Введение
Современный технический прогресс в промышленности во многом зависит от научной и инженерной мысли, направленной на развитие сварочного производства. Сварка занимает ведущее место в наукоемких отраслях промышленности. Достоинства сварки обеспечили широкое применение: свариваются корпуса супертанкеров, автомобилей и других транспортных средств, узлы и агрегаты самолетов, турбины, котлы, атомные реакторы и строительные конструкции. Особое направление в сварочном производстве -- восстановление и капитальный ремонт мостов и металлоконструкций, у которых заканчивается ресурс работоспособности.
Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого.
Значительный объем в сталях, применяемых для изготовления труб и строительства трубопроводов различного назначения. Сварка трубопроводов - основной и наиболее ответственный этап в технологическом процессе строительства трубопроводов, определяющий надежность всей трубопроводной системы в период эксплуатации.
Поскольку технологические процессы сварки труб из сталей при строительстве трубопроводов различного назначения практически мало чем отличаются друг от друга, и отражают различия только в требованиях к подготовке кромок, сборке, качеству сварных соединений и испытаниям на прочность и герметичность, то в дальнейшем мы рассмотрим общие положения технологического процесса изготовления на примере магистральных и распределительных (трубопроводов газоснабжения) трубопроводов
Цель работы: Изучить технологический процесс сварки сгона трубопровода
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить физические и химические свойства металла, используемого для изготовления сгона трубопровода;
- изучить технологический процесс электродуговой сварки;
- изготовить чертежи сгона трубопровода
Технологическая часть
При проектировании или строительстве трубопроводов, зачастую встречается вопрос о его переходе от большого диаметра трубы к наименьшему или наоборот. Все эти вопросы решаются при наличии соединительных деталей трубопровода - переходы. Переходы осуществляют надежное и высококачественное соединения труб любых диаметров. Переходы бывают концентрические и эксцентрические
Переходы сварные (стальные) - это один из видов деталей для трубопровода, с помощью которого постепенно изменяют диаметр трубы. Основное их различие в переходах сварных - начальный и конечный диаметры и длина самого стального перехода, которая определяет, насколько резким будет переход от одного диаметра к другому. Рис 1
Так-так технологический процесс сварки переходника трубопровода входит технологию сварки и ремонту трубопровода, будем рассматривать технологию сварки трубопровода. Системы трубопроводов применяют в силовых установках (для подвода воды и топлива), в строительных и другом технологическом оборудовании (для подвода масла к местам смазки и зажимным устройствам и охлаждающей жидкости в зону обработки), в прессовом оборудовании (для подвода жидкостей и газов к силовым цилиндрам) и т.д..
В зависимости от назначения различают трубопроводы высокого, среднего и низкого давления. Для всех видов трубопроводов общим требованием является чистота проходного отверстия, полная непроницаемость, долговечность и простота обслуживания.
Все операции, выполняемые при сборке трубопроводных систем, могут быть разделены на заготовительные и сборочные.
К заготовительным операциям относятся: разметка, отрезка, очистка, гибка труб, отбортовка, развальцовка, сварка и сборка деталей в сборочные единицы, проверка и контроль по размерам, форме и внешнему виду, гидравлические испытания и маркировка.
На сборочные операции сборочные единицы поступают в подготовленном виде, т.е. соответствующей длины и с нарезанной на концах трубы резьбой или приваривается сгон с резьбой. Соединительные элементы, крепежные детали и арматура, поступающие на сборку, также должны быть окончательно подготовлены и проверены для монтажа в системе трубопровода.
Описание технологического процесса сборки и сварки переходника трубопровода
При монтаже трубопроводов выполняют следующие технологические операции: подготовку кромок труб, сборку стыков трубопроводов, предварительный подогрев стыков трубопроводов, прихватку стыков трубопроводом, сварку стыков трубопроводов
Кромки труб и прилегающие к ним поверхности (внутренняя и наружная) должны быть зачищены до металлического блеска на ширине не менее 10 мм. Сборка конструкций под сварку может производиться только из деталей и элементов, соответствующих требованиям чертежей или другой технической документации по геометрическим размерам, с помощью специальных приспособлений.
При подготовке стыковых соединений труб для сварки необходимо проверить их соответствие чертежам, требованиям нормативно-технической документации и обратить внимание на перпендикулярность плоскости реза к оси трубы; отклонение плоскости реза от перпендикуляра не должно превышать следующих значений: номинальный внутренний диаметр трубы штуцера или патрубка
Сборка стыков труб под сварку должна производиться с использованием приспособлений для центрирования, обеспечивающих способность стыкуемых труб, или специальных приспособлений - центраторов. При сборке труб с одинаковой толщиной стенки допускаемое смещение кромок может составлять до 20 % толщины стенки трубы, но не более 3 мм при дуговой и не более 2 мм при стыковой сварке оплавлением.
Непосредственное соединение на трассе разнотолщинных труб одного и того же диаметра или труб с деталями (тройниками, отводами, переходами, днищами) допускается при следующих условиях:
Соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляется путем в варки между стыкуемыми трубами или между трубами и деталями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм.
Смещение кромок при сварке разностопных труб, измеряемое по наружной поверхности, не должно превышать допусков, установленных требованиями инструкции.
Непосредственное соединение труб с запорной и распределительной арматурой разрешается при условии, что толщина свариваемой кромки патрубка арматуры не превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы, а кромки патрубка арматуры подготовлены в заводских условиях согласно рис. 2.
Во всех случаях, когда специальная разделка кромок патрубка арматуры выполнена не в заводских условиях, а также когда толщина свариваемой кромки патрубка арматуры превышает 1,5 толщины стенки стыкуемой с ней трубы, соединение следует производить путем вварки между стыкуемой трубой и арматурой специального переходника или переходного кольца.
Изготовление сварных соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях запрещается.
При сборке труб и других элементов, имеющих продольные швы, последние должны быть смещены один относительно другого.
Смещение должно быть не менее трехкратной толщины стенки свариваемых труб (элементов), но не более 100 мм; на трубы и элементы с наружным диаметром менее 100 мм это требование не распространяется.
Сборку замыкающего стыка при холодном натяге (независимо от способа сварки стыка) следует производить после окончания сварки, термообработки и контроля качества остальных стыков на данной нитке трубопровода; в процессе сварки и термообработки замыкающего стыка необходимо укрепить трубопровод в таком положении, чтобы этот стык не испытывал на себе усилий от холодного натяга.
Режим сварки
Зажигание сварочной дуги
Перед зажиганием (возбуждением) дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.
Подбор диаметра электрода
Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.
Достоинства способа:
· Простота оборудования;
· Возможность сварки во всех пространственных положениях;
· Возможность сварки в труднодоступных местах;
· Быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому;
· Большая номенклатура свариваемых металлов.
Недостатки способа:
· Большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика;
· Качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором;
· Низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия);
· Вредные и тяжёлые условия труда.
Рациональные области применения:
· Сварка на монтаже;
· Сварка непротяжённых швов.
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 (так называемая сварка поворотных стыков). Сварку поворотных стыков производят следующим образом. Первый слой должен быть наложен так, чтобы обеспечить хорошее проплавление и провар корня шва. При этом для уменьшения образования грата внутри стыка рекомендуется производить сварку в следующей последовательности. Заваривают первым слоем участки от точки 1 до точки 2 и от точки 4 до точки 3 на всех стыках соединяемой секции труб. Затем секцию поворачивают на 90° и производят заварку участков от точки 4 до точки прихватки и от точки 3 до точки 2. Чтобы не допустить прожога металла, сварку первого слоя производят электродом диаметром 4 мм при величине сварочного тока 120-140 А. Хорошие результаты дают электроды с покрытием УОНИ-13/45, УОНИ-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 (так называемых потолочных) производят при соединении сваренных секций в одну плеть и окончательном завершении линий трубопровода. Первый слой (внутренняя окружность - швы 1, 2,3) заваривают снизу вверх, а последующие (наружная окружность - швы 1', 2', 3') - либо снизу вверх, либо сверху вниз (швы 4, 5, 6, 7). рис 3
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 удобнее заканчивать заварку шва на расстоянии 50-70 мм от нижней точки трубы. При невозможности выполнить сварку неповоротных стыков потолочным швом применяют комбинированный способ сварки стыка со вставкой, при котором нижнюю часть шва заваривают с внутренней стороны, а затем заваривают верхнюю часть 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, я применил ручную дуговую сварку.
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 УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СМ-11, ВСЦ-1, которые даже при низких температурах дают вязкий и пластичный наплавляемый металл.
Оборудование и материалы, применяемые при выполнении работ
Для сварки переходника я использовал следующие оборудование:
Для резки и прогрева, зачистки металла я применил резак инжекторный P1-01П также использовал рукава для газовой сварки и резки металлов
Для зачистки металла и швов использовал машину шлифовальную угловую МШУ-1,8-230, отрезные диски для болгарки
Средства индивидуальной защиты: ботинки, маска (щиток) со светофильтром, спец. одежда. Вентиляция.
Инструменты: Молоток, чертилка, напильник, щетка по металлу, рулетка, кернер, линейка, мел, шлакоотбиватель, зубило.
Материалы: Труба размерами:60 мм х 210 мм. Переходник 60мм 22мм х Баллоны с газами (пропан, кислород),электроды, круги болгарочные, переходники.