Газоелектричне зварювання труб

Зварювання в середовищі захисних газів, і зокрема вуглекислого газу, є одним з найбільш досконалих способів зварювання, при якому електрична дуга горить між електродним дротом і зварюваним виробом в струмені вуглекислого газу. Струмінь газу безперервно омиває місце зварювання і захищає розплавлену ванну металу від шкідливого впливу кисню та азоту повітря.

Зварювання в середовищі вуглекислого газу застосовують для заварки першого шару шва або зварювання цілком поворотних стиків труб як на централізованих базах, так і при з'єднанні секцій в нитку на трасі. Зварювання першого шару поворотних стиків в середовищі вуглекислого газу на трубозварювальних базах виробляють газоелектричні напівавтоматами або автоматами. Послідуючи шари шва по завареному першому шару (виконаному в вуглекислому газі) можливо робити автоматичним зварюванням під флюсом.

Зварювальні установки в умовах баз і трубозаготівельних заводів складаються з джерела електричного струму, стаціонарного пункту електрогазового живлення в комплекті з полуавтоматами. Джерелом електричного струму на трубозварочній базі можуть бути пересувні електростанції або міська мережа при напрузі 380 В. Для живлення зварювальним струмом газоелектричних напівавтоматів і автоматів на трасі використовують спеціальні пункти електрогазового живлення, які складаються з джерела струму і балонів з вуглекислотою. Джерелами зварювального струму можуть бути зварювальні преобразовачі типу ПСГ-500 і ін..

Напівавтоматичне зварювання стиків труб виконують модернізованими шланговими напівавтоматами, що мають переносний механізм подачі електродного дроту, тримач зі шлангом і пульт управління.

Шланговий тримач напівавтомата служить для підведення зварювального струму, електродного дроту і вуглекислого газу в зону зварювання. Тримач складається з рукоятки, мундштука і сопла для подачі газу до дуги. У рукоятку тримача вмонтований дистанційний вимикач зварювального струму і електродвигуна механізму подачі електродного дроту. Режим напівавтоматичного газоелектричного зварювання зазвичай слідуючий: зварювальний струм 180-220 А, напруга на дузі 24-26 В, швидкість подачі дроту 12-16 м / ч.

Автоматичне зварювання поворотних стиків в середовищі вуглекислого газу виробляють автоматами, що складаються з зварювальної головки, вузла подачі дроту з касетою і пульта управління. Із касети зварювальний дріт діаметром 1,2-1,4 мм надходить в редуктор головки, який призначений для подачи електродного дроту з одночасним коливанням її разом з газовою камерою поперек шва. Вуглекислий газ

Рис. 3. Зварювальна головка

1 - газове сопло, 2 - мундштук, 3 - наконечник, 4 - токопідводящий башмак, 5 - електродний дріт, 6 - газова камера, 7 - штуцер для приєднання шланга подачі вуглекислого газу.

поступає до зварювальної ванні через газову камеру (рис. 3). В газової камері розташований мундштук з наконечником і токопідводящийм башмаком, який створює контакт з електродним дротом, що забезпечує зварювання з мінімальним вильотом дроту. Зварювальна головка розміщується на опорному кронштейні автомата, де також знаходяться касета з електродним дротом і пульт управління.

Автоматичне газоелектричне зварювання поворотних стиків виконують на наступних режимах: напруга на дуги 22-26 В, зварювальний струм для зварювання першого шару 200 - 260 А, для другого і наступних шарів, 180-200 А, скорість подачі дроту 15-25 м / ч. Газоелектричне автоматичне зварювання неповоротних стиків труб робляють спеціальними автоматами. Газоелектричне зварювання неповоротних стиків на трасі виконують наступним чином: прихватку і заварку першого шару роблять напівавтоматами, а наступні шари шва зварюють газоелектричними автоматами.

Стикова контактне зварювання труб.

Контактна стикова зварка труб належить до пресових видів зварювання, при яких зрощування елементів з'єднання проводиться взаімним здавлюванням нагрітих крайок. Існують дві різновиди контактного зварювання: опором і оплавленням. Для зварювання труб використовують метод оплавлення з електричним нагрівом, що забезпечує високі якості зварного з’єднання.

Електроконтактне зварювання труб застосовується в трубопровідном будівництві для з'єднання труб діаметром до 500 мм безпосередньо на трасі при виконанні робіт методом нарощування. В трасових умовах зварювані кінці труб нагрівають спеціальним кільцевим трансформатором, потім їх притискають один до одного, завдяки чому відбувається срощування обох кінців труб.

Електроконтактні стикове зварювання сталевих труб використовують для магістральних трубопроводів. Цим способом можна, зварювати сталеві труби діаметром умовного проходу від 150 до 500 мм з товщиною стінки близько 10 мм.

Питання для самоконтролю.

1. Назвіть технологію виконання робіт при зварюванні поворотних стиків.

2. Перелічте технологію виконання робіт при зварюванні неповоротних стиків.

3. Дайте визначення зварюванню під шаром флюсу.

4. Дайте визначення зварці в середовище вуглекислого газу.

5. Поясніть як виконують поворотне зварювання в середовище вуглекислого газу.

6. Дайте визначення стиковому контактному зварюванню.

7. Поясніть коли використовують електроконтактне стикове зварювання.

8. Поясніть для чого використовують автоматичну зварку під шаром флюсу.

Література.

1. Шальнов А.П. Строительство газових сетей и сооружений.- М.: Стройиздат, 1980.

ЛЕКЦІЯ № 14

ЗМ Технологія будівництва зовнішніх газопроводів

План

1. Газова зварка. Обладнання для газової зварки.

2. Контроль якості зварних зєднаннь. Методи і норми контролю.

1. Газова зварка. Обладнання для газової зварки.

Ручне газове зварювання застосовується в тих випадках, коли потрібно одержати з'єднання металу малої товщини. Тому вона знаходить широке застосування при монтажі внутрішньобудинкових газопроводів, діаметри яких відносно малі, не перевищують 57 мм. Ручне газове (ацетиленовий) зварювання здійснюється полум'ям, яке утворюється в результаті спалювання суміші кисню з ацетиленом, при цьому температура полум'я досягається 3150 ° С. У цьому полум'ї розплавляються кромки зварюємих труб і дріт присадочного металу, за допомогою котрого формується зварний шов.

Розрізняють два способи газового зварювання, лівий і правий. При лівому способі попереду переміщається присадний метал, а за ним справа наліво пересувається пальник. При правом способі спереду - зліва направо - переміщається пальник, а за ним присадний метал, який розташовується між швом і пальником. Правий спосіб більш економічний і більш продуктивний. Для зварювання труб газопроводів може бути застосований як лівий, так і правий способи зварювання. Виконується зварювання тільки в один шар.

Для ацетиленового зварювання вживається присадний дріт (присадочні стрижні) марок Св-08А й Св-08 діаметром від 1 до 12 мм. Технологія ручного ацетиленового зварювання труб зводиться до наступного. Поворотні стики зварюють за один прохід при поступовому поверненні труби, яке проводиться після того, як буде зварена ділянка труби в 60-70 ° в полувертикальном положенні. Полум'я при зварюванні має бути нейтральним. Потужність його підбирається з розрахунку витрати 100-125 л ацетилену в годину на 1 мм товщіни стінки при тиску кисню 2,5-3 кгс/см².

Неповоротні стики зварюються також за один прохід в два прийоми: починають зварювання в нижній частині труби і доводять до крайньої верхньої точки, другу частину стику зварюють, починаючи з тієї ж нижньої точки, і закінчують в крайньому верхньому положенні. Нижню точку зпочатку зварювання кілька зміщують з вертикальної осі. Потужність полум'я для неповоротного зварювання підраховують з розрахунку витрати 80-100 л ацетілена на годину на 1 мм товщини стінки труби. Для газового зварювання кисень доставляють на будівництво в балонах під тиском 150 кгс/см² (15 МПа). Ацетилен може транспортуватися до місця роботи в готовому вигляді в балонах або вироблятися на місці шляхом розкладання карбіду кальцію в газогенераторах. При отриманні ацетилену безпосередньо на місці робіт з карбіду кальцію використуются генератори різних видів і продуктивностей. На будівництві газових мереж зазвичай застосовують пересувні генератори.

Отримання киснево-ацетиленової суміші і спалювання її для газового зварювання виробляється за допомогою ручних зварювальних пальників, до яких гази підводяться резинотканинними рукавами. У промисловості найбільш широке поширення знайшли інжекторні пальники типів ГС (пальник зварювальний) і ГСМ (пальник зварювальний малий).

Пальник ГС призначен для ручного зварювання металу толщиной від 0,5 до 30 мм і розрахована на роботу з сімома зміними наконічниками № 1-7, забезпечують зварювання металу зазначених вище товщин. Всі наконічники можуть працювати нор-мально при тиску кисню 1-4 ати і ацетилену - понад 0,01 ати. Пальник ГСМ застосовується при зварюванні тонкостінних виробів з металу товщиною від 0,5 до 7 мм і забезпечується комплектом наконечників № 1-4, які забезпечують витрату ацетил-лена 50-70 л / ч.

При газовому різанні (кисневої) метал згоряє в струмені кисню і цім струменем видаляються утворюємі оксиди. Перед початком газового різання метал підігрівають до температури, достатньої для займання його в струмені кисню. Практично цей прогрів здійснюється полум'ям, забезпечуванним за можливістю коротким проміжком часу температуру до 1300-1350 ° С. Найбільше поширення для цієї мети отримав нагрів газовим подогреваючим полум'ям при спалюванні киснево-ацетиленової суміші, суміші кисню з парами газу або бензину, а також з пропан-бутаном. Як устаткування для газового різання використовують спеціальні різаки та обладнання, що застосовується для газової звароки, а також керосінорізи.

На будівництві газопроводів газове різання застосовується при спорудженні кривих ділянок трубопроводу (для підготовки косих стиків), при видаленні дефектних ділянок трубопровода, при врізанні відводів та в інших місцях. Для роботи в трасових умовах пост для газового різання повинен мати ацетиленовий генератор або балони зі скрапленим ацетиленом, а при використанні газу або бензину - керосінорези, кисневі балони з редуктором, різак для ручного кислородноацетиленового різання, а для газового або бензинового різання - спеціальний різак. Різання труб роблять так, щоб поверхня кромок після газового різання мала необхідний кут скосу і був рівний, без вихватів, напливів шлаку.

2. Контроль якості зварних зєднаннь. Методи і норми контролю.

Контроль якості зварних швів здійснюють протягом усього періоду зварювальних робіт, включаючи і підготовку до зварювання. При цьому перевіряють якість застосовуємих матеріалів; технічний стан зварювального обладнання та інструментів, а також кваліфікацію зварювальників, якість робіт з операцій при складанні, прихватці та накладенні швів; зварні шви (зовнішнім оглядом). Контроль також включає перевірку фізичними методами суцільності швів, механічними випробуваннями зразків з контрольних стиків і пневматичними або гідравлічними випробуваннями при закінченні будівництва газопроводу.

Усі поступаючі на будівництво матеріали перевіряють шляхом порівняння характеристик, зазначених у сертифікатах, відповідно до вимог ГОСТів, Будівельних норм і правил і технічних умов, а також ретельно зовнішнім оглядом.

До початку і в період ведення робіт перевіряють технічний стан зварювального обладнання та інструменту, а також за документами і при необхідності на пробному стику проводять перевірку кваліфікації зварника. Виконавець робіт фіксує в зварювальному журналі результати поопераційного контролю і складає схему стиків.

В процесі поопераційного контролю при дуговой і газовой зварці перевіряють правильність центрування труб, збігання кромок, величину зазору, скіс кромок, притуплення і зачистку кромок перед зварюванням, розташування і якість прихваток. Крім цього, перевіряють режим зварювання, порядок накладання окремих шарів шва, форму шарів шва, зачистку шлаку, відсутність підрізів, пор, тріщин та інших зовнішніх дефектів шва.

При проведенні зовнішнього огляду стику до нього пред'являють такі вимоги: поверхня наплавленого металу по всьому периметру повинна бути злегка випуклою з плавним переходом від наплавленого до основного металу без подрізів, на шві не повинно бути незаварених кратерів, висота посилення шва повинна бути рівною і знаходитися в межах 1-3 мм і разом з тим не повинна перевищувати 40% товщини стінки труби, ширина зварного шва не повинна перевищувати більш ніж в 2,5 рази товщини стінки труб, не допускається наявність в шві тріщин будь-яких розмірів, пор, напливів, кратерів і грубої лускатісті. При контролі зварних з'єднань керуються ГОСТ 3242-69.

Зварні з'єднання повинні мати такі механічні властивості: межа міцності - не менше нижньої межі міцності основного металу труб, встановленого стандартами або технічними умовами на ці труби, кут загибу - не менше 120 ° для всіх видів зварювання, крім газової або пресової, для яких допускається кут загибу не менше 100°.

Для механічних випробувань зварних стиків, виконаних дуговим і газовим зварюванням, з стику вирізають три зразки з незнятим посиленням для випробувань на розтяг (розрив) і не менше трьох зразків зі знятим посиленням для випробувань на ізгиб (загіб). Зразки виготовляють по ГОСТ 6996-66. Результати випробувань на розтяг і ізгіб визначають як середнє арифметичне результатів, отриманих при випробуванні зразків для зазначених видів випробувань. Результати механічних випробувань вважають незадовільними, якщо:

середньоарифметичне значення результатів випробувань на розтяг і ізгіб нижче зазначених;

результат випробувань хоча б одного зразка на 10% нижче зазначених, крім результатів на ізгіб зразків, зварених пресованим зварюванням, у яких кут загибу одного із зразків може мати і меншу величину, але не менше 40 °.

Механічних випробувань зварних стиків підземних, надземних і внутрішніх сталевих газопроводів, зварених дуговим або газовим зварюванням, незалежно від робочого тиску газу має піддаватися наступна кількість стиків (крім пробних), зварених кожним зварником протягом календарного місяця: на газопроводах діаметром менше 50 м - 2%, на газопроводах діаметром 50 мм і біль - 0,5%, але не менше двох стиків діаметром до 75 мм, зварених кожним зварником за місяць, і не менше одного стику діаметром більше 75 мм.

Механічні випробування зварних з'єднань труб діаметром менше 65 мм виробляють на цілих стиках на розтяг і сплющення по ГОСТ 6996-66. Для цих діаметрів половину вирізаних контрольних стиків випробують на розтягування і половинуна сплющування.

При недостатній потужності розривних машин випробування стикових з'єднань труб умовним діаметром більше 50 мм дозволяється проводити на зразках типу XII і XIII по ГОСТ 6996-66. Результати випробувань на сплющування вважають по-зитивними, якщо величина просвіту між стискаютчими поверхнями преса при появі першої тріщини на зварном шві не буде перевищувати: для труб умовним діаметром менше 50 мм - 5 s; для труб умовним діаметром понад 65 мм, 6 s (де s - товщина стінки труби).

Результати випробувань цілих стиків на розтяг повинні задовольняти зазначеним вище вимогам. При отриманні незадовільних результатів будь-якого виду механічних випробувань зразків зварного шва при дуговому, газовому і пресовому зварюванні роблять повторне випробування з цього ж виду випробувань подвоєної кількості зразків.

У разі отримання при повторних випробуваннях незадовільних результатів хоча б на одному зразку всі стики, зварені зварником на даному об'єкті, піддають тщатель-ному огляду і 100%-ной перевірці фізичними методами контролю. Зварювальника від роботи усувають і допускають до роботи тільки після проходження практики і отримання позитивного результату випробувань пробного стику.

К фізичним методам контролю, що застосовуються на будівництві газопроводів, відноситься просвічування стиків рентгеновскими променями або гамма-променями. Просвічування стиків рентгенівськими та гамма-променями засноване на неоднаковомунтенсивності проникнення цих променів через речовини різної щільності. Так, наприклад, якщо в зварному стику є тріщини та пори, шлакові включення або непровар, то через ці дефекти інтенсивність проходження гамма-променів буде різною і на фотоплівці будуть зафіксовані різні сліди, за якими на підставі еталонів або дефектомеров можливо судити про характер і величиноу дефектів.

а)

Рис. 4. Способи просвічування зварних стиків

а - за одну установку ампули всередині труби; б - ділянками шва за кілька устано вок ампули з зовнішнього боку труби; в - через стінку труби.

Для просвічування зварних швів гамма-променями в залежністьмости від контрольованого металу шва і його товщини використовують наступні ізотопи: кобальт-60, цезій-137, іридій-192, європій-152-154, туллій-170. Просвічуванням за допомогою цих ізотопів можуть бути виявлені макродефектів зварних швів розміром (в глибину), 3-5% товщини просвічуваного металу.

Гамма-променями виявляють тріщини в зварних стиках, непровари, шлакові включення, пори, а також зовнішні дефекти у вигляді підрізів, зміщення кромок, нерівномірності посилення. В трубопровідному будівництві для контролю зварнихних швів застосовують три способи просвічування: за одну установку ампули всередині труб при розміщенні фотоплівки по зовнішній поверхні труби; ділянками шва за кілька установок ампули з зовнішнього боку труби і розташуванням плівки на внутрішній поверхні труби, через стінку труби (рис. 4).

Просвічування від джерела випромінювання, розташованого в центрі труби, дає кращі результати, але використовують його рідко, так як при роботі з відкритою ампулою підвищується ймовірність опромінення. Просвічування шва ділянками за кілька установок джерела випромінювання та розташування плівки на внутрішньої поверхні труби застосовують у тих випадках, коли можливий доступ всередину труби для розміщення плівки. Освічування шва через стінку труби виконують на невеликих ділянках стику, при цьому ампулу, що знаходиться біля зовнішньої поверхні труби, розташовують так, щоб стик опромінювався під кутом 10-15 ° до осі труби.

Гамма-промені дуже шкідливі для здоров'я людини, тому ампули з ізотопами поміщають в контейнери, які мають захистні стінки для запобігання від поширення гаммапромінів. Зберігають контейнери з ампулами в спеціальних сховищах. Просвічування зварних стиків рентгенівськими променями по характеру його виконання мало відрізняється від гаммаграфірованя. Рентгеноскопію виробляють приладами РУП-180 і РАП-130 і ін

При перевірці стиків фізичними методами контролю магнітографічним та ультразвуковим методами дозволяється використовувати тільки в поєднанні з методом просвічування рентгенівськими або гамма-променями, якими повинно бути перевірено не менше 20% загальної кількості стиків, що підлягають контролю, але не менше одного стику, звареного кожним зварником на об'єкті. Норми контролю зварних стиків газопроводів фізичними методами наведені в СНиП ІІІ-29-76, § 2.25.

Зварні стики газопроводів бракують при наявності наступних дефектів:

тріщин будь-яких розмірів і напрямків;

непровару в корені шва глибиною понад 15% товщини стінки при зварці і 10%-при газовій зварці в з'єднаннях, доступних для зварювання тільки з одного боку. При сумарній довжині непровару в корені шва більш 1/3 периметра шов повинен бракуватися незалежно від його глибини;

газових пор і шлакових включень шва по групах А і Б ГОСТ 7512-75 розміром по глибині більше 15% товщини стінки труби, звареної електродугової зварюванням, і 10%-зваренної газовим зварюванням; скупчень газових пір в окремих ділянках шва по групі В ГОСТ 7512-75 понад 5 шт. на 1 см² площі шва при глибіні більше 10% товщини стінки, у кількості більше трьох скупчень по периметру шва для всіх видів зварювання;

при поєднанні в шві непровару довжиною понад 50 мм, і шлакових включень і газових пір по групах Б і В ГОСТ 7512 - 75 при глибині дефектів більше 10% товщини стінки.

Якщо довжина дефектної частини шва менше 30% його загальної довжини, дозволяється виправлення стику, звареного дуговим методом зварювання, шляхом видалення дефектної частини і заварки нового з подальшою перевіркою фізичними методами контролю всього зварного шва. Виправлення дефектів шва, звареного газовим зварюванням, і виправлення зварювання підчеканкою забороняється.

При незадовільних результатах перевірки физичними методами контролю якості зварних стиків газопроводів з тиском газу до 6 кгс/см² (0,6 МПа), роблять перевірку подвоєного числа стиків. При виявленні при повторній перевірці хоча б одного стику незадовільної якості перевіряють усі стики, виконані зварювальником на об'єкті.

Питання для самоконтролю.

1. Дайте визначення ручному газовому зварюванню.

2. Поясніть яки способи газового зварювання існують.

3. Приведіть технологію ручного ацителенового зварювання труб.

4. Поясніть для чого на будівництві газопроводів застосовують газове різання.

5. Поясніть у чому полягає контроль якості зварних швів.

6. Назвіть фізични методи контролю зварних стиків.

7. Поясніть як виконують просвічування стиків.

8. Приведіть дефекти при наявності яких бракують зварні стики газопроводів.

Література.

1. Шальнов А.П. Строительство газових сетей и сооружений.- М.: Стройиздат, 1980.

ЛЕКЦІЯ № 15

ЗМ Технологія будівництва зовнішніх газопроводів

План

1. Способи укладання газопроводів.

2. Обладнання для трубоукладальних робіт (крани, трубоукладальники), монтажні і захватні пристрої.

1. Способи укладання газопроводів.

Укладання сталевих газопроводів в залежності від умов робіт (польових або міських), а також від діаметра газопроводу виробляють різними метода-ми. У польових умовах, де фронт робіт не обмежений, газопровод укладають в траншею у вигляді безперервної гнучкої нитки, довжина якої може досягати декількох сотень метрів і навіть кілометрів.

Укладати газопровід у вигляді безперервної нитки можна наступним чи-ном. Зварений і ізольований трубопровід укладають поблизу від бровки траншеї на лежні або земляні подушки (призми), а потім за допомогою трубоукладачів опускают в траншею.

Для цього використовують не менше двох трубоукладачів (з відстанью між ними 25-35 м), які ставлять вздовж траншеї з боку підготовленого до спуску трубопроводу. Трубопровод піднімають на висоту не більше 1 - 1,2 м і у висячому положении переміщують на середину траншеї, змінюючи виліт стріли, а потім опускають на дно траншеї. Трубоукладачі використовують різної вантажопідйомності в залежності від діаметру труб. Оскільки поверхня газопроводу ізольована, в якості захватних пристосувань використовують м'які стропи - рушники.

На міських вулицях газопроводи укладають пугами і секціями невеликої довжини головним чином через часті підземні перетини. Для укладання секцій використовують автомобільні крани, самохідні на пневматичному ходу, крани- екскаватори на пневмоколісному ходу і трубоукладачі. Монтажні крани розставляють за схемою, показаної на рис. 1.

а)

Монтажний кран підбирають по фактичній вазі опускаємої секції, що припадає на один кран, при відповідному вильоті стріли. За умовами техніки безпеки і уникнення пошкодження ізоляції при укладанні секції газопроводу в траншею потрібно застосовувати не менше двох кранів. При використанні самохідних стрілових кранів останні розміщують так, щоб укладення пуг можливо було вести з одночасним поворотом стріл обох кранів (рис. 1, а).

Трубоукладачі в міських умовах застосовують в тих випадках, коли немає небезпеки пошкодження дорожніх покриттів. У міських умовах укладання труб у траншею пугами ведуть зазвичай потоковим способом по захватной системі. В цьому випадку пуги роблять по можливості однакової довжини. Доцільно виробляти укрупнювальне збирання і зварювання труб або секцій в пуги на бермі траншеї довжиною на захватку. Якщо ж роботи ведуть не по захватках, то довжину секції слід призначати з умови вантажо-підйомності застосовуваних па майданчику підйомних механізмів з ураху-ванням відстані між підземними перетинами.

На роботах короткими захватками (довжиною 25-35 м) доцільно викорис-товувати метод монтажу з транспортних засобів. В цьому випадку привезену на автомашинах (зі спеціальним причепом) секцію укладають кранами в траншею безпосередньо з автомашин. Після укладання трубопроводу в тран-шею приступають до збірки неповоротних стиків. Збірку стиків труб на дні траншеї і підготовку їх під зварювання можна вести за допомогою тих же трубоукладачів, автокранів, триног або спеціальних пристосувань. Після складання неповоротних стиків приступають до прихватки, а потім до зварю-вання. Для розміщення зварника при зварюванні неповоротних стиків на дні траншеї риють приямок.