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

Такие центраторы усложняют технологический процесс, так как должны находиться в стыке до окончания наложения первого слоя шва.

На рис. 31 показан один из наиболее распространенных внутрен­ них центраторов. Зажимными элементами являются разъемные кольца, входящие в соединяемые трубы. Кольца выполнены в виде трех независимых сегментов 3. Соответствующие сегменты обоих колец жестко связаны, благодаря чему они могут переме­ щаться и передавать усилие на стенки труб только одновременно.

Нижние сегменты являются базой, на которой смонтирован гидравлический или пневматический цилиндр 4. Боковые сегменты прикреплены к концам нижних сегментов шарнирами.

Расширяются зажимные кольца при ходе поршня цилиндра, воздействующего на распорки 2, связанные шарнирно с верхними концами боковых сегментов. Ролик 1 является опорной точкой в процессе перемещения центратора в трубе.

Для направления центратора при входе его в конец трубы предназначены направляющие 5.

Находят применение также пневматические центраторы с ра­ диальными цилиндрами, расположенными в два ряда и занимаю­ щими концы обеих труб.

НАЛОЖЕНИЕ ПРИХВАТОК

Сцентрованные трубы закрепляют короткими валиками сварных швов — п р и х в а т к а м и .

Прихватки должны выдерживать механические нагрузки, воз­ никающие при вращении и перемещении секции в процессе сборки и сварки последующих стыков. Если секция при сборке находится на металлическом стеллаже или на брусковых, хорошо отрихтованных лежках, а при сварке — на роликовых лежках, то при­ хватки подвергаются действию крутящего и изгибающего моментов.

В случае незначительных пролетов между лежками или брусь­ ями стеллажа, особенно если собирают трубы небольших диа­ метра и веса, напряжениями от изгиба можно пренебречь. Чтобы определить, достаточны ли длина и сечение прихваток, пользуются расчетом на срез от крутящего момента.

Напряжение среза вычисляют по формуле

где М к — крутящий момент в кГсм; 1р ■— полярный момент инерции сечения трубы в см*.

71

/D„ — 6\

е= Oi = —V

к = 0,3 см, а момент силы трения всей секции вычислить по. формуле

где q — вес 1 м трубы в кг.

В формулу (IV. 17) введен поправочный коэффициент | > 1, учитывающий неустойчивость рихтовки (из-за непрочного грунта) или наличие ржавчины на металлическом стенде.

72

Возьмем g = 1,6. Вес 1 м трубы 77,68 кг. Следовательно,

М т= 2 Ikqln = 2-1,6-0,3-0,7768-1000-8= 5965,8 кГсм.

Крутящий момент М к уравновешивается моментом силы тре­ ния М т. В начальный момент, при страгивании трубы для вра­ щения, необходимо приложить момент М к', значительно превы­ шающий Мт. Можно принять

2,5-5965,8 .

1441,5 1 15,75 = 162,8 кГ/см2.

Напряжение среза оказалось незначительным. Следовательно, размер и число прихваток вполне достаточны для того, чтобы собранный стык не разрушился даже при толчках.

На стыке труб диаметром не более 350 м накладывают по три прихватки; у труб диаметром свыше 350 мм прихватки распола­ гают на расстоянии 300—450 мм одна от другой равномерно по всей окружности. Длина каждой прихватки 40—60 мм, высота

4—6 мм.

Прихватка является полноценным элементом шва, так как остается в сварном соединении. i

Выполняют прихватки ручной сваркой, теми же электродами, что и основной шов.

При автоматической сварке швов для прихваток -используют электроды Э42А (на трубах из малоуглеродистой стали) и Э50А или Э55А (на трубах из низколегированной стали).

Выполняют прихватки и полуавтоматической сваркой. Осо­ бенно тщательно проваривают кромки. Поверхность кромок в местах наложения прихваток очищают от ржавчины и грязи.

ГАЗОВАЯ РЕЗКА ТРУБ

Резка труб на трассе является вспомогательной операцией, В процессе сборки и при других монтажных работах вырезают стыки или удаляют концы с дефектами газовой кислородной рез­ кой.

При газовой резке металл разъединяется за счет местного сжи­ гания в струе кислорода. Процесс начинается с нагрева предпо­

73

лагаемого места резки. Для нагрева используют ацетиленокислородное или бензино-кислородное пламя. Не прекращая на­ грева, на намеченное место направляют струю чистого кислорода. Сгорание металла в кислороде происходит по реакции

Выделяющееся тепло q способствует прогреву глубоко лежа­ щих слоев металла. Это дает возможность резать сталь толщиной до 1 л без сквозного предварительного прогревания.

Струя кислорода при резке не только окисляет металл, но и удаляет образующиеся жидкие окислы. Для этого кислород подают под давлением, зависящим от толщины разрезаемой стали

(табл. 33).

Таблица 33

Зависимость давления кислорода от толщины разрезаемой стали

Резку кислородной струей можно применять лишь для метал­ лов и сплавов, удовлетворяющих следующим основным условиям:

1) температура воспламенения металла ниже температуры пла­ вления (иначе металл не выгорает, а выплавляется, поверхность реза оказывается неровной, а сам процесс неэкономичным);

2)температура плавления образующихся при резке окислов ниже температуры плавления самого металла (иначе окислы не удаляются из пространства резки);

3)окпелы, образующиеся при резке, легкоплавкие жидко­ текучие;

4)теплопроводность металла низкая (иначе тепло реакции сгорания оказывается недостаточным для прогрева глубинных слоев).

Всем условиям, необходимым для газовой резки, удовлетво­ ряют стали, содержащие не более 0,7% углерода. Однако стали

ссодержанием углерода 0,4—0,5% и выше из-за их склонности

кзакалке перед резкой подогревают до 200—300°, а после резки отжигают.

Низколегированные стали — хромистые, хромоникелевые, ни­ келевые и хромомолибденовые — режутся кислородной струей

достаточно хорошо. Однако при содержании хрома более 5% в месте реза создается тугоплавкая окись хрома, делающая резку струей кислорода невозможной. Для высоколегированной стали

J4

зака 3 под заданным углом. Чтобы приспособление не смещалось в процессе работы, концы кольца 2 закрепляют рычажком и на­ тяжным крючком или винтовой стяжкой.

Для резки труб широко применяют полуавтоматический ре­ зак, основным элементом которого является каретка, снабженная четырьмя роликами. Эти ролики устанавливают на трубу на не­ котором расстоянии от линии реза. На трубу и на звездочку ка­ ретки надевают сдвоенную втулочно-роликовую цепь. Цепь сде­ лана с таким расчетом, чтобы к ней можно было добавлять звенья или снимать их в зависимости от диаметра трубы. Натяжение цепи достигается двумя эксцентриками, приподнимающими ось звездочки.

К каретке присоединяется зубчатая рейка с ползунком, кото­ рый легко перемещается (вращающейся рукояткой) благодаря

Рис. 33. Полуавтоматический резак для газовой рбзки труб.

имеющейся у него шестеренке. К ползунку крепят стандартный газовый резак или резак специальной конструкции. Если резку ведут под определенным углом, то и резак на плоскости ползунка закрепляют под таким же углом.

Смещение резака вдоль оси трубы достигается передвижением ползунка по стальной рейке. Для перемещения резака по окруж­ ности вращают рукоятку, связанную простейшей червячной пере­ дачей со звездочкой. При этом звездочка перекатывается по цепи

ивсе полуавтоматическое устройство передвигается. Полуавтоматический резак описанной конструкции дает воз­

можность резать трубы, вращающиеся на лежках и лежащие неподвижно.

В последнее время все больше начинают использовать полу­ автоматический резак, показанный на рис. 33.

76

Глава V

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА

Автоматическую сварку под флюсом стыков магистральных трубопроводов начали применять в 1948 г. на строительстве газо­ провода Дашава — Киев (диаметр 529 мм).

Автоматическую сварку под флюсом используют в следующих технологических вариантах.

1.Поворотная сварка на остающейся стальной кольцевой под­ кладке, необходимой для предотвращения протекания жидких металла и шлаков.

2.Поворотная сварка на неметаллической подкладке (бумаж­ ной, керамической, бумажно-флюсовой и т. п.), удаляемой сразу

по окончании сварки или при очистке трубопровода.

3.Поворотная сварка без подкладных колец с формированием первого слоя шва в потолочном положении (второй слой так же, как и первый, накладывают снаружи стыка).

4.Поворотная сварка без подкладки с наложением первого слоя внутри трубы, а второго снаружи (формирование обоих слоев свободное).

5.Неповоротная сварка с принудительным формированием всех

слоев шва.

Первые четыре способа сварки под флюсом применяют для сое­ динения труб в секции. Пятый способ предназначен для соедине­ ния секций в плети, однако из-за низкой производительности (и ряда других причин) он не получил распространения.

Стыки трубопроводов сваривают не только под флюсом, но и в струе защитных газов. Электродуговая сварка в защитной газо­ вой среде называется г а з о э л е к т р и ч е с к о й .

При сварке в струе газов металл меньше нагревается, чем при сварке под флюсом. Это дает возможность сваривать неповорот­ ные стыки со свободным формированием шва.

Существуют различные технологические схемы организации сварочных работ. На первом этапе применения автоматической сварки академик Е. О. Патон создал проект полевой конвейерной установки для сборки и автоматической сварки труб диаметром

300 мм [8].

Сущность этого проекта состоит в том, что на трассе на месте будущей укладки выполняют поворотную сварку секций. Все

78