Сварка магистральных газонефтепроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО КУРСУ:

«Сварка магистральных трубопроводов»



Содержание

Введение

1. Технология сварки труб на трубосварочной базе в трехтрубные секции

2. Оборудование трубосварочной базы

2.1 Вращатель

2.2 Перегружатель

2.3 Роликовые опоры

2.4 Тяговая лебедка

2.5 Сварочная головка

2.6 Передвижная электростанция

2.7 Выпрямитель

2.8 Станок для очистки и намотки проволоки

2.9 Печь

2.10 Станок СПК

2.11 Механизм подачи проволоки

2.12 Материалы

3. Сборка и технология сварки трубных секций в трассовых условиях поточным методом с применением процесса сварки Иннершилд

4. Расчет разжимного усилия центратора ЦВ-124П

5. Работы при выполнении захлеста

5.1 Технология производства работ на захлестах

5.2 Оборудование для проведения работ на захлестах

5.2.1 Машина для газовой резки

5.2.2 Баллоны для сжатых газов

5.2.3 Газовые редукторы

5.2.4 Рукава (шланги)

6. Выбор оборудования, инструмента и приспособлений

6.1 Источник сварочного тока

6.2 Механизм подачи проволоки

6.3 Оборудование для правки концов труб

6.4 Оборудование для зачистки кромок под сварку

6.5 Оборудование для подогрева и термической обработки стыков труб

6.6 Сварочный агрегат

6.7 Сварочный кабель

6.8 Светофильтры

6.9 Сварочные материалы

7. Расчет режима сварки с применением процесса Иннершилд

8. Расчет времени сварки участка трубопровода Ш 1220ґ16 мм протяженностью 100 км

8.1 Техническое нормирование сварочно-монтажных работ

8.2 Нормирование ручной электродуговой сварки

8.3 Расход газа

8.4 Расход электродов

9. Контроль качества сварных соединений

9.1 Дефекты в сварных соединениях

9.2 Радиографический метод контроля

9.3 Ультразвуковой контроль

10. Расчет экспозиции для рентгеновского контроля

11. Техника безопасности при работе на трубосварочной базе

Список литературы



Введение

В последние годы при строительстве магистральных трубопроводов нашли применение механизированные процессы: полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой проволокой Иннершилд, полуавтоматическая сварка проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом STT, а также автоматическая сварка в среде защитных газов фирмы CRC --Evans AW, автоматическая сварка под флюсом на трубосварочных базах, стыковая электроконтактная сварка непрерывным оплавлением.

Развитие механизированной и автоматизированной сварки, которые в сочетании с совершенствованием геометрии свариваемых кромок труб обеспечивают высокую стабильность технологических программ и высокое качество сварных соединений, не исключает применения ручной электродуговой сварки трубопроводов, в том числе для выполнения специальных работы исправления дефектов. Специальные работы предусматривают сварку крановых узлов, криволинейных участков, захлестов, катушек и других особо ответственных сварных соединений, при подготовке которых зачастую используют термическую резку кромок в процессе их подгонки.

Современные магистральные газонефтепроводы России работают под давлением до 8,4 МПа и, начиная с 1980-х годов, используют трубные стали класса прочности Х70. Сварочные работы ведут, применяя большое количество марок электродов для ручной дуговой сварки, проволок сплошного сечения и порошковых, т.е. весь набор сварочных материалов. За рубежом проложены первые наземные трубопроводы на давление более 1 МПа из стали класса прочности Х80 с минимальным пределом прочности 550 МПа и проводятся исследования по строительству морских трубопроводов из этих сталей.



1. Технология сварки труб на трубосварочной базе в трехтрубные секции

Полевые трубосварочные базы применяют для механизированной сборки и сварки отдельных труб в секции длиной 24--36 м и более. Применение трубосварочных баз позволяет механизировать сборочные операции, применить высокопроизводительные методы сварки, организовать поточный контроль качества сварочных работ.

Для сборки и соединения труб в секции с применением автоматической сварки под флюсом применяется полустационарная сварочная база, состоящая из механизированной трубосварочной линии МТЛ - 121 и полевой автосварочной установки ПАУ-602.

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.

Технологический процесс сборки и сварки секций на линии сборки труб осуществляется следующим образом. В начале работы трубы укладывают трубоукладчиком на приемочный стеллаж, где производят подготовительные операции. Затем одиночные трубы при помощи отсекателей поочередно отделяют от остальных труб, передавая их на рольганги продольного перемещения. После укладки первой трубы на рольганг линии она перемещается вправо (или влево) на позицию сборки. Далее на рольганг линии подают вторую трубу и отправляют на позицию сборки. Затем подается третья труба, которая остается на позиции сборки. После две крайние трубы подводятся к средней до соприкосновения кромок и осуществляется сборка секции с установкой внутренних центраторов. При этом собирается вначале один стык на прихватках, а затем второй. Трубы при сборке можно перемещать с помощью рольганга или приводом штанги центратора. После того как сварщики проварят две трети периметра каждого стыка, собираемую секцию устанавливают так, чтобы непроваренный участок стыка оказался в верхнем положении и ручная сварка осуществлялась не в потолочном положении, а в нижнем. После выхода центраторов из полости труб и перемещения их на лотке в исходное положение секция передается на вращатель и поворачивается на 180°.

Сборочно-сварочные работы на линиях сборки труб ведутся в освещенной кабине, что позволяет вести работы в две смены и при плохой погоде. Сварка первого слоя ручным или полуавтоматическим методом обеспечивает получение качественного сварного соединения. Сварка последующих слоев швов выполняется под флюсом на полевых автосварочных установках ПАУ-602, где секция накатывается на роликоопоры. Вращение секции осуществляется торцовым или роликовым вращателями. Наружная сварка швов может осуществляться одновременно двумя автоматами, что повышает производительность сварочной установки. Полностью сваренные стыки секций труб контролируют на стеллажах готовой продукции и вывозят на трассу.

Техническая характеристика ПАУ-602

Параметры	ПАУ-602
Диаметр свариваемых труб, мм	720-1420
Сварочный ток, А	До 600
Диаметр электродной проволоки, мм	2-3
Частота вращения секции, м/ч	25-90
Одновременно потребляемая мощность, кВт	140
Габаритные размеры, м	42х2х3,5
Масса, кг	6800



2. Оборудование трубосварочной базы

2.1 Вращатель

Вращатели используют на ПАУ для создания непрерывного или периодического изменения положения собранного стыка относительно сварочной головки, обеспечивая выполнение процесса в нижнем положении с регулируемой частотой. Роликовый вращатель СВР-142 обеспечивает окружную скорость секции труб диаметром 720-1420 мм с помощью приводных роликов, которые входят в контакт с внешней поверхностью труб. Он может быть использован в комплекте установок ПАУ, где выполняет следующие операции: вращение секции обрезиненными роликами и высокой равномерностью: отсекание, укладывание и снятие секций со стенда с помощью системы рычагов с электрическим приводом.

Табл. 2.1.1 - Техническая характеристика СВР-142

Показатели	СВР-142
Диаметр труб, мм	720-1420
Окружная скорость, м/ч	18,6-186
Мощность электродвигателя вращателя, кВт	3,2
Габаритные размеры, м	22х5,5х10

2.2 Перегружатель

Перегружатель устанавливают на механизированной линии. Два перегружателя используют для сбрасывания сваренной секции с линии. Перегружатель представляет собой изогнутый рычаг, который приводится в действие штоком гидравлической системы. При подаче масла в нижнюю полость цилиндра шток поднимает рычаг в верхнее положение и происходит сбрасывание секции на покати.

2.3 Роликовые опоры

Роликовые опоры применяют при поворотной сварке секций труб на ПАУ при вращении секции. Каждая опора имеет корпус, в котором на оси устанавливается коромысло. На коромысле имеется два опорных ролика. Коромысло качается на оси и может занимать два положения: оба опорных ролика находятся в горизонтальной плоскости (рабочее положение-сварка); правый ролик опущен (сброс готовой секции).

Табл. 2.3.1 - Техническая характеристика ОР121

Показатели	ОР121
Диаметр свариваемых труб, мм	720-1420
Управление	Ручное с автоматической фиксацией коромысла в положении “закрыто”
Число перестановок роликов на коромысле	2
Габаритные размеры, м	0,7х0,25х0,3
Масса, кг	230

2.4 Тяговая лебедка

При сборке труб в секции на сборочном кондукторе используют тяговую лебедку ЛТ-82-1 для осевого перемещения одиночных труб.

Табл. 2.4.1 - Техническая характеристика ЛТ-82-1

Показатели	ЛТ-82-1
Тяговое усилие, кН	80
Скорость навивки каната, м/с	0.1
Диаметр каната, мм	25
Мощность, кВт	10
Размеры, мм Длина	1725
Ширина	1115
Высота	925
Масса, кг	1277

2.5 Сварочная головка

Головку СГФ-1004 используют в полевой автосварочной установке ПАУ-602 для автоматической сварки трубопровода под слоем флюса. Эта усовершенствованная головка позволяет вести сварку поворотных стыков труб по предварительно подваренному первому слою шва. Сварочная головка СГФ-1004 смонтирована на четырехколесной тележке и имеет электродвигатель с редуктором, подающий механизм, токопровод, бункер с флюсом, кронштейн с кассетой и пульт управления. Головка имеет корректор, который позволяет сместить электрод относительно зенита труб на величину 20--120 мм. Для обеспечения надежного подвода тока к электродной проволоке головка комплектуется токоподводами двух типов -- пружинным и трубчатым. Пружинный токопровод используют для сварки труб диаметром 720--1420 мм, применяя проволоку толщиной 2--3 мм. Токоподвод имеет мундштук, на нижнем конце которого крепится токосъемник, состоящий из двух бронзовых накладок, одна из которых с помощью пружины давит на проволоку, обеспечивая надежный контакт.

Для подачи флюса в зону сварки головка комплектуется раздельным флюсоподводом, который жестко закрепляется с токоподводом и копирует его перемещение при работе корректором.

Табл. 2.5.1 - Техническая характеристика СГФ-1004

Показатели	СГФ-1004
Диаметр свариваемых труб, мм	325-1420
Вылет электрода, мм	30-50
Сила сварочного тока, А	1000
Диаметр электродной проволоки, мм	2-3
Скорость подачи проволоки, м/ч	186-565
Емкость кассеты с проволокой, кг	12
Длина сварочной головки, мм	825
Ширина сварочной головки, мм	400
Высота сварочной головки, мм	715
Масса (без проволоки и флюса), кг	40

2.6 Передвижная электростанция

Для питания трубосварочной базы ПАУ-602 применяется передвижная электростанция АБ16-Т230 П-Р

2.7 Выпрямитель

Сварочные выпрямители собирают из полупроводниковых элементов-вентилей, которые используют для выпрямления переменного тока. Выпрямители имеют понижающий трансформатор с регулирующим устройством и блоки вентилей. В сварочных выпрямителях применяют селеновые или кремниевые вентили, собранные по трехфазной мостовой или шестифазной схеме выпрямления.

Табл. 2.7.1 - Техническая характеристика ВДМ-1001УЗ

Показатели	ВДМ-1001УЗ
Напряжение, В номинальное холостого хода	60 70
Номинальная мощность, кВ·А	88
Номинальный ток, А	1000
Пределы регулирования тока, А	315-1200
Габаритные размеры, мм	1100х700х900
Масса, кг	420

2.8 Станок для очистки и намотки проволоки

Сварочная проволока поступает в бухтах, при этом упаковка может иметь повреждение и проволока ржавеет. Кроме этого поверхность проволоки часто покрыта смазкой, на ней может быть окалина и грязь, попадание этих веществ в сварочную ванну нежелательно. Поэтому проволоку перед употреблением подвергают очистке на станке МОН-52, в закрытом вращающемся блоке с помощью иглофрез и наматывают с рядной укладкой в кассеты сварочных головок. Для подъема и установки проволочной бухты на станке установлено подъемное устройство. Станок позволяет очищать обычную сварочную проволоку и наматывать в кассеты омедненную проволоку.

Табл. 2.8.1 - Техническая характеристика МОН-52

Показатели	МОН-52
Мощность электродвигателя станка, кВт	5,1
Напряжение питания, В	380(3-50 Гц)
Размеры наматываемой кассеты, мм наружный диаметр	650
ширина	85
Скорость намотки, м/мин минимальная	75
максимальная	100
Грузоподъемность подъемника, кг	1960
Габаритные размеры, мм	2000х1120х1680
Масса станка, кг	900

2.9 Печь

Печь СНО-5,5.5/5-И2 используют для прокаливания на трубосварочных базах флюса и электродов при температуре до 500 єС.

Табл. 2.9.1 - Техническая характеристика СНО-5,5.5/5- И2

Показатели	СНО-5,5.5/5- И2
Мощность печи, кВт	10
Напряжение питания, В	380(3-50 Гц)
Размеры рабочего пространства, мм	500х500х500
Габаритные размеры, мм	870х1320х1015
Масса станка, кг	200

2.10 Станок СПК

Для изменения геометрии кромок (снятия фасок) и зачистки поверхности трубы, примыкающей к кромке изнутри и снаружи, применяют лобовой станок СПК-121А.

В трассовых условиях станок перемещают от трубы к трубе трактором-трубоукладчиком, на котором установлена станция питания станка. На трубосварочной базе станок подвешивают на тали и помещают в будке, где обрабатываются кромки труб, которые подаются на рольганге.

Табл. 2.10.1 - Техническая характеристика СПК-121А

Показатели	СПК-121А
Диаметр обрабатываемых труб, мм	1020,1220
Толщина стенки, мм	12-21
Подача планшайбы, мм/об	0,13
Частота вращения планшайбы, с-1	0,4
Скорость быстрого перемещения планшайбы, мм/мин	33
Наибольшая длина хода планшайбы, мм	150
Производительность, кромок/ч	7-8
Давление в гидросистеме центратора, МПа	10
Число жимков в ряду	12
Расстояние между двумя фиксирующими рядами, мм	1300
Габаритные размеры, мм	3260х1450х2020
Масса станка, кг	4000

2.11 Механизм подачи проволоки

Подающий механизм полузакрытого типа, внутри которого установлен 4-х роликовый редукторный привод CWF 5110, электромагнитный клапан, плата управления и газовый тракт. Органы управления сварочным режимом расположены на лицевой панели. Снаружи на отдельном кронштейне расположена кассета и тормозное устройство. Механизм подачи может быть использован при работе непосредственно с полной бухтой электродной проволоки, уложенной на разматывающее устройство. Стыковочный узел с горелкой может быть двух видов: с евроразъемом или втычным соединением, что позволяет свободно работать с любым типом современных горелок.

Табл. 2.11.1 - Техническая характеристика подающего механизма ПДГО-510

Показатели	ПДГО-510
Номинальный ток (ПВ 60%, цикл 10 мин.), а	315 (500)
Диаметр электродной проволоки, мм	1,2-2,0 (С), 1,6-3,2 (П)
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	70-1100
Источник сварочного тока	ВД-306ДК (ВД-506ДК)
Пределы регулирования сварочного тока, а	12-360 (35-500)
Пределы регулирования напряжения, В	22-34
Габариты источника сварочного тока, мм	390600385
Масса, кг: подающего устройства источника сварочного тока	15 140 (160)

2.12 Материалы

На трубосварочной базе для сварки под флюсом труб из марки стали Х56 с нормальным пределом прочности до 489 МПа включительно применяем комбинацию «флюс + проволока»:

ОК Flux 10.71 (ESAB) + ОК Autrod12.24 (ESAB);

АН-47 + Св-08ГА



3. Сборка и технология сварки трубных секций в трассовых условиях поточным методом с применением процесса сварки Иннершилд

При поточно-групповом методе (ПГМ) головная группа сварщиков выполняет корневой и остальные слои с применением процесса Иннершилд. При сварке слоев шва работу выполняют несколько пар сварщиков, каждая из которых работает на своем стыке, выполняя его до конца.

При поточном методе строительства укрупненными бригадами группы или звенья работающих выполняют следующие функции.

Звено подготовительных работ при ПГМ обычно состоит из пяти человек (машинист крана-трубоукладчика, слесарь-трубоукладчик, такелажник, газорезчик и машинист передвижной электростанции) и выполняет подборку секций труб (по герметическим размерам) и подготовку труб к сварке.

Головная группа при ПГМ имеет обычно 10 человек (бригадир, машинист крана-трубоукладчика, два слесаря-трубоукладчика, машинист сварочного агрегата, бульдозерист, четыре электросварщика) и выполняет следующие работы: подвоз с помощью трубоукладчика очередной секции труб и установку ее на центраторе, предварительный подогрев, центровку стыка и установку зазора, сварку, зачистку и шлифовку корневого слоя, сварку «горячего» прохода, перемещение внутреннего центратора и оборудования в исходное положение к месту сборки и сварки следующего стыка.

Сварку корневого слоя выполняют одновременно четыре сварщика и начальные участки швов, выполняемые третьим и четвертым сварщиками, удаляют абразивным кругом на длине 15-- 20 мм во избежание непроваров.

Шлифовку корневого слоя часто совмещают по времени со сваркой корневого слоя шва и «горячего» прохода. «Горячий» проход выполняют те же четыре сварщика. После выполнения «горячего» прохода проводят следующие операции: трубоукладчиком поднимают секцию вверх, под свободный конец подкладывают лежку (или инвентарную опору), секцию плавно опускают, трубоукладчик перемещается за следующей секцией, жимки центратора отходят от поверхности трубы и бульдозер перемещает его к следующему стыку, где другая группа сварщиков сваривает оставшиеся слои.



4. Расчет разжимного усилия центратора ЦВ-124П

Гидравлический центратор разработан в СКБ «Газстроймашина» и применяется для сборки стыков трубопроводов диаметром 325--1420 мм. Работа внутреннего гидравлического центратора основана на действии клинового зажима. Два конических клина устанавливают в жестком корпусе. Под действием давления масла, подаваемого в цилиндры, концы клиньев воздействуют через ролики на два ряда независимых рычагов-жимков. На первом этапе центровки зажимается торец трубы с помощью левого ряда рычагов-жимков. Затем устанавливают вторую трубу с необходимым зазором и разжимают правый ряд рычагов-жимков. Таким образом, торцы приобретают форму, а трубы устанавливаются с требуемым положением осей в пространстве. После сварки корневого слоя шва масло сливается из полости цилиндров и клиновые зажимы под действием пружины перемещаются в исходное положение, освобождая трубы от действия рычагов-жимков. Конические клиновые устройства имеют две разновидности: с многоскосым клином и с конусом. В клиновом устройстве возникают значительные контактные напряжения между роликом и конусом, что ограничивает увеличение разжимного усилия. При расположении рычагов-жимков вокруг конуса общее усилие ряда на поверхность трубы:

где Q - усилие на штоке конического клина, кг:

где S - площадь сечения штока, см2:

где d - диаметр штока (d = 11,23 см).

g - разжимное усилие пружины:

б - угол скоса конического клина (б=11°).

ц - угол трения:

где f - коэффициент трения скольжения (f = 0,55);

- приведенный угол трения рычагов-жимков:

где l - расстояние от центра шарнира до середины направляющей рычага, l=174,25 мм; а - длина направляющей рычага, а = 338,25 мм; - коэффициент трения скольжения двухопорного рычага,

Усилие, оказываемое жимком на поверхность трубы,

Fi = F/n,

где п -- число жимков в одном ряду центратора.

Fi = F/n = 2380/16 = 148,75 Н;

Возникающие напряжения при контакте клина с роликом в общем случае можно выразить

где б1 - коэффициент, зависящий от отношения А/В (б1 = 0,9);

где R2 - радиус конуса в расчетном сечении, R2 = 0,23 м; R1 - радиус ролика, R1 = 0,031 м;

P - нормальная сила на площадку контакта,

Н;

Е - модуль упругости стали, ;

Н;

Принимаем F = 800 кН;



5. Работы при выполнении захлеста

5.1 Технология производства работ на захлестах

В процессе монтажа магистральных газонефтепроводов оставляют технологические разрывы трубопровода, которые выполняют в виде захлеста.

Один из наиболее удобных вариантов монтажа предусматривает схему, когда оба конца трубопровода не засыпаны землей на расстоянии 60--80 м от планируемого места захлестного стыка.

При выполнении захлеста в условиях свободного перемещения трубопровода работы проводят в следующей последовательности.

Один из концов трубопровода А заранее подготавливают под сварку и укладывают трубоукладчиком на опоры высотой 50--60 см по оси трубопровода.

Затем плеть Б, образующую другой участок трубопровода, поднимают трубоукладчиком рядом с первой и производят разметку места реза с применением унифицированного шаблона, обеспечивая припуск 25--50 мм по отношению к концу плети Л.

Далее производят газовую резку и формирующую разделку с помощью унифицированной кромкорезательной машины и поверхность обрабатывают шлифовальной машиной.

В процессе центровки производят подъем обрезанной плети Б трубоукладчиком на высоту до 1 м на расстоянии 25--30 м от конца. Упругое провисание обрезанного торца позволяет совместить один торец с другим, при этом не допускается строповка плети для подъема в местах расположения кольцевых сварных швов.

При центровке используют звеньевой центратор, добиваясь чтобы смещение кромок в потолочной части кольцевого стыка не было более 1 мм, а в остальной части периметра не более 3 мм.

В процессе монтажа захлесточного стыка запрещается обеспечивать зазор, используя натяжение или изгиб трубы силовыми механизмами и производить нагрев за пределами зоны сварного стыка. В летнее время сварку выполняют при минимальной суточной температуре во избежание опасного уровня напряжений в сварном соединении. После центровки допускается выполнение прихваток, которые в процессе сварки удаляют. Независимо от толщины стенки трубы зазор под сварку составляет 2,5±0,5 мм. Перед сваркой выполняют предварительный подогрев. Сварку захлесточных стыков выполняют не менее двух сварщиков без перерыва с полным завершением работ.

В зависимости от конкретных условий строительства возможны варианты захлестов, когда один из концов трубопровода А защемлен, засыпан замлей или соединен с крановым узлом, а другой Б имеет свободное перемещение и оба конца соединяемых участков защемлены. Для указанных вариантов предусматривается установка катушек длиной не менее 1 диаметра трубы.

5.2 Оборудование для проведения работ на захлестах

5.2.1 Машина для газовой резки

Табл. 5.1 - Техническая характеристика машины «Орбита-БМ»

Диаметр труб, мм	530-1420
Толщина стенка, мм	5-75
Температура эксплуатации, °С	(-30) ч (+40)
Относительная влажность воздуха, %	90
Потребляемая мощность, кВт при напряжении 220 В при напряжении 24 В	0,11 0,1
Число резаков (РМ-3Р)	2
Скорость перемещения резака, мм/мин	100-1200
Регулирование скорости	Плавное
Точность резака, мм	±1
Давление газа, МПа: кислорода ацетилена заменителя ацетилена	До 0,6 Не менее 0,01 0,02
Наибольший расход газа на резак, м3/ч кислорода ацетилена природного газа пропана-бутана	12 0,55 0,8 0,4
Масса машины, кг	105
Габаритные размеры ходовой части, мм	314518447

5.2.2 Баллоны для сжатых газов

Табл. 5.2 - Сводная таблица характеристик газовых баллонов

Характеристика баллона	Кислород	Ацетилен	Пропан
Размеры, мм:
Высота	1370	1370	950
Диаметр	219	219	309
Масса без газа, кг	67	83	35
Давление газа, МПа	15	2	1,6
Состояние газа	Сжатый	Растворенный	Сжиженный
Емкость, дм3	40	40	50
Количество газа	6м3	5,32 м3	24 кг

5.2.3 Газовые редукторы

Для газокислородной резки принимаем кислородный редуктор БКО-50-4; редуктор для ацетилена БАО-5-1,5.

Для предотвращения прохождения пламени и обратного удара, возникающего при газопламенной резке металла, в соответствии с требованием ГОСТ Р 50402, к баллонному редуктору в линиях подачи газа (кислород, ацетилен, пропан) к аппаратуре (резак, горелка) применяем предохранительные затвор ПЗ-1К-01.

Табл. 5.3 - Характеристики редукторов

Модель	БКО-50-4	БАО-5-1,5
Наибольшая пропускная способность, м3/ч	50	5
Наибольшее давление газа на входе, МПа (кгс/см2)	20,0 (200)	2,5 (25)
Наибольшее рабочее давление газа, МПа (кгс/см2)	1,25 (12,5)	0,15 (1,5)
Габаритные размеры, мм, не более	170х170х155	120х150х155
Масса, кг, не более	1.4	0,7

5.2.4 Рукава (шланги)

Рукава применяют для подвода газа к горелке или резаку. Их изготавливают из вулканизированной резины с тканевыми прокладками по ГОСТ 9356-75 и применяют для работы при температуре от 50 до --35°С.

Выбираем рукава диаметром 5,5 мм II сорта для кислорода с числом тканевых прокладок - 3, для ацетилена - 2.



6. Выбор оборудования, инструмента и приспособлений

6.1 Источник сварочного тока

Для сварки используется специальный источник сварочного тока- Idealarc DC-400.

При сварке используется сварочная проволока NR-208S.

Табл. 6.1 - Техническая характеристика Idealarc DC

Модель	Idealarc DC
Номинальный режим при ПВ 100%, А/В	400 / 36
Диaпaзoн peгулиpoвки тoкa / нaпpяжeния, А/В	60 - 500 / 12 - 42
Haпpяжeниe xoлocтoгo xoдa, B нe бoлee	54
Haпpяжeниe, В и пoтpeбляeмый тoк в нoминaльнoм peжимe, А	220/380/440 81/47/40
Вес, кг	215
Гaбapиты (B x Ш x Д), мм	698 x 561 x 840

6.2 Механизм подачи проволоки

Mexaнизм пoдaчи LN-23P пpeднaзнaчeн для пoлуaвтoмaтичecкoй cвapки caмoзaщитнoй пpoвoлoкoй oт иcтoчникoв пocтoяннoгo cвapoчнoгo тoкa c жecткoй внешней xapaктepиcтикoй. Oн пoзвoляeт c кaлибpoвaннoй тoчнocтью peгулиpoвaть вeличину cкopocти пoдaчи cвapoчнoй пpoвoлoки и пpoизвoдить peгулиpoвку вeличины cвapoчнoгo нaпpяжeния.

Cкopocть пoдaчи пpoвoлoки в зoну cвapки нe зaвиcит oт кoлeбaний нaпpяжeний cвapoчнoй дуги. Двуxпoзициoнный пepeключaтeль, pacпoлoжeнный нa гopeлкe, пoзвoляeт ocущecтвлять пepexoд нa cвapку co cкopocтью пoдaчи, пoнижeннoй дo уpoвня 83% oт уcтaнoвлeннoй вeличины. Этo вaжнo, нaпpимep, пpи cвapкe cтыкoв тpубoпpoвoдoв, a тaкжe вeздe, гдe нeoбxoдимo пpoизвoдить cвapку кopня швa или швa нeпocтoяннoгo пpoфиля..



Табл. 6.2 - Техническая характеристика LN-23P

Модель	LN-23P
Питание	От сварочной цепи
Скорость подачи, м/мин	0,76-4,3
Диаметр сварочной проволоки(порошковая), мм	1,7-2,0

6.3 Оборудование для правки концов труб

Для правки вмятин для труб диаметром 1220 мм с толщиной стенки 16 мм применяют устройство УПВ-141. В качестве рабочего органа используют гидравлический домкрат с усилием 300 кН.

6.4 Оборудование для зачистки кромок под сварку

Перед сборкой под сварку кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб шириной не менее 10 мм зачищают до металлического блеска проволочными дисковыми щетками марки ШД-6, приводимыми во вращение высокооборотными шлифовальными машинками. Дисковая щетка марки ЩД-6 предназначена для механической очистки кромок и прилегающих к ним поверхностей от окалины, ржавчины, краски, снятия заусенцев, скругления острых кромок и зачистки швов при сварке стыков труб и других металлоконструкций.

Табл. 6.3 - Техническая характеристика ЩД-6

Показатели	ЩД-6
Ширина ворса, мм	6
Длина ворса, мм	35
Диаметр проволоки, мм	0,6-0,8
Материал проволоки	сталь пружинная
Максимальная частота вращения, с-1	125
Наружный диаметр, мм	160
Диаметр резьбы посадочного отверстия, мм	М14
Масса, кг	0,6

6.5 Оборудование для подогрева и термической обработки стыков труб

Перед началом выполнения работ по сварке стыков труб производится сушка или подогрев торцов труб. При температуре воздуха -40 єС в зависимости от толщины стенки трубы (12 мм) и Сэ (Сэ=0,41) подогрев осуществляется до температуры +100 єС.

Подогрев стыков и концов труб на трассе и трубосварочной базе выполняют подогревателями, работающими на сжиженном или природном газе.

Подогреватель ПС-1424 имеет наружную и внутреннюю модификации и работает от емкости РС-1600.

Табл. 6.4 - Техническая характеристика ПС-1424

Показатели	ПС-1424
Диаметр подогреваемых труб наружными и внутренними подогревателями, мм	1020-1420
Топливо	Пропан
Тепловая мощность, кДж/ч	880000
Время нагрева стыка, мин	10
Расход топлива, кг/ч	19
Давление газа в горелке, МПа	0,07-0,2
Масса пропана в одной емкости, кг	680
Масса всего оборудования, кг	2200
Габаритные размеры, кг	3870х1940х2030

6.6 Сварочный агрегат

Сварочный агрегат АС-42А предназначен для обеспечения сварочных работ при строительстве магистральных трубопроводов.

Агрегат рассчитан на установку 4-х источников тока Idealarc DC-400. Питание источников тока и различного вспомогательного оборудования осуществляется от синхронного генератора мощностью 100 кВт, с приводом от двигателя трактора через согласующий редуктор. Применение данного генератора позволяет использовать установку в качестве автономного источника электроэнергии мощностью 100 кВт.

Табл. 6.5 - Техническая характеристика АС-42А

Модель	АС-42А
Трактор	ХТЗ-121
Количество сварочных постов	4
Источник тока	Invertec STT II
Генератор	ГС250М
Мощность генератора, кВт	100
Частота, Гц	50
Удельный расход топлива при номинальной мощности, г/кВт•ч	287
Масса, кг, не более	10000
Габариты, мм, не более (Д/Ш/В)	8320/2570/3910

6.7 Сварочный кабель

Для подачи тока к электродержателю и изделию применяем сварочный кабель сечением 25 мм2 и допустимым током 240 А марки РГДО сечением 13,4 мм2; для подачи тока от электростанции к выпрямителю кабель сечением 120 мм2 и допустимым током 1000 А марки КРТП с двумя основными жилами сечением 51,2 мм2.

Табл. 6.6 - Выбор сечения сварочного кабеля

Сечение кабеля, мм2	Допустимый ток, А	Сечения кабеля, мм2	Допустимы тока, А
16	140	50	400
25	240	70	600
35	300	95	800
		120	1000

6.8 Светофильтры

Для защиты глаз газо- и электросварщика от излучения дуги применяют светофильтры темно-зеленого цвета прямоугольной формы (52102; 69121 мм толщиной от 1,5 до 3,5 мм) и круглые (диаметром 49,5 или 50,5 мм).

Тип светофильтра	С-3	С-4	С-5	С-6	С-7	С-8	С-9	С-10	С-11
Сварочный ток, А	15	30	60	150	275	350	600	700	1000

Учитывая максимальную силу тока на основании расчета режима ручной дуговой сварки величиной 182 А применяем светофильтр С-7.

6.9 Сварочные материалы

Порошковая проволока для полуавтоматической сварки NR-208S ш2мм.



7. Расчет режима сварки с применением процесса Иннершилд

При сварке трубных сталей необходимую температуру подогрева определяют с использованием эквивалента Сэ по формуле:

где С, Мn, Cr, Mo, V, Ti, Nb, Си, Ni, В--массовые доли (%) элементов в металле трубной стали.

Класс стали	Марка стали	Механические свойства	Химический состав, %
		не менее	д, %	С	Мn	Si	Ti	Nb
		ув, МПа	ут, ьМПа
X56	09ГБЮ	530	448	18	0,08-0,11	1,1-1,4	-	-	0,06-0,08

Табл. 7.1 - Режимы предварительного подогрева

Эквивалент углерода металла труб, %	Температура предварительного подогрева (°С) для электродов с целлюлозным покрытием при толщине стенки трубы, мм
	До 8,0	8,1-10,0	10,1-12,0	12,1-14,0	14,1-16,0	16,1-18,0	18,1-20,0	Свыше т20.0
?0,41	*	**(-10°C)	**(0°C)	***	***	***	****	****
0,42-0,45	*	**(0°C)	***	****	****	****	****	*****
Температура предварительного подогрева (°С) для электродов с основным покрытием и метода STT при толщине стенки трубы, мм
?0,41	*	*	*	*	**(-35°C)	**(-20°C)	**(-5°C)	***
0,42-0,45	*	*	*	**(-15°C)	**(+5°C)	**	***	***
Примечание. * --без подогрева; **(--10°С) -- подогрев до 100°С при температуре окружающего воздуха ниже указанной; *** -- подогрев до 100°С независимо от температуры окружающего воздуха; **** -- подогрев до 150°С независимо от температуры окружающего воздуха; ***** -- подогрев до 200°С независимо от температуры окружающего воздуха.

При толщине стенки трубы 16 мм и температуры окружающего воздуха -20 °С производится подогрев сварного стыка до 100 °С.

Сварочный ток при ручной дуговой сварке определяются по формуле

где dэ - диаметр электрода, мм; j - допустимая плотность тока, А/мм2

Табл. 7.2 - Допустимая плотность тока при ручной дуговой сварке

Покрытие	Допустимая плотность тока (А/мм2) при диаметре электрода (мм)
	3	4	5	6
Основное	13-18,5	10-14,5	9-12,5	8,5-12
Целлюлозное	11,3-15,5	11,1-14.3	9,1-12,7	7-7,7

Сварочный ток при сварке порошковой проволокой способом Иннершилд:

где dn - диаметр порошковой проволоки NR-208S (ш2мм, бn=13г/(А·ч)).

Площадь поперечного сечения наплавленного металла за один проход, при котором обеспечивается оптимальный режим процесса сварки, определяется по формулам:

для первого прохода при сварке встык -

,

для последующих проходов порошковой проволокой -



Рис. 6.1 Форма стыкового соединения с V-образной разделкой

При этом площадь поперечного сечения определяется по формуле:

Исходя из общей площади наплавки и площадей наплавки первого и последующих слоев, находим число проходов:

Скорость сварки определяется по формуле

где с - плотность наплавленного металла, г/см3; бn - коэффициент наплавки, г/(А·ч); Fн - площадь поперечного сечения наплавленного металла, см2.

Время горения дуги определяется по формуле

где D - диаметр трубопровода, м; хсв - скорость сварки, м/ч.

Количество металла, наплавляемого за один проход, рассчитывается по формуле

где gн - количество наплавляемого металла, г.

Общее количество наплавленного металла определяется как

Общее время горения дуги



8. Расчет времени сварки участка трубопровода Ш 122016 мм протяженностью 100 км

8.1 Техническое нормирование сварочно-монтажных работ

Техническая норма времени состоит из нормы штучного времени Тшт, задаваемого рабочему на выполнение данной работы, и нормы подготовительно-заключительного времени Тп.з. Составными частями нормы штучного времени являются основное время Тосн, вспомогательное время Твсп, время на обслуживание рабочего места Тобс, время на отдых и естественные надобности Тотд.

Тшт=Тосн+Твсп+Тобс+Тотд

Сумма основного и вспомогательного времени составляет время оперативной работы:

Топ=Тосн+Твсп

Тшт=Топ+Тобс +Тотд

Если норма времени устанавливается на одно изделие, то к нему надо прибавить подготовительно-заключительное время, если же нормируемое время определяется на партию изделий из n штук, то полная норма времени на всю партию:

Тпар=nТшт+Тпз

При определении Тосн небоходимо вводить поправочные коэффициенты в зависимости от положения, вида и длины шва.

8.2 Нормирование ручной электродуговой сварки

Основное время -- это время, в течение которого происходит образование сварного шва:

где Тосн -- основное время, мин.; Мн -- масса наплавленного металла, г; Fш- площадь шва; см2; lш-- длина шва, см; с -- плотность наплавленного металла, г/см3; бн -- коэффициент наплавки, г/(А·ч); 1св-- сварочный ток, А.

Вспомогательное время Твсп состоит из времени, связанного со сваркой шва, и времени, связанного со сваркой изделия. Вспомогательное время, связанное со сваркой шва, включает время, затрачиваемое на смену электродов t1, измерение и осмотр шва t2, зачистку шва и кромок t3.

Время на смену катушки порошковой проволоки:

Время на измерения и осмотр шва t2 определяются умножением длины шва на 0,35 для нижнего, вертикального и горизонтального и на 0,5 для потолочных швов.

Время на зачистку швов и кромок t3 принимается равным 1-1,6 мин на 1 м шва, расположенного в нижнем, вертикальном и горизонтальном положениях и 1,5-2,3 мин для потолочных швов. Затраты на зачистку принимаются равными 0,6 мин.

Вспомогательное время, связанное со сваркой изделия, включает время на установку, поворот и снятие изделия t4, переходы сварщика и клеймение шва t5.

Время на обслуживание рабочего места Тобс (по имеющимся хронометражным наблюдениям) для ручной дуговой сварки, выполняемой на открытой площадке составляет 5% оперативного времени.

Время на отдых и естественные надобности приближенно берется равным 8% оперативного времени при ручной дуговой сварке в неудобном положении.

Таким образом, одному сварщику для сварки одного стыка необходимо

Примем, что при сварке трубопровода поточно-расчлененным методом работают 10 сварщиков:

где L - протяженность свариваемого трубопровода, м; lсек - длина секции труб, м; nсв - количество сварщиков в бригаде; nрч - рабочих часов в смене; k - коэффициент увеличения времени при сварке с подогревом (k=1,35)

8.3 Расход газа

Для газовой резки удельная норма расхода кислорода на 1 м реза складывается из удельной нормы расхода кислорода на резку и подогрев, а также из непроизводительных потерь (неиспользуемый остаток кислорода в баллоне 2,56 %, продувка вентилей резака, регулировка пламени, холостое горение резака, утечки 4,5 %).

В общем виде формула для расчета удельной нормы расхода кислорода, м3/м:

При lрез = 1м:

где s - толщина металла, мм; b - ширина реза, мм.

где Qa - расход ацетилена, м3/с; tn - время подогрева, с.

Число захлестов на 100 км трубопровода:

Расход газа на захлесты:

8.4 Расход электродов

Норма расхода Нэ (кг) покрытых электродов и сварочной проволоки определяют исходя из длины шва lш (м) и удельной нормы расхода электродов Gэ на 1 м шва данного типоразмера:

Всего электродов на сварку участка трубопровода:

В общем виде удельную норму расхода определяют

где mн - расчетная масса наплавленного металла, кг/м; кр - коэффициент расхода, учитывающий потери электродов и проволоки; с - плотность наплавленного металла, г/см3; F -- площадь поперечного сечения наплавленного металла шва в мм2.

При сварке тонкопокрытыми электродами с = 7,5 г/см3; толстопокрытыми - р = 7,8 г/см3. Площадь FH подсчитывают по сумме площадей элементарных геометрических фигур, на которые она может быть разбита.

Для электродуговой сварки необходимые размеры конструктивных элементов швов сварных соединений берут из руководящих документов и чертежей сварных узлов.

Коэффициент расхода при сварке покрытыми электродами

где kо - коэффициент, учитывающий потери электродов на огарки, представляет отношение длины стержня электрода к его расплавляемой части

);

kn - коэффициент, учитывающий массу покрытия

где k - коэффициент массы покрытия; mэ - масса электрода, г; mст -- масса стержня полной длины, г; lo - длина обмазочной части стержня электрода, см; m - масса 1 см электродной проволоки, г/см; ky -- коэффициент, учитывающий невозвратные потери металла электрода:

где ш - коэффициент потерь, характеризующий потери металла электрода на испарение, разбрызгивание и окисление.



9. Контроль качества сварных соединений

9.1 Дефекты в сварных соединениях

Дефекты в сварных соединениях трубопроводов и других конструкций встречаются при нарушениях технологии сварки, неправильном выборе сварочных материалов и неудовлетворительном их хранении, неудачном выборе способа сварки и режима, неудовлетворительной подготовке изделий под сварку и т. п. Сам термин дефект определяют как каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. По ГОСТ 7512-82 указывают характер, число и размеры дефектов.

Принято разделять дефекты подготовки и сборки стыков под сварку и сварочные дефекты. Последние могут быть наружными (дефекты формы швов) или поверхностными и внутренними. Дефекты подготовки и сборки возникают при электродуговой сварке по следующим причинам: неправильный угол скоса кромок в швах с различной разделкой; слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых плоскостей кромок; непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоения и загрязнения на кромках и т.п. Причинами подобных дефектов могут быть неисправности центраторов; недоброкачественность исходных материалов; ошибки в чертежах. Также низкая квалификация и культура труда слесарей-монтажников.

Наружные дефекты часто связаны с изменением геометрических форм и размеров шва. Это выражается в виде неравномерной ширины и высоты усиления шва, в ослаблении или излишнем усилении шва, грубой чешуйчатости. Эти дефекты вызваны либо нарушением режимов сварки, либо недостаточной квалификацией сварщика или ручной сварки. Неравномерность шва и его грубая чешуйчатость, являясь концентраторами напряжений, создают условия для распространения трещин в металле шва. Некоторые наружные дефекты часто рассматривают как поверхностные несплошности швов (подрезы, незаваренные кратеры, прожоги, наплывы, свищи и т.п).

Рис. 9.1.1. Возможные дефекты сварных стыков:

1 - подрез; 2 - отсутствие усиления; 3 - чрезмерное усиление; 4 - пористость; 5 - шлаковые включения; 6 - наружная трещина; 7 - внутренняя трещина; 8 - непровар корня шва; 9 - несплавление; 10 -- прожог

9.2 Радиографический метод контроля

Радиографический метод контроля имеет несколько разновидностей. При сооружении трубопроводов наибольшее распространение получили рентгено- и гаммаграфирование. Радиографический метод основан на ослаблении ионизирующего излучения, прошедшего через контролируемое изделие за счет поглощения и рассеяния. Степень ослабления зависит от толщины и плотности контролируемого объекта, а также от интенсивности и энергии самого излучения. Ослабленное металлом сварного шва ионизируемое излучение регистрируется с помощью радиографической пленки. Под действием излучения на пленке образуется скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки в проявителе и закрепителе. Для сокращения времени просвечивания и обеспечения лучшей выявляемости дефектов используют флюоресцентные и металлические экраны,

В промышленной радиографии эффективно используют флюоресцентные экраны. Стандартный кальций-вольфрамовый экран не снижает уровень рассеянного излучения, и качество радиографических изображений, получаемых с применением этих экранов, не столь высоко, как качество изображений, получаемых с при...