СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварка трубопроводов

Сооружаемые с применением сварки трубопроводы можно ус­ловно разбить на две следующие группы:

а) трубопроводы, свариваемые из листовой стали,

б) трубопроводы, свариваемые из готовых труб.

Сварка трубопроводов первой группы имеет много общего со сваркой резервуарных конструкций из листового металла. Эти трубопроводы сваривают продольными и поперечными швами из обечаек, которые предварительно вальцуют из листов. Обычно та­кие трубопроводы работают под невысоким давлением, которое не превышает 0,7 ати. Поэтому они не подлежат действию пра­вил инспекции Госгортехнадзора. Очень часто для увеличения жесткости газопровода с его наружной стороны привариваются ребра жесткости из углового, таврового или швеллерного железа Если давление в трубопроводе превышает 0,7 ати, то они должны свариваться в соответствии с требованиями соответствующих пра­вил Госгортехнадзора

Трубопроводы второй группы, свариваемые из готовых стан­дартных труб, применяют для пара, газа, воды и различных жид­костей. Они работают под повышенным давлением. В трубопрово­дах котельных установок рабочее давление достигает 50—100 ати и более. В этих трубопроводах приходится сваривать только попе­речные швы в стык.

В настоящее время в трубной промышленности внедрены новые споссбы изготовления труб из стальной ленты с применением ав­томатической сварки под флюсом продольного шва. Изготовляют­ся гакже тонкостенные трубы со спиральным швом. Схема процесса сварки спирального шва трубы изображена на рис. 69. Стальная лента из рулона непрерывно свертывается с помощью специального

стана в трубу и соединяется по спирали автоматической сваркой под флюсом.

Все трубопроводы для пара и горячей воды (температура свыше 120°), работающие под давлением свыше 1 ати, должны сваривать­

ся с соблюдением требований правил Госгортехнадзора. Согласно этим правилам сварка трубопроводов может производиться при температуре наружного воздуха не ниже—20°, а труб из легирован­ной стали — не ниже — 10°. При дожде, ветре и снеге место свар­ки должно ограждаться фанерными щитами и кровлей. К сварке трубопроводов, работающих под давлением, допускаются сварщи­ки, прошедшие установленные испытания и имеющие соответст­вующие удостоверения.

Допускаемое смещение стенок концов труб при сборке под свар­ку не должно превышать:

Толщина стенки, мм. . 6 8 9 и 10 12 и более

Смещение не более, мм. 1,0 1,5 2,0 2,5

Тонкостенные (со стенкой менее 5 мм) трубы свариваются без скоса кромки. При толщине стенки свыше 5 мм делается скос под углом 35—40° с оставлением нескошенной части кромки (затупле­ния) в 2—3 мм.

При дугорой сварке труб применяются стыковые соединения, изображенные на рис. 70. Кольца и подкладки допустимо приме­нять только в трубах диаметром свыше 100 мм, где сужение сече­ния трубы от внутреннего кольца не оказывает существенного влияния на величину свободного сечения трубы.

Трубы без внутренней кольцевой подкладки соединяются с по­мощью центрирующих приспособлений Тонкостенные трубы из нержавеющей стали 1Х18Н9Т (размером 22 X 1,5, 21 X 1,5;

15 X 1,5 лл и т. п.) соединяют в стык с отбортовкой (рис. 71) ар - гоно-дуговой ручной или автоматической сваркой с применением вольфрамового неплавящегося электрода.

Стальные электроды для дуговой сварки труб, подлежащие действию правил Госгортехнадзора, должны обеспечивать получе­ние наплавленного металла с пределом прочности не менее нижнего

предела прочности основного металла тру­бы. Относительное удлинение наплавлен­ного металла для труб из легированных сталей должно быть не ниже 16%, а для труб из углеродистой стали — не ниже 18%. Ударная вязкость наплавленного ме­талла должна составлять: для труб из ле­гированных сталей не нижеб кгс-м/см2, для труб из углеродистой стали не ниже 8 кгс-м/см2.

При газовой сварке труб допускается более низкое относительное удлинение на­плавленного металла, равное 12% для труб из легированных и 16% из углеродистых сталей. Ударная вязкость наплавленного металла при газовой сварке труб из всех сортов сталей должна быть не менее 4 кгс-м/см2.

В процессе сварки труб из углероди­стой и легированных сталей в ряде слу­чаев применяют предварительный подо­грев стыков с целью уменьшения возмож­ности образования закалочных структур и внутренних напряжений в переходной зоне основного металла.

Для контроля качества сварных швов изготовляют в тех же условиях пробные стыки, из которых вырезают образцы для ис­пытаний на прочность; на каждые 50 стыков трубопровода свари­вают один пробный.

При испытании образцов на растяжение полученный предел прочности не должен быть менее нижнего предела прочности ос­новного металла или предела прочности наплавленного металла. При испытании образца на изгиб угол загиба до появления первой трещины в шве должен быть: для углеродистой стали не менее 100°, для молибденовой при толщине стенки до 20 мм не менее g(f и при толщине стенки свыше 20 мм не менее 60°, для хромомолиб­деновой стали при толщине стен­ки до 20 мм не менее 50°, а при толщине свыше 20 мм не менее 40°, для углеродистой ста­ли не ниже 70°. В монтажных условиях эти нормы могут быть снижены на 10%. Непровар в стыке допускается не более 15% толщины стенки.

Сваренные трубопроводы ис­пытываются гидравлическим давлением, на 50% превышаю­щим установленное рабочее дав­ление. Дефектные места, дав­шие течь, вырубают и завари­вают вновь.

Трубопровод должен укла­дываться на опоры так, чтобы сварные швы находились от опор на расстоянии от 0,5 до 1,5 м.

Порядок сварки труб диа­метром СВЫШе 200 ММ С ПОВО - Рнс - 72- Порядок сварки стыков

-7П труб с поворотом

ротом стыка показан на рис. 72.

Окружность стыка размечается

на четыре части: А—Б Б—В; В—Г, Г—А. Стык соединяется тре­мя прихватками 1 (рис. 72, а). Затем электродом диаметром 4 мм при токе 120—150 о проваривают участки стыка А—Б и Г—В узким валиком в направлении снизу вверх (рис. 72, б), а затем, повернув трубу на 90°, — участки Г—А и В—Б (рис. 72, в). После этого электродом диаметром 5 мм при токе 200—250 а также накладыва­ют второй и третий слои (рис. 72, г и 0).

На рис. 73, а дана схема сварки неповоротных стыков труб диаметром 250—500 мм. Первый слой накладывают тремя участка­ми: от Я к Л, от Б к А и от Д к 5. Этот порядок облегчает работу сварщика и снижает усадочные напряжения. Второй слой накла­дывают от К к Т с левой и от Я к Г с правой стороны стыка в на­правлении снизу вверх. Если сварка производится в три стоя, то третий слой накладывают в два приема так же, как и второй, но только сварку начинают в точке Я и заканчивают в точке М. Первый слой и потолочные участки швов остальных слоев сва-

ривают электродом диаметром 4 мм, остальные участки — элект­родами диаметрами 5 и 6 мм.

У труб диаметром более 500 мм шов делят на б—8 участков и сначала сваривают снизу вверх боковые участки с обеих сторон стыка, затем нижние участки в потолочном положении и замыкают стык сваркой навстречу друг другу верхних участков.

На рис. 73, б показан способ сварки неповоротных стыков труб диаметром 720 мм. Такой способ применил сварщик-скорост-

Рис. 74. Способы приварки фланцев к трубам:

а — с шейкой на резьбе, бив — плоские приварные без скоса и со ско­сом кромки под сварку, г — приварные в стык, д — свободные на при­варном кольце

ник т. Горшков при сварке газопроводов. Сварка ведется электро­дами УОНИ-13/55: первый слой — диаметром 3 мм, ток 165 а; второй слой — диаметром 4 мм, ток 220—240 а; третий слой — диаметром 4 мм, ток 160—180 а. На рис. 73, б показан порядок наложения слоев, а на рис. 73, в—схемы движения конца электрода при сварке по этому способу. Кружками отмечены точки начала и окончания шва, а стрелками — направление сварки.

Бывают случаи, когда при монтаже и ремонте труб нельзя сварить стык ни с поворотом, ни в потолочном положении. Тогда применяют способ сварки труб с «козырьком», как это показано
на рис. 73, г. Нижняя часть стыкового шва выполняется с внутрен­ней, а верхняя —с наружной стороны.

Способы приварки фланцев различных типов к трубам показа­на на рис. 74.

При сооружении магистральных трубопроводов большой про­тяженности, подающих газ или жидкость на многие сотни кило­метров, малопроизводительная ручная сварка сейчас заменена современными механизированными способами: автоматической свар­кой под флюсом, стыковой контактной сваркой, автоматической дуговой сваркой в среде углекислого газа.