19777

Сварка трубопроводов и конструкций

Реферат

Производство и промышленные технологии

111. Источники питания сварочным током применяемые в трассовых условиях их назначение и устройство. Для обеспечения сварочного процесса в трассовых условиях или на строительной площадке установки обычно комплектуют источником питания сварочной дуги сварочным агре

Русский

2013-07-17

342 KB

51 чел.

11-1. Источники питания сварочным током, применяемые в трассовых условиях, их назначение и устройство.

Для обеспечения сварочного процесса в трассовых условиях или на строительной площадке установки обычно комплектуют источником питания сварочной дуги (сварочным агрегатом с двигателем внутреннего сгорания, сварочным выпрямителем, сварочным электромашинным преобразователем), аппаратурой для осуществления процесса ручной или механизированной   (автоматической или полуавтоматической)  сварки.

В трассовых условиях и на строительных площадках используют передвижные автоматические сварочные установки, которые позволяют легко перемещать их от стыка к стыку.

источники питания постоянного тока:

Однопостовые генераторы

Для выполнения ручной, полуавтоматической и автоматической сварки стыков трубопроводов и резервуаров в качестве источника тока используют передвижные сварочные агрегаты, которые состоят из однопостового сварочного генератора постоянного тока и приводного двигателя (внутреннего сгорания), смонтированных на общей раме и соединенных эластичной муфтой. Кроме этого, на строительных площадках и сварочных базах вместо двигателя внутреннего сгорания используют электродвигатель, когда имеется достаточно мощная передвижная электростанция или силовая сеть переменного тока.

В зависимости от назначения однопостовые генераторы имеют различные внешние вольт-амперные характеристики: крутопадающие, крутопадающие в сочетании с пологопадающими, жесткие в сочетании с возрастающими и др.

Подобные генераторы называют с самовозбуждением. Сварочные генераторы, выполненные в соответствии со схемами падающих вольт-амперных характеристик входят в комплект агрегатов АДД-305, АДБ-307, установлены на самоходных сварочных установках УС-21, УС-41, а также их используют для преобразователей ПСО-300, ПСО-500, ПС-500.

В трассовых условиях применяют двухпостовый сварочный агрегат АДД-502-VI с вентильными генераторами для ручной и автоматической сварки под флюсом. Для полуавтоматов  и  автоматов при   сварке   в   среде   защитных газов (СОг и Аг) используют преобразователь с жесткими и возрастающими характеристиками ПСГ-500-1. Генератор ГСГ-500-1 — четырехполюсный с расположением на главных полюсах двух обмоток с питанием от сети через стабилизатор и выпрямитель. Преобразователь ПСУ-300 с генератором ГСУ-300 используют одну обмотку возбуждения. Требуемая характеристика создается с помощью триода, подключаемого к цепи обмотки возбуждения.

Многопостовые генераторы.

Многопостовые агрегаты и преобразователи комплектуют генератором, который имеет две обмотки возбуждения: намагничивающую wH и подмагничивающую wn.

На сварочных базах и строительных площадках применяют многопостовые преобразователи ПСМ-1000-П, ПСМ-1000-4, в которых электрический двигатель и генератор смонтированы в одном корпусе. Эти преобразователи часто используют как однопостовые источники питания, когда требуется большая плотность тока на электроде при автоматической сварке под флюсом.

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители собирают из полупроводниковых элементов — вентилей, которые используют для выпрямителя переменного тока. Выпрямители для сварочных работ имеют понижающий трансформатор с регулирующим устройством и блоки вентилей. Сварочные выпрямители подразделяют на однопостовые с крутопадающими, жесткими, пологопадающими и универсальными характеристиками и многопостовые с жесткими характеристиками. В сварочных выпрямителях применяют селеновые или кремневые вентили, собранные по трехфазной мостовой или шестифазной схеме выпрямления,   которые  наиболее  часто  применяют  в   монтажных  условиях. В качестве понижающего трансформатора в сварочных выпрямителях используют часто трансформаторы с нормальным или повышенным рассеянием. Широкое распространение получили трансформаторы с подвижными катушками (ВД-301, ВД-302 и др).

В трассовых условиях и на монтажных площадках применяют однопостовые и многопостовые выпрямители следующих типов: ВД-301; ВД-302; ВД-303; ВД-306; ВДГ-302-УЗ; ВДУ-504-1-УЗ; ВДГ-601-УЗ; ВКСУ-500Х2; ВДГ-1001-УЗ; ВДУ-1001-УЗ; ВКСМ-1000-1; В ДМ-1601.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА:

Однопостовые источники питания

Однопостовые источники питания переменного тока с падающей внешней характеристикой бывают реакторного и трансформаторного типов.

Сварочные трансформаторы первого типа, применяемые на строительных площадках при сварке металлоконструкций, имеют ручной привод регулирования тока (типа СТН-500 и СТН-700) и с дистанционным кнопочным управлением (типа ТСД-500, ТСД-1000-3, ТСД-2000).

Трансформаторы с подвижной вторичной обмоткой применяют на монтажной площадке с номинальными токами 300 А (ТС-300, ТД-ЗбО, ТД-304) и 500 А (ТС-500, ТД-500).

Кроме перечисленных трансформаторов основных типов применяют облегченные малогабаритные трансформаторы типа ТСМ-240 и ТСП-1, рассчитанные для работы в монтажных условиях на максимальные токи 250 и 180 А соответственно.

ЭНЕРГОПИТАНИЕ СВАРОЧНЫХ ПОСТОВ

Сварку магистральных трубопроводов и резервуаров плавлением выполняют тремя способами: ручным электродуговым, в среде углекислого газа, под слоем флюса. Энергопитание сварочных постов может осуществляться различными энергетическими системами: от самоходных и прицепных дизель-генераторов; самоходных и прицепных дизель-генераторов в сочетании с выпрямителями и преобразователями; от линий электропередач с использованием выпрямителей, преобразователей, трансформаторов и т. п.

Для ручной сварки неповоротных стыков труб в полевых условиях применяют самоходные многопостовые установки. Сварочные установки различают по числу размещенных на них генераторов и в зависимости от типа трактора: четырехпостовая установка на тракторе Т-130Г-2—УС41; двухпостовая установка на тракторе Т-100МГ—УС21.

Для четырехпостовой установки АЭП-100-150К применяют колесный трактор Т-150К. От вала отбора мощности трактора приводится во вращение генератор переменного тока, от которого осуществляется энергоснабжение блока питания, установленного на прицепе КУНГ-1М, где размещен сварочный выпрямитель    ВКСМ-1000   с   четырьмя    балластными    реостатами РБ-301.

В трассовых условиях используют трактор К-701, который применяют для восьмипостовой установки АС81, а на тракторе ДТ-75-С2 размещают двухпостовую установку УСТ-21.

Самоходные многопостовые установки широко применяют при строительстве трубопроводов в труднопроходимых местностях, при монтаже компрессорных станций, переходов и захлестов. В качестве источников питания для ручной сварки на монтажных площадках, кроме перечисленных ранее, применяют передвижные сварочные агрегаты АДД-501, АДД-502, АДД-305, которые имеют дизельные двигатели и генераторы с падаю-.щими вольт-амперными характеристиками. Для сварки в среде углекислого газа применяют установку СДАУ-1, которая имеет преобразователь ПСГ-500. Электродвигатель преобразователя питают от электростанции ДЭС-40М-1 или ДЭС-50.

11-2. Назначение флюса для автоматической сварки, его классификация. Обмазка для ручных электродов, ее назначение и требования к ней.

Флюсы для электродуговой сварки сталей представляют собой шлаковые системы, обеспечивающие при сварке изоляцию жидкого металла в зоне плавления от атмосферного влияния, стабилизацию дугового разряда, регулирование химического и газового составов металла шва, формирование поверхности шва и его структуры.

В трубопроводном строительстве используют флюсы общего назначения для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Защита сварочной ванны от окружающей среды зависит от высоты слоя флюса над поверхностью основного металла, определяемой, главным образом, мощностью сварочной дуги.

Технология автоматической сварки под флюсом в трассовых условиях существенно отличается от заводской сварки. Характерная особенность сварки на трубосварочных базах вызывается необходимостью сварки под флюсом поворотных стыков труб по разделке кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки, полуавтоматической в среде углекислого газа.

Классификация флюсов:

  •  По назначению:
    •  Для сварки углеродистых и легированных сталей
    •  Для сварки высоколегированных сталей
    •  Для сварки цветных металлов и сплавов
  •  По химическому составу:
    •  Оксидные (для сварки углеродистых и низкоуглер сталей)
    •  Солевые ( для активных металлов электрошлакового переплава)
    •  Солеоксидные (для сварки легированных сталей)
  •  По химическим свойствам:
    •  Кислые (SiO2, TiO2)
    •  Основные (CaO, MgO)
    •  Нейтральные (фториды и хлориды)
    •  По способу изготовления:
  •  Плавленые
  •  Неплавленые (керамические)
  •  По строению крупинок:
    •  Стекловидные
    •  Пемзовидные
    •  Цементированные

Флюсы различают также и по размеру зерен. Так, флюсы АН-348А, АН-26П имеют размер зерен 0,35—3 мм, флюсы АН-348АМ, ОСЦ-45М — 1,6 мм, флюсы АН-22 и АН-26С — 0,35—4 мм. По строению частиц плавленые флюсы разделяют на стекловидные (АН-348А, АН-348АМ, АН-22, АН-26С), пемзовидные (АН-60) и кристаллические. В обозначении марки флюса буквы означают: М — мелкий, С — стекловидный, П — пемзовидный, СП — смешанный. Для автоматической сварки трубопроводов, резервуаров и других конструкций используют стекловидный флюс с размером зерен не более 2,5—3 мм и пемзовидный — с размером зерен не более 4 мм с проволокой диаметром не менее 3 мм. Для автоматической и полуавтоматической сварок проволокой диаметром 3 мм применяют стекловидный флюс с размером зерен не более 1,6 мм.

Электродные покрытия делят на две группы: тонкие и толстые. Назначение тонких – облегчить возбуждение дуги и стабилизировать ее горение. Для этого покрытие составляют из вещества, атомы и молекулы которого обладают низким потенциалом ионизации. Такими веществами являются калий, натрий, кальций… покрытие наносят на стержень электрода слоем 0.1-0.25мм. тонкое покрытие не создает защиты для расплавленного металла шва, и поэтому при сварке происходит окисление и азотирование наплавленного металла. Шов получается хрупкий, пористый, с различными неметаллическими включениями. Поэтому электроды с тонким покрытием используют при выполнении неответственных сварных швов. Наиболее простое тонкое покрытие – меловое.

Электроды с толстым покрытием применяют для получения сварных соединений высокого качества, поэтому эти покрытия называют качественными. Качественное покрытие выполняет следующие функции: обеспечивает устойчивое горение дуги, защищает расплавленный металл шва от воздействия кислорода и азота воздуха, раскисляет в металле шва оксиды и удаляет невосстанавливаемые оксиды в шлак, изменяет состав наплавляемого металла вводом в него легирующих примесей, удаляет серу и фосфор из расплавленного металла шва, образует шлаковую корку над метало шва, замедляет его охлаждение и тем самым способствует выходу газов и неметаллических включений на поверхность металла шва.

Покрытия бывают:

- кислыми. (А) (Содержат руды в виде оксидов железа и марганца. При плавлении они выделяют кислород, способные окислить металл ванны и легирующие примеси. Для ослабления действия кислорода в покрытие вводят раскислители в виде ферросплавов. Однако наплавленный металл имеет относительно малые вязкость и пластичность, пониженное содержание легирующих примесей.

- рутиловые (Р) покрытия. Имеют основным компонентом рутил (TiO2). Шлакообразующими служат рутил, а также полевой шпат, магнезит и др. в качестве раскислителя и легирующего компонента применяют ферромарганец.

- целлюлозные (Ц) покрытия. Содержат главным образом органические компоненты в качестве газообразующих и связующих веществ. В качестве раскислителей введены ферромарганец, ферросилиций.

- основные (Б) покрытия. Составлены на основе плавикового шпата и мрамора. Отсутствие в составе этого покрытия оксидов железа и марганца позволяет широко легировать наплавляемы металл. При сварке можно получить металл шва заранее заданного химического состава с хорошими механическими свойствами. В качестве раскислителей покрытие содержит ферротитан, ферромарганец и ферросилиций.

Тип электрода обозначается буквой Э и цифрой, указывающей гарантируемый предел прочности металла шва в кгс/мм2. Буква А означает, что металл шва, наплавленный этим электродом имеет повышенные пластические свойства.

11-3. Назначение защитных газов для электросварочных процессов и предъявляемые к ним требования.

При сооружении трубопроводов применяют сварку в среде защитных газов. Газ подается из сопла. Он струей обтекает электрод, защищая сварочную ванну от вредного влияния воздуха.

Для защиты дуги при электрической сварке применяют такие газы, как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси в зависимости от технических требований сварочного процесса.

Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157-79 и поставляется 2х сортов в зависимости от %-содержания аргона и его назначения. Аргон высшего сорта (не менее 99,993%, остальное – кислород (не более 0,0007%), азот (не более 0,005%), водяной пар и углекислый газ) предназначен для сварки ответственных изделий из цветных Ме. Также его используют для автоматической сварки в смеси с СО2 на установках CRC-Evans и подобдобные им для увеличения проплавляющей способности. Аргон первого сорта (не менее 99,987%, кислород – не более 0,002%, азот – не более 0,01%,…) предназначен для сварки сталей. В трассовых условиях хранят и транспортируют аргон в стальных баллонах под давлением 14,7 МПа или в жидком переохлажденном состоянии при температуре не выше -186°С и давлении 0,1-1 МПа. Аргон применяют при сварке неплавящимся электродом с присадочной проволокой, для сварки корневого слоя шва неповоротных стыков труб из углеродистой и низколегированной стали при строительстве КС и НС.

Гелий значительно легче воздуха. По ГОСТ 20461-75 есть 2 сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты (не менее 99,985%) и технический гелий (не менее 99,8%).

Углекислый газ в нормальных условиях бесцветный с едва ощутимым запахом. Углекислый газ по ГОСТ 8050-85 в зависимости от содержания 3х марок: сварочный (не более 99,5%), пищевой (не более 99,8%), технический (не более 98,5%). Хранится в жидком состоянии под давлением 5-6 Мпа. Летом в стандартные баллоны емкостью 40 литров заливают 25 кг углекислоты, при испарении которой образуется 12600 дм3 газа. Зимой - 30 кг углекислоты, при испарении которой образуется 15120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается заливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты. Расход углекислого газа зависит от расхода сварочной проволоки и коэффициента, зав. от режима сварки и диаметра проволоки. При автоматической сварке МТП используют углекислый газ или его в смеси с аргоном.

При сварка в среде углекислого газа процесс сопровождается меньшим перегревом расплавленного Ме вследствие интенсивного теплоотвода и лучеиспускания. Быстрый теплоотвод от Ме шва и его высокая вязкость позволяют использовать этот вид сварки для выполнения швов в различных пространственных положениях с использованием полуавтоматов и автоматов.

Условия существования сварочной дуги при сварке в среде углекислого газа в значительной степени зависят от характера переноса металла через нее. Характер переноса металла оказывает влияние на технологические и металлургические показатели сварочного процесса. Различают несколько основных форм переноса металла: крупно- или мелкокапельный с короткими замыканиями дугового промежутка, капельный без коротких замыканий, струйный мелкокапельный, парами металла. Последняя форма сопутствует всем основным формам. Ток и его плотность оказывают влияние на размер капель. При увеличении плотности тока уменьшаются размеры капель. При крупнокапельном переносе наблюдаются резкие колебания длины дуги и частые ее замыкания. С увеличением плотности тока (более 150—220 А/мм2) наблюдается струйное стекание металла в зону дуги и перенос осуществляется мелкими каплями. С ростом напряжения дуги увеличивается размер капель и уменьшается их число. Крупные капли находятся более длительное время в контакте с газами плазмы дуги, что приводит к окислению металла и выгоранию содержащихся в нем примесей, поэтому на практике Стремятся применять сварочные режимы, обеспечивающие мелкокапельный перенос металла.

Углекислый газ, обеспечивающий защиту сварочной ванны от воздействия воздуха, является вместе с тем окислительной средой, диссоциирующей в зоне высоких температур по следующей реакции: СО2=СО + 1/2О2— Q. Расход энергии на диссоциацию газа Q составляет 20—25 % от общих затрат энергии в дуге.

Сварка в среде углекислого газа обладает той особенностью, что ее процесс сопровождается меньшим перегревом расплавленного металла вследствие интенсивного теплоотвода и лучеиспускания. Быстрый теплоотвод от металла шва и его высокая вязкость позволяют использовать этот вид сварки для выполнения швов в разных пространственных положениях полуавтоматами и автоматами.

11-4. Основные требования к сборке труб под сварку и ценровка труб.

Сборка стыков труб под сварку включает следующие виды работ: подготовку труб (правка концов и очистка поверхности свариваемых кромок), установку труб, стяжку и центровку труб, проверку сопряжений кромок и сборочных баз, подгонку сопрягаемых элементов деталей, закрепление (фиксацию) свариваемых кромок.

Трубы, изготовляемые на трубопрокатных заводах, доставляют на трассу в различное время года и разными транспортными средствами. Поэтому при транспортировке, хранении и погрузочно-разгрузочных работах они могут покрыться ржавчиной, изменить точную форму и т. п., что требует перед сборкой и сваркой выполнения следующих подготовительных работ.

Очистку внутренней полости трубы от возможных загрязнений, снега, льда и случайных предметов выполняют до сборки. На механизированных линиях загрязнения и случайные предметы удаляют ершом, который укрепляют на центраторе. В процессе прохода центратора внутри трубы ерш„удаляет их автоматически,. Попавшие внутрь трубы камни, грунт и посторонние предметы могут нарушить технологический процесс сборки а сварки при сооружении трубопровода, а также причинить вред готовой линии во время ее продувки и эксплуатации.

Правку деформированных концов труб глубиной до 3,5 % диаметра трубы можно выполнять с помощью устройства для правки вмятин УПВ-141.

Подготовку кромок, труб к сварке начинают с выявления забоин и задиров на фасках глубиной до 5 мм, которые заплавляют узкими ниточными валиками, а затем шлифовальной машинкой или напильником выполняют скос кромок с притуплением. Необходимый скос кромок и притупление создают таким образом, чтобы увеличить производительность процесса и обеспечить высокое качество сварных соединений.

Зачистка кромок. Перед сборкой кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб шириной не менее 10 мм зачищают до металлического блеска абразивным инструментом или напильником.

Для электроконтактной сварки на концах труб зачищают полосу шириной 100 мм под контактные башмаки (на расстоянии 50 мм от торца трубы).

Процесс сборки труб под сварку предусматривает технологическую операцию — центровку, в результате которой две сопрягаемые трубы становятся соосными.

Соединение разнотолщинных труб одного диаметра или труб с деталями (тройниками, переходами, днищами, отводами) допускается при следующих условиях: если разность толщин стенок центрируемых труб или труб с деталями (максимальная из которых 12 мм и менее) не превышает 2,5 мм; если разность толщин стенок центрируемых труб или труб с деталями (максимальная из которых более 12 мм) не превышает 3 мм; соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляют путем установки между центрируемыми трубами или трубами с деталями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм. При разнотолщинности стенок до 1,5 допускается центровка и сварка труб со специальной разделкой толстой стенки трубы или детали.

11-5. Технологический процесс автоматической сварки неповоротных стыков в среде углекислого газа.

Автоматическая сварка неповоротных стыков в среде углекислого газа на трассе применяется с использованием установок CRC-Evans и поточно-расчлененного метода организации сварочных работ. Процесс сварки выполняют бригады, состоящие из нескольких звеньев. Технологический процесс автоматической сварки неповоротных стыков трубопроводов диаметром 630—1420 мм, применяемый в России, предусматривает следующие основные операции:

Отдельные трубы или секции развозят (с опережением сварочных работ на 8—10 км) и раскладывают на инвентарные лежки на высоте 450 мм без разрывов под углом 15—20° к оси траншеи таким образом, чтобы к торцам труб был свободный доступ. Транспортное звено состоит из машиниста-трубоукладчика и двух слесарей. Звено раскладки лежек и установки поясов состоит из тракториста и двух слесарей.

Первая технологическая операция предусматривает изменение геометрии кромок труб с целью увеличения производительности сварочных работ на 50% и исключения операции по зачистке кромок перед сваркой. Обработка кромок производится непосредственно на бровке траншеи с помощью машины, оснащенной шестью резцами и щетками.

Зачистные машины подвешиваются к трубоукладчику и перемещаются от одной трубы к другой. Для подготовки кромок в сборочно-сварочной колонне используются две машины. Звено подготовки труб состоит из двух машинистов-трубоукладчиков и двух операторов, обслуживающих машины по обработке кромок. Время обработки одного торца трубы составляет 4—6 мин. Для устойчивого оплавления вертикальных кромок при большой толщине стенок труб целесообразно проводить скос кромок

После зачистки кромок на одном конце трубы закрепляется по шаблону металлическая лента, по которой в дальнейшем перемещаются сварочные автоматы, обеспечивающие выполнение наружных слоев шва. При необходимости в зимнее время комплектуют звено сушки стыков перед сваркой от наледи и снега. Предварительный подогрев концов труб производят установкой индукционного нагрева или внутренней кольцевой пропановой горелкой. Температура стыка перед сваркой корня шва должна быть не менее 50°С.

Затем осуществляется сборка стыков труб под сварку с помощью самоходного внутреннего пневматического центратора. Сборка выполняется без зазора. На этой операции используются два крана-трубоукладчика. С помощью первого крана-трубоукладчика осуществляется центровка труб, а второй — с трубой выходит на исходную позицию.

Первый корневой слой, обеспечивающий надежный провар внутренних кромок стыка, выполняют одновременно несколько автоматов, которые устанавливаются между рядами жимков внутреннего центратора. Сварочная секция машины может иметь 4, 6, 8 сварочных головок, рассчитанных на применение труб диаметром от 609 до 1524 мм.

Каждый автомат сваривает определенную часть окружности стыка. Сварка ведется одновременно несколькими автоматами, которые перемещаются из своих исходных позиций сверху вниз, обеспечивая наложение корневого шва одной половины окружности. После сварки правой половины окружности стыка другая группа автоматов заваривает через 10 с левую половину. Продолжительность циклов сварки внутреннего корневого слоя составляет 50—55 с. Звено сборки и сварки корневого шва состоит из 8 человек: бригадира, двух машинистов-трубоукладчиков, машиниста сварочной установки, трех слесарей и оператора внутренней сварки.

До окончания сварки корневого слоя шва начинается наложение наружного слоя двумя самоходными автоматами, перемещающимися по ранее установленной ленте сверху вниз. Два автомата заваривают свою часть окружности стыка. В качестве защитной среды зоны сварки применяется углекислый газ. Звено сварки второго слоя шва состоит из двух сварщиков и подручного, которые начинают работу через 20—25 с после начала сварки внутреннего корневого шва.

При вынужденном перерыве сварки более 10 мин перед сваркой второго слоя шва необходимо провести подогрев до 150—200°С, и далее эту температуру выдерживают до возобновления процесса сварки.

Укладку конца трубы на лежку и перемещение центратора со сварочными головками на очередную позицию проводят только после окончания сварки второго слоя.

После сварки второго слоя шва автоматы снимаются с ленты и переносятся к следующему стыку, а поверхность шва зачищается от брызг, окалины и шлака круглыми металлическими щетками и шлифовальными кругами.

Сварка заполняющих слоев ведется двумя автоматическими установками, перемещающимися сверху вниз (от верхней точки стыка до нижней) с поперечными колебаниями электродной проволоки. Звено сварки заполняющего слоя состоит из 4—5 человек. Для обеспечения необходимого темпа сварочных работ заполняющие и облицовочный слои шва выполняют одновременно двумя автоматами. На левой половине стыка начинают сварку с положения 12 ч по циферблату и заканчивают в положении 6 ч. На правой половине сначала сваривают участок от 3 до 6 ч, а затем от 12 до 3 ч. После сварки заполняющего слоя двое рабочих зачищают поверхность шва. Число звеньев на заполняющем и облицовочном слое зависит от диаметра и толщины стенки трубы. Интервал времени между окончанием сварки "горячего прохода" и началом сварки первого заполняющего слоя должно быть не более 20 мин. Если интервал больше, то проводят подогрев стыка до 50°С. Газовые горелки устанавливают на трубе на расстоянии 50—70 мм от стыка.

Автоматы, выполняющие облицовочный слой шва, устанавливают на ленты, которые после окончания сварки снимают. Сварку заполняющих и облицовочного слоя выполняют с поперечными колебаниями электродной проволоки. При сварке облицовочного слоя шва амплитуду колебания сварочных горелок выбирают из расчета перекрытия стыка разделки по ширине на 1,5—2 мм в каждую сторону. Ширину облицовочного слоя устанавливают в зависимости от толщины д стенки трубы.

Ремонтное звено состоит из машиниста самоходной сварочной установки и сварщика, обеспечивая при необходимости ремонт стыков после проверки качества сварки.

Для предупреждения сдувания струи защитного газа ветром сварку заполняющего и облицовочного слоя выполняют в укрытии, выполненном в виде кабины, которая подвешена на гидрофицированной стреле самоходной установки. Сборочно-сварочная бригада имеет состав 57 человек (из них 18 сварщиков), что позволяет за час выполнять 9,4 стыка трубопровода диаметром 1420 мм с толщиной стенки 6,5 мм.

Для упрощения сварки корневого слоя шва в технологии CRC-Evans применяют одностороннюю автоматическую сварку труб малого и среднего диаметра (менее 558 мм) с использованием головки Р 200.

Трубы собирают на внутреннем центраторе без зазора с J-образной разделкой и углом скоса кромок 5° с притуплением 1,5 мм. Переточку кромок производят с помощью станка P200 фирмы CRC-Evans. Сварку корневого слоя производят снаружи по методу SТТ с применением электродной проволоки сплошного сечения диаметром 1,2 мм и защитного газа, используя источник Invertec STT-II. Заполняющие и облицовочный слои шва выполняют по технологии CRC-Evans проволокой 0,9 мм с питанием от Idealars DC-400. Сварку корневого и облицовочного слоев производят в смеси 75% Аr и 25% СО2 , заполняющих слоев — в чистом СО2 .

Для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей применяют электродные проволоки, содержащие марганец и кремний Св-08ГСА и Св-08Г2СА. При сварке кремнемарганцо-вистой проволокой малоуглеродистых и низколегированных сталей в некоторых случаях возможно образование шлака (МпО; SiO2), что может вызвать увеличенное количество дисперсных неметаллических включений размером 5—15 мкм, снижающих пластические свойства металла шва. Для снижения силикатных включений в шве требуется выдерживать определенное соотношение между количеством марганца и кремния, при котором обеспечивается образование жидких шлаков пл = = 1600°С) и всплытие их на поверхность шва.

11-6. Сварочные установки и технология автоматической сварки неповоротных стыков с принудительным формированием шва порошковой проволокой.

Сварка с принудительным формированием шва позволяет механизировать соединения неповоротных стыков, находящихся в разных пространственных положениях с помощью искусственного интенсивного охлаждения поверхности расплавленного металла и шлака. Принудительное формирование шва проводится с применением формирующих устройств, охлаждаемых водой или без охлаждения. В результате интенсивного теплоотвода на границе раздела металл — шлак обеспечивается необходимое поверхностное натяжение, которое оказывается достаточным для удержания сварочной ванны в требуемом пространственном положении. Вертикальные стыки цилиндрических резервуаров можно сваривать с применением флюса, который периодически засыпают в зону плавления или с применением порошковой проволоки.

Листы с толщиной стенки 8— 26 мм собирают с зазором 10— 12 мм.

Рисунок 1

1 – электрод; 4 – шов; ползуны -   2   и   5; скобы – 6; сварочная ванна - 3 ; медный сухарь – 7.

На сварочный процесс с принудительным формированием шва основное влияние оказывают следующие элементы режима: сварочный ток, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, скорость сварки и глубина шлаковой ванны. Скорость сварки и тепловой режим процесса зависят от сварочного тока и ширины зазора. Увеличение тока приводит к уменьшению ширины провара, что связано с погружением дуги в глубь ванны. Напряжение дуги, как и при сварке со свободным формированием шва, оказывает влияние на ширину шва. С возрастанием напряжения ширина шва увеличивается, но в меньшей степени, чем при свободном формировании.

Сварку с принудительным формированием шва можно также выполнять порошковой проволокой. В этом случае расплавленный электродный металл и сварочная ванна защищены от влияния атмосферы шлаком и газом, выделяющимся при расплавлении шлакообразующих и разложении газообразующих составляющих сердечника порошковой проволоки.

Для сварки с принудительным формированием шва применяют порошковую   проволоку    карбонатно-флюоритного    типа I  ПП-АНЗС или ПП-АН7.   Дуговую   сварку   металла   толщиной * 10—20 мм выполняют проволокой ПП-АНЗС диаметром 3 мм.  

Нормальное формирование шва в различных пространственных положениях обеспечивают, добиваясь равновесия сил, действующих   на   сварочную   ванну,   в   частности  давления  дуги, силы поверхностного натяжения и массы металла жидкой ванны.

Для автоматической сварки трубопроводов диаметром 1020—1420 мм Институтом электросварки им. Е. О. Патона (ИЭС) разработан и применяется в трассовых условиях комплекс оборудования ОПС-141. Отдельные трубы или секции  со стандартной или специальной  разделкой кромок собирают при помощи внутреннего центратора, который имеет медную подкладку 8 (Рисунок2). Далее в верхней части стыка делают прихватку ручной сваркой, в месте отсутствия медных подкладок. Затем по обе стороны стыка устанавливают автоматы, соединяя клещевой захват с помощью гидравлической системы. Сварочный автомат, состоящий из тележки 3, подающего механизма 4, кассеты с проволокой 5, устанавливают в нижней части стыка (надире) и перемещают по направляющей 2 к зениту. В зазор, образованный кромками свариваемых труб, медной подкладкой, перемещающимся ползуном 7, подается порошковая проволока 6. Сварку второй половины стыка выполняют Другим автоматом с некоторым отставанием от первого, чтобы завершить сплавление полуокружностей одним автоматом.

Рисунок 2

11-7. Полевые трубосварочные базы. Основные технологические схемы и работы выполняемые на них.

Полевые трубосварочные базы применяют для механизированной сборки и сварки отдельных труб в секции длиной 24—36 м и более. Существующая технология строительства МТП предусматривает применение баз двух типов: полустационарных и передвижных. Применение трубосварочных баз позволяет механизировать сборочные операции, применять высокопроизводительные методы сварки, организовать поточный контроль качества сварочных работ. На механизированных базах стыки соединяют в поворотном положении с применением автоматической сварки под слоем флюса и в неповоротном — с использованием электроконтактной сварки.

При сооружении МТП применение баз каждого типа и их расстановка по трассе определяются технико-экономическими расчетами с учетом длины труб, условий местности, степени механизации и автоматизации баз, производительности труда т.д.

Сборку в секции и сварку стыков осуществляют на полустационарных и передвижных трубосварочных базах, которые могут быть укомплектованы различными установками и оборудованием. Сварочные базы по степеням механизации сборочных операций можно подразделить на несколько основных групп.

1)Первая группа объединяет полустационарные сварочные базы (рис. 1), которые осуществляют работу по сборке секций с малой степенью механизации. Эти базы часто используют для сборки и сварки труб диаметром 529—1020 мм (325-530 мм – написано в книге, чему верить??? Выбирай сам)).

Рис.1. Схема простейшей трубосварочной базы:

1- направляющие приемного стеллажа;

2 - сварочный агрегат АДД-502-У-1;

3 - лебедка; 4 - сборочный кондуктор;

5 - направляющие промежут. стеллажа;

6 - секция на сварочном стенде;

7 - роликовые опоры;

8 - электростанция ДЭС-100;

9 - торцовый вращатель;

10 - направляющие стеллажа для сваренных секций; 11- перегружатель.

2) Вторая группа объединяет серию полустационарных сварочных баз (рис. 2), которые состоят из механизированных трубосварочных линий (МТЛ) и полевых автосварочных установок (ПАУ). Трудоемкие процессы при сборке труб в секции (накатывание одиночных труб, сближение труб, установка зазора,   вращение  секции,  скатывание  секции)   на  трубосварочных линиях механизированы, и управление осуществляется дистанционно. Для комплектования баз применяют механизированные трубосварочные линии МТЛ-10, МТЛ-121 и МТЛ-141, на которых осуществляют сварку труб диаметром 720— 1420 мм.

Рис.2. Схема трубосварочной базы с линией МТЛ и установкой ПАУ:

I - линия МТЛ; II - установка ПАУ;

1 - вращатель;

2, 12, 17 - ролики; 3 - привод продольного перемещения;

4 - гидропривод;

5 - гидроподъемник штанги;

6 - пульт управления;

7 - гидроподъемник;

8 - кабина управления;

9, 15 - отсекатели;

10 - приемный стеллаж;

11 - перегружатель; 13 - промежуточный стеллаж; 14 - внутренний центратор;

16 - роликовый вращатель

3) Полустационарные сварочные базы третьей группы имеют сборочные стенды ССТ-141, на которых осуществляют сборку секций. Последующая автоматическая сварка под слоем флюса происходит на полевых автосварочных установках ПАУ-602, ПАУ-1001 (ПАУ-1001В) или с использованием роликового вращателя СВР-142 (рис. 3). Эти базы применяют для сборки и сварки труб диаметром 1020—1420 мм.

Рис.3. Схема трубосварочной базы со сборочным стендом ССТ-141 и установкой ПАУ-1001В:

I - сборочный стенд;

II - промежуточный стеллаж; III - установка ПАУ;

1 - лебедка;

2 - внутренний центратор;

3 - роликовая опора;

4 - отсекатель;

5 - манипулятор; 6 - упор;

7 - ролики;

8 - роликовый вращатель

4) Полустационарные специализированные базы четвертой группы используют для сборки и соединения труб в секции с  применением  двусторонней   сварки.   Существуют  три   модификации этих баз.

Рис. 4. Схема трубосварочной базы БТС-142В:

I - линия обработки кромок труб; II — линия сварки труб в секции;

1 - накопитель труб; 2 - отсекатель труб; 3 - труба; 4 - транспортная опора;

5 - транспортная опора с приводом;

6,7- станки подготовки кромок; 8 - перегружатель; 9 - упор; 10 - блок питания;

11 - штанга;

12 - ролики;

13 - центратор;

14 - внутренняя сварочная головка;

15 - наружная сварочная головка;

16, 17 - роликовые вращатели; 18 - секция из труб

Трубосварочную базу БТС-142В используют для изготовления секций из 2-3х труб диаметром 1020—1420 мм; базу БТС-143 применяют для двух- и трехтрубных секций того же диаметра, а база БТС-71 служит для сварки труб диаметром 720—1020 мм в двух- и трехтрубные секции.  

5) Полустационарные сварочные базы пятой группы комплектуют электроконтактными установками.

11-8. Электроконтактные установки для сварки трубопроводов.

Электроконтактная сварка непрерывным оплавлением впервые начала применяться на строительстве магистральных трубопроводов в 1952 г., когда ИЭС им. Е. О. Патона была создана установка КТСА-1 для сварки труб диаметром 200— 500 мм с непрерывным наращиванием в «нитку». Дальнейшее усовершенствование технологической схемы сварки труб оплавлением привело к использованию двух вариантов сооружения трубопроводов – базового и трассового. Применение электроконтактной сварки на полевой базе позволяет выполнять 2/3 объема сварочных работ с высокой производительностью и степенью механизации и только 1/3 работ — в менее благоприятных условиях на трассе.

Рисунок1  Схема трубосварочной базы с использованием контактных установок ТКУС

1 – трубоукладчик; 2 – наклонный стеллаж; 3 – отсекатель; 4 – контактная кольцевая полоса; 5 – рольганг; 6 – стеллаж готовых секций; 7 – механизм удаления наружного грата; 8 – гратосниматель; 9 – палатка для укрытия от осадков; 10 – штанга; 11 – короткий рольганг; 12 – механизм продольного хода; 13 – гидропневмостанция; 14 – передвижная электростанция; 15 – пульт; 16 – сварочная головка

Базовый способ сварки предусматривает сварку секций из нескольких труб с использованием всех основных преимуществ поточного производства. На базах применяют стационарные трубосварочные контактные установки ТКУС, которые позволяют сваривать трубы различных диаметров (рис. 1). С помощью трубоукладчика 1 трубы укладывают на наклонный стеллаж 2 и поочередно подают отсекателем 3 к месту зачистки на поверхности труб контактной кольцевой полосы 4. После зачистки труба подается другим отсекателем 3 на рольганг 5, и с помощью транспортного устройства перемещается на короткий  рольганг  11.   При  этом  внутрь  трубы  входит  штанга   10 с гратоснимателем 8, а конец трубы зажимается в сварочной головке 16. Сварочная головка соединена с гидропневмостанцией 13. Место сварки укрывают от осадков палаткой 9. Процессом сварки управляют с пульта 15. Вторая труба проходит зачистку, подается в зажимы сварочной головки, и проводится сварка с использованием передвижной электростанции 14. Далее удаляют внутренний грат в горячем состоянии при помощи гратоснимателя 8, который устанавливается над стыком механизма продольного хода 12. Затем секция из двух труб перемещается к механизму удаления наружного грата 7. Завершив процесс удаления грата, секция перемещается в конец приводного рольганга 5. Затем по рольгангу подается очередная труба, которая закрепляется в сварочной головке. Секция из двух труб также зажимается в сварочной головке, и выполняется сварка с последующим удалением грата. Полученная трехтрубная секция длиной 36 м поступает на стеллаж готовых секций 6.

Трассовый способ сварки оплавлением предусматривает непрерывное наращивание трубопровода из отдельных секций или труб. Для сварки труб диаметром 12201420 мм применяют передвижную электроконтактную установку «Север-1», которая перемещается от стыка к стыку.

Процесс сварки неповоротных стыков включает следующие технологические операции:

- подготовку труб к сборке после раскладки их вдоль трассы (особенно тщательно проверяют периметр труб, следя за тем, чтобы расхождение было не более 12 мм),

- зачистку до металлического блеска внутренней полосы под контактные башмаки сварочного трансформатора,

- снятие усиления продольного шва трубы,

- сборку и центровку труб с помощью внутренней самоходной сварочной машины,

- установку защитного кожуха

- электроконтактную сварку оплавлением (по окончании  сварки   автоматически   включают  внутренний  гратосниматель и формируют обратный валик шва),

- разжим башмаков сварочной машины и передвижение ее к следующему стыку,

- удаление наружного грата,

- ультразвуковой контроль качества сварного соединения автоматической установкой.

Производительность установки «Север-1» составляет 6—8 стыков в час и лимитируется в основном процессами сборки и центровки.

11-9. Особенности выполнения электродуговой сварки при отрицательной температуре воздуха.

Магистральные трубопроводы, резервуары и другие конструкции в районах Крайнего Севера, тундры, болот, переувлажненных участков наиболее удобно сооружать зимой, когда мороз сковывает грунт и эти районы становятся проходимыми для транспорта и всей сварочно-монтажной техники. Зимние условия способствуют планомерному ведению работ. Производство монтажно-сварочных работ в зимнее время имеет свои объективные особенности, связанные с отрицательной температурой воздуха, наличием ветров и обильных снегопадов, которые оказывают существенное влияние на качество сварных конструкций. В зимних условиях стыки трубопроводов, резервуаров и других конструкций сваривают при температуре, как правило, не ниже —50 — 60 °С.

ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЙ НА СВАРОЧНЫЙ ПРОЦЕСС

Для обеспечения нормального технологического процесса сварки в зимних условиях необходимо учитывать особенности формирования швов при минусовой температуре, которые могут отрицательно влиять на структуру, механические свойства и сплошность сварных соединений. При сварке в зимнее время Наблюдается увеличение скорости остывания металла сварочной ванны и околошовной зоны. С понижением температуры с +20 до —50 °С длительность пребывания сварочной ванны в жидком состоянии уменьшается в среднем на 10 %, что оказывает влияние на всплытие неметаллических включений из ванны. В многослойных швах содержание шлаковых включений в зимнее время может повышаться (в декабре — феврале) До 54 %  от общего числа выявленных дефектов, что связано с более сложным удалением шлака со шва после выполнения каждого слоя, особенно при ручной сварке.

Основными факторами в получении требуемых структур и свойств металла околошовной зоны являются термический цикл сварки и его параметры: длительность нагрева и скорость охлаждения в интервале критических температур. Понижение начальной температуры приводит к снижению максимальных температур термического цикла в точках, одинаково удаленных от оси шва.

При температуре наружного воздуха —15 °С и ниже рекомендуется иметь вблизи рабочего места сварщика устройство для обогрева рук, а при температуре ниже —40 °С— теплое помещение. На монтажной площадке сварочные материалы (электроды, флюс, проволока) должны храниться раздельно подаркам и партиям в теплом и сухом помещении. Для работы электроды и флюсы необходимо предварительно просушить и прокалить по режимам, указанным в технических условиях и паспортах, и хранить отдельно от непросушенных и непрокаленных. Просушенные и прокаленные флюс и электроды доставляют на место сварки в количестве, необходимом для работы в одну смену. Для сварки стали класса С60/45 электроды требуется подавать непосредственно из сушильной печи с температурой не ниже 45 °С и использовать в течение 2 ч. У рабочего места сварочные материалы хранят в условиях, исключающих увлажнение.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ СВАРКЕ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

При сварке в зимних условиях возникает необходимость применения дополнительных технологических мероприятий для нормального протекания процесса сварки. К технологическим мероприятиям, регулирующим скорость охлаждения сварного соединения, можно отнести: предварительный подогрев свариваемых изделий, повышение погонной энергии при сварке, сокращение времени технологических перерывов при наложении первого и последующих слоев шва, применение теплоизолирующего пояса.

При сварке в зимних условиях пребывание сварного шва при положительной температуре удается получить, накладывая шов короткими участками. Ручная и полуавтоматическая сварка резервуаров из стали толщиной более 20 мм должна проводиться следующими способами: каскадом, горкой, двусторонней сваркой секциями.

При использовании предварительного подогрева технологический процесс сварки проектируется таким образом, чтобы вРемя между окончанием подогрева и началом сварки корневого слоя  было не более  10 мин. Для меньшей скорости охлаждения сварного соединения и поверхности листов и трубопроводов можно использовать теплоизолирующие пояса, которые изготовляют из асбеста или стеклоткани. В монтажных условиях наиболее целесообразны теплоизолирующие пояса, изготовленные из стекловолокна; они обладают минимальной чувствительностью к увлажнению. Теплоизолирующие пояса применяют для поддержания требуемой температуры подогрева перед началом наложения первого слоя в случае некоторой задержки сварочного процесса. Пояса можно использовать для сохранения тепла после автоматической сварки под флюсом при укрупнении листов в блоки, а труб в секции и после ручной сварки заполняющих слоев.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47858. Педагогіка і психологія в системі наук про людину 1.39 MB
  Протягом сторіч педагогіка розвивалася як практика навчання і виховання дітей. За сучасних умов педагогіку розглядають як науку і практику навчання і виховання людини на всіх вікових етапах її особистісного і професійного розвитку оскільки: сучасна система освіти і виховання стосується практично всіх людей; у багатьох країнах створена система безперервної освіти людини; вона містить у собі всі ланки – від дошкільної установи до професійної підготовки і курсів підвищення кваліфікації. Тобто процес навчання і виховання людини як особлива...
47859. Загальні принципи проектування телефонних мереж 126 KB
  Процес проектування його методи та особливості Основою створення будьякого об’єкта є процес проектування. Проектування – це комплекс робіт який складається з пошуку досліджень розрахунків та конструювання достатнього для створення нового об’єкта чи реконструкції старого що відповідає заданим вимогам. Проектування яке здійснюється людиною з застосуванням комп’ютера наз.
47860. Інформаційні технології 171 KB
  На сучасному етапі розвитку транспортної галузі одним з основних факторів впливу науковотехнічного прогресу на технологічні транспортні процеси є широке застосування нових інформаційних технологій заснованих на використанні сучасних засобів обчислювальної техніки зв’язку та передачі інформації. Інформаційні технології ІТ інформаційнокомунікаційні технології Informtion nd Communiction Technologies ICT Сукупність методів виробничих процесів і програмнотехнічних засобів інтегрованих з метою збирання обробки зберігання...
47861. Економічний аналіз. Конспект лекцій 517 KB
  Мета функціональновартісного аналізу ФВА – попередити зайві витрати на виробництво продукції шляхом удосконалення технології виробництва та конструкції виробів використання більш дешевої сировини і матеріалів. На стадії виготовлення продукції за допомогою ФВА детально вивчається продукція виявляються зайві витрати проводиться усунення зайвих функцій товару і таким чином досягається зниження витрат на виробництво продукції. Прибутком; прогнозування величини кожного з цих показників при заданих значеннях інших; економікостатистичний –...
47862. Інформаційні технології. Конспект лекцій 14.48 MB
  Пристрої візуалізації і подання даних. Способи подання атрибутивних даних. Моделі даних. Створення атрибутивної бази даних
47864. Загальні поняття основ ергономіки 300 KB
  Технічний прогрес у промисловості в транспортній галузі в енергетиці та у військовій справі супроводжується вростанням ролі людини у забезпеченні високої ефективності виробництва. Механізація та автоматизація виробничих процесів упровадження обчислювальної техніки та інформаційних технологій докорінно змінюють діяльність людини висуваючи до неї нові більш високі вимоги збільшуючи при цьому економічну та соціальну значущість результатів її діяльності. Одночасно принцип гуманізації...
47865. Інформаційні системи та технології в торгівлі 623.5 KB
  Між керуючою системою і керованою системою здійснюється взаємозв'язок через інформаційну систему під якою розуміють комунікаційну систему із збору передачі переробки інформації про об'єкт яка постачає працівникам різного рангу інформацію для реалізації функції управління. Друга відмінність полягає у формі передавання інформації. Для АСУТП основною формою передавання інформації є сигнали в АСОУ документи. Роль та місце АСДС в ієрархії управління визначається тим що вона є основним джерелом статистичної інформації конче потрібної для...
47866. Організаційна структура та бюджетні повноваження Державного казначейства України. Функції Державного казначейства України 72 KB
  Саме останні дають нам можливість оцінити якість дії Державного казначейства а також його завдання та обовязки які повязані з його діяльністю. Більше того через функції визначається сутність та основна мета діяльності певного об'єкта в нашому випадку Державного казначейства. На Державне казначейство в Україні покладено виконання таких функцій: здійснення касового виконання державного бюджету та бюджетів самоврядування за доходами та видатками; здійснення контролю за цільовим спрямуванням бюджетних коштів на стадії проведення...