Основы сварочного дела

Способы и режимы сварки

Ручную дуговую сварку трубопро­водов, несмотря на небольшую тол­щину соединяемых кромок, выполняют в 2...3 слоя. Многослойная сварка обеспечивает хороший провар корня шва и значительно повышает плот­ность сварного соединения. Ручную сварку производят с поворотом свари­ваемых стыков(сварка поворотных стыков) и без поворота стыков (сварка неповоротных стыков).

При сварке поворотных стыков первый слой должен быть наложен так, чтобы обеспечить хорошее про­плавление и провар корня шва. Для уменьшения образования грата внутри стыка рекомендуется производить сварку в такой последовательности (рис. 114): заваривают первым слоем участки от точки 1 до точки 2 и от точки 4 до точки 3 на всех стыках труб секции. Затем секцию поворачивают на 90° и производят заварку участков от точки 4 до точки / и от точки 3 до точки 2. Чтобы не допустить прожога металла, сварку первого слоя произво­дят электродом диаметром 4 мм при сварочном токе 120...140 А. Хорошие результаты дают электроды с покры­тием УОНИ-13/45,У ОНИ-13/55,

СМ-11 и ВСЦ-1. Последующие слои наплавляют электродом диаметром

5.. .6 мм при токе 200...250 А. Слои на­варивают в одном направлении с постепенным поворачиванием свари­ваемой секции.

Сварку неповоротных стыков про­изводят при соединении сваренных секций в одну плеть и оконча­тельном монтаже трубопроводных ли­ний. Порядок наложения сварных швов показан на рис. 115. Первый слой (внутренняя окружность—швы/, 2, 3) заварйвают снизу вверх, а после­дующие (наружная окружность—швы 1',2',3')—либо снизу вверх, либо сверху вниз (рис, 115, а) или как пока­зано на рис. 115, б (швы 4,5,6,7). Последовательность наложения свар­ных швов при соединении труб диа­метром более 700 мм показана на рис, 115, в. При сварке особенно важ­но смещение замыкающих участков в смежных слоях шва (так называе­мых замков). Они должны отстоять друг от друга не менее чем на

60.. .100 мм, а в потолочной части шва удобнее заканчивать сварку на расстоянии 50...70 мм от нижней точ­ки трубы. При невозможности выпол - 14

нить сварку неповоротных стыков по­толочным швом применяют комбини­рованный способ (рис. 116) сварки стыка со, вставкой 2, при котором нижнюю часть 1 шва заваривают с внутренней стороны, а затем зава­ривают верхнюю часть 3 шва с на­ружной стороны. Электроды применя­ют такие же, что и при сварке по­воротных стыков. Однако соединение неповоротных стыков является особо ответственной сваркой и выполняет­ся высококвалифицированными свар­щиками. При прокладке магистраль­ных трубопроводов ручную сварку применяют для наложения первого слоя шва. Последующий слой зава­ривают автоматической сваркой под флюсом.

Автоматическая сварка под флю­сом дает более качественные швы при высокой производительности. Сварку можно выполнить за один проход. Од­нако неточности сборки, разностен - ность труб и разделки кромок не обес­печивают получения равнопрочного и плотного шва. Поэтому применяют двух - и трехслойную сварку. Если пер-

вый слой заваривают ручной сваркой, то автоматическую сварку производят в один или два слоя. Чтобы пре­дупредить протекание расплавленного металла внутрь трубы, сварку выпол­няют при наименьших зазорах—1...2 мм при толщине стенки труб 5...25 мм. Кроме того, первый слой следует нава­ривать так, чтобы получить плоскую или несколько вогнутую поверхность шва. Это обеспечивает лучший провар корня шва и более качественное фор­мирование последующего слоя. Свар­ку выполняют электродной проволо­кой диаметром 2 мм при сварочном токе 300...500 А (в зависимости от тол­щины свариваемых кромок трубы). Для труб диаметром 1020 мм (толщи­на стенок 12 мм)применяют свароч­ную проволоку диаметром 3 мм при сварочном токе 800...950 А. Сварку производят трактором или сварочной головкой, а полуавтоматическую— сварочными полуавтоматами ПШ-5 или ПШ-54.

При сварке поворотных стыков труб большое применение получили свароч­ные установки ПТ-56 Киевского за­вода «Главгаз СССР» и ГІТ-1000 (для труб большого диаметра). Они харак­теризуются следующими данными:

ПТ-56 ПТ-1000

Диаметр электрод­ной проволоки,

мм. ... 1,6...2 2...3

Скорость подачи

проволоки, м/ч 100...500 165...615

Сварочный ток, А до 600 до 1000 Масса, кг. . . 34,5 27

Сварку стыков в потолочном поло­жении выполняют с подачей флюса в зону дуги с помощью шнека. Такие установки разработаны Всесоюзным н а уч но-и сел едов ател ьски м институтом по строительству магистральных тру­бопроводов (ВНИИСТ) . Для труб диа­метром до 700 мм широкое примене­ние получили автоматы АМД-3, имею­щие пантограф, который в процессе сварки обеспечивает плотное прижа­тие сварочной головки к месту стыка. Копировальное устройство и ручной корректор позволяют регулировать положение головки относительно раз­делки кромок. Подача электродной проволоки и вращение шнека для флю­са осуществляются двигателем пос­тоянного тока типа СЛ-571 мощностью 95 Вт, напряжением 24 В и регули­руются реостатом, установленным в щитке управления. Реостат включен в цепь обмотки возбуждения электро­двигателя.

Дуговую сварку трубопроводов в защитном газе производят неплавя - щимися и плавящимися электродами в аргоне и углекислом газе. Сварку труб из жаропрочных и нержавеющих ста­лей неплавящимися электродами про­изводят полуавтоматами ПШВ-1; сварку плавящимися электродами производят полуавтоматами типа ПШП. Сварку трубопроводов в угле­кислом газе осуществляют полуав­томатами А-547У.

ВНИИСТ разработал более совер­шенный полуавтомат ПТВ-1, состоя­щий из пистолета, кассеты и пульта управления. Подача электродной про­волоки производится электродвигате­лем постоянного тока ЭДН-145Р мощ­ностью 20 Вт через редуктор. Мак­симальная скорость подачи проволоки достигает 400 м/ч. Полуавтомат дает устойчивый процесс сварки при диа­метре электродной проволоки 1,0...1,2 мм и сварочном токе 250 А. Арго­нодуговую сварку поворотных стыков труб производят автоматами АГП-2. Автомат состоит из сварочной голов­ки с электродвигателем постоянного тока и механизмом подачи электрод­ной проволоки, пульта управления и газовой горелки. При диаметре про­волоки 1,0...2,5 мм и скорости пода­чи 1,7... 13 м/мин ток достигает 400 А. Для сварки неповоротных стыков

большое применение получили авто­маты АТВ конструкции НИАТ, состоя­щие из сварочной головки и пульта управления. Автомат крепится на тру­бе с помощью, центрирующей приз­мы и откидного зажима. Перемеще­ние автомата вдоль свариваемого шва и подача электродной проволоки осу­ществляются электродвигателями пос­тоянного тока. Управление автоматом дистанционное. Электродная проволо­ка диаметром 2 мм подается со ско­ростью 10...40 м/ч. Максимальный сварочный ток достигает 250 А. При сварке труб из углеродистых и низко­легированных сталей автомат снабжа­ется горелкой с двойным кольцевым соплом: центральным для аргона и внешним для углекислого газа. Успеш­но применяется автомат АС-59 конст­рукции ВНИИСТ, смонтированный на самоходной тележке с механизмом для1 крепления и перемещения авто­мата в процессе сварки.

Свариваемый стык собирают при минимальных зазорах в пределах 0,5... 1,0 мм. Тонкостенные трубы сваривают как правило, без разделки кромок. Кромки труб с большей толщиной стенки скашивают под углом 20...30°. Для сварки нержавеющих сталей при­меняется электродная проволока диа­метром 0,8... 1,2 мм марки Св-06Х19Н9Т. При сварке неплавя­щимся электродом присадочным ма­териалом служит проволока Св-01 XI9Н9, Св-04Х19Н9 и

Св-07Х19Н10Б. Заварку первого слоя производят неплавящимся вольфра­мовым электродом без присадочного металла, что обеспечивает хороший провар корня шва. Последующие слои заваривают вольфрамовым электродом с присадочной проволокой или плавящимся электродом. Струя газа должна быть спокойной и пол­ностью охватывать зону сварки. При ветрах и сквозняках необходимо при­нять защитные меры (щиты, палатки и др.) и увеличить давление и скорость истечения газа.

Контактную сварку труб произво­дят стыковой сваркой с помощью спе­циального кольцевого трансформато­ра, разработанного Институтом элек­тросварки им. Е. О. Патона. Магнито - провод трансформатора имеет вид кольца, охватывающего свариваемый стык по всей окружности. Первич­ная и вторичная обмотки смонтиро­ваны на магнитопроводе симметрич­но по всему периметру. Концы вто­ричной обмотки выведены на кон­тактные башмаки, через которые сва­рочный ток подводится к концам свариваемых труб у их стыка. Такое устройство обеспечивает равномерное распределение тока по всему сечению стыкуемых поверхностей. Трансфор­матор имеет жесткую внешнюю харак­теристику. Поэтому при оплавлении свариваемых стыков, когда контакти­рующая поверхность увеличивается, ток возрастает. Это значительно уско­ряет процесс сварки, уменьшает коли­чество расплавленного металла, сни­жает величину грата. Необходимая мощность может быть определена из расчета 0,15...2 кВ-А/см2 пло­щади сечения стыкуемых поверх­ностей.

Сварочный ток в зависимости от диаметра трубы выбирают в пределах

300.. .750 А. Скорость оплавления дос­тигает 0,6 мм/с. Величина оплавления

20.. .25 мм. Сила сжатия зависит от давления масла в системе механиз­ма осадки, которое устанавливается в пределах 4...4,5 МПа.

Сварка трубопроводов в условиях низких температур сопряжена со сле­дующими трудностями. Большие ско­рости охлаждения и кристаллизации наплавляемого металла затрудняют выход газов и шлаковых включений на поверхность металла шва. Вследствие этого повышается хрупкость металла и склонность его к образованию зака­лочных структур и даже трещин, вы­ходящих из околошовных зон в основной металл трубы.

Снижение пористости и хрупкости металла шва может быть достиг­нуто применением электродов марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11, ВСЦ-1, которые даже при низких температурах дают вязкий и пластич­ный наплавляемый металл. Электро­ды перед применением должны быть тщательно просушены.

При автоматической сварке реко­мендуется применять электродную проволоку, легированную марганцем и кремнием. Марганец и кремний, являясь хорошими раскислителями, способствуют снижению газонасыщен - ности металла. Флюс необходимо хо­рошо прокаливать при температуре

250.. .300°С с последующим восстанов­лением грануляции. Можно рекомен­довать керамический флюс, разра­ботанный ВНИИСТ, марки КВС-19, позволяющий получать хорошие свар­ные швы при температуре до — 30°С.

Все работы, связанные с подготов­кой и сборкой свариваемых труб, должны выполняться с особой осто­рожностью и точностью, чтобы не выз­вать больших напряжений в сварных соединениях. Кромки труб тщательно очищают от снега и льда. Стыки труб перед правкой нагревают до светло-красного каления. Сварку вы­полняют при минимально возможных зазорах, чтобы получить при наложе­нии первого слоя хороший провар корня шва. Сварочный ток устанав­ливают на ГО...20% выше нормально­го, что обеспечивает хороший провар металла и снижает скорость охлаж­дения шва. Вследствие этого снижает­ся опасность трещинообразования. В ряде случаев для этих же целей приме­няют местный предварительный наг­рев стыков труб до температуры 150... 200°С. Трубы из низколегированных сталей 14ХГС, 14ГС, 19Г и МК сва­ривают при низких температурах удов­летворительно и получают швы хоро­шего качества.