книги / Основы сварочных работ при сооружении магистральных трубопроводов

Таблица 8

Геометрические параметры сварного шва в зависимости от толщины стенки свариваемого металла

Во избежание образования шлаковых включений и непровара между первым наружным и внутренним слоями в начале прихватки или первого слоя шва рекомендуется делать шлифмашинкой пропил глубиной 4–5 мм, шириной 3–4 мм и длиной не менее 25–30 мм. Чтобы избежать образования трещин, запрещается освобождать жимки центратора до полного завершения процесса сварки первого наружного слоя стыка.

Интервал времени между завершением первого наружного слоя шва и началом сварки внутреннего слоя не должен превышать:

–1 ч при положительной температуре воздуха;

–30 мин при температуре воздуха ниже нуля.

Если сварку выполняют при отрицательных температурах, то запрещается скатывать сваренную плеть на мокрый грунт или снег до тех пор, пока стык не остынет до температуры окружающей среды.

Вконце смены стыки труб должны быть заварены полностью.

Впорядке исключения, в случае выхода из строя оборудования, отключения сети и т.д., стыки труб до следующей смены разрешается оставлять с несваренным облицовочным слоем шва. При невыполнении указанного требования стыки подлежат вырезке.

91

Для сборки секций трубы подают на приемный стеллаж, где осуществляют подготовительные операции (очистка внутренней полости и наружной поверхности трубы, зачистка кромок до металлического блеска, правка плавных вмятин). Далее трубы поступают на сборочный стеллаж, где с помощью лебедки и наружных центраторов их собирают в секции на прихватках с частичной ручной сваркой первого слоя (на 2/3 периметра). Затем секции труб подают на промежуточный стеллаж для полной сварки первого слоя шва, которая проводится вручную или полуавтоматами в среде углекислого газа. Для сварки последующих слоев шва под слоем флюса секции накатывают на роликоопоры сварочного стенда, который представляет собой полевую автосварочную установку ПАУ-601. Основными элементами этой установки являются вращатель, роликовые опоры, сварочная головка и сварочный агрегат. Секцию закрепляют в торцовом вращателе, который осуществляет вращение ее в процессе автоматической сварки под слоем флюса. Сварка стыков труб ведется сварщиком и его подручным, которые по окончании работ на одном стыке переходят к другому. После окончания сварки последнего стыка труб сварочную головку поднимают, сварщик с подручным отходят, секцию освобождают от вращателя, на роликовых опорах переводится предохранительный рычаг для сброса готовой секции, и она попадает на стеллаж для контроля. Средняя производительность сварочной базы – 24–84 стыка в смену.

11. ПРИМЕНЯЕМЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ

11.1. Дуговые способы сварки

Источник нагрева – электрическая дуга – мощный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере газов и паров металла, длительно существующий между электродами, находящимися под напряжением.

92

11.1.1. Ручная дуговая сварка

Дуга 8 горит между стержнем электрода 7 и основным металлом (изделием) 1. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в сварочную ванну 9. Вместе с металлическим стержнем плавится и покрытие электрода 6, образуя защитную газовую атмосферу 5 вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну 4 на поверхности расплавленного металла. По мере движения дуги вдоль свариваемых кромок сварочная ванна 9 затвердевает и формируется сварной шов 3, а при жидком шлаке – твердая шлаковая корка 2

(рис. 28).

Рис. 28. Ручная дуговая сварка: 1 – изделие; 2 – шлаковая корка; 3 – сварной шов; 4 – шлаковая ванна; 5 – газовая атмосфера; 6 – покрытие электрода; 7 – стержень электрода; 8 – сварочная дуга; 9 – сварочная ванна

Сварочные материалы, применяемые при РДС, – покрытые электроды. В основном используют электроды двух видов (основные и целлюлозные, табл. 9, 10).

При использовании целлюлозного покрытия на электроде пре-

имуществом является:

–более высокая скорость сварки (до 22 м/ч);

–гарантированное образование обратного валика внутри трубы, что исключает необходимость подварки корня шва изнутри трубы.

93

Примечание. Перед сваркой обязательная прокалка электрода.

Таблица 10

Целлюлозные покрытия (типа Ц)

К недостаткам же следует отнести образование «карманов» со шлаком ¼ сечения удаляется тонкими шлифовальными кругами для вскрытия «карманов». Необходимо сварить «горячий» проход, пока температура корневого слоя шва не опустилась ниже +70 °С.

В состав покрытия электрода вводятся следующие вещества: легкоионизирующиеся, газообразующие, шлакообразующие, легирующие, раскислители, связующие.

Параметры режима:

–dэл – диаметр электрода (в зависимости от толщины);

–Iсв – сварочный ток (в зависимости от dэл);

–Vсв – скорость сварки.

Находит применение при сварке трубопроводов и резервуаров.

94

11.1.2. Сварка под флюсом

Дуга горит между металлической проволокой 1 и основным металлом 5. Столб дуги и сварочная ванна 7 со всех сторон плотно закрыты слоем флюса 4 толщиной 30–50 мм. При расплавлении части флюса вокруг дуги образуется газовая оболочка 6, а на поверхности сварочной ванны 7 – слой жидкого шлака 8. Проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва с помощью механизмов подачи 2 (тянущие ролики). Ток к электродной проволоке поступает через токоподводящий мундштук 3 (рис. 29).

Рис. 29. Сварка под флюсом: 1 – металлическая проволока; 2 – тянущие ролики; 3 – токоподводящий мундштук; 4 – флюс; 5 – основной металл; 6 – газовая оболочка; 7 – сварочная ванна; 8 – шлаковая ванна;

9 – сварной шов; 10 – шлаковая корка

Сварочные материалы:

–металлическая проволока;

–флюс.

Основные параметры режима:

–диаметр электродной проволоки;

–вылет электродной проволоки;

–сварочный ток;

–напряжение на дуге;

–скорость сварки.

95

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности. Может быть автоматической или полуавтоматической.

При сварке магистральных трубопроводов находит применение автоматическая сварка под слоем флюса на трубосварочных базах:

–механизированных (все операции на базе механизированы) – это базы для двухсторонней автоматической сварки под флюсом типа БТС (снабжены станками для обработки кромок, внутренними центраторами с вмонтированными головками для сварки внутреннего слоя, транспортными роликами, накопителем, отсекателем перегружателями);

–полумеханизированных: когда корень шва выполняют ручной дуговой сваркой электродами основного типа покрытия или полуав-

томатической сваркой в среде CO2 (методом STT) на сборочносварочном стенде (типа ССТ), а заполняющие и облицовочные слои – автоматической сваркой под флюсом с применением полевых автоматических сварочных установок (типа ПАУ).

11.1.3. Сварка в защитных газах

Дуга горит между электродом 2 (неплавящимся – вольфрамовым, плавящимся – металлическая или порошковая проволока

) и изделием. Дуга 4 и расплавленный металл, а в некоторых

случаях и остывший шов, изолированы от атмосферы защитным газом 3, подаваемым в зону сварки с помощью специальных устройств 1 (сварочных горелок). Подача плавящейся порошковой проволоки осуществляется тянущими роликами 5 (рис. 30).

Сварочные материалы:

–порошковая проволока – стальная трубчатая оболочка 1, заполненная порошковым наполнителем 2 (шлакообразующими и газообразующими компонентами, раскислителями и легирующими элементами)/металлическая проволока;

–защитный газ CO2, Ar.

Параметры режима:

– диаметр проволоки dпр;

96

–скорость подачи проволоки;

–сила сварочного тока Iсв;

–напряжение дуги Uд;

–скорость сварки Vсв;

–вылет электрода lэл;

–расход газа Q.

Рис. 30. Сварка в защитных газах: 1 – сварочная горелка; 2 – электрод; 3 – защитная газовая оболочка; 4 – сварочная дуга; 5 – тянущие ролики

В случае магистральных трубопроводов применение нашла сварка в среде углекислого газа проволокой сплошного сечения

(Св 08Г2С).

Может быть:

– механизированная: метод STT (Surface Tension Transfer), ко-

гда капля переносится и за счет короткого замыкания, и за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая втягивает каплю в себя с конца проволоки. Это достигается при использовании специального источника питания, управляющего подачей сварочного тока импульсами (Invertec STT II).

97

Параметры режима:

•скорость подачи проволоки,

•пиковый ток,

•базовый ток – постоянное значение тока до короткого замыкания со сварочной ванной;

•скорость сварки,

•длительность заднего фронта импульса;

–автоматическая на комплексе CRC-Evans. Для этого спосо-

ба сварки используется только сварочная проволока 1,14 мм. Разделка кромок – заводская;

–автоматическая на комплексе CRC-Evans (двухсторонняя сварка при помощи многоголовочного автомата для сварки изнутри трубы, совмещенного с внутренним самоходным центратором, и сварочных установок снаружи трубы – головка, перемещающаяся по заранее установленному на концах труб направляющему поясу);

–автоматическая на установке «Сатурн» (односторонняя сварка с наружной стороны четырьмя сварочными головками, попарно закрепленными на каретках).

11.1.4.Сварка самозащитной порошковой проволокой

Вкачестве сварочных материалов используют порошковые самозащитные проволоки сечением , которые не требуют до-

полнительной защиты зоны сварки.

Может быть механизированная проволокой типа Innershield. Выполняется на постоянном токе прямой полярности в направлении «на спуск» (сверху вниз).

Параметры режима:

–напряжение;

–скорость подачи проволоки.

Комплект оборудования (сварочная горелка, механизм подачи сварочной проволоки) и проволока выпускается фирмой Lincoln Electric. В зависимости от предела прочности материала трубы могут использоваться следующие проволоки: до 530 МПа – NR-207

98

диаметром 1,7 мм; от 540 до 590 МПа – NR-208H диаметром 1,7 и 2 мм.

Сварку труб с толщиной стенки от 14,0 до 22,0 мм рекомендуется выполнять с предварительной обработкой их кромок под специальную разделку.

В связи с неравномерностью заполнения разделки по периметру стыкового соединения и ослаблением сечения шва в вертикальном положении перед выполнением облицовочного слоя создают дополнительный (корректирующий) слой.

11.1.5. Автоматическая сварка с принудительным формированием шва на комплексе «Стык»

Плавильное пространство образуется кромками свариваемых деталей 9, ползуном 6 и медным кольцом 8. В плавильное пространство подают порошковую проволоку 1, между концом которой и сварочной ванной 3 горит электрическая дуга. За счет тепла дуги и сварочной ванны оплавляются кромки деталей. По мере кристаллизации шва 2 формующие устройства вместе со сварочным автоматом перемещаются по стыку снизу вверх. Образующийся слой шлака 5 выполняет роль смазочного материала на поверхности формующих устройств (рис. 31).

Порядок выполнения проходов сварного шва представлен на рис. 32.

Состав комплекса:

–внутренний центратор с кольцом, формирующим шов изнутри;

–сварочный аппарат, который обслуживают два сварщикаоператора и который смонтирован на гусеничном тракторе.

Толщину слоя регулируют высотой входящего в разделку зуба формирующего ползуна.

Сварку полупериметров стыков осуществляют одновременно двумя головками в направлении «на подъем» (снизу вверх) на постоянном токе обратной полярности проволокой диаметром 2,4 мм

ивылетом 30–50 мм.

99