поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Сварочно-монтажные работы (продолжение)
Электроконтактная сварка оплавлением относится к
сварке давлением. В отличие от описанных методов электродуговой сварки
плавлением при сварке давлением сварной шов формируется при обязательном
сближении путем осадки (сдавливания) свариваемых элементов конструкций.
При этом процессе электрический ток большой силы (до десятков тысяч
ампер) проходит через свариваемые элементы и контакт между ними. Перед
пропусканием тока для улучшения контакта свариваемые элементы сближаются
действием осевой нагрузки. В металле между точками подвода тока и
особенно в зоне контакта в соответствии с законом Ленца - Джоуля за счет
значительного электрического сопротивления и большей силы тока
выделяется большое количество теплоты. Так как контакт между
поверхностями свариваемых элементов осуществляется по микроскопическим
площадкам (точечный контакт), то в каждом таком микроконтакте выделяется
громадное количество теплоты, вызывающее мгновенное расплавление и
выброс жидкого металла и его паров. На контактирующих поверхностях
происходят сотни тысяч таких микрооплавлений, что и приводит к
оплавлению поверхностей металла. За счет теплоты, выделяющейся при
оплавлении, происходит нагрев металла в прилегающих к контакту зонах,
что приводит к снижению прочности и повышению пластичности металла. При
достижении необходимой зоны разогрева свариваемые элементы с помощью
гидравлического или другого механизма сближают с большой скоростью
(процесс осадки) и при этом в зоне контакта образуется сварное
соединение этих элементов. Преимуществом электроконтактной сварки
оплавлением является ее высокая производительность. Это объясняется тем,
что сварное соединение при электроконтактной сварке образуется сразу по
всей площади кольцевого сечения труб, а машинное время сварки
исчисляется 5-10 мин. В то же время при электродуговой сварке сварное
соединение формируется последовательным наложением большого числа слоев
шва при прохождении дуги по периметру трубы. Однако электроконтактная
сварка предъявляет более жесткие требования к торцам труб (меньшие
допуски по овальности, разностенности и др.). Кроме того,
электроконтактная сварка характеризуется значительными пиковыми
нагрузками в момент образования сварного соединения. В связи с этим для
электроконтактной сварки труб большого диаметра необходимы мощные
генераторы электрического тока. Так, для сварки труб магистральных
трубопроводов диаметром 1420 мм требуется электростанция мощностью 1000
кВт. Это объясняется тем, что мощность для ведения электроконтактной
сварки труб составляет 1 - 1,5 кВт/см2.
Электроконтактная сварка труб осуществляется как в базовых условиях, так
и непосредственно на трассе в полевых условиях с помощью стационарных
или передвижных установок. Основой установки для электроконтактной
сварки труб служит контурный (кольцевой) трансформатор, разработанный в
Институте электросварки им. Е.О. Патона. Кольцевой трансформатор имеет
сердечник в виде кольца, на который намотана первичная обмотка, а на ней
в виде отдельных катушек намотана вторичная обмотка. От вторичных
обмоток-катушек равномерно по периметру трубы введены контакты для
подвода тока к трубе. На каждую трубу устанавливают по одному кольцевому
трансформатору. Таким образом, в состав каждой установки входят по два
кольцевых трансформатора. Применение кольцевых трансформаторов и
позволило снизить необходимую мощность при электроконтактной сварке до
1-1,5 кВт/см2 вместо 5-10 кВт/см2 при обычных понижающих
трансформаторах.-В состав установок для электроконтактной сварки входят
также механизмы оплавления и осадки с гидравлическим приводом. Причем
применяют как наружные, так и внутренние установки. На сварочных базах
для соединения труб в трехтрубные секции используют полустационарные
установки контактной сварки ТКУС-1А (для сварки труб диаметром 114-377
мм) и ПЛТь321 (для сварки труб диаметром 114-325 мм). Эти установки
оснащены наружными сварочными головками. Для сварки труб магистральных
трубопроводов диаметром 1420 мм применяют передвижные комплексы
"Север-1", оборудованные сварочными машинами К-700. Сварочная машина
К-700 размещается внутри трубы и выполняет все операции: центровку труб,
зажатие их по всему периметру, равномерный подвод тока, перемещение труб
в процессе оплавления и осадки. В состав сварочной машины входит
сварочный понижающий трансформатор с номинальной мощностью 800 кВт.
Сварочная машина К-700 массой 25 т самостоятельно перемещается внутри
трубопровода от стыка к стыку. После сварки на наружной и внутренней
поверхностях шва остается затвердевший металл - грат. Грат, находящийся
снаружи, препятствует проведению качественной изоляции труб, а
внутренний грат оказывает большое гидравлическое сопротивление
транспортируемому продукту, а при отрыве может попасть на лопатки
насосов или центробежных нагнетателей и повредить их. Поэтому в состав
сварочной установки входит гратоснимающий механизм.
До начала сварочных работ проводят необходимую подготовку кромок труб.
Кромки труб должны быть очищены от окалины, ржавчины, грязи и жира и
иметь соответствующую разделку. Разделка необходима для обеспечения
полного проплавления (провара) шва на полную толщину стенки трубы. Без
разделки кромок можно обеспечить полный провар стенки трубы при толщине
не более 3 мм (при ручной электродуговой сварке) и не более 5 мм (при
автоматической сварке под флюсом). Трубы для магистральных трубопроводов
поставляют с заводов с односторонней разделкой кромок применительно к
ручной электродуговой сварке. При толщине стенок труб до 16 мм применяют
простую, так называемую V-образную разделку с углом скоса кромок 25-30°
и притуплением кромок 1-2,6 мм. При толщине стенок труб более 16 мм
применяют простую и комбинированную разделки. При двухсторонней
автоматической сварке труб на базе типа БТС применяют специальную
двухсторонюю Х-образную разделку с увеличенным притуплением, которую
выполняют непосредственно на базе с помощью станков типа СП К. Торцовую
часть каждой трубы перед сваркой на длине примерно 1 м очищают от грязи,
а также наледи и снега в зимнее время. Кроме того, на расстоянии 10-20
мм от торца трубы наружную и внутреннюю поверхности и кромки очищают от
окалины, ржавчины и грязи до металлического блеска стальными щетками или
портативными шлифовальными машинками с абразивными кругами. Зачистка
необходима во избежание образования большого числа пор в сварном шве.
Следует отметить, что для электроконтактной сварки практически не
требуется никакой подготовки торцов труб. После подготовки торцов труб
приступают к сборке и центровке стыков труб. Сборка стыков труб -
ответственная операция, от качества которой существенно зависит качество
сварки. При сборке стыков труб обеспечивают совпадение их продольных
осей, внутренних кромок и определенный зазор между свариваемыми трубами.
При сборке стыков труб под ручную электродуговую сварку зазор в
зависимости от диаметра электрода и толщины стенок труб колеблется в
пределах 1,5-3 мм.
Для проведения сборочно-центровочных операций применяют центраторы.
Наиболее качественную сборку стыков обеспечивают внутренние центраторы,
так как за базу центровки здесь принята внутренняя поверхность труб.
Внутренний центратор имеет два ряда одновременно выдвигаемых (на каждом
ряду) центрирующих кулачков. Такие центраторы имеют гидравлический
привод, при включении которого цилиндр с конусным окончанием выдвигается
и одновременно выдвигает все кулачки ряда. После окончания центровки
гидравлический привод отключают и за счет действия возвратных пружин все
кулачки возвращаются в исходное положение.Внутри труб внутренний
центратор перемещают вручную с помощью длинной штанги. Используют также
самоходные внутренние центраторы. Если невозможно применение внутренних
центраторов (например, при сварке так называемых захлестов), то
используют наружные звенные центраторы. На собранный с помощью
внутреннего центратора стык труб обычно сразу накладывают корневой слой
шва с помощью ручной сварки. Стыки, собранные с помощью наружных звенных
центраторов, фиксируют с помощью коротких швов длиной 60-80 мм,
называемых прихватками, после чего наружный центратор снимают со стыка.
В связи с широким применением для магистральных трубопроводов
высокопрочных трубных сталей в технологии сварочно-монтажных работ
предусмотрен предварительный подогрев труб в зоне стыка кольцевыми
газрвыми горелками до температур 100-250° С. Температура подогрева
зависит от многих факторов: химического состава стали, применяемых
электродов, толщины стенок труб, температуры окружающего воздуха и
определяется по специальным таблицам.
Сварку нитки трубопроводов из изготовленных на базе трубных секций в
условиях трассы проводят обычно с применением ручной электродуговой
сварки. Ручную электродуговую сварку стыков труб выполняют в несколько
слоев, число которых зависит от толщины стенки труб:
Толщина стенки трубы, мм
4-6
7-11
12-14
15-18
19-22
23-25
Число слоев шва
2
3
4
5
6
7
Наиболее ответственным является выполнение первого
(корневого) слоя шва. Корневой слой шва выполняют электродами с
фторис-токальциевым или целлюлозным покрытием. Лучшее проплавление
корневого шва обеспечивается применением электродов с целлюлозным
покрытием при высокой скорости сварки до 15-20 м/ч. Но при использовании
электродов с целлюлозным покрытием обязательно быстрое без перерывов
наложение второго слоя шва, так называемого "горячего" прохода для
обеспечения условий более интенсивного выделения водорода из корневого
слоя шва. После этого заполняют разделку шва наложением заполняющих
слоев. Внешний слой сварного шва называют облицовочным. Сварочные работы
выполняют поточно-расчлененным методом, когда проводится специализация
сварщиков не только по выполнению определенного слоя, но и участка шва
(расчленение сварочных операций). Подобная специализация заметно
повышает производительность труда сварщиков.
Сварочно-монтажные работы выполняет специализированный поток (бригада),
состоящий из нескольких частных потоков (звеньев). Специализированный
поток сварочно-монтажных работ включает следующие частные потоки-звенья:
подготовку трубных секций к сборке (с опережением потока) - селективную
подборку труб, очистку полости труб, правку вмятин на торцах труб;
подготовку трубных секций (в потоке) - зачистку кромок, подачу секций к
месту монтажа; сборку стыков и сварку корневого слоя шва; сварку
"горячего" прохода; сварку заполняющих слоев сварного шва; сварку
облицовочного слоя шва. Число сварщиков для выполнения каждого слоя
сварного шва зависит от диаметра трубопровода и колеблется от 2 до 4
человек. Подъем и перемещение труб и трубных секций осуществляют
трубоукладчиками. Трубоукладчик - это передвижной монтажный кран с
неповоротной стрелой. Причем стрела из стальных коробчатых элементов
закрепляется всегда с левой стороны по ходу трубоукладчика. В состав
специализированного потока (бригады) входят также многопостовые
передвижные или самоходные сварочные установки, передвижные мастерские.
Контроль сварочно-монтажных работ осуществляют пооперационным контролем
(проверка труб и трубных секций, сварочных материалов, режимов сварки,
качества сборки и центровки стыков); внешним осмотром готовых сварных
соединений; проверкой отсутствия в сварных соединениях недопустимых
дефектов (непроваров в корне шва, шлаковых включений и пор, трещин,
подрезов и др.). Образование и наличие трещин в сварных соединениях не
допускается при любых их размерах. Размеры других недопустимых дефектов
регламентируются нормами (СНиП 2.05-06-85, СНиП И-42-80 и
технологическими инструкциями). Для выявления недопустимых дефектов в
сварных соединениях широко используют неразрушающие методы контроля:
просвечивание рентгеновскими или гамма-лучами, магнитографический и
ультразвуковой
контроль.
