Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 56. 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 способы изготовления труб из стальной ленты с применением автоматической сварки под флюсом продольного шва. Изготовляются также 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 свариваться

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:

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 дуговой 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 х 1,5; 15 X 1,5 лл и т. п.) соединяют в стык с отбортовкой (рис. 71) аргоно-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 ниже 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 gO3 и при толщине стенки свыше 20 мм не менее 60°, для хромомолибденовой стали при толщине стенки до 20 мм не менее 50°, а при толщина 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 поворотом стыка показан на рис. 72. Окружность стыка размечается на четыре части: Л—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—Л 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, гид).

На рис. 73, а дана схема сварки неповоротных стыков труб диаметром 250—500 мм. Первый слой накладывают тремя участками: от Я к Л, от ? к Л и от Я к Этот порядок облегчает работу сварщика и снижает усадочные напряжения. Второй слой накладывают от К к Т с левой и от К к Т 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 П и заканчивают в точке М. Первый слой и потолочные участки швов остальных слоев сваривают

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

У труб диаметром более 500 мм шов делят на 6—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-скоростник

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.

вверх страницы