книги / Сварка трубопроводов

та по окружности.

Контрольный пульт управления отвечает за электронный кон­ троль работы сварочного аппарата. Существуют четыре легко за­ меняемые электронные печатные платы для контроля скорости сварки, скорости подачи проволоки, частоты колебаний горелки и задержки выключения подачи проволоки и защитного газа. Реле задержки позволяет обеспечить подачу проволоки и защитного газа в течение некоторого времени после прекращения перемеще­ ния аппарата для заварки кратера в конце сварного шва. Для каж­ дой функции также существует отдельная кнопка на панели уп­ равления.

Сварочная секция аппарата состоит из сварочной горелки, мо­ тора подачи проволоки, мотора и редуктора для осцилляции, сопла для подачи защитного газа и катушки сварочной проволоки (диа­ метром 0,9 мм) массой 2,72 кг. Имеется также механизм для регу­ лировки амплитуды колебаний. Аппараты для "горячего" прохода, как правило, не имеют механизма колебаний. В качестве защитно­ го газа обычно используется С<Э2, а при сварке облицовочного шва обычно применяется смесь 75 % Ат + 25 % С 02.

Наружные сварочные аппараты используют в парах. Каждый аппарат осуществляет сварку половины сварочного шва от пози­ ции 1200 до б00, один в направлении по часовой стрелке (CW), дру­ гой против часовой стрелки (CCW). Аппараты для "горячего" про­ хода перемещаются обычно со скоростью 1,0—1,27 м/мин и начи­ нают сварку до окончания сварки корня шва. CW-аппарат начина­ ет сварку в позиции 1200 после того, как был сварен достаточный участок корня шва для предотвращения перекрытия. CCW-аппа­ рат заканчивает сварку "горячего" прохода, также начиная свое движение от позиции 1200.

Аппараты для сварки заполняющих слоев стартуют одно­ временно; однако они не начинают сварку с одной позиции. Обыч­ но для первого заполняющего слоя CCW-аппарат выполняет сварку от позиции 1200 до позиции 600. Одновременно CW-аппарат начинает сварку в позиции З00 и выполняет сварку до позиции б00; после этого оператор возвращает его обратно в позицию 1200 и за­ вершает сварку в позиции З00. Стартовые позиции меняются по­ очередно для каждого слоя с целью предотвращения перекрытия стартовых и конечных точек в вертикальном положении.

На трубе с толщиной стенки более 8 мм один заполняю-

Р 0,025 %max S ............................. 0,035 % max

Производительность сварки. Сварка является ключевой опе­ рацией при строительстве трубопроводов, и время, необходимое для завершения строительства, напрямую зависит от скорости выполнения сварочных работ. На производительность сварки могут также влиять другие факторы, например подготовка трассы, раскладка труб, перемещение оборудования, длительность конт­ роля качества и т. д.

Время на перемещения оборудования — это время между окончанием сварки корневого шва на одном стыке и началом свар­ ки корневого шва на следующем. Время одного цикла сварки — это время на перемещение оборудования плюс время, необходимое для сварки шва. Производительность сварки для наземных трубо­ проводов может достигать 16—18 стыков в час в зависимости от диаметра трубы. Данная производительность достигается при выполнении следующих условий:

внутренний центратор освобождается и передвигается к сле­ дующему стыку сразу после окончания сварки корня шва;

время на перемещение оборудования составляет приблизи­ тельно 2 мин;

две сварочные станции используют для каждого заполняюще­ го слоя и три станции — для облицовочного слоя с целью поддер­ жания одинакового темпа на всех операциях.

Реальные цифры, основанные на практическом опыте сварки в трассовых условиях, как правило, колеблются в пределах от 8 до 15 стыков в час.

Для укладки морских трубопроводов применяют трубоукла­ дочные баржи, которые находятся в работе 24 ч в сутки и имеют дополнительные сварочные станции. Из-за высокой стоимости аренды трубопроводных барж главным условием строительства морских трубопроводов считается необходимость укладки трубо­ проводов в максимально возможном темпе. Основным способом соединения труб является автоматическая сварка.

Производительность сварки при укладке морских трубопро­ водов с использованием системы CRC-Evans составляет 190 — 215 стыков в сутки. Данную производительность достигают при

выполнении следующих условий:

толщина стенки трубы — до 18 мм, т. е. не более трех заполня­ ющих слоев;

трубоукладочная баржа имеет пять сварочных станций; используются единичные трубы длиной до 12 м; эффективность работы баржи (без учета времени на сварку)

составляет 80 %; время на укладку трубы — 2,5 мин;

количество стыков, подлежащих ремонту, составляет не бо­ лее 4 %.

3.7. ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА САМОЗАЩИТНОЙ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКОЙ ТИПА ИННЕРШИЛД

3.7.1. Технология полуавтоматической сварки самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд

Область применения. Способ полуавтоматиче­ ской сварки самозащитной проволокой Иннершилд предназначен для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва неповорот­ ных и поворотных стыков труб диаметром 325—1220 мм с толщи­ нами стенок 6 —20 мм включительно [8, 16].

Сварочные материалы. Порошковая проволока — сварочный материал, представляющий собой стальную оболочку, заполнен­ ную порошкообразным наполнителем. Это как бы электрод, вы­ вернутый наизнанку. Но при этом электрод бесконечной длины.

В состав наполнителя порошковой проволоки входят следую­ щие компоненты:

газообразующие — обеспечивают защиту расплавленных капель и сварочной ванны от азота и кислорода воздуха (мрамор, целлюлоза и карбонаты Са, Na, Mg);

шлакообразующие — соединения, образующие шлаковую защиту (рутиловый концентрат, флюоритовый концентрат, алюмосиликаты),

раскислители — участвуют в металлургических процессах,

протекающих в сварочной ванне, обеспечивая металлургическое качество сварного шва (ферромарганец, ферротитан);

металлические составляющие — повышают производитель­ ность наплавки (металлический порошок, соединения железа).

Для сварки газо-, нефтепроводов могут применяться только специальные самозащитные порошковые проволоки производ­ ства фирмы "Линкольн Электрик" (США).

Марку самозащитной порошковой проволоки выбирают в за­ висимости от прочностного класса свариваемых труб:

для сварки стыков труб из сталей с нормативным пределом прочности до 530 МПа включительно применяется самозащитная порошковая проволока марки NR-207 диаметром 1,7 мм;

для сварки стыков труб из сталей с нормативным пределом прочности от 540 до 590 МПа включительно применяется самоза­ щитная порошковая проволока марки (NR-208H диаметром 1,7 мм и 2,0 мм.

Обе марки проволоки аттестованы в установленном порядке и допущены для сварки стыков труб газо-, нефтепроводов различно­ го диаметра и толщин стенок.

Порошковая проволока, поставляемая для использования в трассовых условиях, должна быть упакована в герметичные полиэтиленовые ведра. В каждом ведре находится по четыре ка­ тушки весом 6,3 кг.

Преимущества процесса. Способ сварки самозащитной по­ рошковой проволокой имеет следующие особенности, обусловли­ вающие его преимущества перед ручной дуговой сваркой покры­ тыми электродами:

высокая линейная скорость сварки (14 —20 м/ч по сравнению с 4—8 м/ч для электродов с основным видом покрытия);

возможность форсировать режим сварки например, при ис­ пользовании проволоки диаметром 1,98 мм повышается произво­ дительность наплавки на 50 —75 % по сравнению с ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия диаметром 4,0 мм, для которых производительность наплавки составляет 1,4 —1,5 кг/ч;

более высокая эффективность работы сварщика в связи с от­ сутствием необходимости останавливать процесс сварки для сме­ ны электродов;

низкий процент ремонта сварных швов за счет возможности

выплавить дефекты, используя характерную для способа высокую плотность тока;

возможность осуществления сварки при сильном ветре за счет особой системы защиты капель расплавленного металла и ванны;

устранение значительного количества дефектов, обычно обра­ зующихся при обрыве и зажигании дуги при частой смене элект­ рода;

отсутствие необходимости сушки проволоки перед использо­ ванием;

возможность использования способа для сварки захлестов и при специальных сварочных работах;

техника сварки порошковой проволокой достаточно проста, и срок обучения сварщиков составляет 10—20 дней.

Некоторые недостатки, возникающие при сварке порошковой проволокой:

процесс сварки проволокой Иннершилд происходит на высо­ ком токе (230 —300 А) и сопровождается достаточно большим раз­ брызгиванием. При этом капли имеют высокую температуру. В связи с этим при сварке проволокой типа Иннершилд (в особен­ ности для проволоки диаметром 2,0 мм) необходимо использова­ ние специальной одежды (кожаные костюмы) и масок (фиброметалл).

проволока имеет гигиенический сертификат, однако процесс сопровождается повышенным аэрозолевыделением.

Самозащитная порошковая проволока может быть использо­ вана в составе следующих комбинированных технологических вариантов сварки:

сварка корневого слоя электродами с основным видом покры­ тия и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд;

сварка корневого слоя шва и "горячего" прохода электродами с целлюлозным видом покрытия и всех последующих слоев прово­ локой типа Иннершилд;

сварка корневого слоя шва электродами с целлюлозным видом покрытия, "горячего" прохода и всех последующих слоев проволо­ кой типа Иннершилд;

сварка корневого слоя шва полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа методом STT и всех последующих слоев проволокой типа Иннершилд.

При сварке согласно первому технологическому варианту корневой слой шва должен выполняться электродами типа Э50А (Е7016) диаметром 2,5 —3,25 мм марок ЛБ-52У, Линкольн 16П, Феникс К50Р Мод, ОК 53.70 и др.

При сварке согласно второму и третьему технологическим ва­ риантам корневой слой шва выполняется электродами типа Э42 — Э50 (Е6010 —Е7010) диаметром 3,2 —4,0 мм марок Флитвелд 5П + , Пайпвелд 6010, Фоке Цель и др.

При сварке согласно четвертому технологическому варианту корневой слой шва выполняется проволокой сплошного сечения марки L-56 диаметром 1,14 мм.

Сварку "горячего" прохода допускается выполнять как элект­ родами с целлюлозным видом покрытия (второй технологический вариант сварки), так и проволокой типа Иннершилд (третий тех­ нологический вариант сварки).

В процессе работы с использованием самозащитной порошко­ вой проволоки следует учитывать следующие технологические особенности:

корневой слой шва выполняется электродами с основным или целлюлозным видами покрытия. В случае использования для свар­ ки корневого слоя шва электродов с целлюлозным видом покры­ тия "горячий" проход выполняется либо также электродами с цел­ люлозным видом покрытия, либо порошковой проволокой. Более предпочтительным с точки зрения обеспечения бездефектной сварки является вариант выполнения "горячего" прохода порош­ ковой проволокой (за счет более высоких значений плотности тока и, соответственно, эффективного удаления шлака из "карма­ нов"). Однако при сварке труб большого диаметра данная техноло­ гия экономически мало оправдана из-за того, что требует затрат на приобретение дополнительных комплектов оборудования и обучения звена, выполняющего корневой слой шва, как технике сварки порошковой проволокой, так и технике сварки электрода­ ми с целлюлозным видом покрытия;

перед выполнением первого слоя порошковой проволокой не­ обходимо тщательно (до чистого металла) зачистить абразивным кругом (толщиной 3 —4 мм) предварительно сваренный электрода­ ми корневой слой шва или "горячий" проход;

процесс сварки порошковой проволокой во всех случаях выполняется на постоянном токе прямой полярности;