Оборудование и технология выполнения работ при ручной дуговой сварке трубопроводов

Основным способом сварки неповоротных стыков трубопроводов в непрерывную нитку является ручная дуговая сварка покрытыми электродами. Ее применяют при соединении секций или отдельных труб в непрерывную нитку, при сварке переходов через естественные и искусственные преграды, при сварке захлестов, варке катушек, крановых узлов, отводов и др.

Источником нагрева при ручной дуговой сварке является сварочная дуга, горящая между концом электрода и свариваемым изделием.

В качестве источника питания для ручной дуговой сварки можно использовать сварочные преобразователи, сварочные выпрямители, передвижные сварочные агрегаты, самоходные сварочные установки.

Сварочные преобразователи, сварочные выпрямители для ручной дуговой сварки используют в основном на трубосварочных базах. Передвижной сварочный агрегат представляет собой установлений на колесном шасси дизельный или бензиновый двигатель, приводящей во вращение якорь сварочного генератора. Агрегаты, применяющееся для ручной дуговой сварки, могут быть двухпостовые (АСПД-500Г, АСПД-500Г-В, АДД-502-У2), трехпостовые (АСПД-500Г-3М, АСПД-500Г-3М-В) и однопостовыми (АДД-305, АДД-307). Базовые самоходных сварочных установок является трактор, на котором устанавливают сварочные генераторы, а также компрессор для питания пневмоинструмента и генератор собственных нужд для питания электроинструмента. Установки выпускают двухпостовыми (СДУ-2В, СДУ-2Б-1, СДУ-4Б, УС-43, УС-21, УС-22) и четырехпостовыми (СЧУ-А, СЧУ-4Б).

Получили распространения на трассе также энергопоезда, представляющие собой передвижные вагончики, в которых смонтированы серийные сварочные источники питания. В одном вагончике может быть смонтировано оборудование для питания от четырех до восьми сварочных постов. Транспортируются вагончики тракторами. Примером такого поезда может служить перевозной агрегат АЭП-51, предназначенный для сварки неповоротных стыков труб при строительстве магистральных трубопроводов в различных климатических зонах.

В агрегате используется единый источник питания – генератор переменного тока, который обеспечивает электроэнергией сварочные посты, инструменты для подготовки кромок и очистки шлака, сушильный шкаф для сушки электродов, электрообогреватель блока питания, электролампы для освещения рабочих мест при ведении сварочных работ на трассе.

В состав агрегата входят: электростанция переменного тока, смонтированная на гусеничном тракторе; блок питания, в котором размещены аппаратура управления электростанцией, выпрямитель, сварочные посты и вспомогательное оборудование; палатка-укрытие с электрическим освещением для работы в ночное время.

В местах, где имеется промышленная сеть, можно использовать блок питания без электростанции, например на строительстве компрессорных и насосных станций.

Модификации установок можно применять:

для питания сварочных автоматов при сварке неповоротных стыков труб в углекислом газе или порошковой проволокой, а также комплекса механизмов, обеспечивающих механизацию вспомогательных работ;

для подготовки полимерных пленок в условиях трассы перед нанесением на трубу;

для привода комплекса механизмов по забивке свай и установке ригелей при надземной прокладке трубопровода.

Для электроподогрева двигателей механизмов изоляционной колонны на период ночной стоянки механизмов.

Электродержатель для ручной дуговой сварки поменяется различных конструкций.

Для защиты глаз и лица сварщика во время сварки применяют чаще всего маски-шлемы. Можно также применять щитки, но это менее удобно для сварщика, так как щиток он должен держать в руке. В смотровое окно щитков и шлемов вставлено темное стекло – светофильтр – для защиты глаз сварщика от излучения дуги. Темное стекло подбирается в зависимости от вида работ и режима электродуговой сварки.

На базе единого корпуса выпускается несколько конструкций масок: маска со стандартным светофильтром размером 52´102 мм; маска с открывающимся светофильтром; маска со светофильтром 80´102 мм; маска, смонтированная на маске монтажника.

Для зачистки шва и удаления шлака при ручной дуговой сварке используют различное оборудование: шлифовальные машины с набором абразивных кругов и металлических щеток, а также пневмомолотки, например КПМ-37, работающий при давлении воздуха 0,5 МПа. Молоток весит 1 кг и имеет размеры 200´50´50 мм. Диаметр шланга (внутренний) для присоединения к компрессору равен 13 мм.

Технология и техника ручной дуговой сварки определяется прежде всего материалом труб, подлежащих сварке. В зависимости от марки стали трубы и условий эксплуатации трубопровода выбирают сварочные материалы. После этого устанавливают технологию и технику сварки, а также схему организации работ и при этом руководствуются заданным темпом строительства трубопровода. При заданных сварочных материалах технология сварки зависит от диаметра и толщины стенки трубы. Толщина стенки трубы определяет число слоев, которые необходимо наложить для заполнения разделки стыка.

С увеличением толщины стенки трубы свыше 25 мм через каждые 2,0¸2,5 мм число слоев увеличивается на один.

Приведенные данные действительны для разделок кромок, изображенных на рис.11.14. При изменении разделки кромок соответственно изменяется объем наплавленного метала в стыке и требуемое число слоев.

Рис. 11.14. Разделка кромок

Наиболее ответственным является корневой сой шва. Он должен надежно проплавлять кромки свариваемых труб и образовывать на внутренней поверхности шва обратный валик с усилием 1¸3 мм. Ослабление корня шва не допускается. Наружная поверхность корневого слоя должна быть гладкой, мелкочешуйчатой и иметь плавное сопряжение с боковыми поверхностями разделки. Оптимальной формой наружной поверхности корня шва является вогнутость. Однако часто, например, при сварке газо-защитными электродами корень шва имеет выпуклый валик (рис. 11.15 а). В углах, такого шва могут оказаться шлаковые включения, получившие название «карманов». Для выправления карманов последующим слоем их необходимо вскрыть, обработав шов абразивным кругом при помощи шлифовальной машинки, как изображено на рис.11.15 б.

Рис. 11.15. Схема обработки поверхности корневого слоя шва

абразивным кругом:

а – поверхность корневого слоя до шлифовки; б – после шлифовки; 1 – наплавленный металл; 2 – шлак; 3 – кромки свариваемых труб.

Если шов имеет вогнутую форму и обработка шлифовальной машиной не требуется, обязательным остается удаление шлака с поверхности шва, которое можно выполнять как шлифовальной машинкой, так и пневмомолотком в соответствии с требованиями технологической инструкции.

Если при сварке корня шва образовались прожоги (окна), то их должны заплавить после зачистки сварщики, выполняющие следующий слой шва.

При сварке труб диаметром 1020 мм и более после сварки корня рекомендуется выполнять подварку корневого слоя изнутри в тех местах, где имеется не провар корня, и обязательно в нижней четверти периметра стыка (изнутри), т.е. на том участке, который при сварке корня шва снаружи выполнялся в потолочном положении. Подварочный шов должен обеспечить гарантированный провар корня, он должен иметь мелкочешуйчатую поверхность, плавно сопрягающуюся с внутренней поверхностью трубы без подрезов и других дефектов. Усиление подварочного шва должно составлять не менее 1 и не более 3 мм.

Заполняющие слои шва должны обеспечить надежное сплавление отдельных слоев шва между собой и проплавление кромок свариваемых труб. После каждого слоя шва надо обязательно выполнять очистку поверхности шва от шлака.

Облицовочный шов должен иметь плавное очертание и сопряжение с поверхностью трубы, без подрезов и других видимых дефектов. Усиление шва должно быт не менее 1 и не более 3 мм. Ширина шва должно быть такой, чтобы перекрывать ширину разделки на 2-3 мм в каждую сторону.

В конце смены сварной стык должен быть по возможности заварен полностью. В отдельных случаях разрешается оставлять стыки незаконченными после окончания рабочего дня, если число выполненных слоев шва соответствует табл. 11.10.

Таблица 11.10