Мустафін Ф
Продуктивність зварювання. Зварювання є ключовою операцією при будівництві трубопроводів, і час, необхідний для завершення будівництва, безпосередньо залежить від швидкості виконання зварювальних робіт. На продуктивність зварювання можуть також впливати інші фактори, наприклад, підготовка траси, розкладка труб, переміщення обладнання, тривалість контролю якості тощо.
Час на переміщення обладнання — це час між закінченням зварювання кореневого шва на одному стику і початком зварювання кореневого шва. наступному. Час одного циклу зварювання - це час на переміщення обладнання плюс час, необхідний для зварювання шва. Продуктивність зварювання для наземних трубопроводів може досягати 16—18 стиків на годину залежно від діаметра труби. Ця продуктивність досягається при виконанні наступних умов:
внутрішній центратор звільняється і пересувається до наступного стику відразу після закінчення зварювання кореня шва;
час на переміщення обладнання складає приблизно 2 хв;
дві зварювальні станції використовують для кожного заповнювального шару і три станції — для облицювального шару з метою підтримання однакового темпу на всіх операціях.
Реальні цифри, засновані на практичному досвіді зварювання в трасових умовах, як правило, коливаються від 8 до 15 стиків на годину.
Для укладання морських трубопроводів застосовують трубоукладальні баржі, які знаходяться в роботі 24 години на добу і мають додаткові зварювальні станції. Через високу вартість оренди трубопровідних барж головною умовою будівництва морських трубопроводів вважається необхідність укладання трубопроводів у максимально можливому темпі. Основним способом з'єднання труб є автоматичназварювання.
Продуктивність зварювання при укладанні морських трубопроводів з використанням системи CRC-Evans складає 190 - 215 стиків на добу. Цю продуктивність досягають при
Бригада зварювання кореня шва
Бригади зварювання заповнювачів
та гарячого проходу
та облицювальних шарів
Мал. 3.61. Колона автоматичного зварювання CRC-Evans
виконанні наступних умов:
товщина стінки труби — до 18 мм, тобто не більше трьох шарів, що заповнюють;
трубоукладальна баржа має п'ять зварювальних станцій; використовуються поодинокі труби завдовжки до 12 м; ефективність роботи баржі (без урахування часу на зварювання)
становить 80%; час на укладання труби - 2,5 хв;
кількість стиків, що підлягають ремонту, становить не більше 4 %.
3.7. НАПІВАВТОМАТИЧНЕ ЗВАРЮВАННЯ САМОЗАХИСНОГО ПОРОШКОВОГО ДРОТА ТИПУ ІННЕРШИЛД
3.7.1. Технологія напівавтоматичного зварювання самозахисним порошковим дротом типу Іннершилд
Галузь застосування. Спосіб напівавтоматичного зварювання самозахисним дротом Іннершилд призначений для зварювання заповнювальних і облицювальних шарів шва неповоротних і поворотних стиків труб діаметром 325—1220 мм з товщинами стінок 6 — 20 мм включно [8, 16].
Зварювальні матеріали. Порошковий дріт — зварювальний матеріал, що є сталевою оболонкою, заповненою порошкоподібним наповнювачем. Це ніби електрод, ви повернуто навиворіт. Але при цьому електрод нескінченної довжини.
До складу наповнювача порошкового дроту входять такі компоненти:
газоутворювальні - забезпечують захист розплавлених крапель та зварювальної ванни від азоту та кисню повітря (мармур, целюлоза та карбонати Са, Na, Mg);
шлакоутворювальні - сполуки, що утворюютьшлаковий захист (рутиловий концентрат, флюоритовий концентрат, алюмосилікати),
розкислювачі - беруть участь у металургійних процесах,
що протікають у зварювальній ванні, забезпечуючи металургійну якість зварного шва (феромарганець, феротитан);
металеві складові — підвищують продуктивність наплавлення (металевий порошок, сполуки заліза).
Для зварювання газо-, нафтопроводів можуть застосовуватися лише спеціальні самозахисні порошкові дроти виробництва фірми "Лінкольн Електрик" (США).
Марку самозахисного порошкового дроту вибирають залежно від класу міцності зварюваних труб:
для зварювання стиків труб із сталей із нормативною межею міцності до 530 МПа включно застосовується самозахисний порошковий дріт марки NR-207 діаметром 1,7 мм;
для зварювання стиків труб із сталей з нормативною межею міцності від 540 до 590 МПа включно застосовується самозахисний порошковий дріт марки (NR-208H діаметром 1,7 мм та 2,0 мм).
Обидві марки дроту атестовані в установленому порядку та допущені для зварювання стиків труб газо-, нафтопроводів різного діаметру та товщин стінок.
Порошковий дріт, що поставляється для використання в трасових умовах, повинен бути упакований у герметичні поліетиленові відра. У кожному відрі знаходиться по чотири котушки вагою 6,3 кг.
Переваги процесу. Спосіб зварювання самозахисним порошковим дротом має такі особливості, що зумовлюють його переваги перед ручним дуговим зварюванням покритими електродами:
висока лінійна швидкість зварювання (14 – 20 м/год у порівнянні з 4 – 8 м/год для електродів з основним видом покриття);
можливість форсувати режим зварювання, наприклад, при використанні дроту діаметром1,98 мм підвищується продуктивність наплавлення на 50 — 75 % порівняно з ручним дуговим зварюванням електродами з основним видом покриття діаметром 4,0 мм, для яких продуктивність наплавлення становить 1,4-1,5 кг/год;
більш висока ефективність роботи зварювальника у зв'язку з відсутністю необхідності зупиняти процес зварювання для зміни електродів;
низький відсоток ремонту зварних швів за рахунок можливості
виплавити дефекти, використовуючи характерну для способу високу густину струму;
можливість здійснення зварювання при сильному вітрі за рахунок особливої системи захисту крапель розплавленого металу та ванни;
усунення значної кількості дефектів, які зазвичай утворюються при обриві і запаленні дуги при частій зміні електрода;
відсутність необхідності сушіння дроту перед використанням;
можливість використання способу для зварювання захлестів та при спеціальних зварювальних роботах;
техніка зварювання порошковим дротом досить проста, термін навчання зварювальників становить 10 — 20 днів.
Деякі недоліки, що виникають при зварюванні порошковим дротом:
процес зварювання дротом Іннершилд відбувається на високому струмі (230 - 300 А) і супроводжується досить великим раз бризкуванням. При цьому краплі мають високу температуру. У зв'язку з цим при зварюванні дротом типу Іннершилд (особливо для дроту діаметром 2,0 мм) необхідне використання спеціального одягу (шкіряні костюми) і масок (фіброметал).
дріт має гігієнічний сертифікат, проте процес супроводжується підвищеним аерозолевиділенням.
Самозахисний порошковий дріт може бути використаний у складі наступних комбінованих технологічних
зварювання кореневого шару електродами з основним видомпокриття та всіх наступних шарів дротом типу Іннершилд;
зварювання кореневого шару шва та "гарячого" проходу електродами з целюлозним видом покриття та всіх наступних шарів дротом типу Іннершилд;
зварювання кореневого шару шва електродами з целюлозним видом покриття, "гарячого" проходу та всіх наступних шарів дротом типу Іннершилд;
зварювання кореневого шару шва напівавтоматичним зварюванням в середовищі вуглекислого газу методом STT та всіх наступних шарів дротом типу Іннершилд.
При зварюванні згідно з першим технологічним варіантом кореневий шар шва повинен виконуватися електродами типу Е50А (Е7016) діаметром 2,5 - 3,25 мм марок ЛБ-52У, Лінкольн 16П, Фенікс К50Р Мод, ОК 53.70 та ін.
При зварюванні відповідно до другого і третього технологічних варіантів кореневий шар шва виконується електродами типу Е42 - Е50 (Е6010-Е7010) діаметром 3,2-4,0 мм марок Флітвелд5П +, Пайпвелд 6010, Фоке Мета та ін.
При зварюванні згідно з четвертим технологічним варіантом кореневий шар шва виконується дротом суцільного перерізу марки L-56 діаметром 1,14 мм.
Зварювання "гарячого" проходу допускається виконувати як елект родами з целюлозним видом покриття (другий технологічний варіант зварювання), так і дротом типу Іннершилд (третій технологічний варіант зварювання).
У процесі роботи з використанням самозахисного порошкового дроту слід враховувати такі технологічні особливості:
кореневий шар шва виконується електродами з основним чи целюлозним видами покриття. У разі використання для зварювання кореневого шару шва електродів з целюлозним видом покриття "гарячий" прохід виконується або також електродами з целюлозним видом покриття, або порошковим дротом. Більш кращим з поглядузабезпечення бездефектного зварювання є варіант виконання "гарячого" проходу порошковим дротом (за рахунок більш високих значень щільності струму і, відповідно, ефективного видалення шлаку з "кишень"). Однак при зварюванні труб великого діаметра дана технологія економічно мало виправдана через те, що вимагає витрат на придбання додаткових комплектів обладнання та навчання ланки, що виконує кореневий шар шва, як техніці зварювання порошковим дротом, так і техніці зварювання електродами з целюлозним видом покриття ;
перед виконанням першого шару порошковим дротом необхідно ретельно (до чистого металу) зачистити абразивним колом (товщиною 3 - 4 мм) попередньо зварений електродами кореневий шар шва або "гарячий" прохід;
процес зварювання порошковим дротом завжди виконується на постійному струмі прямої полярності;
Мал. 3.62. Зварювання дротом Іннершилд:
а - процес зварювання; б - форма шва, отримана при зварюванні
напрямок зварювання - на спуск; починати зварювання слід завжди при вильоті дроту.
15 мм (рис. 3.63). При цьому зріз дроту злегка стикається з трубою або трохи піднятий над поверхнею. Після запалювання дуги виліт електрода (дроту) має бути збільшений до 20 мм. У стельовому положенні рекомендується збільшити
Мал. 3.63. Визначення вильоту дроту
ни призводить до появи пористості, а збільшення - до недостатнього розігріву кінця дроту, внаслідок чого вона починає стукати по трубі; процес зварювання стає нестабільним;
кут нахилу електрода постійно змінюється в процесі зварювання (рис. 3.64):
у точці початку зварювання (О 00 ) кут повинен становити 20 - 30 градусів;
Мал.3.64. Зміна кута нахилу дроту під час руху по пери метру труби
при русі від О 00 до З 0 0 кут поступово збільшується до 45 - 50 градусів;
від З 0 0 до 5 0 0 кут поступово доводиться до 0 градусів (перпендикулярно тілу труби);
від 5 00 до 00 кут доводять до 10-15 градусів "кутом вперед". При зміні кута нахилу деякою мірою можна конт
ролювати ступінь проплавлення. При зменшенні кута ступінь проплавлення збільшується, при збільшенні кута зменшується.
У разі зварювання труб з товщинами стінок до 12 мм використовують традиційний для ручного дугового зварювання порядок заповнення обробки, при якому кожен шар шва виконується за один прохід. Рекомендована техніка - прямий рух без поперечних коливань або з невеликими поперечними коливаннями.
Мал. 3.65. Схема заповнення обробки труб з товщиною до 12 мм зі стандартним 30-градусним скосом кромок.
Для труб з товщинами більше 12 мм використовують наступний ряд заповнення обробки:
два перші заповнюючі шари виконують за принципом "шар за один прохід";
при зварюванні всіх наступних шарів для забезпечення збалансованого заповнення обробки застосовують техніку накладання перекриваючих валиків. При цьому формування шару відбувається за два проходи за рахунок валиків, що перекривають один одного. Можна застосовувати невеликі поперечні коливання для забезпечення більш плавного переходу шва до основного металу;
облицювальний шар виконують за два-три проходи (залежно від товщини стінки і ширини розкриття обробки).
Допускається виконання облицювального шару за один прохід для труб з товщинами стінок до 16 мм, проте при товщинах стін-
Мал. 3.66. Схема заповнення обробки труб з товщиною більше12 мм зі стандартним 30-градусним скосом країв
ки 14 - 16 мм погіршується зовнішній вигляд шва і можуть утворитися підрізи облицювального шару.
При комбінованій (двокосій) обробці техніка зварювання та порядок заповнення обробки не має великих відмінностей у порівнянні зі зварюванням труб товщиною понад 12 мм зі стандартним 30-градусним скосом кромок. Для третього і наступних заповнювальних і облицювальних проходів також рекомендується техніка накладання валиків, що перекриваються, що полегшує процес зварювання і дозволяє отримати оптимальні механічні властивості зварного з'єднання і найбільш сприятливу форму облицювального шару.
У зв'язку з великою лінійною швидкістю зварювання і особливістю формування зварного шва у вертикальній площині перед виконанням облицювального шару в положенні I 0 0 - 5 0 0 (2 00 - 4 00) виконують додатковий (коригуючий) шар. Коректируючий шар дозволяє забезпечити рівномірність заповнення обробки перед накладенням облицювального шару (шарів). Розташування та кількість коригувальних шарів залежить від товщини
Мал. 3.67. Схема заповнення обробки труб з двокосою обробкою кро мок