книги из ГПНТБ / Ряполов А.Ф. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов высокого давления

6. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом

Этот вид сварки применяют при изготовлении узлов и секций трубопроводов из сталей всех групп при диа­

сварочную проволоку проверяют стиллоскопом на при­ надлежность к маркам, указанным в сертификатах. Флюсы, применяемые для автоматической и полуавто­ матической сварки, поставляемые по ГОСТ 9087—69 и по специальным техническим условиям, не должны иметь крупность зерен более 2 мм. Технологические свойства флюса должны отвечать следующим требованиям: шлак должен равномерно покрывать поверхность валика и легко удаляться после охлаждения; флюс должен обес­ печивать равномерное формирование шва с гладкой по­ верхностью.

При выдаче проволоки для сварочных работ прове­ ряют, нет ли па ее поверхности следов ржавчины, масла и других загрязнений.

Кроме сварочных материалов, приведенных в табл.68, допускается применение других материалов, обеспечи­ вающих требуемое качество металла шва и сварного со­ единения.

Автоматическую сварку выполняют в цеховых усло­ виях только в нижнем положении при вращении свари­ ваемых труб. Вращение труб производится на специаль­ ных вращателях (роликовых, торцовых) или манипуля­ торе, обеспечивающих равномерное вращение труб вокруг своей оси со скоростью 10—50 м/ч.

Трубы Dy 100—200 мм преимущественно сваривают полуавтоматами ПШ5, ПШ54 и др. При Dy 200—400 мм сварку выполняют сварочными автоматами (например, трактором ТС-17М) проволокой диаметром 2 мм.

Автоматическую и полуавтоматическую сварку под флюсом выполняют:

а) по ручной подварке, произведенной электродами, соответствующими марке свариваемой стали;

170

Т а б л и ц а 68

Сварочные материалы для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом [14]

171

рубленный участок заваривают вновь. При длине дефект­ ного участка более 20% общей протяженности шва сва­ ренный стык удаляют полностью и сваривают вновь.

При многослойной сварке места начала сварки отдель­ ных валиков должны перекрываться при окончании каж­ дого валика, причем кратеры последующих слоев не должны совпадать с кратерами предыдущих слоев.

172

Рис. 71. Порядок многослойной сварки поворотных стыков

(а); неповоротиых стыков с вертикальной (б) и горизонталь­ ной (в) осью трубы

173

7. Электродуговая сварка в среде защитных газов

Этот вид сварки применяют для сварки толстостеп­ ных труб при комбинированном способе и для сварки трубопроводов из сталей группы ХН всех типоразмеров.

Аустеиитные стали типов 18-8 и 16-13-3 отличаются хорошими сварочными свойствами и высокой вязкостью. При изготовлении трубопроводов из этих сталей приме­ няют электродуговую сварку и сварку в среде защитных газов. Сварку в среде защитных газов выполняют с при­ менением плавящихся, а чаще неплавящихся вольфра­ мовых электродов. В качестве среды, защищающей дуго­ вой промежуток и ванну расплавленного металла от вредного воздействия кислорода и азота воздуха, при­ меняют главным образом инертные газы—аргон и гелий.

Т а б л и ц а 69

Марки сварочной проволоки для сварки в среде защитных газов [14]

174

П р и м е ч а н и е . М а т е р и а л р а с п л а в л я е м о й вставки д о л ж е н с о о т в е т с т в о в а т ь м а р к е п р и с а д о ч н о й проволоки пли основного ме - сл т а л л а .

При сварке в среде защитных газов происходит по­ вышение вязкости н поверхностного натяжения расплав­ ленного металла, благодаря чему удается сваривать сты­ ковые швы «па весу», без каких-либо подкладок.

При ручной сварке вольфрамовыми прутками в це­ лях предупреждения блуждания дуги (для уменьшения магнитного дутья) конец вольфрамового электрода за­ остряют (затачивают) под утлом 40—50° в виде конуса на длине 10—13 мм с притуплением до 0,5—1 мм в зави­ симости от диаметра электрода. В качестве защитной среды используют чистый аргон марок А, Б, В по ГОСТ 10157—62; гелий по ВТУ МХП 0446-54. При выборе сва­ рочной проволоки можно руководствоваться данными табл. 69.

Присадочную проволоку после обезжиривания под­ вергают травлению в 25%-ном (по объему) растворе ортофосфорной кислоты в смеси с небольшим количеством (до 0,03%) калиевого хромпика. Травление осуществля­ ют при нормальной температуре в течение 20—30 мин.

После травления обязательна промывка в теплой во­ де с последующей просушкой ее при температуре 80° С.

Кроме указанных защитных сред для сталей всех групп используют другие газы или их смеси при условии полу­ чения сварных соединений с требуемыми свойствами.

Типы соединений и подготовки кромок труб под свар­ ку в среде аргона приведены в табл. 70.

Ручную аргоиодуговую сварку осуществляют на по­ стоянном токе прямой полярности (минус на электроде).

Ориентировочные режимы ручной сварки неплавящимся электродом приведены в табл. 71.

Ч и с л о слоев при т о л щ и н е стенки т р у б :

3— 5 мм 6— 8 » 9—12 »

176

Предпочтительно применять вольфрамовые электроды с содержанием 2% тория. Диаметр вольфрамовых элект­ родов выбирают в зависимости от величины сварочного тока (табл. 72).

После выполнения частичной сварки (3—4 прохода) стык просвечивают рентгеновскими или гамма-лучами и только при удовлетворительных результатах проверки заваривают остальную часть стыка. При сварке аустеиитных сталей нельзя выводить кратер на основной металл.

Для защиты корня шва от окисления и лучшего фор­ мирования обратного валика сварку труб рекомендуется производить с поддувом газа внутрь трубы. В качестве защитной среды при поддуве обычно служат чистый ар­ гон или гелий, а также их смеси.

При сварке труб из аустенитиых сталей для поддува используют также смесь азота и водорода (93% азота и 7% водорода).

При сварке узлов небольшой протяженности концы труб заглушают пробками со штуцером с одной сторо­ ны, через который подают защитный газ; при значитель­ ных длинах трубопроводов место сварки выделяют спе­ циальными заглушками с небольшим объемом.

Перед сваркой в трубопровод подают защитный газ под давлением 0,25—0,3 кгскм2 в течение 1—2 мин для вытеснения воздуха и создания внутри небольшого из­ быточного давления. Сварку выполняют с непрерывной подачей защитного газа в трубопровод под давлением

0,15—0,2 кгс/см2. Расход газа контролируют по рота­ метру РС-5. Стыки после сварки подвергают термической обработке и контролю.

Комбинированная сварка. Технология комбинирован­ ной сварки состоит в том, что корневые швы и заполне­ ние разделки выполняют разными методами. Для кор­ невых швов, как правило, применяют аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом, для последующего же заполнения разделки кромок труб и деталей исполь­ зуют ручную электродуговую сварку. Первый проход вы­ полняют аргоиодуговой сваркой вольфрамовым электро­ дом с присадкой или без присадки (в зависимости от подготовки кромок и сборки), затем делают еще два-три прохода с присадкой проволоки. Остающуюся часть раз­ делки заполняют электродуговой сваркой. Сварку корпя шва иеплавящпмся электродом выполняют с газовой за­ щитой обратной стороны стыка, чем обеспечивается вы­

ным и экономически целесообразным для сварки трубо­ проводов без подкладных колец всех групп толщиной стенки свыше 8 мм. На трубах из стали группы С допус­ кается сварка корня шва ацетилено-кислородным пламе­ нем с высотой наплавленного металла не более 3 мм.

Контактно-стыковая сварка оплавлением. При этом виде сварки отпадает необходимость применения элект­ родов различных марок, флюсов, присадочных материа­ лов, а также оснастки для центровки и установки труб и стендов с вращателями, необходимых при сварке труб электродуговым способом.

Стыковой способ сварки при правильно отработанной технологии дает безупречное соединение, в котором от­ сутствуют непровар корня шва, газовые пары и шлако­ вые включения, а также внутренние сварочные напряже­ ния, неизбежные при электродуговой многослойной свар­ ке. Стыковой способ сварки возможно использовать при обеспечении необходимых условий для соединения меж­ ду собой труб, а также для приварки к ним гнутых и других деталей.

Контактно-стыковую сварку оплавлением применяют при изготовлении секций трубопроводов из сталей всех групп и типоразмеров.

Экспериментальные работы и промышленная сварка

178

толстостенных труб большого сечения были осуществле­ ны Иркутским филиалом Гипронефтемаша в содружест­ ве с ремонтно-мехаиическим заводом, а также Подоль­ ским заводом им. Орджоникидзе, где успешно было сварено большое количество стыков труб как из углеро­ дистой стали марки 20, так и из легированных сталей марок ЗОХМА, 20ХЗМВФ и др.

В связи с тем, что квалифицированное выполнение контактно-стыковой сварки оплавлением требует спе­ циального дорогостоящего оборудования и значительных мощностей для его питания, практически этот вид свар­ ки осуществим лишь рентабельно в заводских, а не в по­ левых условиях, поэтому в настоящей работе эта сварка подробно не рассматривается.

8.Газовая сварка

Внастоящее время сварка ацетилено-кислородным пламенем в производственных и монтажных условиях до­

пускается для труб с условным проходом Dy 6—10 мм при толщине стенки до 4,5 мм из углеродистой и пер­ литной сталей. Применение газовой сварки для нержа­ веющих аустенитных и ферритных сталей, как правило, не разрешается.

При выборе материалов для газовой сварки руковод­ ствуются требованиями специальных технических усло­ вий (МРТУ 26-01-9-67) и указаниями проектных органи­ заций.

Ниже приводятся сварочные материалы для газовой сварки труб из наиболее распространенных сталей (табл.73).

Каждую бухту сварочной проволоки независимо от наличия сертификата подвергают контрольным испыта­ ниям с определением механических свойств металла, на­ плавленного из проверяемой проволоки. Образцы для испытания на разрыв изготовляют в соответствии с ГОСТ 6996—66, а для испытания на удар — в соответствии с ГОСТ 9454—60.

Ацетилен для сварки предпочтительно применять растворенный из баллонов. Ацетилен, получаемый из генераторов, необходимо очищать от примесей гератолем.

Подготовка концов труб для газовой сварки и в этом случае осуществляется на металлорежущих станках в соответствии с данными табл. 74.