Сварка стальных трубопроводов
Выбор материалов для изготовления и технология сварочных работ определяются назначением трубопроводов, характером транспортируемой среды и значениями рабочих параметров (температура, давление и т. д.).
По рабочим параметрам транспортируемого продукта трубопроводы делятся на 5 категорий и 3 группы. Наиболее сложные и ответственные по качеству сварочные работы выполняются для 1 категории трубопроводов.
Стальные технологические трубопроводы изготовляются из сталей низкоуглеродистых (Ст10, Ст20, ВСт2сп, Вст2пс, ВСт3сп, Вст3пс), ферритно-перлитных (10Г2, 15ГС…), мартенситных (15Х5, 15Х8ВФ…), мартенситно-ферритных (12Х13…), ферритных (08Х13, 15Х25…) и аустенитных(08Х18Н10Т, 10Х23Н18, 10ХПН13МВ).
Перед сваркой разделывают концы труб (рис. 2.51) в зависимости от толщины ее стенок и вида сварки (табл. 2.5).
Таблица 2.5
Основные виды разделки кромок труб под сварку
|
Разделка кромок |
Способ сварки |
h, мм |
b, мм |
c, мм |
|
Без скоса кромок
Со скосом кромок |
Ручная электродуговая, в среде СО2 Под слоем флюса Газовая сварка - / - Ручная электродуговая, в среде СО2, и в комбинированной среде - / - - / - Газовая сварка - / - - / - |
2–4 4–6 1–1,6 2–3 3–5 6–8 9–10 12–20 4 5–6 7 |
0,5 1,5 0,5 1 1 1 2 2 1 2 2 |
0,5 0,5 1 1 1 1 1,5 |
Наиболее эффективна подготовка кромок механизированной резкой. После газопламенной резки кромки реза надо зачищать шлифовальными кругами. На специализированных трубоотрезных станках одновременно отрезаются трубы, делаются фаски и нарезаются резьбы.
Низколегированные стали режут газовым резаком, а легированные — плазменным. Перед резкой поверхность труб должна очищаться от масла, краски, грунтовки и загрязнений.
Качество стыковых сварных соединений во многом определяется качеством корневого шва. Для обеспечения надежного провара корневого шва используются следующие виды сварки:
1. Ручная электродуговая сварка электродами диаметром менее 3 мм (наиболее распространенный способ).
2. Ручная аргонно-дуговая сварка неплавящими электродами малого диаметра 0,8–1,2 мм (обеспечивается лучшее качество, чем при ручной электродуговой сварке).
3. Механизированная сварка плавящим электродом в защитных газах (чаще СО2) для низкоуглеродистых и низколегированных сталей.
4. Автоматическая аргонно-дуговая сварка (требуется высокое качество подготовки стыка).
5. Комбинированный способ (корень шва — одним из этих способов, а шов — другими способами).
6. Сварка на съемных, остающихся или расплавляемых подкладках (рис. 2.52). Съемные подкладки используются
при сварке магистральных трубопроводов. Остающиеся подкладки используются редко, т. к. они конструктивно сложны, а имеющийся зазор приводит к трещинам из-за динамических нагрузок и коррозии металла. Перед использованием сварных подкладок трубы центрируются. При сварке накладка полностью расплавляется, исключается непровар, обеспечиваются повышенная прочность и коррозионная стойкость сварного шва.
7. Сварка с применением флюса-пасты ФП-8 для труб аустенитных коррозионно-стойких сталей. Обмазывается флюсом внутренняя поверхность трубы, при сварке формируется хороший шов.
8. Сварка с поддувом защитного газа (аргона) во внутреннюю полость трубы.
9. Сварка на флюсовой подушке. На внутреннюю подкладку наносится флюс или используется флюсомедная подкладка с канавкой, заполненной флюсом.
10. Подварка корневого шва изнутри трубы. После наружной сварки изнутри трубы подрубают (шлифовальным кругом, пневмозубилом) корень шва и вновь проваривают. Применяется при сварке труб диаметром более 700 мм.
11. Сварка на съемных эластичных неметаллических подкладках из жаропрочного композиционного материала. После сварки подкладки убирают. Они могут быть одно- и многоразового использования.
Сборка труб при имеющемся смещении кромок труб выполняется следующими способами:
1. Подбивкой (подкаткой) кромок в холодном состоянии или с нагревом до 850–900° С.
2. Предварительной калибровкой концов труб с помощью холодного обжима или раздачи.
3. Применением центраторов, совмещающих кромки труб без изменения их периметра.
При ручной электродуговой сварке прихватка и сварка первых слоев должна выполнятся электродами диаметром менее 3 мм. Число слоев наплавки: 1–2 при h= 3–6 мм; 3–4 приh= 10–12 мм; 12–16 приh= 28–32 мм. Каждый последующий слой очищается от шлака и брызг металла.
В зависимости от марки легированных сталей выбираются тип электрода и необходимые режимы предварительного подогрева сварки и термической обработки после сварки.