Автоматическая сварка в среде защитных газов сплошной или

порошковой проволокой комплексом CWS.02

Оборудование PWT CWS.02 фирмы Pipe Welding Technology предназна­чено для односторонней автоматической сварки в защитных газах сплошной или порошковой электродной проволокой неповоротных стыков труб диамет­ром 426-1420 мм. Оборудование оснащено компьютерной системой управле­ния, позволяющей программировать режимы сварки для разных пространст­венных положений, диаметров и толщин стенок свариваемых труб и управлять работой сварочных головок.

Сварку корневого слоя производят на медной технологической подклад­ке, установленной между рядами жимков внутреннего центратора, входящего в состав оборудования.

В состав оборудования для сварки неповоротных стыков труб с использо­ванием комплекса автоматической сварки CWS.02 входят:

• станок для обработки торцов труб под специальную разделку кромок;

• самоходный внутренний центратор с медным подкладным кольцом, встроенным между рядами жимков;

• сварочные головки;

• микропроцессорным блок управления сварочными головками;

• регулятор сварочного тока;

• блок питания электронных устройств;

• блок смешивания защитных сварочных газов с расходомерами;

• система кондиционирования электронных устройств блока управле­ния;

- программирующий модуль на базе специализированного IBM- со­вместимого компьютера для программирования параметров режимов сварки и записи программ на специальные носители - картриджи, устанавливаемые в блоки микропроцессоров каждого из агрегатов питания;

• направляющий пояс для перемещения сварочных автоматов;

• агрегат энергообеспечения постов автоматической сварки, выполнен­ный на базе колесных или гусеничных тракторов, на шасси которых смонтиро­ваны двухпостовые сварочные дизель-генераторы, газовые рампы для баллонов с углекислым газом и аргоном, грузоподъемные стрелы для перемещения и ус­тановки на свариваемый стык сварочных головок и защитных палаток и т.д.;

• вспомогательное оборудование (набор газовых редукторов, коммуни­кации высокого давления, кабели управления, газовые шланги, приспособления для монтажа оборудования на агрегатах питания, устройства для подогрева стыков и др.).

Оборудование разработано для использования как сплошной, так и по­рошковой проволоки. В отличие от технологии CRC-Evans все слои, включая корневой и горячий проход, свариваются снаружи. Вместо внутренней свароч­ной машины используется центратор с выдвижными медными подкладками. Каждый проход сваривается двумя сварочными головками на тележках, кото­рые перемещаются по направляющему поясу. Электронный блок управления через микропроцессор автоматически регулирует скорость сварки, скорость по­дачи электродной проволоки, амплитуду и частоту колебаний электродной про­волоки, время задержки электрода в крайних положениях, состав и расход за­щитного газа напряжение на дуге в зависимости от пространственного положе­ния (стык условно разбивается на 15-градусные сектора). Регулирование режи­мов сварки происходит дискретно, по определенному алгоритму, при измене­нии пространственного положения сварочной головки.

Несмотря на максимальную автоматизацию процесса, опыт оператора имеет огромное значение, так как могут возникать нестандартные ситуации, например, смещение или возникший зазор. Для оперативного изменения пара­метров предусмотрена корректировка некоторых программируемых сварочных параметров с помощью дистанционного пульта управления. Могут регулиро­ваться напряжение на дуге в пределах 0,8 В с шагом 0,2 В, амплитуда колеба­ний в пределах 2 мм с шагом 0,5 мм, вылет электрода в пределах 5 мм с шагом 0,5 мм. Оператор легко осваивает управление, например, одно нажатие кнопки увеличивает или уменьшает вылет электрода на полмиллиметра. Точно также он регулирует и амплитуду колебаний.

Для сварки используется сплошная электродная проволока типа ER706-6 по AWS А5.18 диаметром 1 мм. Средняя производительность сварки труб диа­метром 1220 мм - 8 стыков в час. С учетом требований по выполнению сварочно-монтажных работ ожидаемая производительность при сварке труб диамет­ром 1420 мм может составить четыре стыка в час.

Технологический процесс сварки неповоротных стыков труб с примене­нием оборудования CWS.02 включает следующие основные операции:

• раскладку труб на берме траншеи;

• обработку торцов труб под специальную узкую разделку кромок тор­цевыми станками и зачистку участков поверхности труб прилегающих к торцам (рисунок 1.1);

• установку на торце трубы направляющих поясов для сварочных авто­матов;

• просушку или предварительный подогрев концов труб;

• сборку стыка;

• автоматическую сварку стыка.

Трубы или трубные секции укладывают на инвентарных лежках под уг­лом от 15 до 20 градусов к оси траншеи таким образом, чтобы обеспечивалась возможность обработки торцов кромкострогальными станками. Для этого вы­сота инвентарных лежек должна обеспечивать расстояние между грунтом и нижней образующей поверхности трубы не менее 450 мм.

Параметр	С, град	Сь град	F, мм	Ri, мм	А, мм, при толщине стенки
					18,7	21,6	23,2	25,8
Значение	Kb	12-2	2,0±0,2	3,2	9-11	10-13	10,5-13,5	11-14,5

Рисунок 1.1 Схема и размеры разделки кромок

В процессе раскладки необходимо провести осмотр, исправить или выре­зать участки труб с поверхностными дефектами.

Пояса устанавливают с помощью шаблонов, задающих одинаковое рас­стояние поясов от торца трубы. Пояс устанавливается на торец трубы, обра­щенный в сторону движения сварочно-монтажной колонны.

Центратор устанавливают таким образом, чтобы медная технологическая подкладка находилась в плоскости стыка. Перед началом работ производят с помощью газовой горелки просушку медного подкладного кольца до темпера­туры от 20 °С до 50 °С.

Стык собирают без зазора, допускаются локальные зазоры не более 1 мм. В случае, если при сборке не удается закрыть зазор в стыке, то рекомендуется собрать стык таким образом, чтобы локальные зазоры, величиной не более 1 мм, располагались в верхней части стыка.

Смещение кромок в собранном стыке допускается не более 2 мм. Если качество сборки не может быть улучшено поворотом стыкуемой трубы вокруг горизонтальной оси, то заменяют трубу. Допускаются локальные смещения кромок не более 3 мм при их суммарной длине <1/12 периметра трубы.

Для более плотного прилегания секторов медного подкладного кольца к внутренней поверхности трубы кромки труб подгоняют по всему периметру кувалдой с ударной частью из цветного металла для более плотного прилегания секторов медного подкладного кольца к внутренней поверхности трубы.

Сварку всех слоев шва производят «на спуск». На стыке при сварке каж­дого слоя работают два автомата. Каждый автомат производит сварку одного из полупериметров трубы относительно вертикальной оси. Типовая схема сварки и последовательность сварки отдельных участков приведена на рисунке 1.2

Параметры режима сварки каждого слоя предварительно запрограммиро­ваны и записаны на картриджах, установленных в блоки управления каждого агрегата питания. Перед началом сварки конкретного слоя сварщик-оператор с помощью переключателя, установленного на сварочной головке, задает поряд­ковый номер свариваемого слоя (таблица 1).

С пульта дистанционного управления можно регулировать положение электродной проволоки поперек стыка, вылет и амплитуду колебаний с дис­кретностью 0,5 мм, напряжение на дуге - 0,2 В.

После сварки корневого слоя трубу укладывают на инвентарную лежку и центратор перемещают на очередную позицию сборки.

Интервал времени между окончанием сварки корневого шва и началом сварки 1-го заполняющего шва не должен превышать 10 мин.

Сварку заполняющих и облицовочного слоев шва также выполняют «на спуск» с поперечными колебаниями электродной проволоки одновременно двумя сварочными автоматами.

В процессе сварки всех слоев шва участки замков зашлифовывают для предотвращения образования дефектов типа непроваров и удаления кратерных трещин.

Рисунок 1.2 Последовательность сварки отдельных участков сварного шва

В обозначении слоев шва приняты сокращения: К - корневой слой, Зп - заполняющий слой, Обл. - облицовочный слой; первая цифра обозначает половину сварного соединения относи­тельно вертикальной оси (1 - правая половина, 2 - левая половина); вторая цифра обозначает последовательность сварки в пределах слоя; —» - указывает направление сварки.

Амплитуду колебаний при сварке облицовочного шва назначают из рас­чета перекрытия швом разделки по ширине не менее чем на величину от 1,0 до 2,5 мм в каждую сторону. Допускается сварку облицовочного слоя выполнять за 2 прохода. Схема сварного шва приведена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 Схема сварного шва выполненного автоматической сваркой на оборудовании CWS.02

После завершения сварки проводят визуальный контроль качества обли­цовочного слоя. Обнаруженные недопустимые внешние дефекты сварного шва (участки с порами, подрезами свыше 0,5 мм, наплывы металла шва на участках замков и др.) вышлифовывают и ремонтируют в соответствии с инструкцией по ремонту.

Таблица 1

Рекомендуемые режимы сварки труб комплексом оборудования cws.02

Параметр	Наименование слоя сварного шва
	Корневой	Заполняющие					Облицо­вочный
		1-й	2-й	3-й	4-й
Скорость сварки, м/ч	34,8-51,6	27,0-30,0	21,0-23,4	20,4-22,8	19,2-22,8	6,6-13,8
Скорость подачи электродной про­волоки, м/мин	11,0- 12,5	9,4-11,0	9,5-10,3	9,5-10,3	7,1-8,0	3,0-6,2
Вылет электрода, мм	8-12	10-14	10-14	10-14	10-14	8-12
Защитный газ АГ/С02*	0/100	0/100	40/60	40/60	40/60	60/40
Расход газа, /мин.	25-28	25-28	25-28	25-28	25-28	25-28
Сила тока, А	240-290	220-270	200-245	200-245	200-245	119-170
Напряжение на дуге, В	20,4 - 22,2	21,8-22,4	20,6-21,0	20,6-21,2	19,0-20,0	15,8-18,8
Скорость коле­баний электрода, см/мин.	176-200	260-270	250-270	250-270	220-254	90-180
Амплитуда коле­баний электрода, мм	0,5-1,5	4,0-4,5	5,0-5,5	6,0-6,5	7,0-7,5	9,0-9,5
Задержка элект­рода в крайних положениях, с	0,00-0,32	0,20-0,24	0,20-0,24	0,20-0,26	0,20-0,32	0,30-2,3
Угол наклона электрода, градус	±5	±5	±5	±5	±5	±5

Список используемых источников

1 Ф.М., Мустафин и др. / Современные технологии сварки трубопроводов – сПб.: Недра, 2010. 509 с.: 236-241

2 Интернет ресурс Манифест пользователей: twirpx.Com › file/172216/