книги / Сварка трубопроводов

Принципиальная гидросхема зачистного агрегата аналогична гидросхеме агрегата для снятия наружного грата. Зачистной агре­ гат подвешивают на стреле трубоукладчика, питание — от авто­ номной электростанции мощностью 30 кВт.

Образующийся в процессе оплавления и осадки грат и усиле­ ние сварного шва удаляют с помощью специальных гратоснимаю­ щих устройств. Необходимость удаления внутреннего грата дик­ туется тем, что он снижает пропускную способность трубопрово­ да, а наружного — тем, что он не позволяет качественно осуще­ ствить наружную изоляцию труб, а также может быть причиной наличия концентратора напряжений в стыке при его эксплуата­ ции. Грат удаляют в горячем и в холодном состоянии. На трубах малого диаметра (57 —325 мм) внутренний и наружный грат удаля­ ют в горячем состоянии, а наружный — в холодном. Основной показатель качества удаления грата — высота оставшегося усиле­ ния. Она не должна превышать 3 мм. При этом в оставшемся уси­ лении не должно оставаться острых кромок (R = 0,2 мм). В связи с тем что наружные сварочные машины снабжены гратоснимателями, комплексы комплектуют отдельными внутренними гратоснимателями. При внутренних машинах они комплектуются наружными гратоснимателями [24].

Наружные гратосниматели АНГ-141, АНГ-121, которые подве­ шивают на крюке стрелы трубоукладчика, состоят из корпуса 1 (рис. 3.39) и перемещающихся по периметру труб тележек 6 и 8.

Корпус представляет собой разъемный цилиндр, фиксируе­ мый на трубе, и включает в себя полукорпуса 10 и 11, вал 9, гидро­ замок 7 с гидроприжимом. Полукорпуса могут раскрываться на угол, обеспечивающий снятие или установку агрегата на трубу. В закрытом состоянии обода полукорпусов образуют замкнутые круговые направляющие и зубчатый венец. Катки служат опорны­ ми элементами корпуса при перемещении его вдоль трубы На стык.

Гидрозамок 7 и гидроприжим предназначены для фиксации закрытого положения полукорпусов. На каждом полукорпусе ус­ тановлены копиры, которые обеспечивают радиальное относи­ тельно трубы перемещение режущего инструмента при рабочее и холостом ходе тележки.

Упоры останавливают в исходном положении одну тележку и изменяют направление движения другой. Тележки имеют мех^-

Рис. 3.39. Агрегат для снятия наружного грата:

1 — трубоукладчик; 2 —поводок; 3 —присоединительная стрела; 4 — гидроцилиндр; 5 —наружный гратосниматель; 6,8 —тележки гратоснимателя; 7 —замок; 9 —вал; 10, 11 —полукорпуса

низмы перемещения и вращения режущих инструментов, кото­ рые удаляют грат методом копирного фрезерования.

Питание электроэнергией механизмов, приборов и освети­ тельных устройств осуществляется от электростанции мощностью 30 кВт, представляющей собой автономный дизельный электроаг­ регат типа АД-30-Т/230, смонтированный вместе с отключающим устройством на одноосном прицепе ТАПЗ-755Б. Отключающее устройство обеспечивает отключение линии потребителей в слу­ чае нарушения изоляции приводов или пробоя фазы на корпус.

Внутренние гратосниматели по принципу своего действия от­ личаются от наружных и в своей основе используют центробеж­ ные силы быстровращающихся бойков или метод протяжки. Бой­ ки при вращении прижимаются к поверхности с силой не менее 1,5 кН, сбивая грат и раскатывая усиление сварного шва. В отдель­ ных гратоснимателях (для сварки труб диаметром 377 —530 мм) бойки снабжают резцами, которые обеспечивают еще и дополни­

тельное срезание грата. Все внутренние гратосниматели удаляют грат сразу же по окончании сварки при температуре металла шва не ниже 800 —1100 °С.

Гратосниматели с использованием метода протяжки срезают грат специальными ножами при их перемещении вдоль оси трубы сразу же после сварки. Перемещение (протяжку) ножей осуще­ ствляют с помощью гидроцилиндра или пневмопривода через штангу.

3.4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ ТРУБОПРОВОДОВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ШВА

3.4.1. Технология автоматической дуговой сварки порошковой проволокой

Резервы повышения производительности дуго­ вой сварки ограничены критической массой сварочной ванны, способной удерживаться в разделке в различных пространствен­ ных положениях. Существенного повышения производительно­ сти достигают принудительным формированием шва, которое применительно к сварке стыков труб можно осуществить только в сочетании с порошковой проволокой, конструкции которой представлены в главе 4. Благоприятным фактором, способствую­ щим принудительному формированию, при сварке порошковой проволокой является наличие шлака между горячей поверхностью шва и движущимся холодным формирующим устройством. В этих условиях шлак служит технологической смазкой и защищает пол­ зун. Схема процесса сварки с принудительным формированием шва определяется наличием плавильного пространства, образо­ ванного кромками свариваемых деталей и формирующими уст­ ройствами, примыкающими к поверхностям деталей [24, 28].

В плавильное пространство подают порошковую проволоку, между концом которой и жидким металлом горит электрическая

дуга. За счет тепла дуги и сварочной ванны оплавляются кромки деталей. По мере кристаллизации шва формирующие устройства вместе со сварочным автоматом перемещаются по стыку снизу вверх (рис. 3.40).

Рис. 3.40. Схема процесса сварки с принудительным формированием шва:

1 —порошковая проволока; 2 —шов; 3 —сварочная ванна; 4 —шлаковая ванна; 5 —шлаковая корка; 6 — формирующий ползун; 7 —охлаждаю­ щая жидкость

Самозащитная порошковая проволока обеспечивает зону сварки технологически необходимым слоем шлака, который нахо­ дится в зоне ползуна в пластичном или жидком состоянии.

По схеме принудительного формирования предусмотрена сварка правого и левого полупериметров стыков труб большого диаметра одновременно двумя головками (рис. 3.41).

В начале сварки первой головкой в качестве дна плавильного пространства используют металлическую вставку, как правило, из электродной проволоки (рис. 3.42, а). Дном плавильного простран­ ства может также быть мощная, качественно выполненная при­ хватка. Сварка второй головкой (рис. 3.42, б) начинается от шва, ранее сваренного первой головкой и тщательно зачищенного шлифмашинкой.

Рис. 3.41. Схема процесса сварки труб большихдиаметров порошковой проволокой с принудительным формированием шва:

1 —кассета; 2 —труба; 3 — электрическая дуга; 4 —сварочная ванна; 5 —охлаждающая жидкость; 6 —шлак; 7 —металл шва

Рис. 3.42. Схема начала сварки с принудительным формированием шва:

а — первой сварочной головкой; б — второй сварочной головкой; 1 —мундштук; 2 —формирующий ползун; 3 —металлическая вставка; 4 —вода или антифриз

Замок в верхней части трубы выполняют, переводя процесс с помощью углового корректора из принудительного в полуприну­ дительное. Заканчивая процесс сварки первой головки, за счет увеличения скорости сварки постепенно уменьш аю т толщ ину шва. Сварку второй головкой заканчивают, наезж ая на предыду­ щий шов.

В нижнем и потолочном положениях имеет место неравно­ мерное по высоте проплавление кромок труб. В потолочном поло­ жении более интенсивно плавятся кромки, примыкающие к внут­ ренней поверхности труб, а в нижнем — к наружной. Для устране­ ния этой неравномерности и стабильного расплавления кромок электродную проволоку в процессе сварки перемещают по высо­ те плавильного пространства от наружной поверхности труб в на­ чале процесса к внутренней поверхности в конце его. В потолоч­ ном положении проволоку подают в разделку по касательной к по­ верхности трубы в непосредственной близости от формирующего ползуна и в процессе сварки постепенно перемещают в глубь раз­ делки таким образом, чтобы в нижнем положении она располага­ лась ближе к предыдущему слою.

Ввертикальном положении проволоку располагают в середи­ не высоты плавильного пространства. Начиная с 200 (при часовом кодировании пространственного положения) устанавливают на­ клон проволоки до 20 —30 ° к касательной, постепенно увеличивая его до 35 —40 ° к положению 1200.

Внастоящее время освоена технология автоматической свар­ ки порошковой проволокой по ручной подварке корня шва на тру­ бах диаметром 1220 и 1420 мм с заводской разделкой кромок.

При этом автоматизируется сварка основной части сечения шва, трудоемкость которой наиболее велика. Поверхность раздел­ ки, а также прилегающие к кромке внутреннюю и наружную по­ верхности труб на ширине 10 мм, зачищают до металлического блеска. Усиление продольных или спиральных швов, примыкаю­ щих к разделке кромок на ширину 25 мм, снимают шлифмашинкой до высоты не более 0,5 мм для прохода формирующих ползу­

нов.

Стыки труб собирают с зазорами под ручную сварку, величи­ ну которых определяют в зависимости от типа применяемых для сварки корня шва электродов. Корень шва сваривают ручной ду­ говой сваркой. Толщина корневого шва зависит от толщины стен­ ки свариваемой трубы и должна быть не менее 5 мм, а поверхность его должна быть ровной с плавными переходами к основному ме­ таллу без наплывов и крупной чешуи.

Сварку по ручной подварке выполняют на постоянном токе обратной полярности порошковой проволокой диаметром 2,4 мм с вылетом 30 —50 мм на режимах, приведенных в табл. 3.27.

Таблица 3.27

Режимы автоматической сварки стыков труб порошковыми проволоками диаметром 2,4 мм

Таблица 3.28

Зависимость числа слоев и их толщины при автоматической сварке порошковой проволокой диаметром 2Г4 мм от толщины стенки трубы

В зависимости от толщины стенки трубы (табл. 3.28) сварку производят в несколько проходов: при толщине стенки до 16 мм — в один слой, 16 —22 мм — в два слоя, свыше 22 мм — в три слоя. При ширине разделки более 14 мм электродной проволоке сооб­ щают поперечные колебания с размахом, на 4 —5 мм меньшим ши­ рины разделки, и частотой 30 —120 Гц в зависимости от скорости сварки. Толщину каждого слоя регулируют высотой входящего в разделку зуба формирующего ползуна. Форма усиления опреде­ ляется размерами канавки на ползуне для сварки облицовочного слоя. Канавка ползуна для сварки облицовочного слоя должна быть шире разделки на 10—15 мм.

3.4.2. Оборудование для сварки порошковой проволокой стыков магистральных трубопроводов

Для автоматической сварки неповоротных сты­ ков линейной части трубопроводов диаметром 1220 и 1420 мм по­ рошковой проволокой разработаны комплексы "Стык-1", кото­ рые имеют пять исполнений (табл. 3.29).

Сварочные аппараты комплекса, предназначенные для выпол­ нения корневого, заполняющего или облицовочного слоев, не имеют конструктивных различий, а настройка на тот или иной проход выполняется установкой соответствующего формирую­ щего ползуна.

Таблица 3.29

Состав комплекса "Стык" в различном исполнении

Для сварки трубопроводов наземных сооружений разработан комплекс оборудования "Стык-2" Он предназначен для сварки труб диаметром 530—1020 мм с толщиной стенки 10 —25 мм. Конструкция комплекса учитывает условия монтажа наземных сооружений, где свариваемые стыки могут располагаться на раз­ личных уровнях строительной площадки, а переместить свароч­ ный аппарат от стыка к стыку не всегда можно с помощью меха­ низмов. Сварочный аппарат комплекса выполнен из отдельных быстросъемных узлов, габариты и вес которых позволяют доста­ точно быстро монтировать аппарат вручную в зоне радиусом око­ ло 50 м, так как аппарат по строительной площадке перемещается от стыка к стыку вручную.

В состав комплекса входит сварочный аппарат, агрегат пита­ ния и электростанция мощностью 100 кВ*А. При наличии на пло­ щадке промышленной сети предусмотрен вариант поставки без электростанции.

Комплексы "Стык-Г комплектуют сварочными аппаратами А-1568, а "Стык-2" — АД-142.

Сварочный аппарат А-1568 (рис. 3.43) позволяет сваривать трубопроводы, расположенные на уклонах до 10 °. При сварке труб диаметром 1220 и 1420 мм используется соответствующий направляющий рельсовый путь [24, 28].

Техническая характеристика комплекса "Стык-1"

По этому жесткому рельсовому пути перемещаются две сва­ рочные головки. Для защиты оборудования и свариваемого стыка от ветра и осадков имеется сварочная камера 1, в которой кроме рельсового пути установлены электрический и гидравлический пульты управления. Аппаратный шкаф аппарата размещен в агре-