Методические указания. Концы труб, из которых сооружается трубопровод, должны со­единяться между собой в стык посредством сварки

Концы труб, из которых сооружается трубопровод, должны со­единяться между собой в стык посредством сварки. Сварка в стык обеспечивает равнопрочность сварного соединения и основного ме­талла трубопровода и дает гладкое соединение, без заметных высту­пов. Другие сварные соединения в настоящее время не применяются..

Для получения доброкачественного стыкового соединения необ­ходимо, чтобы совпадали кромки обеих соединяемых труб.

Стыки труб собираются: а) на сварочной базе в поворотном поло­жении; б) на трассе в неповоротном положении; в) на трассе в сва­рочной машине в неповоротном положении.

Сборка стыка под автоматическую или ручную дуговую сварку состоит из следующих основных процессов: 1) подготовительных операций; 2) установки труб на стенд пли размещения центратора на стыке; 3) центровки и стяжки труб; 4) проверки правильности сборки; 6) закрепления собранного стыка.

Качество сборки стыков и производительность труда в значитель­ной мере зависят от точного совпадения кромок стыкуемых труб, что достигается центровкой труб.

Центровка - это технологическая операция, в результате которой две сопрягаемые трубы становятся соосными.

Предварительная центровка труб необходима для автоматической сварки под флюсом и ручной дуговой сварки. Прессовые методы сварки требуют лишь подгонки; окончательная сборка стыка выпол­няется сварочным аппаратом.

Сборочные, в том числе центровочные, операции однотипны и мно­гократно повторяются. Однотипность операций дает возможность разрабатыватъ наиболее рациональные ме­тоды их выполнения и создавать удобные, быстро действующие и надежные меха­низмы и приспособления.

Для выполнения сборки труб под сварку применяют центраторы, которые позволяют совмещать цилиндрические поверхности стыкуемых изделий. Центровка труб или секций труб так, чтобы они не имели сдвига и поворота относительно трех координатных осей. Это условие достигается за счет приложения радиальных сил, развиваемых силовым механизмом центратора. Для обеспечения устойчивого положения труб в центраторе необходимо, чтобы центры приложения радиальных сил (опоры) были расположены от стыка на значительном расстоянии, что уменьшит действие макрогеометрических погрешностей базовых поверхностей (наружных или внутренних поверхностей труб). В зависимости от положения центраторов при установке их на базовую поверхность они бывают наружные или внутренние.

Центровка считается законченной, если смещение кромок не превышает допустимых значений.

Трубы, изготавливаемые на заводе, поставляют на трассу с разделкой кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки.

Для некоторых автоматических методов сварки кромки труб переделывают в трассовых условиях, а для соединения труб с арматурой кромки подготавливают на базах в стационарных условиях.

Монтажные работы предусматривают соединение патрубков кранов с трубами.

Патрубки запорной арматуры имеют стандартную и нестандартную разделки кромок. Размеры разделки зависят от условного диаметра крана.

При строительстве линейной части магистральных трубопро­водов сварочно-монтажные работы выполняют, как правило, в два этапа: сначала на полевой промежуточной полустационарной трубосварочной базе сваривают в секции (обычно трехтрубные, иногда двух- и четырехтрубные) одиночные трубы, а затем на трассе секции сваривают в плети или сплошную нитку. На втором этапе ликвидируют также технологические разрывы трубопровода, врезают кривые вставки и линейную арматуру. В отдельных слу­чаях весь объем сварочно-монтажных работ выполняют непосред­ственно на трассе.

На сварочной базе выполняются подготовительные, сборочные, сварочные и некоторые другие работы (например, контроль качества стыков). Готовые секции с базы после проверки качества стыков вывозятся на трассу. Сварочные базы имеют различное устройство и по-разному механизированы. Современная база должна строиться с учетом поточности, строгой ритмичности работы и максимальной механизации.

На базе имеются промежуточные склады труб и секций между операциями в количестве полусменной производительности базы.

Промежуточные склады образуются на покатях, одновременно являющихся и средством транспортировки труб и секций к рабочим местам операционной линии сварки. Принятый вид транспортирования труб на линию сборки и сварки труб предопределяет расположение технологического и другого оборудования.

На сварочной базе имеется передвижная электростанция ДЭС-5& мощностью 50 кВт. Она предназначена для привода сварочного агрегата или питания выпрямителя для сварки в среде углекислого газа, освещения базы и некоторых вспомогательных операций.

На базе применяются специальное оборудование и приспособления - роликовые, вращатели, покати и др., позволяющие механизировать сборочно-сварочные процессы и осуществлять технологический поток.

Промежуточные полустационарные трубосварочные базы обыч­но располагают в непосредственной близости от трассы (на рас­стоянии до 35 км). В малонаселенной местности с редкой сетью дорог транспортная схема может предусматривать перевозку секций на расстояние до 100-150 км. Трубосварочные базы размещают на горизонтальных спланированных площадках, иногда покрытых слоем песка или гравия. Существуют две типовые схе­мы трубосварочных баз: на одних базах применяют полевые ав­тосварочные установки типа ПАУ для автоматической сварки под слоем флюса при сварке корневого шва ручной электродуговой сваркой, другие используют для двусторонней автоматической сварки под слоем флюса.

Перед сборкой и сваркой осматривают поверхность трубы и выявляют ее соответствие техническим условиям на поставку, очи­щают внутреннюю полость трубы от грунта, грязи, льда, снега и посторонних предметов, выправляют и обрезают (под фаску) де­формированные концы труб, очищают (до чистого металла) кром­ки и прилегающие к ним внутреннюю и внешнюю поверхности труб не менее чем на 10 мм (по ширине). Допускается правка плавных вмятин на торцах труб, если их глубина не превышает 3,5% от диаметра труб, а также деформированных концов труб безударными разжимными устройствами. При отрицательной тем­пературе наружного воздуха трубы при проведении этой опера­ции подогревают до 100-150 °С. Участки труб с большими повреждениями вырезают.

При сборке труб допускается смещение их кромок на величину, не превышающую 2% от толщины стенки трубы, но не более 2 мм при дуговых методах сварки и 3 мм - при стыковой сварке оплав­лением.

Каждый стык должен иметь клеймо сварщика или бригады сварщиков, выполнявших работу. Клеймо наносят на расстоянии 100-150 мм от стыка в верхней полуокружности снаружи трубы механическим способом, наплавкой или несмываемой краской.

В случае приварки каких-либо элементов к трубе расстояние между швом приварки и швами трубопровода должно быть не менее 100 мм.

Как на полевой промежуточной полустационарной трубосва­рочной базе, так и непосредственно на трассе сварочные работы разрешается выполнять при температуре воздуха до -50°С.

При выпадении атмосферных осадков, поземке, песчаной буре и ветре, скорость которого превышает 10 м/с, сварочные работы должны выполняться в укрытии.

К работам по прихватке труб и секций труб, сварке магистраль­ных трубопроводов допускают сварщиков, сдавших экзамены в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков», имеющих удостоверения и сваривших пробный стык (в тех случаях, когда сварщик приступает к работе впервые или после перерыва более 3 мес, сваривает трубы из сталей новых марок, при использова­нии новых сварочных материалов, оборудования, изменениях диа­метра труб, формы разделки их торцов под сварку, технологии в целом). Пробный стык подвергают внешнему осмотру, рентгено­графическому контролю и механическим испытаниям.

При неудовлетворительном качестве сварки испытания повто­ряют на удвоенном числе образцов, вырезанных из повторно сва­ренного стыка. Если и эти образцы не выдержали испытаний, сварщик или бригада сварщиков должны пройти переподготовку. На промежуточной полустационарной трубосварочной базе с использованием ПАУ подготовленные к сборке трубы накатывают на кондуктор стенда ССТ-141 и пристыковывают друг к другу внутренним центратором ЦВ-144, оставляя зазор 2,5-3 мм. При сборке односторонние продольные швы труб смещают отно­сительно друг друга не менее чем на 100 мм. Швы труб, сварен­ные в заводских условиях с двух сторон, а также продольные швы спирально-шовных труб можно не смещать. После сборки и центровки сваривают первый (корневой) слой (толщина 4-5 мм) первого стыка электродами марки УОНИ-13/55, «Гарант» (диа­метр 3-3,25 мм) на постоянном токе (100-120 А) обратной по­лярности. Аналогично собирают и сваривают второй стык секции. После сварки швы тщательно очищают от шлака шлифовальными машинками, а секцию с помощью перегружателей перемещают на промежуточный роликовый вращатель для подварки корня шва изнутри автоматической сваркой под слоем флюса АН-348А (АН-22) сварочным трактором ТС-17М, сварочной проволокой СВО8ГА диаметром 2-3 мм. С помощью отсекателей секцию подают на роликовый вращатель автосварочной установки ПАУ-1002 для повторной сварки труб в секции по первому (корневому) слою шва одной сварочной головкой СГФ 1004.

Автоматическую сварку производят сварочной проволокой СВ08ГА диаметром 3 мм под слоем флюса АН-348А или АН-47. Сила тока равна 680-740 А, скорость сварки – 52-60 м/ч. Сва- рочную проволоку перед подачей в зоны работы очищают от ржавчины и наматывают на катушки или кассеты машинами МОН-51. После полной сварки необходимо произвести наружный осмотр швов, подварить дефекты ручной электродуговой сваркой и нанести клеймо.

Секцию освобождают от центратора и с помощью перегружа­телей сбрасывают на стеллаж-накопитель, а затем трубоукладчи­ком перемещают на стеллаж для контроля или грузят на плете-воз.

Как на полевых трубосварочных базах, так и непосредственно на трассе при проведении погрузочно-разгрузочных и сварочно-монтажных работ используют различные трубоукладчики.

На трубосварочной базе типа БТС при сварке отдельных труб в секции выполняют следующие основные операции: подготовку труб к сварке, обработку их кромок, сварку наружных слоев шва и последующую сварку внутреннего слоя (на базе БТС-142) или сварку первого наружного слоя и последующую одновременную сварку второго наружного и внутреннего слоев шва (на базе БТС-143) двухтрубной секции.

При проведении сварочно-монтажных работ в зимних усло­виях для нормального протекания процесса сварки при отрица­тельной температуре наружного воздуха и требуемого качества сварных соединений торцы труб подогревают специальными по­догревателями газогорелочного типа. Режим подогрева определяют по данным тепловых расчетов.

Магистральные трубопроводы при пересечении и обходе искус­ственных и естественных преград делают повороты как в верти­кальной, так и в горизонтальной плоскостях. Не всегда эти пово­роты можно осуществить за счет свободного (естественного) упругого изгиба трубопровода. На тех участках трубопроводов, где углы поворотов имеют радиус меньший, чем радиус есте­ственного изгиба, применяют кривые вставки - отдельные трубы или секции труб (чаще всего двухтрубные), предварительно изо­гнутые до требуемой кривизны на специальных трубогибочных станках типа ГТ. Вварка кривых вставок в плети или в сплошную нитку трубопровода обеспечивает выполнение проектного поворо­та его в вертикальной или горизонтальной плоскости. Кривые вставки изготовляют методом холодного гнутья. Для предотвра­щения образования на трубах большого диаметра недопустимых техническими условиями гофр (неплавные гофры, высота гофр более 10 мм) применяют дорны диаметром 1220 и 1420 мм (соот­ветственно для труб диаметром 1220 и 1420 мм). В отдельных случаях для выполнения вертикальных и горизонтальных поворо­тов трубопроводов можно применять крутоизогнутые отводы, из­готовленные методом горячего гнутья, и штампосварные отводы. Применение на поворотах трубопроводов косых стыков недопусти­мо. Радиусы гнутых отводов - кривых вставок - унифицированы применительно к холодному гнутью труб.

Радиусы упругого изгиба трубопровода определяют проектом.

Минимально допустимый радиус упругого изгиба трубопровода (в м) равен его условному диаметру (в мм).

Гнутые отводы можно изготовлять не только на трубосвароч­ных базах, но и в заводских условиях и непосредственно на бров­ке траншеи из бесшовных и прямошовных труб.

Во время гнутья продольные сварные швы как отдельных труб, так и двухтрубных секций должны быть расположены в нейт­ральной плоскости изгиба. Нормальный шаг градации гнутых от­водов должен составлять 3°, а в сложных условиях трассы трубо­провода - 1°.

По окончании гнутья готовый отвод вынимают трубоукладчи­ком из станка и для исключения самопроизвольного поворота и удара о землю концом поворачивают его вокруг оси на 180°. За­тем отвод тем же трубоукладчиком подают на склад готовой продукции.

Вопросы для самоконтроля

1. Подготовительные операции к сварочным работам на базах.

2. Центровка труб.

3. Форма кромок.

4. Способы сварки труб.

5. Технологическая карта на сварку труб.

6. Центраторы: конструкция и установка на трубах.

7. Трубосварочные базы.

8. Поворотная сварка труб.

9. Автоматическая сварка труб.

10. Полуавтоматическая сварка.

11. Применяемые сварочные материалы.

12. Процесс сварки.

13. Контроль качества сварных стыков.

14. Оформление документации на сварку труб в базовых условиях.