Ручная электродуговая сварка магистральных трубопроводов

Подробности Подробности Опубликовано 30.10.2015 10:57 Просмотров: 4660

Технология сварки каждого из применяемых методов имеет свои особенности, которые делают их привлекательными для применения на том или ином объекте в зависимости от конкретных условий строительных работ. Вместе с тем совершенствование известных и создание новых, более универсальных технологий сварки является важной задачей в строительстве трубопроводного транспорта. Актуальность этих работ возрастает в связи с намечаемым строительством мощных трубопроводов с большим рабочим давлением, у которых толщина стенки труб при использовании больших диаметров увеличивается до 30мм и более. При этом существенно повышаются требования к их эксплуатационной надёжности. При таких условиях строительства повысить эффективность сварочных работ можно только за счёт применения высокопроизводительных автоматических методов сварки, обеспечивающих высокое качество сварных соединений.

Поэтому на первый план выходит необходимость создания высокоэффективной технологии автоматической сварки неповоротных стыков магистральных трубопроводов большого диаметра с повышенной толщиной стенки труб для транспортировки газа и нефти, отличающейся высоким качеством сварных соединений.

Анализ различных сторон известных автоматических методов сварки труб позволил определить направление поисковых работ для решения поставленной задачи. При этом наиболее оптимальным оказался комбинированный метод сварки, включающий прессовые методы сварки и дуговые.

В результате рекомендуется новый метод автоматической сварки труб. Он состоит из двух широко апробированных на практике методов сварки: контактной сварки оплавлением (КСО) и электродуговой сварки порошковой проволокой с принудительным формированием шва (ЭДСПП).

В результате совмещения этих методов сварки был достигнут положительный эффект, который для каждого из этих методов в отдельности решался с определёнными трудностями. Как будет показано ниже, это позволило повысить качество сварных соединений труб и производительность сварочных работ. На рис.

3 показан макрошлиф сварного соединения труб, выполненного предлагаемым методом.

При ЭДСПП основная трудность заключается в получении стабильного качества соединений из-за сложности сварки корневого шва.

Для повышения качества корневого шва приходится применять сложные технические устройства в виде внутритрубного центратора с подкладным кольцом, внутритрубных сварочных машин с программно изменяемыми параметрами сварки в зависимости от пространственного положения шва, а также другие средства, которые не всегда обеспечивают положительный результат. Поэтому при реализации различных технологий сварки корневого шва ЭДСПП повышается процент брака, который приводит к увеличению материальных затрат на ремонт стыков и снижает не только производительность работ, но и эксплуатационную надёжность трубопроводов. Поэтому для решения проблемы сварки корневого шва нужны были новые технические идеи.

Целесообразность применения КСО для сварки корневого шва труб обусловлена физической особенностью данного метода. При этом методе условия получения качественного соединения на любом участке стыка идентичны и не зависят от его пространственного расположения. При этом методе не требуются формирующие устройства.

Функцию центратора свариваемых кромок труб выполняет сама сварочная машина. В процессе сварки каждого стыка осуществляется компьютеризированный контроль параметров режима сварки, по результатам которого оценивается качество сварного соединения. Этот метод оценки качества даёт практически 100-процентную достоверность.

Такое положение подтверждено всесторонними исследованиями и многолетней практикой сварки труб различного диаметра, а также других изделий.

Основу этого метода контроля при КСО составляет прямая корреляция появления определённого вида дефектов сварки от уровня отклонения величин основных параметров режима от заданных значений, которые определяются при отработке оптимального режима сварки. Промышленная практика подтверждает высокую эксплуатационную надёжность сварных соединений, выполненных КСО.

Этим методом сварено более 70 тыс. км различных трубопроводов, которые безаварийно эксплуатируются в течение нескольких десятилетий в различных климатических условиях, в том числе мощные газопроводы диаметром 1420мм в арктических районах Западной Сибири. При этом ни один стык не подвергался термообработке.

При КСО трудность заключается в том, что в соответствии с некоторыми нормативными документами, при сварке труб большого диаметра с температурой эксплуатации минус 200С рекомендуется производить дополнительную технологическую операцию – локальную термообработку сварного стыка с целью повышения показателей ударной вязкости. Эти показатели приравнивают к требуемому уровню соединений, сваренных ЭДС (сварные соединения, независимо от метода сварки, имеют более низкую ударную вязкость по сравнению с основным металлом). Как показали исследования, заполнение разделки кромок ЭД-СПП после сварки корневого шва КСО позволяет отказаться от вышеуказанной рекомендации и повысить показатели ударной вязкости металла стыка КСО за счёт воздействия на него термического цикла ЭДСПП. При этом, принимая во внимание, что для сварки корневого шва методом КСО перед началом сварочных работ необходимо произвести подготовку торцов труб, предусматривающую уменьшение свариваемого сечения, появляется возможность применения КСО для сварки трубопроводов с толщиной стенки 30мм и более (в настоящее время в строительных организациях имеются действующие мощные сварочные машины УСО-400, но они предназначены для сварки труб диаметром- 1420мм, с толщиной стенки до 20мм).

Подобная операция по специальной механической обработке торцов труб перед сваркой является обязательной операцией при электродуговых способах сварки в среде защитных газов. Например, она предусмотрена в одной из самых распространенных за рубежом технологий – «СRС-Еvans АW». Для этих целей применяется стандартное обо-рудование–кромкострогательные подвесные агрегаты.

Оценка эффективности предложенного метода сварки кольцевых швов проводилась на секторах, вырезанных из труб группы прочности Х60…Х70, диаметром 1420мм, с толщиной стенки 16…20мм. Протяженность секторов по окружности составляла 200…300мм.

Ранее выполненными исследованиями установлено, что такая протяженность отдельного элемента труб является минимально допустимой.

При такой протяженности секторов условия образования соединений при КСС остаются практически такими же, как при сварке труб полного сечения.

Качество сварных соединений оценивалось в соответствии с требованиями нормативных документов ОАО «Газ-пром» и Российских стандартов, а также исследованиями поверхностей изломов образцов, специально разрушенных по зоне соединения.

В качестве неразрушающих методов оценки качества сварки применяли ультразвуковой и рентгеновский контроль. Наиболее эффективным методом контроля предлагаемого метода сварки труб является рентгеновский.

Основ ное требование для его применения – качественное удаление внутреннего грата, который образуется в процессе сварки из выдавленного металла, нагретого до высоких температур, и наплывов расплавленного металла. Количество грата уменьшается пропорционально уменьшению толщины свариваемых сечений.

При недостаточном удалении грата на рентгеновских снимках в центре шва может остаться след от раскрытия осаживаемых поверхностей соединяемых металлов. Этот метод позволяет также контролировать качество снятия внутреннего грата.

Форма и параметры разделки кромок по предлагаемому методу определяются требованиями КСО и ЭДС. На первом этапе ставилась задача по определению наиболее рациональных размеров выступов, которые выполняют роль корневого шва: толщины – и ширины – l.

Величину – h выбирали из расчёта максимально возможного термического воздействия ЭДСПП на структуру металла зоны сварки корневого шва, выполненного КСО. Исследования показали, что при толщинах выступов 8-14мм это условие выполняется в полной мере. При меньших толщинах корневого шва возрастает опасность его прожога при интенсивном режиме ЭДС.

Величина — l определялась исходя из припусков на оплавление и осадку при КСО и заданного расстояния между кромками для качественного выполнения ЭДСПП.

Основным требованиям к КСО в данном случае является обеспечение качественных соединений при минимальном припуске на сварку. Это обусловлено минимизацией механической обработки кромок перед сваркой и получением соединений с малым гратом.

Последнее является важным фактором не только для отработки технологии удаления грата, но и для выбора режима ЭДСПП. Выбор оптимального режима сварки выполняли на секторах вышеуказанных размеров, торцы которых обрабатывались до толщины 6 — 14мм.

Такие размеры корневого шва для указанной толщины являются наиболее рациональными, исходя из технологических соображений.

Сварку образцов производили на различных режимах, отличающихся различными как припусками на сварку, так и другими основными параметрами. Исследование качества сварных соединений позволило определить режимы КСО корневого шва различной толщины, обеспечивающие получение качественных соединений при минимальных припусках.

Результаты экспериментальных работ показали, что при соответствующих соотношениях основных параметров режима минимальный припуск на сварку будет тем меньше, чем тоньше выступ.

Следовательно, в этом случае механическая обработка торцов труб по глубине (ширина выступа по образующей трубы) будет наименьшей.

С другой стороны, чем больше толщина выступа под корневой шов, тем меньше обработки торцов по толщине стенки трубы, но при этом увеличивается припуск на сварку, что ведёт к увеличению обработки по глубине торцов.

Таким образом, трудоёмкость механической обработки торцов труб применительно к комбинированной сварке при оптимальных соотношениях толщины – h и ширины – l будут практически одинаковыми. Исключением могут быть режимы с увеличенным припуском на оплавление. Например, это возможно при достаточно большом зазоре между торцами труб на каком-либо локальном участке перед сваркой.

Применение в качестве базового варианта при комбинированном методе электродуговой сварки труб порошковой проволокой связан с особенностями КСО. Как уже отмечалось выше, соединения КСО после сварки имеют грат. При сварке промышленных стыков труб по классической технологии КСО грат полностью удаляется как с наружной, так и с внутренней стороны стыка.

Если разделку кромок после сварки корневого шва очистить от грата, то ЭДСПП выполняется по обычной технологии, и режим определяется в основном геометрическими размерами оставшейся части разделки кромок. Однако если грат не удаляется, то технология сварки порошковой проволокой изменяется с учётом специфических условий сварки.

В этом случае применяется специальная порошковая проволока с повышенными возможностями окислительно-восстановительных процессов, протекающих в расплавленной ванне. В результате тепловых и металлургических процессов, протекающих в сварочной ванне, грат переплавляется, а окислы переходят в шлак, который формируется на поверхности сварного шва.

Рентгеновский контроль показал, что и в этом случае в сварном шве отсутствуют недопустимые дефекты.

В случае если грат внутри стыка убирается, могут быть использованы и другие методы сварки для заполнения разделки кромок. В этом случае под этот метод готовится соответствующая разделка кромок.

Режим ЭДСПП устанавливали из расчёта необходимого воздействия термического цикла на металл корневого шва, выполненного КСО, с учётом наличия грата. При этом особое внимание обращалось на определение факторов, влияющих на формирование сварного соединения.

Исследование качества соединений, сваренных на режимах с различными припусками при КСО и различным энерговложением при ЭДСПП, показало, что при наличии грата наиболее критичным фактором является конечная длина корневого шва. Это объясняется тем, что при определённых условиях КСО грат может оказаться зажатым между кромками разделки.

По этой причине усложняется процесс ЭДСПП, и в сварном соединении могут появиться непровары. Для того чтобы избежать появления подобных дефектов экспериментальным путём был определен оптимальный размер между кромками у их основания после сварки корневого шва, т. е. была установлена оптимальная конечная длина корневого шва.

Режим ЭДС порошковой проволокой, обеспечивающий необходимый объём сварочной ванны и программу его изменения в зависимости от часового положения дуги, выбирали в зависимости от количества грата в разделке кромок после КСО.

Особым требованием ЭДСПП является подготовка части разделки кромок перед сваркой. Это связано как с особенностями соединений КСО, так и с техническими требованиями к сварке труб порошковой проволокой.

Такая подготовка заключается в удалении с поверхностей корневого шва и кромок крупных наплывов расплавленного металла, которые могут образоваться на отдельных участках в процессе оплавления.

В данном случае особенно важным, применительно к имеющемуся сварочному оборудованию, является обработка 1/4 части периметра /диаметра/ свариваемых труб, расположенной в часовом поясе от 3 до 6 часов.

Результаты механических испытаний свидетельствуют о положительном влиянии термического цикла ЭДСПП на структуру корневого шва, выполненного КСО. Стандартные ударные образцы корневого шва с острым надрезом из комбинированных соединений, показали ударную вязкость в среднем 197,4 Дж/см2 при +200 С.

Стыки, сваренные классическим методом КСО, после сварки при такой же температуре имеют обычно 40…50 Дж/см2. Ударная вязкость шва, выполненного ЭДСПП при такой же температуре, находится в пределах 108,6…115,9 Дж/см2 /КСVсред.=112,3 Дж/см2/.

Эти показатели зависят от химического состава проволоки и могут быть повышены за счёт соответствующего её легирования.

Прочностные свойства соединений на плоских образцах сечением х2, где – толщина стенки свариваемых труб, а также круглых, диаметром 6мм, вырезанных из участков корневого и дугового швов, имеют прочность в пределах от уровня нормативных требований к категории прочности свариваемых труб до действительной прочности металла труб в зависимости от уровня термомеханического упрочнения металла труб в процессе прокатки.

Угол загиба образцов, вырезанных из сварного соединения, составляет 1800. Наибольший эффект от применения этого метода получается при сварке труб большого диаметра 1220…1420мм, с толщиной стенки 16…32мм.

Для этого могут быть использованы сварочные комплексы «Север – 1» для КСО корневого шва и «Стык» для завершения сварки стыка – заполнения разделки кромок ЭДС порошковой проволокой.

Эти комплексы и большой многолетний опыт их эксплуатации имеются в российских организациях, основной производственной деятельностью которых является строительство трубопроводов. При этой технологии время сварки корневого шва составляет в зависимости от толщины свариваемых труб 35 – 60 сек.

Время заполнения одного стыка в одной палатке двумя головками составляет 8 – 12 мин. В зависимости от количества палаток темп сварки может достигать10 — 20 стыков в час. В настоящее время по заданию ОАО «Газпром » проводится деятельность по разработке и созданию оборудования для промышленного внедрения этой технологии.

Выводы

1. Разработан и опробован в лабораторных и производственных условиях комбинированный метод сварки труб, включающий последовательную сварку двумя широко применяемыми на практике методами: автоматической контактной сваркой оплавлением и электродуговой сваркой порошковой проволокой, что позволяет в полной мере использовать главные преимущества обоих методов.

2. Сварка корневого шва контактной сваркой оплавлением повышает его качество, при этом упрощается технология сварки, возрастает производительность сварочных работ.

3. Применение электродуговой сварки порошковой проволокой для заполнения оставшейся части разделки кромок способствует повышению показателей ударной вязкости металла корневого шва, при этом отпадает такая технологическая операция, свойственная сварке оплавлением, как удаление наружного грата.

4. Механические свойства соединений, выполненные комбинированным методом, отвечают всем требованиям, которые предъявляются к сварным соединениям труб, в том числе по показателям ударной вязкости. Характерные дефекты, которые возможны при выполнении сварочных работ, с высокой достоверностью выявляются традиционными методами неразрушающего контроля: ультразвуковым и рентгеновским.

5. Предлагаемый метод комбинированной сварки может иметь решающее значение в повышении производительности и качества сварных соединений труб при строительстве мощных толстостенных трубопроводов с толщиной стенки 20…30мм и более, особенно при выполнении работ в экстремальных климатических и погодных условиях.

Сварка труб ручной дуговой сваркой

Для трубопроводных магистралей, а также в иных магистральных сетях, где применяются трубы,  используется сварка трубных конструкций дуговой сваркой, которая позволяет сконструировать исключительно прочный, надёжный и долговечный сварочный шов.  Этот метод позволяет создать соединение двух отрезков трубы, которые полностью герметичны и используются для транспортировки различных газов, жидкостей по магистральной ветке.

Процесс сварки труб ручной дуговой сваркой

Сопутствующие элементы и  сварочные аксессуары

Чтобы сварочный процесс прошёл идеально, потребуется предусмотреть защитную форму одежды для мастера или иного исполнителя, который знает, как варить дуговой сваркой трубы. Все тело должно быть защищено от случайного попадания искры или иного раскалённого инородного предмета.

  В качестве предметов спецзащиты используют плотный тканевый материал из брезента, используемый для комбинезона рабочего.

Руки, которые чаще всего соприкасаются с раскалёнными предметами, должны быть защищены перчатками из замши или другого плотного материала, который не имеет свойства к прожиганию от раскалённого предмета.

  Главным атрибутом для защиты лица и глаз, выступают маска с защитным стеклом или очками. Очки и маска должны быть оснащены специальным стеклом, которое предотвращает негативное влияние на область глаз и зрение в момент осуществления сварки.

Методики проведения сварочных операций

Если вы хотите, чтобы сварка труб ручной дуговой сваркой прошла без происшествий, и результат работы был идеальным, необходимо тщательно изучить не только технологию, но и целевое предназначение трубопроводной системы.

Не каждый тип сварочной технологии допускается применять для конкретного типа магистральной сети.

У исполнителя должна быть технология сварки труб и трубопроводов ручной дуговой сварки на основе технологической карты, а также обоснование и разрешение на проведение операционных действий.

Качественная и надёжная сварка по требованиям ГОСТ,  требует использование универсальных электродов, которые образуют специальную рабочую электродугу, идущая от сварочного технологического аппарата к поверхности обрабатываемого металла.

  В результате, учитывая специфику взаимодействия электрода и сварочного аппарата, сварка труб ручной дуговой сваркой тонких труб требует принудительного плавления электрода и непосредственной части металлической основы в одновременном режиме исполнения, итогом которого становится образование прочного сварного шва и соединения.

Технология сварки трубы ручной дуговой сваркой

«Важно!Многие специалисты называют место, где формируется дуга, а также место, где происходит плавление электрода с поверхностью металла,  специальной сварной ванной. В данном случае, общая площадь сварной ванны, будет зависеть от рабочего положения электрода,  а также от фиксированного режима работы сварки и требования скоростей по обработке поверхности металлических изделий.»

Кроме этого, на качество процесса не последнее место оказывает роль параметров используемых фасок для деталей изделий из металла.

  Сварка полиэтиленовых труб

Отметим важную деталь, что фаска сварки трубных конструкций дуговой сваркой (подготавливается исключительно на последнем этапе); сама фаска, это специальная конструкционная часть в виде скошенной борозды, расположенной по краю заготовки. Есть специальные технические регламенты для фаски, которые должны быть следующими:

• Ширина – не более 8-15мм.
• Длина – в диапазоне от 10 до 30мм.
• Глубина – не более чем 6мм.

Все отрезы на концевых соединений можно приваривать при помощи одного из нижеперечисленных способов:

• Термический метод. Здесь главным фактором является процесс плавления основной поверхности металла.
• Термомеханическая контактная сварка труб. Для этого метода характерны условия применения так называемой магнитоуправляемой дуги, а также использование сварочной технологии по контактной стыковке.
• Механическая методика. В данном ситуации сварка труб малого диаметра ручной дуговой сваркой осуществляется при помощи взрыва или на основании метода трения.

«Обратите внимание, что выбор метода используют для каждой магистральной сети самостоятельно, и только в соответствии с технологической картой.»

Как подготавливают металл?

Подготовительный этап предусматривает основное правило сварки труб ручной дуговой сваркой по ГОСТ, где обязательно должно быть выполнено основное требование – проверка металлических отрезов и прочих соединений подготовительного характера, только с учетом требований ГОСТ. В данном случае, используется только допустимое отклонение по техническому регламенту. Проверяются сертификаты и прочие документы соответствия каждой группы металла, обеспечивающий высокое качество проведения сварки стыковых швов труб.

• Перед проведением технологической производственной операции, все отрезы труб должны быть идеально ровными, иметь только гладкую часть. Каждый срез должен быть только ровным, не иметь каких-либо зазубрин, не должно быть никаких сколов. Если имеются такие изъяны, прибегаем к механической обработке поверхности при помощи абразивного инструмента или другого оборудования и инструментария.  Абсолютная гладкость должна быть во главе качественной работы проведения контактно стыковой сварки труб.
• Все имеющие стыки на металлической поверхности фаски необходимо тщательно очистить от грязи, копоти, ржавчины и прочих ненужных элементов. Обработка производится только с использованием специальных средств, которые имеют химическую природу.

Обратите внимание, для того, чтобы сварочный шов получился идеальным и гладким, потребуется выполнение одного из условий. Угол скоса фасок для его полного раскрытия должен быть не более 60-70 градусов.

Общая величина параметра притупления каждой фаски должна быть в размере от 2 до 2,5 мм.

Если нужно добиться необходимого уровня толщины фаски, используйте дополнительные инструменты и оборудование – фаскосниматели, а также технологические торцеватели.

 

Правильно выбираем электроды

Не последнее место по качеству проведения надёжных сварочных операций при помощи дуговой сварки является качественный выбор технологических электродов.

  Для водопроводной магистрали, где герметичность должна быть исключительной, выбирают специальные электроды, которые позволяют добиться необходимого качества соединения для швов трубопроводной системы.

  Сами группы электродов можно разделить на 2 условные группы:

• Электроды неплавящейся группы. Здесь используют в качестве материала вольфрам, электротехнический уголь, а также графитовую основу.
• Электроды, для которых характерна плавящаяся природа. Эта группа предусматривает применение специальной сварочной проволоки, которая имеет различный диаметр исполнения.

2-х мм электрод для дуговой сварки трубы

Далее, обратите внимание, что электроды имеют различную группу покрытия, которые имеют определённые технические характеристики:

• Маркировка С, покрытие на основе целлюлозы. Используются для создания шва, которые будут иметь вертикальную или кольцевую форму, при этом диаметр рабочей трубы должен быть от 360 мм и более.
• Маркировка RA (или рутилово-кислотный электрод). Применяются для снятия образующегося шлака на поверхности контактного соединения шва.
• Маркировка R и RR. Отличительной особенностью таких электродов является то, что их можно без труда повторно поджечь. Очень легко и без проблем удаляется образовавшийся шлак. Эти электроды используют для образования внешней стороны требуемого шва, или для образования углового типа шва.
• Маркировка RC. Этот тип электродов используется для проведения дуговой сварки с наличием рутилово-целлюлозной технологической основы. Данный вариант электродов также используется для сложных этапов сварочных работ, например: полностью дуговая, сверху-вниз, а также вниз-вверх. Отличные способы для формирования прихваток в местах стыковки соединений сразу двух отрезков трубы.
• Маркировка В. Этот вариант используют для толстостенных материалов трубы, по окончание сварки отсутсвует появление трещин и прочих технологических дефектов.

Процесс сварки

Для того чтобы добиться необходимого эффекта соединения отрезков трубопроводов, имеющие большой диаметр, используют так называемые прихватки технологического вида. То есть, вам потребуется в местах будущей сварки заранее подготовить точки стыковки труб.

  Для труб имеющие диаметр до 300 мм, достаточно использовать сварные прихватки в 4 местах по всех окружности, желательно друг напротив друга.  Для труб с диаметром свыше 300 мм, прихватки делают с использованием условного шага в 25-30 см.

  Помните, что каждая прихватка должна иметь свой размер: в длину – не более 50 мм, в высоту- 3-4 мм.

Для водопроводной трубы лучше всего сварку осуществлять в «поворотном» режиме. Если толщина трубы более 12 мм, то необходимо сделать всего 3 сварных соединения по стыковке.

Для первого, а также самого глубокого шва используют электроды, которые имеют сечение 2-4 мм.  Для высоты шва придерживайтесь высоты в 3-4 мм. Для формирования верхнего шва, используйте другие электроды, которые имеют сечение 3-4 мм и более.

Используя эту технологию, вы не нарушаете целостность и герметичность соединений швов.

Сварочно-монтажные работы

• Сварочно-монтажные работы выполняют для соединения отдельных труб в непрерывную нитку магистрального трубопровода. При производстве сварочно-монтажных работ приняты две основные схемы их организации:
• 1) сварка отдельных труб длиной 6 и 12м на трубосварочной базе в трубные секции длиной 24 или 36 м с последующей их доставкой на трассу сооружаемого участка;
• 2) вывоз отдельных труб непосредственно на трассу, где их и сваривают.

При строительстве магистральных трубопроводов применяют, в основном, электродуговую сварку.В этом случае к трубе и к электроду подведены разноименные электрические заряды. При приближении электрода к трубе на определенное расстояние возникает непрерывный электрический разряд, называемый дугой.От тепла электрической дуги металл свариваемых деталей и электрода плавится. При этом металл электрода формирует сварочный шов, упрочняющий место сварки.

В полевых условиях сварку труб магистральных трубопроводов производят с использованием сварочных генераторов— источников постоянного тока. Сварочные генераторы работают от дизельных или карбюраторных двигателей внутреннего сгорания.

Для удобства перемещения вдоль трассы строящегося трубопровода сварочный генератор устанавливают на тележку с автомобильными колесами.

Широко используют также самоходные сварочные агрегаты, представляющие собой сварочный генератор, установленный на гусеничном тракторе; при этом приводом генератора является двигатель трактора.

Различают ручную и автоматическую электродуговую сварку.

Сварочный пост для ручной электродуговой сваркиоборудуют источником питания электрической дуги (сварочным генератором) и двумя электрическими кабелями с прочной изоляцией, на конце одного из которых находится электрододержатель клещевого типа. Электрододержатель предназначен для крепления и подвода тока к электроду.

Второй кабель от источника сварочного тока присоединяют к свариваемой трубе с помощью специального зажима. Рабочий-сварщик перемещает электрододержатель с закрепленным в нем электродом вдоль линии соприкосновения труб и формирует сварочный шов. Каждый электрод состоит из стального стержня диаметром 3…

5 мм, изготовленного из малоуглеродистой проволоки, и специального покрытия на поверхности стержня.

Покрытие электродов предназначено для достижения сразу нескольких целей: а) для защиты металла сварного шва от проникновения в него из воздуха азота и кислорода, что значительно повысило бы хрупкость шва; б) для обеспечения стабильного горения дуги; в) для легирования металла сварного шва и т.д. В связи с этим электродные покрытия имеют достаточно сложный состав.

Достоинствами ручной электродуговой сварки является возможность сварки неповоротных стыков трубопровода (т.е. отсутствует необходимость вращения труб) и менее жесткие требования к подготовке труб к сварке, чем при ее выполнении другими способами.

Автоматическая электродуговая сваркабыла разработана в нашей стране в 30-е годы и применяется при сооружении магистральных трубопроводов с 1948 г.

При автоматической сварке применяют не отдельные электроды, а сварочную проволоку диаметром 2…4 мм, которая подается к месту сварки из бухты. Никакого покрытия проволока не имеет.

Вместо этого к месту сварки из бункера сварочной головки непрерывно поступает и укладывается слоем толщиной 40…50 мм специально приготовленный зернистый материал — флюс.

Слой флюса играет ту же роль, что и покрытие электродов.

Сварка закрытой дугой под флюсом обеспечивает хорошее качество сварного шва, несмотря на высокую скорость ее выполнения — 60…100 м/ч.

Однако автоматическую сварку под флюсом можно выполнять только в нижнем положении, что достигается вращением труб — то есть на трубосварочных базах.

Однако и здесь автоматическую сварку применяют только после того как трубы будут «прихвачены» друг к другу, т.е. когда ручной сваркой выполнен самый первый (корневой) шов.

До начала сварочных работ проводят подготовку кромок труб: их зачистку и разделку кромок. Зачистканеобходима во избежание образования большого числа пор в сварном шве.

Заключается зачистка в том, что торцовую часть каждой трубы на длине около 1 м очищают от грязи, наледи и снега. Кроме того, на расстоянии 10…

20 мм от торца трубы наружную и внутреннюю поверхности труб, а также их кромки очищают от окалины, ржавчины и грязи до металлического блеска стальными щетками или портативными шлифовальными машинками с абразивными кругами.

Разделка кромокзаключается в снятии фаски различной формы с торцов труб с целью обеспечения их полного провара. Разделка может быть односторонней, выполняемой с внешней поверхности трубы (ее делают на заводах по производству труб), и двусторонней, выполняемой снаружи и изнутри.

При сборке стыков труб необходимо обеспечить их соосность, совпадение внутренних кромок и сохранение необходимых зазоров. Для этого при проведении сборочно-центровочных операций применяют специальные устройства — внутренние или наружные центраторы. Наиболее качественную сборку стыков обеспечивает применение внутренних центраторов(рис. 19.10).

Они снабжены специальным распорным механизмом, выравнивающим кромки труб. Достоинством внутренних центраторов является то, что стык открыт снаружи и поэтому можно вести сварку без предварительной прихватки. Если центратор достаточно мощный, то с его помощью можно даже устранить овальность концов труб.

Внутри труб внутренний центратор перемещают вручную с помощью длинной штанги, либо с использованием электродвигателя.

Наружные центраторы(рис. 19.11) применяются в тех случаях, когда невозможно применение внутренних (например, при сварке захлестов).

Они представляют собой многозвенную конструкцию, охватывающую торцы обеих труб снаружи. Стыки, собранные с помощью наружных звенных центраторов, фиксируют с помощью коротких швов длиной 60…

80 мм, называемых прихватками, после чего наружный центратор снимают со стыка и накладывают сплошной шов.

С 1952 г. на строительстве магистральных трубопроводов применяется электроконтактная стыковая сварка оплавлением.Она предусматривает нагрев торцов труб до высокой температуры и их последующее соединение под воздействием осевого сдавливания.

Преимуществом электроконтактной сварки является ее высокая производительность, поскольку сварное соединение в данном случае образуется сразу по всему периметру стыка в течение 5… 10 мин.

При электродуговой же сварке сварное соединение формируется последовательным наложением нескольких слоев шва по периметру трубы.

Рис. 1910. Общий вид внутреннего центратора ЦВ-102:

1 — рамки; 2 — рама; 3 — центрирующий механизм; 4 — гидрораспределитель; 5 — штанга; 6 — опорные колеса; 7 — поршневой насос; 8 — электродвигатель постоянного тока; 9 — обратный клапан; 10 — предохранительный клапан

Рис. 9.11. Наружный многозвенный центратор:

1 — натяжной винт; 2 — крестовина; 3 — накидной замок; 4 — рамки; 5,6- звенья

Основой установки для электроконтактной сварки являются кольцевые трансформаторы, устанавливаемые на торцы свариваемых труб.

Кроме того, в состав установки входят механизмы центровки труб, равномерного подвода тока, перемещения труб в процессе оплавления, а также снятия частиц затвердевшего металла (грата) с внутренней и наружной поверхности труб. Все перечисленные операции выполняют передвижные комплексы «Север».

Недостатком электроконтактной сварки являются более жесткие требования к торцам труб (меньшие допуски по овальности, разностенно-сти и др.), чем при электродуговой и автоматической сварке.

К перспективным методам сварки труб относятся сварка лазером, трением, взрывом и т.д.

Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопроводов часть i

  

содержание   ..  1  2  3   ..

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО “ГАЗПРОМ”

СТО Газпром 2-2.2-136-2007

Издание официальное

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”

Общество с ограниченной ответственностью

“Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ”

Общество с ограниченной ответственностью “Информационно-рекламный центр газовой промышленности”

Москва 2007

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью “Научноисследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ” c участием Управления по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО “Газпром”

2. ВНЕСЕН Управлением по транспортировке газа и газового конденсата Департамента по транспортирвке, подземному хранению и использованию газа ОАО “Газпром”

3. УТВЕРЖДЕН Распоряжением ОАО “Газпром” от 28 июня 2007 г. № 171 И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 22 сентября 2007 г.

4. ВЗАМЕН ВСН 006-89 “Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка” в части требований раздела 2 “Электродуговая сварка магистральных и промысловых трубопроводов» (пп. 2.1–2.10) и приложений 1, 2, 4;

СП 105-34-96 «Свод правил сооружения магистральных газопроводов. Производство сварочных работ и контроль качества сварных соединений».

• © ОАО “Газпром”, 2007
• © Разработка ООО “ВНИИГАЗ”, 2007
• © Оформление ООО “ИРЦ Газпром”, 2007
• Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО “Газпром”

Содержание

Введение IV

1 Область применения 1

1. Нормативные ссылки 2

2. Термины, определения и сокращения 4

3. Аттестация технологий сварки 11

4. Допускные испытания сварщиков 13

5. Требования к трубам и соединительным деталям 15

6. Требования к сварочным материалам 20

7. Требования к сварочному оборудованию 26

8. Требования к сварным соединениям 29

9. Технологии сварочно-монтажных работ при строительстве, реконструкции

   и капитальном ремонте промысловых и магистральных газопроводов 33

   1. Общие положения 33

   2. Подготовительные работы, сборка, сварка. Общие требования 34

   3. Предварительный, сопутствующий (межслойный) подогрев 43

   4. Ручная дуговая сварка 48

   5. Механизированная сварка 56

   6. Автоматическая сварка 70

   7. Сварка специальных сварных соединений 109

   8. Сварка обвязочных газопроводов, узлов и оборудования 123

   9. Сварка выводов электрохимической защиты 130

   10. Термическая обработка сварных соединений 136

10. Требования к контролю качества сварных соединений 138

11. Техника безопасности и охрана труда 138

1. Приложение А (обязательное) Группы однотипности сварных
2. соединений трубопроводов 140
3. Приложение Б (обязательное) Виды механических испытаний сварных
4. соединений при производственной аттестации технологий сварки 173
5. Приложение В (обязательное) Область распространения результатов
6. производственной аттестации технологий сварки 183
7. Приложение Г (рекомендуемое) Формы исполнительной документации 192
8. Приложение Д (обязательное) Сварочные материалы для ручной,
9. механизированной и автоматической сварки газопроводов 201
10. Приложение Е (обязательное) Сварочное оборудование для ручной, механизированной и автоматической сварки газопроводов,
11. оборудование для подогрева 215
12. Приложение Ж (рекомендуемое) Формы типовых операционно-технологических
13. карт сборки и сварки 227
14. Библиография 237
15. III

Введение

Настоящий стандарт разработан с целью установления требований к сварным соединениям, порядку выполнения сборочно-сварочных работ, применению сварочных материалов и сварочного оборудования при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте промысловых и магистральных газопроводов.

В разработке настоящего стандарта участвовал авторский коллектив: В.В. Харионовский, В.И. Беспалов, Д.Г. Будревич, С.А. Курланов, Т.В. Артеменко, Т.Л. Лучина (ООО «ВНИИГАЗ»), В.В. Салюков, Е.М. Вышемирский, А.В. Шипилов (ОАО «Газпром»), С.В. Головин, Н.Г. Блехерова, В.А. Данильсон, В.В. Прохоров (ООО «Институт-ВНИИСТ»).

IV

СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА “ГАЗПРОМ”

Дата введения 2007-09-22

1. 1. Настоящий стандарт распространяется на сварку кольцевых соединений труб, соединительных деталей трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте* промысловых и магистральных газопроводов и конденсатопроводов**, изготовленных из сталей с нормативным значением временного сопротивления на разрыв до 590 МПа (60 кгс/мм2) включительно, условным диаметром DN (Ду) от 20 до 1400, с толщиной стенки от 2,0 до 32,0 мм включительно, в т.ч.:

      а) промысловых газопроводов с рабочим давлением среды свыше 1,2 МПа до 9,8 МПа включительно, к которым относятся:

      1. газопроводы-шлейфы от скважин до установок предварительной, комплексной подготовки газа, газовые коллекторы, межпромысловые коллекторы от установок предварительной, комплексной подготовки газа до головных сооружений, дожимных компрессорных станций, компрессорных станций, газоперерабатывающих заводов;

      2. газопроводы технологической обвязки установок предварительной, комплексной подготовки газа, компрессорных станций, узлов редуцирования газа, газоизмерительных станций,

         б) магистральных газопроводов с рабочим давлением среды свыше 1,2 МПа до 8,3 МПа, к которым относятся:

         1. линейная часть с отводами, лупингами и перемычками, запорной и регулирующей арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлами пуска и приема очистных устройств и дефектоскопов, узлами сбора и хранения конденсата, устройствами для ввода метанола в газопровод;

         2. газопроводы технологической обвязки компрессорных станций с узлами подключения, газораспределительных станций, подземных хранилищ газа, станций охлаждения газа, узлов редуцирования газа, газоизмерительных станций.

   2. Стандарт не распространяется на сварку промысловых газопроводов с рабочим давлением среды св. 9,8 МПа, магистральных газопроводов с рабочим давлением среды св. 8,3 МПа, трубопроводов для транспортирования сероводород-активного газа, нефти и нефтепродуктов.

   3. Стандарт устанавливает порядок выполнения сборочно-сварочных работ, применения сварочных материалов и оборудования, а также требования к параметрам и свойствам сварных соединений, технологиям сварки при строительстве промысловых и магистральных газопроводов следующими дуговыми способами***:

      • ручной дуговой сваркой покрытыми электродами;
      • ручной аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом;
      • механизированной сваркой плавящимся электродом в среде активных газов и смесях;
      • механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой;
      • автоматической сваркой плавящимся электродом в среде инертных газов и смесях;
      • автоматической сваркой плавящимся электродом в среде активных газов и смесях;
      • автоматической сваркой порошковой проволокой в среде инертных газов и смесях;
      • автоматической сваркой под флюсом.

   4. Положения стандарта обязательны для применения структурными подразделениями, дочерними обществами и организациями ОАО “Газпром”, а также сторонними организациями, выполняющими сварочные работы и технический надзор за качеством работ при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте промысловых и магистральных газопроводов ОАО “Газпром”.

   5. При применении настоящего стандарта в полном или частичном объеме в проектных, нормативных, технологических и иных документах ссылки на стандарт обязательны.

2. В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

   • • Разделка кромок труб должна соответствовать параметрам в соответствии с требованиями технологии сварки.
     • ** В тексте стандарта, за исключением особых случаев, вместо терминов “промысловый(е) и магистральный(е) газопровод(ы) и конденстатопровод(ы)” употребляется термин “газопровод(ы)”.
     • *** Автоматическая контактная сварка оплавлением и другие способы сварки могут применяться по отдельным технологическим инструкциям, согласованным с ОАО “Газпром” и разработчиком настоящего стандарта.

     ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты