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

Благодаря передвижным торцовым вращателям сокращается время вспомогательных операций, т. е. нет необходимости пере­

ной частью установки. Вращатель имеет раструб (трубоулавливатель) с роликами для быстрого и удобного введения в него трубы. Захватывается труба радиальными зажимными элементами (плаш-

Сечение ЯД

нами) на любом ее участке секции. При осевом перемещении сек­ ция проходит через раструб с разжатыми плашками.

Наиболее широко проходные вращатели применяют в установ­ ках для сварки труб без подкладных колец с принудительным формированием шва и в установках для механизированной сборки и сварки с двусторонним наложением шва. Проходной вращатель, используемый для механизированной центровки труб и их вра­ щения при сварке, именуют блоком центровки.

Блок центровки (рис. 89) имеет прямоугольную раму 14 (сва­ ренную из швеллеров), к которой болтами прикреплены две стой­ ки 9 в виде неподвижных ободов 2. Эти ободы соединены между собой анкерными болтами 12.

149

Внутри неподвижного обода смонтирован подвижной проме­ жуточный обод 1. На наружной поверхности промежуточного обода имеются выточки, в которые заложены ролики диаметром 50 мм, длиной 70 мм. Ролики уменьшают удельное давление на обод при зажатии башмаков 3. К внутренней поверхности проме­ жуточного обода приварены четыре планки, к торцовой части— цевочное или шестеренчатое колесо 11. Внутри промежуточного обода на роликах смонтирован внутренний обод 4. На боковой поверхности последнего на равном расстоянии друг от друга расположены трп квадратных отверстия для зажимных подвиж­ ных башмаков.

Радиальные зажимные башмаки 3 имеют П-образную форму; их нижняя часть заканчивается насечкой. По бокам башмаков укреплены пружины. К торцовой части внутреннего обода прива­

На наружной поверхности неподвижного обода в его верхней части -смонтирован фиксатор с рукояткой 10. При повороте руко­ ятки 10 в правую сторону на 180° торцовая часть фиксатора вхо­ дит в углубление фасонного упора; происходит центровка сты­ куемых труб. При повороте рукоятки на такой же угол в левую сторону фиксатор освобождает упор, благодаря чему внутренний обод может вращаться.

К наружной поверхности неподвижного обода .приварены кронштейны 5 с подшипниками и промежуточным валом 6, на ко­ торый насажены две звездочки 7, находящиеся в зацеплении с це­ вочным колесом промежуточного обода. Включаются и выклю­ чаются кулачковые муфты со звездочками рычагами и вилками, укрепленными шарнирно в кронштейнах рамы.

На торцовую часть промежуточного вала с левой стороны наса­ жена полумуфта 13, соединенная цепью с полумуфтой, сидящей на валу червячного колеса редуктора. На конце вала червячного редуктора смонтирована муфта предельного момента (способная к пробуксовке), соединенная с валом червячного колеса проме­ жуточного редуктора, обеспечивающего необходимую скорость сварки. Конец вала промежуточного редуктора эластичной муф­ той связан с выходным валом коробки передач. Входной вал коробки передач соединен эластичной муфтой с электродвига­ телем (мощностью 1,8 кет).

В торцовых частях рамы расположены роликовые опоры 8 для осевого перемещения секции перед центровкой. Роликовая опора состоит из двух кронштейнов, приваренных к плите, закре­ пленной болтами на раме. Внутри кронштейнов на подшипниках смонтирован вал с двумя роликами и цилиндрической шестерней, которая находится в зацеплении с шестерней промежуточного вала. На конце этого вала имеется рукоятка, вращением которой осуществляется подача трубы для центровки. Расстояние роли­ ков от оси трубы может меняться.

150

Расчет проходного вращателя

Пример. Определим мощность двигателя, необходимую для вращения секции диаметром 529 мм. Воспользуемся формулой момента трения при качении

Допустим, что каждая опора воспринимает полностью вес одной трубы. Вес 1 м трубы диаметром 529 мм со стенкой толщиной 9 мм равен 115,4 кг, а гаестиметровой трубы

115,4x 6 = 692,4 кг. Следовательно, G — 692,4 кг.

Силу N найдем из формулы (VII. 19):

151

Момент трения при качении, приходящийся на одну опору:

М = 2 ■433 • 0,05 (l + - 76о-) = 308 кГсм.

Число опор, поддерживающих секцию, //(=12. Момент сопротивления вращению всей секции

,1/с = Мт = 208 • 12 = 2500 кГсм.

152

Поскольку Л/кр = М с, то, подставив необходимые значения, найдем

2500

= 236 кГ.

0,4 • 26,5

Общее прижимное усилие при равномерности нажатия

2 Р = ЗР = 3 • 236 = 708 кГ.

Пользуясь полученными данными, можно рассчитать все основные элементы проходного вращателя и других частей блока центровки.

СВАРОЧНЫЕ АГРЕГАТЫ И ТРАНСФОРМАТОРЫ

Агрегаты постоянного тока

Сварку магистральных трубопроводов ведут на постоянном и переменном токе. При отдалении трассы от источников промыш­ ленного электроснабжения и частых перемещениях сварочных постов наиболее удобны сварочные агрегаты с двигателями вну­ треннего сгорания. На трассах используют агрегаты нескольких типов различной мощности.

Как известно, от одного сварочного аппарата работает обычно1 один сварщик. Многопостовые машины в полевых условиях при­ меняют редко.

Сварочные генераторы, питающие дугу, изготовляют с учетом особенностей последней как рабочей нагрузки.

Электрическая дуга (источник тепла для сварки) предста­ вляет собой своеобразное физическое явление. Занимая простран­ ство, измеряемое всего лишь долями кубического сантиметра, она расходует значительную электрическую мощность (6—30 кет).

Дуговое пространство заполнено газами, парами металла и шлака и мелкими каплями жидкой стали. Температура в этом пространстве 5000—7000°.

Для возбуждения электрической дуги в воздухе или под флю­ сом необходимо более высокое напряжение (обычно равное или

Графически эта зависимость показана на рис. 92 как вольтамперная характеристика дуги (кривые 2 и 3). Длина дуги взята постоянной при значениях li и h (h < h).

На рис. 92 дана также статическая характеристика сварочного генератора (кривая 1). Кривые характеристик дуги и питающего ее генератора пересекаются в точке В, являющейся точкой воз-

153

Суждения дуги, и точке А (или Л1), т. е. точке устойчивого горе­ ния дуги.

Отсекаемая точкой А на оси тока величина / р указывается в инструкциях и других технологических документах как свароч­ ный (рабочий) ток. Соответствующее

Рис. 93. Изменение тока и напряжения в сварочной цепи.

а — в начале сварки; б — при установившемся процессе.

протяжении всего сварочного процесса. Это вызывается неустой­ чивостью руки сварщика, необходимостью совершать поперечные перемещения электрода через зазор в стыке (при наложении пер­ вого слоя) и скошенные кромки, капельным переносом металла

154

с электрода к кратеру. Однако и при автоматической сварке нельзя избежать хотя бы незначительных изменений длины дуги.

На рис. 93 приведена осциллограмма, показывающая динамику изменений тока и напряжения в сварочной цепи.

Для устойчивого горения дуги необходимо, чтобы изменение

цепь обладает самоиндукцией и постоянная времени имеет конеч­ ное значение, рабочая точка перемещается не по участку AiA статической характеристики, а вследствие запаздывания измене­ ния тока по линии AiDA. Чем меньше постоянная времени Т,

Статическая характеристика не полностью отражает свойства сварочного генератора. Обладая плохой динамической характери­ стикой, генераторы дают обрывающуюся, неустойчивую дугу. Современные сварочные генераторы имеют хорошую динамиче­ скую характеристику.

Развитие способов сварки саморегулирующейся дугой, осо­ бенно сварки в струе защитных газов, потребовало применения

155

источников тока, отличающихся от источников с падающей ха­ рактеристикой. Наиболее пригодными оказались генераторы с же­ сткой и возрастающей внешними характеристиками. Однако та­ кие генераторы имеют сложное устройство. Поэтому исследуется возможность использования мощных выпрямителей и комбини­ рованных систем.

При сварке в газовой струе применяют часто зарядные генера­ торы.

Технические характеристики агрегатов, применяемых в тру­ бопроводном строительстве, указаны в табл. 44.

Таблица 44

Краткие технические характеристики сварочных агрегатов постоянного тока

Сварочный агрегат ПАС-400

Агрегат ПАС-400 состоит из электрогенератора СГП-3, соеди­ ненного эластичной муфтой с двигателем ЗИЛ-120.

Для защиты от атмосферных осадков агрегат снабжен крышей и боковыми двухстворчатыми металлическими шторами. Во время работы агрегат должен быть в строго горизонтальном положении. Общий вес агрегата 1900 кг.

Генератор СГП-3 четырехполюсный с самовозбуждением имеет на двух главных полюсах размагничивающую последователь­ ную обмотку, вследствие чего обладает падающей характеристи­ кой.

Обмотки возбуждения генератора расположены: шунтовая (намагничивающая) на двух диаметрально противоположных северных полюсах, сериесная (противокомпаундная) — на двух

156

южных полюсах. Сериесная обмотка включена последовательно с якорем. Шунтовая присоединена под напряжение части якорной обмотки, подмагничиваемой потоком поперечной реакции якоря. Напряжение на концах шунтовой обмотки остается практически постоянным и не зависит от изменений сварочного напряжения.

Номинальные данные генератора следующие Г

Сварочный ток регулируется реостатом, включенным в цепь обмотки возбуждения. Вращение маховичка реостата по часовой стрелке ведет к увеличению тока. Пределы регулирования 120— 600 а.

Двигатель ЗИЛ-120 переоборудован для длительной стацио­ нарной работы.

Опыт строительства газопровода Ставрополь — Москва по­ казал, что агрегаты ПАС-400 не удовлетворяют требованиям сварки труб диаметром 720 мм. Мощность двигателей этих агре­ гатов недостаточна, вследствие чего мал сварочный ток, снижаю­ щий производительность труда.

Сварочный агрегат АСД-3-1

Однопостовой агрегат АСД-3-1 (рнс. 95) предназначен для дуговой сварки и резки при токе 120—600 а.

Агрегат состоит из сварочного генератора СПГ-3-VIII и дви­ гателя ЯАЗ-204Г, смонтированных на общей раме и соединенных эластичной муфтой. От атмосферных осадков агрегат защищен крышей и боковыми металлическими шторами. Габаритные раз­ меры агрегата 5480 X 2200 X 3265 мм.

В двигатель ЯАЗ-204Г несколько изменена система охлажде­ ния. Запуск осуществляется от стартера СТ-25 на напряжение 24 в, питаемого от двух аккумуляторов 6СТЭ-128.

Трансформаторы для дуговой сварки

При сварке на переменном токе питание дуги осуществляется от трансформаторов. Для получения падающей характеристики сварочного трансформатора в его вторичную цепь последова­ тельно включают дроссель (реактор), представляющий собой индуктивное сопротивление. Дроссель одновременно является и регулятором тока.

Однофазный понижающий трансформатор и дроссель-регуля­ тор могут быть выполнены раздельно или объединены в одну

1 Левая колонка цифр — данные ври прерывистом режиме (ПР) 100%, правая — при прерывистом режиме (ПР) 65%.

157