Технология автоматической сварки под флюсом поворотных стыков труб на трубосварочных базах

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Факультет Проектирования Сооружения и Эксплуатации систем

трубопроводного транспорта

Кафедра сварки и мониторинга нефтегазовых сооружений

Курсовая работа

на тему: «Технология автоматической сварки под флюсом поворотных стыков труб на трубосварочных базах»

Выполнил:

Набиев Альбрет Асафович

Москва 2014 г.

Содержание

  • Глава 1. Назначение трубосварочных баз
  • Глава 2. Расположение ТСБ на трассе
  • Глава 3. Типовые схемы трубосварочных баз
  • Глава 4. Автоматическая односторонняя сварка под флюсом
  • Глава 5. Двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом
  • Глава 6. Оборудование трубосварочных баз
  • Список использованных источников
  • Глава 1. Назначение трубосварочных баз
  • Современная прогрессивная организация поточного строительства магистральных трубопроводов предусматривает применение эффективных способов ведения монтажных работ и требует индустриализации производства, максимального выполнения работ в заводских и базовых условиях.
  • При сооружении магистральных трубопроводов одним из путей значительного увеличения темпов строительно-монтажных работ является организация работ по сварке труб в 2-х или 3-х трубные секции на трубосварочных базах (ТСБ). Длина секции обычно определяется возможностями доставки ее на трассу, к месту укладки. Чем большее количество стыков сваривается на базах, тем выше экономическая эффективность применения ТСБ.
  • Применение трубосварочных баз позволяет механизировать сборочные операции, применить высокопроизводительные методы сварки, организовать поточный контроль качества сварочных работ. На механизированных базах соединение стыков осуществляют в поворотном положении с применением автоматической сварки под слоем флюса.
  • Сборка труб в секции в базовых условиях создает лучшие условия для автоматизации процессов и, как следствие, для повышения производительности, снижения трудоемкости, повышения качества работ оперативного контроля, то есть повышения эффективности монтажа трубопровода.
  • Глава 2. Расположение ТСБ на трассе
  • ТСБ для заготовки секций организуются в полевых условиях на трассе.
  • При выборе места и радиуса действия централизованных ТСБ на трассе необходимо учитывать:

1) Наличие подъездных к ней путей для обеспечения бесперебойной работы автотранспорта при доставке труб и вывозке сваренных секций в любое время года;

2) Рельеф местности, на которой размещается база, и климатические условия в период выполнения сборочно-сварочных работ по сезонам года;

3) Возможность расположения ТСБ в центре обслуживаемого участка;

4) Возможность культурно-бытового обслуживания персонала (водоснабжение, близость к населенным пунктам и культурно-бытовым учреждениям).

ТСБ располагают на возвышенных местах в центре обслуживаемого участка трубопровода. Радиус действия базы, среднее значение которого составляет 7−12 км, может быть увеличен при наличии хороших дорог для транспортирования секций с базы на трассу.

При большой пересеченной местности целесообразнее сварочные базы перемещать по трассе трубопровода через каждые 5−6 км, чем развозить сваренные секции по плохим дорогам. Так как ТСБ часто приходиться перемещать на новое место, все конструктивные элементы базы и ее оборудование должны быть легко демонтируемыми и транспортабельными.

Глава 3. Типовые схемы трубосварочных баз

В настоящее время при сооружении линейной части магистральных трубопроводов могут использоваться три основные типовые схемы трубосварочных баз (табл. 1).

Таблица 1

1. Полумеханизированные базы БНС для односторонней автоматической сварки под флюсом с применением линий сборки труб ЛСТ-81 и полевых автосварочных установок ПАУ-502 для труб диаметром 325−820 мм.

2. Механизированные базы ССТ-ПАУ для односторонней сварки под флюсом с применением сварочных стендов ССТ-141 (или ССС-141 А) и установок ПАУ-1001 В для труб диаметром 1020−1420 мм.

3. Механизированные базы БТС-142 В (или БТС-143) для двухсторонней автоматической сварки под флюсом труб диаметром 1020−1420 мм.

Трубосварочные базы, в общем случае, состоят из: накопителя труб, линии сборки труб в секции, линий автоматической сварки, линии контроля сварных стыков.

Иногда для выполнения небольшого объема работ, в основном, при строительстве промысловых трубопроводов используются простейшие трубосварочные базы, состоящие из одного или нескольких стендов.

Преимущественно сварка труб на ТСБ производится в 2-х трубные секции. Однако, при утвержденных заказчиком проектах (РД, ПОС, ППР), аттестованной в установленном порядке технологии сварки, при наличии у подрядчиков специальных транспортных средств и платформ, а также при подготовке и организации соответствующих дорожных условий для вывозки секций на трассу может применяться сварка труб на ТСБ в 3-х трубные секции.

ТСБ по первой типовой схеме состоят из линий сборки труб (ЛСТ) и полевых автосварочных установок (ПАУ). Трудоемкие процессы при сборке труб в секции (накатывание одиночных труб, сближение труб, установка зазора, вращение секции, скатывание секции) на трубосварочных линиях механизированы, и управление осуществляется дистанционно. Для комплектования баз применяют линию сборки труб ЛСТ-81, на которой осуществляют сварку труб диаметром 325−820 мм.

В начале работы трубы подают трубоукладчиком на приемочный стеллаж, где производят подготовительные операции. Затем одиночные трубы при помощи отсекателей поочередно отделяют от остальных труб, передавая их на рольганги продольного перемещения. По окончании укладки первой трубы на рольганг линии она перемещается вправо (или влево) на позицию сборки. Затем подается третья труба, которая остается на позиции сборки. После этого две крайние трубы подводятся к средней до соприкосновения кромок, и осуществляется сборка секции с установкой внутренних центраторов. При этом собирается вначале один стык на прихватках, а затем второй. Трубы при сборке можно перемещать с помощью рольганга или приводом штанги центратора. После сварки 2/3 от периметра каждого стыка, собираемую секцию устанавливают так, чтобы непроваренный участок стыка оказался в верхнем положении и ручная сварка осуществлялась не в потолочном положении, а в нижнем. После выхода центраторов из полости труб и перемещения их на лотке в исходное положение секция передается на вращатель и поворачивается на 180°.

Все сварочные работы ведутся в освещенной кабине, что позволяет вести работы в две смены и при любой погоде. Сварка первого слоя ручным или механизированным методами обеспечивает получение качественного сварного соединения, так как процесс сварки ведется в укрытии и всегда в нижнем положении. Сварка последующих слоев швов выполняется под флюсом на полевых автосварочных установках, где секция накатывается на роликоопоры. Вращение секции осуществляется торцовым или роликовым вращателями. Наружная сварка швов может осуществляться одновременно двумя автоматами, что повышает производительность сварочной установки. Подварка стыков внутри секции при сварке труб повышенной прочности может выполняться соответствующими автоматами. Для повышения темпов сварочных работ подварка стыков внутри секции выполняется на отдельном стенде. Полностью сваренные стыки секций труб контролируют на стеллажах готовой продукции и вывозят на трассу.

На типовых полустационарных ТСБ сборка секций осуществляется на сборочных стендах ССТ-141 (ССТ-141А) с последующей автоматической сваркой под слоем флюса на полевых автосварочных установках ПАУ-1001 В или с использованием роликового вращателя СВР-142. Эти базы применяют для сборки и сварки труб диаметром 1020−1420 мм. Трубы собирают в секции после подготовительных операций. Три трубы отсекателем 4 подают на роликоопоры стенда (рис. 1).

Рис. 1 Схема трубосварочной базы со сварочным стендом ССТ-141 и установкой ПАУ-1001В:

I — сборочный сенд; II — промежуточный стеллаж; III — установка ПАУ; 1 — лебедка; 2 — внутренний центратор; 3 — роликовая опора; 4 — отсекатель; 5 — манипулятор; 6 — упор; 7 — ролики; 8 — роликовый вращатель.

Установка зазора осуществляется при помощи лебедки 1. При подаче троса на барабан лебедки лоток упирается в трубу и перемещает ее до соприкосновения с другой трубой и упором 6. Для создания равномерного зазора по всему периметру труб осуществляется их подъем или смещение с оси стенда манипуляторами 5. Далее в трубы пропускают самоходный центратор 2 и с его помощью собирают трубы для прихватки. На стенде можно собирать одновременно два стыка трехтрубной секции, для чего применяют два центратора. Сборку секций можно выполнять с помощью внутренних гидравлических или электромеханических центраторов. При сборке секций диаметром 1420 мм применяют только внутренние центраторы и после их прихватки производится неповоротная ручная сварка корневого слоя шва. Затем секция подается на промежуточный стеллаж II, где производится ручная сварка небольшого участка стыка, который при сборке на стенде оказался внизу, после чего она поступает на стенд автоматической сварки III.

Секции труб диаметром 1420 мм для автоматической сварки заполняющих слоев шва далее поступают на роликоопоры установки ПАУ-1001 В или стенд СВР-142. Для внутренней подварки корня шва сварочная база может быть дополнена еще одним роликовым вращателем СВР-142 или другим стендом.

Специализированные базы БТС используют для сборки и соединения труб в секции с применением двухсторонней сварки. Было выпущено три модификации этих баз.

На одной трубосварочной базе БТС-142 В (рис. 2) трубы из накопителя 1 поступают на стенд обработки кромок, состоящей из двух станков СПК. После обработки торцов, трубы попадают на стенд сварки наружного и внутреннего шва II, где проводят сборку стыка внутренним центратором 11, установленным на штанге 18. В зависимости от принятой технологии сварки могут накладываться один или два шва наружной головкой 9 типа ГДФ-1001-УЗ или подобной, поворачивая секцию роликовым вращателем. Центровка и сварка выполняются в укрытии, установленном неподвижно над стыком. Далее выполняют сварку внутри секции. Сварочная головка 10 для внутренней сварки установлена на конце штанги, которая находится внутри секции, регулирует параметры режима и положение электрода относительно стыка. По окончании сварки стыка секция перемещается на линии транспортным устройством в конец стеллажа. Следующую трубу с подготовленной кромкой подают со стеллажа 1 на линию сварки и осуществляют сборку и сварку второго стыка. После сварки второго стыка секцию передают на контроль. Базу БТС-142 используют для сварки двухтрубных секций.

Для монтажа всех ТСБ выбирают ровную площадку на плотных грунтах, которая планируется с помощью бульдозеров таким образом, чтобы угол наклона вдоль продольной оси линии или сборочного стеллажа не превышал 1°, а высота макронеровности находилась в пределах 70 мм. Монтаж оборудования трубосварочных баз производится трубоукладчиком и автокраном. Линия и стеллажи монтируются по секциям. Монтаж трубоукладочных линий обычно начинается с установки второй секции с последующим присоединением отсекателей. Затем устанавливают первую, третью секции и соединяют их с промежуточной рамой. Далее устанавливают центратор и соединяют его со штангой, а затем производится сборка всей гидросистемы. На линию устанавливается кабина, которая соединяется с линией стальной шиной сечением более 40 мм2 при помощи сварки. К центратору крепится ерш, обеспечивающий удаление земли и различных предметов из тубы. Инвентарные покати обычно устанавливают с уклоном 1: 100.

Полевые автоматические установки на трассу поставляют комплексно и устанавливают на площадке в виде собранных секций. Каждая секция выставляется строго горизонтально с максимальным наклоном вдоль оси секции 1°30' и высотой неровностей не более 50 мм.

Рис. 3 Схема трубосварочной базы с малой механизацией: 1 — направляющие приемного стеллажа; 2 — сварочный агрегат; 3 — лебедка; 4 — сборочный кондуктор; 3 — направляющие промежуточного стеллажа; 6 — роликовые опоры; 7 — секция на сварочном стенде; 8 — электростанция (например, ДЭС-100); 9 — торцовый вращатель; 10 — направляющие стеллажа; 11 — перегружатель

ТСБ с малой степенью механизации и упрощенной схемой используются для сборки и сварки труб диаметром до 530 мм и, в основном, при сооружении промысловых трубопроводов. Для сборки секции трубы подаются на приемочный стеллаж, где осуществляют подготовительные операции (очистка внутренней полости и наружной поверхности трубы, зачистка кромок до металлического блеска). Далее трубы поступают на сборочный стеллаж, где с помощью лебедки и наружных или внутренних центраторов осуществляется их сборка в секции на прихватках ручной сваркой. Затем секции труб подаются на промежуточный стеллаж для полной ручной сварки корневого слоя шва.

Для сварки последующих слоев шва под слоем флюса секции накатывают на роликоопоры сварочного стенда полевой автосварочной установки (ПАУ), которая состоит из вращателя, роликовых опор, сварочной головки и сварочного агрегата.

Секцию закрепляют в торцовом вращателе, который осуществляет вращение ее в процессе автоматической сварки под слоем флюса. Далее секцию освобождают от вращателя и подают на стеллаж для контроля. Средняя производительность сварочной базы достигает 24−84 стыков в смену, в зависимости от Ду и д.

Сварку корневого слоя шва производят по технологии, рекомендованной для сварки неповоротных стыков в нитку.

Число слоев выполняемых с помощью односторонней автоматической сварки определяется толщиной стенки трубы и соответствует данным, приведенным в табл. 2.

Готовый шов должен иметь усиление высотой 1−3 мм.

Таблица 2. Рекомендуемое число слоев сварного шва в зависимости от толщины стенки трубы

Толщина стенки трубы, мм

До 16−16,5

16,6−20,5

20,5−24

24−28

28−32

Число слоев шва, не менее

2

3

4

5

6

Для обеспечения гарантированного провара корня шва сварку труб диаметром 1020−1420 мм из низколегированных высокопрочных сталей обычно производят с внутренней подваркой. При ручной подварке стык собирают с обычным зазором и подварку выполняют после завершения сварки корневого слоя шва. Подварку производят способом сварки «на подъем».

Автоматическую подварку выполняют по двум вариантам: после сварки корневого слоя шва; после окончания сварки всех наружных слоев шва. Шов, полученный при автоматической подварке, должен иметь усиление высотой не менее 1 мм и не более 3 мм.

Сварку поворотных стыков труб с разделкой кромок под ручную сварку можно производить током прямой полярности.

При сварке током прямой полярности глубина проплавления уменьшается на 2--3 мм по сравнению со сваркой током обратной полярности.

При токах более 600 А производительность расплавления электродной проволоки при токе прямой полярности на 30−40% выше, чем при токе обратной полярности (рис. 4)

При токах менее 600 А производительность расплавления электродной проволоки больше при сварке током обратной полярности. Уменьшение глубины проплавления при сварке на одних и тех же режимах в случае применения прямой полярности по сравнению с обратной полярностью позволяет форсировать режим сварки за счет увеличения силы сварочного тока и, следовательно, повысить производительность расплавления электродной проволоки. При использовании тока прямой полярности режим сварки изменяется в сторону увеличения сварочного тока на 100 А, а скорость сварки устанавливается по верхнему пределу диапазона скоростей.

Рис. 4 Зависимость скорости расплавления электродной проволоки от силы тока: 1, 3, 5 — ток прямой полярности; 2, 4, 6- ток обратной полярности; 1,2- флюс АН-22, проволока Сварке-08ХМ диаметром 3 мм; Uл = 48 В; 3, 4 -- флюс АН-348А, проволока Сварке-08ГА диаметром 4 мм; Uл -- 50 В; 5, 6 — проволока диаметром 4,7 мм; UД= 40 В

Производительность процесса заполнения разделки стыка можно увеличить, одновременно повышая ток дуги и скорость сварки. Вероятность образования прожогов корневого слоя шва возрастает. Уменьшить глубину проплавления при увеличении силы тока можно за счет применения электродной проволоки повышенного диаметра, так как при этом снижается плотность тока в активном пятне дуги и тепловой поток, поступающий в изделие, рассредоточивается.

Увеличение диаметра электродной проволоки позволяет повысить токовую нагрузку, а следовательно, максимально допустимые токи при сварке (рис. 5). Увеличивая силу тока до 1100 А и применяя электродную проволоку диаметром 4 мм, во избежание опасности прожогов одновременно необходимо увеличивать скорость сварки до 90 м/ч. Применение проволоки диаметром 4 мм позволяет увеличить производительность процесса сварки стыков на 20%.

Рис. 5. Максимально допустимые сварочные токи в зависимости от длины вылета и диаметра электрода: 1, 2 — проволока диаметром 3 мм; 3, 4 — проволока диаметром 4 мм; / - прямая полярность; II- обратная полярность

Глава 4. Автоматическая односторонняя сварка под флюсом

Автоматическая односторонняя сварка под флюсом проволокой сплошного сечения, в соответствии с действующими инструкциями на предприятиях отрасли, может применяться в следующих технологических вариантах:

— автоматическая сварка под флюсом проволокой сплошного сечения на постоянном токе обратной полярности;

— автоматическая сварка под флюсом проволокой сплошного сечения на переменном токе прямоугольной формы с использованием, например, источника сварочного тока Роwег Wavе АС/ОС 1000 в комбинации со сварочной головкой Роwег Fееd 108 (Роwег Fееd 108Р). Данная технология может применяться в одно- и двухдуговом варианте.

Изготовление двухтрубных секций производится из труб, имеющих одинаковую нормативную толщину стенки и стандартную заводскую разделку кромок, которая выполняется станками СПК.

Сварка корневого слоя шва может выполняться механизированной сваркой проволокой сплошного сечения методом SТТ или ручной электродуговой сваркой электродами с покрытием основного вида.

Первый заполняющий слой с целью предотвращения прожогов выполняется механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой или ручной дуговой сваркой электродами с покрытием основного вида. Обычно эти слои свариваются на одном стенде без перекатывания трубной секции.

В случае применения ручной дуговой сварки для выполнения корневого слоя допускается подварка стыков изнутри в местах непроваров, несплавлений и смещений кромок более 2 мм. Подварку производят электродами с покрытием основного вида.

Для предотвращения увлажнения стыков после ручной дуговой или механизированной сварки в случае непогоды (дождь, снег, иней) их следует укрывать до начала автоматической сварки под флюсом влагонепроницаемыми теплоизоляционными поясами шириной не менее 300 мм. В том случае, если стык поступил на пост сварки под флюсом со следами влаги на кромках или остыл до температуры, ниже температуры предварительного подогрева, его нагревают до требуемой температуры.

В качестве сварочных материалов применяют аттестованные комбинации «агломерированный флюс + проволока сплошного сечения».

Режимы автоматической сварки поворотных стыков труб диаметром от 1020 до 1420 мм с использованием комбинации «агломерированный флюс + проволока» представлены в таблицах 3 и 4.

Последние заполняющие слои и облицовочный слой шва при сварке труб с толщиной стенки 20 мм и более выполняют параллельными проходами с взаимным перекрытием. В этом случае напряжение на дуге снижается на величину от 1 до 2 В, а скорость сварки увеличивают на величину от 15% до 20%.

Таблица 3. Режимы односторонней автоматической сварки на постоянном токе труб диаметром от 1020 до 1420 мм

Толщина стенки трубы, мм

Диаметр электродной проволоки, мм

Порядковый номер слоя

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, В

Скорость сварки, см/мин

Смещение электрода с зенита трубы, мм

18−27

3,0 (3,2)

Первый

500−550

29−32

55−75

60−80

Последующие

550−650

30−33

55−75

50−60

Облицовочный

600−650

34−36

50−60

40−60

4,0

Первый

500−550

29−32

60−80

60−80

Последующие

650−750

30−33

55−75

50−70

Облицовочный

700−750

34−37

50−60

40−65

Высота слоя флюса при сварке должна быть не менее 25 мм. При его повторном применении следует добавлять к ранее использованному флюсу.

Таблица 4. Режимы односторонней двухдуговой автоматической сварки труб диаметром от 1020 до 1420 мм на переменном токе

Параметр

Значение

Род тока

переменный

Сварочный ток на каждую дугу, А

400 — 800

Напряжение на дуге, В

27−37

Скорость сварки, м/ч

24−50

Вылет электрода, мм

30−40

Угол наклона электрода, град.

5−15

Смещение электрода с зенита, мм

40−80

Расстояние между электродами, мм

12

Смещение фаз, град.

150

Баланс, %

25−75

Сдвиг, %

от минус 25 до 25

Частота, Гц

0−100

Таблица 5. Ширина облицовочного слоя шва при односторонней сварке под флюсом

Толщина стенки трубы, мм

Ширина облицовочного слоя шва, мм ]

6−12

20±2

13−18

21±3

18−21

22 ±3

21 -27

24 ±4

Глава 5. Двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом

Двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом позволяет полностью исключить применение ручной сварки при изготовлении трубных секций на базе. Производительность поворотной сварки на таких базах по сравнению с базами, использующими ручную дуговую сварку для выполнения корневого слоя шва, увеличивается в 1,5--2 раза. Это достигается за счет уменьшения объема наплавленного металла при использовании разделки кромок с повышенным притуплением, форсирования режимов сварки и полной механизации всех технологических процессов.

Применение двухсторонней сварки под флюсом в трубопроводном строительстве сокращает число стыков, подлежащих ремонту, в результате устранения дефектов, характерных для ручной сварки (непровар, несплавление и др.). Важным преимуществом двухсторонней сварки является также отсутствие необходимости предварительного подогрева стыков.

Перед сваркой на базе изменяют форму концов труб в соответствии с табл. 6. Рекомендуемое число наружных слоев в зависимости от диаметра и толщины стенки труб приведено в табл. 7. Режимы двухсторонней автоматической сварки под флюсом труб различных диаметров приведены в табл. 8. Геометрические размеры швов, определяемые по макрошлифам, должны соответствовать данным табл. 9,10.

Кроме традиционных методов контроля качества (ВИК, РК, УЗК) для оценки геометрических размеров сварных швов из каждого 200 стыка вырезаются 3 макрошлифа. Темплеты для макрошлифов вырезают на любых участках сварного соединения, расположенных равномерно по периметру стыка, но не ближе 200 мм от места начала или окончания процесса сварки (рис. 5. 17).

В случае отклонения геометрических параметров от заданных значений сварку прекращают, отлаживают оборудование и режим сварки, после чего выполняют сварку двух новых стыков, из которых вырезают макрошлифы. В случае, если размеры швов по макрошлифам соответствуют установленным требованиям, сварку можно продолжить.

Остальные 199 стыков, предшествующие первому вырезанному, следует считать годными, если в результате радиографического контроля в них не выявлено недопустимых дефектов.

Таблица 6

Если облицовочный слой шва смещен относительно первого наружного слоя, но при этом перекрывает всю его ширину, то стык считается годным при отсутствии недопустимых дефектов шва и соблюдении заданных режимов. В данном случае оси первого наружного слоя и внутреннего слоя шва должны совпадать или быть смещены относительно друг друга на расстояние не более 2 мм.

Таблица 7. Рекомендуемое число наружных слоев шва при двухсторонней

Диаметр труб, мм

Толщина стенки трубы, мм

Минимальное число наружных слоев, не менее

Диаметр труб, мм

Толщина стенки трубы, мм

Минимальное число наружных слоев, не менее

720

7,5−11,5

1

1220

21,5−24

3

11,5−15

2

24−28

4

15−17,5

3

`

17,5−22

4

820

8−11,5

1

1420

15,7−18

2

11,5−15

2

18−20,5

2

15−17,5

2

20,5−24

3

17,5−22

3

24−28

4

28−32

5

1020−1220

10,5−11,5

1

11,5−15

2

15−21,5

2

Флюс, остающийся на поверхности трубы в процессе сварки, отсыпают в чистый сухой под дон, просеивают через сито, освобождая его от кусков шлаковой корки и инородных включений. Очищенный флюс допускается использовать повторно с добавлением не менее 50% нового (неиспользованного) флюса. Флюс, оставшийся по окончании смены в бункере сварочной головки, удаляют из бункера и помещают до следующей смены в герметичную тару.

Таблица 8

Таблица 9. Ширина наружного шва при двухсторонней автоматической сварке под флюсом

Диаметр труб, мм

Толщина стенки, мм

Ширина шва, мм

7,5−11,5

18±3

720

11,5−15

20±3

15−17,5

20±3

17,5−22

22±4

820

8−11,5

18±3

11,5−15

20±3

1020−1420

18,0−21,0

18,0−21,0

19±3

20±3

Таблица 10. Геометрические параметры внутреннего шва при двухсторонней автоматической сварке под флюсом

Толщина стенки,

Размеры внутреннего шва, не более, мм

S, мм

глубина проплавления

ширина шва

18,0−21,0

Уг 8 + 1,5 мм

18±3

21,0−27,0

20±3

Рис. 7. Макрошлиф образца из допускного и контрольных стыков: 1 — ось первого (наружного) слоя шва; 2 — ось внутреннего слоя шва; 3 -- условная ось стыка; а — перекрытие наружного и внутреннего слоев шва (а > 3 мм при толщине стенки более 12 мм и, а > 2 мм при толщине стенки менее 12 мм); с — смещение осей наружных и внутренних слоев шва от условной оси стыка (с = ±1 мм); hн и hв — глубина проплавления соответственно первого (наружного) и внутреннего слоев шва; Вв — ширина внутреннего шва

Запрещается сброс сваренных секции и их соударение, а также их скатывание на мокрый грунт или снег до полного остывания стыка до температуры окружающей среды. При наличии атмосферных осадков сваренный кольцевой стык укрывают термоизолирующим поясом до полного остывания.

Важным условием получения качественных сварных соединений является соблюдение временного интервала между выполнением наружных слоев и подварочного слоя шва при односторонней или внутреннего слоя шва при двухсторонней сварке.

Время, в течение которого стык может оставаться несваренным изнутри трубы регламентируется.

При односторонней сварке, не более, мин:

— подварка корня шва 40;

— сварка всех слоев шва 90.

При двухсторонней сварке при температуре, не более, мин:

— положительной 60;

— отрицательной 30.

Глава 6. Оборудование трубосварочных баз

В настоящее время, ввиду снижения объемов строительства магистральных газонефтепроводов, производство оборудования для ТСБ не имеет массового характера. Строительные подразделения отрасли применяют, в основном, оборудование выпускаемое ранее. Механизация типовых схем ТСБ за последние годы существенно не изменилось, кроме сварочного оборудования, которое должно применяться в соответствии с НТД предприятий отрасли и аттестованной технологии сварки.

Кроме основного сварочного оборудования на ТСБ используется оборудование для подачи, транспортировки, вращения, подготовки, обработки кромок, центровки труб, контроля качества сварных соединений, а также стеллажи, стенды и другое вспомогательное оборудование.

Применение автоматической, механизированной и ручной сварки на трубосварочных базах связано с использованием разнообразного оборудования, которое существенно влияет на степень механизации сборочно-сварочных процессов, на производительность труда и качество сварных соединений. Тщательность подготовки свариваемых труб на стенде — одно из основных условий получения равнопрочности швов. Сопряжение осей двух и более труб большого диаметра, свариваемых в секции, без специального оборудования практически невозможно.

Вращатели используют на установках типа ПАУ, ЛСТ и БТС для создания непрерывного или периодического изменения положения собранного стыка относительно сварочной головки, обеспечивая выполнение процесса в нижнем положении с регулируемой частотой вращения. Вращатель должен обеспечить равномерную окружную скорость вращения секции от Vmin до Vmax, при заданном диаметре труб от Dmin до Dmax.

Скорость сварки при неизменности других параметров режима (I, U) определяет поперечное сечение шва Fш=f (Vсв) при I-соnst, U-соnst. Поэтому неравномерное вращение секции может привести к образованию неравномерного поперечного сечения валика, что недопустимо. При выборе вращателя этот фактор учитывают и в зависимости от диаметра труб применяют различные типы вращателей: роликовые, торцовые и центровочные. Роликовый вращатель СВР-142 обеспечивает окружную скорость вращения секции труб диаметром 720−1420 мм с помощью приводных роликов, которые входят в контакт с внешней поверхностью труб (рис. 8). Он может быть использован в комплекте установок ПАУ, где выполняются следующие операции: равномерное вращение секции обрезиненными роликами, отсекание, укладывание и снятие секций со стенда с помощью системы рычагов с электрическим приводом (рис. 9).

Рис. 8 Схема роликового вращателя: 1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — распределитель мощности; 4 — вал; 5 — обрезиненный ролик

Рис. 9 Схема отсекателя установки ПАУ-1001В: 1 — покать скатывания; 2, 3, 4 — рычаги; 5 — мостик отсекателя; 6 — покать накопителя; 7 — рычаги; 8 — корпус; 9 — домкрат; 10 — тяга; 11 — ограничитель; 12 — ролик; 13 — труба

Приводы продольного перемещения на линиях сборки труб и специализированных трубосварочных базах используют для возвратно-поступательного перемещения труб и секций. На стенде устанавливают до десяти одинаковых по конструкции подобных приводов. Привод продольного перемещения (рис. 10) состоит из электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического редуктора и двух приводных катков, установленных на валу, который на подшипниках качения опирается на опору. Редуктор устанавливают на выходном конце вала катков. К редуктору крепится электродвигатель мощностью до 3,0 кВт.

Рис. 10 Привод продольного перемещения на трубосварочной линии: 1 — основание; 2 — ролик; 3 — вал; 4 — цепная муфта; 5 — редуктор; 6 — электродвигатель

Перегружатели устанавливают на механизированной линии. Два перегружателя используют для сбрасывания сваренной секции с линии на промежуточный стеллаж. Перегружатель (рис. 11) представляет собой изогнутый рычаг, который приводится в действие штоком гидравлической системы. При подаче масла в нижнюю полость цилиндра шток поднимает рычаг в верхнее положение и происходит сбрасывание секции на покати.

Рис. 11 Перегружатель на трубосварочной линии: 1 — рычаг; 2 — шток; 3 — цилиндр.

Роликовые опоры применяют при поворотной сварке секций труб на полевых автосварочных установках типа ПАУ при вращении секции (рис. 12). Каждая опора имеет корпус, в котором на оси устанавливается коромысло. На коромысле имеется два опорных ролика. Коромысло качается на оси и может занимать два положения: оба опорных ролика находятся в горизонтальной плоскости (рабочее положение -- сварка); правый ролик опущен (сброс готовой секции). Роликовые опоры крепятся на стенде к двум параллельно расположенным швеллерам на установленном расстоянии.

Рис. 12 Роликовая опора типа ОР: 1 — корпус; 2 — обойма; 3 — ролик; 4 — стопорное устройство

Внутренние центраторы (рис. 13) применяют для сборки и центровки поворотных стыков труб диаметром 325−1420 мм на трубосварочных базах. При использовании внутренних центраторов стыкуемым торцам труб придается форма окружности, а разность периметров торцов равномерно распределяется по всей длине стыка.

Основным рабочим узлом центратора является центрирующий механизм, который может быть конусного или рычажного типа.

На трубосварочных базах типа ССТ-ПАУ и БНС внутренние центраторы имеют конусный центрирующий механизм, на базе БТС-142 В применены центраторы рычажного типа.

Внутренние центраторы имеют электрогидравлический привод и два независимых ряда центрирующих жимков. Питание внутренних центраторов осуществляется от источников постоянного тока.

Самоходное устройство СЦ-141 предназначено для транспортировки внутренних центраторов при сборке стыков труб в секции на трубосварочных базах. Устройство имеет дистанционное управление.

Рис. 13 Внутренний центратор

Станки типа СПК предназначены для механической обработки концов труб для двухсторонней автоматической сварки под флюсом на ТСБ.

Станки СПК подвесного типа, состоят из центрирующего барабана с двумя рядами жимков и направляющими колесами, шпинделя с планшайбой, резцовых головок и гидропривода. В качестве режущего инструмента в станках СПК применяют твердосплавные пластины, имеющие форму шестигранника. Одной режущей кромкой пластины можно обработать около десяти стыков труб диаметром 1420 мм.

Серийно выпускают станки трех типоразмеров: СПК-81, СПК-121, СПК- 141 (табл. 5. 14).

Станок для очистки и намотки проволоки МОН-52 предназначен для очистки и намотки электродной проволоки диаметром от 2 до 5 мм в кассеты и катушки диаметром до 650 мм. Станок позволяет производить рядную намотку проволоки в кассеты. Проволока очищается в закрытом вращающемся блоке иглофрезерными элементами. Станок снабжен грузоподъемным устройством.

Печи предназначены для прокалки на трубосварочных базах флюса и электродов при температуре до 500 °C. Они имеют номинальную мощность до 10 кВт и массу до 200 кг (см. главу 2).

Таблица 11. Технические характеристики станков СПК

Параметр

СПК-81

СПК-121

СПК-141

Диаметр обрабатываемых труб, мм

720, 820

1020,1220

1420

Толщина стенки, мм

7,5−21

7,5−21

7,5−21

Подача планшайбы, мм/об

0,09

0,13

0,15

Частота вращения планшайбы, об/мин Скорость быстрого перемещения

31,5

26,5

22,4

планшайбы, мм/мин

27

33

33

Наибольшая длина хода планшайбы, мм

100

150

150

Производительность, кромок/ч Давление в гидросистеме центратора,

10−20

7−8

5−6

МПа

10

10

10

Число жимков в ряду

Расстояние между двумя фиксирующими

9

12

16

рядами, мм

1200

1300

1500

Габаритные размеры, мм:

3000×1050х

3260×1450х

3520×1650х

х1780

х2020

х2250

Масса, кг

2650

4000

5000

Технические характеристики станка МОН-52

Мощность электродвигателя станка, кВт 5,1

Напряжение питания, В 380 (3 — 50 Гц)

Максимальные размеры наматываемой кассеты, мм:

наружный диаметр 650

ширина 85

Скорость намотки, м/мин:

Минимальная 75

Максимальная 100

Грузоподъемность подъемника, кг 1960

Габаритные размеры, мм 2000×1120×1680

Тяговые лебедки используют при сборке труб в секции на сборочном кондукторе для осевого перемещения одиночных труб. Применяемые на трассе лебедки ЛТЗВ-1, ЛТЗ-Т, ЛТ32−1 развивают тяговое усилие до 80 кН.

На трубосварочных базах сварку поворотных стыков трубопроводов выполняют специализированными сварочными головками или передвижными универсальными автоматами СГФ, ГДФ, АДФ, БТС и другими, различных марок и модификаций, в том числе зарубежного производства.

Установки для механизированной сварки состоят из источника питания сварочной дуги, шкафа управления, в котором располагаются источники питания электродвигателей автомата, устройство для замыкания и размыкания сварочной и вспомогательных цепей, устройства (сварочная головка) для зажигания дуги, подачи проволоки в зону сварки, устройства (каретка) для перемещения сварочной головки вдоль стыка с кассетой со сварочной проволокой, пультом управления и бункером для флюса. При поворотной сварке стыков трубопроводов устройство для перемещения сварочной головки отсутствует и эту роль выполняет вращатель, который синхронно работает с подающим механизмом (табл. 12).

Таблица 12. Технические характеристики сварочных головок

Параметр

СГФ-1004

ГДФ-1001УЗ

БТС-142В

АДФ 1202

Диаметр свариваемых труб, мм

325−1420

530−1420

1220,1420

325−1420

Сварочный ток, А

< 1000

< 1200

< 1000

< 1000

Напряжение на дуге, В

До 50

До 50

До 50

До 50

Диаметр электродной проволоки, мм

2−3

3−5

3−4

2−6

Скорость подачи проволоки, м/ч

192−570

28−532

45−378

60−360

Регулирование скорости подачи проволоки

Плавное

Вылет электрода, мм

30−50

30−80

30−50

30−50

Смещение электрода с зенита (надира) трубы, мм

20−120

0−100

0−30

0−100

Поперечная корректировка электрода, мм

±30

±75

±50

±50

Угол наклона электрода «вперед», градус

Постоянный

0−30

10

0−30

Подъем головки над трубой, мм

-

0−100

-

-

Масса кассеты с проволокой, кг

10

35

35

35

Вместимость бункера для флюса, дм

6. 4

55

25

25

Размеры (без штанги), мм

800×380×520

1680×1050хх1845

2780×920×900−1000

-

Масса (без флюса, прово локи и опорной части штанги), кг

37

300

-

-

На ТСБ при сооружении магистральных трубопроводов могут применяться сварочные головки типа СГФ и полустационарные ГДФ, которые используют для выполнения поворотных стыков под слоем флюса в полевых условиях. Например, сварочную головку ГДФ-1001-УЗ используют в полевых автосварочных установках ПАУ-1001 В. Головка ГДФ-1001-УЗ относится к автоматам подвесного типа, которая на подвеске укрепляется на колонке. Головка имеет механизированный привод опускания на стык и подъем. Опирание на поверхность трубы осуществляется опорными роликами, которые копируют трубу в процессе сварки. Головка оснащена флюсоаппаратом, позволяющим после сварки удалять со стыка флюс и бункер. Все регулировочные перемещения фиксируют указателями. Голова комплектуется выпрямителем ВДУ-УЗ.

Сварочная головка СГФ-1004 смонтирована на четырехколесной тележке и имеет электродвигатель с редуктором, подающий механизм, токоподвод, бункер с флюсом, кронштейн с кассетой и пульт управления. Головка имеет корректор, который позволяет сместить электропровод относительно зенита труб на величину 20−120 мм. Для обеспечения надежного подвода тока к электродной проволоке головка комплектуется токоподводами двух типов -- пружинным и трубчатым. Пружинный токоподвод используют для сварки труб диаметром 720−1420 мм, применяя проволоку толщиной 2−3 мм. Токоподвод имеет мундштук, на нижнем конце которого крепится токосъемник, состоящий из двух бронзовых накладок, одна из которых с помощью пружины давит на проволоку, обеспечивая надежный контакт (рис. 14).

Рис. 14 Сварочная головка СГФ-1004: 1 — корректор; 2 — пульт управления; 3 — бункер; 4 — подающий механизм; 5 — кассета; 6 — штатив; 7 — опорные ролики

Трубчатый токоподвод применяют для сварки трубопроводов диаметром 720−1420 мм. В этом случае мундштук имеет наконечник, который рассчитан на электродную проволоку диаметром 3 мм. Если устанавливается наконечник для проволоки диаметром 2 мм, то такой токоподвод используют при сварке труб диаметром 325−720 мм.

Для подачи флюса в зону сварки головка комплектуется флюсоподводами двух типов: раздельным и охватывающим.

Раздельный флюсоподвод применяют при сварке труб диаметром 720−1420 мм, а охватывающий — диаметром 325−720 мм. Каждый флюсоподвод закрепляется с токоподводом и копирует их перемещение при работе корректорм.

Аппараты переносного типа — универсальные сварочные трактора применяют для подварки корня шва внутри трубы, их используют в строительстве вместе со шкафом управления и источником питания постоянного тока. Автоматический аппарат (трактор сварочный) АДФ-1202 (ТС-30) — универсальный, имеет один электродвигатель, который приводит в движение механизм подачи электрода и ходовой механизм. Скорость подачи электродной проволоки и скорость сварки настраивают сменными шестернями. Автомат АДФ-1202 (ТС-30) может настраиваться на сварку различных типов швов с помощью сменных узлов и деталей. При поворотной сварке трубопроводов диаметром 1420 мм автомат устанавливают внутрь секции и производят подварку корневого шва.

Автомат ТС-30 поставляют в комплекте с выпрямителем В ДМ-1202−2, блоком управления БУ-031, с балластными реостатами РБ-306. Автомат тракторного типа АДФ-10 030 также используют в подобных условиях.

Головка БТС-142 В предназначена для автоматической сварки под флюсом изнутри трубы на трубосварочных базах типа БТС. Головка установлена на оси центратора, поднимается и опускается на стык с помощью электропривода и копирует внутреннюю поверхность трубы копирным роликом.

Энергоснабжение трубосварочных баз можно осуществлять от передвижных и самоходных сварочных агрегатов, от передвижных электростанций и от линии электропередач (ЛЭП).

Питание трубосварочных баз может осуществляться от передвижных электростанций. Например, применяют следующие электростанции: АБ-16- Т230 П-Р, ЭСД-30-Т/400-М2, АД-60С-Т400-Р, ЭД-100-Т/400-РК, АД-100С- Т400-Р, ЭСДА-200-Т/400−1РКМ, ЭД500-Т400−2РКС и другие новые модификации.

Питание оборудования от ЛЭП осуществляют через понижающий трансформатор с выходным напряжением 380−400 В. В качестве сварочных источников питания применяют сварочные выпрямители.

Для ручной электродуговой сварки на трубосварочных базах типа ССТ- ПАУ и БНС-81 используют многопостовые выпрямители с жесткими внешними характеристиками. Для питания цепи управления внутреннего центратора и других вспомогательных цепей может служить выпрямитель ВД-306УЗ и др. Силу тока на каждом посту при многопостовой сварке регулируют при помощи балластных реостатов типа РБ-301, РБ-201 и другие аналоги.

В качестве источника питания дуги при автоматической сварке на базах типа ССТ-ПАУ и БТС-142 В служат выпрямители с тиристорным управлением.

Питание оборудования каждой трубосварочной базы осуществляют через гирлянду кабелей, соединяющих блок питания и сварочную будку.

трубопровод сварка строительство трасса

Список используемых источников

1. Таран В. Д. Сварка магистральных трубопроводов и конструкций. — М., Изд-во «Недра», 1970. — 384 с. ;

2. Будзуляк Б. В., Васильев Г. Г., Иванов В. А., Крамской В. Ф., Новоселов В. В., Ревазов А. М., Сенцов С. И., Халлыев Н. Х. Организационно-технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов: Учебное пособие. — М.: ИРЦ Газпром, 2000 — 416 с. ;

3. Мустафин Ф. М., Блехерова Н. Г., Квятковский О. П., и др. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — 350с.

4. Мустафин Ф. М., Блехерова Н. Г., Быков Л. П. и др. Производство. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПБ.: Недра, 2010. — 509с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой