Мустафин ф м сварка трубопроводов
К работам по электросварке могут быть допущены квалифицированные электросварщики в возрасте не моложе 18 лет, которые прошли медицинское освидетельствование при приеме на работу [1,21]. Каждый рабочий может быть допущен к работе только после того, как прошел вводный (общий) инструктаж по охране труда инструктаж по технике безопасности непосредственно на рабочем месте. Инструктаж на рабочем месте необходимо проводить периодически, не реже одного раза в квартал при каждом изменении условий работы при совмещении профессий при переводе на другую работу в случаях нарушения правил инструкций по технике безопасности для данного вида работ. К выполнению работ по строповке труби других грузов могут быть допущены только рабочие, которые прошли курс обучения, сдали экзамены квалификационной комиссии и получили удостоверение стропальщика. Члены сборочно-сварочной бригады, а также операторы и подсобные рабочие должны быть обеспечены удобной, не стесняющей движений спецодеждой и спецобувью, а также индивидуальными средствами защиты. В зимних условиях, чтобы рабочие могли обогреться, устанавливают перерывы в работе. В распоряжении бригад должны быть пункты обогрева (передвижные вагон-домики или другие помещения, которые перемещают вместе с бригадой сварщиков. Такелажные приспособления (стропы, клещевые захваты и т. п) следует подвергать техническому осмотру через каждые
10 дней. Результаты осмотра фиксируют в журнале учета и осмотра. При монтаже, наладке и эксплуатации электроустановок необходимо руководствоваться "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Передвижные электростанции, электросварочные агрегаты и другое электросварочное оборудование, неукомплектованные специальными отключающими устройствами, а также сварочные
20 Б 305
стеллажи и стенды должны быть надежно заземлены. Перед началом работы необходимо особо тщательно проверить целостность электроизоляции всех проводов. Рабочие должны выполнять в защитных очках следующие операции очистку внутренней и наружной поверхностей трубы от грязи, снега, льда и от посторонних предметов обработку торцов труби правку на них вмятин. При очистке внутренней полости трубы ершом, установленным на штанге, запрещается находиться между трактором и торцом трубы. При обработке кромок труб на станках необходимо выполнять требования техники безопасности, указанные в заводской Инструкции по эксплуатации этих станков. При стыковке труб запрещается держать руки в световом пространстве между торцами труб. По обе стороны стыка следует устанавливать страховочные опоры. Плети сваренных труб должны быть размещены на расстоянии не менее 1,5 мот бровки траншеи.
Подваривать шов разрешается внутри трубопровода диаметром 1020 мм и выше с обязательным соблюдением следующих требований по технике безопасности а) рабочий внутри трубопровода передвигается на тележке на расстоянии не болеем от торца трубопровода вовремя пребывания рабочего внутри трубопровода электросварочный кабель должен быть обесточен б) рабочий должен пользоваться специальным защитным шлемом, под который подается свежий воздух. Без специального защитного шлема разрешается работать только в том случае, если применена принудительная вентиляция, при которой загрязненность воздуха вредными газами внутри трубопровода не превышает предельно допустимых концентраций (в мг/м
3
): Окись железа с примесью до 3 % окислов марганца 6 Окись железа с примесью фтористых и марганцевых соединений 4 Марганец (в пересчете на окись марганца) 0,3 Окись углерода 20 Соли фтористоводородной кислоты в пересчете на фтористый водород) 1,0 306
в) скорость движения воздуха внутри трубопровода должна быть не менее 0,25 и не более 1,5 мс. Администрация строитель
но-монтажной организации обязана организовать периодические замеры концентраций вредных газов в воздушной среде г) у торца трубопровода должны постоянно находиться двое рабочих для страховки, которые поддерживают сигнальную связь с электросварщиком, работающим внутри трубопровода д) при необходимости оказания помощи электросварщику, находящемуся внутри трубопровода, страхующий рабочий немедленно отправляется внутрь трубопровода к рабочему месту, предварительно надев маску кислородного прибора е) освещение внутри трубопровода должно быть от источника питания напряжением не более 12 В ж) электросварщику следует работать на резиновом коврике. Вовремя очистки внутренней и наружной поверхностей труби деталей трубопроводов рабочие должны носить защитные очки. При применении газопламенных подогревателей бригаду необходимо обеспечить средствами противопожарной безопасности огнетушитель, кошма. Рабочих, выполняющих работу по подогреву свариваемых стыков, следует обеспечить брезентовыми костюмами и рукавицами. Газорезчики, электросварщики, кроме средств индивидуальной защиты, предусмотренных типовыми отраслевыми нормами, должны пользоваться также защитными ковриками, защитными козырьками и шлемами. Баллоны с кислородом и горючими газами следует устанавливать на расстоянии не менее 10 мот источника огня. При температуре ниже минус 25 С должны быть приняты меры, предотвращающие замерзание редукторов баллонов и содержащихся в них газов. Для сварки захлестов и вварки катушек необходимо устраивать котлованы с размером пом вовсе стороны от свариваемого стыка. Передвижные электростанции должны быть выполнены с изолированной нейтралью. При этом защитной мерой должна служить металлическая связь корпусов электросварочного и другого оборудования, питающегося от электростанции, с корпусом электростанции в сочетании с непрерывным контролем величины сопротивления изоляции относительно корпуса.
307
При стыковой контактной сварке трубопроводов возможны следующие вредные и опасные факторы поражение электрическим током. поражение искрами расплавленного металла запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны выделение электромагнитного излучения травмирование перемещаемыми грузами и трубами при такелажных работах. При ограничений времени работы передвижной электростанции с изолированной нейтралью на одном месте защитное заземление можно не предусматривать. В этом случае электроустановка должна быть снабжена устройствами непрерывного контроля изоляции и защитно-отключающими устройствами. В процессе работы необходимо следить за исправным состоянием изоляции токоведущих проводов, пусковых и отключающих устройств, сварочных трансформаторов. Не допускается попадание на изоляцию воды и масла, дизельного топлива и других нефтепродуктов. При работе установки в помещении необходимо оборудовать приточно-вытяжную вентиляцию с шестикратным обменом воздуха в 1 ч. Напряженность магнитного поля в рабочей зоне не должна превышать 100 А/м. Производитель работ до их начала обязан ознакомить рабочих, занятых на испытании трубопровода силовым воздействием, с методикой испытаний и правилами техники безопасности. Перед началом испытаний такелажные приспособления (стрелы, клещевые захваты, троллейные подвески и т. п) следует подвергать техническому осмотру. Результаты осмотра должны фиксироваться в журналах учета и осмотра. До начала работ следует проверить состояние канатов, блоков и тормозных устройств трубоукладчиков, троллейных подвесок, которые должны отвечать следующим требованиям безопасности иметь шестикратный запас прочности иметь свидетельство завода-изготовителя об испытаниях, а при отсутствии свидетельства они должны быть испытаны строительной организацией подвергаться испытанию через каждые б месяцев нагрузкой, в 1,25 раза превышающей рабочую. Результаты испытания заносят в специальный журнал. Для предупреждения поражения электрическим током при эксплуатации высокочастотного оборудования для пайки трубопроводов следует соблюдать следующие правила Передвижная электроустановка, питающая индукционную установку, должна быть снабжена устройством защитного отключения или устройством непрерывного автоматического контроля состояния изоляции. Корпуса передвижной электроустановки и высокочастотной установки должны иметь металлическую связь. Все устройства для подключения и переключения электрических цепей должны быть защищены кожухами. Не проводить ремонтных работ в установке, находящейся под напряжением. Перед заменой предохранителей конденсаторы должны быть разряжены. Высокочастотный преобразователь необходимо содержать в чистоте, не допуская появления на его деталях влаги и пыли. Регулярно, не реже 2 разв месяц, производить осмотри чистку контактов пуско-регулирующей аппаратуры, блок-контактов электромеханической блокировки и поверхностей групповых охладителей тиристоров преобразователя. Наладку высокочастотной установки и все необходимые переключения для настройки режима имеют право производить только квалифицированные электромонтеры, имеющие на это соответствующее разрешение, освоившие конструкцию преобразователя и прошедшие инструктаж по технике безопасности. Обслуживающий персонал высокочастотной установки обязан немедленно отключить ее в случае обнаружения неисправностей, пожара и стихийных бедствий. Привоз ник нов е ни и пожара пламя следует тушить углекислотными огнетушителями. Категорически запрещается заливать пламя водой. При выполнении разделительной и поверхностной резки в период строительства трубопроводов следует руководствоваться Правилами техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газопламенной обработке металлов М Машиностроение, 1967. К работе с аппаратурой по всем видам резки допускаются
309
лица не моложе 18 лет, специально обученные и имеющие соответствующее удостоверение. Вовремя резки оператор должен защищать глаза специальными очками, маской или щитком со светофильтрами Э, а при обработке поверхности реза абразивными кругами шлифовальной машинки необходимо пользоваться защитными очками. Запрещается вести разделительную резку трубопровода или секций труб, когда внутри трубопровода ведутся сварочные работы или находятся люди. Запрещается проводить резку на открытом воздухе вовремя грозы, дождя или снегопада. Все соединения рукавов с резаком и редуктором, а также соединения шлангов выполнять с помощью обжимных муфт. Применение проволочных скруток запрещается. При перерывах в работе установки для обслуживания и ремонта необходимо выставлять ограждения и вывешивать предупредительные знаки. При работе с аппаратурой для газокислородной резки необходимо соблюдать определенные правила Перед началом работы нужно проверить герметичность соединения всех газовых коммуникаций, аппаратуры и приборов, а также наличие достаточного уровня воды в водяном затворе. Перед резкой трубу следует надежно установить на инвентарные опоры (в случае механизированной резки можно использовать земляные призмы) высотой 50 см над уровнем земли. Особенно тщательно нужно следить затем, чтобы аппаратура не соприкасалась с маслом и жирами, так как под действием кислорода возможен взрыв. При использовании сжатых газов в баллонах необходимо соблюдать правила перевозки, хранения и получения баллонов. Баллоны вовремя использования должны быть установлены вертикально и закреплены. Баллоны следует предохранять от нагрева солнечными лучами. Баллоны с кислородом, газом (или газогенераторы) следует располагать на расстоянии не менее 5 мот места работы. Запрещается хранить водном помещении баллоны для горючего газа и для кислорода (как наполненные, таки пустые. Транспортировать баллоны с газами от стыка к стыку следует на специальных тележках или санях в зависимости от времени
310
года. Запрещается переносить баллоны на плечах, тянуть их по земле или по полу за вентиль или перекатывать. При работе с газ о режущими машинами типа "Орбита, Спутник" необходимо соблюдать следующие правила машина должна быть надежно закреплена в направляющем поясе (гибком, цепном шланги — свободно перемещаться по трубе во избежание поражения электрическим током должно быть подключено заземление (или зануление); рабочее место должно быть свободными удобным для работы. Ремонт редуктора, установленного на баллоне, запрещается, в противном случае может произойти несчастный случай. В случае разрыва или воспламенения рукавов для горючего в первую очередь необходимо погасить пламя резака, а затем перекрыть подачу горючего. В случае воспламенения кислородного рукава необходимо закрыть подачу кислорода из баллона. Перегибать рукав для прекращения подачи кислорода не рекомендуется во избежание ожогов.
Газорежущую машину должны обслуживать два оператора. Вовремя перерывов в работе аппаратура должна быть отключена от источников питания. Запрещается оставлять без присмотра рабочее место с подключенными газами и при включенном напряжении. По окончании работы вентили баллонов с горючим газом и кислородом должны быть закрыты, аппаратура отключена и убрана в помещение. По окончании работы следует отключить компрессоры и снять напряжение со всех устройств, входящих в установку. При выполнении воздушно-плазменной резки обслуживающему персоналу следует особое внимание уделять соблюдению правил электробезопасности Электропитание всех устройств установки необходимо осуществлять через автоматический выключатель А. Запрещается выполнять наладку, профилактическое обслуживание и ремонт деталей и узлов установки при включенном автоматическом выключателе. Для обеспечения безопасности работы место подключения кабеля к выпрямителю и плазмотрону необходимо изолировать двойной или усиленной изоляцией, а корпус выпрямителя — от всех частей установки.
311
Для своевременного выявления повреждения изоляции источник питания установки (выпрямитель) должен быть включен в сеть через автоматический выключатель Фа в цепь "выпря
митель-плазмотрон" должно быть включено реле безопасности персонала РБП-2. Указанные устройства автоматически разрывают электрическую цепь приуменьшении сопротивления изоляции ниже установленных значений. Повторное включение выпрямителя в работу возможно только при восстановленной изоляции. Для обеспечения безопасности перед началом работы проверяют двойную или усиленную изоляцию кабеля, соединяющего " —" от выпрямителя с плазмотроном, двойную изоляцию места подключения этого кабеля к выпрямителю и к плазмотрону корпус выпрямителя должен быть изолирован от всех частей установки. Сопротивление изоляции должно быть не менее 2 МОм для основной изоляции и 7 МОм — для усиленной изоляции. Запрещается работа на установке с незакрепленными механическими, электрическими узлами и их элементами со снятыми или открытыми крышками, способствующими доступу к токоведущим частям. Вовремя перерывов в работе аппаратура должна быть отключена от источника питания. Запрещается оставлять без присмотра рабочее место при включенном напряжении. Вышедшую из строя электроаппаратуру разрешается ремонтировать только электромонтерами электрослесарям. Оператору без соответствующего удостоверения выполнять эту работу запрещается. Замену плазмотрона разрешается производить только при отключении источника питания автоматическим выключателем. При перемещении установки от стыка к стыку обслуживающему персоналу необходимо принимать меры против повреждения изоляции токоведущих проводов, а также против соприкосновения проводов с водой, маслом, стальными канатами, шлангами от ацетиленового аппарата, газопламенной аппаратурой и горячими трубопроводами. Рабочее место должно находиться на расстоянии не менее 2 мот торца разрезаемой трубы. Оператора следует снабдить противошумными наушниками, снижающими уровень звукового давления до допустимого. При выполнении воздушно-дуговой резки следует в основном
312
соблюдать правила безопасности, утвержденные для электродуговой сварки. Перед началом работы нужно проверить герметичность соединения воздушных коммуникаций. В местах выполнения воздушно-дуговой резки запрещается применение и хранение огнеопасных материалов (бензина, спирта, ацетона и др. Корпуса установок для резки и обратные провода должны быть заземлены. Заземление должно быть выполнено до включения источника питания в электросеть, оно не должно нарушаться до отключения установки от электросети.
7.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СВАРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ При эксплуатации сварочных агрегатов необходимо строго придерживаться безопасных приемов работы сдвига телями внутреннего сгорания, генераторами и выпрямителями, которые изложены в технических паспортах на это оборудование. Кроме того, поскольку большинство сварочных агрегатов смонтировано на тракторах, машинист, обслуживающий агрегаты, должен иметь удостоверение направо управления и эксплуатации тракторов. Необходимо следить затем, чтобы вовремя работы защитный кожух генератора со стороны коллектора был закрыт. Во избежание попадания топлива на щетки сварочного генератора и его воспламенения необходимо заправлять агрегат топливом только при выключенном двигателе следить затем, чтобы топливо не попадало на провода управления после заправки тщательно обтереть места, на которые попало топливо следить затем, чтобы не было течи топлива из бака или топливных трубопроводов. Запрещается подносить к баку открытый огонь для освещения при проверке уровня топлива. Необходимо пользоваться для этого мерной линейкой. В случае воспламенения топлива пламя следует засыпать землей. Запрещается использовать для тушения воду. Необходимо следить за состоянием электропроводки и клемм,
313
особенно сварочных, нагрев которых может привести к пожару и к изменению режима сварки. Все агрегаты, работающие под напряжением свыше 100 В, должны иметь устройства для непрерывного контроля изоляции и отключения источника повышенного напряжения при нарушении изоляции. Категорически запрещается блокировать механически и электрически эти устройства.
Мустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов
Рис. 1.6. Классификация сварочной дуги по подключению к источнику питания:
а — прямого действия; б — косвенного действия; в — комбинированная (трехфазная)
сварке и наплавке; трехфазная дуга, возбуждаемая между двумя электродами,
а также между каждым электродом и основным металлом, — ис пользуется при сварке спиралешовных труб на станках автомати ческой сварки под флюсом.
По роду тока различают дуги, питаемые переменным и посто янным током. При применении постоянного тока различают свар ку на прямой и обратной полярности (см. рис. 1.7). В первом случае
Рис. 1.7. Классификация сварочной дуги по полярности постоянного тока:
а — прямая полярность; б — обратная полярность
электрод подключается к отрицательному полюсу и служит като дом, а изделие — к положительному полюсу и служит анодом; во втором случае электрод подключается к положительному полю су и служит анодом, а изделие — к отрицательному и служит като дом. В зависимости от материала электрода различают дуги между неплавящимися электродами (угольными или вольфрамовыми) и плавящимися металлическими электродами.
Сварочная дуга обладает рядом физических и технологиче ских свойств, от которых зависит эффективность использования дуги для сварки. К физическим свойствам относят электрические, электромагнитные, кинетические, температурные, световые.
Основными технологическими свойствами являются: мощ ность дуги, пространственная устойчивость, саморегулирование.
Электрические свойства дуги. Для образования и поддержа ния горения дуги необходимо иметь в пространстве между элект родами электрически заряженные частицы — электроны, положи тельные и отрицательные ионы. Процесс образования ионов и электронов называется ионизацией, а газ, содержащий электро ны и ионы, ионизированным. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддержива ется в процессе ее горения.
В дуговом промежутке выделяют следующие области (рис. 1.8): катодную 1 к и анодную L a , где наблюдается значитель ное падение напряжения, вызванное образованием около элект родов пространственных зарядов (скоплением заряженных ча стиц), и расположенную между ними область дугового разряда, называемую столбом дуги 1 с . На поверхности анода и катода обра зуются электродные пятна, представляющие собой основания столба дуги, через которые проходит весь сварочный ток. Элект родные пятна выделяются яркостью свечения. Общая длина
равна сумме длин всех
— длина катодной области, равная примерно
— длина столба дуги; 1 а — длина анодной области, равная
примерно 10~ 3 — Ю - 4
Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается
напряжений в отдельных
С/ д = £/ к + U c + U a , где Up, U K , U c , U a — соответственно падение на пряжения общее на дуге, в катодной области, столбе дуги и анод ной области, В.
Рис. 1.8. Схема сварочной дуги и падения напряжения в ней:
1 — электрод; 2 — изделие; 3 — анодное пятно; 4 — анодная область дуги; 5 — столб дуги; 6 — катодная область дуги; 7 — катодное пятно
Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины описы вается уравнением £/ д =а + Ы д , где а — сумма падений напряже ния в прикатодной и прианодной областях, В; 1 д — длина столба дуги, мм; b — удельное падение напряжения в дуге, отнесенное к 1 мм столба дуги, В/мм.
Тепловая мощность дуги. Основной характеристикой свароч ной дуги как источника энергии для сварки является эффективная тепловая мощность д и . Эффективная тепловая мощность источни ка сварочного нагрева — это количество теплоты, введенное в ме талл за единицу времени и затраченное на его нагрев. Эффектив ная тепловая мощность является частью общей тепловой мощно сти дуги q, так как некоторое количество тепла дуги непроизводи тельно расходуется на теплоотвод в металле, излучение, нагрев капель при разбрызгивании.
Отношение эффективной тепловой мощности к полной тепло вой мощности источника теплоты называется эффективным ко эффициентом полезного действия (к. п. д.) процесса нагрева
Полную тепловую мощность сварочной дуги, т. е. количество теплоты, выделяемое дугой в единицу времени, приближенно счи тают равной тепловому эквиваленту ее электрической мощности q = IU A , где /— величина сварочного тока, А; С/ д — падение напря жения на дуге, В; g — тепловой эквивалент электрической мощно сти сварочной дуги, Дж/с.
Соответственно, эффективная тепловая мощность определя ется выражением д и = IU A г| и .
Значение г\ и может меняться от 0,3 до 0,95 и для различных ви дов сварки ориентировочно составляет: открытая угольная дуга — 0,5 — 0,65; дуга в аргоне — 0,5 — 0,6; сварка штучными покрытыми электродами — 0,7 — 0,85; сварка под флюсом — 0,85 — 0,93.
Количество тепла, вводимое в металл источником нагрева и отнесенное к единице длины шва, называется погонной энерги ей сварки. Погонная энергия (в Дж/м) равна отношению эффек тивной мощности источника тепла (дуги) д и к скорости перемеще ния дуги v.
При образовании сварного шва эффективная тепловая мощ ность дуги расходуется на расплавление основного и присадочно го металла.
1.4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ
1.4.1. Общие сведения
Образование сварного соединения в связи с вве дением концентрированной энергии в зону соединения сопро вождается сложными физическими и химическими процессами.
К физическим относят процессы, которые, изменяя физиче ские свойства вещества, не изменяют строение элементарных ча стиц, из которых состоит данное вещество, и не приводят к изме нению его химических свойств [1, 22].
Химические процессы изменяют строение элементарных ча-
стиц, из которых состоит данное вещество, в результате чего полу чаются новые вещества с новыми химическими и физическими свойствами.
К основным физическим процессам при сварке плавлением относят электрические, тепловые, механические процессы в ис точниках нагрева; плавление основного и электродного (присадоч ного) металла, их перемешивание, формирование и кристаллиза цию сварочной ванны; ввод и распространение тепла в сваривае мом соединении, приводящее к изменению структуры металла
в шве и зоне термического влияния и образованию собственных сварочных деформаций и напряжений.
К основным химическим процессам относятся химические ре акции в газовой и жидкой фазах, на границах фаз (газовой с жид кой, газовой с твердой, жидкой с твердой) при взаимодействии компонентов покрытий, флюсов, защитных газов с жидким метал лом с образованием окислов, шлаков, окислением поверхности
Физические и химические процессы при сварке сопряжены между собой во времени и пространстве, поэтому их можно объе динить общим понятием — физико-химические процессы.
Под действием физико-химических процессов возникает ха рактерное строение сварного соединения.
Рис. 1.9. Схема сварного соединения:
а — при сварке плавлением; б — при сварке давлением
Сварное соединение при сварке плавлением (рис. 1.9, а) вклю чает в себя: сварной шов 1, т. е. участок сварного соединения, об разовавшийся в результате кристаллизации сварочной ванны; зону сплавления 2 (сцепления), где находятся частично оплавив шиеся зерна металла на границе основного металла и шва; зону термического влияния 3, т. е. участок основного металла, не под вергшийся расплавлению, структура и свойства которого измени лись в результате нагрева при сварке плавлением или резке; ос новной металл 4, т. е. металл подвергающихся сварке соединяе мых частей, не изменивший свойств при сварке.
Соединение, выполненное сваркой давлением (рис. 1.9, б) в твердом состоянии, состоит из зоны соединения 2, где образова лись межатомные связи соединяемых частей, зоны термомехани ческого влияния 3, основного металла 4.
В формировании структуры и свойств сварного соединения при сварке плавлением определяющая роль принадлежит тепло вым процессам, при сварке давлением — пластической деформа ции.
1.4.2. Плавление электродного и основного металла
Сварной шов образуется в результате кристалли зации металла сварочной ванны. При сварке без дополнительного металла расплавляется только основной металл. Металл, предназ наченный для введения в сварочную ванну в дополнение к рас плавленному основному металлу, называется присадочным метал лом [1, 28].
Расплавленные основной и присадочный металлы, сливаясь, образуют общую сварочную ванну. Границами сварочной ванны служат оплавленные участки основного металла и ранее образо вавшегося шва.
Плавление и перенос электродного металла. Электродный металл при дуговой сварке плавится за счет: тепла, выделяемого на конце электрода в приэлектродной области дуги; тепла, попадаю щего из столба дуги; нагрева вылета электрода при прохождении сварочного тока от токопровода и до дуги. Чем больше вылет элек трода, тем больше его сопротивление и тем больше выделяется
Конец электрода нагревается до температур 2300 — 2500 °С, что и обеспечивает его плавление. На конце электрода образуются капли расплавленного металла, которые переносятся через дуго вое пространство в сварочную ванну.
Капли формируются на конце электрода и переносятся под воздействием сил поверхностного натяжения, сил тяжести, давле ния газов, образующихся внутри расплавленного металла, давле ния газового потока, электростатических и электродинамических сил, реактивного давления паров металла.
В зависимости от соотношения сил, действующих на каплю, характер переноса электродного металла может быть различным:
за счет коротких замыканий (характерен для сварки в угле кислом газе, рис. 1.10, а);
крупнокапельным (характерен для ручной дуговой сварки по крытым электродом) или мелкокапельным (наблюдается при свар ке под флюсом и в защитных газах — аргоне, углекислом газе и др., рис. 1.10, б);
струйным (имеет место при сварке в аргоне при токах, боль ших некоторых критических значений, рис. 1.10, в).
Главными силами, формирующими и удерживающими каплю на конце электрода, являются силы поверхностного натяжения, возникающие на поверхности капли и направленные внутрь ее.
Отрыв капли и ее перенос обеспечивается электродинамиче скими силами и давлением газовых потоков. Эти силы увеличива ются с ростом сварочного тока, увеличение тока приводит к из мельчению капель. Сила тяжести капли имеет существенное зна-
Рис. 1.10. Схемы расплавления и переноса электродного металла: а — короткими замыканиями; б — капельный; в — струйный
чение при малых плотностях тока и способствует отрыву и пере носу капель металла только при сварке в нижнем положении.
Перенос электродного металла в дуге сопровождается выбро сом части металла за пределы сварочной ванны — разбрызгивани ем. Разбрызгивание связано главным образом с электрическим взрывом перемычки между отделяющейся каплей и торцом элект рода под действием электромагнитных сил.
Плавление основного металла. Основной металл плавится в результате выделения тепла в активном пятне (в приэлектроднои области) на поверхности изделия и тепла столба дуги.
Форма проплавления (глубина и ширина) определяется кон центрацией теплового и силового воздействия дуги.
Основные компоненты силового воздействия дуги: поверхностные силы — давление, вызываемое торможением
струи плазмы дуги о поверхность металла, реактивное давление струи пара с поверхности сварочной ванны;
объемная электродинамическая сила в жидком металле. Давление осевого плазменного потока вызывается электро
магнитными силами, его величина пропорциональна квадрату силы тока. Дуга с плавящимся электродом оказывает большее си ловое воздействие на сварочную ванну, чем дуга с неплавящимся электродом. Сила давления от газового потока невелика и состав ляет около 1 % силы давления потока, вызываемого электромаг нитными силами.
1.4.3. Тепловые процессы при сварке
Процесс проплавления металла определяется тепловым и силовым воздействием дуги.
Производительность процессов плавления. В наибольшей степени тепловую мощность дуги, производительность процесса плавления и глубину проплавления определяет величина свароч ного тока. С увеличением силы тока дуги возрастает длина свароч ной ванны, ее ширина и глубина проплавления Н, которая при ближенно может быть оценена зависимостью, близкой к линей ной:
С увеличением напряжения также возрастает тепловая мощ ность дуги, а следовательно, и размеры сварочной ванны. Особен но интенсивно возрастают ширина В и длина ванны I:
где v CB — скорость сварки; S — толщина свариваемого металла; К — коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и др.
Производительность сварки плавящимся электродом опреде ляется коэффициентами расплавления и наплавки. Расплавление присадочного металла характеризуется коэффициентом расплав ления
где а р — коэффициент расплавления, г/(Ач); G p — масса расплавлен ного за время t электродного металла, г; t — время горения дуги, ч; /— сварочный ток, А.
Количество наплавленного металла или скорость наплавки оп ределяется коэффициентом наплавки
где сс н — коэффициент наплавки, г/(Ач); G„ — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь).
Разница в коэффициентах а р и а н определяется потерями электродного металла на угар, разбрызгивание, испарение и т. п. Коэффициент этих потерь ц/ п (%) определяется по формуле
Коэффициенты а р , а н и \j/ n зависят от вида, способа и парамет ров режима сварки. При малых плотностях тока (ручная дуговая сварка) значения коэффициентов расплавления и наплавки не превышают 7 — 10 г/(Ач). С увеличением плотности тока значе ния коэффициентов возрастают до 17 г/(Ач) и более. Коэффици ент потерь для различных способов сварки составляет 1 — 15 %.
1.4.4. Формирование и кристаллизация сварочной ванны
Формирование сварочной ванны происходит под действием силы тяжести расплавленного металла Р м , давления ис точника теплоты (например, давления дуги) Р д и сил поверхностного натяжения Р п , действующих на поверхности металла (рис. 1.11). Характер действия этих сил зависит от положения сварки.
Рис. 1.11. Схема сил, действующих в сварочной ванне, и формирование шва в разных пространственных положениях:
С 24 Н. Г. Блехерова, О. П. Квятковский и д р . — М.: О О О "НедраБизнесцентр", 2002.— 350 с.
Рассмотрены теоретические основы сварочного производства, приведены различные виды и технологии сварки трубопроводов, а также применяемые материалы и оборудование.
Для специалистов, занятых в области проектирования, строи тельства, эксплуатации и ремонта трубопроводов, а также для сту дентов, обучающихся по специальности 090700 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехрани лищ"
ISBN 5-247-03883-5 © Коллектив авторов, 2002
© Оформление. ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002
Глава Р. Теоретические основы сварки
1.1. Классификация и сущность сварки
1.2. Сварные соединения и швы
1.3. Термические источники энергии при сварке
Тепловые процессы при сварке
1.4.4. Формирование и кристаллизация сварочной ванны . . . 24
1.4.5. Металлургические процессы при сварке
1.4.6. Термический цикл сварки и структура сварного соеди
Глава 2. Подготовка труб к сборке и сварке
Оборудование для кислородной резки
Газы, применяемые при сварке и резке
Машинная кислородная резка
Ручная электродуговая сварка
Технология ручной дуговой сварки
Оборудование для ручной дуговой сварки
Источники питания для ручной дуговой сварки
Требования к источникам тока при сварке
3.1.2.3. Агрегаты с коллекторными генераторами
3.1.2.4. Агрегаты с вентильными генераторами
3.1.2.5. Агрегаты со сварочными выпрямителями
Сварка под флюсом поворотных стыков
3.2.1. Технология сварки под флюсом поворотных стыков
на трубосварочных базах
3.2.2. Оборудование для сварки под флюсом поворотных
стыков на трубосварочных базах
3.3. Стыковая контактная сварка трубопроводов
3.3.1. Технология И организация стыковой контактной свар
3.3.2. Оборудование для стыковой контактной сварки
3.4. Автоматическая дуговая сварка неповоротных стыков трубо проводов порошковой проволокой с принудительным фор
3.4.1. Технология автоматической дуговой сварки порошко
3.4.2. Оборудование для сварки порошковой проволокой
стыков магистральных трубопроводов
3.5. Полуавтоматическая сварка труб процессом STT
3.5.1. Технология полуавтоматической сварки труб процес
3.5.2. Сварка корневого шва неповоротных стыков труб . . . . 156
3.5.3. Техника сварки
3.5.4. Влияние различных сварочных параметров процесса
STT на форму корневого шва
Основные сварочные параметры
3.6. Автоматическая сварка труб в среде защитных газов комп
лексом CRC-Evans AW
Технология автоматической сварки труб комплексом
3.6.2. Оборудование сварочного комплекса CRC-Evans AW . 173
3.7. Полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой про
волокой типа Иннершилд
3.7.1. Технология полуавтоматической сварки самозащит
ной порошковой проволокой типа Иннершилд
3.7.2. Оборудование и режимы сварки проволокой типа
3.8. Сварка захлестов и разнотолщинных соединений
Сварка разнотолщинных соединений труб
3.9. Ремонт стыков с помощью сварки
флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки
4.4. Газы, применяемые при электрической сварке плавлением . . 229
4.5. Условия хранения и транспортировки сварочных материа
Сварка трубопроводов — основной и наиболее ответственный эт
Сварочные работы в трубопроводном строительстве непрерывно совер сварки резко повысились производительность труда, темпы сва- рочно-монтажных работ и качество свариваемых соединений. За последние годы разработаны и широко применяются принципи ально новые виды сварки.
В книге авторы постарались кратко раскрыть теоретические основы сварочного производства, позволяющие понять физиче ские и химические процессы, происходящие при термическом воздействии на свариваемые детали. Авторы обобщили свой опыт работы при строительстве трубопроводов в Западной Сибири и при строительстве магистрального трубопровода Каспийского трубопроводного консорциума (КТК). В книге рассмотрены техно логии ручной электродуговой сварки, сварки под флюсом пово ротных стыков на трубосварочных базах, стыковой контактной сварки, сварки порошковой проволокой, полуавтоматической сварки труб процессом STT, автоматической сварки труб в среде защитных газов комплексом фирмы CRC-Evans AW, полуавтома тической сварки самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд, сварки захлестов и разнотолщинных соединений, а так же ремонт стыков с помощью сварки. Представлены применяе мые сварочные материалы и оборудование. Рассмотрены конт роль качества кольцевых сварных соединений трубопроводов и техника безопасности при сварке магистральных и промысло вых трубопроводов.
ГЛАВА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ
Сваркой называется процесс получения неразъ емных соединений посредством установления межатомных свя зей между свариваемыми частями при их местном или общем на греве или пластическом деформировании, или совместном дей ствии того и другого [4].
Сущность сварки заключается в сближении элементарных ча стиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочность соединения.
Так как свариваемые поверхности неоднородны, имеют мак ро- и микронеровности, оксидные пленки, загрязнения, то для сварки необходимо приложить внешнюю энергию. В зависимости от вида энергии различают три класса сварки: термический, тер момеханический и механический [1].
К термическому классу относят виды сварки, осуществляе мой плавлением, т. е. местным расплавлением соединяемых ча стей с использованием тепловой энергии: дуговую, газовую, элек трошлаковую, электронно-лучевую, плазменно-лучевую, термит ную и др.
Дуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют электрической дугой. Особым видом дуговой свар ки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляют сжатой дугой.
Газовая сварка — сварка плавлением, при которой кромки со единяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выхо де горелки для газовой сварки.
Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой
для нагрева металла используют тепло, выделяющееся при про хождении электрического тока через расплавленный электропро водный шлак.
При электронно-лучевой сварке для нагрева соединяемых ча стей используют энергию электронного луча. Тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки направленным электронным по током.
Местное расплавление соединяемых частей при лазерной сварке осуществляют энергией светового луча, полученного от оп тического квантового генератора — лазера.
При термитной сварке используют тепло, образующееся в ре зультате сжигания термит-порошка, состоящего из смеси алюми ния и окиси железа.
К термомеханическому классу относят виды сварки, при ко торых используют тепловую энергию и давление: контактную, диффузионную, газопрессовую, дугопрессовую и др.
Основным видом термомеханического класса является кон тактная сварка — сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляют теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части.
Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая взаимной диффузией атомов контактирующих частей при относи тельно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации.
При прессовых видах сварки соединяемые части могут нагре ваться пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки (газопрессовая сварка), дугой (дугопрессовая сварка), электро шлаковым процессом (шлакопрессовая сварка), индукционным нагревом (индукционно-прессовая сварка), термитом (термитнопрессовая сварка) и т. п.
К механическому классу относят виды сварки, осуществляе мые с использованием механической энергии и давления: холод ную, взрывом, ультразвуковую, трением и др.
Холодная сварка — сварка давлением при значительной пла стической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей.
Сварка взрывом — сварка, при которой соединение осуще ствляется в результате вызванного взрывом соударения быстро движущихся частей.
Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний.
Сварка трением — сварка давлением, при которой нагрев осу ществляется трением, вызываемым вращением свариваемых ча стей друг относительно друга.
Наплавка — это нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавочные работы выполняют для восста новления размеров изношенных деталей (ремонтная наплавка, восстановительная наплавка) и при изготовлении новых изделий наплавкой на их поверхность слоев металла с особыми свойства ми, например с повышенной коррозионной стойкостью, износо стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью.
Термическая разделительная резка основана на способности металла сгорать в струе технически чистого кислорода и удалении продуктов сгорания из полости реза. В зависимости от источника тепла, применяемого для резки, различают: газовую резку, осно ванную на использовании тепла газового пламени; дуговую резку расплавлением с использованием тепла электрической дуги, обыч но горящей между разрезаемым металлом и электродом; плазмен- но-дуговую резку (резку сжатой дугой) — особый вид дуговой рез ки, основанный на выплавлении металла из полости реза направ ленным потоком плазмы; воздушно-плазменную резку, отличаю щуюся от плазменно-дуговой использованием струи сжатого воздуха.
Металл из полости реза в процессе термической резки удаляют:
термическим способом за счет расплавления и вытекания ме талла из полости реза;
химическим способом за счет окисления металла, его превра щения в окислы и шлаки, которые также удаляют из полости реза; механическим способом за счет механического действия струи воздуха или газа, способствующей выталкиванию жидких
и размягченных продуктов из полости реза.
При газовой резке одновременно действуют все три способа, при дуговой, плазменно-дуговой и воздушно-плазменной резке действуют преимущественно термический и механический.
Сварное соединение — это неразъемное соеди нение, выполненное сваркой. Сварные соединения могут быть стыковыми, угловыми, тавровыми и нахлесточными (рис. 1.1) [7].
Стыковым называется сварное соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости или на одной поверхности.
Рис. 1.1. Сварные соединения:
а — стыковое; б — нахлесточное; в — тавровое; г — угловое
Угловым называется соединение двух элементов, расположен ных под прямым углом и сваренных в месте примыкания их краев.
Нахлесточным называют сварное соединение, в котором сва риваемые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга.
Тавровым называется сварное соединение, в котором к боко вой поверхности одного элемента примыкает под углом и прива рен торцом другой элемент.
Сварной шов — участок сварного соединения, образовавший ся в результате кристаллизации металла сварочной ванны.
Угловой шов — сварной шов углового, таврового и нахлестан ного соединений.
Сварные швы могут быть непрерывными, прерывистыми, одно- и многослойными, одно- и двусторонними. Сварные швы, применяемые для фиксации взаимного расположения, размеров и формы собираемых под сварку элементов, называются прихват ками.
Для качественного формирования сварного шва делают подго товку кромок под сварку. Элементы геометрической формы под готовки кромок под сварку (рис. 1.3, а) — угол разделки кромок а, угол скоса одной кромки р\ толщина свариваемого металла S, зазор между стыкуемыми кромками Ь, притупление кромки, т. е. нескошенная часть торца кромки с.
Элементы геометрической формы сварного шва (рис. 1.3, б) — высота шва h, ширина шва е, глубина провара Л пр , усиление (ослаб ление) шва q.
На рис. 1.4 показаны основные положения швов в простран стве.
Основными термическими источниками энергии (тепла) при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и тепло, выделяемое при элект рошлаковом процессе.
Термические источники энергии характеризуются температу рой источника, степенью сосредоточенности, определяемой наи меньшей площадью нагрева (пятно нагрева), и наибольшей плот ностью в пятне нагрева.
Эти энергетические характеристики (табл. 1.1) определяют технологические свойства источников нагрева металла при свар ке, наплавке и резке.
Виды сварочных дуг. Источником теплоты при дуговой сварке является сварочная дуга — устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров материалов, ис пользуемых при сварке, характеризуемый высокой плотностью тока и высокой температурой. Процесс возникновения сварочной
дуга. За счет тепла дуги и сварочной ванны оплавляются кромки деталей. По мере кристаллизации шва формирующие устройства вместе со сварочным автоматом перемещаются по стыку снизу вверх (рис. 3.40).
Рис. 3.40. Схема процесса сварки с принудительным формированием
1 — порошковая проволока; 2 — шов; 3 — сварочная ванна; 4 — шлаковая ванна; 5 — шлаковая корка; 6 — формирующий ползун; 7 — охлаждаю щая жидкость
Самозащитная порошковая проволока обеспечивает зону сварки технологически необходимым слоем шлака, который нахо дится в зоне ползуна в пластичном или жидком состоянии.
По схеме принудительного формирования предусмотрена сварка правого и левого полупериметров стыков труб большого диаметра одновременно двумя головками (рис. 3.41).
В начале сварки первой головкой в качестве дна плавильного пространства используют металлическую вставку, как правило, из электродной проволоки (рис. 3.42, а). Дном плавильного простран ства может также быть мощная, качественно выполненная при хватка. Сварка второй головкой (рис. 3.42, б) начинается от шва, ранее сваренного первой головкой и тщательно зачищенного шлифмашинкой.
Рис. 3.41. Схема процесса сварки труб больших диаметров порошковой проволокой с принудительным формированием шва:
1 — кассета; 2 — труба; 3 — электрическая дуга; 4 — сварочная ванна; 5 — охлаждающая жидкость; 6 — шлак; 7 — металл шва
Рис. 3.42. Схема начала сварки с принудительным формированием шва:
а — первой сварочной головкой; б — второй сварочной головкой; 1 — мундштук; 2 — формирующий ползун; 3 — металлическая вставка; 4 — вода или антифриз
Замок в верхней части трубы выполняют, переводя процесс с помощью углового корректора из принудительного в полуприну дительное. Заканчивая процесс сварки первой головки, за счет увеличения скорости сварки постепенно уменьшают толщину шва. Сварку второй головкой заканчивают, наезжая на предыду щий шов.
В нижнем и потолочном положениях имеет место неравно мерное по высоте проплавление кромок труб. В потолочном поло жении более интенсивно плавятся кромки, примыкающие к внут ренней поверхности труб, а в нижнем — к наружной. Для устране ния этой неравномерности и стабильного расплавления кромок электродную проволоку в процессе сварки перемещают по высо те плавильного пространства от наружной поверхности груб в на чале процесса к внутренней поверхности в конце его. В потолоч ном положении проволоку подают в разделку по касательной к по верхности трубы в непосредственной близости от формирующего ползуна и в процессе сварки постепенно перемещают в глубь раз делки таким образом, чтобы в нижнем положении она располага лась ближе к предыдущему слою.
В вертикальном положении проволоку располагают в середи не высоты плавильного пространства. Начиная с 2 00 (при часовом кодировании пространственного положения) устанавливают на клон проволоки до 20 — 30 ° к касательной, постепенно увеличивая его до 35 — 40 ° к положению 12 00 .
В настоящее время освоена технология автоматической свар ки порошковой проволокой по ручной подварке корня шва на тру бах диаметром 1220 и 1420 мм с заводской разделкой кромок.
При этом автоматизируется сварка основной части сечения шва, трудоемкость которой наиболее велика. Поверхность раздел ки, а также прилегающие к кромке внутреннюю и наружную по верхности труб на ширине 10 мм, зачищают до металлического блеска. Усиление продольных или спиральных швов, примыкаю щих к разделке кромок на ширину 25 мм, снимают шлифмашинкой до высоты не более 0,5 мм для прохода формирующих ползу нов.
Стыки труб собирают с зазорами под ручную сварку, величи ну которых определяют в зависимости от типа применяемых для сварки корня шва электродов. Корень шва сваривают ручной ду говой сваркой. Толщина корневого шва зависит от толщины стен ки свариваемой трубы и должна быть не менее 5 мм, а поверхность его должна быть ровной с плавными переходами к основному ме таллу без наплывов и крупной чешуи.
Сварку по ручной подварке выполняют на постоянном токе обратной полярности порошковой проволокой диаметром 2,4 мм с вылетом 30 — 50 мм на режимах, приведенных в табл. 3.27.
Режимы автоматической сварки стыков труб порошковыми проволоками диаметром 2,4 мм
Зависимость числа слоев и их толщины при автоматической сварке порошковой проволокой диаметром 2,4 мм от толщины стенки трубы
Толщина слоя при толщине трубы, мм
В зависимости от толщины стенки трубы (табл. 3.28) сварку производят в несколько проходов: при толщине стенки до 16 мм —
в один слой, 16 — 22 мм — в два слоя, свыше 22 мм — в три слоя. При ширине разделки более 14 мм электродной проволоке сооб щают поперечные колебания с размахом, на 4 — 5 мм меньшим ши рины разделки, и частотой 30— 120 Гц в зависимости от скорости сварки. Толщину каждого слоя регулируют высотой входящего
в разделку зуба формирующего ползуна. Форма усиления опреде ляется размерами канавки на ползуне для сварки облицовочного слоя. Канавка ползуна для сварки облицовочного слоя должна быть шире разделки на 10— 15 мм.
3.4.2. Оборудование для сварки порошковой проволокой стыков магистральных трубопроводов
Для автоматической сварки неповоротных сты ков линейной части трубопроводов диаметром 1220 и 1420 мм по рошковой проволокой разработаны комплексы "Стык-1", кото рые имеют пять исполнений (табл. 3.29).
Сварочные аппараты комплекса, предназначенные для выпол нения корневого, заполняющего или облицовочного слоев, не имеют конструктивных различий, а настройка на тот или иной проход выполняется установкой соответствующего формирую щего ползуна.
Состав комплекса "Стык" в различном исполнении
Число единиц оборудования, входящих в комплекс
Для сварки трубопроводовназемных сооружений разработан комплекс оборудования "Стык-2". Он предназначен для сварки труб диаметром 530— 1020 мм с толщиной стенки 10 — 25 мм. Конструкция комплекса учитывает условия монтажа наземных сооружений, где свариваемые стыки могут располагаться на раз личных уровнях строительной площадки, а переместить свароч ный аппарат от стыка к стыку не всегда можно с помощью меха низмов. Сварочный аппарат комплекса выполнен из отдельных быстросъемных узлов, габариты и вес которых позволяют доста точно быстро монтировать аппарат вручную в зоне радиусом око ло 50 м, так как аппарат по строительной площадке перемещается от стыка к стыку вручную.
В состав комплекса входит сварочный аппарат, агрегат пита ния и электростанция мощностью 100 кВА. При наличии на пло щадке промышленной сети предусмотрен вариант поставки без электростанции.
Комплексы "Стык-Г комплектуют сварочными аппаратами А-1568, а "Стык-2" — АД-142.
Сварочный аппарат А-1568 (рис. 3.43) позволяет сваривать трубопроводы, расположенные на уклонах до 10 °. При сварке труб диаметром 1220 и 1420 мм используется соответствующий направляющий рельсовый путь [24, 28].
Техническая характеристика комплекса "Стык-1"
Сварочный ток (при ПВ 100 %), А
Напряжение дуги, В
Диаметр проволоки, мм
Габаритные размеры, мм
Масса (кг) труб диаметром, мм:
По этому жесткому рельсовому пути перемещаются две сва рочные головки. Для защиты оборудования и свариваемого стыка от ветра и осадков имеется сварочная камера 1, в которой кроме рельсового пути установлены электрический и гидравлический пульты управления. Аппаратный шкаф аппарата размещен в агре-
Рис. 3.43. Сварочный аппарат А-1568:
1 — сварочная камора; 2 — рельсовый путь; 3 — головка сварочная левая; 4 — головка сварочная правая; 5 — гидроцилиндр подъема; 6 — общий пульт уп равления; 7 — пульт-ручка со щитком
гате управления. Аппарат перемещается от стыка к стыку с помо щью гидрофицированной грузовой стрелы, к которой он крепит ся через гидроцилиндр 5, используемый для точной установки ап парата на стык.
Обе сварочные головки аппарата имеют одинаковую конст рукцию, но выполнены в зеркальном отображении и состоят из те лежки, механизма подачи и механизма прижима ползуна. Тележ ка имеет плавную регулировку рабочей (5 — 20 м/ч) и маршевой скорости (5—150 м/ч). Связующим звеном между тележкой и по дающим механизмом служит механизм прижатия ползуна. Основная деталь — рычаг, на котором установлены дугообразная направляющая с подающим механизмом, и эксцентриковый механизм с пружиной для прижима ползуна. На конце рычага имеется разрезная втулка, в которой крепится держатель ползуна. Втулка позволяет устанавливать ползуны под необходимым углом
к изделию. Рычаг снабжен корректором, с помощью которого электрод и ползун устанавливают на разделку.
Рельсовый путь выполнен в виде С-образных балок коробча того сечения, соединенных между собой шарниром, размещен ным за пределами окружности кольцевого пути. Таким образом, при раскрытии его образуется два разъема. Оба разъема снабже ны замковыми устройствами для жесткого соединения С-образ ных половин кольцевого пути.
Раскрытие и замыкание рельсового пути осуществляют с по мощью гидроцилиндра двустороннего действия, расположенного под шарниром. Рельсовый путь крепится на трубе с помощью за жимных устройств, управляемых гидроцилиндрами односторон него действия. Установка аппарата на стык контролируется че тырьмя выдвижными ловителями, размещенными в корпусе рель сового пути. Кроме того, путь крепится в стреле серьгой, которая может перемещаться вдоль вала, что позволяет подвесить свароч ный аппарат под необходимым утлом к вертикальной оси в случае расположения трубопровода под уклон.
Управление гидросистемой сварочного аппарата осуществля ется с гидропульта, установленного на стенке сварочной камеры.
Аппарат обслуживают два сварщика-оператора, в обязанно сти которых входят установка аппарата на стык, настройка сва рочных головок и сварка.
Аппарат АД-142 (рис. 3.44), входящий в состав комплекса "Стык-2", предназначен для сварки большого количества типораз меров труб при частой перестройке аппарата. Аппарат выполнен из монтируемых узлов и может быть собран на трубе вручную без применения грузоподъемных механизмов. В собранном виде ап парат можно устанавливать с помощью подъемных средств.
300Рис. 3.44. Сварочный аппарат АД-142:
1 — головка сварочная; 2 — тележка; 3 — направляющий пояс и цепь; 4 — тру ба; 5 — кассета
Номинальное напряжение питающей сети трехфазного
переменного тока, В
Сварочный ток при ПВ-60 %, А
Сварочное напряжение, В
Скорость подачи проволоки, м/ч
Диаметр электродной проволоки, мм
Скорость сварки, м/ч
Диаметр свариваемых труб, мм
Базовой частью аппарата является тележка, которая переме щается по трубе, охватывая колесами направляющую ленту. Кре пится тележка на трубе с помощью двухрядной цепи, установлен ной на направляющей ленте и проходящей через ведущую звез дочку. На тележке установлены две сварочные головки левого и правого исполнения. Она подпружинена с помощью пружин но-рычажного механизма. Используют направляющую ленту, представляющую собой стальную полосу шириной 80 и толщиной 5 мм. Лента состоит из двух половин, соединенных между собой шарниром, другие концы ленты снабжены замком. Аппаратом уп равляют с переносного пульта, который устанавливают на трубе в удобном для сварщика месте и удерживают с помощью четырех постоянных магнитов. На пульте монтируют приборы для контро ля и регулировки сварочного тока и напряжения, а также кнопки включения тележки, правой или левой головок, сварочного тока. К пульту подключают пульт-ручку, на которой установлены кноп ки прекращения перемещения тележки, подачи проволоки, кноп ка включения форсированной скорости тележки, прибор для ре гулировки скорости тележки.
3.5.1. Технология полуавтоматической сварки труб процессом STT
Область применения. Способ полуавтоматиче ской сварки методом STT предназначен для односторонней полу автоматической сварки корневого слоя шва неповоротных и пово ротных стыков труб проволокой сплошного сечения в среде угле кислого газа труб диаметром 325 — 1220 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков аналогичных диаметров с толщинами стенок до 8 мм включитель но [8, 16].
Аббревиатура STT расшифровывается как "Surface Tension Transfer" — это так называемый механизм переноса капли с помо-
Читайте также: