книги из ГПНТБ / Денисов П.Г. Сооружение буровых учеб. пособие

магнитопроводом, и индукционный регулятор (дроссель), служащий для ограничения силы тока короткого замыкания. Обмотку индук­ ционного регулятора в трансформаторах типа СТЭ монтируют на от­ дельном магнитопроводе, а в трансформаторах типа GTH — на об­ щем магнитопроводе.

Настройка режима работы трансформатора достигается путем изменения магнитного сопротивления регулятора. Для этой цели сердечник обмотки регулятора имеет отдельную подвижную часть — пакет, перемещением которого можно устанавливать различную величину воздушного зазора и тем самым изменять в широких пре­ делах индуктивное сопротивление в сварочной цепи.

В трансформаторах типа СТАН режим сварки регулируется принудительно величиной рассеивания магнитного потока. В таких трансформаторах на правой части магнитопровода помещают пер­ вичную и вторичную обмотки, а на левой части — реактивную об­ мотку, соединенную со вторичной обмоткой. Посредине обмоток рас­ положен стержень, который является магнитным шунтом, замыка­ ющий часть магнитного потока трансформатора. Для этого стержень с помощью специального винта и маховичка вводится в плоскость или выводится из плоскости магнитопровода трансформатора. Выве­ дение магнитного шунта из магнитного поля трансформатора сопро­ вождается снижением индуктивного сопротивления и увеличением тока сварки, а введение шунта повышает индуктивное сопротивле­ ние и уменьшает ток. Такой же эффект получается при изменении расстояния между первичной и вторичной обмотками трансформа­ тора. По этому принципу происходит регулирование режима сварки в трансформаторах типа ТКС с увеличенным магнитным рассеива­ нием.

Магнитопровод этих трансформаторов выполнен в виде двух вертикальных стержней, на каждом из которых расположено по одной катушке первичной и вторичной обмоток, соединенных парал­ лельно. Катушки первичной обмотки неподвижные, а вторичной — подвижные. Обмотки перемещают вручную с помощью винта и махо­

вичка.

Все сварочные трансформаторы имеют воздушное охлаждение, помещены в металлические кожухи и для возможности передвижения установлены на колеса.

Защитные средства и инструмент для дуговой сварки

Для выполнения ручной дуговой сварки применяют следующий инструмент и защитные средства: электрододержатель, гибкий про­ вод, инструмент для зачистки свариваемого изделия и удаления шлака со шва, предохранительный щиток или маску и спецодежду.

Основным инструментом сварщика является электрододержатель, который служит для закрепления электрода, удерживания его в процессе сварки и подвода к нему тока. Существуют различные конструкции электрододержателей (рис. 174, а, б, в).

310

Для подвода тока от источника питания к электрододержателю применяют гибкие провода типа ПРГ или ПРГН, которые сплетены из большого количества медных отожженных и луженых проволок диаметром 0,18—0,2 мм. Сечение провода выбирается в зависимости от величины тока. Для сварки током до 400 А применяют провода

темного цвета. В смотровое окно щитков и масок вставляют защит­ ные стекла — светофильтры. Сварку выполняют в рукавицах и спе­ циальной одежде, изготовленной из плотной труднозагорающейся ткани.

Газовая сварка

При сооружении буровых газовая сварка используется главным образом для изготовления трубопроводов из тонкостенных труб малого диаметра — воздухопроводов, маслопроводов, а также дру­ гих тонкостенных изделий.

Газовая сварка осуществляется за счет тепловой энергии от сго­ рания смеси горючих газов с кислородом. В качестве горючих газов используют ацетилен, получаемый из карбида кальция, или при­ родный газ. При газовой сварке кромки свариваемых изделий нагре­ вают до температуры плавления, а для создания шва используют углеродистую присадочную проволоку, которая плавится одно­ временно с кромками изделий.

В качестве горючего газа чаще всего применяют ацетилен, так как он в смеси с кислородом дает более высокую температуру —

311

до 3100° С. Наибольшая температура горения смеси природного газа с кислородом составляет 2100°. Ацетилен доставляется в специаль­ ных баллонах, однако в большинстве случаев его получают непо­ средственно на месте работ в переносных ацетиленовых генераторах.

Ацетиленовые генераторы

Существуют различные конструкции ацетиленовых генераторов. В условиях буровых чаще всего применяют морозоустойчивые гене­ раторы типа АНВ-І-56 и АНДП-ІІа-ІІІа 1,25, работающие по си­

когда скорость истечения газа будет меньше скорости горения пла­ мени. Водяной затвор включает в себя входную трубу 14 с венти­ лем 12 и шайбой-рассекателем 18, бачок для воды 16 с контрольным краном 17 и воронку 15 для наполнения бачка водой. В теплое время водяной затвор устанавливается снаружи генератора, как указано на схеме, а в зимнее время водяной затвор помещается в соедини­ тельную циркуляционную трубу. Включают генератор так. Вначале заряжают карбидом осушитель газа, для чего отсоединяют шланги 11, открывают крышку реторты и в корзину загружают карбид кальция, после чего реторту закрывают. Заряженный осушитель устанавли­ вают на место, и генератор заполняют водой через открытую верх­ нюю часть корпуса до уровня шайбы 21. При этом вентиль 6 должен быть закрыт, а рентиль 12 открыт. После этого заполняют водяной затвор до уровня контрольного крана 17. Для заполнения затвора кран открывают, а при появлении воды закрывают.

312

и выделившимся ацетиленом реторта продувается через пробный кран 8 в течение 1 минуты. При закрытии пробного крана газ будет поступать по газоотводящей трубе 4 в газосборную часть генератора,

азатем через осушитель газа и водяной затвор по шлангу к горелке. В случае прекращения отбора газа и повышения давления в ретортевода из нее вытесняется по трубке в камеру 20, и тем самым снижается выделение ацетилена.

При поступлении газа в водяной затвор часть воды из бачка поднимается между корпусом и входной трубой затвора. В случае обратного удара взрывчатая смесь вытеснит воду из бачка до ниж­ него положения и выйдет в атмосферу вместе с вытесненной водой,

аоставшаяся в воронке вода стечет в бачок затвора.

Инструмент для газовой сварки

Основным инструментом газосварщика является сварочная го­ релка, в которой происходит смешивание кислорода и горючего газа

вопределенном соотношении, необходимом для производства сварки. Для сварки с использованием горючего газа из генераторов низкого давления применяют инжекторные газосварочные горелки (рис. 176). В таких горелках кислород под давлением до 3 кгс/см2 поступает по шлангу в ниппель 1 и далее по трубке 2 через вентиль 3 в сопло инжектора 4. Выходя из инжектора с большой скоростью и вызывая разрежение в ацетиленовом канале 5, кислород засасывает ацетилен

вкамеру смешивания 6, где образуется горючая смесь, которая по­ ступает в сварочный наконечник 7. Состав смеси регулируют венти­ лями 3 и 8. Инжекторные горелки имеют сменные наконечники,

позволяющие выполнять сварку металла различной толщины — от 0,5 до 4 мм.

Газы в горелку подводят по специальным резиновым шлангам с одной, двумя и тремя тканевыми оплетками.

Шланги для кислорода испытывают на давление 20 кгс/см2, а для ацетилена — на 5 кгв/см2.

Сжатый кислород хранят в стальных цилиндрических баллонах емкостью 40 л, рассчитанные на рабочее давление 150 кгс/см2. Горло­ вина баллона имеет резьбу, в которую ввертывается латунный

13.

вентиль. Давление газа, при котором он хранится в баллоне, высок для нормальной работы сварочных горелок. Поэтому для снижения давления и автоматического его регулирования в процессе сварки применяют газовые редукторы (рис. 177), которые соединяют с вен-

J

7

Рис. 176. Схема инжекторной газосварочной горелки.

тилем баллона и шлангом горелки. Газ из баллона поступает в ка­ меру высокого давления 1, к редуцирующему клапану 2, прижима­ емому к седлу пружиной 3. Снизу со стороны камеры низкого давле­ ния 4 в клапан упирается штифт 5, который связан с резиновой

мембраной 6. С другой стороны на мембрану давит главная пру­ жина 7, связанная с регулирующим винтом 8, которым меняется сила сжатия главной пружины, а вместе с этим достигается открытие регулирующего клапана для прохода газа из камеры высокого давле­ ния в камеру низкого давления на определенный режим работы.

Зі4

Газ, поступая в камеру 4, давит на мембрану, которая уравно­ вешивается давлением главной пружины и закрывает клапап.

По мере отбора газа давление на мембрану снижается, действием главной пружины клапан вновь открывается и, таким образом, наступает равновесие отбора и поступления газа в камеру пизкого давления. Редуктор имеет предохранительный клапан 9, запорный вентиль 10, манометры высокого 11 и низкого 12 давления.

Рис. 178. Схема ацетилено-кислородного резака для газовой резки металла.

Процесс газокислородной резки заключается в том, что сначала пламенем смеси горючего газа с кислородом производится нагрев небольшого участка металла до температуры плавления, после чего подается чистый кислород, прожигающий металл. При этом подогревательное пламя горит на протяжении всего процесса резки.

Для подогрева металла применяют ацетилено-кислородную смесь. Вместо ацетилена можно использовать смесь сжиженных горючих газов. Однако в условиях буровых чаще всего употребляют керосино­ кислородную смесь или керосинорез.

Ручной ацетилено-кислородный резак (рис. 178) состоит из рукоятки 1 с ниппелями для подвода ацетилена и кислорода, трубок ацетиленовой 2 и кислородной 3, вентилей 4 и 5 для регулировки горючей смеси, инжектора 6, смесительной камеры 7 и головки резака 8 со сменным внутренним (режущим) и наружным (подогре­ вательным) мундштуками 9 и 10. Подвод режущего кислорода осу­ ществляется по трубке 11 с запорным вентилем 12.

Ручным ацетилено-кислородным резаком можно производить резку стали толщиной до 300 мм при давлении режущего кислорода

12—14 кгс/см2.

315

При сооружении буровых, особенно в зимних условиях, наибо­ лее удобным является керосинорез (бензорез), так как в этом случае не требуется ацетиленового генератора и воды для его заправки.

В керосинорезах в качестве горючего используются пары керо­ сина или бензина. Керосинорез состоит из бачка для жидкого горю­ чего, бензостойкого шланга и резака. Жидкое горючее в резак по­ дается под давлением 0,5—2 кгс/см2, для чего бачок снабжен ручным воздушным насосом, манометром и запорным вентилем.

Керосино-кислородный резак (рис. 179) состоит из рукоятки 1 с ниппелями для подвода бензина или керосина и кислорода, запор­ ных вентилей 2 и 3, инжектора 4, испарителя 5, смесительной ка-

Рис. 179. Керосино-кислородный резак.

меры 6, рабочего мундштука 7, дополнительного мундштука 8 и трубки 9 с запорными вентилями 10 для подвода режущего кис­ лорода.

Кислород через вентиль 10 направляется в центральный канал рабочего мундштука, а через вентиль 2 — в инжектор, где образуется горючая смесь кислорода с парами горючего, которое поступает через вентиль 3 в асбестовую набивку испарителя. Подогревается испаритель пламенем горючей смеси, выходящей из дополнитель­ ного мундштука. Подача горючего регулируется при помощи махо­ вичка 11, жестко связанного с трубкой инжектора. При вращении маховичка имеющий резьбу инжектор перемещается, благодаря чему изменяется сечение для выхода паров горючего из испарителя в смесительную камеру.

Керосинорезом можно резать сталь толщиной до 200 мм при да­

женных нефтяных газов из пропана и бутана. Сжиженная пропан­ бутановая смесь доставляется к месту работы в специальных бал­ лонах, окрашенных в красный цвет. На баллонах белой краской делается надпись «Пропан — бутан».

Упругость паров сжиженного газа в баллонах зависит от окру­ жающей температуры. При температуре —40° С упругость паров

316

составляет 0,8 кгс/см2, при +20° С — 9 кгс/см2, а при +45° С — 17 кгс/см2. Сжиженные газы имеют сравнительно небольшие пределы воспламенения по содержанию их в смеси с воздухом или кислородом, поэтому создается меньшая взрывоопасность, чем при использсгвании ацетилена. Пределы воспламенения ацетилена по содержанию его в смеси с воздухом составляют 2,2—81%, а в смеси с кислоро­ дом 2,3—93%. Для пропана эти значения соответственно равны

2,2—9,5 и 2,0—48%, а для бутана — 1,5—8,4 и 1,3—47%. При кон­ центрации газа в этих пределах и при наличии источника воспла­ менения может произойти взрыв газовой смеси. Если же газа в воз­ духе меньше нижнего и больше верхнего пределов воспламенения, то смесь не способна воспламениться. Струя газовой смеси с кон­

Для понижения давления сжиженных газов при резке металлов применяют специальные или приспособленные ацетиленовые ре­ дукторы.

Сварка трубопроводов

Трубопроводы из тонкостенных труб малого диаметра (воздухо­ проводы, топливопроводы и маслопроводы) свариваются в основном газовой сваркой, а обвязка насосов, емкостей и трубопроводов большого диаметра — при помощи электродуговой сварки.

Все трубопроводы, за исключением всасывающих, работают под давлением, поэтому к их сварке допускаются только квалифици­ рованные сварщики, сдавшие испытания и имеющие соответствующие удостоверения.

Тонкостенные трубы с толщиной стенок менее 5 мм сваривают без скоса кромки, а при толщине стенок более 5 мм делают скос кромок под углом 35—40° к вертикали.

Наиболее ответственной операцией является сварка нагнетатель-

б—8 м встык или приваривают к концам труб фланцы с кольцевым уплотнением для последующего соединения их болтами. Для сварки встык трубы укладывают на опоры так, чтобы сварные швы находи­ лись не ближе 0,5 м от опор. Кромки труб должны иметь скос, а между трубами в стыке должен быть зазор 2—2,5 мм, обеспечивающий пол­ ный провар корня шва.

При изготовлении сборно-разборных линий к концам труб при­ варивают фланцы встык или внахлестку или элементы быстроразъ­ емных соединений.

Нагнетательные трубопроводы во время работы испытывают вибрации. Поэтому для повышения прочности сварных соединений целесообразно выполнять косой шов особенно в местах, близких

317

к повороту трубопровода. Такой шов делается примерно под углом 45° к осп трубопровода. Фланцы с буртами к трубам внахлестку рекомендуется приваривать волнообразным швом, для чего торец бурта делают волнообразным. На рис. 180 показаны способы соеди­ нения труб и фланцев.

Стальные электроды, применяемые при сварке, должны обеспе­

ристым.

Трубопроводы, работающие под давлением, и особенно нагнета­ тельную обвязку насосов следует сваривать при температуре воз­ духа не ниже —15° С. При этом рабочее место сварщика с наветрен­ ной стороны огораживается щитами высотой 2,5—3 м. Стыки перед сваркой прогревают газовой горелкой до температуры 100—250° С. Для предотвращения пористости шва и для его закалки по обе стороны стыка на расстоянии 150—200 мм удаляют влагу, лед или снег. Образованию пор также способствует сварка электродами с отсыревшей обмазкой. Поэтому перед сваркой в сырую погоду электроды должны просушиваться в течение 1—2 ч при темпера­ туре 250-300° С.

На каждые 10° С понижения температуры силу тока повышают на 10—25% по сравнению со сваркой в условиях положительных температур. Для понижения внутренних напряжений в шве в усло­ виях отрицательных температур сварку выполняют в 2—3 слоя в зависимости от толщины свариваемых труб, а после сварки шов

318

закрывают асбестовым поясом с целью замедления его остывания и предотвращения закалки. При температуре пиже минус 25—30° С перед сваркой применяют обязательный прогрев стыка и околошовной зоны.

Контроль качества сварки

Для обеспечения высокого качества сварных соединений трубо­ проводов производят контроль как в процессе сварки, так и после их изготовления. Все контрольные операции разделяются на три группы: предварительный контроль, контроль в процессе сварки и заключительный приемо-сдаточный контроль.

Предварительный контроль осуществляют перед началом сва­ рочных работ, при этом проверяют качество свариваемых труб по маркировке, сертификатам и тщательным внешним осмотрам; каче­ ство и химический состав сварочной проволоки, поверхность которой не должна иметь загрязнений; качество электродов, которые должны иметь соответствующую марку и диаметр, равномерный слой покры­ тия и отсутствие в нем трещин; исправность сварочной аппаратуры, которая должна обеспечивать необходимый режим сварки, точность контроля и регулировки процесса сварки.

Контроль в процессе сварки заключается в проверке установлен­ ного режима сварки, правильности сборки стыков трубопроводов, наложении швов, зачистки от загрязнений и шлака и соблюдении условий, необходимых при сварке в зимнее время.

Заключительный приемо-сдаточный контроль проводится после окончания сварочных работ. В него входит прежде всего внешний осмотр всех сваренных стыков, а затем проверка трубопроводов на плотность. Плотность швов паропроводов, водопроводов и топли­ вопроводов проверяется гидравлическим испытанием, при этом паро­ проводы и водопроводы наполняются водой, а топливопроводы — дизельным топливом. После заполнения трубопроводов создается избыточное давление, позволяющее судить о плотности швов.

Воздухопроводы проверяют на плотность заполнением их воз­ духом, созданием избыточного давления и выдержкой во времени. При снижении давления в системе во время проверки все швы смачивают мыльной водой. В местах неплотности образуются пузыри.

Швы нагнетательных линий насосов испытывают гидравлически путем создания избыточного давления, которое должно быть в пол­ тора раза больше предполагаемого рабочего давления. Для ответ­ ственных сварных узлов (обвязки насосов, вышки и оснований) применяют выборочный контроль на выявление невидимых дефектов шва. Существует несколько способов такого контроля: просвечива­ ние рентгеновскими или гамма-лучами, электромагнитным способом и ультразвуковой дефектоскопией.

Для просвечивания сварных швов рентгеновскими лучами при­ меняют рентгеновские аппараты, состоящие из специального

319