Курсовая работа (т): Сварка трубопроводов

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис. 3). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

Рисунок 3 - Техника сварки корневого шва неповоротных стыков труб процессом STT

На рис. 4 показана рекомендуемая разделка кромок труб для сварки процессом STT.

Рисунок 4 - Разделка кромок для сварки процессом STT

Таблица 3 - Рекомендуемые параметры режимов сварки корневого шва «сверху-вниз»

При использовании в качестве защитного газа смесей аргона необходимо уменьшить пиковый ток и увеличить базовый.

В качестве защитного газа при сварке углеродистых сталей используется 100 % CO2. Могут быть использованы также различные смеси аргона. Однако большое содержание аргона в этих смесях приводит к струйному переносу.

Сварку нержавеющих сталей ведут в среде :

1. 90 % Не - 7,5% Аr - 2,5% CO2;

. 55% Не - 42,5% Ar - 2,5% CO2;

3. 98% Ar - 2%O2 или 96% Ar - 4% СО2.

При использовании смеси аргона величину пикового тока снижают.

Технология сварки неповоротных стыков трубопроводов может иметь различные варианты. Например, корневой шов выполняется механизированной сваркой процессом STT; заполняющие и облицовочные швы следующими способами:

автоматической сваркой порошковой проволокой в среде защитных газов системой М300 (М300-С);

механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд;

ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия методом «на спуск»;

ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия методом «на подъем» только для выполнения специальных сварочных работ- сварке разнотолщинных соединений, стыков захлестов и др.;

сварка на трубосварочной базе ССТ-ПАУ: механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд 1-го заполняющего слоя и автоматической сваркой под слоем флюса последующих заполняющих и облицовочного слоев шва;

сварка на трубосварочной базе ССТ-ПАУ: электродами с основным видом покрытия 1-го заполняющего слоя шва и автоматической сваркой под слоем флюса заполняющих и облицовочного слоев шва.

В данной курсовой работе далее рассматривается механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд.

4.6.7Механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд

Способ полуавтоматической сварки самозащитной проволокой Иннершилд предназначен для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва неповоротных и поворотных стыков труб диаметром 325-1220 мм с толщинами стенок 6-20 мм включительно.

Порошковая проволока - сварочный материал, представляющий собой стальную оболочку, заполненную порошкообразным наполнителем. Это как бы электрод, вывернутый наизнанку, но при этом электрод бесконечной длины.

В состав наполнителя порошковой проволоки входят следующие компоненты:

газообразующие - обеспечивают защиту расплавленных капель и сварочной ванны от азота и кислорода воздуха (мрамор, целлюлоза и карбонаты Са, Na, Mg);

шлакообразующие - соединения, образующие шлаковую защиту (рутиловый концентрат, флюоритовый концентрат, алюмосиликаты);

раскислители - участвуют в металлургических процессах, протекающих в сварочной ванне, обеспечивая металлургическое качество сварного шва (ферромарганец, ферротитан);

металлические составляющие - повышают производительность наплавки (металлический порошок из специальных сплавов).

Для сварки газонефтепроводов применяются специальные самозащитные порошковые проволоки производства фирмы «Линкольн Электрик» (США).

Для сварки стыков труб из сталей с нормативным пределом прочности от 540 до 590 МПа включительно применяется самозащитная порошковая проволока марки Innershield NR-208 Special диаметром 1,73 мм и 2,0 мм, а также проволока обеспечивающая повышенные вязко-пластические свойства и ударную вязкость металла шва - Pipeliner NR-208XP диаметром 2,0 мм.

Обе марки проволоки аттестованы в установленном порядке и допущены для сварки стыков труб газонефтепроводов различного диаметра и толщин стенок.

Порошковая проволока, поставляемая для использования в трассовых условиях, упакована в герметичные полиэтиленовые емкости. В каждой емкости находится по 4 катушки весом 6,3 кг.

Перед выполнением первого слоя порошковой проволокой необходимо тщательно (до чистого металла) зачистить абразивным кругом (толщиной 3-4 мм) предварительно сваренный электродами корневой слой шва или «горячий проход».

Процесс сварки порошковой проволокой во всех случаях выполняется на постоянном токе прямой полярности. Направление сварки - «на спуск». Начинать сварку следует всегда при вылете проволоки 12-15 мм (рис. 5). При этом срез проволоки слегка соприкасается с трубой или немного приподнят над ее поверхностью. После зажигания дуги вылет электрода (проволоки) должен быть увеличен до 20 мм. В потолочном положении рекомендуется увеличить вылет электрода до 25-30 мм.Уменьшение вылета проволоки менее рекомендуемой величины приводит к появлению пористости, а увеличение к недостаточному разогреву конца проволоки, вследствие чего она начинает «стучать» по трубе и процесс сварки становится нестабильным.

Рисунок 5 - Определение вылета проволоки

Для труб с толщинами более 12 мм используется следующий порядок заполнения разделки:

первых два заполняющих слоя выполняются по принципу «слой за один проход»;

для сварки всех последующих слоев для обеспечения сбалансированного заполнения разделки используется техника наложения перекрывающих валиков, при этом формирование слоя происходит за два прохода за счет перекрывающих друг друга валиков; можно применять небольшие поперечные колебания для обеспечения более плавного перехода шва к основному металлу;

облицовочный слой выполняется за два-три прохода (в зависимости от толщины стенки и ширины раскрытия разделки); допускается выполнение облицовочного слоя за один проход для труб с толщинами стенок до 16 мм, однако при толщинах стенки 14-16 мм ухудшается внешний вид шва и могут образоваться подрезы облицовочного слоя.

Рисунок 6 - Схема заполнения сварного шва труб с толщиной более 12 мм со стандартным скосом кромок

В связи с большой линейной скоростью сварки и особенностью формирования сварного шва в вертикальной плоскости, перед выполнением облицовочного слоя выполняется дополнительный корректирующий слой обычно в положении 2-4 ч. или ориентировочно в положении 1-5 ч. (контролируется сварщиком). Корректирующий слой позволяет обеспечить равномерность заполнения разделки перед наложением облицовочного слоя (слоев). Расположение и количество корректирующих слоев зависит от толщины стенки трубы и особенностей заполнения разделки каждым сварщиком.

В случае рестарта (возобновления процесса сварки) сварка начинается с верхней части предварительно очищенного от шлака кратера, кратер заполняется с малыми колебаниями электрода и после этого сварка продолжается с нужной скоростью.

Таблица 4 - Рекомендуемые параметры режимов сварки проволокой типа Иннершилд

4.7 Оборудование для сварочных работ

Оборудование для ручной дуговой сварки. Качество и производительность сварки стыков магистральных и промысловых трубопроводов в значительной степени зависят от технологических характеристик и конструкции источников сварочного тока. В качестве сварочных источников тока в монтажных условиях применяют коллекторные генераторы, вентильные бесколлекторные генераторы выпрямители. Для удобства эксплуатации сварочные источники тока компонуют в однопостовые или многопостовые сварочные агрегаты, которые выпускаются промышленностью в передвижном (на прицепе) и самоходном (на тракторе) исполнении. Многопостовые агрегаты, помимо сварочного источника тока, имеют источник электрической энергии для питания электрического инструмента и освещения, электропечи для термообработки электродов. Имеются также устройство для намотки кабелей, емкости для хранения инструмента.

Оборудование полуавтоматической сварки труб процессом STT. Компанией Lincoln Electric специально для этого процесса разработан 225-амперный инверторный источник питания Invertec STT II, реализующий технологию управления формой сварочного тока. Аппарат имеет обратную связь, которая отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя величину и форму сварочного тока. Основными параметрами сварки STT являются:

скорость подачи сварочной проволоки;

пиковый ток;

базовый ток;

длительность заднего фронта импульса.

Оборудование сварочного комплекса CRC-Evans AW. Комплекс «CRC-Evans AW» состоит из следующего оборудования:

станка для обработки кромок труб под специальную разделку;

внутренней кольцевой пропановой горелки для предварительного подогрева торцов труб;

установки внутренней сварки, представляющей собой самоходный внутренний центратор с многоголовочным сварочным автоматом, встроенным между рядами жимков;

агрегата энергообеспечения установки внутренней сварки;

автоматов наружной сварки с направляющими поясами;

агрегатов энергообеспечения постов наружной сварки с защитными палатками;

передвижной мастерской для наладки и ремонта оборудования и хранения запасных частей;

вспомогательного оборудования.

4.8Контроль качества сварных соединений

Сварные соединения трубопроводов должны подвергаться в процессе сборки и сварки:

операционному контролю, осуществляемому производителем работ;

визуальному контролю и замеру геометрических параметров сварных соединений;

физическим методам контроля (для сварных соединений, выполненных дуговой сваркой), в том числе, гамма-рентгенография, ультразвуковой дефектоскопии, магнитографированию, а также анализу диаграмм параметров режима стыковой сварки;

механическим испытаниям (для сварных соединений, выполненных стыковой сваркой оплавлением).

Все сварные соединения после зачистки шва от шлака и брызг металла и снятия внутреннего и наружного грата должны подвергаться визуальному контролю. Годными считаются:

сварные соединения, выполненные дуговой сваркой, на поверхности которых отсутствуют трещины, подрезы глубиной более 10% от толщины стенки трубы для линейной части трубопроводов и более 5% для трубопроводов компрессорных и насосных станций или в любом случае более 0,5 мм (учитывается среднее значение) и протяженностью как на отдельных участках, так и на любых 300 мм периметра шва более 150 мм, а также видимые невооруженным глазом подрезы на участках периметра, имеющих смещение кромок величиной более 20% толщины стенки; незаваренные кратеры, выходящие на поверхность; поры, несплавления, непровары и смещения кромок, выходящие за пределы допусков, установленных настоящим разделом; усиление шва должно быть высотой в пределах от 1 до 3 мм, иметь мелкочешуйчатую поверхность и плавный переход к основному металлу;

сварные стыки, выполненные стыковой сваркой оплавлением не имеющие внутреннего и наружного грата, участков с высотой усиления шва не более 3 мм и уменьшенной толщиной стенки трубы, а также смещений кромок, превышающих требования настоящего раздела.

Монтажные сварные стыки трубопроводов и их участков всех категорий, выполненные дуговой сваркой, подлежат контролю физическими методами в объеме 100%, в том числе только радиографическим методом сварные стыки:

участков трубопроводов категории I и II;

трубопроводов диаметром 1020 - 1420 мм в районах Западной Сибири и Крайнего Севера, а также трубопроводов сжиженного газа и нестабильного конденсата;

участков трубопроводов на переходах через болота II и III типов;

участков трубопроводов на переходах через железные и автомобильные дороги I, II и III категорий;

трубопроводов надземных переходов;

захлестов, разнотолщинных соединений, ввариваемых вставок и арматуры;

узлов установки линейной арматуры и примыкающих к ним участков длиной 250 м в каждую сторону и тоже от гребенок подводных переходов;

газопроводов, примыкающих к ГРС в пределах минимально допустимых расстояний, предусмотренных поз. 1 табл. 4 (5) настоящих норм, а также участков за охранными кранами длиной 500 м;

пересечений с подземными коммуникациями (канализационными коллекторами, нефтепроводами, нефтепродуктопроводами, газопроводами, силовыми кабелями связи, подземными, наземными и надземными оросительными системами и т.п.) в пределах 20 м по обе стороны от пересекаемой коммуникации;

трубопроводов, прокладываемых по подрабатываемым территориям, подверженным карстовым явлениям.

В остальных случаях монтажные сварные стыки трубопроводов категории III подлежат радиографическому контролю в объеме не менее 50%, остальные - ультразвуковому или магнитографическому контролю.

Угловые монтажные сварные соединения (ГОСТ 16037-80) должны контролироваться с применением ультразвукового или радиографического контроля в объеме 100%.

Монтажные сварные стыки участков трубопроводов II и III категорий, выполненные стыковой контактной сваркой оплавлением, должны подвергаться: