Сварка трубопроводов

Введение

Сварка трубопроводов — основной и наиболее ответственный этап в технологическом процессе строительства трубопроводов, определяющий надежность всей трубопроводной системы в период эксплуатации.

Во многих странах мира, в том числе в России, применяется двухстадийная схема выполнения сварочных работ: на первой стадии отдельные трубы с заводской длиной 12 м и менее на полустационарных трубосварочных базах сваривают с поворотом в 24-, 36- и 48-метровые секции. На второй стадии из этих вывезенных на трассу длинномерных секций сваривают непрерывную нитку трубопровода. Разнообразие условий строительства определяет применения различных методов сварки в их сочетании. Поэтому наряду с дуговыми методами сварки успешно развивается и электроконтактная сварка, используется в промышленных масштабах принудительное формирование шва как средство повышения производительности сварки плавлением неповоротных стыков. При этом в качестве сварочного материала применена самозащитная порошковая проволока. Развитие механизированной сварки, которая в сочетании с совершенствованием геометрии свариваемых труб обеспечивает высокую стабильность технологических программ и высокое качество сварных соединений, не исключает применение ручной дуговой сварки трубопроводов, в том числе при выполнении так называемых специальных работ. К таким работам относят сварку крановых узлов, криволинейных участков, захлестов, катушек и других особо ответственных сварных соединений, при подготовке которых зачастую используют термическую резку кромок в процессе их подгонки.

1.Характеристика района строительства

1.1 Климатологическая характеристика г. Уфы сварка трубопровод оборудование Климат г. Уфы умеренно континентальный с отчетливо выраженными сезонами года и характеризующийся продолжительной, относительно холодной зимой и жарким летом. Среднегодовая температура по данным Башгидрометцентра +2,3°С. Абсолютная максимальная температура в июле +40°С, абсолютная минимальная температура -50°С. Первые заморозки осенью обычно наступают в конце сентября в начале октября, последние морозы — в конце апреля, в начале мая. Барометрическое давление для района г. Уфы минимально в зимнее время и максимально в летнее. Доминирующее юго-западное направление ветров.

Глубина промерзания грунта в водораздельных участках достигает 1,5 м. В местах пониженного рельефа промерзание незначительное, около 0,6−0,8 м. среднегодовая сумма осадков 500−600 мм. Среднегодовая относительная влажность 69%.

1.2 Климатологическая характеристика г. Оренбурга В соответствии со СНиП 11−02−97 «Строительная климатология» рассматриваемая территория г. Оренбурга относится к III климатическому району. Климат Оренбургской области континентальный, лето сопровождается суховеями, жаркое, зима с устойчивым снежным покровом и холодная. Наблюдается большая абсолютная амплитуда колебаний температуры воздуха, достигающая 85 °C. Среднегодовая температура +4,7°С. Среднемесячная температура июля +22°С (максимальная +28,6°С). Среднемесячная температура января -13,7°С (минимальная -18,3°С), температура воздуха достигает +40… +43°С. В холодный период года температура опускается до -40°С (минимум 41.6°С). Количество осадков составляет 374 мм в год. Зимой наблюдаются только отрицательные температуры и суровые морозы (до -40°С…-49°С).

Распределение осадков по территории Оренбургской области неравномерное, их количество снижается с С-З (450 мм в год) на Ю-В (260 мм в год). Около 60−70% годовой нормы осадков приходится на лето, что немного снижает засушливость климата.

Повторяемость направлений ветра и штилей, по многолетним наблюдениям метеорологической станции г. Оренбурга, составляет за год: С-В-8%, С-10%, В-20%, ЮВ-9%, Ю-12%, ЮЗ-15%, З-18%, СЗ-10%, штиль-3,9%. Скорость ветра, повторяемость превышения которой для данного района составляет 5%, достигает 9 м/сек. Зимой преобладает восточное и юго-западное направление ветра, летом — восточное и западное. Средняя скорость ветра составляет 4,0 м/сек. Длительность залегания снежного покрова колеблется от 135 дней на юге до 154 дней на севере. Глубина промерзания земли составляет на С-З 0,7 м, на В — 1 м.

2.Организация производства работ

2.1 Общие положения Перед началом сварочно-монтажных работ необходимо убедиться в том, что используемые трубы, соединительные детали, запорная и распределительная арматура имеют сертификаты качества и соответствуют проекту, техническим условиям на их поставку, а также требованиям РД-25.160.00-КТН-011−10.

Руководителем работ назначается мастер или прораб, который отвечает за все операции при монтаже и несет ответственность за сроки и качество выполнения общестроительных, сварочных и монтажных работ в соответствии с утвержденным заказчиком проектом производства работ (ППР). Он несет ответственность за состояние охраны труда и пожарной безопасности; проводит инструктаж работников по безопасным методам выполнения работ, пожарной безопасности и контролирует правильность и безопасность выполняемых работ.

В обязанности бригадира-монтажника наружных трубопроводов 6 разряда входит своевременно доводить производственные задания до рабочих бригады, производить их расстановку в соответствии с технологическим процессом и квалификацией. Он осуществляет контроль за соблюдением технологии выполнения работ членами бригады, правил техники безопасности, за качеством выполняемых работ; руководит и несёт ответственность за работы по сборке, сварке и монтажу.

До начала монтажа необходимо выполнить комплекс организационно-технических мероприятий и подготовительных работ:

организация комплексной бригады из рабочих, владеющих помимо основной, несколькими смежными специальностями;

назначение лица, ответственного за качественное и безопасное производство работ (прораб, мастер);

инструктаж рабочих по технике безопасности и производственной санитарии;

обеспечение рабочих необходимым оборудованием, инструментом, инвентарем, приспособлениями, спецодеждой и спецобувью по установленным нормам;

обеспечение рабочих мест средствами первой медицинской помощи, питьевой водой, противопожарным оборудованием;

проверка и испытание грузозахватных приспособлений;

установить в зоне производства работ бытовые помещения для отдыха рабочих, с установкой сантехнических приборов и помещения для хранения изоляционных материалов, инструмента и инвентаря;

доставка на строительную площадку конструктивных элементов, трубных заготовок и других материалов и оборудования.

Контроль качества работ выполняют в соответствии с требованиями СНиП III4280*, ВСН-88, ППР и других отраслевых НТД предприятий ТЭК.

2.2Порядок допуска организаций к выполнению сварочно-монтажных работ

Требования к допускным испытаниям сварщиков (операторов):

К сварке трубопроводов допускаются организации, аттестованные в соответствии с требованиями РД 03−615−03 и с учетом положений настоящего РД.

Организации (подрядная, субподрядная) привлекаемая к работам на объектах должна иметь:

— необходимые технические средства и специалистов инженерно-технических и рабочих специальностей для выполнения сварочно-монтажных работ;

— сварочное оборудование для выполнения сварочно-монтажных работ по аттестованным технологиям (оборудование должно быть проверено и аттестовано в установленном порядке, в соответствии с требованиями РД 03−614−03);

— вспомогательное оборудование для выполнения сварочно-монтажных работ по аттестованным технологиям (оборудование для сборки, подогрева стыков, контроля температуры стыка, обработки кромок, шлифовки, газовой резки и т. п.);

— нормативно-техническую документацию, разработанную и утвержденную установленном порядке;

— акт допускных испытаний организации-подрядчика, проведенных в соответствии с требованиями РД 03−614−03;

— разрешение на производство сварочно-монтажных работ, оформленных в соответствии с РД 03−614−03.

2.3 Организация работ при доставке секций труб на линейную часть Метод последовательного наращивания. Бригада сварщиков состоит из одного звена. Каждый сварщик обычно сваривает один слой шва (корневой, «горячего» прохода, заполняющий, облицовочный). При малых диаметрах трубопровода и небольшой толщине труб каждый сварщик может сваривать весь стык от начала до конца.

Поточно-групповой метод. Бригада сварщиков состоит из двух или трех звеньев. Первое звено выполняет корневой слой шва и «горячий» проход. Второе и последующие звенья выполняют заполняющие и облицовочный слои шва.

Поточно-групповой метод сварки с расчленением операций сварки корневого слоя шва и «горячего» прохода, т. е. при работе по этому варианту головная группа состоит из двух звеньев сварщиков: одно звено, выполнив сварку только корневого слоя шва, переходит к следующему стыку, а на его место приходит другое звено, которое выполняет «горячий» проход.

Поточно-расчлененный метод сварки с расчленением операций не только в головной группе, но и при выполнении заполняющих и облицовочного слоев шва. При работе по этому методу каждый сварщик при выполнении сварки заполняющих и облицовочного слоев шва сваривает на каждом стыке только «свой» определенный сектор данного слоя и, закончив эту работу, сразу же переходит на следующий стык. Для этого метода характерна максимальная специализация сварщиков. Данный метод целесообразно применять только при условии расчленения операций в головном звене.

На практике наибольшее распространение получил поточно-расчлененный метод.

2.4 Строительная площадка

Границы строительной площадки должны быть указаны на строительном генплане и ситуационном плане, а для линейных объектов — указаны в виде ширины полосы отвода.

В строительную площадку кроме земельного участка, находящегося во владении застройщика, при необходимости могут быть включены дополнительно территории других (в том числе соседних) земельных участков. В таких случаях застройщик до получения разрешения на строительство должен получить согласие владельцев дополнительных территорий на их использование.

Охрану строительной площадки, соблюдение на строительной площадке требований по охране труда, охрану окружающей среды, безопасность строительных работ для окружающей территории и населения, а также выполнение разного рода требований административного характера, установленных настоящими нормами, другими действующими нормативными документами или местным органом самоуправления, обеспечивает застройщик.

В случае осуществления строительства на основании договора, в течение всего срока строительства обязанности в соответствии с договором подряда выполняет подрядчик (генподрядчик). В случае осуществления строительства на основании договора застройщик (заказчик) передает строительную площадку подрядчику (генподрядчику) как лицу, осуществляющему строительство, по акту. Площадь и состояние строительной площадки должны соответствовать условиям договора.

Подрядная организация, осуществляющая строительство, до начала любых работ должна оградить строительную площадку и опасные зоны работ за ее пределами в соответствии с требованиями нормативных документов.

При въезде на площадку следует установить информационные щиты с указанием наименования объекта, названия застройщика (заказчика), исполнителя работ (подрядчика, генподрядчика), фамилии, должности и номеров телефонов ответственного производителя работ по объекту и представителя органа госстройнадзора (в случаях, когда надзор осуществляется) или местного самоуправления, курирующего строительство, сроков начала и окончания работ, схемы объекта.

Наименование и номер телефона исполнителя работ наносят также на щитах инвентарных ограждений мест работ вне стройплощадки, мобильных зданиях и сооружениях, крупногабаритных элементах оснастки, кабельных барабанах и т. п.

Если эксплуатация имеющихся и оставляемых на строительной площадке зданий и сооружений прекращается, застройщиком должны быть приняты меры, исключающие причинение вреда населению и окружающей среде (отключены коммуникации, опорожнены имеющиеся емкости, удалены опасные или ядовитые вещества и т. п.). Подрядная организация, осуществляющая строительство, должна принять меры, препятствующие несанкционированному доступу в здание людей и животных.

2.5 Организация заправки наземной техники, утилизация строительных и бытовых отходов Во избежание нанесения ущерба окружающей среде заправка техники производится автозаправщиками с «колес» на специальных площадках, выделенных в месте стоянки техники. Площадки заправки техники должны иметь твердое покрытие из железобетонных плит, лоток для сбора пролитых ГСМ и емкость для их сбора. Площадки заправки техники по окончании работ демонтируются.

Подрядная организация, осуществляющая строительство, должна обеспечивать уборку территории стройплощадки и пятиметровой прилегающей зоны. Бытовой и строительный мусор, а также снег должны вывозиться своевременно в сроки и в порядке, установленном органом местного самоуправления.

В случае необходимости по требованию местной администрации организация, осуществляющая строительство, должна оборудовать строительную площадку, выходящую на городскую территорию, пунктами очистки или мойки колес транспортных средств на выездах, а также устройствами или бункерами для сбора мусора, а на линейных объектах — в местах, указанных органом местного самоуправления.

2.6 Жилищно-бытовое и медицинское обеспечение персонала строителей Для размещения персонала строителей предусматривается аренда жилых помещений и размещение персонала во временном жилом комплексе.

Для обеспечения необходимых бытовых условий на участке работ предусматривается сушилка, контора, вагончики для обогрева и отдыха рабочих.

Воду для хозяйственно-бытовых нужд на стройплощадку предусмотрено доставлять ежедневно из существующей системы водоснабжения бочкой — прицепом. Для медицинского обслуживания персонала строителей предусматривается заключить договоры с ближайшими медицинскими учреждениями.

На участках производства работ постоянно находится дежурная автомашина для доставки больных или пострадавших в медицинское учреждение. Строительный участок должен быть обеспечен аптечкой с первичными средствами оказания помощи, медикаментами и перевязочными материалами.

3. Расчётная часть

3.1 Выбор трубопровода По сортаменту выбираем трубу выпускаемую Харцзским трубным заводом ТУ-У-14−8-16−99 из марки стали 10Г2ФБ с =590 МПа, =461 МПа и =1,34; =1,0.

Определение толщины стенки трубопровода

1) Расчетное сопротивление металла трубы определяется по формуле

(1)

где m — коэффициент условий работы трубопровода, равный 0,9 для участков трубопроводов категории III;

— коэффициенты надежности по материалу (таблица 2.18 [5]);

— коэффициент надежности по назначению трубопровода (таблица 2.20 [5]).

2) Толщина стенки нефтепровода определяется по формуле

(2)

где nкоэффициент надежности по нагрузке, n=1,1

Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляем до ближайшего большего по сортаменту, откуда Толщина стенки трубы (дн) будет равна 10,5 мм, Dвн=1020−2· 10,5=999 мм.

3) По СНиП 2.01.07−85* находим для района прокладки трубопровода tI=-15oC, tVII=+20oC, ДI=20oC, ДVII=6oC,

где tI-среднемесячная температура воздуха в январе;

tVIIсреднемесячная температура воздуха в июле.

Нормативное значение температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

tнх = t1 — ДI = -15 — 20= -35 oC,

tнT = tVII + ДVII =20 + 6= 26 oC.

Расчетные значения температур:

tx = -35 -6= -41 oC,

tT =26 + 3= 29 oC.

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное и теплое время года:

Дtx = 20- (-41)=61 oC,

ДtT = 20 — 29= -9 oC.

В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение Дt= +61 oC.

4) Продольные напряжения определяются по формуле Д (3)

где ?t — расчетный перепад температур;

— коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), ;

— коэффициент линейного расширения металла, [5];

— модуль Юнга, [5];

— коэффициент надежности по температуре, [5];

— внутренний диаметр трубопровода.

5) Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить коэффициент 1, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб:

(4)

6) Пересчитываем значение толщины стенки нефтепровода по формуле

(5)

7) Большее ближайшее значение толщины стенки по сортаменту равно 11,3 мм. Если мы примем эту толщину стенки, то значение продольных осевых напряжений:

тогда

Принятая толщина стенки удовлетворяет условиям СНиП 2.05.06−85*

Dн/140=1,02/140=0,0073<�дн=0,0113 м и 0,0073<0,1 130 м.

Очевидно, что толщину стенки трубы (дн), равную 11,3 мм, можно принять за окончательный результат.

Проверка трубопровода на прочность и по деформациям

1) Значение кольцевых напряжений определяются по формуле

(6)

2) Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы определяется по формуле:

= (7)

=

3) Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию

? (8)

|-41,454| МПа 0,15· 396,27=59,44 Мпа Условие выполняется.

4) Для проверки по деформациям находим сначала кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки — внутреннего давления по формуле:

(9)

5) Проверяем условие по формуле

? (10)

Условие выполняется.

6) Коэффициент

(11)

7) Определяем значения продольных напряжений

Д (12)

где с — минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, м;

— для отрицательного температурного перепада

— для положительного температурного перепада

8) Выполнение условия определяется по формуле

?(13)

— для положительного температурного перепада

— для отрицательного температурного перепада Условия не выполняется. Увеличиваем толщину стенки до ближайшего большего значения по сортаменту, приняв дн = 12,3 мм, при этом внутренний диаметр трубы Dвн = 995,4 мм. Ведём пересчёт пункта 3.3 сначала.

1) Значение кольцевых напряжений определяются по формуле

2) Коэффициент учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы определяется по формуле

=

3) Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию

|-50,65| МПа 0,26· 396,27=103,03 Мпа.

Условие выполняется.

4) Для проверки по деформациям находим сначала кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки — внутреннего давления:

5) Проверяем условие:

Условие выполняется.

6) Коэффициент

7) Определяем значения продольных напряжений

— для отрицательного температурного перепада

— для положительного температурного перепада

8) Выполнение условия

— для положительного температурного перепада

— для отрицательного температурного перепада

т. е. условие выполняется.

Таким образом, окончательно с учётом всех проверок принимаем трубу с наружным диаметром Dн = 1020 мм и толщиной стенки дн = 12,3 мм.

3.4 Расчёт оптимальных режимов сварки Основные параметры механизированной электродуговой сварки под флюсом Устанавливаем требуемую глубину провара при сварке с одной стороны

H = д/2+k, (14)

где k — величина перекрытия слоев, принимается равной 2−3 мм.

H = 12,3/2+2=8,15 мм.

Выбираем силу сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину проплавления:

Iсв = 100Н/kh, (15)

где Н — необходимая глубина провара при сварке, мм;

kh — коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки.

Iсв = 100· 8,15/1,05=776,2 А.

Выбираем диаметр электродной проволоки

dэ = 1,13, (16)

где j — допустимая плотность тока, при автоматической сварке стыковых швов без скоса кромок зависит от диаметра электрода.

dэ = 1,13 = 4,06 мм.

Выбор скорости сварки:

Vсв = A/ Iсв, (17)

Vсв = 16· 103/ 776,2 = 20,06 м/ч.

Оптимальное напряжение дуги:

Uq = 20+50· 10−3 Iсв/dэ0,5±1, (18)

Uq = 20+50· 10−3 776,2/40,5±1= 40,41 В.

Параметры ручной электродуговой сварки Корневой слой сваривается ручной электродуговой сваркой, т.к. толщина стенки трубы дст = 12,3 мм, поэтому примем диаметр электрода (с целлюлозным типом покрытия) dэ = 4 мм.

Площадь поперечного сечения первого слоя:

F1 = (6.8)· dэ, (19)

F1= 7· 4 = 28 мм²

F1? 30.35 мм2 — верно.

Принимаем электрод Э-50 с целлюлозным покрытием, марка ВСЦ-4А, dэ = 4 мм.

Определим число слоёв при сварке.

n = (Fn — F1)/Fn+1, (20)

где F1 — площадь поперечного сечения первого слоя;

Fn — площадь сечения последующих слоев.

n = ((118,62 — 28)/118,62)· 3+1 = 3,23 — примем 4 слоя.

Общая площадь поперечного сечения наплавленного металла:

Fn = h2· tgб+b·S+2/3·hyI (2htgб+b+c)+2/3hyII (b+C1), (21)

где б — угол разделки кромок, град;

b — зазор между кромками труб, мм

S — толщина стенки трубы, мм;

hyI — высота усиления шва, мм;

hyII — высота усиления подварочного шва;

C1 — высота шва;

с — притупление кромок, мм.

Fn = 10,32· tg30o+1,5·12+2/3·2(2·10,3·tg30o+1,5+2)+2/3·2(1,5+12,3)=118,62 мм².

Нормирование основного времени сварки на трубосварочных базах Основное время То определяется по формуле:

То = F· L·с·60/(бн·Iсв), (22)

где F — площадь поперечного сечения шва, см2;

L — длина шва, см;

с — плотность наплавленного металла, г/cм3;

бн — коэффициент наплавки, г/(А· ч);

Iсв — сварочный ток, А;

60 — коэффициент для перевода часов в минуты.

Время сварки корневого слоя:

То1 = 0,016· 320,28·7,8·60/(9·163,28) =1,63 мин.

Время сварки «горячего» прохода:

То2 = 0,012· 320,28·7,8·60/(9·163,28) = 1,22 мин.

Время сварки заполняющего слоя:

То3 = 0,1189· 320,28·7,8·60/(9·776,2) = 2,55 мин.

Время сварки облицовочного слоя:

То4 = 0,346· 320,28·7,8·60/(9·776,2) = 7,42 мин.

Общее время сварки:

Тобщ = То1+ То2 +То3+ То4 = 1,63+1,22+2,55+7,42 = 12,82 мин.

4. Технология производства работ

4.1 Общие сведения При строительстве и ремонте трубопроводов разрешается применять способы сварки и их комбинации, при этом во всех случаях следует отдавать предпочтение технологиям автоматической, механизированной сварки.

Ручную электродуговую сварку разрешается применять для ремонта стыков трубопровода и при экономической нецелесообразности применения автоматической и механизированной сварки.

При выборе способа сварки, при наличии технической возможности, следует применять сварку поворотных стыков.

При выборе сварочных материалов среди типов, допущенных для данного класса прочности, следует отдавать предпочтение материалам, относящимся к типу с более высокими прочностными свойствами.

Для исключения или уменьшения влияния человеческого фактора на стабильность воспроизведения технологии сварки и качество соединений следует рассматривать возможности применения технологий сварки в следующем порядке:

— автоматическая сварка;

— механизированная сварка;

— ручная сварка.

6) Для сварных соединений труб класса прочности свыше К60 и районов с сейсмичностью более 8 баллов следует применять технологии с большим количеством проходов (при одинаковой степени автоматизации процесса), обеспечивающие мелкодисперсную структуру сварных соединений и минимальную погонную энергию.

7) Возможность применений различных технологий сварки в зависимости от параметров трубопровода и вида выполняемых работ.

4.2 Входной контроль и подготовка труб Входной контроль труб производят для проверки их соответствия техническим требованиям, изложенным в ГОСТе или ТУ на трубы, а также СНиП 2.05.06−85*. При входном контроле проверяют:

наличие сертификатов соответствия на трубы;

на внутренней поверхности каждой трубы, на расстоянии 500 мм от одного из ее концов несмываемой краской наносят маркировку;

длину трубы;

диаметр и толщину стенки трубы (диаметр измеряют по ГОСТ 20.295−85);

овальность концов труб;

кривизну труб;

состояние кромок и косину реза;

наличие дефектов на поверхности труб;

сварной шов (должен быть плавный переход к основному металлу);

трубы могут подвергаться ремонту при выполнении условий РД-25−160.00-КТН-011−10 п. 12.3;

химический состав, углеродный эквивалент, механические свойства основного металла и сварочного шва контролируют дополнительно — одна труба из партии. Все остальные параметры контролируются на всех трубах — 100%;

трубы разбраковывают.

В процессе подготовки к сборке необходимо:

очистить внутреннюю полость труб и деталей трубопроводов от попавшего грунта, снега и т. п. загрязнений, а также механически очистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб, деталей трубопроводов, патрубков запорной арматуры на ширину не менее 15 мм;

осмотреть торцы труб и запорной арматуры;

осмотреть поверхности кромок свариваемых элементов;

удалить усиление наружных заводских продольных и спиральных швов до величины от 0 до 0,5 мм на участке шириной от 10 до 15 мм от торца трубы.

4.3 Погрузо-разгрузочные работы В состав погрузо-разгрузочных работ входят:

выгрузка труб из железнодорожных вагонов или речных морских судов и барж;

транспортировка труб со станций или портов, а промежуточные трубосварочные базы (ТСБ), непосредственно на трассу строящегося трубопровода или к местам временного складирования;

складирование труб на трассовых площадках железнодорожных станций, площадках временного складирования на ТСБ, площадках речных, морских портов;

погрузо-разгрузочные работы на ТСБ и трассах.

Погрузочно-разгрузочные работы выполняются с использованием грузоподъемного оборудования, технические параметры которого соответствуют массе и габаритам перемещаемых грузов и сохраняют качество поступающих изделий, материалов и т. п.

Погрузочно-разгрузочные работы следует выполнять под руководством мастера, имеющего удостоверение на право производства работ и отвечающего за безопасное перемещение грузов грузоподъемными машинами.

Складирование труб осуществляют на подготовительных площадках. Во избежание попадания снега полости труб с торцов защищают заглушками.

— подкладки из деревянных брусьев, 2 — резинотканевая накладка,

3 — резинотканевая прокладка Рисунок 1 — Схема устройства штабеля и крепления труб Рисунок 2 — Схема устройства штабеля и крепления труб от раскатывания

Погрузку, разгрузку и складирование изолированных труб следует производить, избегая их соударения, волочения по земле, а также нижележащим трубам.

4.4 Трубосварочные базы Применение трубосварочных баз позволяет механизировать сборочные операции, применить высокопроизводительные методы сварки, организовать поточный контроль качества сварочных работ. На механизированных базах соединение стыков осуществляют в поворотном положении с применением автоматической сварки под слоем флюса.

Сборка труб в секции в базовых условиях создает лучшие условия для автоматизации процессов и, как следствие, для повышения производительности, снижения трудоемкости, повышения качества работ оперативного контроля, то есть повышения эффективности монтажа трубопровода.

В настоящее время при сооружении линейной части магистральных трубопроводов могут использоваться три основные типовые схемы трубосварочных баз:

полумеханизированные базы БНС для односторонней автоматической сварки под флюсом с применением линий сборки труб ЛСТ-81 и полевых автосварочных установок ПАУ-502 для туб диаметром 325−820 мм;

механизированные базы ССТ-ПАУ для односторонней сварки под флюсом с применением сварочных стендов ССТ-141 (или ССС-141А) и установок ПАУ-1001 В для труб диаметром 1020−1420 мм;

механизированные базы БТС-142 В (или БТС-143) для двухсторонней автоматической сварки под флюсом труб диаметром 1020−1420 мм.

Трубосварочные базы, в общем случае, состоят из: накопителя труб, линии сборки труб в секции, линий автоматической сварки, линии контроля сварных стыков.

Иногда для выполнения небольшого объема работ, в основном, при строительстве промысловых трубопроводов используются простейшие трубосварочные базы, состоящие из одного или нескольких стендов.

Преимущественно сварка труб на ТСБ производится в 2-х трубные секции. Однако, при утвержденных заказчиком проектах (РД, ПОС, ППР), аттестованной в установленном порядке технологии сварки, при наличии у подрядчиков специальных транспортных средств и платформ, а также при подготовке и организации соответствующих дорожных условий для вывозки секций на трассу может применяться сварка труб на ТСБ в 3-х трубные секции. ТСБ по первой типовой схеме состоят из линий сборки труб (ЛСТ) и полевых автосварочных установок (ПАУ). Трудоемкие процессы при сборке труб в секции (накатывание одиночных труб, сближение труб, установка зазора, вращение секции, скатывание секции) на трубосварочных линиях механизированы, и управление осуществляется дистанционно. Для комплектования баз применяют линию сборки труб ЛСТ-81, на которой осуществляют сварку труб диаметром 325−820 мм.

Сборка и сварка секций труб на трассе поточно-расчлененным методом охватывает комплекс работ, в который входят следующие трудовые процессы:

подготовка стыков секций труб к сборке и сварке;

сборка и сварка корневого слоя шва;

сварка второго слоя шва — «горячего» прохода;

сварка заполняющих и облицовочного слоев шва.

Сварку секций труб на трассе поточно-расчлененным методом осуществляют в три технологических этапа:

I этап — подготовка стыков секций труб к сборке и сварке.

В состав работ входят: правка или обрезка дефектных кромок стыков; очистка внутренней полости секций; зачистка кромок стыков; выкладка труб или секций труб вдоль трассы для центровки.

II этап — сварка первого (корневого) и второго («горячего» прохода) слоев шва.

В состав работ входят: центровка стыка и установка зазора; предварительный подогрев кромок стыков секций; сварка корневого слоя шва и «горячего» прохода.

III этап — сварка заполняющих и облицовочного слоев шва.

Технологические этапы подразделяют на пять характерных зон выполнения операций:

подготовка стыков секций труб к сборке и сварке;

предварительный подогрев кромок стыка секций, подготовленных к сборке;

центровка стыков секций с ниткой трубопровода и сварка корневого слоя шва;

сварка «горячего» прохода;

сварка заполняющих и облицовочного слоев шва.

4.5 Последовательность выполнения сварочных работ Трубы, расположенные на трубосварочных базах свариваются в 2-х и 3-х трубные секции следующим образом:

— корневой шов выполняется ручной электродуговой сваркой, электродом с целлюлозным типом покрытия;

— последующие слои (горячий проход, заполняющие слои и облицовочный слой) выполняются автоматической односторонней сваркой под флюсом поворотных стыков на трубосварочных базах.

Сваренные секции труб транспортируются на линейную часть (трассу) магистрального трубопровода и свариваются одним из следующих способов:

корневой шов неповоротных стыков выполняется полуавтоматической сваркой процессом STT, последующие слои выполняются полуавтоматической сваркой самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд;

все слои неповоротных стыков выполняются автоматической сваркой в среде защитных газов комплексом CRC-Evans AW.

4.6 Технология ручной электродуговой сварки

4.6.1Технология ручной электродуговой сварки электродами с основным видом покрытия

Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия методом «на подъём» предназначена для сварки всех слоев шва стыков труб прочностных классов до К70 включительно в случаях технической невозможности или нецелесообразности использования автоматических и механизированных способов сварки в нитку магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, технологических трубопроводов в пределах НПС, при выполнении специальных сварочных работ, а также на трубопроводы в пределах НПС не связанных с транспортировкой нефти и нефтепродуктопроводов.

Сварку корневого слоя шва следует осуществлять на постоянном токе прямой или обратной полярности.

Технология ручной электродуговой сварки электродами с целлюлозным видом покрытия Ручная дуговая сварка электродами с целлюлозным видом покрытия предназначена для сварки корневого слоя, горячего прохода, заполняющих и облицовочного слоев шва сварных соединений.

Применение электродов с целлюлозным видом покрытия возможно при температуре окружающего воздуха не ниже минус 20С и при условии полного соблюдения требований по температуре предварительного подогрева и межслойной температуре.

Таблица 1 — Режимы ручной электродуговой сварки корневого слоя шва

Сварку корневого слоя шва стыков труб с заводской разделкой кромок на линейной части трубопровода электродами с целлюлозным покрытием осуществляют способом сверху-вниз на постоянном токе прямой полярности. Допускается применение тока обратной полярности.

При сварке корневого слоя шва необходимо зачищать от шлака и обрабатывать шлифовальным кругом места прерывания дуги. Перед выполнением «замка» необходимо обрабатывать шлифовальным кругом участок уже выполненного шва.

Непосредственно после окончания сварки корневого слоя его следует тщательно зашлифовать для удаления зашлакованных «карманов» и обеспечения плоской поверхности шва.

4.6.2 Технологии автоматического и механизированного способов сварки Общие требования и положения Автоматическую сварку под флюсом поворотных стыков труб диаметром от 325 до 1220 мм выполняют на трубосварочных базах оснащённых специализированным оборудованием для подготовки и ведения процесса сварки.

Предварительный подогрев следует выполнять в соответствии с требованиями раздела 8 РД 25.160.00-КТН-011−10.

Сварку производят на внутреннем центраторе.

Жимки внутреннего центартора должны быть освобождены только полного завершения сварки наружного слоя шва, при отсутствии иных требований.

Сварку всех слоев шва следует производить без перерывов в работе. Интервал времени между завершением первого наружного и началом сварки внутреннего слоя шва не должен превышать 30 минут при температуре окружающего воздуха выше 0оС и 10 минут при температуре окружающего воздуха 0оС и ниже. В случае превышения указанных интервалов следует обеспечить поддержание температуры на уровне значений не ниже температуры предварительного подогрева вплоть до момента сварки следующего слоя, при невыполнении данного требования стык подлежит вырезке.

Все стыки, выполняемые одной сменой, к ее окончанию должны быть сварены полностью. В порядке исключения, в случае выхода из строя оборудования, отключения сети и т. п. разрешается оставлять до следующей смены стык трубной секции с невыполненным облицовочным слоем шва. Перед завершением сварки данного стыка следует выполнить подогрев по режиму предварительного подогрева. При невыполнении указанных требований стык подлежит вырезке.

Флюс, оставшийся на поверхности трубы в процессе сварки, следует ссыпать в чистый сухой поддон, просеять через сито, освобождая его от кусков шлаковой корки и инородных включений. Очищенный флюс допускается использовать повторно. При его повторном применении следует добавлять к ранее использованному флюсу от 25 до 50% нового (неиспользованного) флюса. Запрещается использование флюса, просыпавшегося мимо бункера или поддона. Флюс, оставшийся по окончании смены в бункере сварочной головки, должен быть удален из бункера и помещен до следующей смены в герметичную тару.

Запрещается сброс сваренных секций и их соударение, а также их скатывание (складирование) на мокрый грунт или снег до остывания стыка до температуры «плюс» 50С в летнее время, и 0С при отрицательной температуре окружающей среды.

4.6.3Технология односторонней, однодуговой автоматической сварки под флюсом

Сварка осуществляется в стандартную разделку кромок.

Сварка корневого слоя шва может быть выполнена ручной электродуговой сварки.

Для предотвращения увлажнения и остывания стыков ниже минимальной температуры предварительного подогрева после сварки корневого (горячего) слоя следует укрывать до начала автоматической сварки под флюсом влагонепроницаемыми теплоизоляционными поясами шириной не менее 300 мм. В том случае, если стык остыл до температуры ниже «плюс» 50оС, его следует нагреть до температуры 50оС.

При значениях сварочного тока более 600А автоматическую сварку с использованием комбинаций «плавленый флюс — проволока» рекомендуется выполнять на прямой полярности. При этом сварочный ток следует увеличить на 100 А, а скорость сварки установить по верхнему пределу диапазона скоростей (табл. 2).

Таблица 2 — Режимы автоматической сварки под слоем флюса

4.6.5 Технология двухсторонней автоматической сварки специализированным оборудованием проволокой сплошного сечения в среде защитных газов оборудование «CRC-Evans AW»

Система двухсторонней автоматической сварки «CRC-Evans AW» предназначена для сварки неповоротных стыков труб диаметром от 610 до 1220 мм.

Процесс сварки осуществляется электродной проволокой сплошного сечения в среде защитных газов. Конструкция и состав оборудования обеспечивают комплексное решение автоматизации сварки неповоротных стыков линейной части магистральных трубопроводов, основанное на следующих технологических решениях:

— повышение производительности сварки за счёт уменьшения объёма наплавленного металла при использовании специальной узкой разделки и сборки без зазора кромок в сочетании с повышенным коэффициентом наплавки при сварке тонкой электродной проволокой;

— компенсация неточностей сборки, обеспечение гарантированного качества корневого слоя и всего шва в целом труб диаметром от 610 до 1220 мм за счёт применения процесса двухсторонней сварки;

— высокий темп сборки стыка за счёт использования быстродействующего пневматического центратора и стыковки труб без зазора;

— сокращение времени сварки корня шва за счет применения многоголовочного сварочного автомата (для системы двухсторонней сварки);

— обеспечение высокого темпа производства работ на трассе магистрального трубопровода за счет высокой скорости сварки.

Система двухсторонней автоматической сварки «CRC-Evans AW» выполняет сварку корневого слоя шва изнутри трубы с помощью многоголовочного сварочного аппарата, совмещенного с внутренним сварочным центратором.

Особенностью оборудования является также использование для сварки заполняющих и облицовочного слоев двух вариантов наружных сварочных головок — однодуговой (модели П-200, П-260) и двухдуговой (модель П-600).

4.6.6Технология механизированной сварки проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом STT

Расход газа при выполнении сварки должен оставлять 10−16 л/мин.

Вылет электродной проволоки при сварке должен составлять от 10 до 15 мм. Допускается вылет до 20 мм.

В положении 0.00−1.00 (1.30) час сварка осуществляется с небольшими поперечными колебаниями без задержки на кромках. В положении 1.00 (1.30) — 6.00 час сварка осуществляется без поперечных колебаний.

Режимы сварки корневого слоя шва.

Значения параметра горячего старта 1,5−3,0.

Сварка корневого шва процессом STT неповоротных стыков труб ведется «сверху — вниз» т. е. на спуск. Процесс начинается в верхней части трубы в положении 12-ти часов. Возбуждение дуги производится на одной из кромок. Затем дуга переносится на противоположную кромку, формируя при этом сварочную ванну. На этом участке шва сварка осуществляется с дугообразными колебаниями с небольшой амплитудой. Дугу следует располагать внутри сварочной ванны в первой ¼ или 1/3 от ее переднего фронта. Дугу нельзя располагать на передней кромке сварочной ванны.

Пиковый ток управляет длиной сварочной дуги, которая влияет на форму корневого шва (рис. 3). Базовый ток регулирует общее тепловложение, которое влияет на форму обратного валика.

Рисунок 3 — Техника сварки корневого шва неповоротных стыков труб процессом STT

На рис. 4 показана рекомендуемая разделка кромок труб для сварки процессом STT.

Рисунок 4 — Разделка кромок для сварки процессом STT

Таблица 3 — Рекомендуемые параметры режимов сварки корневого шва «сверху-вниз»

При использовании в качестве защитного газа смесей аргона необходимо уменьшить пиковый ток и увеличить базовый.

В качестве защитного газа при сварке углеродистых сталей используется 100% CO2. Могут быть использованы также различные смеси аргона. Однако большое содержание аргона в этих смесях приводит к струйному переносу.

Сварку нержавеющих сталей ведут в среде :

1. 90% Не — 7,5% Аr — 2,5% CO2;

2. 55% Не — 42,5% Ar — 2,5% CO2;

3. 98% Ar — 2%O2 или 96% Ar — 4% СО2.

При использовании смеси аргона величину пикового тока снижают.

Технология сварки неповоротных стыков трубопроводов может иметь различные варианты. Например, корневой шов выполняется механизированной сваркой процессом STT; заполняющие и облицовочные швы следующими способами:

автоматической сваркой порошковой проволокой в среде защитных газов системой М300 (М300-С);

механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд;

ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия методом «на спуск»;

ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия методом «на подъем» только для выполнения специальных сварочных работсварке разнотолщинных соединений, стыков захлестов и др.;

сварка на трубосварочной базе ССТ-ПАУ: механизированной сваркой самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд 1-го заполняющего слоя и автоматической сваркой под слоем флюса последующих заполняющих и облицовочного слоев шва;

сварка на трубосварочной базе ССТ-ПАУ: электродами с основным видом покрытия 1-го заполняющего слоя шва и автоматической сваркой под слоем флюса заполняющих и облицовочного слоев шва.

В данной курсовой работе далее рассматривается механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд.

4.6.7Механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд

Способ полуавтоматической сварки самозащитной проволокой Иннершилд предназначен для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва неповоротных и поворотных стыков труб диаметром 325−1220 мм с толщинами стенок 6−20 мм включительно.

Порошковая проволока — сварочный материал, представляющий собой стальную оболочку, заполненную порошкообразным наполнителем. Это как бы электрод, вывернутый наизнанку, но при этом электрод бесконечной длины.

В состав наполнителя порошковой проволоки входят следующие компоненты:

— газообразующие — обеспечивают защиту расплавленных капель и сварочной ванны от азота и кислорода воздуха (мрамор, целлюлоза и карбонаты Са, Na, Mg);

— шлакообразующие — соединения, образующие шлаковую защиту (рутиловый концентрат, флюоритовый концентрат, алюмосиликаты);

— раскислители — участвуют в металлургических процессах, протекающих в сварочной ванне, обеспечивая металлургическое качество сварного шва (ферромарганец, ферротитан);

— металлические составляющие — повышают производительность наплавки (металлический порошок из специальных сплавов).

Для сварки газонефтепроводов применяются специальные самозащитные порошковые проволоки производства фирмы «Линкольн Электрик» (США).

Для сварки стыков труб из сталей с нормативным пределом прочности от 540 до 590 МПа включительно применяется самозащитная порошковая проволока марки Innershield NR-208 Special диаметром 1,73 мм и 2,0 мм, а также проволока обеспечивающая повышенные вязко-пластические свойства и ударную вязкость металла шва — Pipeliner NR-208XP диаметром 2,0 мм.

Обе марки проволоки аттестованы в установленном порядке и допущены для сварки стыков труб газонефтепроводов различного диаметра и толщин стенок.

Порошковая проволока, поставляемая для использования в трассовых условиях, упакована в герметичные полиэтиленовые емкости. В каждой емкости находится по 4 катушки весом 6,3 кг.

Перед выполнением первого слоя порошковой проволокой необходимо тщательно (до чистого металла) зачистить абразивным кругом (толщиной 3−4 мм) предварительно сваренный электродами корневой слой шва или «горячий проход».

Процесс сварки порошковой проволокой во всех случаях выполняется на постоянном токе прямой полярности. Направление сварки — «на спуск». Начинать сварку следует всегда при вылете проволоки 12−15 мм (рис. 5). При этом срез проволоки слегка соприкасается с трубой или немного приподнят над ее поверхностью. После зажигания дуги вылет электрода (проволоки) должен быть увеличен до 20 мм. В потолочном положении рекомендуется увеличить вылет электрода до 25−30 мм. Уменьшение вылета проволоки менее рекомендуемой величины приводит к появлению пористости, а увеличение к недостаточному разогреву конца проволоки, вследствие чего она начинает «стучать» по трубе и процесс сварки становится нестабильным.

Рисунок 5 — Определение вылета проволоки Для труб с толщинами более 12 мм используется следующий порядок заполнения разделки:

первых два заполняющих слоя выполняются по принципу «слой за один проход»;

для сварки всех последующих слоев для обеспечения сбалансированного заполнения разделки используется техника наложения перекрывающих валиков, при этом формирование слоя происходит за два прохода за счет перекрывающих друг друга валиков; можно применять небольшие поперечные колебания для обеспечения более плавного перехода шва к основному металлу;

облицовочный слой выполняется за два-три прохода (в зависимости от толщины стенки и ширины раскрытия разделки); допускается выполнение облицовочного слоя за один проход для труб с толщинами стенок до 16 мм, однако при толщинах стенки 14−16 мм ухудшается внешний вид шва и могут образоваться подрезы облицовочного слоя.

Рисунок 6 — Схема заполнения сварного шва труб с толщиной более 12 мм со стандартным скосом кромок В связи с большой линейной скоростью сварки и особенностью формирования сварного шва в вертикальной плоскости, перед выполнением облицовочного слоя выполняется дополнительный корректирующий слой обычно в положении 2−4 ч. или ориентировочно в положении 1−5 ч. (контролируется сварщиком). Корректирующий слой позволяет обеспечить равномерность заполнения разделки перед наложением облицовочного слоя (слоев). Расположение и количество корректирующих слоев зависит от толщины стенки трубы и особенностей заполнения разделки каждым сварщиком.

В случае рестарта (возобновления процесса сварки) сварка начинается с верхней части предварительно очищенного от шлака кратера, кратер заполняется с малыми колебаниями электрода и после этого сварка продолжается с нужной скоростью.

Таблица 4 — Рекомендуемые параметры режимов сварки проволокой типа Иннершилд

4.7 Оборудование для сварочных работ Оборудование для ручной дуговой сварки. Качество и производительность сварки стыков магистральных и промысловых трубопроводов в значительной степени зависят от технологических характеристик и конструкции источников сварочного тока. В качестве сварочных источников тока в монтажных условиях применяют коллекторные генераторы, вентильные бесколлекторные генераторы выпрямители. Для удобства эксплуатации сварочные источники тока компонуют в однопостовые или многопостовые сварочные агрегаты, которые выпускаются промышленностью в передвижном (на прицепе) и самоходном (на тракторе) исполнении. Многопостовые агрегаты, помимо сварочного источника тока, имеют источник электрической энергии для питания электрического инструмента и освещения, электропечи для термообработки электродов. Имеются также устройство для намотки кабелей, емкости для хранения инструмента.

Оборудование полуавтоматической сварки труб процессом STT. Компанией Lincoln Electric специально для этого процесса разработан 225-амперный инверторный источник питания Invertec STT II, реализующий технологию управления формой сварочного тока. Аппарат имеет обратную связь, которая отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя величину и форму сварочного тока. Основными параметрами сварки STT являются:

— скорость подачи сварочной проволоки;

— пиковый ток;

— базовый ток;

— длительность заднего фронта импульса.

Оборудование сварочного комплекса CRC-Evans AW. Комплекс «CRC-Evans AW» состоит из следующего оборудования:

станка для обработки кромок труб под специальную разделку;

внутренней кольцевой пропановой горелки для предварительного подогрева торцов труб;

установки внутренней сварки, представляющей собой самоходный внутренний центратор с многоголовочным сварочным автоматом, встроенным между рядами жимков;

агрегата энергообеспечения установки внутренней сварки;

автоматов наружной сварки с направляющими поясами;

агрегатов энергообеспечения постов наружной сварки с защитными палатками;

передвижной мастерской для наладки и ремонта оборудования и хранения запасных частей;

вспомогательного оборудования.

4.8Контроль качества сварных соединений Сварные соединения трубопроводов должны подвергаться в процессе сборки и сварки:

операционному контролю, осуществляемому производителем работ;

визуальному контролю и замеру геометрических параметров сварных соединений;

физическим методам контроля (для сварных соединений, выполненных дуговой сваркой), в том числе, гамма-рентгенография, ультразвуковой дефектоскопии, магнитографированию, а также анализу диаграмм параметров режима стыковой сварки;

механическим испытаниям (для сварных соединений, выполненных стыковой сваркой оплавлением).

Все сварные соединения после зачистки шва от шлака и брызг металла и снятия внутреннего и наружного грата должны подвергаться визуальному контролю. Годными считаются:

сварные соединения, выполненные дуговой сваркой, на поверхности которых отсутствуют трещины, подрезы глубиной более 10% от толщины стенки трубы для линейной части трубопроводов и более 5% для трубопроводов компрессорных и насосных станций или в любом случае более 0,5 мм (учитывается среднее значение) и протяженностью как на отдельных участках, так и на любых 300 мм периметра шва более 150 мм, а также видимые невооруженным глазом подрезы на участках периметра, имеющих смещение кромок величиной более 20% толщины стенки; незаваренные кратеры, выходящие на поверхность; поры, несплавления, непровары и смещения кромок, выходящие за пределы допусков, установленных настоящим разделом; усиление шва должно быть высотой в пределах от 1 до 3 мм, иметь мелкочешуйчатую поверхность и плавный переход к основному металлу;

сварные стыки, выполненные стыковой сваркой оплавлением не имеющие внутреннего и наружного грата, участков с высотой усиления шва не более 3 мм и уменьшенной толщиной стенки трубы, а также смещений кромок, превышающих требования настоящего раздела.

Монтажные сварные стыки трубопроводов и их участков всех категорий, выполненные дуговой сваркой, подлежат контролю физическими методами в объеме 100%, в том числе только радиографическим методом сварные стыки:

участков трубопроводов категории I и II;

трубопроводов диаметром 1020 — 1420 мм в районах Западной Сибири и Крайнего Севера, а также трубопроводов сжиженного газа и нестабильного конденсата;

участков трубопроводов на переходах через болота II и III типов;

участков трубопроводов на переходах через железные и автомобильные дороги I, II и III категорий;

трубопроводов надземных переходов;

захлестов, разнотолщинных соединений, ввариваемых вставок и арматуры;

узлов установки линейной арматуры и примыкающих к ним участков длиной 250 м в каждую сторону и тоже от гребенок подводных переходов;

газопроводов, примыкающих к ГРС в пределах минимально допустимых расстояний, предусмотренных поз. 1 табл. 4 (5) настоящих норм, а также участков за охранными кранами длиной 500 м;

пересечений с подземными коммуникациями (канализационными коллекторами, нефтепроводами, нефтепродуктопроводами, газопроводами, силовыми кабелями связи, подземными, наземными и надземными оросительными системами и т. п.) в пределах 20 м по обе стороны от пересекаемой коммуникации;

трубопроводов, прокладываемых по подрабатываемым территориям, подверженным карстовым явлениям.

В остальных случаях монтажные сварные стыки трубопроводов категории III подлежат радиографическому контролю в объеме не менее 50%, остальные — ультразвуковому или магнитографическому контролю.

Угловые монтажные сварные соединения (ГОСТ 16 037−80) должны контролироваться с применением ультразвукового или радиографического контроля в объеме 100%.

Монтажные сварные стыки участков трубопроводов II и III категорий, выполненные стыковой контактной сваркой оплавлением, должны подвергаться:

100%-ому контролю за параметрами сварки, осуществляемому на основании анализа соответствующих диаграмм и 100%-ому автоматизированному УЗК;

Сварные соединения трубопроводов, выполненные дуговыми методами сварки, должны считаться годными по результатам физических методов контроля, если в них:

а) по линейной части:

отсутствуют трещины;

глубина утяжин не превышает 2 мм;

превышение проплава (протеки) не более 5 мм при длине его как на отдельных участках не более 50 мм;

глубина непровара не превышает 10% от толщины стенки трубы, но не более 1 мм при длине непровара на отдельных участках не более удвоенной толщины стенки трубы, или не более 50 мм для непровара в корне шва и не более 30 мм для непровара между валиками и по разделке кромок (учитывается меньшее значение) и при протяженности его на любых 300 мм периметра шва не более, соответственно, 50 и 30 мм (для трубопроводов диаметром 1020 мм и более непровары в корне шва не допускаются);

диаметр пор не превышает 25% от толщины стенки трубы, но не более

3 мм, а максимально допустимая суммарная площадь проекций пор любого участка сварного шва на радиографическом снимке при ширине участка, равной толщине стенки трубы, и длине 50 мм не превышает 5% площади соответствующего участка;

глубина шлаковых включений не превышает 10% от толщины стенки трубы при длине их на отдельных участках для компактных включений не более толщины стенки трубы или не более 7 мм (принимается меньшее значение), для удлиненных шлаковых включений — не более удвоенной толщины стенки трубы или не более 50 мм (учитывается меньшее значение), а для цепочек и скоплений шлаковых включений — не более удвоенной толщины стенки трубы или не более 30 мм (учитывается меньшее значение) при протяженности их на любых 300 мм периметра шва не более, соответственно, 50 и 30 мм;

б) трубопроводы компрессорных и насосных станций, если:

отсутствуют трещины любой глубины и протяженности;

глубина утяжин не более 1 мм при длине их на отдельных участках не более 50 мм и протяженности на любых 300 мм периметра шва не более 1/6 периметра;

превышение проплава (протеки) не более 3 мм при длине его на отдельных участках не более 10% от трещины стенки трубы и протяженности на любых 300 мм периметра шва не более 30 мм;

отсутствуют непровары между валиками и по разделке кромок, а глубина непровара в корне шва не превышает 5% от толщины стенки трубы или не более 1 мм (учитывается меньшее значение) при длине его на отдельных участках не более удвоенной толщины стенки трубы или не более 30 мм (учитывается меньшее значение) и протяженности на любых 300 мм периметра шва не более 30 мм для трубопроводов диаметром 1020 мм и более (непровары в корне шва не допускаются);

отсутствуют канальные поры, диаметр любой из сферических или удлиненных пор не превышает 25% от толщины стенки трубы, но во всех случаях составляет не более 3 мм; глубина сферических и удлиненных пор не превышает 20% от толщины стенки трубы при расстоянии между порами не менее пятикратного максимального их размера и длине участка на любых 300 мм периметра шва не более 50 мм; глубина пор в цепочках и скоплениях не превышает 10% от толщины стенки трубы при длине участков не более удвоенной толщины стенки трубы или не более 30 мм (учитывается меньшее значение) и протяженности на любых 300 мм периметра шва не более 30 мм;

отсутствуют удлиненные шлаковые включения; глубина компактных шлаковых включений не превышает 10% от толщины стенки трубы при длине их на отдельных участках не более половины толщины стенки трубы или не более 5 мм (учитывается меньшая величина) и протяженности их на любых 300 мм периметра шва не более 50, 50 и 30 мм, соответственно, 5 — 50 мм для длины 7 мм, 50 мм — для одиночных удлиненных шлаковых включений, 30 мм — для скоплений и цепочек.

Сварные соединения, выполненные дуговыми методами сварки и признанные по результатам физических методов контроля негодными, должны быть исправлены либо вырезаны.

Исправлению могут быть подвергнуты только те сварные соединения, в которых суммарная длина участков с недопустимыми дефектами не превышает 1/6 периметра шва; но не более чем в 6% от сваренных за смену стыков, повторные исправления не допускаются.

Результаты контроля качества сварных соединений физическими методами необходимо оформлять в виде заключений, подлинники которых при сдаче исполнительной документации должны передаваться заказчику. Копии указанных заключений, радиографические снимки и магнитограммы, зарегистрированные результаты ультразвуковой дефектоскопии со стыков, подвергавшихся контролю, а также диаграммы записей режимов стыковой сварки оплавлением должны храниться монтажной организацией до конца гарантийного срока после сдачи объекта в эксплуатацию.

Заключение

Сварочные работы в трубопроводном строительстве непрерывно совершенствуются. В результате автоматизации процессов сварки резко повысились производительность труда, темпы сварочно-монтажных работ и качество свариваемых соединений. За последние годы разработаны и широко применяются принципиально новые виды сварки. Примером новых видов служат такие технологии, как механическая сварка проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом STT, автоматическая сварка труб комплексом CRC-Evans AW и применение самозащитной порошковой проволоки типа Иннершилд.

В данной курсовой работе помимо сварки труб на трубосварочной базе рассматривалась сварка секций труб на линейной части магистральных трубопроводов двумя способами. Один из них — метод STT, другой — CRC-Evans AW.

Метод STT позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование. Процесс прост в использовании, обеспечивает хороший контроль сварочной ванны и позволяет значительно снизить вероятность образования несплавлений. Данный метод не требует от сварщика высокой квалификации для того, чтобы выполнить качественное сварное соединение. Кроме этого, простота процесса STT сокращает время обучения сварщиков. Но данный метод предназначен только для сварки корневого слоя шва неповоротных и поворотных стыков труб. Метод STT можно совмещать со многими другими методами сварки, но наиболее предпочтительный — использование самозащитной порошковой проволоки типа Иннершилд. Способ сварки этой проволокой имеет ряд преимуществ перед ручной дуговой сваркой такие, как высокая линейная скорость сварки (14 — 20 м/ч), более высокая эффективность работы сварщика, техника сварки достаточно проста, низкий процент ремонта сварных швов и т. д.

Система автоматической сварки «CRC-Evans AW» предназначена для двусторонней сварки неповоротных стыков труб. Она также имеет ряд преимуществ такие, как сокращение времени сборки стыка, высокая скорость сварки и совмещение сварки корневого шва и «горячего» прохода, компенсация неточностей сборки, обеспечение гарантируемого качества корневого слоя и всего шва в целом.

Если сравнивать эти две технологии (метод STT с применением самозащитной порошковой проволоки типа Иннершилд и CRC-Evans AW), то при данном сравнении метод STT предназначен для сварки как неповоротных, так и поворотных стыков труб, когда CRC-Evans AW предназначен для сварки неповоротных стыков. Но метод STT используется только для сварки корневого слоя шва и при дальнейшей сварке требует использование других технологий. CRC-Evans AW предназначена для сварки всех слоев, особым плюсом является то, что при данной технологии происходит совмещение сварки корневого слоя и «горячего» прохода, что несомненно повышает качество сварного соединения.

В конечном итоге можно сделать вывод, что каждая технология имеет свои достоинства и недостатки. И выбор того или иного метода определяют условия строительства, характеристика трубы, материала, квалификация сварщиков и т. д.

Список использованных источников

РД-25.160.00-КТН-011−10. Сварка при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов / ОАО «АК «Транснефть». — М.: 2009. -189 с.

СНиП 2.05.06−85*. Магистральные трубопроводы / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001. -60 с.

СНиП 2.01.07−85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003. — 44 с.

СНиП 23−01−99. Строительная климатология. / Госстрой России. _М.: ГУП ЦПП, 2000. -58 с.

П.П. Бородавкин. Морские нефтегазовые сооружения: Учебник для вузов. Ч. 1. Конструирование — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. — 555 с.

Ф.М. Мустафин, Н. Г. Блехерова, Л. И. Быков и др., Современные технологии сварки трубопроводов: Учебник — СПб.: Недра, 2010. — 509 с.

Ф.М. Мустафин, Н. Г. Блехерова, О. П. Квятковский и др., Сварка трубопроводов: Учеб. Пособие — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. -350 с.

В.Л. Березин, А. Ф. Суворов. Сварка трубопроводов и конструкций: Учебник для вузов — М.: Недра, 1983 -328 с.

Ф.М. Мустафин, Н. Г. Блехерова, Л. И. Быков и др., Современные технологии сварки трубопроводов: Учебник — СПб.: Недра, 2010. — 509 с.

Л. И. Быков, Ф. М. Мустафин, С. К. Рафиков и др., Типовые расчеты при проектировании, строительстве и ремонте газонефтепроводов: Учеб. пособие для вузов — СПб.: Недра, 2011. — 748 с.