Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

шва на установках типа "Стык". Изучаются возможности применения для сварки труб электронно-лучевой, сварки (ЭЛС), сварки лазерным лучом, процессов пайки труб взамен сварки.

Вначале дадим краткую характеристику методов сварки труб магистральных трубопроводов.

Ручная электродуговая сварка - процесс получения неразъемно-го соединения элементов стальных конструкций, в том числе и трубных, за счет расплавления кромок элементов теплом электрической дуги и последующего образования сварного шва за счет затвердевания расплавленного металла. Ручным такой вид сварки называют потому, что все операции по перемещению и поддержанию горения дуги выполняют вручную. Из физики известно, что если два электрода присоединить к плюсу и минусу и постепенно их сближать, то при дости-

жении определенного расстояния между торцами электродов возникает непрерывный электрический разряд, называемый дугой. В принципе электродуговую сварку можно проводить как на переменном, так и на постоянном токе. Однако в полевых условиях сварку труб магистральных трубопроводов ведут только на постоянном токе. В качестве источников постоянного сварочного тока используют специальные сварочные генераторы и сварочные выпрямители (на сварочных базах). Сварочные генераторы имеют привод от дизельных двигателей внутреннего сгорания (реже от карбюраторных). Для удобства перемещения вдоль трассы строящегося трубопровода сварочный ге-

, ьцератор с приводом, называемый сварочным агрегатом, устанавливают на тележку с пневмоколесами. Широко используют также самоходные сварочные агрегаты, одновременно питающие током два или четыре сварочных поста. Сварочные генераторы в этом случае устанавливают rfa гусеничных тракторах, приводом сварочных генераторов служит двигатель трактора. Сварочные генераторы используют однопластовые (для питания одного сварочного пласта) и многопластовые (для питания двух и более сварочного поста) . Сварочный пост для ручной электродуговой сварки оборудуют источником питания дуги (сварочным агрегатом), двумя электрическими кабелями с прочной изоляцией. Один из кабелей оснащен на конце электрододержателем клещевого тип. Электрододержатель предназначен для крепления и подвода тока к электроду. Второй кабель от источника сварочного тока присоединяют к свариваемой трубе с помощью специального зажима. Рабочий-сварщик перемещает электрододержатель вдоль линии сварного шва, поддерживает необходимую длину дуги и формирует сварной шов, соединяющий две трубы. Для ручной электродуговой сварки применяют специальные сварочные электроды. Каждый электрод состоит из стального стержня диаметром 3-5 мм, изготовленного из малоуглеродистой проволоки с низким содержанием вредных примесей - серы и фос-

"фора, и специального покрытия на поверхности стержня. Покрытие

электродов имеет многоцелевое назначение: защита металла сварного шва от проникновения из воздуха азота и кислорода,/значительно повышающих хрупкость сварного шва; обеспечение стабильного горения дуги во всех положениях сварного шва; легирование металла сварного шва и ряд других функций. В связи с этим электродные покрытия имеют достаточно сложный состав. При термическом разложении компонентов в зоне дуги образуются окислы, формирующие шлак, и газообразные окислы (углекислый газ). Шлак и газы выполняют функции по защите жидкого металла от окисления и насыщения азотом. Введенные в состав покрытия ферросплавы (ферромарганец, ферросилиций, ферротитан) раскисляют и легируют металл шва, улучшая его качество. Соли калия, натрия или кальция, введенные в состав покрытия, стабилизируют горение дуги. По составу покрытия сварочные электроды разделяют на фтористокальциевые, с органическим покрытием (целлюлозные), рутиловые. Для сварки магистральных трубопроводов используют первые две группы электродов. Электроды с фтористокальциевым покрытием обеспечивают высокую устойчивость сварных соединений против хрупкого разрушения (высокий уровень ударной вязкости при нормальной и низких температурах). Однако этими электродами трудно вь!Полнить доброкачественный первый (корневой) слой сварного шва, сварку неповоротных стыков трубопроводов можно вести только методом "снизу вверх" при малой скорости сварки (5-10 м/ч). Поэтому для сварки корневого слон шва труб магистральных трубопроводов используют электроды с целлюлозным покрытием, которые, хотя и не обеспечивают высокого уровня ударной вязкости, соответствующего электродам с фтористокальциевым покрытием, позволяют выполнить корневой слой сварного шва с хорошим качеством методом "сверху вниз" при скорости до 15-20 м/ч. В качестве преимуществ ручной электродуговой сварки можно указать возможность выполнения сварки неповоротных стыков трубопроводов, т.е. без необходимости вращения труб/ и менее жесткие требования к подготовке свариваемых труб к сварке по сравнению с автоматическими методами сварки. Однако ручная сварка отличается высокой трудоемкостью, привлечением для ее выполнения большого числа высококвалифицированных сварщиков, чтобы обеспечить необходимый темп ведения сварочно-монтажных работ. В настоящее время объем применения ручной электродуговой сварки при сооружении магистральных трубопроводов большого диаметра среди других методов сварки достигает почти 47 %. В двенадцатой пятилетке предполагается снизить объем применения ручной электродуговой сварки при сооружении магистральных трубопроводов большого диаметра до 30 %. Это позволит выполнить возрастающие объемы сварочно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов

в двенадцатой пятилетке практически без увеличения численности высококвалифицированных сварщиков.

Автоматическая эпектродуговая сварка была впервые разработана в нашей стране в 30-е годы под руководвтвом академика Е.О. Патона и с 1948 г. применяется при сооружении магистральных трубопроводов. Автоматической эта сварка называется потому, что основные процессы сварки подачи проволоки в зону дуги и поддержание необходимой длины дуги выполняются автоматически, без вмешательства оператора-сварщика. Вторая особенность этого вида сварки связана с тем,, что дуга горит под слоем специального флюса, т.е. сварка ведется закрытой дугой. Сварка закрытой дугой под флюсом обеспечивает качество сварного шва, хорошее формирование поверхности шва при высокой скорости сварки до 60-1ОО м/ч. Высокая скорость сварки при хорошем защитном действии флюса связана с использованием большой сил4.1 сварочного тока - до 1000 А. Сварочный электрод в Этом случае представляет сварочную проволоку, непрерывно подаваемую в зону горения дуги из бухты с помощью подающих роликов, а перемещение дуги вдоль шва выполняется за счет вращения свариваемых труб механизированным способом. Автоматическая сварка под флюсом труб магистральных трубопроводов выполняется сварочными головками. Преимущества автоматической сварки под флюсом - высокая скорость сварки при хорошем качестве сварного шва и соединения. Однако автоматическую сварку под флюсом можно выполнять \ только в нижнем положении, что достигается вращением труб. Кроме того, автоматической сваркой невозможно выполнить корневой слой шва. Поэтому. автоматическую сварку выполняют п6 готовому шву, наложенному ручной или другими методами сварки. В связи с этим автоматическую сварку под флюсом применяют для соединения трех отдельных труб в секции с вращением свариваемых труб на сварочных базах. Для автоматической сварки применяют сварочную проволоку диаметром 2-4 мм, заряжаемую в кассету сварочной головки, и флюсы. Причем используют так называемые плавленые флюсы, которые получают путем смешивания и последующего расплавления исходных тонк;оизмельченных компонентов (песка, известняка, ферросплавов и др.). Полученную жидкую однородную массу после ее затвердевания подвергают измельчению (грануляции). Все плавленые флюсы - зернистый материал с размером зерен от 1,6 до 3 мм. Флюс в процессе сварки непрерывно поступает из бункера сварочной головки в зону дуги и укладывается слоем толщиной примерно 40-50 мм, защищая сварочную дугу. Излишек флюса ссыпается с трубы в сборные противни и используется повторно.

Для соединения трех труб в секции с помощью автоматической сварки организуют специальные сварочные базы, расположенные не-