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

Т а б л и ц а 73 Марки сварочном проволоки для газовой сварки [14]

ст а л и н гост

С20, 1050—60 Св-08ГА, Св-08Г2С, Св-08ГС; 2246—70па М а р к а с т а л и и ГОСТ

После подготовки кромок производят сборку труб под сварку. Сборку осуществляют в центровочном при­ способлении, которое должно обеспечивать правильность центровки и закрепление их на период прихватки. После прихватки труб приспособление для их выверки снима-

180

ют. Высота прихватки обычно не превышает толщины стенки трубы. Выбор номера горелки, диаметра приса­ дочной проволоки и других условий стыковых соедине­ ний в зависимости от толщины стенки свариваемых труб выполняют согласно данным, приведенным в табл. 74.

Перед началом сварки стык прогревают равномерно до 150° С, после чего сплавляют кромки стыка без до­ бавления присадочного металла. Этот способ позволяет обеспечить хороший провар корня сварного соединения. Нагревание кромок труб и расплавление присадочного металла выполняют в средней, так называемой «восста­ новительной» зоне пламени. Сварку осуществляют, как правило, в нижнем положении снизу вверх. Пламя при этом направляется под углом 40—50° к поверхности сва­ риваемого металла. Прихватки, наложенные при сборке, в процессе сварки развариваются, составляя часть свар­ ного шва, на что обращается особое внимание. Переход от наплавленного металла к основному выполняют плав­ но и без подрезов. Сварку стыков при толщине стенки трубы до 4,5 мм выполняют в один слой, при толщине 5 мм и более — в два слоя.

По окончании процесса сварки или во время кратко­ временных перерывов, связанных с поворотом стыка, не следует резко отрывать пламя горелки от расплавленно­ го металла, так как это может вызвать появление в нем пор. Пламя горелки отводят постепенно, что обеспечива­ ет выделение газа из расплавленного металла. После окончания сварки стыка начало шва перекрывают на не­ которую длину сваренного участка с образованием зам­ ка шва. Сварку выполняют обязательно в условиях на­ дежной защиты от ветра и атмосферных осадков.

9. Термическая обработка сварных швов

Сварка толстостенных труб сопровождается значи­ тельным их нагревом, что вызывает ухудшение свойств сварного соединения как вследствие изменения структу­ ры металла шва и околошовных зон, так и вследствие неравномерных деформаций и возникновения в нем ос­ таточных напряжений.

С целью снятия остаточных напряжений, появивших­ ся в результате сварки, улучшения структуры металла шва и получения требуемых свойств, сварные соединения подвергают общей или местной термической обработке.

18)

Обязательной термообработке подлежат: сварные соединения труб н фасонных деталей, изготовленных из

свыше 35 мм; сварные соединения труб и фасонных де­ талей из легированных сталей групп ХГ, ХМ, ХФ. Необ­ ходимость термообработки стыков труб и деталей из ста­ лей группы ХН обусловливается требованиями проек­ тов.

Режимы термообработки в зависимости от марки ста­ ли изделий толщины стенок приводятся ниже.

Скорость нагрева стыков при термообработке уста­ навливается в соответствии с технологией, принятой на заводе или в мастерских'монтажной организации. Для стыков труб из стали 20 вполне достаточной термообра­ боткой для снятия напряжения является отпуск с нагре­

твердость ИВ 180—210. При полуавтоматической сварке проволокой Св-Х5М нагрев при отпуске производят до 650—670° С; при ручной сварке электродами ЦЛ19ХМ или при полуавтоматической сварке проволокой Св-18ХМА — до 560—600° С с выдержкой при этих тем­

дении на спокойном воздухе. При получении более высо­ ких значений твердости, чем указано в технических усло­ виях, термическую обработку повторяют при температу­ ре на 20° С выше первоначальной.

Стыки труб из сталей 18ХЗМВ и 20ХЗМВФ после сварки на участке не менее 200 мм (по 100 мм на сторо­ ну от середины шва) подвергают следующим видам тер­

235—250. После достижения требуемых температур сты­ ки выдерживают 2—3 ч и охлаждают после отпуска на спокойном воздухе.

182

Нормализацию с отпуском применяют для сталей 18ХЗМВ и 20ХЗМВФ, предназначенных для работы в

нее чем через 2 ч после окончания сварки. Во всех ос-' тальных случаях допускается проведение термической обработки в сроки до трех суток после окончания сварки.

Местной термической обработке подвергают зону длиной не менее двойной ширины шва по обе стороны от стыка. В процессе термообработки свободные торцы де­ талей заглушают для предотвращения воздушной тяги и охлаждения стыка.

Во избежание провисания нагретого участка труб под действием собственной массы и нагревательного устрой­ ства по обе стороны от стыка на расстоянии 150—200 мм устанавливают жесткие опоры.

Нагрев стыков для термообработки. Термическую об­ работку осуществляют любым промышленным спосо­ бом, обеспечивающим равномерный прогрев на всю тол­ щину стенки по периметру стыка. Наибольшее распрост­ ранение получили следующие способы нагрева сварных стыков: индукционными нагревателями; муфельными разъемными печами сопротивления; кольцевыми пропанбутановыми горелками; для трубопроводов небольшого диаметра — сварочными горелками.

Основным способом нагрева при термической обра­ ботке сварных соединений, обеспечивающих равномерный нагрев труб по всему сечению и создающих благоприят­ ные условия для устранения внутренних напряжений и получения однородных свойств сварного соединения, сле­ дует считать индукционный нагрев токами промышлен­ ной частоты (50 гц).

При термической обработке стыков труб индукцион­ ным способом для нагрева применяют главным образом нагреватели, питаемые током, от сварочных трансформа­ торов типа ТСД-2000 или от соединенных параллельно двух трансформаторов ТСД-1000.

При применении в качестве индуктора медного мно­ гожильного кабеля намотку последнего на трубу осуще­ ствляют в количестве 12—14 витков-с расстоянием меж­ ду витками 15—20 мм. Перед намоткой кабеля на длине

183

350—400 мм с каждой стороны сварного стыка трубу обертывают листовым асбестом толщиной не менее 5 лш. Во избежание стягивания и замыкания витков индукто­ ра под действием магнитных сил между витками укла­ дывают шнуровой асбест. Намотку индуктора следует

производить как можно туже, для чего после намотки каждого витка кабеля производят обстукивание. Концы

Термическую обработ­ ку стыков труб с толщи­ ной стенки не более 25 мм выполняют в муфельных пе­

чах сопротивления, а при толщине стенки труб не более 17 мм—кольцевыми пропанбутановыми горелками. Нагрев при термической обработке труб диаметром ме­ нее Dy 40 мм — ацетиленовыми горелками.

При нагреве стыков труб при помощи муфельных разъемных печей сопротивления питание их осуществля­ ют от сварочных трансформаторов типа СТ-34, СТ-500 и

184

других конструкций. Схема подключения муфеля к транс­ форматору приведена на рис. 73.

Перед установкой печи на трубу все контактирующие поверхности нагревательных элементов и токоведущих частей печи тщательно зачищают, одновременно с этим устраняют дефекты, которые могут повлечь за собой слу­ чайные замыкания элементов на трубу и их немедленное перегорание при включении тока. При установке печи на

При больших объемах работ применяют также фор­ сунки, работающие на бессернистом мазуте или газе, с установкой специальных разъемных кожухов в местах отжига.

При наличии на площадке установок ТВЧ термооб­ работку осуществляют нагревом токами высокой часто­ ты. Процесс термической обработки (нормализация, от­ жиг) в этом случае состоит в следующем. Секцию из сваренных между собой труб укладывают на опоры с вращающимися роликами. Подлежащий термообработке стык вводят в индуктор, располагаемый своей серединой по поперечной плоскости стыка труб. Для нагрева труб применяют разъемные одиовитковые кольцевые индук­ торы, изготовленные из красной меди толщиной 5 мм и охлаждаемые водой.

Для контроля температуры нагрева снаружи на свар­ ном стыке укрепляют при помощи хомута термопару (табл. 75), соединенную с самопишущим потенциометром (табл. 76). После всех подготовительных работ включа­ ют высокочастотную установку, а затем в соответствии с режимом термообработки регулируют заданные ток и мощность.

По достижении на наружной поверхности стыка за­ данной температуры последняя поддерживается с коле­ банием ± 5 ° С в течение 5 мин. После этого высокочас­ тотную установку выключают, термопару снимают, рас­ крывают и сдвигают в сторону хомут индуктора, а на го­ рячий стык быстро надвигают защитный теплоизоляци- •оиный кожух. Остывание стыка под защитным кожухом

185

КПГОХА

П р и м е ч а й и е. П р и б о р ы , м а р к и к о т о р ы х з а к л ю ч е н ы в с к о б к и , в н а с т о я щ е е в р е м я не в ы п у с к а ю т с я .

продолжается примерно до 450° С, после чего кожух сни­ мают и дальнейшее охлаждение производят на открытом воздухе.

Ниже приведены данные о режимах нагрева токами высокой частоты для некоторых диаметров труб из ста­ ли ЗОХМА (табл. 77).

После проведения термической обработки ТВЧ твер­ дость металла в зоне сварки труб снижается до твер­ дости металла труб в состоянии поставки.

При нормализации сварных стыков в пламенных пе­ чах температуру труб доводят до 880° С, при которой на-

гретый стык выдерживают 30 мин, после чего трубы (де­ тали) охлаждают на спокойном воздухе.

Нагрев кольцевой пропанбутановой горелкой (рис. 74) производят в следующем порядке: установлен­ ная на сварной стык горелка центрируется по отношению к трубе фиксаторами так, чтобы стык располагался в се­ редине горелки; расстояния между соплами горелок и поверхностью трубы устанавливаются одинаково со

188

всех сторон в пределах 25—50 мм (при расстоянии, мень­ шем 25 мм, горелка нагревается быстро; при расстоянии, большем 50 мм, нагрев трубы будет медленным).

В целях уменьшения остывания трубы при термиче­ ской обработке по обе стороны горелки накладывают листовой или шнуровой асбест на длине 500 мм, а после

3— к о н т р о л ь н ы й п о т е н ц и о м е т р ; 4— к о м п е н с а ц и о н н ы й п р о в о д

термообработки рекомендуется горелку не снимать, за­ зоры между горелкой и трубой закрывать асбестом.

Рампу с баллонами устанавливают не ближе 10 ж до подогреваемого стыка.

Термообработку стыков труб диаметром до Dy 40 мм осуществляют в зависимости от диаметра при помощи одной или двух ацетиленовых горелок. Для равномерно­ го распределения пламени по всей окружности стыка на трубу надевают металлическую воронку (рис. 75). За­ медленное охлаждение сварного стыка осуществляют при помощи специальной асбестовой манжеты толщиной 7—10 мм и длиной 150—200 мм, надвигаемой на стык после нагрева.

Замер температур при термообработке стыков. Тем­ пературу при нагреве стыков трубопроводов индукцион­ ными нагревателями, электромуфелями сопротивления или кольцевыми газовыми горелками контролируют тер­ мопарами с самопишущими потенциометрами. В исклю­ чительных случаях вместо самопишущих потенциомет­ ров используют милливольтметры. При нагреве стыков сварочной горелкой температуру замеряют оптическим или радиационным пирометром.

С целью обеспечения нормальной работы и стабиль­ но правильной регистрации температуры потенциометры

189