7. Индивидуальное задание: методы прокладки трубопроводов с устройством неподвижных опор, виды сварочных работ

Неподвижные опоры теплопроводных трасс применяются при строительстве теплопроводных сетей, трасс отопления и горячего водоснабжения, а также других трубопроводных системах., придающим системе труб крепость, прочность,  устойчивость.  Опоры неподвижные предназначаются с целью восприятия и сглаживания усилий, появляющихся в трубопроводах вследствие температурных колебаний.

Трубопроводы тепловых сетей и неподвижные опоры для них, а также несущие строительные конструкции подвержены действию весьма значительных (по сравнению со станционными и технологическими трубопроводами) внешних сил, в следствии больших пролетов между подвижными и неподвижными опорами, применения сальниковых компенсаторов и т.д. Этим обусловлена основная конструктивная особенность неподвижных опор тепловых сетей, заключающаяся в свободном прилегании опорных элементов к несущей конструкции (без сварки), что позволяет разгрузить эти элементы, а также несущие конструкции от действия крутящих моментов. В зависимости от воспринимаемой осевой нагрузки применяются двухупорные или четырехупорные лобовые неподвижные опоры. Для больших величин осевых нагрузок предусмотрены двухупорные или четырехупорные лобовые опоры с усиленными упорами, позволяющих уменьшить местные напряжения в стенках трубопроводов.

Неподвижные опоры должны удерживать участок трубопровода и не позволять ему перемещаться в любом направлении. При помощи неподвижных опор трубопровод разделяется на участки, с тем, чтобы обеспечить нормальное поглощение его линейных удлинений компенсаторами или самокомпенсацией. Эти опоры помимо восприятия вертикальной нагрузки, слагающейся из веса собственно трубопровода, веса транспортируемого по нему продукта и изоляции, снеговой (ледовой) нагрузки для наружных трубопроводов, также воспринимают большие горизонтальные нагрузки, возникающие при температурных деформациях.

Стальная неподвижная опора изготавливается из балки — обычно это два швеллера, которые закрепляются в виде единой несущей конструкции. Между швеллерами прокладывается трубопровод, теплоизолированный. Для трубопроводов, уложенных на балках и кронштейнах, применяют конструкцию неподвижной опоры в виде стальных хомутов, прижимающих трубу к балке и обеспечивающих ее неподвижное положение. Для фиксирования положения трубопровода в каналах используют железобетонные щитовые неподвижные опоры, состоящие из железобетонной плиты, которая защемляется в канале или, при бесканальной прокладке устанавливается на бетонном фундаменте. В щите имеются отверстия, через которые проходят трубопроводы. С двух сторон щитовой неподвижной опоры к трубам приваривают фланцы, усиленные стальными косынками, через которые передаются усилия от трубопровода на неподвижную опору. В щитовых неподвижных опорах, установленных в каналах, делают отверстия для пропуска воды и воздуха. 

При применении хомутовых неподвижных опор, в целях исключения проскальзывания трубы в хомутах, к трубе приворачиваются (привариваются) упорные планки (сухари), которые упираются в хомуты опоры. В зависимости от величины горизонтальных нагрузок, воспринимаемых неподвижной опорой, применяют опоры с одним или двумя (чаще с двумя) хомутами. Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры возникают под влиянием сил трения подвижных опор при тепловом удлинении трубопровода, трения в сальниковых компенсаторах, упругой деформации гибких компенсаторов и самокомпенсации трубопровода, внутреннего давления при применении сальниковых неуравновешенных компенсаторов.

Неподвижные опоры трубопроводов, размещаемые на участках с поворотом трубопровода, с заглушками или задвижкой (вентилем), с переходом диаметров трубопровода, также испытывают горизонтальные нагрузки и от внутреннего давления в трубопроводе.

Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры подразделяются на осевые, действующие по оси трубопровода, и боковые — перпендикулярные оси. Осевые нагрузки передаются на все неподвижные опоры; боковые — на неподвижные, размещаемые в узлах ответвлений при положении опоры непосредственно перед поворотом трубы при самокомпенсации, а также на углу поворота трубы.

Опоры, размещаемые в конце участка трубопровода (перед заглушкой, задвижкой-вентилем), воспринимают горизонтальную нагрузку от сил, действующих на нее с одной стороны, и остальные неподвижные опоры воспринимают нагрузку, создаваемую действиями сил с обеих сторон опоры. Горизонтальные нагрузки непостоянны по величине и направлению.

Опоры неподвижные используются практически во всех трубопроводных системах, несущей основой которых является стальная труба. Это трубопроводы теплоснабжения, отопления, горячего водоснабжения и другие.

Виды сварочных работ

Сварка — технологический процесс соединения материалов путем местного сплавления с помощью электричества или ацетилено-кислородного пламени.

Основные типыи конструкивные элементы швов сварных соединений стальных трубопроводов из углеродистых и легированных сталей регламентированы ГОСТ 16037-70

Основные виды:

1.Ручная дуговая сварка стыков трубопроводов

Для ручной дуговой сварки труб применяют металлические электроды, которые служат присадочным материалом для заполнения сварного шва и одновременно проводником тока к дуге. Качество сварного шва зависит от состояния свариваемых поверхностей труб, точности совмещения их торцов и главным образом от применяемого электрода.

Металлический стержень электрода изготовляют из электродной проволоки различной толщины. Для сварки труб используют проволоку толщиной от 2 до 5 мм.

Покрытие электрода бывает тонкое и толстое. Тонкое (меловое) покрытие электрода составляет 1—2% от массы металлического стержня. Толстое (качественное) покрытие составляет 20—30% от массы металлического стержня.

Важнейшее свойство покрытия — образование шлака. Шлак — неметаллический сплав, который всплывает кверху и создает механический покров расплавленного металла, шлак защищает расплавленный металл от поглощения из раскаленной окружающей среды вредных для шва газов:—кислорода и азота.

Так как шлак плавится при более низкой температуре, чем основной металл, а при затвердевании делается хрупким, то сварщик легко сбрасывает его с толщи свариваемого шва незначительными ударами прутка электрода. Зашлакование шва является дефектом дуговой сварки труб, потому что любые неметаллические включения резко снижают прочность шва.

Для ручной дуговой сварки труб применяют электроды Э-42 и Э-42А. При сварке выполняют следующие виды соединений: стыковое, угловое, нахлесточное, тавровое.

По положению, в котором производится сварка, различают швы нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные. Нижний шов наиболее удобный для сварки, располагается внизу под электродом, а сварка производится сверху. Горизонтальный шов выполняют по окружности трубы, установленной вертикально. Вертикальный шов располагается сбоку установленной отвесно трубы, свариваемой по ее длине. Потолочный шов выполняют над головой сварщика.

При многослойной сварке каждый последующий слой ведут в направлении, обратном предшествующему, замыкающие участки каждого слоя располагают вразбежку по отношению один к другому. Это улучшает качество сварки. После сварки каждого слоя шов и прилегающую к нему зону очищают от шлака и брызг для лучшего сплавления слоев.

2.Автоматическая и полуавтоматическая сварка труб под слоем флюса

Наиболее современный вид электросварки — автоматическая сварка электрической дугой, горящей под слоем флюса. Внедрение автоматической сварки под слоем флюса обеспечивает высокое качество сварных швов и в значительной степени увеличивает производительность труда по сравнению с ручной дуговой сваркой.

Автоматическую сварку труб производят сварочным автоматом, который подает электродную проволоку к дуге и одновременно сам передвигается с заданной скоростью вдоль свариваемого шва, перемещая электрод по свариваемому стыку. Такой автомат называется сварочным трактором. Наиболее удобны для сварки труб легкие переносные сварочные тракторы ТС-17, ТС-17М, ПТ-6 и др.

Сущность процесса автоматической сварки под слоем флюса заключается в следующем. Сварочная дуга между концом электрода — голой сварочной проволоки, подаваемой к месту сварки,— и свариваемым металлом (трубы) горит под слоем сыпучей смеси определенного состава, называемой флюсом . Флюс из бункера насыпается впереди дуги в разделку шва. В месте сварки плавятся электрод, металл трубы и часть флюса. Расплавленный металл электрода и'металл трубы сплавляются вместе, образуя ванну расплавленного металла 4 сварного шва.

Расплавленный флюс отделяется от жидкого металла, образуя на поверхности шва плотный слой, который защищает металл от контакта с воздухом. Основное количество флюса остается на поверхности в виде сыпучей массы, препятствующей быстрому охлаждению шва. Неиспользованный флюс отсасывается в бункер.

3.Газовая сверка металла

Газовой называется сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей производится пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки. Ацетилен, сгорая в струе чистого кислорода, дает пламя с температурой 3050—3150°С. Зазоо между кромками свариваемых деталей заполняется металлом присадочной проволоки, расплавляемой одновременно с кромками.

Ацетилен — бесцветный газ-с резким характерным запахом— химическое соединение углерода и водорода. Длительное вдыхание его может привести к отравлению.

Ацетилен доставляют к месту сварки в баллонах, которые наполнены раствором ацетилена в ацетоне под давлением 15—18 кгс/см2. Чтобы предохранить ацетилен от взрыва, в баллон набивают пористую массу из специального угля.

Кислород — это газ без цвета и запаха, обладающий способностью соединяться со всеми металлами, кроме благородных. Для сварочных работ применяют кислород, в котором количество различных примесей не превышает 1—2%. Кислород получают из воздуха с помощью специальных установок и доставляют в стальных баллонах, окрашенных в синий цвет. Кислород в баллонах находится под давлением до 150 кгс/см2. Для работы такое давление не требуется, так как горелке подается кислород с давлением, не превышающим 3 кгс/см2. Давление снижает кислородный редуктор.

Для смешения горючего газа с кислородом и получения сварочного пламени служит сварочная горелка .Горелку с помощью шлангов присоединяют к кислородному редуктору и газогенератору. Для регулирования количества кислорода и ацетилена, подаваемых к горелке, на ней имеются два вентиля. В горелке кислород и ацетилен смешиваются в требуемой пропорции и при горении дают пламя высокой температуры, которое расплавляет свариваемый металл и проволоку, предназначенную для заполнения шва.

Газовую сварку можно применять для соединения труб разных диаметров с толщиной стенок до 4 мм. При толщине стенок более 4 мм необходимо применять дуговую сварку.

Сварочные работы выполняются под руководством инженерно-технических работников, имеющих специальное техническое образование или достаточный практический опыт работы.

К работе по сварке стыков технологических трубопроводов I,II,III и IV категории допускают сварщиков, имеющих удостоверение о сдаче испытаний в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков», утвержденными Госгортехнодзором. В удостоверении указывается вид сварки и материал труб.

К сварке стыков трубопроводов V категории допускают сварщиков без сдачи испытаний по правилам Госгортехнодзора , но успешно заваривших пробные стыки.

Подготовка под сварку включает в себя отрезку труб, разделку кромок, очистку поверхности свариваемых кромок и прилегающей к ним зоне, а так же правильную сборку и центровку стыка под сварку.

Литература

1. К. Г. Кязимов, В. Е. Гусев «Эксплуатация и ремонт оборудования систем газораспределения».

2. Практическое пособие для слесаря газового хозяйства.

3. «Правилами промышленной безопасности в области газоснабжения республики Беларусь».

4. И. М. Вашко «Охрана труда».

5. Инструкция по эксплуатации КВГМ-100, БКЗ№2, ПТВМ-100.

6. Кязимов К.Г., В.Е.Гусев. Устройство и эксплуатация газового хозяйства: учебник для нач. проф. образования.

7. Белодворский Ю.М. Эксплуатация газового хозяйства

8. Гуськов Б.И., Кряжев Б.Г. Газификация промышленных предприятий: учебник для техникумов.

9. Н.Н. Пашков, Ф.М. Долгачев «Гидравлика. Основы гидравлики»

10. Под редакцией Н.К. Громова, Е.П. Шубина «Водяные тепловые сети» справочное пособие»

11. А.К. Андреевский «Отопление»

12. ТК 111/03/07-2004 «Технологическая карта на ремонт, антикоррозийную защиту и гидроизоляцию строительных конструкций с применением состава цементного защитного проникающего действия “Кальматрон”»