Технология сварки наплавки труб

  1. Несквозные поверхностные отдельно расположенные единичные или групповые дефекты* коррозионного (местная коррозия), механического происхождения (риски, задиры, царапины) на основном металле труб, а также примыкающие или расположенные на

    • В настоящем разделе, за исключением особых случаев, вместо терминов “единичные дефекты” и “групповые дефекты” употребляется термин “дефектные участки”. заводских или кольцевых сварных швах участков газопроводов категорий II–IV из труб диаметром от 426 до 1420 мм включ. с толщиной стенки от 7,0 до 32,0 мм допускается ремонтировать методом сварки (наплавки).
  2. Подготовительные работы, предварительный и сопутствующий подогрев, сварка и контроль качества приведены в 11.4.

  3. До начала ремонтных работ с целью уточнения границ дефектов, толщины стенки, выявления возможных расслоений металла трубы, поверхностных и внутренних дефектов на расстоянии не менее 100 мм от контура предполагаемой выборки должен быть проведен визуальный, измерительный, ультразвуковой контроль основного металла трубы, а в случаях пересечения (наложения) контура предполагаемой выборки с продольным или кольцевым сварным швом дополнительно должен быть проведен радиографический или ультразвуковой контроль продольного или кольцевого сварного шва в границах дефектного участка, включая зоны примыкания по 100 мм в каждую сторону. Допускается при необходимости применение дополнительных физических методов неразрушающего контроля (магнитный, капиллярный).

  4. При наличии в контролируемых зонах примыкания поверхностных дефектов или толщины стенки трубы, выходящей за пределы минусового допуска толщины стенки, границы предполагаемой выборки по поверхности должны быть увеличены до максимально допустимых.

  5. Ремонт несквозных поверхностных единичных дефектов с остаточной толщиной стенки менее 3,0 мм, групповых дефектов с остаточной толщиной стенки менее 5,0 мм, в местах пересечений кольцевого шва с продольным сварным швом на расстоянии радиусом менее 200 мм, а также на участках газопровода с недопустимыми дефектами труб и сварных швов, вмятинами, расслоениями, гофрами труб рекомендуется выполнять с применением других методов ремонта, регламентированных настоящим стандартом.

    • Для нанесения границ выборки поверхностных дефектов и выбора методов ремонта сваркой (наплавкой) целесообразно применять набор гибких шаблонов круглой, овальной или прямолинейной формы.
    • Овальная форма выборки – выборка, имеющая на наружной поверхности трубы овальную форму с прямолинейными и криволинейными границами, при этом большая ось и прямолинейные границы выборки должны быть расположены вдоль оси трубы.
    • Прямолинейная форма выборки – выборка вдоль оси трубы, имеющая на наружной поверхности трубы прямолинейную форму с параллельными границами и округленными углами.
  6. Несквозные поверхностные единичные дефекты – это отдельно расположенные одиночные дефекты, расстояние между которыми не менее 300 мм при максимальном

    размере дефекта до 50 мм включ., не менее 500 мм при максимальном размере дефекта свыше 50 до 80 мм.

  7. Количество единичных дефектов должно быть не более двух на один погонный метр ремонтируемого участка газопровода.

  8. Максимальные размеры выборок единичных дефектов (круглой или овальной формы) не должны превышать значений, приведенных в таблице 11.8, остаточная толщина не менее 3,0 мм.

    Выборка (вышлифовка) единичного дефекта должна обеспечивать полное удаление дефекта, при этом глубина выборки не должна превышать глубину дефекта более чем на 1,0 мм.

    Допускается выполнять ремонт сваркой (наплавкой) отдельных питтингов глубиной до 50 % толщины стенки трубы, расположенных в поле общей коррозии глубиной до 15 % толщины стенки трубы, подлежащей ремонту шлифовкой или пескоструйной обработкой.

    1. Таблица 11.8 – Параметры выборки единичных дефектов
    2. Технология сварки наплавки труб
    3. Технология сварки наплавки труб
    4. Технология сварки наплавки труб
    5. Технология сварки наплавки труб
    6. а) одиночный дефект металла труб с толщиной стенки S; б) близкорасположенные дефекты
    7. Рисунок 11.22 – Схематизация дефектов основного металла труб газопроводов
  9. Параметры дефектов коррозионного (питтинг, коррозия пятнами), механического происхождения (риски, задиры, царапины и их сочетания) на основном металле труб, в т.ч.

    примыкающие или расположенные на заводских или кольцевых сварных швах газопроводов (глубина – h, мм; длина – l, мм; ширина – b, мм), при толщине стенки ремонтируемого участка газопровода S, мм (рисунок 11.

    22), принимаются равными соответствующим наибольшим размерам дефекта.

  10. Два или несколько дефектов основного металла труб газопроводов могут быть рассмотрены как групповой дефект, если:

      • расстояние между соседними дефектами не превышает половины длины наибольшего дефекта, при длине наибольшего дефекта меньше пяти толщин стенки трубы;
      • расстояние между соседними дефектами не превышает половины пяти толщин стенки трубы, при длине наибольшего дефекта больше пяти толщин стенки трубы, при условии:
    • е < 0,5 · max(A, B, 5S), (11.1)
    • где е – расстояние между дефектами, мм;
    • А – наименьшее из значений длины (l1,) или ширины (b1) одного дефекта, мм: A = min(l1, b1);
    • В – наименьшее из значений длины (l2) или ширины (b2) другого дефекта, мм: B = min(l2, b2);
    • S – толщина стенки трубы, мм;
    • max (А, В, 5S) – максимальное значение из величин А или В, или 5S, мм.
  11. Глубина h, мм, объединенного дефекта принимается равной наибольшей из величин h1 и h2, т.е. h = min(h1, h2).

  12. Несколько близкорасположенных дефектов для возможности их объединения в один рассматриваются аналогично, последовательно парами.

  13. Максимальная площадь выборки (круглой, овальной или прямолинейной формы) либо суммарная площадь выборок групповых дефектов не должна превышать значений, приведенных в таблице 11.9.

    Таблица 11.9 – Параметры выборки групповых дефектов

    Наружный диаметр трубы, мм Максимальная площадь выборки (по поверхности), мм2 Форма выборки Параметры выборки (рекомендуемые)
    длина, мм при ширине, мм
    1420 35 000 Круглая Диаметр до 210
    Овальная До 500 От 70
    Прямолинейная До 650 От 20 до 70

    Окончание таблицы 11.9

    Наружный диаметр трубы, мм Максимальная площадь выборки (по поверхности), мм2 Форма выборки Параметры выборки (рекомендуемые)
    длина, мм при ширине, мм
    1220 27 950 Круглая Диаметр до 190
    Овальная До 430 От 65
    Прямолинейная До 560 От 20 до 65
    1020 21 600 Круглая Диаметр до 165
    Овальная До 360 От 60
    Прямолинейная До 470 От 20 до 60
    720 16 500 Круглая Диаметр до 145
    Овальная До 300 От 55
    Прямолинейная До 300 От 20 до 55
    530 10 650 Круглая Диаметр до 190
    Овальная До 215 От 50
    Прямолинейная До 215 От 20 до 50
    426 7 000 Круглая Диаметр до 95
    Овальная До 155 От 45
    Прямолинейная До 155 От 20 до 45
  14. Количество групповых дефектов с максимальной площадью выборки для соответствующего диаметра трубы должно быть не более одного на два погонных метра ремонтируемого участка газопровода.

  15. Максимальная глубина выборки групповых дефектов должна быть не более 60 % толщины стенки трубы или сварного шва, остаточная толщина – не менее 5,0 мм. Выборка (вышлифовка) групповых дефектов должна обеспечивать полное удаление дефектов, при этом глубина выборки не должна превышать глубину поверхностных дефектов более чем на 1,0 мм.

  16. До начала выборки дефектного участка независимо от температуры окружающего воздуха должна быть проведена просушка газопламенными нагревательными устройствами до температуры в интервале от 50 до 70 °С.

  17. Выборку участка газопровода с поверхностными дефектами труб и сварных швов следует выполнять механическим способом для получения необходимой формы и параметров выборки.

  18. Параметры выборки круглой, овальной и прямолинейной формы приведены на рисунках 11.23, 11.24.

    1. Технология сварки наплавки труб Технология сварки наплавки труб
    2. Технология сварки наплавки труб Технология сварки наплавки труб
    3. Технология сварки наплавки труб Технология сварки наплавки труб
    4. а) разметка коррозионного дефекта; б) границы выборки в продольном сечении (А–А); в) выборка в продольном сечении (А–А); г) выборка в поперечном сечении (Б–Б); д) сварка (наплавка) дефектного участка; е) геометрические параметры наплавки дефектного участка; ж) геометрические параметры наплавки дефектного участка после зачистки облицовочного слоя; з) направление сварки нечетных заполняющих слоев; и) направление сварки четных заполняющих слоев
    5. Рисунок 11.23 – Ремонт сваркой (наплавкой) дефектного участка с выборкой круглой, овальной формы
    6. Примечание – Остаточная толщина выборки дефектного участка не должна превышать 3,0 мм при ремонте сваркой (наплавкой) отдельно расположенных единичных дефектов и 5,0 мм при ремонте сваркой (наплавкой) групповых дефектов.
    7. а) разметка коррозионного дефекта; б) границы выборки в продольном сечении (А–А); в) геометрические параметры выборки в продольном сечении (А–А); г) геометрические параметры выборки в поперечном сечении (Б–Б); д) геометрические параметры наплавки дефектного участка; е) геометрические параметры наплавки дефектного участка после зачистки облицовочного слоя; ж) направление сварки слоев шва
    8. Рисунок 11.24 – Ремонт сваркой (наплавкой) групповых дефектов с выборкой прямоугольной формы
    9. Параметры выборки круглой, овальной и прямолинейной формы должны иметь:
    • в продольном сечении – чашеобразную форму с плавным выходом на наружную поверхность, при этом длина выборки должна превышать фактическую длину дефектного участка не менее чем на 30 мм в каждую сторону;
    • в поперечном сечении – U-образную форму с симметричной или несимметричной разделкой, при этом при расположении дефектов в верхней и нижней четвертях трубы рекомендуется симметричная разделка кромок в поперечном сечении с углами скоса от 25° до 30°, при расположении дефектов на боковых четвертях – несимметричная с углами скоса кромок от 30° до 40° (верхняя) и от 10° до 15° (нижняя);
    • наружные поверхности кромок, прилегающие к границам выборки, должны быть зачищены до металлического блеска на ширину от 10 до 15 мм.
  19. Остаточная толщина стенки труб и сварных соединений дефектного участка газопровода после механической обработки под сварку (наплавку) должна быть не менее 3,0 мм при ремонте сваркой (наплавкой) отдельно расположенных единичных дефектов и 5,0 мм при ремонте сваркой (наплавкой) групповых дефектов.

  20. Ремонт поверхностных дефектов в сварных швах следует выполнять по технологии ремонта дефектов кольцевых и продольных сварных швов согласно требованиям 11.8.3.

  21. Особенности технологии и виды наплавки металла

    Наплавка металла применяется для восстановления геометрии изношенных деталей машин и механизмов, формирования упрочняющих слоев металла на поверхности изделий и создания биметаллических структур.

    По своей сути наплавка — это один из видов сварочных технологий, т. к. она основана на тех же физических и технологических принципах, что и традиционные виды сварки.

    • Для восстановления и защиты поверхностей деталей с помощью слоя расплавленного металла используют различные способы наплавки, отличающиеся друг от друга методами плавления и составами сварочной среды: электродуговые, газопламенные, плазменные, лазерные, индукционные и пр.
    • С помощью этой технологии можно наплавлять на рабочие плоскости стальных конструкций металлы различного химического состава, в том числе медь, бронзу, чугун, а также никелевые, кобальтовые и хромовые сплавы.
    • Технология сварки наплавки труб

    Особенности технологии и процесса наплавки

    Технология наплавки позволяет добиться не только надежного сцепления наносимого металла с основой, но и получить требуемые физические и химические характеристики наплавленного слоя.

    Первое достигается качественной подготовкой базового изделия и точным соблюдением технологических режимов, а второе — правильным подбором сварочных материалов.

    Сущность наплавки состоит в равномерном нанесении узких полос расплавленного металла на поверхность детали таким образом, чтобы они соединились в сплошной металлический слой заданной толщины. При нанесении защитных покрытий он может составлять десятые доли миллиметра, а при восстановлении изношенных деталей — до десяти миллиметров.

    В последнем случае должна быть обеспечена толщина припуска, достаточная для механической обработки детали (обточки, расточки или фрезеровки) до требуемого размера. Перед механообработкой наплавленный слой, как правило, отжигают, а после подвергают закалке с отпуском.

    Технология сварки наплавки труб

    Виды наплавки металла

    Технология наплавки должна обеспечивать как качество наплавленного слоя, так и минимальное воздействие на металл базовой детали, чтобы избежать ее деформации.

    Кроме того, разные способы наплавки имеют различные скорости обработки и отличаются расходом сварочных материалов на единицу наплавленного металла. Каждый из них характеризуется собственным соотношением качества с производственными и экономическими показателями.

    При этом в условиях реального производства наплавка деталей может выполняться не самым удачным способом. К примеру, многие предприятия не располагают оборудованием для электрошлакового наплавления, которое кратно экономит электроэнергию и наплавочные порошки, и применяют для тех же целей электродуговые методы.

    Большинство наплавочных технологий ориентированы на работу с изделиями из стали, в том числе с нанесением на нее покрытий из цветных металлов. Как правило, среди них выделяются следующие виды:

    • электродуговая;
    • вибродуговая;
    • газопламенная;
    • плазменная;
    • лазерная;
    • индукционная;
    • электрошлаковая;
    • электроискровая.

    Отдельной разновидностью этих технологий является наплавка баббитами, которая производится при температурах +300…+400 ºC с использованием газопламенного нагрева.

    Технология сварки наплавки труб

    Электродуговая наплавка

    Чаще всего для наплавления металла применяют традиционное электродуговое оборудование. При ручной дуговой наплавке это стандартные выпрямители и инверторы постоянного тока, подключенные плюсом на электрод, а минусом — на деталь.

    Такая схема включения используется для снижения глубины проплавления и общего нагрева изделия. Вручную металлы наплавляют как штучными обмазанными электродами, так и с помощью аппаратов с нерасходуемыми электродами и полуавтоматов с защитной средой из газа.

    Ручная электродуговая наплавка угольными электродами с использованием порошковых смесей применяется для создания упрочняющих поверхностных слоев.

    В этом случае для обеспечения устойчивого плавления металла в присадочном порошке применяют включение с прямой полярностью (плюс на детали), повышающее нагрев поверхностного слоя изделия.

    В составе механизированного наплавочного оборудования обычно используют сварочные полуавтоматы с подачей сплошной или порошковой проволоки, позволяющей вести работу под флюсом.

    Такие установки имеют высокую производительность и обеспечивают высокое качество наплавленной поверхности. На видео ниже показано восстановление слоя металла в посадочном отверстии детали горной техники в автоматическом режиме.

    Основному процессу предшествует зачистка металла с помощью прямошлифовальной машинки и разогрев места наплавления газовой горелкой. В качестве присадочного материала используется наплавочная проволока с омеднением.

    Вибродуговая наплавка с применением проволоки

    Вибродуговая наплавка применяется для нанесения металла толщиной менее одного миллиметра с минимальным нагревом верхнего слоя основы.

    Эта технология представляет собой прерывистый сварочный процесс, во время которого электрод совершает колебательные движения в осевом направлении с частотой до ста герц и амплитудой от 0.3 до 3 мм.

    В результате таких колебаний время существования дуги составляет около одной пятой от времени всего рабочего цикла и на поверхность переносится малое количество металла. Поэтому глубина провара получается небольшой, а тепловое воздействие на основную деталь — минимальным.

    Вибродуговое наплавление выполняют с помощью полуавтоматов, оснащенных специальными электромеханическими устройствами прерывистой подачи, при этом используется проволока для наплавки диаметром 1.6÷2 мм.

    Процесс наплавления осуществляется в защитной среде из газа, водных растворов или пены.

    Газопламенная наплавка

    1. Газопламенная наплавка считается самым простым и доступным способом наплавления металла, при котором источником тепла служит пламя горящего ацетилена или пропан-бутановой смеси.

    2. В качестве присадочного материала обычно применяется сварочная проволока или прутки, которые подаются в зону сварки ручным или механизированным способом, а для флюсов чаще всего используют смеси на основе буры и борной кислоты.

    3. Детали небольшого размера наплавляют без предварительного разогрева, а крупные перед наплавкой необходимо нагревать до температуры не менее 500 ºC.

    4. Кроме проволочных и прутковых присадок, при газопламенном наплавлении также используют порошковые, которые направляются в газовую струю из специального накопителя, плавятся в потоке пламени и в виде мелких капель металла оседают на поверхности детали.
    5. Технология сварки наплавки труб

    Плазменная наплавка

    Плазменная наплавка выполняется на специальных сварочных аппаратах, которые называются плазмотронами. Главным элементом такого оборудования является специальная горелка, в которой формируется поток газовой плазмы, достигающий температуры в несколько десятков тысяч градусов.

    При плазменной наплавке применяют традиционные присадочные материалы, в том числе и гранулированные смеси, которые подают в рабочую зону механизированным способом.

    Этот вид наплавочной технологии характеризуется небольшой глубиной проплавления основной детали в сочетании с качественной структурой наплавленного слоя металла.

    Электрошлаковая наплавка

    Электрошлаковая наплавка — это термический процесс, при котором источником нагрева гранулированной присадочной смеси, наносимой на поверхность детали, является шлаковая ванна.

    Такое устройство представляет собой небольшую емкость с кристаллизатором, перемещаемую вдоль поверхности базовой детали. Сверху в нее опускается плавящийся электрод или подается гранулированная присадка, при этом плавление металла происходит под слоем шлака и флюса, защищающего зону наплавления от нежелательного воздействия атмосферных газов.

    Вертикальное расположение шлаковой ванны способствует всплыванию пузырьков газа и частиц шлака, что способствует уменьшению количества пор и твердых включений в наплавленном металле.

    Кроме того, шлаковый слой защищает от разбрызгивания металла и сохраняет тепло рабочей зоны, поэтому эта технология характеризуется пониженным энергопотреблением. Одними из немногих ее недостатков являются повышенная сложность технологического процесса и невозможность работы с деталями малого размера и сложной конфигурации.

    Лазерная наплавка

    Лазерная наплавка работает по тому же принципу, что и порошковые плазменная и газопламенная. Здесь также создается поток присадочного материала из порошка с соединениями металлов и флюса, только его расплавление производится при помощи сфокусированного луча лазера.

    • Основным элементом лазерных установок является специальная головка с соплом, в котором образуется нагретый лазером поток газа, и порошковым инжектором, впрыскивающим в этот поток присадочный порошок.
    • По сравнению с другими видами наплавочных технологий лазерная наплавка характеризуется высокой точностью и стабильностью технологических режимов.
    • Технология сварки наплавки труб

    Индукционная наплавка

    Индукционная наплавка основана на расплавлении присадочного материала и верхнего слоя металла вихревыми токами, наводимыми на поверхность изделия с помощью высокочастотного поля.

    Для этого на участок детали, предназначенный к наплавлению металлом, вначале наносится слой присадочного материала с флюсом. Затем над ним на небольшом расстоянии размещается индуктор, представляющий собой несколько витков медной трубки или шинки, на которую подается высокочастотное напряжение.

    Глубина проплавления металла базовой детали зависит от частоты тока индуктора: чем выше частота, тем на меньшую глубину проникают вихревые токи. Этот метод наплавления имеет одну из самых высоких производительностей и обеспечивает минимальный нагрев металла изделия.

    Электроискровая наплавка

    Электроискровая наплавка — это одна из разновидностей электроэрозионной обработки, основанной на воздействии кратковременных электрических разрядов на поверхность металлического изделия.

    Основные элементы электроискровой установки — это электромагнитный осциллятор и электрод, из которого при искровых разрядах вырываются частицы металла. Поскольку ионы металлов обладают положительным зарядом, электрод подключается к плюсу, а деталь — к минусу.

    С помощью электроискрового метода наносят покрытия толщиной от нескольких микрон до 0.5 мм. При этом наплавленный металл получается плотным и мелкопористым, что способствует хорошему удержанию масла на поверхностях трения.

    Одно из главных достоинств этой технологии — практически полное отсутствие нагрева обрабатываемой поверхности, что позволяет избежать деформации изделия и изменения структуры металла.

    Применяемое оборудование

    Оборудование для наплавки работает с использованием тех же источников питания и способов нагрева наплавляемого металла, что и сварочные установки. Его главное отличие — это наличие вспомогательных устройств, обеспечивающих подачу и распределение присадочных материалов по поверхности обрабатываемого изделия.

    1. В качестве универсального оборудования для наплавки нередко используют сварочные устройства, которые при необходимости дополняют специальной оснасткой и приспособлениями.
    2. Специализированное наплавочное оборудование обычно классифицируют по форме наплавляемых поверхностей: для плоских деталей, для тел вращения и для сложных профилей.
    3. Присадочные материалы в таких установках наносят не только традиционными способами (проволока, прутки, сопловое распыление), но и с применением специальных технологий: спиральная укладка ленты, центробежное распределение присадочного материала и пр.
    4. Технология сварки наплавки труб

    ПОСМОТРЕТЬ Присадочные материалы на AliExpress →

    • Кроме того, любая наплавочная установка для массивных деталей оснащается устройством предварительного прогрева изделия до температуры +500…+700 ºС.
    • В продаже можно встретить малогабаритные установки электроискровой наплавки для домашнего применения, в аннотации к которым указывается, что с помощью этих устройств можно наплавлять металл толщиной до нескольких миллиметров.

    Однако известно, что за один проход данная технология позволяет нарастить слой менее чем на десятую долю миллиметра. Как же достигается такая толщина и какого качества получается металл? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в х.

    Тема: Выполнение наплавления нагретых баллонов и труб

    Методический материал для изучения темы

    29.05.2020 г. Производственная практика.

    ПМ.07. «Технология ручной электродуговой сваркой»

    • Тема: Выполнение наплавления нагретых баллонов и труб.
    • Перед подготовкой дефектных участков к ремонту сваркой (наплавкой) с поверхности трубы, сварного шва удаляется изоляционное покрытие и производится очистка поверхности механическим способом на ширину не менее 200 мм от границ предполагаемой выборки.
    • Выявленные наружные дефекты в контролируемых зонах примыкания (риски, задиры, царапины) глубиной более 0,2 мм, но не более 5% от толщины стенки, должны быть устранены шлифованием (шероховатость поверхности должна соответствовать Rz20-R 30),при этом толщина стенки трубы не должна выходить за пределы минусового допуска в соответствии с требованиями ТУ на трубы.
    • При наличии в контролируемых зонах примыкания поверхностных дефектов или толщины стенки трубы, выходящих за пределы минусового допуска толщины стенки трубы, границы предполагаемой выборки по поверхности должны быть увеличены до максимально допустимых, при этом глубина выборки не должна превышать 60%, а остаточная толщина стенки в границах выборки должна быть не менее 5,0 мм.

    При пересечении или наложении границ предполагаемой выборки дефектного участка с кольцевым и/или продольным сварным швом дополнительно проводится радиографический или ультразвуковой контроль полного периметра кольцевого сварного шва и/или полной длины продольного сварного шва в границах дефектного участка, включая зоны примыкания по 100 мм в каждую сторону.

    Наплавление не допускается:

    1.При наличии в сварных швах дефектов, размеры которых превышают допустимые значения, ремонт сваркой (наплавкой) дефектного участка не допускается.

    2.Ремонт сваркой (наплавкой) наружных дефектов труб и сварных швов трубопроводов не допускается в местах с расслоениями, вмятинами, недопустимыми гофрами труб, а также в местах пересечений кольцевого и продольного сварных швов на расстоянии менее 300 мм.

    1. В зависимости от видов дефектов (наружные дефекты металла труб и сварных швов, внутренние (несквозные) дефекты сварных швов, сквозные дефекты металла труб и сварных швов) и их размеров определяются методы ремонта дефектных участков трубопровода:
    2. — ремонт ручной дуговой сваркой (наплавкой) наружных дефектов металла труб, кольцевых и продольных сварных швов с овальной, круглой или прямолинейной формой несквозной выборки, с максимально допустимыми глубиной выборки и площадью наплавки для данного типоразмера трубы;
    3. — ремонт ручной дуговой сваркой (заваркой) внутренних (несквозных) дефектов кольцевых и продольных сварных швов с прямолинейной формой несквозной или сквозной выборки, с максимально допустимой длиной выборки для данного типоразмера трубы;

    — ремонт ручной дуговой сваркой (заваркой) сквозных дефектов (в т.ч. трещин) кольцевых и продольных сварных швов с прямолинейной формой сквозной выборки с максимально допустимой длиной выборки для данного типоразмера трубы;

    — ремонт ручной дуговой сваркой (вваркой) «заплаты» участков со сквозными и несквозными дефектами труб, кольцевых и продольных сварных швов с максимально допустимыми размерами «заплаты» для данного типоразмера трубы.

    Ремонту сваркой (наплавкой) подлежат дефектные участки в виде местной или общей коррозии, дефекты механического происхождения (риски, задиры, царапины) и их сочетания, в т.ч. примыкающие или пересекающие продольный заводской или кольцевой шов.

    Для уточнения толщины стенки, выявления возможных расслоений металла трубы, наружных и внутренних дефектов проводится визуальный и измерительный контроль, контроль ультразвуковым сплошным сканированием участков трубы по наружному контуру примыкания к границам предполагаемой выборки на ширину не менее 100 мм.

    Технология сварки наплавки труб

    • Допускается при необходимости применять дополнительные физические методы неразрушающего контроля (магнитный, капиллярный).
    • Для нанесения границ выборки наружных дефектов и выбора методов ремонта сваркой (наплавкой) целесообразно применять набор гибких шаблонов круглой, или овальной, или прямолинейной формы.
    • Овальная форма выборки — выборка, имеющая на наружной поверхности трубы овальную форму с прямолинейными и криволинейными границами, при этом, большая ось и прямолинейные границы выборки должны быть расположены вдоль оси трубы.
    • Прямолинейная форма выборки — выборка вдоль оси трубы, имеющая на наружной поверхности трубы прямолинейную форму с параллельными границами и округленными углами.

    Максимальная глубина выборки наружных дефектов должна быть не более 60% толщины стенки трубы или сварного шва, остаточная толщина — не менее 5,0 мм. Выборка (вышлифовка) дефектов должна обеспечивать их полное удаление, при этом глубина выборки не должна превышать глубину наружных дефектов более чем на 1,0 мм.

    Максимальная площадь одиночной выборки (круглой, или овальной, или прямолинейной формы), либо суммарная площадь выборок (по поверхности дефектного участка трубы) не должна превышать значений, приведенных в таблице 1 (графа 2).

    Таблица 1 — Параметры выборки наружных дефектов

    Наружный диаметр трубы, мм Максимальная площадь выборки (по поверхности), мм2 Форма выборки Параметры выборки (рекомендуемые),
    Длина, мм При ширине, мм
    1 2 3 4 5
    1420 35 000 круглая диаметр до 210
    овальная до 500 от 70
    прямолинейная до 500 от 20 до 70
    1220 27 950 круглая диаметр до 190
    овальная до 430 от 65
    прямолинейная до 430 от 20 до 65
    1020 21 600 круглая диаметр до 165
    овальная до 360 от 60
    прямолинейная до 360 от 20 до 60
    720 16 500 круглая диаметр до 145
    овальная до 300 от 55
    прямолинейная до 300 от 20 до 55
    530 10 650 круглая диаметр до 115
    овальная до 215 от 50
    прямолинейная до 215 от 20 до 50
    426 7 000 круглая диаметр до 95
    овальная до 155 от 45
    прямолинейная до 155 от 20 до 45

    Количество мест ремонта с максимальной площадью выборки для соответствующего диаметра трубы должно быть не более одного на два погонных метра ремонтируемого трубопровода.

    При определении площади одиночной выборки параметры наружных дефектов (глубина — h, длина — l, ширина — b), при толщине стенки трубы s, принимаются равными соответствующим наибольшим размерам наружного дефекта (рисунок 1а).

    Технология сварки наплавки труб

    1. Рисунок 1 — Схематизация наружных дефектов
    2. а — наружный дефект металла трубы с толщиной стенки S;
    3. б — близкорасположенные наружные дефекты
    4. Два или несколько наружных дефекта могут быть объединены в одиночный дефект (рисунок 1б), если:
    5. — расстояние между соседними наружными дефектами не превышает половины длины наибольшего дефекта, при длине наибольшего дефекта меньше пяти толщин стенки трубы;
    6. — расстояние между соседними наружными дефектами не превышает половины пяти толщин стенки трубы, при длине наибольшего дефекта больше пяти толщин стенки трубы,
    7. при условии е < 0,5 max (А, В, 5S), где
    8. — е — расстояние между наружными дефектами;
    9. — А — наименьшее из значений длины (l1,) или ширины (b1) одного наружного дефекта: А = min (l1, b1);
    10. — В — наименьшее из значений длины (l2) или ширины (b2) другого наружного дефекта: В = min (l2, b2);
    11. — s — толщина стенки трубы;
    12. — max (А, В, 5s) — максимальное значение из величин А, или В, или 5S.
    13. Глубина h объединенного наружного дефекта принимается равной наибольшей из h1, h2: h = max (h1, h2).
    14. Несколько близкорасположенных наружных дефектов для возможности их объединения в один рассматриваются аналогично, последовательно парами.
    15. Перед выборкой дефектного участка проводится просушка до температуры 50-70°С независимо от температуры окружающего воздуха, при этом допускается применять плоские газовые подогреватели или газовые горелки.
    16. Выборка дефектного участка с наружными дефектами выполняется механическим способом (шлифмашинкой с набором абразивных кругов и дисковых проволочных щеток) для получения необходимой формы и параметров выборки, при этом наружные поверхности свариваемых кромок, прилегающие к границам выборки, зачищаются до металлического блеска на ширину 10 — 15 мм.
    17. Параметры выборки дефектного участка круглой, овальной и прямолинейной формы приведены на рисунках 2, 4 и должны иметь:
    18. — в продольном сечении — чашеобразную форму с плавным выходом на наружную поверхность, при этом, длина выборки должна превышать фактическую длину дефектного участка не менее, чем на 30 мм в каждую сторону;
    19. — в поперечном сечении — U-образную форму с симметричной или несимметричной разделкой, при этом, при расположении дефектов в верхней и нижней четвертях трубы рекомендуется симметричная разделка кромок в поперечном сечении с углами скоса 25-30°, при расположении дефектов на боковых четвертях — несимметричная с углами скоса кромок 30-40° (верхняя) и 10-15º (нижняя).

    Технология сварки наплавки труб

    Газовая сварка и наплавка

    • В процессе газовой сварки свариваемый и присадочный металлы расплавляют пламенем, получаемым при сгорании смеси какого-либо горючего газа с кислородом.
    • Способ получения высокотемпературного газового пламени был разработан в конце XIX века и газопламенная сварка с применением ацетилена и кислорода, водорода являлась основным способом соединения металлоконструкций.
    • Позже, из-за бурного развития электродуговой и других видов сварки, роль газовой сварки уменьшилась.
    • К достоинствам газовой сварки относятся относительно простое и недорогое оборудование, возможность изменять в широких пределах мощность, состав и направление пламени при сварке.
    • Недостатками являются: более низкая по сравнению с электродуговой сваркой производительность процесса, так как стоимость используемых газов выше стоимости электроэнергии, себестоимость газовой сварки выше, чем электродуговой.

    Газовую сварку применяют для сварки и восстановления тонкостенных стальных изделий, заварки трещин и наплавки деталей из чугуна, цветных металлов и пластических масс. Газовое пламя используют для местной закалки стальных изделий, а также пайки деталей.

    В табл. 5 представлены горючие газы, применяемые в смеси с кислородом при газовой сварке и область применения.

    Таблица 5. Горючие газы, применяемые в смеси с кислородом, при газовой сварке

    Газ Температура нормального пламени при сгорании с кислородом, °С Область применения
    Ацетилен 3150 Сварка всех металлов, резка, пайка и поверхностная закалка
    Водород 2100 Сварка сталей толщиной до 2 мм, чугуна, алюминия и его сплавов, резка
    Коксовый 2200 Пайка и сварка легкоплавких цветных металлов, резка
    Нефтяной 2300 Сварка сталей толщиной до 2 мм, чугуна, алюминия и его сплавов, пайка и резка
    Пиролизный 2200…2300 Пайка, резка и поверхностная закалка
    Природный (метан) 1850 Сварка легкоплавких металлов, пайка и резка
    Пары керосина 2500 Пайка, резка и поверхностная закалка
    Пропан-бутановая смесь 2050 Сварка и пайка чугуна, цветных металлов, резка и поверхностная закалка

    Температура пламени при сгорании горючих газов в смеси с кислородом значительно выше по сравнению с пламенем, получаемым при сгорании тех же газов в смеси с воздухом. Для газовой сварки используют кислород трех сортов: газообразный технический первого сорта с чистотой 99,7, второго сорта – 99,5 и третьего сорта – 99,2 %.

    Газообразный кислород поставляют в стальных баллонах под давлением 15 МПа. При контакте с маслами кислород взрывается. Как следует из табл.

    5, пламя ацетилено-кислородной смеси имеет наиболее высокую температуру – 3150 °С, поэтому несмотря на то, что ацетилен в 15…20 раз дороже других горючих газов, он получил наиболее широкое применение при газовой сварке и наплавке.

    Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция с водой. При этом получают газообразный ацетилен С2Н2 и гашеную известь Са(ОН)2

    СаС2 + 2 Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2 .

    В газообразном состоянии ацетилен с повышением давления до 0,2 МПа и температуры до 450…500 °С, а также в смеси с кислородом при содержании ацетилена 2,8…93 % (по объему) или с воздухом при содержании ацетилена 2,2…81 %, взрывоопасен. Ацетилен транспортируют в стальных баллонах под давлением 1,9 МПа. Баллоны заполняют в специальных промышленных предприятиях. Потребление ацетилена из баллонов упрощает обслуживание и повышает производительность сварки и наплавки.

    Ацетилен получают в специальных аппаратах, которые называют ацетиленовыми генераторами. Последние согласно ГОСТ 5190 различаются по производительности, способу устройства и системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой.

    Производительность генераторов составляет: 0,5; 0,75; 1,25; 2,5; 3,5; 5; 10; 20; 40; 80; 160 и 320 м3/ч ацетилена. Различают генераторы передвижные и стационарные. По системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой делят на генераторы системы «карбид в воду», «вода в карбид», «вытеснения», комбинированные – «вода на карбид и вытеснения», «сухие».

    Устройство ацетиленового генератора марки АСП-10 показано на рис. 18 и 19 .

    Корпус генератора включает горловину 1, газообразователь 2, вытеснитель 3 и промыватель (газосборник) 4 (рис. 18). Газообразователь сообщается с вытеснителем переливным патрубком, а с газосборником переливной трубкой 9 (рис. 19). Корпус закрывается крышкой 2 и герметизируется мембраной 3. Вращением винта 1 крышка 2 прижимается к горловине.

    Траверса 15 вводится в проушины крюков. В крышку встроен подвижный шток с коромыслом, на которое подвешивается загрузочная корзина 6.

    При погружении корзины с карбидом кальция в воду образуется ацетилен, который по переливной трубке 9 поступает в газосборник, барботируя через слой воды, охлаждается, промывается и через предохранительный затвор 14 поступает в горелку.

    Рис. 18. Составные емкости ацетиленового генератора: 1 – горловина; 2 – газообразователь; 3 – вытеснитель; 4 – газосборник (промыватель)

    При уменьшении отбора ацетилена и повышении давления в генераторе вода из газообразователя выдавливается в вытеснитель, объем замоченного карбида кальция уменьшается, вследствие этого сокращается газообразование. В случае увеличения отбора ацетилена и снижения давления происходит обратный процесс.

    При повышении в генераторе давления выше допустимого срабатывает предохранительный клапан 12 и ацетилен выпускается в атмосферу. Предохранительный затвор 14 служит для предотвращения взрыва ацетиленового генератора в случае возникновения обратного удара (обратная тяга). Обратным ударом называют внезапное загорание горючей смеси внутри газосварочной горелки или резака.

    Ацетилен и другие горючие газы смешивают с кислородом в необходимых пропорциях в газосварочной горелке. Различают горелки безинжекторного и инжекторного типа. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа (рис. 20).

    Рис. 19. Устройство ацетиленового генератора: 1 – винт; 2 – крышка; 3 – мембрана; 4 – пружина; 5 – манометр; 6 – корзина; 7 – штуцер; 8 – корпус; 9 – переливная трубка; 10 – контрольная пробка; 11 – штуцер; 12 – предохранительный клапан; 13 – шланг; 14 – предохранительный затвор; 15 – траверса

    Ацетилен поступает в горелку через ниппель 12, а кислород – ниппель 13. Горелку держат за рукоятку 14, а подачу ацетилена регулируют вентилем 9, кислорода – вентилем 16.

    Внутри корпуса горелки расположен инжектор 7, через отверстие которого в смесительную камеру 5 поступает кислород под давлением 0,1…0,4 МПа. Избыточное давление кислорода создает разрежение, благодаря чему ацетилен поступает в смесительную камеру с наружной части инжектора.

    В смесительной камере кислород и ацетилен смешиваются, смесь поступает по наконечнику 3 и ее на выходе из мундштука 1 поджигают.

    Технология газовой сварки. Присадочный материал выбирают по составу свариваемого металла изделия. Мощность горелки и номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла.

    Рис. 20.

    Устройство газосварочной горелки инжекторного типа: 1 – мундштук; 2 – ниппель мундштука; 3 – наконечник; 4 – трубчатый мундштук; 5 – смесительная камера; 6 – резиновое кольцо; 7 – инжектор; 8 – накидная гайка; 9 – ацетиленовый вентиль; 10 – штуцер; 11 – накидная гайка; 12 – ацетиленовый ниппель; 13 – кислородный ниппель; 14 – рукоятка; 15 – сальниковая набивка; 16 – кислородный вентиль

    Газосварочное пламя в значительной мере определяет качество сварного шва. С изменением соотношения кислорода и ацетилена получают нормальное (восстановительное, соотношение от 1 : 1 до 1 : 1,3), окислительное или науглероживающее пламя.

    Нормальное пламя способствует раскислению металла сварочной ванны и получению качественного сварного шва. Как правило, этим пламенем ведут сварку (рис. 21, а).

    В окислительном пламени наблюдается избыток кислорода, который сильно окисляет металл сварочной ванны, способствует пористости и низкому качеству сварного шва (рис. 21, б). Науглероживающее пламя имеет желтый цвет и удлиненный коптящий факел (рис. 21, в). Такое пламя имеет избыток ацетилена и при сварке науглероживает металл сварочной ванны.

    Рис. 21. Виды ацетилено-кислородного пламени: нормальное (а), окислительное (б) и науглероживающее (в); 1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел

    Нормальное пламя имеет три зоны: ядро 1, восстановительную зону 2 и факел 3 (рис. 22).

    Ядро представляет самую яркую часть пламени, которая состоит из раскаленных частиц углерода, сгорающих на наружной части ядра. Температура ядра не превышает 1200 °С.

    Восстановительная зона по сравнению с ядром имеет более темный цвет и состоит из окиси углерода и водорода, образующихся при сгорании ацетилена

    С2Н2 + О2 = 2СО + Н2

    Эта зона имеет максимальную температуру 3150 °С на расстоянии 2…4 мм от ядра, и поэтому этой частью пламени расплавляют свариваемый металл.

    При сварке пламя не только расплавляет металл, но и защищает сварочную ванну от кислорода и азота окружающего воздуха, поэтому необходимо, чтобы расплавленный основной металл и конец присадочной проволоки находились постоянно в восстановительной зоне пламени.

    Наружная часть пламени является факелом. Факел имеет удлиненную конусообразную форму и состоит из углекислого газа и паров воды, образующихся при сгорании окиси углерода и водорода восстановительной зоны пламени.

    Рис. 22. Строение нормального ацетилено-кислородного пламени и распределение температуры: 1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел

    Окись углерода и водорода сгорают, взаимодействуя с атмосферным воздухом 2СО + Н2 + 1,5О2 = 2СО2 + Н2О.

    Изменение температуры в пламени различных видов показано на рис. 23.

    Скорость расплавления металла зависит от угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла. Наибольшая скорость наблюдается при перпендикулярном расположении мундштука горелки к поверхности свариваемого металла, а минимальная (сварка очень тонких и легкоплавких металлов) при почти параллельном расположении.

    Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки последнего находились в восстановительной зоне пламени на расстоянии 2…6 мм от конца ядра пламени. Конец присадочной проволоки размещают в восстановительной зоне или погружают в сварочную ванну (рис. 24).

    Рис. 23. Изменение температуры в пламени различных видов

    Рис. 24. Расположение газовой горелки и присадочной проволоки: 1 – присадочная проволока; 2 – горелка; 3 – газовое пламя; 4 – свариваемый металл

    Различают правый и левый способы газовой сварки. При правом способе горелку перемещают слева направо, а присадочную проволоку – вслед за горелкой (рис. 25, а). Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и для облегчения удаления окислов и шлаков им спиралевидными движениями перемешивают жидкий металл.

    Способ используют при толщинах металла более 3 мм с разделкой кромок. Левый способ применяют при сварке тонкостенных (до 3 мм) изделий и легкоплавких металлов и сплавов (рис. 25, б). Горелку при этом способе перемещают справа налево, а присадочную проволоку – перед пламенем, которое направлено на свариваемые кромки.

    Конец проволоки должен находиться в восстановительной зоне.

    а)                                                                                                              б)

    Рис. 25. Способы выполнения швов при газовой сварке: правый (а) и левый (б)

    В зависимости от толщины свариваемого изделия применяют следующие способы движения горелки: полумесяцем, с задержкой пламени вдоль оси шва, с незначительными колебаниями, петлеобразно. При сварке листов средней толщины используют способы движения горелки полумесяцем и петлеобразно (рис. 26, а, б).

    Для сварки толстостенных конструкций применяют способ с задержкой пламени вдоль оси пламени (рис. 26, в), а для сварки тонколистовой стали – с незначительными колебаниями (рис. 26, г).

    Рис. 26. Способы движения газовой горелки

    Газовую сварку производят во всех пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector