6.12 Сварка сосудов и трубопроводов
Сварка труб объектов магистральных нефтепроводов регламентируется РД 153-006-02 "Инструкция по технологии сварки при строительстве и капитальном строительстве магистральных нефтепроводов".
При правильно выбранных режимах РДС в нижнем положении можно обеспечить качественный провар стали толщиной до 3-4 мм. Для обеспечения качественного провара при сварке металла большей толщин применяют одностороннюю или двустороннюю разделку кромок. Двусторонняя разделка кромок обеспечивает экономный расход электродов за счет уменьшения кол-ва наплавленного металла на единицу длины шва. При этом уменьшаются сварочные остаточные напряжения и деформации. Но двусторонняя разделка возможна только при двустороннем доступе к сварному шву.
Односторонняя разделка кромок применяется при сварке металла толщиной 3 - 25 мм и при возможности выполнения шва только с одной стороны, как, например, при сварке труб малого диаметра.
Форма и размеры разделки кромок торцов труб под сварку в зависимости от толщины стенки должны соответствовать параметрам, установленным на рисунке 6.11.
В зоне заводского сварного шва допускается ширина притупления не более 3 мм.
а
)
форма заводской разделки кромок труб
с нормативной толщиной стенки S
15 мм
б) форма заводской разделки кромок труб с нормативной толщиной стенки S 15 мм
Рисунок 6.11 - Форма и размеры разделки торцов труб
Геометрические параметры:
В = 9 для толщины стенки 15 < S 19 мм.
В = 10 для толщины стенки 19 < S 21,5 мм.
В = 12 для толщины стенки 21,5 < S 32 мм.
Заводские швы труб должны иметь плавный переход к основному металлу без резких переходов, подрезов, несплавлений, непроваров и других дефектов формирования шва. Высота усиления шва снаружи трубы должна составлять 0,5-2,5 мм (при номинальной толщине стенки 10 мм) и 0,5-3,0 мм (при номинальной толщине стенки 10 мм). Высота внутреннего усиления шва должна составлять не менее 0,5 мм, при этом на длине не менее 150 мм от торца усиление должно быть удалено до остаточной высоты не более 0,5 мм. Задир (зарез) тела трубы не допускается.
При использовании труб с заводской разделкой кромок следует проверить соответствие формы, размеров, перпендикулярности свариваемых кромок требованиям, приведенным в разделе 7 РД РД 153-006-02.
Точность обработки кромок под сварку и размеры разделки проверяют инструментально.
Обработку (переточку) кромок под сварку в случае несоответствия заводской разделки кромок требованиям технологии сварки следует производить механическим способом с помощью специализированных станков.
При использовании труб с обработанными специальными станками торцами следует проверить соответствие формы, размеров и качества подготовки свариваемых кромок требованиям настоящего РД 153-006-02 и Операционной технологической карты.
При подготовке труб под сварку разнотолщинных соединений необходимо, чтобы форма разделки кромок соответствовала одному из допускаемых соединений, представленных на рисунке 6.12.
А) Обработка стенки с толщиной S3 с внутренней стороны диаметра S2=S3
Б) Соединение S2(S3) / S1 ≤ 1,5 без дополнительной обработки свариваемых торцов (S2 = S3)
Рисунок 6.12 -Регламентируемые варианты обработки торцов стыкуемых разнотолщинных элементов.
Форма специальной разделки кромок труб для автоматической и механизированной сварки приведена в разделах 5.2, 5.4, 5.5, 5.6, 5.10 РД 153-006-02.
Смещение наружных кромок электросварных труб с толщиной стенки 10,0 мм и более не должно превышать 20% от нормативной толщины стенки, но составлять не более 3,0 мм.
При толщине стенки менее 10,0 мм допустимое смещение наружных кромок составляет 2 мм. Измерение величины смещения кромок допускается осуществлять шаблоном по наружным поверхностям труб.
При сборке стыков бесшовных труб с нормативной толщиной стенки 10,0 мм и более смещение их внутренних кромок не должно превышать 2,0 мм. Допускаются местные внутренние смещения кромок труб, не превышающие 3,0 мм на длине не более 100 мм.
При толщине стенки менее 10,0 мм допускается смещение внутренних кромок не более 2,0 мм. Величина наружного смещения в этом случае не нормируется, однако при выполнении облицовочного слоя шва должен быть обеспечен плавный переход поверхности шва к основному металлу.
Сборку стыков труб диаметром 426 мм и более следует производить на внутренних центраторах гидравлического или пневматического типов. Центратор не должен оставлять царапин, задиров, масляных пятен на внутренней поверхности труб.
При выполнении захлестов, в том числе путем вварки катушки, стыков соединений труба + соединительная деталь, труба + запорная арматура, а также в случаях, когда применение внутренних центраторов технически невозможно, сборку соединений осуществляют на наружных центраторах преимущественно гидравлического типа.
При сборке запрещается любая ударная правка концов труб.
При сборке заводские (как продольные, так и спиральные) швы следует смещать относительного друг друга не менее, чем на 75 мм – при диаметре труб до 530 мм включительно, на 100 мм – при диаметре труб свыше 530 мм.
Сборку на внутреннем центраторе стыков труб с заводской разделкой кромок или кромок, подготовленных специализированными станками, под последующую сварку корневого слоя шва механизированной сваркой методом STT или ручную дуговую сварку электродами с целлюлозным видом покрытия следует осуществлять без прихваток. Если в процессе установки технологического зазора возникла объективная необходимость в установке прихваток, то они должны быть полностью удалены в процессе сварки корневого слоя шва.
Сборку на внутреннем центраторе под последующую сварку корневого слоя шва электродами с основным видом покрытия следует осуществлять без прихваток.
В случае технической невозможности сборки без прихваток разрешается их установка в соответствии со специальными регламентациями.
Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, и качества. При ручной дуговой сварке характеристиками режима сварки являются: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, род тока и его полярность и др.
При сварке многопроходных швов стремятся выполнять все швы электродами одного и того же диаметра и на одних и тех же режимах. Но для сварки корневого слоя обычно выбирают электроды меньшего диаметра, возможна и смена марки электрода. Наиболее решающим параметром режима сварки является величина арочного тока.
Напряжение дуги при РДС изменяется в пределах 20 - 36В и при проектировании технологических процессов сварки ручной сварки не регламентируется.
Неповоротные вертикальные и горизонтальные стыки труб диаметром 219 мм и более могут сваривать в зависимости от диаметра труб одновременно два, три или четыре сварщика. При этом должны быть приняты меры для защиты каждого сварщика от брызг расплавленного металла и шлака.
Вертикальные неповоротные стыки сваривают в направлении снизу вверх.
Сварку первых трех слоев в стыках труб диаметром более 219 мм следует выполнять обратноступенчатым способом, при этом длина каждого участка должна быть 200-250 мм. Длина участков последующих слоев может составлять половину окружности стыка.
Особенности сварки намагниченных труб.
При проведении сварочно-монтажных работ при строительстве и ремонте, например, при врезке катушек, при замене отдельных участков трубопроводов наблюдается воздействие эффекта "магнитного дутья" на процесс сварки. Эффект "магнитного дутья" является следствием наличия остаточного магнетизма в металле трубы нефтепровода.
При сварке намагниченных труб наблюдаются затруднения в возбуждении дуги, нарушение стабильности ее горения, систематическое отклонение в магнитном поле на одну из стыкуемых кромок, а также выбрасывание жидкого металла и шлака из сварочной ванны. Качественный сварной шов при сварке намагниченной трубы можно получить только после устранения остаточной намагниченности.