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

для сварки труб диаметром 529 мм двигатель отрегулирован на 450 л. с. В этом же агрегате применен электрический синхронный генератор 2 типа С-400-1000 мощностью 400 ква, напряжением 400 в. Возбудитель — генератор постоянного тока 1, получает вращение от основного генератора посредством ременной передачи.

Соединение дизеля с генератором осуществляется через зубча­ тый редуктор, уменьшающий число оборотов в 1,5 раза.

Электростанция смонтирована в фургоне на колесно-гусенич­ ной тележке «Восток» 4, обладающей хорошей проходимостью. Габариты и вес (около 14 т) станции допускают транспорти­

ре ДД

Рис. 125. Передвижная электростанция.

ровку ее по железной дороге. Для работы в зимних условиях на электростанции устанавливают котел ВНИИСТО-М4. Горячая вода нз котла используется для подогрева дизеля перед запуском и для отопления помещения.

СБОРКА СТЫКА

Трубы, предназначенные для электроконтактной сварки, раскладывают вдоль трассы на расстоянии 1,5—2,0 м от бровки траншеи.

Сборка труб состоит нз подготовительных операций и цен­ тровки стыка.

Центровка выполняется головкой сварочного агрегата. До подхода агрегата к данному стыку проводятся только подготови­ тельные операции. Этим сборочно-сварочный цикл электрокон­ тактной сварки отличается от такого цикла при автоматической сварке под флюсом.

П о д г о т о в к а т р у б заключается в их общем осмотре, удалении с концов грязи, снега и льда, а также зачистке контакт­ ной кольцевой полосы.

При осмотре могут быть выявлены вмятины, образовавшиеся в результате транспортных операций. Для проверки концов поль­ зуются шаблонами (рис. 126).

На каждой трубе на расстоянии 100—200 мм от кромки зачи­ щают до металлического блеска кольцевую полосу шириной 60—

199

В установках для полевой сварки ведется непрерывное опла­ вление. По мере расплавления неровностей и образования жидкой фазы кромки труб сближаются. Сближение происходит со ско­

неравномерно по окружности стыка и ток колеблется в значи­ тельных пределах.

При электромеханическом приводе механизма оплавления за­

При соблюдении заданной скорости перемещения концов труб процесс оплавления протекает устойчиво, если изменение тока и мощности имеет одинаковые знаки.

В Институте электросварки им.Е. О. Патона были поставлены опыты, цель которых заключалась в определении для различных сопротивлений короткого замыкания минимальных вторичных напряжений, при которых можно вести непрерывное оплавление с плотностью тока 3—5 а!мм2 [30]. Было установлено, что для устойчивости оплавления увеличение сопротивления короткого замыкания Z должно сопровождаться повышением напряжения U2. (рис. 128). Особенно сильное влияние на минимальное напря­ жение оказывает активное сопротивление. При активном сопро-

2 02

тивлении минимальное напряжение Ui примерно в У 2 раз больше, чем при реактивном сопротивлении той же величины.

Сопротивление короткого замыкания сварочной машины в из­ вестной мере сказывается на характере оплавления. При малом

Рис. 129. Осциллограммы тока в первичной цепи кольцевого трансформатора при двух значениях сопротивления короткого замыкания:

а — z = 65 м к о м ; 6 — Z = 600 .мколь

сопротивлении оплавление протекает спокойно. С возрастанием сопротивления контакты разрушаются более интенсивно и равно­

203

тельной удельной мощности. Вторичное напряжение трансфор­ матора при этом 5—6 в.

Продолжительность и длина оплавления должны быть такими, чтобы к концу этого процесса обеспечивался равномерный разо­ грев труб по всему периметру стыка.

Осадка

Осадка является заключительным этапом сварочного процесса. Начальный период осадки происходит иод током. Скорость сбли­ жения кромок при осадке значительно больше, чем при оплавле­ нии. Вследствие выдавливания жидкого металла из пространства между кромками и уменьшения сопротивления этого участка электрической цепи сварочный ток резко возрастает. Поэтому, не ожидая конца осадки, трансформатор отключают.

Величина осадки для труб со стенками толщиной 7—11 мм составляет 14—20 мм. Скорость осадки 8—15 мм/сек\ усилие 300—400 кГ на 1 см2 площади поперечного сечения труб.

Хорошее качество сварного соединения обеспечивается в том случае, если к началу осадки нагрев труб на некотором участке достигает температуры, превышающей минимальную температуру пластической деформации.

Минимальная температура, при которой происходит пласти­ ческая деформация малоуглеродистой стали, ориентировочно может быть взята из графика на рис. 131, построенного по данным И. М. Павлова [32]. На этом графике в качестве величины р нужно принять удельное осадочное давление.

Участок нагрева X, представляющий величину осадки, скла­ дывается из зоны деформации Xi в законченном соединении и участка металла трубы Х2, из которого образуются наружный н внутренние выступы. Нормальная величина участка Хз соста­ вляет

Величина и удельное давление осадки являются важными параметрами сварочного процесса. От них зависит удаление из стыка расплавленного и пластичного металла, загрязненного окислами, образующимися в период оплавления. В сварных соеди­ нениях, выполненных при недостаточной величине и малом давлении осадки, наблюдаются неметаллические включения и от­ крытые лунки. Таким соединениям свойственна также неодно­

204

Рис. 133. График сварочного цикла.

Чередованием операций до последнего времени управляли вручную. При этом неизбежны были на некоторых стыках откло­ нения от заданного режима.

Институт электросварки им. Е. О. Патона разработал аппара­ туру для автоматизации управления сварочным процессом. Регу­ лирование скоростей оплавления осуществляется по заранее заданной программе. Программное устройство состоит из шестерен­ чатого редуктора, вращающего валик с программными контак­ тами, включающими в заданное время цепи обмоток возбужде­ ния генератора и двигателя привода оплавления.

Редуктор крепится к горизонтальному штоку сварочной го­ ловки и приводится во вращение от шестерни механизма привода оплавления. От редуктора приводится кулак автоматического регулятора, который перемещает рычаг со скользящими контак­ тами реостатов РПД, РПГ и РПТ (рис. 134).

206

Реостат РПГ включен в обмотку возбуждения ОВГ генератора, а реостат РПД — в обмотку ОВД возбуждения двигателя ДСО механизма оплавления. Шкала реостатов разделена на участки, выводы от которых подключены к неподвижным контактам регуля­ тора. Программное изменение сопротивления реостатов приводит

стыка.

По окончании оплавления автоматически включается рычажно­ пружинный механизм гидропровода. Включение рычага осадки осуществляется при помощи быстродействующего гидравличе­ ского крана.

УДАЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БРЫ ЗГ И ГРАТА

Улавливание брызг

В процессе электроконтактной сварки оплавлением длина каждой трубы уменьшается примерно на 15—20 мм. Это происхо­ дит за счет оплавления металла и удаления его в процессе сварки

207

в виде брызг. Некоторое количество металла (правда, незначи­ тельное) удаляется из стыка в виде паров.

Брызги вылетают наружу и внутрь трубы. Наружные брызги могут причинить большой вред сварочной аппаратуре, особенно кольцевому трансформатору. Поэтому на трансформаторе уста­ навливают отражатели, защищающие обмотку и предотвращаю­ щие короткое замыкание.

Брызги, попадающие внутрь трубы, оседают, образуя корку. Оставлять в трубе металлические брызги нельзя, так как в про­ цессе эксплуатации они могут засорить трубопровод, аппаратуру п приборы.

Почти весь расплавленный металл превращается в брызги. Поэтому, зная, на какой длине происходило оплавление, легко

б — толщина стенки в еж; у — удельный вес металла в г/см3\ s — величина осадки в см.

Рассмотрим случай сварки труб диаметром 529 мм со стенкой толщиной 10 мм при осадке 20 мм. Допустим, что количество брызг, вылетающих наружу и попадающих внутрь трубы, одина­ ково. Вес брызг внутри трубы

GбР = — = A iil^2'9'J : 7’8 : 2 = 1295,6 5= 1,3 кг.

Наблюдениями установлено, что количество брызг в трубе при сварке одного стыка действительно составляет 1,3—1,5 кг.

Металлические брызги при ударе о твердую металлическую поверхность прилипают к ней и сливаются между собой. На этом свойстве основан способ улавливания брызг.

Хорошо зарекомендовали себя При электроконтактной сварке трубчатые уловители, выполненные из тонкого металла, иногда даже из кровельной стали. Уловитель на штанге вводят перед сваркой в область стыка. Диаметр трубчатого уловителя соста­ вляет 0,5—0,4 диаметра свариваемого трубопровода. При слишком большом диаметре уловителя часть брызг недостаточно остывает за время полета, попадая на уловитель, расплескивается и, отра­ жаясь, летит в обратном направлении, иногда достигая поверх­ ности трубы. При недостаточном диаметре уловителя часть брызг, особенно мелких, переохлаждается, не прилипает к его поверх­ ности и оседает на трубопроводе. Выбор диаметра и формы уло­ вителя имеет важное значение. На рис. 135 показан уловитель, объединенный с гратоснимателем.

2 08