo a determinate condizioni, sostituendosi a vicenda. Ad esempio, quando si collegano segmenti di tubo rettilinei dello stesso diametro, è possibile utilizzare centralizzatori sia esterni che interni. Quando si collega il tubo al gomito, il dispositivo non può essere installato all'interno e viene utilizzato un dispositivo esterno per fissare gli elementi. I centralizzatori aumentano la produttività e la qualità dell'assemblaggio per tubazioni grandi e piccole. Possono essere utilizzati per saldare qualsiasi tipo di connessione (dritti, curve, tee, valvole, flange).
I centralizzatori interni consentono di meccanizzare il processo di assemblaggio della tubazione, mentre il giunto è interamente disponibile per la saldatura, la cucitura viene applicata in continuo, senza l'installazione di puntine. L'uso di centralizzatori facilita notevolmente il lavoro del saldatore, in quanto consente di applicare l'intera cucitura in una volta e senza fermarsi.
A seconda delle dimensioni dei tubi, i centralizzatori possono avere un design diverso:
L'interno distribuisce in modo più uniforme la differenza nei perimetri l'uno rispetto all'altro in tutto il giunto. Sono in grado di correggere piccole ammaccature, deviazioni dalla cilindricità e portare le estremità al cerchio corretto.
Se viene costruita una grande condotta principale, vengono utilizzati centralizzatori idraulici semoventi. Sono in grado di percorrere lunghe distanze tramite telecomando.
I centralizzatori interni (distanziatori) forniscono la coincidenza più accurata dei bordi dei tubi, poiché la superficie interna del tubo è considerata la base. Meccanismi sufficientemente potenti possono eseguire l'allineamento dei bordi e sono usati come espansori. Aumentano il grado di meccanizzazione e la produttività di assemblaggio di quasi tutte le sezioni della condotta.
La saldatura di sovrapposizioni, giunti con differenza di diametri, curve, inserti curvi, squadrette, fissaggio di armature viene eseguita utilizzando centralizzatori esterni. Hanno un design diverso, che non differisce sostanzialmente l'uno dall'altro. L'elemento di lavoro principale sono due staffe collegate da una cerniera, la loro larghezza è tale da catturare le due estremità dei tubi agganciati. Il centralizzatore, infatti, è un dispositivo di fissaggio portatile ad azione indipendente.
In base alla progettazione, i centralizzatori si distinguono:
Tutti i dispositivi di cui sopra hanno un peso abbastanza grande e grandi dimensioni. Se il giunto da saldare è di grande diametro, allora sono l'ideale e sono poco pratici per assemblare tubi di piccolo diametro. Per loro sono stati creati appositamente dispositivi portatili leggeri per il centraggio di tubi di piccolo diametro:
Tali dispositivi consentono di centrare solo tubi dello stesso diametro. Con l'aiuto di un morsetto, le estremità dei tubi vengono esposte e vengono realizzate le puntine. La cucitura viene saldata solo dopo aver rimosso il morsetto. Per unire tubi di diverso diametro (anche quelli con grande differenza), vengono utilizzati speciali centralizzatori con blocchi di fissaggio indipendenti.
I dispositivi per il centraggio e il bloccaggio precisi di curve, flange, raccordi a T, adattatori e altri raccordi per tubi hanno un design più complesso. Il montaggio preciso degli elementi è assicurato da molte viti ad alette.
Nella scelta di un dispositivo, è necessario ricordare che i centralizzatori esterni hanno un design semplice e non possono sempre fornire un'elevata precisione di allineamento dei bordi interni. I dispositivi interni danno sempre la migliore qualità di centraggio, ma non possono essere installati ovunque. Quando si utilizzano dispositivi interni, la giuntura può essere immediatamente saldata e, se vengono utilizzati dispositivi esterni, vengono prima posizionate le puntine, quindi i dispositivi vengono rimossi e solo allora la giuntura viene saldata.
