PS 11 2015 WWW.pdf


14 PRZEGLĄD SPAWALNICTWA  Vol. 87  11/2015

Porównanie metod spawania rurociągów preizolowanych

Comparison of preinsulated pipelines methods of welding

Dr hab. inż. Jacek Słania, prof. PCz – Politechnika Częstochowska, mgr inż. Kamil Kołacz – „EUROBUD” Częstochowa.

Autor korespondencyjny/Corresponding author: jacek_slania@poczta.onet.pl

Streszczenie

Przedstawiono wymagania dotyczące spawania rur 
preizolowanych. Omówiono zalecenia dotyczące wyko-
nywania spoin sczepnych i kolejności układania ściegów. 
Przedstawiono podstawowe metody spawania rur preizo-
lowanych, zakres stosowania oraz wady i zalety. Porów-
nano koszty spawania z zastosowaniem poszczególnych 
metod spawania.

Słowa kluczowe: spawanie rur preizolowanych, metody 
spawania, koszty spawania

Abstract

Requirements put on welding preinsulated tubes 
are presented in the article. Recommendations related  
to make positional welds, and an order to make beads 
are provided. The basic methods of welding preinsulated 
tubes, a scope of their use, as well as advantages and 
disadvantages are given. The costs of welding with the 
use of particular methods of welding are compared. 

Keywords: welding preinsulated tubes, methods of weld-
ing, costs of welding

Wstęp

Proces spawania złączy doczołowych przy montażu 
rur preizolowanych jest jednym z najważniejszych etapów 
wpływających na trwałość i bezawaryjność sieci ciepłow-
niczych zgodnie z wytycznymi PE-EN 489 – Sieci ciepłow-
nicze. Trudność wynikająca z miejsca wykonywania spoin, 
którym w 90% jest wykop powoduje, że nie wszystkie meto-
dy spawania mogą być stosowane. Najczęściej stosuje się 
takie metody jak; spawanie łukowe elektrodą otuloną, spa-
wanie acetylenowo-tlenowe oraz spawanie metodą TIG [1].

Materiał podstawowy – rury preizolowane

Materiałem stosowanym na rury przelotowe w rurach pre-
izolowanych jest stal z grupy 1.1 P235TR1 lub TR2 zgodnie  
z EN 10217-1 lub P235GH zgodnie z EN 10217-2 lub EN 
10217-5. Skład chemicznych stali: Cmax: 0.16, Pmax: 0.025, Smax: 
0.020, Mnmax: 1.2, Simax: 0.35. Stal ta powinna się charaktery-
zować granicą plastyczności Re≤235Mpa, wytrzymałością  
na rozciąganie 350<Rm<480MPa oraz wydłużeniem względ-
nym A5 równym min. 23%.  W zależności od średnicy (DN20-
600), rury występują ze szwem wzdłużnym lub spiralnym, 
grubość ścianki od 2.3 do 8 mm przy rurze o śr. nom. DN600.

Materiały dodatkowe do spawania
 
Ze względu na rodzaj stosowanej metody spawania moż-

na wyróżnić takiej materiały dodatkowe jak [2]:
– elektrody otulone (111),
– drut do spawania gazowego (311),

Jacek Słania, Kamil Kołacz

– drut i elektrody do spawania metodą TIG (141).
– gazy osłonowe.

Spawanie łukowe elektrodą otuloną:
Zalecane przy tej metodzie ze względu na właściwości 

oraz skład chemiczny są:
– NORMAL EP (E 38 A RC 12) – odpowiednik elektrody ER 

– 1.46, średnio otulona elektroda rutylowo - celulozowa. 
Elektrody te należy stosować do wykonywania spoin 
sczepnych (pamiętając o przetopieniu miejsc sczepień 
odpowiednią elektrodą - REKORD 38, EXTRA 46).

– EXTRA 46(E 38 2 RA 12) - odpowiednik elektrody ER 3.46, 
grubo otulona elektroda rutylowo – kwaśna. Szczególnie 
zalecana do wykonywania warstw przetopowych w pozy-
cjach przymusowych. Posiada dobrą odbijalność żużla.

– REKORD 38 (E 38 2 RB 12), odpowiednik elektrody ER 
– 2.46. Grubootulona elektroda rutylowo – zasadowa,  
o bardzo dobrych właściwościach spawalniczych, przy-
datna szczególnie do spawania w pozycji pułapowej 
oraz do wykonywania warstw przetopowych. Stosowa-
ne średnice elektrod 2,5÷6,0 mm. Przy zastosowaniu tej 
elektrody warstwę przetopową należy wykonać przy po-
mocy elektrody 2,5 mm. Pozostałe warstwy, wypełnienie 
i lico wykonać elektrodami o średnicach 3,25 i 4,0 mm. 
Do warstw wypełnienia i lica stosować również elektrody 
EXTRA 46. Przy stosowaniu tego rodzaju elektrod zaleca-
ne suszenie przez godzinę w temperaturze 100 °C.

Spawanie acetylenowo-tlenowe:
– Drut SGP1M miedziowany używany przy tej metodzie 

stosowany jest do spawania stali niskowęglowych (St0S  



15PRZEGLĄD SPAWALNICTWA  Vol. 87  11/2015

Rys. 1. a) przygotowanie złącza i kolejność wykonania spoin sczep-
nych dla rur o średnicy poniżej 100 mm b) przygotowanie złącza  
i kolejność wykonania spoin sczepnych dla rur o średnicy powyżej 
100 mm
Fig. 1. a) preparing a joint, and an order of making positional welds 
for tubes of a diameter smaller than 100 mm b) preparing a joint, and  
an order of making positional welds for tubes of a diameter bigger than

do St3SJ, St4SU do St4VB), blach kotłowych(St36K, 
St41K, St44K) oraz rur (K10, K18, R, R35 i R45).

Spawanie metodą TIG:
– Dobrze sprawdzające się druty lite przy tej metodzie to:
– OK TIGROD 12.64 (W 46 3 W4Si1), miedziowany pręt spa-

walniczy o zwiększonej zawartości krzemu i manganu, 
zapewnia wyższą wytrzymałość spoiny oraz zwiększa 
odporność na zanieczyszczenia spawanych elementów. 

– OK TIGROD 13.09 (W Mo Si), miedziowany, niskostopo-
wy pręt z dodatkiem molibdenu ok. 0.5% przeznaczony  
do spawania stali odpornych na pełzanie przy temperatu-
rze pracy do 500 °C oraz do stali niskostopowych o dużej 
wytrzymałości na rozciąganie

Gaz ochronny:
Czysty argon: I1

Przygotowanie do spawania – wymagania

Większość prac spawalniczych jest wykonywana na bu-
dowie w wykopie, co pociąga za sobą odpowiednie przygo-
towanie miejsca spawania tzn. miejsce to powinno być osło-
nięte od niekorzystnych warunków atmosferycznych takich 
jak; wiatr, opady, słońce oraz powinno spełniać zasady bhp  
i gwarantować pracownikom oraz osobą postronnym (czę-
sto prace takie wykonywane są w centrach miast, przy 
chodnikach, zabudowaniach) osłonę przed promieniowa-
niem łuku spawalniczego. Dlatego też stosuję się namioty  
z bocznymi ścianami gwarantujące osłonę. Obszar spawa-
nia powinien być oczyszczony z farb, olejów, rdzy i resztek 
pianki PUR, a złącze oczyszczone na ok. 30 mm do połysku 
metalicznego zewnątrz i wewnątrz rury za pomocą szlifierek. 
Wszelkie pracę wykonywane powinny być przy temperatu-
rze nie mniejszej niż 5 °C. Spawanie poniżej tej temperatury 
jest dopuszczalne jedynie w przypadku awarii ciepłociągu.

Końce rur powyżej grubości ścianki 3,2 mm powinny być 
ukosowane zgodnie z PN-ISO 6761 oraz przed przystąpie-
niem do sczepiania rury powinny być wykalibrowane współ-
osiowo za pomocą centrowników w celu zlikwidowaniu 
ewentualnych owalizacji rur [1].

a)

b)

Spoiny sczepne należy wykonywać punktowo symetrycz-
nie na długości co najmniej 25% obwodu, a ich ilość powinna 
być wystarczająca do zapewnienia wymaganej wytrzymało-
ści rurociągu. Odstęp po między łączonymi rurami powinna 
wynosić od 2 do 3 mm a próg od 1 do 2 mm w zależności  
od grubości materiału. Kolejność wykonywania spoin sczep-
nych pokazano na rysunku 1a i 1b.

Po wykonaniu spoin sczepnych, przetop i warstwy kolej-
ne należy wykonywać od dołu i przesuwając się ku górze 
(pozycja PF) z dwóch stron zaczynając i kończąc w innym 
miejscu tak jak pokazano na rysunkach 2a i 2b.

a)

b)

Rys. 2. Kolejność układania ściegów: a) układanie ściegów dla rur 
o średnicy poniżej 100 mm b) układanie ściegów dla rur o średnicy 
powyżej 100 mm
Fig. 2. An order of making beads: a) making beads for tubes 
of a diameter smaller than 100 mm b) making beads for tubes  
of a diameter bigger than 100 mm

– Spawacze, wykonujący spawanie rurociągów powinni  
posiadać odpowiednie kwalifikacje

– zgodnie z PN-EN 287-1:2011, uprawniające do stosowa-
nia danych metod spawania, grup materiałów, zakresu 
średnic i metod spawania. 

– Personel nadzorujący wykonanie prac spawalniczych 
jest odpowiedzialny za wszystkie prace spawalnicze. 
Personel ten musi mieć kwalifikacje zgodnie z PN-EN 
ISO14731:2006, odpowiednio do danych wymagań jako-
ściowych określonych w grupie PN-EN ISO 3834:2006.

– Metody spawania muszą być określone i dopuszczone 
zgodnie z normami PN-EN ISO 15609-1:2007, PN-EN ISO 
15609-2:2005

– Materiały dodatkowe powinny posiadać atesty
Elektrody, pręty i druty używane na budowie muszą być prze-

chowywane w odpowiednich warunkach, konieczne jest 
stosowanie suszarek i termosów do elektrod otulonych.

– Spoiny nie spełniające wymagań muszą być naprawione 
lub wycięte

– Podczas spawania jeden koniec rury powinien być zaśle-
piony w celu zapobiegania możliwych przepływów powie-
trza.

– Szwy wzdłużne lub spiralne powinny być przesunięte 
względem siebie o 10 g rury, przy czym minimalna odle-
głość to 50 mm

– Odległość miedzy spoinami powinna być większa niż 5 g 
rury [1]



16 PRZEGLĄD SPAWALNICTWA  Vol. 87  11/2015

Porównanie metod spawania

Wykorzystywane metody spawania przy montażu rur pre-
izolowanych muszą charakteryzować się mobilnością prze-
mieszczania stanowiska, ponieważ na odcinkach prostych 
rurociągów (poza takimi miejscami jak kolana, trójniki oraz 
kompensatory) można wykonać tylko dwa złącza a następ-
nie trzeba całe stanowisko przenieś o 12 m (produkcyjna 
długość rur preizolowanych). Dlatego też stosuję się głów-
nie trzy metody jak; spawanie łukowe elektrodą otuloną, 
spawanie metodą TIG ze względu na obecne małe gabaryty 
tych urządzeń, a w przypadku spawania acetylenowo tleno-
wego na możliwość stosowania długich węży gazowych.

Spawanie acetylenowo-tlenowe

Metoda wykorzystywana jedynie do spawania rur preizo-
lowanych o średnicy nominalnej nie przekraczające DN65. 
Przy większych średnicach strefa przegrzania może być 
miejscem awarii po uruchomieniu sieci, gdy pojawią się wy-
sokie naprężenia związane z pracą rurociągu (zakres tempe-
ratur czynnika grzewczego od 80 do 140 °C). Oprócz wady 
jaką jest ograniczenie wynikające z zakresu spawanych 
średnic, zaletą tej metody w porównaniu do spawania łuko-
wego elektrodą otuloną jest brak żużla, którego nie trzeba 
po wykonaniu warstwy usuwać prze szczotkowanie/szlifo-
wanie i zaraz po wykonaniu przetopu można układać kolejną 
warstwę spoin, co powoduje obniżenie kosztów robocizny 
oraz redukcje kosztów wiązanych z sprzętem,  ponieważ 
spawanie acetylenowo-tlenowe nie wymaga źródła prądu, 
którym na budowie przeważnie jest agregat prądotwórczy.

Zalecenia przy stosowaniu spawania acetylenowo-tlenowego:
– Pozycje spawania: wszystkie
– Zakres grubości ścianki: 2-5 mm
– Zakres średnic: DN20-DN65
– Metoda spawania: w prawo
– Ilość warstw: 2
– Średnica drutu: 2,4 i 3 mm
– Nr palnika: 2 i 3

Na rysunku 3 przedstawiono wygląd lica i grani spoiny 
rury o średnicy 33,7 mm i grubości ścianki 2,9 mm. Złącze 
wykonano metodą 311.

Rys. 3. Lico i grań spoiny rury o średnicy 33,7 mm i grubości ścianki 
2,9 mm
Fig. 3. The face and root of the weld of the 33,7 mm diameter tube, 
and 2,9 mm thick wall

Spawanie elektrodą otuloną

Najczęściej stosowanym źródłem prądu są spawarki in-
wertorowe, które cechują się niewielkimi rozmiarami, małą 
masą oraz znaczną sprawnością energetyczną, co ma 
wpływ na efekty spawania oraz na mobilność w porówna-
niu do starszych generacji spawarek wirowych spalinowych. 
Spawarka taka powinna posiadać zakres prądu spawania  

w przedziale 30-200A oraz przewody spawalnicze o długości 
ok. 5 m w celu zapewnienia wygodniejszej pracy dla spa-
wacza w szczególności przy dużych średnicach rurociągów. 
Metodą tą można spawać cały zakres średnic rur preizolo-
wanych od DN20 do DN600. Wadami tej metody są odpryski 
i żużel, które mogą prowadzić do powstania niezgodności 
oraz konieczność ich usuwania po każdej wykonanej war-
stwie spoiny więc przy użyciu elektrody otulonej. Wówczas 
praca jest rozciągnięta w czasie, co powoduje że nie jest  
to metoda zbyt wydajna, a i umiejętności spawacza odgry-
wają tutaj niemałą rolę.

Zalecenia przy stosowaniu spawania elektrycznego  
elektrodą otuloną:
– Pozycje spawania: wszystkie oprócz PG
– Zakres średnic: DN20-DN600
– Rodzaj prądu: DC-/+
– Przetop: elektroda 2.5 mm – 70-90A
– Wypełnienie: elektroda 3.25 mm – 90-125A
– Lico: elektroda 3.25/4.0 mm, 110-180A

Na rysunku 4 przestawiono wykonane złączę metodą 111 
rury o średnicy 139,7 mm i grubości ścianki 3,6 m.

Rys. 4. Złącze rury o średnicy 139,7 mm i grubości ścianki 3,6 mm 
wykonane metodą 111
Fig. 4. A joint of the 139,7 mm diameter tube, and 3,6 mm thick wall, 
made by the 111 method

Spawanie TIG

Główną zaletą metody jest możliwość wykonywania pre-
cyzyjnych spoin. Ze względu na ciężkie warunki miejsca 
pracy, którym z reguły jest wykop też są stosowane małe 
przenośne inwertorowe źródła prądu. Dla grubości ścianki 
mniejszej niż 3 mm można spawać bez materiału dodat-
kowego jedynie gdy odstęp równy jest zero, powyżej 5 mm 
grubości zaleca się wykonywanie przetopu metodą TIG,  
a wypełnienie i lico elektrodą otuloną co skraca czas wyko-
nywania złącza.

Zalecenia przy stosowaniu spawania elektrycznego  
elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnego:
– Pozycja spawania: wszystkie
– Metoda spawania: w prawo
– Zakres grubości ścianki: 2-5 mm
– Zakres średnic: DN20-DN200
– Elektroda: wolframowa WT20 (czerwona) o średnicy 2,4 mm
– Rodzaj prądu: DC-
– Przepływ/rodzaj gazu: 9l/min, czysty argon
– Średnica drutu: 2.4mm
– Ilość warstw: 2/3
– Przetop: 100-120A
– Wypełnienie/lico: 120-130A

Rysunek 5 przedstawia złącze wykonane metodą 141  
na rurze o średnicy 76,3 mm i grubości ścianki 2,9 mm.



17PRZEGLĄD SPAWALNICTWA  Vol. 87  11/2015

Wnioski

Na rysunkach 6÷8 przedstawiono porównanie trzech metod spawania przy wykonaniu złącza spawanego  
na rurze preizolowanej o średnicy zewnętrznej 76,3 mm i grubości ścianki 2,9 mm. Jak można zauważyć na ry-
sunku 6 dla każdej metody koszt materiału dodatkowego jest prawie na jednakowym poziomie i wynosi od 1,56  
do 1,88 zł/m. Poważny skok kosztów związanych ze zużyciem sprzętu występuje pomiędzy spawaniem gazowym 
a elektrycznym.

Rysunek 7 przedstawia czas wykonywania takiego złącza. Na czas złącza składa się przeniesienia i rozłożenie 
stanowiska, przygotowanie i wykonanie złącza spawanego.

Rysunek 8 przestawia sumowanie kosztów robocizny, sprzętu i materiału jakie musi ponieś wykonawca. Przyjęto 
20 zł za roboczą godzinę spawacza oraz 10 zł za maszyno godzinę takiego sprzętu jak spawarka i agregat prądo-
twórczy.

W obecnym czasie najbardziej popularną metodą spawania rurociągów preizolowanych jest spawanie elektrycz-
ne elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego, chociaż z porównania wynika że jest to najdroższa metoda,  
lecz cechuje się wysoką jakością spoin oraz nieiwlką liczbą niezgodności spawalniczych. Ma to duży wpływ na reduk-
cje kosztów związanych z ewentualnymi poprawkami. Jedynymi wadami tej metody są: ograniczony zakres spawa-
nych średnic i grubości ścianek rur oraz czas wykonywania złącza. Rury preizolowane o średnicy nominalnej większej 
niż DN200 zaleca się stosowanie mieszanych metod spawanie 141/111 w celu skrócenia czasu, gdzie przetop wy-
konuję się metodą 141, a wypełnienie i lico spoiny metodą 111. Należy się wówczas liczyć z możliwością powsta-
wania niezgodności spawalniczy takich jak: przyklejenia, zażużlenie oraz odpryski. Takie sama sytuacja występuje  
przy spawaniu samą elektrodą otuloną. Spawanie acetylenowo-tlenowe charakteryzujące się bardzo niskimi koszta-
mi, zostało kompletnie wyparte przy montażu rur preizolowanych przez metodę 141 z powodu bardzo ograniczonego 
zakresu zastosowania (zakres średnic jedynie do DN65). Metoda ta jest jednak wykorzystywana z powodzeniem  
w sytuacjach awaryjnych gdzie wykorzystywane są jej zalety, szczególnie chodzi tu o możliwość przyspawania się  
do bardzo skorodowanych odcinków rur.

Literatura

[1] SPEC – „Wytyczne wykonania, montażu, odbioru i eksploatacji ruro-
ciągów preizolowanych w płaszczu osłonowym hdpe (układanych 
bezpośrednio w gruncie)”

[2] Lubelskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej – „Wytyczne wykona-
nia spawania rur przewodowych sieci ciepłowniczych z rur i elemen-
tów stalowych ”

Rys. 5. Złącze wykonane metodą 141 na rurze o średnicy 76,3 mm 
i grubości ścianki 2.9 mm
Fig. 5. A joint made by the 141 method on the tube of 76,3 mm dia-
meter, and 2,9 mm thick wall

Rys. 6. Porównanie kosztów dla danej metody spawania
Fig. 6. Comparison of the costs for a particular method of welding

Rys. 7. Czas wykonywania złącza
Fig. 7. Time of making a joint

Rys. 8. Suma kosztów wykonania złącza
Fig. 8. Total costs of making a joint