Не держится сварочная ванна

[авк 76]

Т.е. обратный валик на трубах малого диаметра не обязателен?...

Не обязателен и даже вреден. Обратный валик заузит условный проход трубы.

... И если даже не будет полного проплавления и на внутренней стороне будет небольшая канавка - это нормально?

Провар будет, т.к. толщина металла 3мм. Все огрехи с непроваром Вы компенсируете наплавкой внешнего валика шва с захватом краев соединяемых труб.
Попробуйте сварить трубу встык с наплавкой внешнего валика, а потом разрежте ее вдоль и посмотрите провар.