книги из ГПНТБ / Таран, Владимир Деомидович. Технология сварки и монтажа магистральных трубопроводов

Глава VI

РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

Ручная электродуговая сварка являлась основным способом

выполняют высокопроизводительными механизированными мето­ дами.

Качество швов, выполненных ручной сваркой, высокое. Недо­ статком этого способа является необходимость использования ручного труда высококвалифицированных сварщиков.

При обычной, широко распространенной организации работ, когда весь стык варит один сварщик, производительность ручной сварки ниже, чем автоматической или электрокоптактной. Однако при специализации технологических операций возможно значи­ тельное повышение производительности труда.

ВСША и других зарубежных странах ручная электродуговая сварка и в настоящее время является преобладающей [20]. Ме­ тоды организации сварочных работ отличаются от тех, которые приняты у нас в стране.

ВСоветском Союзе ручную дуговую электросварку при­ меняют при небольших объемах работ, а также прп сооруженип промысловых и технологических трубопроводов.

Встроительстве магистральных трубопроводов ручную сварку используют в следующих случаях:

а) для соединения пеповоротных стыков между секциями, заготовленными на полевых базах;

б) при соединении неповоротных стыков между длинномер­ ными трубами на трассе;

в) для приварки задвижек, фланцев, арматуры, отводов и т. п.;

г) для неповоротной сварки труб при поточно-расчлененном ведении сварочно-монтажных работ;

д) при соединении поворотных стыков труб для заготовки секций, когда по условиям местности не удается применить авто­ матическую или электроконтактную сварку.

109

ПОТОЧНО-РАСЧЛЕНЕННЫЙ МЕТОД СБОРКИ II СВАРКИ

При таком методе организации работ трубы развозят и раскла­ дывают вдоль бровки траншеи [20, 21 ]. Здесь их собирают и свари­ вают в плети ручной электродуговой сваркой в неповоротном положении. После изоляции и опускания плетей сваривают в траншее замыкающие стыки.

Работу ведет комплексная сборочно-сварочная колонна, со­ стоящая из двух групп (бригад), выполняющая сборку и сварку труб в плеть. Трубную плеть выполняют методом непрерывного наращивания.

Поточно-расчлененный способ позволяет вести сварку без подкладных колец. Принятая технология наложения первого слоя обеспечивает получение на внутренней поверхности стыка узкого невысокого обратного валика. Это предотвращает образо­ вание резких переходов в сечении шва, уменьшает опасность появления непроваров, других дефектов и концентраторов напря­ жений на недоступной для наблюдения стороне трубы.

Каждая бригада колонны действует по тщательно разработан­ ной технологической системе. Внутри бригад существует четкое распределение обязанностей и строго соблюдается последователь­ ность производственных операций. Каждый рабочий специализи­ руется на одной определенной операции. Например, сварщик выполняет всегда один и тот же участок щва данного слоя. Дру­ гие работы ему не поручаются.

Первая группа (бригада) оснащена сварочным трактором, на платформе которого смонтированы электросварочные агрегаты, расположены баллоны с кислородом и ацетиленом, помещены все монтажные и вспомогательные механизмы, а также электроды.

В состав первой группы входят 8 сварщиков, 8 подручных сварщиков, 10 вспомогательных рабочих, 4 рабочих, выполняю­ щих зачистку, и 4 рабочих, обслуживающих механизмы. Подруч­ ный постоянно находится при сварщике, выполняя вспомогатель­ ные операции (вставляет электрод в держатель, намечает на стыке место начала сварки и т. п.).

Первое звено первой группы зачищает кромки круглыми торцовыми проволочными щетками, которые вращают пневмати­ ческие машинки. Последние приводятся от компрессора, пере­ двигаемого трактором.

Собирают стыки труб при помощи внутренних пневматиче­ ских центраторов. Прихватки для закрепления стыка не накла­ дывают, так как непосредственно после сборки, когда центратор еще находится в трубе, сваривают первый слой шва.

Первый слой, обеспечивающий надежный провар внутренних кромок стыка, выполняют на трубах диаметром 700—800 мм одновременно три сварщика — № 1, № 2 и № 3 (рис. 56, а). Каждый из них сваривает Vs окружности стыка. Накладывается шов касанием электрода при его движении сверху вниз (свароч­

110

ный ток 140—180 а). Поскольку на верхней трети трубы легко образуются прожоги, эту часть стыка подваривают дополни­ тельно. Подварку выполняет сварщик № 4.

Для первого слоя и проварки верхней части стыка применяют электроды марки Флитуэлд-5 диаметром 4 мм. Как известно, эти электроды газошлакозащитного типа со значительным пре­ обладанием газовой защиты; они образуют слой шлака небольшой толщины.

Однако сразу же по окончании сварки первого слоя двое рабочих тонкими абразивными кругами зачищают поверхность шва.

После зачистки, пока шов еще не остыл, начинается сварка второго слоя. Эту операцию одновременно выполняют два свар-

щика № 5 и два сварщика № 6 (движением электродов от верхней точки стыка до нижней).

Для сварки второго слоя (ток 150—175 а) используются электроды марки Шилд-Арк 85 диаметром 4 мм. Эти электроды, легированные молибденом (0,5%), дают металл с более высокими механическими свойствами, чем электроды Флитуэлд-5.

Наложением второго слоя заканчивается цикл работ первой группы (бригады). Из трубы удаляют центратор, и бригада пере­ ходит к следующему стыку. Два слоя шва, выполненные этой бригадой, составляют около 70% толщины стенки трубы.

Вторая бригада ведет только сварочные работы. Ее задача — наложение третьего и четвертого слоев шва, т. е. завершение сварки стыка.

Для третьего слоя применяют электроды Шилд-Арк 85 диа­ метром 4,8 мм. Сварку ведут сверху вниз (от верхней точки стыка до нижней; сварочный ток 200—225 а). На боковых четвертях стыка сечение шва получается меньше, чем на верхней и нижней

111

четвертях, так как на этих участках трудно удержать расплавлен­ ных”! металл. Поэтому боковые четверти дополнительно подвари­ вают теми же электродами (рис. 56, б).

После зачистки третьего слоя накладывают четвертый, завер­ шающий слой электродами марки Флитуэлд-5 диаметром 4,8 мм

подручных также 20. Кроме того, в состав второй бригады входят 2 тракториста.

Сборочно-сварочная колонна выполняет за 1 час 20—22 стыка на трубах диаметром 700 мм.

В СМУ-6 треста Нефтепроводмонтаж была проведена опытная проверка поточно-расчлененного метода (на трубопроводе диа­ метром 529 мм), подтвердившая его высокую эффективность.

СВАРКА НЕПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ

Ручная сварка неповоротных стыков применяется при соеди­ нении в плеть секций!, сваренных автоматической сваркой при замыкании стыков между плетями в траншее, при сборочно­ сварочных работах методом непрерывного наращивания труб.

Секции собирают в плеть параллельно траншее на расстоянии 1—2,5 м от ее ближайшей стенки. Это расстояние зависит от диаметра трубопровода и устойчивости стенок траншеи. Сборка плети на большем расстоянии от траншей усложняет опускание труб. Близкое расположение места сборки создает опасность самопроизвольного опускания плети при ее перемещениях под действием температурных изменений.

Процесс сборки сопровождается передвижением секций вдоль оси для достижения заданного зазора п боковыми перемещениями для полного совпадения стыкуемых концов. Перемещают секции механическим способом.

По достижении необходимого зазора стык закрепляют при­ хватками. Сварочный агрегат, питающий дугу, заренее устана­ вливают на таком расстоянии, чтобы он не мешал работе сборщи­ ков.

Сборку секций в плети выполняют обычно специализирован­ ные бригады. Длина плети 1,5—3 км, а в некоторых случаях и более.

Технология сварки

Технология наложения слоев при сварке стыка должна обеспе­ чить плотность наплавленного металла и переходной зоны, про­ вар корня шва и создание внешней поверхности с плавным пе­ реходом к стенкам труб.

По распространенной у нас в стране системе организации ра­ бот каждый стык выполняет один сварщик. Это требует от рабо­

И 2

чего универсальных навыков, что является недостатком данной системы. Однако сварщик несет полную ответственность за сварку стыков, и это способствует повышению их качества.

Слои швов при неповоротной сварке на подкладных кольцах накладывают в такой последовательности, чтобы обеспечивались на всех участках равномерное сечение и достаточный провар и требовались минимальные затраты времени. Порядок наложения слоев шва должен также способствовать снижению усадочных

Рис. 57. Схемы наложения слоев шва при непо­ воротной сварке. Цифрами обозначена последо­ вательность выполнения отдельных участков.

напряжений или деформаций. Рассмотрим две наиболее распро­

Второй и третий слои накладывают по боковым полуокружно­ стям, начиная с нижней точки и кончая в верхней части стыка. Электроды используют диаметром 4 мм.

II. Первый слой накладывают тремя участками (рис. 57, б). Начинается сварка с нижней части стыка электродом диаметром

3—4 мм. Боковые участки I I и I I I сваривают электродом диа­ метром 4 мм.

Второй слой выполняют на четырех участках. Потолочные четверти IV и V сваривают на токе 200 а, верхние участки VI и VII — на токе 210—230 а.

Третий слой накладывают по боковым полуокружностям.

Для потолочной части стыка рекомендуется применять укоро­ ченные электроды.

Ориентировочные режимы для неповоротной сварки приве­ дены в табл. 40. При наложении первого слоя для потолочных

Технология наложения слоев при неповоротной сварке не­ достаточно научно обоснована. Многие сварщики применяют свои приемы, добиваясь высокой производительности и хорошего ка­ чества стыков.

Как и при сварке.поворотных стыков, каждый промежуточный слой шва должен иметь вогнутую поверхность. Перед наложением следующего слоя предыдущий очищают стальной щеткой и зу­ билом от шлака и брызг.

Под неповоротным стыком должно быть свободное простран­ ство, чтобы легко можно было манипулировать электродом. Для этого трубы поднимают на лежки или создают под стыком углуб­ ление (приямок). При длине электрода 450 мм приямок должен быть глубиной не менее 0,6 м. Рассмотрим некоторые особенности сборки и сварки стыков трубопровода в траншее.

Ширина траншеи недостаточна для того, чтобы сборщики, а затем и сварщик могли в ней свободно расположиться. Поэтому при сварке в траншее, кроме обычного приямка, делают боко­ вые приямки по обе стороны от стыка. Размер бокового приямка примерно 700 X 1500 мм. Для удобного положения сварщика

114

приямки в каждой стенке траншеи смещают относительно друг друга (рис. 58).

При сборке стыка в траншее стянуть плети невозможно, так как они очень большой длины и уже бывают частично присыпаны грунтом. Учитывая это, плети укладывают так, чтобы конец одной из них заходил за конец другой. При сборке газовой резкой отрезают лишние участки труб и подгоняют один торец к другому.

Сборку и сварку стыка между плетями выполняют при мини­

Рис. 58. Расположение боковых приямков при сварке стыка в траншее.

зор оказался слишком большим, отрезают еще часть трубы дли­ ной не менее 0,5 м и вставляют в образовавшийся интервал патру­ бок необходимой длины. Ни в коем случае не следует ожидать уменьшения зазора за счет повышения температуры воздуха, так как после охлаждения трубопровод окажется нагруженным термическими напряжениями. Опасность их состоит в том, что, суммируясь с рабочими напряжениями при эксплуатации, они могут вызвать разрушение стыка.

Сварку в траншее замыкающих стыков поручают наиболее квалифицированным сварщикам, так как нередко такие швы уже не испытывают на прочность и плотность.

ПОВОРОТНАЯ СВАРКА

При ручной сварке поворотных стыков используют роликовые стенды с механическими вращателями или перекатывают трубы на деревянных лежках механическим или ручным способом.

Ручная поворотная сварка по производительности уступает поворотной автоматической сварке. Поэтому ее применяют только в тех случаях, когда автоматическая по каким-либо причинам невозможна.

Для ручной сварки секций организуют бригады, в которые входят сварщик, подручный сварщик, рабочий, вращающий ■трубы (если нет механического вращателя), и моторист, обслужи­ вающий один или несколько агрегатов.

Каждый сварщик выполняет все стыки одной секции. Агре- ■гаты в этом случае расположены, как показано на рис. 59 (циф­ рами обозначены агрегаты, буквами аб, вг, де, шз и ик — сек­ ции).

Завершив работу на одной секции, сварщик переходит со своей бригадой и агрегатом на третью секцию от той, которую он только что закончил (при работе трех сварочных бригад).

Для присоединения обратного сварочного провода приме­ няют пружинящий контакт, плотно охватывающий трубу и легко подключаемый к любому ее месту. При перекатывании трубы

Рис. 59. Схема расположения сварочных агрегатов у секций трубопровода.

обруч контакта перемещается вместе с ней или скользит по ее поверхности.

Стыковые соединения на трубах со стенкой толщиной не более 11 мм, диаметром не более 600 мм, собранные без внутренней

и однородное качество стыка. При сварке труб со стенкой толщи­ ной более 11 мм добавляется четвертый слой шва, что, однако, не меняет сущности метода.

Первый слой необходим для местного провара и надежного сплавления кромок на внутренней поверхности труб. Кроме того, этот слой заменяет подкладку при наложении последующих слоев.

гается в том случае, когда металл первого слоя выступает над внутренней поверхностью в виде узкого ниточного валика равно­ мерного очертания высотой 1—2 мм. На хорошо выполненном стыке этот валик производит впечатление будто бы он наплавлен изнутри.

На рис. 60 показано строение (макроструктура) сварного шва, выполненного в три слоя. В нижней части стыка хорошо выявился (при травлении шлифа) первый слой: отчетливо видны его небольшие размеры и характерный выступ за линию внутрен­ ней поверхности трубы.

116

При сварке электродами, образующими шлак повышенной вязкости, например УОНИ-13/45, СМ-11 и др., разметку стыка для наложения первого слоя можно выполнять по схеме, приведен-

Рис. 61. Последовательность трехслойиои свар­ ки стыков.

1— наложение первого слоя на двух боковых четвертях; 2 — наложение первого слоя на двух четвертях стыка после поворота секций на 9и°; -3 — наложение второго слоя; 4 — наложение третьего слоя.

гические переходы сварщика могут быть построены так, чтобы он сваривал стыки на нескольких секциях. Это уменьшит затраты времени на переходы и значительно повысит производительность труда.

118