Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

Суммарный расход электроэнергии на сварку одного стыка

Оптимальную величину осадки найдем из выражения:

Таким образом, общий припуск свариваемых труб в процессе оплавления и осадки

Для избежания теплоотвода в губки сварочной машины вылет свариваемых

труб обычно принимают равным (1,5–2,0)l [90]. Результаты расчета оптимальных режимов и конструктивных параметров сварочных установок необходимо сравнить с техническими характеристиками существующих сварочных машин.

Поскольку для расчета скорости и времени оплавления в зависимости от площади сечения свариваемых труб, припуска на осадку в зависимости от температурного поля (или времени оплавления) требуется выполнить довольно сложные математические действия, для удобства определения указанных параметров можно воспользоваться специальной номограммой (рис.3.24) [108].

Для предупреждения охлаждения жидкого металла на торцах труб перед осадкой за 7-15 до конца процесса оплавления скорость оплавления повышается до 0,8-1,2 мм/с. Этот период называется форсировкой. С этой же целью в течение 0,1-0,5 с после подачи команды на осадку процесс осадки проводят без выключения сварочного трансформатора, т.е. при протекании через свариваемые трубы тока.

Для примера определим режим сварки труб диаметром 325 мм с толщиной стенки 9 мм на установке ПЛТ-321 со сварочной машиной К-548М, которая имеет вторичное напряжение U2=7 В. По номограмме для площади поперечного сечения трубы 325×9 мм, равной 89,3 см2, определим среднюю скорость оплавления. Для этого сносим отметку на шкале площади, равную 89,3 см2, на шкалу υ мм/с и получаем 0,224 мм/с. Время оплавления, определенное по той же номограмме, равно 130 с. Тогда припуск на оплавление

будет равен lопл=υtопл= 0,22×130 = 29 мм. За 10 с до конца оплавления, т.е. через 120 с после его начала, скорость оплавления повышают до 1 мм/с. За этот

период lопл= 1× 10 = 10 мм

По номограмме определим необходимый припуск на осадку. Для этого

отметку на шкале времени оплавления tc=130 с сносим на шкалу lос и получаем 7,5 мм. Часть этой осадки в течение 0,1 с должна проходить без выключения трансформатора.

219

Основное время определяется затратами времени, в течение которого осуществляется данная технологическая операция.

Вспомогательное время при сварке складывается из вспомогательного времени, зависящего от длины сварочного шва и вспомогательного времени, зависящего от изделия и от типа оборудования.

Вспомогательное время, зависящее от длины сварочного шва, учитывает затраты на подготовку кромок перед сваркой, смену электродов или кассеты с проволокой, сбор флюса и засыпку его в бункер, очистку шва от шлака, осмотр шва и т.п.

Вспомогательное время, зависящее от изделия и типа оборудования, учитывает затраты времени на установку изделия на рабочее место, установку изделия, поворот его в процессе сварки, установку и снятие приспособления (центратора и т.п.), а также установку и снятие сварочной головки.

Различные виды затрат вспомогательного времени включаются в состав нормы времени при условии выполнения данной работы сварщиком.

Сумма основного и вспомогательного времени называется оперативным

Время обслуживания рабочего места включает затраты времени на подготовку и уборку инструмента, подготовку сварочных постов и установок к работе, устранение мелких неполадок в оборудовании, включение и выключение сварочных машин и аппаратов, поддержание заданного режима работы, включение и выключение подачи газа, смену баллонов, уборку рабочего места, инструктаж мастера во время работы.

Время обслуживания рабочего места выражается в процентах от оперативного времени.

Время на отдых и личные надобности также выражается в процентах от оперативного времени в зависимости от условий выполнения работы.

Подготовительно-заключительное время включает в себя затраты времени на получение задания и необходимых материалов, ознакомление с работой, получение и сдача инструмента, подготовку оборудования и приспособление к работе, настройку оборудования на заданный режим, опробование режимов работы, сдача работы.

Если норма времени устанавливается на одно изделие, то к нему следует прибавить подготовительно-заключительное время. Если же нормируемое время устанавливается на партию изделий из n шт., то полная норма времени на партию

221

При определении основного времени сварки То необходимо вводить следующие поправочные коэффициенты k в зависимости от положения и вида шва:

При производстве работ на монтажной площадке или на строительном участке с переходами и передвижной аппаратуры, полученные по расчетам нормы, следует умножить на коэффициент 1,1. При производстве сварки или резки с люлек полученные нормы времени следует умножить на коэффициент не более 1,5, с подмостей и лестниц – на коэффициент не более 1,2.

При затрудненном доступе к конструкции, работе лёжа или в неудобном согнутом положении нормы времени умножают на коэффициент 1,25; при сварке с подогревом нормы времени умножают на коэффициент 1,35.

3.7.2.1. Нормирование различных методов сварки

При нормировании ручной электродуговой сварки основное время То (в минутах) определяют по формуле:

где Fш – площадь поперечного сечения шва, см2; lш – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла, г/см3; αн – коэффициент наплавки, г/(А·ч) (табл.3.26); Ιсв – сварочный ток, а; 60 – коэффициент для перевода часов в минуты.

При нормировании многослойной сварки То рассчитывают по формуле:

где 1, 2 ... n относятся к слоям наплавленного металла.

222

Таблица 3.26

Коэффициенты наплавки αн для наиболее распространенных марок

При нормировании автоматической и полуавтоматической электродуговой сварки под слоем флюса основное время То подсчитывают по формуле (3.93), (3.94) для однослойной и многослойной сварки, либо по формуле:

где υ1...υn – скорость сварки соответственно первого и последующих слоев шва, м/ч.

3.7.2.2. Нормирование расхода материалов

Для различных методов электродуговой сварки норма расхода Н, электродов и электродной проволоки определяется по формуле:

где Кρ – коэффициент перехода металла из электрода в шов (табл.3.27), учитывающий потери на угар, разбрызгивание и огарки; ρ – плотность наплавленного металла, г/см3; Fн – площадь поперечного сечения

наплавленного металла, мм2; lш – длина шва, м; Кэ – отношение массы электродного покрытия к массе электродной проволоки: при укрупненных расчетах Кэ=0,4; для автоматической и полуавтоматической сварки Кэ=0.

Площадь Fн подсчитывают по сумме площадей элементарных геометрических фигур, на которые она может быть разбита, или по соответствующим ГОСТам на конструктивные элементы швов сварных соединений.

Норму расхода флюса Нф, кг определяют по расходу сварочной проволоки

223

где Кф – коэффициент расхода флюса, зависит от метода сварки, типа сварного соединения и формы подготовки кромок.

Таблица 3.27

Значения коэффициента Кρ для различных методов электродуговой

Для полуавтоматической сварки тавровых соединений Кф=1,3; без скоса кромок - Кф = 1,4; для автоматической сварки соответственно Кф=1,1; 1,2; 1,3.

Расход защитного газа Нг , л при сварке в среде защитного газа рассчитывают по формуле:

где Qг – удельная норма расхода газа на 1 м шва, л; lш – длина шва, м; Qдоп – дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции

(продувка газовых коммуникаций перед сваркой, защита остывшего металла шва и электрода после сварки, настройка режимов сварки).

Удельную норму расхода газа определяют по соотношению:

где qr – оптимальный расход газа по ротаметру, л/мин; τo – машинное время сварки 1 м шва в мин.

Дополнительный расход газа

При сварке неплавящимся электродом принимают подготовительнозаключительное время τп.з=0,2 мин, при сварке плавящимся электродом 0,05 мин, при сварке химически активных металловτп.з=0,5 мин.

224

При сварке коротких швов (менее 50 мм) и арматуры диаметром менее 20 мм норма расхода защитного газа увеличивается на 20%. При сварке с защитой обратной стороны шва удельная норма расхода увеличивается на 30 – 50 %. Расход газа на прихватку составляет примерно 20% от общего расхода.

Расчет расхода электроэнергии проводится в зависимости от количества наплавленного металла. Средний расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при сварке сварочным трансформатором составляет 3,5-4,0 кВт·ч.

Более точно расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при сварке сварочным трансформатором может быть подсчитан по формуле:

где А – расход электроэнергии, кВт·ч/кг; U – напряжение дуги, В; η – к.п.д. трансформатора; αн – коэффициент наплавки, г/(А·ч).

Расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при ручной сварке на постоянном токе

где Сх – коэффициент, учитывающий расход электрической энергии за время холостого хода сварочного агрегата (Сх=1,17).

Расход электроэнергии при автоматической сварке под слоем флюса (для переменного тока)

где Iсв – сварочный ток, А; То – основное время сварки, мин; η – к.п.д. источника питания дуги (η=0,75).

Для постоянного тока удельный расход электроэнергии, рассчитанный по укрупненным данным, составляет 6-7 кВт·ч на 1 кг наплавленного металла, для переменного тока – 3-4 кВт·ч.

Расход электроэнергии при контактной сварке определяют путем замеров фактического расхода на сварной стык или по формуле (удельная потребляемая

где А – расход электроэнергии на оплавление 1 кг труб, кВт·ч/кг; υ – скорость оплавления, см/с.

225

3.7.3. Расчет состава бригады, выполняющей сварку неповоротных стыков поточно-расчлененным способом

При решении указанной задачи исходными данными

являются:

•диаметр трубопровода;

•толщина стенки труб;

•марка трубы, поставщик, технические условия, Сэкв;

•используемое для центровки оборудование;

•марка электрода для сварки корневого слоя шва и горячего прохода;

•марка электрода для сварки и облицовочного слоев шва;

•скорость сварки электродами с газозащитным покрытием;

•скорость сварки электродами с фтористокальциевыми покрытиями;

•период строительства;

•оборудование для подогрева кромок стенок труб;

•установленный темп сварки;

•сменность и продолжительность смены;

•условия строительства:

•метод контроля сварных швов.

Расчет времени сварки корневого слоя шва и горячего прохода определяют по формуле:

где lш – длина шва ( lш = 2πDн ), м; υсв – скорость сварки, м/ч. Время сварки заполняющих слоев шва определяется по формуле:

где lш – длина шва, м; n – количество слоев; υсв – скорость сварки.

Общее время подготовительного и основного цикла представить в виде отдельных циклограмм. Для обеспечения установленного темпа сварки большое внимание необходимо уделить технологии и производительности контроля сварных швов, а следовательно, комплектации бригад по контролю.

3.7.4. Контроль качества сварочно-монтажных работ

При решении производственных задач по расчету организационной структуры службы контроля качества [36], необходимого

226

количества средств неразрушающего контроля, расчету темпа контроля качества сварки исходными данными являются следующие:

•Т – темп колонны, км/сут;

•tст – время сварки одного стыка, ч;

•[t]контр.; [t]анализа; [t]подг. – нормы трудозатрат (чел-ч.) на стык при контроле качества сварного соединения при даче заключения и расшифровке дефектов, а также при подготовительных операциях по проявлению, сушке пленки;

•К1 – коэффициент учета сезонности работ по контролю качества

(К1=1,15 зимой);

•К2 – коэффициент учета вида применяемых усиливающих экранов для контроля гамма-рентгенодефектоскопией;

•К3 – коэффициент учета условий питания прибора (от сети или от аккумуляторов);

•К4 – коэффициент связи трудоемкости контроля с категорией трубопровода;

•q – показатель дефектности, т.е. доля стыков (в долях единицы), подлежащих переделке;

•l – длина трубной секции, м;

•λ– коэффициент полноты контроля (в долях единицы), зависящей от категории трубопровода.

Расчетом определяются следующие параметры:

1.Количество стыков (m), подлежащих контролю в течение суток при заданном темпе сварки (Т), коэффициенте полноты контроля (λ) и заданной длине трубных секций ( l ), вывозимых на трассу:

2.Время контроля одного стыка (час) при заданном темпе сварки в

3.Темп контроля качества, который обеспечивается работой нормативного звена ПИЛ (мастер-радиограф, дефектоскопист, техник-лаборант) в трассовых условиях, работающего с одним прибором неразрушающего контроля:

227

4.Необходимое количество дефектоскопистов, обеспечивающих требуемый темп контроля качества:

5.Необходимое количество мастеров-радиографистов, обеспечивающих

7.Количество приборов (или захваток), обеспечивающих выполнение работ по контролю качества стыков суточной работы колонны:

Нормативные данные трудозатрат (в час на 1 стык) при контроле качества различными приборами неразрушающего контроля принимаем (из «Сборника норм трудозатрат на контроль качества сварных соединений трубопроводов диаметром 89-1420 мм»).

3.8.Изоляционно-укладочные работы

При сооружении трубопроводов изоляционно-укладочные работы включают следующие основные технологические операции:

•очистку наружной поверхности трубопровода или его элементов от ржавчины, земли, пыли, снега, наледи, копоти, масла, поддающейся механической очистке окалины и других загрязнений, при необходимости сушку и подогрев;

•приготовление или подготовку изоляционных и оберточных (армирующих) материалов;

•нанесение грунтовки на очищенную поверхность трубопровода;

228