Сварка трубопроводов ручная дуговая сварка: Сварка труб ручной дуговой сваркой

Сварка труб ручной дуговой сваркой

Стальные трубы, выпускаемые промышленностью, имеют различные диаметры. Наиболее распространены диаметры от 15мм (применяются для прокладки водопровода в помещениях) до 1200-1500мм (применяются в магистральных трубопроводах). Основной способ соединения труб диаметром 15-32 мм – газосварка, с использованием ацетиленовой горелки и сварочной проволоки. Для больших диаметров труб 40-1200 мм применяется электросварка или ручная дуговая сварка. Иногда этот способ сварки применяется и для труб малых диаметров. Чем опытней сварщик, тем лучше, ему обязательно необходимо иметь диплом – аттестат, или диплом НАКС.

Подготовка труб к сварке

Подготовка труб или их фасонных частей это — правка концов, очистка кромок от грязи и ржавчины. Трубопрокатные заводы и заводы трубных заготовок выпускают трубы и изделия (толщина стенок св.3 мм) с готовыми кромками, изготовленными под углом около 30°. Если этой фаски нет, то её необходимо снять резаком или шлифмашиной. При сборке трубопровода под электросварку кромки соединяемых труб или изделий совмещают, оставляя зазор (например, толщина стенок 8 мм – зазор 2 мм). Когда поверхность труб совпадает, то ось трубопровода не нарушается. После этого будущие стыки прихватывают одиночными швами небольшой длины равномерно в трех точках окружности трубы. Прихватывать нужно тем же электродом, которым будут производить сваривание стыков. В любом необходимо удлинять плеть, стараясь обеспечить сварочное соединение труб и фасонных частей возможностью проведения поворотного стыка.

Электроды для дуговой сварки

Электроды, применяемые для сварки труб, различают по назначению — для стали, чугуна или других металлов, типу покрытия — основное, рутиловое и др., по химическому составу металла стержня и покрытия, характеру шлака, свойствам металла и способу нанесения покрытия. По используемому для сварки постоянному или переменному току. Стабильное горение дуги и формирование хорошего шва, спокойное, без брызг и выстрелов, равномерное расплавление стержня и покрытия, легкая отделяемость шлака – это основные требования к электродам. Производители должны обеспечивать сохранение технологических свойств электродов в течение времени их хранения. Популярная у сварщиков просушка электродов в тепле не поможет некачественным электродам. Диаметр применяемых электродов увеличивается с диаметров свариваемых труб, обычный диаметр от 3 до 5 мм.

Сварка стыков труб

Ручная дуговая сварка труб бывает одно или многослойной, одно или двухсторонней. Сварка поворотных и неповоротных стыков труб при толщине стенок до 6 мм выполняется в два слоя, при толщине стенок от 6 до 12 мм необходимо три слоя, при толщине стенок от 12мм и более сварка ведется в четыре слоя. Первый слой сварки — самый ответственный. Наложение этого слоя делает самый опытный сварщик в бригаде. Нужно расплавить кромки труб и проверять, на наличие трещин. Эти участки необходимо выплавить и снова сварить. Начало и конец каждого из слоя сварки каждый раз смещаются на 20—30 мм по отношению к нижним слоям. После выполнения каждого слоя производится очистка его от шлака и брызг. Каждый последующий слой ведется в направлении, которое противоположно направлению выполнения шва предыдущего слоя. Последний шов делается ровнее, его поверхность переходит к поверхности трубы. Положение электрода в пространстве подразделяет швы на такие типы как нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные. Нижний шов, самый удобный для качественной сварки, находится под электродом, а сварка делается сверху. Горизонтальный шов идет по окружности трубы, которая установлена вертикально.

Обучающее видео по дуговой сварке

Вертикальный шов производится сбоку трубы. Потолочный шов — самый трудный выполняют над головой сварщика. Если плеть лежит в траншее и отсутствует возможность заварить неповоротный стык снизу потолочным швом, выполняют «операционный шов». Сверху трубы вырезается люк, достаточный для проникновения руки сварщика с держаком и визуального контроля. Сварка нижней части стыка производится изнутри трубы, затем заваривается люк. Качество сварки контролируется постоянно. Осмотру подлежат все сварные швы. Стык не должен иметь трещин, незаваренных кратеров, пор, наплывов и подрезов, подтеков металла внутри трубы. Не следует ни на минуту забывать, что ручная дуговая сварка труб относится к работам с повышенной опасностью, что разработан и сформулирован в материалах по инструктажу по ТБ ряд требований, выполнение которых обязательно.

Сварка труб, трубопроводов ручной дуговой сваркой: технология

0

Опубликовано: 05.04.2017

Сварка различных труб ручной дуговой сваркой заключается в образовании в точке приложения электрода к поверхности трубы высокотемпературной электрической дуги. Под её действием металл электрода расплавляется до жидкого состояния и каплями стекает вниз в точку соединения двух элементов трубопровода, металлическая поверхность которых также расплавляется до полужидкого состояния. Попавшие на стык металлические капли, застывая, соединяют между собой детали и герметизирует шов. Шлак, содержащийся в электроде, всплывает наверх сварочного расплава до момента застывания последнего.

Популярность дугового сваривания определяется именно своей технологической простотой, а также высокой прочностью и герметичностью получаемых швов.

Оглавление:

• Подготовка к сварочным работам
• Особенности дуговой сварки
• Порядок подготовительных работ
• Различные техники выполнения дуговой сварки
  • Сварка с поворотом стыка
  • Сварка без поворота стыка
  • Сварка труб в зимних условиях

Подготовка к сварочным работам

Качественная ручная сварка труб определяется, помимо самого сварочного аппарата, ещё и правильным выбором электродов:

• Для труб большого диаметра следует выбрать электроды с целлюлозной плёнкой;
• Для сваривания угловых швов и т. н. «прихваток» необходимо взять электроды с рутиловым покрытием;
• Для сложной варки применяются комбинированные (целлюлозно-рутиловые) электроды.

Для дугового сваривания труб в бытовых условиях потребуются, помимо собственно сварочного аппарата, ещё и трансформаторы-выпрямители, а лучше взять их более продвинутую версию – инверторы. Эти устройства потребуются для преобразования переменного тока в постоянный.

При выборе сварочных аппаратов отдайте предпочтение модели с несколькими режимами работы, адаптированными под особенности применения «целлюлозных» и «рутиловых» электродов, а также способных работать с конкретной маркой стали и толщиной трубопровода.

Особенности дуговой сварки

При проведении дуговой варки труб следует учитывать несколько важных нюансов:

1. Включать аппарат следует в тот момент, когда электрод только-только прикоснулся к поверхности трубы.
2. При сварке труб необходимо постоянно отслеживать длину электрической дуги, поскольку она определяет размер газовой оболочки, препятствующей попаданию воздуха в зону сварку.
3. Двигать электрод в зоне сварочных работ следует плавно. Это позволит равномерно распределить по шву расплавленный металл с электрода.
4. Толщину направления друг на друга металла трубных элементов определяют лёгкие скользящие движения сварщика из стороны в сторону.
5. При варке толстостенных труб большого диаметра необходимо выполнять внутренние и внешние сварные швы.

Порядок подготовительных работ

Сварка труб ручной сваркой потребует от вас ряда подготовительных действий:

1. Зачистить зону сварочных работ от грязи и масел.
2. Для качественного сваривания элементы трубопровода необходимо установить «встык» и выровнять друг относительно друга.
3. Выставить оптимальный режим сварки и установить на сварочный аппарат электроды, отвечающие технологическим требованиям.
4. Перед началом сварочных работ установите на трубах заземляющие контакты.
5. Чтобы надёжнее закрепить элементы трубопровода друг с другом, сделайте по окружности несколько прихваток – небольших сварных швов, фиксирующих точное положение свариваемых элементов.

Различные техники выполнения дуговой сварки

Сварку трубопроводов можно выполнять несколькими технологическими способами:

Сварка с поворотом стыка

Сначала делаются три прихватки на 4, 8 и 12 часов. Затем выполняются два основных шва примерно с 1 до 5 часов и с 11 до 7 часов. После этого труба поворачивается на 90 градусов и наносятся завершающие швы, которые полностью герметизируют соединение двух швов.

Сварка без поворота стыка

Данная технология применяется при работе со стационарными трубопроводами, которые невозможно двигать. Первый слой выполняется снизу-вверх, а вторые и третьи можно выполнять как сверху-вниз, так и снизу-вверх.

Сварку труднодоступных мест, например, части трубопровода, прижатой к бетонной подушке или к кирпичной стене, необходимо производить через врезку – технологическое отверстие сверху трубы. Когда сварочные работы завершены, технологическое отверстие также заваривается.

Сварка труб в зимних условиях

При отрицательных температурах происходит быстрое охлаждение сварочной зоны, а удаление раскалённых газов из расплавленного металла, наоборот, затрудняется. Из-за этого трубная сталь становится хрупкой, от чего резко возрастает опасность возникновения термического разрушения стали, появления горячих трещин, отходящих от сварного шва, а также закалочных структур.

Чтобы избежать этих дефектов, необходимо, во-первых, максимально плотно соединить друг с другом элементы трубопровода, во-вторых, необходимо раскалить поверхность металла до светло-красного оттенка, наконец, в-третьих, силу тока необходимо увеличить на 10-20%. Это позволит добиться вязкого и пластичного сварного шва, который надежно герметизирует зазор между трубами даже при сильном морозе.

Сергей Одинцов

tweet

Что такое сварка труб? (Все, что вам нужно знать)

Сварка труб – это метод соединения двух труб вместе. Методы сварки, используемые для труб, включают процессы дуговой сварки, включая сварку MIG и сварку TIG. Некоторые проводят различие между сваркой труб и сваркой трубопроводов, причем сварка труб относится к металлическим трубам на заводах и нефтеперерабатывающих заводах, а сварка трубопроводов относится к трубам, используемым для транспортировки газа, воды, нефти и других жидкостей на многие мили.

Сварщики труб и трубопроводов выполняют сварочные работы в строительной отрасли, на нефтяных и газовых месторождениях, в водном хозяйстве, в производственных цехах и на атомных электростанциях, среди прочего.

При соединении новых труб или ремонте старых сварка труб обычно выполняется в соответствии с соответствующими нормами и стандартами.

Содержание

Нажмите на ссылки ниже, чтобы перейти к разделу руководства:

• Используемые виды сварки
• шагов
• Проходит
• Позиции
• Преимущества
• Общие вопросы
• Приложения и примеры
• Часто задаваемые вопросы
• Заключение

Сварка труб и трубопроводов обычно выполняется с использованием одного из нескольких процессов дуговой сварки, включая:

1. Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW)

Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), также известная как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA или MMAW). ), Дуговая сварка с защитой от флюса или сварка электродами.

Также известная как сварка дымохода, использование SMAW для сварки труб означает, что во время сварки не требуется флюс или защитный газ, что делает сварочное оборудование простым и портативным. Металл сваривается путем расплавления электродов за счет тепла, выделяемого электрической дугой. Хотя SMAW имеет некоторые преимущества, низкая скорость перемещения означает, что он не так продуктивен, как другие методы.

2. Дуговая сварка металлическим газом (GMAW)

Дуговая сварка металлическим газом (GMAW), включая сварку в среде инертного газа (MIG) и сварку в среде активного газа (MAG).

Предлагая более высокую производительность, чем SMAW, эти методы требуют лучшего контроля параметров сварки для обеспечения высокого качества и эффективности работы. Обычно выполняемая на полуавтоматическом или полностью автоматическом оборудовании, GMAW обеспечивает высокую скорость осаждения с низким образованием дыма.

3. Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW) – включая FCAW в самозащитной среде и в среде защитного газа.

FCAW с защитным газом использует полуавтоматические аппараты для обеспечения высокопроизводительной сварки труб, хотя ветреная погода может нарушить подачу защитного газа и привести к дефектам пористости. Самозащитный FCAW позволяет избежать этого, поскольку не требует защитного газа, но имеет более низкую скорость осаждения.

4. Дуговая сварка под флюсом

Дуговая сварка под флюсом — это полуавтоматический процесс, при котором дуга не видна, что может затруднить ее отслеживание. Тем не менее, он предлагает самые высокие скорости наплавки среди всех различных методов сварки трубопроводов, а также обеспечивает бездефектную поверхность.

5. Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG)

Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG), также известная как дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW).

Сварка ВИГ имеет низкую скорость наплавки и более высокую стоимость оборудования, чем другие методы сварки труб. Тем не менее, он обеспечивает очень высокое качество сварных швов (в зависимости от навыков сварщика), что делает его идеальным для ответственных и высокоточных сварочных работ.

Как и при всех сварочных работах, необходимо выполнить ряд шагов, начиная с выбора процесса, который включает в себя рассмотрение таких факторов, как:

• Материал трубы
• Диаметр трубы и толщина стенки
• Место сварки
• Свойства сварки
• Направление сварки (вверх или вниз)
• Требуемое качество сварки
• Экономические соображения
• Здоровье и безопасность

После рассмотрения этих факторов вы можете определить, какое оборудование лучше всего подходит для работы, оценив:

• Выходную мощность
• Рабочий цикл
• Портативность
• Безопасность

После выбора процесса и оборудования настало время приступить к фактической сварке, обычно со следующими этапами:

1. Подготовка шва: Подготовка шва должна осуществляться в соответствии с соответствующими рекомендациями, изложенными в соответствующем стандарте
2. Очистка концов труб:  Удалите нежелательную влагу или покрытия, включая масло, краску, ржавчину или лак. Это предотвратит дефекты и дорогостоящий ремонт или повторную сварку.
3. Сварка: Выбрав правильные материалы (включая электроды) и параметры (требования к предварительному нагреву и т. д.) в соответствии с требуемыми спецификациями, сварку можно начинать с корневых проходов. Горячие проходы следуют за этим перед проходами заполнения и окончательной заглушки.
4. Ремонт:  В идеале этот шаг можно пропустить, но стоит проверить сварной шов и устранить дефекты.

 

Для сварки труб требуется несколько различных проходов:

• Корневые проходы : Эти первые проходы должны заполнить зазор между двумя секциями трубопровода.
• Горячие проходы : Соединяют корневой шов с обеими поверхностями разделки.
• Заполняющие проходы : Эти проходы заполняют большую часть канавки до того, как будут выполнены окончательные проходы заглушки.
• Проходы с заглушками: Эти заключительные проходы должны завершать сварку с минимальным образованием наростов за пределами поверхности трубы. Вы можете отшлифовать этот слой, если это необходимо, чтобы улучшить валик сварного шва и удалить загрязнения перед окончательным чистовым проходом крышки.

Существует четыре типа положения сварки труб; 1G, 2G, 5G и 6G. Каждое положение указывает, является ли труба стационарной или вращающейся, а также расположена ли труба горизонтально, вертикально или под углом.

• 1G Сварка: В этом положении труба располагается горизонтально. Трубу можно вращать вдоль горизонтальной оси (X), при этом сварочный аппарат остается неподвижным. Сварка выполняется в верхней части трубы и является самой основной из позиций сварки труб.
• 2G Сварка: В этом положении труба устанавливается в вертикальном положении. Трубу можно вращать по вертикальной оси (Y), при этом сварочный аппарат остается неподвижным. Сварка выполняется горизонтально со стороны трубы.
• 5G Welding: В положении 5G труба размещается горизонтально, но, в отличие от положения 1G, труба не может вращаться. Вместо этого сварщик должен двигаться вокруг стационарной трубы в вертикальном направлении, чтобы создать сварной шов.
• 6G Сварка: В этом положении труба наклоняется под углом 45° для создания наклонной поверхности. Труба закреплена, как и в 5G, и сварщик должен перемещаться по трубе. Это самая продвинутая из четырех позиций, требующая от трубосварщика более высокого уровня знаний.

Сварщики будут изучать каждый тип положения по очереди, причем 1G будет самым легким для освоения, а 6G — самым сложным. Сварщику необходимо будет пройти сертификацию по каждой должности по очереди, поэтому тот, кто имеет квалификацию 1G, не может сваривать 2G, 5G или 6G, но если вы имеете квалификацию 6G, вы можете сваривать любую другую должность. Эти нормы обеспечивают безопасность рабочей среды при выполнении сварных швов труб.

Сварка труб имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами соединения, такими как резьбовые фитинги. К этим преимуществам относятся:

1.

Меньше фитингов

Сварка устраняет необходимость в фитингах для соединения прямых участков трубы. Резьбовая труба требует фитинга между каждым соединением, в то время как сварка может быстро соединить трубы после подготовки концов соединяемых частей.

2. Низкие затраты

Для сварных труб можно использовать трубы с более тонкими стенками, чем для резьбовых соединений, что приводит к значительной экономии средств при больших тиражах и больших объемах работ. Свинчивание труб вместе может потребовать более высоких трудозатрат наряду с более высокими затратами на сами резьбовые фитинги.

3. Улучшенный поток

Резьбовые фитинги создают турбулентность и сопротивление жидкости потоку через трубу. Сварные решения могут создавать гладкие и обтекаемые поверхности для улучшения потока.

4. Простота ремонта

Сварные системы обычно легче ремонтировать, чем системы с резьбой. Там, где сварную трубу часто можно отремонтировать на месте, резьбовая система требует разборки и повторной сборки для ремонта. Это, очевидно, увеличивает трудозатраты и время простоя трубопроводной системы.

5. Меньше утечек

Сварная труба, как правило, лучше справляется с вибрацией, чем резьбовая система, что делает ее менее подверженной утечкам.

6. Упрощенная изоляция

Сварные трубы легче изолировать, так как нет резьбовых соединений, которые создают сложные неровности, требующие покрытия.

7. Расположение

Сварные трубы можно размещать близко друг к другу, но для труб с резьбой требуется дополнительное пространство, чтобы можно было использовать гаечные ключи и другие инструменты.

8. Труд

В то время как трудозатраты, необходимые для сварки или свинчивания труб меньшего размера, примерно одинаковы по мере увеличения размера трубы, поэтому трудозатраты и время, необходимое для установки сварной трубы, уменьшаются по мере увеличения свинчиваемой трубы. Резьбовая труба также требует различных инструментов для труб разных размеров, в то время как квалифицированный сварщик может использовать один и тот же сварочный аппарат для труб разных размеров.

Лучший способ избежать распространенных ошибок при сварке труб — это понять процесс и условия работы, связанные с процессом.

Во-первых, соединяемые трубы необходимо правильно подготовить, убедившись, что соединяемые края чистые и прямые. Если это сделать неправильно, могут возникнуть проблемы, включая непровар сварного шва, шлаковые ловушки и включения водорода.

Помимо подготовки, существует ряд проблем, связанных с условиями работы сварщика. Сам процесс может привести к травме, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. Риски включают тепло, создаваемое сварочными инструментами, яркий свет, создаваемый дугой, и выделение частиц или газов.

Сварка труб может добавить дополнительные опасности из-за условий работы, связанных с трубами. Это включает в себя необходимость работать в неудобных или даже опасных положениях и местах, в том числе под землей или под водой. Другие факторы могут включать работу в очень жарких или холодных условиях, в зависимости от расположения трубы, а также опасности, связанные с содержимым трубы, будь то сточные воды или масло.

Однако при правильной подготовке, обучении и оборудовании многие из этих проблем можно решить.

Поскольку сварка труб относится к соединению металлических труб, у этого навыка есть множество применений. Количество применений увеличивается, так как сварка является одним из наиболее экономичных способов соединения нескольких секций трубы.

Следовательно, сварка труб используется в различных отраслях промышленности, включая транспортировку природных ресурсов на нефтеперерабатывающие заводы, по магистральным или международным трубопроводам, а также на заводы по переработке полезных ископаемых.

Сварщики труб также работают на заводах химической обработки, производства продуктов питания и напитков и производства электроэнергии, а также обеспечивают инфраструктуру для поставщиков воды и газа, строительной отрасли и т.д.

Трудно ли сваривать трубы?

Сварка труб часто является более сложной задачей, чем другие виды сварки, и требует более высокого уровня навыков сварщика. Это может быть связано с условиями работы, а также с такими факторами, как угол перемещения сварного шва, положение трубы и диаметр трубы. Сложность возрастает по мере изменения положения с 1G на 6G (см. «Позиции сварки труб» выше).

Опасна ли сварка труб?

Сварка труб может быть опасной, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. Сварка может подвергать сварщиков воздействию дыма, пыли и других частиц в воздухе, а также высокой температуре и опасным уровням света, которые могут быть вредными без надлежащего защитного оборудования. Опасности увеличиваются из-за условий, в которых могут работать сварщики труб, что делает сварку труб потенциально опасной.

Какой тип сварки относится к сварке труб?

При сварке труб используются методы дуговой сварки, включая дуговую сварку металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), дуговую сварку металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW), включая сварку MIG и MAG, дуговую сварку с флюсовой проволокой (FCAW), дуговую сварку под флюсом и вольфрам в среде инертного газа (ВИГ) сварка.

Сколько времени занимает сварка трубы?

Время, необходимое для сварки трубы, зависит от таких факторов, как размер трубы, условия работы и уровень квалификации сварщика. Кроме того, количество требуемых проходов может меняться для разных работ, а разные методы сварки имеют разную скорость наплавки (например, MIG обычно быстрее, чем TIG). Однако, как показывает опыт, средний сварщик может выполнить 140 дюймов сварки в час. Сравнивая эту часовую скорость с диаметром трубы, вы можете получить представление о том, сколько времени потребуется на сварку трубы.

Что такое сварка печных труб?

Сварка печных труб (иногда называемых «дымоходами») представляет собой вариант метода ручной дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа (MMA/SMAW). Это один из наиболее распространенных методов сварки трубопроводов в отраслях, транспортирующих нефть, газ и воду, и позволяет выполнять позиционную сварку и обеспечивать высокую производительность при прокладке стальных трубопроводов. Вы можете узнать больше о сварке печных труб в нашем FAQ здесь .

Что такое сварка труб 5g?

Сварка труб 5G относится к положению, в котором сваривается труба. При сварке 5G трубы размещаются горизонтально в фиксированном положении, и сварщик перемещается вокруг труб, сваривая в вертикальном направлении.

Что такое сварка труб 6g?

Сварка труб 6G относится к положению, в котором сваривается труба. В этом положении труба размещается под углом около 45° от горизонтальной (X) или вертикальной (Y) оси. Труба фиксируется, и сварщик перемещается вокруг трубы, чтобы выполнить сварку. Это самое передовое положение для сварки труб.

Что такое сварка труб с уклоном?

Сварка труб с наклоном вниз — это когда сварка выполняется с поступательным движением вниз, в отличие от сварки труб с восходящим уклоном, при которой сварка выполняется с поступательным движением вверх. Хотя сварка вверх считается более прочной и лучше подходит для более толстых материалов, она занимает больше времени и имеет больший потенциал прожога, чем сварка вниз. На более тонких стенках труб сварка под наклоном позволяет сварщику работать «горячо и быстро», повышая производительность там, где проникновение тепла не является такой проблемой.

Как называют трубосварщика?

Сварщиков труб, в отличие от сварщиков трубопроводов, также иногда называют слесарями-трубопроводчиками, слесарями-паропроводчиками или просто «слесарями». Они отвечают за сборку, установку, техническое обслуживание и ремонт трубопроводных систем и арматуры.

Сварка труб использует дуговую сварку для соединения металлических труб. Хотя иногда проводится различие между сваркой труб и сваркой трубопроводов, между ними есть много общего.

Сварщики труб, иногда называемые трубомонтажниками, работают в строительной отрасли, на нефтяных и газовых месторождениях, в водном хозяйстве, в производственных цехах и в энергетике, среди прочих отраслей.

Сварка труб может быть трудным навыком и может также включать работу в неудобных или потенциально опасных местах, однако при правильном опыте, мерах безопасности и стандартах сварка часто предпочтительнее других методов соединения труб.

Связанные часто задаваемые вопросы (FAQ)

Кольцевая сварка трубопроводов | все о трубопроводах

1. Главная
2. Главная страница статьи
3. Кольцевая сварка — Трубопроводы

Введение

Основой строительства трубопровода является кольцевая сварка линейных труб, т.е. чем выше скорость сварки, тем больше достигается прогресс. Процесс кольцевой сварки (ссылка 1) применяется при магистральной сварке, врезной сварке и ремонтной сварке магистральных труб. Однако кольцевая сварка трубопровода создает множество дополнительных проблем по сравнению с обычной сваркой труб на заводе или в заводских условиях, поскольку она должна выполняться под наблюдением Матери-природы.

Рост трубопроводной промышленности потребовал использования более прочной стали и больших размеров линейных труб для общей экономической жизнеспособности различных проектов. Различные разработки и усовершенствования, достигнутые в процессах кольцевой сварки линейных труб, позволили трубоукладчикам мечтать о более длинных и крупных трубопроводах из стали с высокой прочностью на растяжение.

Примечание: Эта статья посвящена исключительно процессу кольцевой сварки при строительстве трубопроводов. Целевой аудиторией являются профессионалы, вовлеченные в процессы сварки трубопроводов, но не являющиеся экспертами, так как в этой статье сварка углеводородных трубопроводов рассматривается с высоты птичьего полета и не вдается в мельчайшие детали.

Определения

Скорость наплавки: Скорость, с которой металл сварного шва может быть наплавлен данным электродом или сварочной проволокой, обычно выражается в «фунтах/час» или «кг/час». Он основан на непрерывном производстве, не оставляя времени на остановки/запуски/очистку или установку новых электродов. Скорость наплавки прямо пропорциональна используемому сварочному току.

• На машине постоянного тока – увеличение силы тока увеличивает скорость осаждения
• Для машины постоянного напряжения — увеличение скорости подачи проволоки увеличивает скорость наплавки

Эффективность наплавки: Отношение веса наплавленного металла к количеству электрода, израсходованного при сварке. В основном определяется как процент, например. На 100 кг покрытых электродов с КПД 65% наплавляется 65 кг металла шва.

Сварка в гору: Если направление движения электрода против силы тяжести, то метод сварки называется сваркой в ​​гору. Обычно считается, что подъем в гору делает соединение более прочным и надежным, но имеет более высокий потенциал прогорания.

Сварка под наклоном: Если направление движения электрода направлено в сторону силы тяжести, то этот метод называется сваркой под уклоном. Процесс сварки под наклоном очень чувствителен к параметрам сварки и требует более жесткого контроля, так как незначительное отклонение может привести к шлаковым включениям и отсутствию дефектов провара.

Виды кольцевой сварки Сварочные процессы

Сл. НЕТ.	Процесс сварки	Преимущества	Недостатки
1	Дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), широко известная как сварка дымовых труб (ссылка 4) [ Режим приложения: Руководство ]	Простое и портативное оборудование Защитный газ или флюс не требуются Менее чувствителен к ветру и сквознякам, что делает его идеальным для использования вне помещений Наличие достаточного количества сварщиков Используется в ограниченных областях	Низкие скорости движения и производительность Очень высокое образование дыма Время обучения относительно выше, чем у других процессов
2	Дуговая сварка металлическим газом (GMAW) [ Режим применения: Полуавтоматический/ автоматический ]	Высокая производительность по сравнению с SMAW (эффективность осаждения 90–97%) Низкая скорость образования дыма Не требует удаления шлака или очистки между проходами Высокая эффективность осаждения Обеспечивает низкое отложение водорода, помогая избежать трещин	Требуется больший контроль параметров сварки Возможность несплавления при неправильном применении Чувствителен к образованию пор из-за меньшего количества химикатов, участвующих в защитных и шлакообразующих веществах Требует больше оборудования и инвестиций по сравнению с SMAW
3	Дуговая сварка порошковой проволокой (G-FCAW) – в среде защитного газа [ Режим применения: Полуавтоматический ]	Высокая производительность по сравнению с SMAW (эффективность осаждения 80–90%) Отличные возможности сварки в нерабочем положении Справляется с прокатной окалиной и ржавчиной (лучше, чем GMAW) Более широкий рабочий диапазон по сравнению с GMAW	Образование дыма выше, чем у других процессов Между проходами требуется удаление шлака и очистка Не все типы доступны с обозначением низкого содержания водорода Ветер может нарушить защитный газ и вызвать пористость
4	Дуговая сварка порошковой проволокой (G-FCAW) — самозащитная [Режим применения: Полуавтоматический ]	Внешний защитный газ не требуется Более высокая скорость осаждения по сравнению с SMAW (эффективность отделения 74–82%) Доступно для низкоуглеродистых и низколегированных сталей Может использоваться на сварочных аппаратах постоянного тока Возможность сварки вне рабочего места делает его идеальным для работы на стройплощадке	Обычно малые рабочие параметры сварки Низкая эффективность осаждения Очень высокий уровень дыма Чувствительный к напряжению
5	Дуговая сварка под флюсом (SAW) [ Режим применения: Полуавтоматический/ Автоматический ]	Отсутствие видимого излучения дуги и очень низкое выделение дыма Высочайшая скорость и эффективность осаждения (эффективность отделения 97-99%) Способность производить сварные швы, которые в целом являются прочными и не имеют дефектов Не боится ветра и сквозняков Возможность добавления электродов для увеличения осаждения	Нет видимой дуги, поэтому отслеживание затруднено Добавление флюса, который необходимо обрабатывать и хранить Ограничено плоским и горизонтальным положением Обычно используется управление движением, что требует больших первоначальных инвестиций
6	Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) или сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) [ Режим приложения: Ручной/автоматический ]	Предлагает решение для сварки ответственных соединений, а также для ситуаций, когда требуются небольшие или исключительно точные сварные швы. Обеспечивает высококачественный и чистый сварной шов Стоимость услуг сварки TIG также обычно вполне доступна. Однако затраты будут варьироваться в зависимости от свариваемых материалов и масштаба проекта	Более низкая скорость осаждения присадочного металла Более яркие УФ-лучи, чем другие процессы Более высокая стоимость оборудования Концентрация защитного газа может увеличиваться (Из-за вышеуказанных ограничений TIG в основном используется для сварки слоя CRA плакированных труб или труб с классом материала, равным или выше, чем X-80 (прочность 80000 фунтов на квадратный дюйм).

Выбор сварочных процессов

Являясь основой строительства трубопровода, выбор процесса сварки должен учитывать следующее:

• Материал трубопроводной трубы: С развитием высококачественной стали современная трубопроводная промышленность использует трубопроводные трубы с минимальным пределом текучести более 56 000 фунтов на квадратный дюйм (т.е. Gr. X56), которые в основном состоят из микролегированных (ссылка 2) стали. По мере увеличения прочности линейных труб за счет микролегирования увеличивается и подверженность водородному растрескиванию (HIC) линейных труб в зоне термического влияния (ЗТВ). Хотя линейные трубы из материала Гр. Х65 успешно сваривается методом SMAW с использованием целлюлозных электродов (№ 3) с предварительным подогревом или без него, однако для сварки труб из материала марки Х70 требуется предварительный нагрев концов труб перед сваркой до температуры 120°С. От 0556 o C до 140 ^o C (от 250 ^o F до 290 ^o F) необходимо для предотвращения HIC, а целлюлозные электроды можно использовать для кольцевой сварки.

  Для сварки труб из материала класса X80 или более высокого класса рекомендуется использовать сварочные процессы с низким содержанием водорода (H ₂ ) или GMAW. Тем не менее, процесс SMAW с основными электродами (электродами с низким/очень низким содержанием водорода) может использоваться для сварки труб из материала марки X80 только с должным вниманием.

• Диаметр и толщина стенки: Для изготовления трубопроводов большого диаметра и/или толстостенных трубопроводов требуется больший объем сварного шва или, другими словами, более высокая скорость наплавки металла шва. Этого можно достичь за счет автоматизации процесса кольцевой сварки. Все процессы сварки, применяемые при строительстве трубопроводов, кроме сварки SMAW, поддаются автоматизации. Полуавтоматический, механизированный и автоматический режимы процесса сварки или их комбинация должны применяться для магистральных трубопроводов для повышения производительности и своевременного завершения проекта. Автоматическая сварка может применяться на трубах с толщиной стенки ≥ 13,0 мм и диаметром ≥ 24 дюймов (610 мм) для повышения производительности сварки.

  Размер трубы (NPS)	Количество сварок в день на одну бригаду сварщиков
  	Автоматическая сварка	Полуавтоматическая/ ручная сварка
  323,8 мм (12,75 дюйма)	—	60 и
  457,0 мм (18 дюймов)	—	50 и
  610,0 мм (24 дюйма)	60	40 б
  910,0 мм (36 дюймов)	45	26 б
  1219,0 мм (48 дюймов)	35	20 б
  1422,0 мм (56 дюймов)	20	8 б
  Примечания: Все проходы ручной сваркой. Корневой проход и горячий проход выполняются вручную, а остальные проходы — полуавтоматическим процессом.

  
  
• Место сварки: Кольцевая сварка трубопровода выполняется на месте в месте, через которое проходит трубопровод, т. е. в пустыне, тропическом лесу, зоне вечной мерзлоты или на барже-трубоукладчике в случае подводных трубопроводов. Поэтому температура окружающей среды, влажность и т. д. также должны учитываться перед выбором процесса сварки. Для выполнения сварки труб при отрицательных или близких к нулю температурах требуется предварительный подогрев труб не менее чем до 16 ^или C для предотвращения теплового удара в ЗТВ. Если место расположения находится во влажных тропических лесах или в месте с высокой влажностью, например, укладочная баржа, работающая вблизи индийского или африканского побережья, использование электродов с низким содержанием водорода приводит к пористости. В таких условиях обычный целлюлозный электрод, которому для стабилизации дуги требуется влага, дает более качественный шов, чем электрод с низким содержанием водорода. В случае, если другие требования не позволяют отказаться от использования электрода с низким содержанием водорода, перед сваркой электроды должны быть подвергнуты обжигу для снижения их влажности.

  Иногда требуется прокладка трубопровода в существующей траншее, в которой зазор вокруг трубы недостаточен для прохода сварочным автоматом по всему периметру трубопровода. В таких условиях можно использовать ручной или полуавтоматический процесс.

• Период строительства/производительность: Строительство трубопроводов, как правило, страдает от огромного дефицита времени. Плотный график строительства требует прокладки трубопровода более высокими темпами, что требует большей производительности при минимальной частоте ремонтов. На шельфе продолжительность строительства становится прямо пропорционально капитальным затратам проекта, поскольку плата за использование баржи для строительства основана на дневных ставках. Поэтому ход строительства трубопроводов в основном контролируется количеством соединений (сварных швов) в день. Поэтому магистральная сварка была разработана как процесс массового производства. Заводские концы труб скошены для поддержки процесса сварки под наклоном для более быстрой сварки, что является нормой для трубопровода.

  На большинстве барж-трубоукладчиков используется полностью автоматический процесс сварки (GMAW) для сварки трубопроводных труб для достижения более высокой скорости сварки и минимального количества ремонтов. Необходимо соблюдать осторожность при выборе фаски на конце трубы для труб, предназначенных для сварки автоматической сваркой, так как для различных автоматических сварочных аппаратов требуются разные виды фаски на конце трубы для надлежащего сплавления. В связи с этим на барже иногда производится скашивание труб. Скорость ремонта может резко возрасти, если для работы с автоматическими сварочными аппаратами не будут задействованы обученные операторы.

  Процесс SMAW имеет наименьшую производительность, а процесс SAW имеет максимальную скорость наплавки металла шва. На трубоукладочных мегабаржах, где трубы подаются на линию обжига после двойного/тройного или четырехкратного соединения, применяется дуговая сварка под флюсом для соединения секций труб перед подачей на линию обжига для экономии времени.

• Свойства сварки: Кольцевые сварные швы на участке трубопровода могут находиться под автомобильным/железнодорожным переездом или стояками или свободным пролетом подводной лодки, которые подвергаются циклическим нагрузкам. Также напряжения укладки в трубопроводе при монтаже могут привести к деформациям сварного шва (укладка барабана). В случае, если рабочая жидкость является коррозионно-активной, металл сварного шва также должен противостоять такой деградации.

  Кольцевой сварной шов в трубопроводах для углеводородов должен соответствовать всем требованиям в отношении минимальной прочности на растяжение, усталостной прочности, способности останавливать разрушение, коррозионной стойкости, твердости, пластичности и т. д., равной или выше, чем у основного металла трубы. Квалификация процедуры кольцевой сварки должна включать проверку этих свойств сварного шва и зоны термического влияния концов труб. Поэтому при выборе процесса сварки, электрода и других параметров сварки необходимо заранее учитывать эти требования.

• Качество (с точки зрения надежности и ремонтопригодности): Высококачественные сварные швы, гарантирующие надежность и низкие показатели ремонтопригодности, имеют решающее значение для строительства трубопроводов. Плохое качество сварных швов не только препятствует реализации проекта, но и снижает надежность всей трубопроводной системы. Часто трубопроводы прокладываются в самых отдаленных местах. Кольцевая сварка трубопровода должна соответствовать самым высоким параметрам качества, так как после прокладки трубопровода и демобилизации монтажной полосы с этого места становится очень трудно подъехать к месту проведения каких-либо ремонтных работ в будущем.

  В случае повреждения трубопровода не только теряется значительный доход и наносится ущерб окружающей среде, но и утечка создает потенциальную опасность для местного населения. Небольшой инцидент неудачи может поколебать доверие местных жителей. Это значительно усложнит реализацию будущих проектов. Высокая надежность трубопроводов по сравнению с другими видами транспорта является отличительной чертой этой изначально высокой капитальной инфраструктуры. Следовательно, процесс сварки должен выбираться таким образом, чтобы кольцевые сварные швы (ссылка 1) были высокого качества для обеспечения более надежных трубопроводных систем.

• HSE (Health, Safety & Environment): Сварочный процесс, независимо от его сложности, приводит к множеству различных проблем со здоровьем, безопасностью и окружающей средой. Дым и газ, выделяемые в процессе сварки, содержат закиси азота (NO _x ), двуокись/моноксиды углерода, озон (O ₃ ), защитные газы, такие как аргон (Ar), гелий (He) и т. д., а также очень мелкие частицы. которые наносят вред не только здоровью сварщиков, но и окружающей среде. Нехватка пригодного для дыхания воздуха в замкнутых пространствах является одной из самых частых причин несчастных случаев. Для предотвращения скопления вредных паров в сварочных помещениях должны быть установлены вытяжные вентиляторы. Кроме того, из-за горячей обработки, связанной с процессом сварки, необходимо проявлять особую осторожность, чтобы избежать любого взрыва или пожара из-за близости к легковоспламеняющемуся материалу, особенно если сварочные работы выполняются вблизи существующих углеводородных установок. В случае сварочных соединений с существующими линиями, существующие линии должны быть должным образом очищены и промыты, чтобы очистить их от углеводородов перед началом сварки. Если в процессе сварки используется источник высокого напряжения/тока, то электрические провода должны быть новыми и подходящими по назначению, без стыков или с минимальным количеством стыков. В случае использования газовых баллонов стандартная рабочая процедура (СОП) должна обеспечивать надлежащее хранение и обращение с такими баллонами, чтобы предотвратить несчастный случай из-за любого акта небрежности.
• Стоимость: Экономика сварки играет наиболее важную роль при выборе процесса и спецификации сварочного процесса для кольцевой сварки. Один и тот же сварной шов может иметь разную стоимость в зависимости от выбора:
  • Скорость осаждения
  • Эффективность осаждения
  • Процесс сварки (SMAW, GMAW, FCAW, SAW)
  • Совместная конструкция
  • Сварочный том
  • Коэффициент времени дуги
  
  Стоимость сварки стыка можно рассчитать по следующей формуле:

  Общая стоимость сварки	=	Общая стоимость дуги	+	Стоимость времени без дуги	+	Стоимость присадочного металла
  	=	Общее время дуги можно рассчитать следующим образом: Определение объема металла шва, необходимого для наплавки Определение скорости осаждения для данного процесса Расчет общего времени, необходимого для сварки	+	Факторы, влияющие на время отсутствия дуги: Межпроходная очистка Замена электрода Изменение положения сварщика Подготовка сварного шва Фитинг/прихватка	+	Требуемый объем сварки в зависимости от: Конструкция соединения × Эффективность наплавки

  
  
• Направление движения сварного шва (вниз и вверх): Направление движения сварного шва является одной из основных переменных при сварке трубопроводов.

  No related posts.