Сварка на остающемся подкладном кольце
Обновлено: 19.05.2024
Фаолитовые трубы изготавливают диаметром от 30 до 300мм из кислотоупорной пластической массы – фаолита. Фаолит получают на основе фенолформальдегидной смолы с применением наполнителя – асбеста (фаолит марки А), графита (фаолит марки Т) или кварцевого песка (фаолит марки П). Трубы из фаолита обладают высокой химической стойкостью к кислым средам кроме азотной и хромовой кислоты, а также не стойки к органическим растворителям. Фаолит эксплуатируется при температурах до 130 о С.
Трубы из винипласта изготавливают условным диаметром до 150 мм. Винипласт – химически стойкий материал к большинству кислот, щелочей и растворителей, не стоек к концентрированной азотной и серной кислоте. Температурный предел применения винипласта ограничен пределами от минус 10 до плюс 40 о С при давлении до 0,6 МПа.
В последнее время в химической промышленности находят применение стеклянные трубы. Трубы из обычного стекла выдерживают температуру до 150 о С, из термостойкого стекла – до 300 о С, а специальные сорта стекла типа «Ситалл» выдерживают температуру до 500-600 о С. Стеклянные трубы выпускают на давление 0,4 и 0,8 МПа.
Трубопроводы из кислотостойкой керамики применяют для транспортирования Н2SO4 и НCl.
В последнее время в качестве материала трубопроводов все чаще стал применяться полиэтилен, однако он несколько уступает по прочности винипласту, но превосходит его по эластичности и стойкости к агрессивным средам.
Для обеспечения нормальной эксплуатации технологических трубопроводов периодически должна производиться их ревизия. Сроки проведения ревизии зависят, прежде всего, от категории трубопровода и скорости коррозии.
При проведении ревизии особое внимание должно уделяться участкам, работающим в наиболее тяжелых условиях:
ü участкам, где происходит изменение направления потока;
ü врезкам, тройникам, дренажным устройствам;
ü местам, где возможно скопление продукта или влаги.
При наружном осмотре трубопровода следует также обращать внимание на сварные швы, фланцевые соединения, опоры, изоляцию, подвески. При проведении ревизии определяют толщину стенки, например методом УЗД. Число точек замера каждого участка определяется индивидуально. Результаты замера фиксируются в паспорте трубопровода с указанием даты.
Трубопроводы должны подвергаться ремонту, если:
ü обнаружены дефекты сварных швов, имеются пропуски среды;
ü при обстукивании молотком появляются вмятины;
ü толщина стенки трубы достигла отбраковочной величины.
Резку труб при ремонте трубопроводов можно производить либо механическим, либо термическим способом. Резку труб из легированных сталей рекомендуется производить механическим способом, а при изгибе их следует набивать песком и гнуть в нагретом состоянии.
Разностенность и смещение кромок при стыковке не должно превышать 10% от толщины стыкуемых элементов, но не более 3 мм. В противном случае должен быть обеспечен плавный переход, причем угол α (см. рисунок 8) не должен превышать 15 о . Однако допускается осуществлять указанный плавный переход с помощью сварного шва при разнице фактической толщине стенок не более 5 мм.
Рисунок 8. Скос кромок при сварке трубопроводов
Перед сваркой кромки стальных труб должны быть зачищены до металлического блеска с двух сторон на расстоянии не менее 20 мм на сторону. Сварку труб можно производить как с подкладными кольцами, так и без них.
При сварке труб без подкладных колец должны соблюдаться следующие условия:
ü количество прихваток на один стык должно быть не менее трех;
ü рекомендуемое расстояние между прихватками – 200÷250 мм;
ü длина прихваток не более 25 мм.
Высота прихватки не должна превышать высоту первого слоя шва. При сварке первого слоя прихватку следует переплавить.
При сварке с остающимися подкладными кольцами:
ü подкладное кольцо устанавливают в одной из стыкуемых кромок и приваривают ниточным швом с катетом 3-4 мм;
ü на выступающую часть подкладного кольца надвигают другую стыкуемую трубу, оставляя зазор между трубами 4-5 мм, и прихватывают со стоны разделки короткими участками не более 15 мм.
Рисунок 9. Размещение подкладного кольца
ü затем трубу ниточным швом приваривают к подкладному кольцу.
Стыкуемые подкладные кольца рекомендуется изготавливать из той же марки стали, что и свариваемые трубопроводы.
Сварка на съемном медном подкладном кольце применяется для труб с условным проходом до 200 мм. При этом разница по внутренним диаметрам стыкуемых труб не должна превышать 1 мм. Трубы на съемном подкладном кольце собирают с зазором 4 мм и прихватывают. После заварки первого слоя подкладное кольцо удаляют.
Сварка на керамических подкладных кольцах производится при условии, что наружный диаметр кольца должен быть на 1 мм меньше внутреннего диаметра трубы, а ширина кольца несколько больше ширины шва. По окончании сварки стык простукивают молотком, вследствие чего кольцо распадается на куски, которые удаляют из трубы механическим способом, промывают водой, либо продувают сжатым воздухом.
Примерная последовательность наложения слоев при сварке с подкладным кольцом и без них представлена на рисунке 10.
Рисунок 10. Примерная последовательность наложения слоев при сварке стыков:
1 – без подкладного кольца; 2 – с подкладным кольцом.
Сварку отдельных труб в секции желательно выполнять в цеховых условиях. Если такие условия отсутствуют, тогда место, где производится сварка в монтажных условиях, должно быть защищено от ветра и атмосферных осадков. Допускаемая температура окружающего воздуха при сварке и условия подогрева стыков указаны в таблице 1.
При сварке трубопроводов различают поворотные и неповоротные стыки. Предпочтение следует отдавать первым, так как их легче выполнить, и они получаются более качественно. В случае, когда непрерывное вращение стыка затруднено, сварку первого слоя рекомендуется выполнить с поворотом, с последовательностью, указанной на рисунке 11.
Таблица 1 – Допускаемая температура окружающего воздуха при сварке трубопроводов и условия подогрева стыков
| Сталь | Толщина стенки, мм | Допускаемая температура воздуха, о С | Необходимость подогрева |
| Углеродистая с содержанием углерода до 0,2% | до 16 | до минус 20 | не требуется |
| ниже минус 20 | подогрев до 100-150 о С | ||
| свыше 16 | до 0 | не требуется | |
| от 0 до минус 20 | подогрев до 100-150 о С |
Продолжение таблицы 1
| Углеродистая с содержанием углерода более 0,2% | до 16 | до минус 10 | не требуется |
| ниже минус 10 | подогрев до 100-150 о С | ||
| свыше 16 | до минус 10 | подогрев до 100-150 о С | |
| 15Х5М | до 10 | свыше 5 | не требуется |
| Аустенитная | независимо от толщины стенки | до минус 10 | не требуется (электрод – аустенитный) |
| до минус 20 | подогрев до 150-200 о С (электрод – аустенитный) |
Рисунок 11. Последовательность сварки первого слоя поворотного стыка.
Порядок выполнения сварки корневого шва и последующих слоев неповоротных стыков труб показан на рисунке 12.
Рисунок 12. Последовательность сварки неповоротного стыка
1 – корневого слоя; 2 – второго и последующих слоев.
Смещение точек начала сварки каждого из слоев составляет 20-25мм. При замыкании кольцевых швов начало шва необходимо перекрывать на 15-20мм с предварительной зачисткой металла шва от шлака.
Все забракованные участки трубопровода должны быть удалены или исправлены. Исправлять дефектные участки сварного шва допускается подваркой, если размеры дефекта не превышают нормативные значения, а если размер дефекта превышает норматив, то дефектное место должно быть полностью удалено, а на его место вваривается «катушка».
Одно и то же место допускается исправлять не более одного раза, в противном случае на место дефекта также вваривается «катушка».
Контроль качества сварных соединений включает внешний осмотр для выявления трещин, прожогов, наплывов (подрезов) и других дефектов. Контроль неразрушающими методами контроля выполняют в соответствии с отраслевыми инструкциями, а объем контроля зависит от категории трубопровода.
Сварка на остающемся подкладном кольце
6.2.9. При сборке стыков трубопроводов с подкладным кольцом его прихватку и приварку должен выполнять сварщик, который в дальнейшем будет сваривать этот стык, или сварщик, имеющий удостоверение на право сварки подобных стыков. В собранном стыке не должно быть перекоса подкладного кольца.
устанавливают подкладное кольцо в одну из труб с зазором между кольцом и внутренней поверхностью трубы не более 1 мм;
производят прихватку кольца с наружной стороны трубы в двух местах и затем приварку его к трубе ниточным швом катетом не более 4 мм (рис. 6.6 "а") . Прихватку и приварку кольца к трубе из низколегированной стали следует выполнять с предварительным подогревом конца трубы и подкладного кольца в соответствии с требованиями подраздела 6.4;
приваривают подкладное кольцо ко второй трубе (рис. 6.6 "б"), предварительно подогрев стык согласно требованиям подраздела 6.4.
При приварке кольца к первой трубе ручной аргонодуговой сваркой следует руководствоваться указаниями, приведенными в подразделе 8.3.
Примечание. Трубы с приваренным подкладным кольцом в процессе сборки не должны подвергаться ударам по кромкам и кольцу.
6.2.10. Подкладные кольца для стыков труб из углеродистых и низколегированных сталей должны изготавливаться из стали 20 или другой малоуглеродистой стали спокойной или полуспокойной выплавки с содержанием углерода не более 0,24%; для стыков труб из низколегированных теплоустойчивых сталей можно применять подкладные кольца из сталей 12МХ, 15ХМ и 12Х1МФ. Размеры подкладного кольца: ширина 20 - 25 мм, толщина 3 - 4 мм. Если кольцо изготавливается из полосовой стали, его стыковой шов должен быть зачищен заподлицо с внутренней и наружной сторон.
6.2.11. Сборку замыкающего стыка при холодном натяге (независимо от способа сварки стыка) следует производить после окончания сварки, термообработки и контроля качества остальных стыков по всей длине участка трубопровода, на котором необходимо выполнить холодный натяг. В процессе сварки и термообработки замыкающего стыка необходимо укрепить трубопровод в таком положении, чтобы стык не испытывал усилий от холодного натяга.
Рекомендуется следующий порядок технологических операций сборки, сварки и термообработки стыка с холодным натягом (рис. 6.7):
при сборке стыка установить временную вставку 3 в виде кольца из трубы; длина вставки должна быть равна размеру холодного натяга lхн;
после сварки и термообработки всех других стыков на этой нитке трубопровод освободить от связей на неподвижной опоре 2;
из стыка удалить временную вставку, с помощью троса левый участок трубопровода подтянуть на длину lхн и закрепить в таком положении с помощью троса;
6.2.12. За качество сборки стыков отвечает производитель сборочных работ (мастер, бригадир, звеньевой).
Качество сборки стыков трубопроводов давлением выше 2,2 МПа (22 кгс/кв. см), а также трубопроводов диаметром более 600 мм независимо от рабочего давления должен проверять мастер (бригадир, звеньевой) или контролер.
При контроле качества сборки стыков паропроводов с рабочей температурой 450 град. C и выше необходимо проверить наличие заводских номеров (номер плавки и номер трубы) в маркировке труб.
Примечание. На заводах порядок приемки собранных стыков устанавливают в соответствии с технологическим процессом и указывают в карте операционного контроля.
6.3. Выполнение прихваток
6.3.1. Собранные стыки труб и других элементов необходимо прихватывать в нескольких местах. Прихватки на месте пересечения швов не допускаются.
6.3.2. Прихваточные швы рекомендуется выполнять тем же способом сварки, что и корневой. Если корневой слой шва накладывается автоматическим или механизированным способом, прихватки следует выполнять ручным дуговым или ручным аргонодуговым способом. При прихватке должен применяться тот же присадочный материал, который будет использоваться (или может быть использован) для сварки корневого слоя. Прихватку должен производить сварщик, допущенный к сварке стыков труб соответствующей марки стали, по возможности тот, который будет сваривать данный стык.
6.3.3. Прихватки необходимо выполнять с полным проваром и по возможности переваривать при наложении основного шва.
6.3.4. К качеству прихваток предъявляются такие же требования, как и к сварному шву. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, обнаруженные при визуальном контроле, следует удалять механическим способом.
6.3.5. Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка.
В стыках, собираемых без подкладных колец, число прихваток и их протяженность зависят от диаметра труб и должны соответствовать следующим нормам:
Режимы и порядок сварки труб
Сварка стыков труб из перлитных сталей в зависимости от толщины стенки труб и диаметров выполняется аргонодуговым, электродуговым и комбинированным способами. Применяемые марки электродов и сварочной проволоки указаны в табл. 6 и 7. Для аргонодуговой сварки в качестве присадочного материала используют сварочную проволоку диаметром 1,6—2,0 мм, для дуговой — электроды диаметром 2,5; 3,0; 4,0 и 5,0 мм, причем последние применяются для сварки поворотных стыков, а также участков неповоротных стыков в нижнем и полувертикальном положениях.
Ориентировочные режимы аргонодуговой и электродуговой сварки неповоротных труб приведены в табл. 14 и 15.
Сварку стыков труб диаметром 219 мм и более должны выполнять одновременно два сварщика. Порядок сварки показан на рис. 18. Швы выполняют на диаметрально противоположных участках стыка, что способствует уменьшению в нем напряжений и деформаций. Кроме того, при этом более равномерно распределяется теплота. Производить в таких случаях сопутствующий подогрев, как правило, не нужно.
Стыки труб из перлитных сталей в зависимости от диаметра, условий работы и характера среды сваривают с остающимися подкладными кольцами или без них.
В зависимости от способа сварки, диаметра и толщины стенок труб применяются разделки, представленные в табл. 12. При выборе конструкции разделки учитывается также способ сварки корня шва.
Наибольшую сложность представляет сварка стыков труб без подкладных колец. При сварке таких стыков требуются повышенная точность сборки и высокая квалификация сварщиков.
Сварка стыков трубопроводов с У-образной разделкой кромок производится по следующим вариантам: с остающимся подкладным кольцом, без кольца с подваркой изнутри трубы, а также без кольца и без подварочного шва. Лучшее проплавление корневой части стыка достигается при сварке на остающемся подкладном кольце или при подварке корня шва изнутри трубы. Получить высококачественное соединение с хорошим формированием обратного валика при сварке неповоротных стыков в У - образную разделку без кольца и без подварки, как правило, не представляется возможным даже при аргонодуговом способе. Поэтому V-образная разделка более принята для стыков труб ТЭС, к качеству которых предъявляются менее жесткие требования, чем к качеству стыков труб АЭС.
Сварочные работы на остающемся подкладном кольце производятся в такой последовательности. В одну из стыкуемых труб вставляют подкладное кольцо, тщательно очищенное от ржавчины, масла и других загрязнений. Кольцо подгоняют к трубе, прихватывают с наружной стороны в двух местах и приваривают ниточным швом.
Прихватку и приварку кольца можно выполнять покрытыми электродами или аргонодуговой сваркой. В последнем случае не требуется зачистка шва абразивным инструментом. Затем на выступающую часть подкладного кольца надвигают вторую трубу и устанавливают необходимый для обеспечения провара корня шва зазор. После проверки правильности сборки выполняют сварку стыка покрытыми электродами.
Подкладные кольца из перлитных сталей могут изготавливаться из спокойной низкоуглеродистой стали (независимо от марки свариваемой стали).
Сварка стыков труб с У-образной разделкой и подваркой изнутри трубы производится следующим образом. Вначале производят заполнение всего сечения разделки снаружи трубы, а затем изнутри трубы выполняют подварочный шов, предварительно зачистив корень шва.
Сварку стыков труб без подкладных колец и без подварки выполняют аргонодуговым или комбинированным способом. Комбинированный способ (рис. 19, б) применяют при толщине стенки труб более 6—8 мм. Аргонодуговую сварку корневых слоев производят с присадочной проволокой.
Ступенчатую разделку применяют для наиболее ответственных трубопроводов АЭС, например питательных трубопроводов и паропроводов. Ее выполняют комбинированным способом: корневые швы (один— три прохода) — аргонодуговой сваркой, заполнение — покрытыми электродами. Аргонодуговую сварку корневого шва производят только с присадочной проволокой.
Сварка стыков тонкостенных труб диаметром менее 100 мм
Стыки труб поверхностей нагрева котлов и тонкостенных трубопроводов (дренажные линии, маслопроводы, байпасы и др.) сваривают комбинированным способом при толщине стенки более 4 мм либо аргонодуговым при меньшей толщине. Не рекомендуется аргонодуговая сварка всего сечения труб с толщиной свыше 4 мм из-за низкой производительности и нестабильного качества металла шва.
Основным дефектом при сварке труб малых диаметров из перлитных сталей является повышенная пористость. Чтобы уменьшить образование пор (через) при электродуговой следует исключить обрывы дуги в процессе плавления одного электрода. Техника сварки труб без обрывов дуги несколько сложнее, однако при достаточной тренировке сварщики ее осваивают. Важно также не допускать перегрева свариваемых стыков труб, что может вызвать образование пор. Необходимо тщательно заделывать кратеры, являющиеся наиболее вероятным участком образования дефектов.
подогрев свариваемых элементов должен осуществляться в соответствии с требованиями подраздела 6.4, при этом приварку креплений из углеродистых сталей к деталям из углеродистой и кремнемарганцовистой стали допускается выполнять без подогрева независимо от толщины свариваемых деталей;
после выполнения сварного соединения (полностью или частично) временные технологические крепления должны быть удалены механическим путем или кислородной, плазменно-дуговой либо воздушно-дуговой резкой без углубления в основной металл с последующей обработкой этого места абразивным инструментом.
6.2.4. Непосредственно перед сборкой изготовленные под сварку кромки и прилегающие к ним участки поверхностей деталей должны быть зачищены до металлического блеска и обезжирены. Ширина зачищенных участков, считая от кромки разделки, должна быть не менее 20 мм с наружной и не менее 10 мм с внутренней стороны детали. Перед установкой штуцера (трубы) в коллектор или трубопровод поверхность вокруг отверстия должна быть зачищена на расстоянии 15-20 мм со стороны наложения сварного шва, а поверхность очка - на всю глубину.
6.2.5. Смещение (несовпадение) внутренних поверхностей свариваемых труб (и фасонных деталей) при сварке стыков без подкладного кольца с односторонней разделкой кромок должно быть не более ( ) мм ( - номинальная толщина свариваемых деталей), но не более 1 мм.
Для стыков трубопроводов на рабочее давление до 2,2 Мпа (22 ) при диаметре труб более 200 мм, свариваемых без подкладного кольца, смещение внутренних кромок должно быть не выше: при толщине стенки трубы до 4 мм - 0,2S, при большей толщине - 0,15S, но не более 2 мм.
В стыках труб, собираемых и свариваемых на остающемся подкладном кольце, допускаются разность внутренних диаметров элементов не более 2 мм, зазор между кольцом и внутренней поверхностью элемента не более 1 мм. Если эти требования нельзя выполнить из-за большей разности внутренних диаметров стыкуемых элементов, плавный переход от одного элемента к другому следует сделать в соответствии с указаниями п.6.1.6.
Для стыков с остающимся подкладным кольцом при разности внутренних диаметров стыкуемых элементов не более 6 мм может быть применено фигурное подкладное кольцо (рис.6.5).
6.2.6. При сборке труб и других элементов, имеющих продольные или спиральные швы, последние должны быть смещены один относительно другого. Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не менее 100 мм; на трубы и элементы наружным диаметром менее 100 мм это требование не распространяется.
6.2.7. Прямолинейность труб в месте стыка (отсутствие переломов) и смещение кромок проверяют линейкой длиной 400 мм, прикладывая ее в трех-четырех местах по окружности стыка. В правильно собранном стыке максимально допустимый просвет между концом линейки и поверхностью трубы должен быть не более 1,5 мм на расстоянии 200 мм от стыка, в сваренном стыке - не более 3 мм (без учета смещения согласно п.6.1.7).
6.2.8. При сборке стыка необходимо предусмотреть возможность свободной усадки металла шва в процессе сварки; не допускается выполнять сборку стыка с натягом.
производят прихватку кольца с наружной стороны трубы в двух местах и затем приварку его к трубе ниточным швом катетом не более 4 мм (рис.6.6, а)*(3). Прихватку и приварку кольца к трубе из низколегированной стали следует выполнять с предварительным подогревом конца трубы и подкладного кольца в соответствии с требованиями подраздела 6.4;
Читайте также: