Сварка участка трубопровода Ø1220´16 мм протяженностью 100 км с применением процесса Иннершилд

 

2.9. Печь

Печь СНО-5,5.5/5-И2 используют для прокаливания на трубосварочных базах флюса и электродов при температуре до 500 ºС.

Табл. 2.9.1 - Техническая характеристика СНО-5,5.5/5- И2

Показатели	СНО-5,5.5/5- И2
Мощность печи, кВт	10
Напряжение питания, В	380(3-50 Гц)
Размеры рабочего пространства, мм	500х500х500
Габаритные размеры, мм	870х1320х1015
Масса станка, кг	200

 

2.10. Станок  СПК

Для изменения геометрии кромок (снятия фасок) и зачистки поверхности трубы, примыкающей к кромке изнутри и снаружи, применяют лобовой станок СПК-121А.

В трассовых условиях станок перемещают от трубы к трубе трактором-трубоукладчиком, на котором установлена станция питания станка. На трубосварочной базе станок подвешивают на тали и помещают в будке, где обрабатываются кромки труб, которые подаются на рольганге.

 

Табл. 2.10.1 - Техническая характеристика СПК-121А

Показатели	СПК-121А
Диаметр обрабатываемых труб, мм	1020,1220
Толщина стенки, мм	12-21
Подача планшайбы, мм/об	0,13
Частота вращения планшайбы, с-1	0,4
Скорость быстрого перемещения планшайбы, мм/мин	33
Наибольшая длина хода планшайбы, мм	150
Производительность, кромок/ч	7-8
Давление в гидросистеме центратора, МПа	10
Число жимков в ряду	12
Расстояние между двумя фиксирующими рядами, мм	1300
Габаритные размеры, мм	3260х1450х2020
Масса станка, кг	4000

 

2.11. Механизм подачи проволоки

Подающий механизм полузакрытого типа, внутри которого установлен 4-х роликовый редукторный привод CWF 5110, электромагнитный клапан, плата управления и газовый тракт. Органы управления сварочным режимом расположены на лицевой панели. Снаружи на отдельном кронштейне расположена кассета и тормозное устройство. Механизм подачи может быть использован при работе непосредственно с полной бухтой электродной проволоки, уложенной на разматывающее устройство. Стыковочный узел с горелкой может быть двух видов: с евроразъемом или втычным соединением, что позволяет свободно работать с любым типом современных горелок.

 

 

 

 

 

 

Табл. 2.11.1 - Техническая характеристика подающего механизма ПДГО-510

Показатели	ПДГО-510
Номинальный ток (ПВ 60%, цикл 10 мин.), а	315 (500)
Диаметр электродной проволоки,  мм	1,2-2,0 (С), 1,6-3,2 (П)
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	70-1100
Источник сварочного тока	ВД-306ДК (ВД-506ДК)
Пределы регулирования сварочного тока, а	12-360 (35-500)
Пределы регулирования напряжения, В	22-34
Габариты источника сварочного тока, мм	390´600´385
Масса, кг: подающего устройства источника сварочного тока	15 140 (160)

 

2.12. Материалы

На трубосварочной базе для сварки под флюсом труб из марки стали Х56 с нормальным пределом прочности до 489 МПа включительно применяем комбинацию «флюс + проволока»:

• ОК Flux 10.71 (ESAB) + ОК Autrod12.24 (ESAB);
• АН-47 + Св-08ГА

3. Сборка и технология сварки трубных секций в трассовых условиях поточным методом с применением процесса сварки Иннершилд

При поточно-групповом методе (ПГМ) головная группа сварщиков выполняет корневой и остальные слои с применением процесса Иннершилд. При сварке слоев шва работу выполняют несколько пар сварщиков, каждая из которых работает на своем стыке, выполняя его до конца.

При поточном методе строительства укрупненными бригадами группы или звенья работающих выполняют следующие функции.

Звено подготовительных работ при ПГМ обычно состоит из пяти человек (машинист крана-трубоукладчика, слесарь-трубоукладчик, такелажник, газорезчик и машинист передвижной электростанции) и выполняет подборку секций труб (по герметическим размерам) и подготовку труб к сварке.

Головная группа при ПГМ имеет обычно 10 человек (бригадир, машинист крана-трубоукладчика, два слесаря-трубоукладчика, машинист сварочного агрегата, бульдозерист, четыре электросварщика) и выполняет следующие работы: подвоз с помощью трубоукладчика очередной секции труб и установку ее на центраторе, предварительный подогрев, центровку стыка и установку зазора, сварку, зачистку и шлифовку корневого слоя, сварку «горячего» прохода, перемещение внутреннего центратора и оборудования в исходное положение к месту сборки и сварки следующего стыка.

Сварку корневого слоя выполняют одновременно четыре сварщика и начальные участки швов, выполняемые третьим и четвертым сварщиками, удаляют абразивным кругом на длине 15— 20 мм во избежание непроваров.

Шлифовку корневого слоя часто совмещают по времени со сваркой корневого слоя шва и «горячего» прохода. «Горячий» проход выполняют те же четыре сварщика. После выполнения «горячего» прохода проводят следующие операции: трубоукладчиком поднимают секцию вверх, под свободный конец подкладывают лежку (или инвентарную опору), секцию плавно опускают, трубоукладчик перемещается за следующей секцией, жимки центратора отходят от поверхности трубы и бульдозер перемещает его к следующему стыку, где другая группа сварщиков сваривает оставшиеся слои.

4. Расчет разжимного усилия центратора ЦВ-124П

Гидравлический центратор разработан в СКБ «Газстроймашина» и применяется для сборки стыков трубопроводов диаметром 325—1420 мм. Работа внутреннего гидравлического центратора основана на действии клинового зажима. Два конических клина устанавливают в жестком корпусе. Под действием давления масла, подаваемого в цилиндры, концы клиньев воздействуют через ролики на два ряда независимых рычагов-жимков. На первом этапе центровки зажимается торец трубы с помощью левого ряда рычагов-жимков. Затем устанавливают вторую трубу с необходимым зазором и разжимают правый ряд рычагов-жимков. Таким образом, торцы приобретают форму, а трубы устанавливаются с требуемым положением осей в пространстве. После сварки корневого слоя шва масло сливается из полости цилиндров и клиновые зажимы под действием пружины перемещаются в исходное положение, освобождая трубы от действия рычагов-жимков. Конические клиновые устройства имеют две разновидности: с многоскосым клином и с конусом. В клиновом устройстве возникают значительные контактные напряжения между роликом и конусом, что ограничивает увеличение разжимного усилия. При расположении рычагов-жимков вокруг конуса общее усилие ряда на поверхность трубы:

где Q – усилие на штоке конического клина, кг:

 

где S – площадь сечения штока, см2:

 

где d – диаметр штока (d = 11,23 см).

g - разжимное усилие пружины:

 

α - угол скоса конического клина (α=11°).

φ – угол трения:

 

где f – коэффициент трения скольжения (f = 0,55);

- приведенный угол трения рычагов-жимков:

 

где l - расстояние от центра шарнира до середины направляющей рычага, l=174,25 мм; а - длина направляющей рычага, а = 338,25 мм; - коэффициент трения скольжения двухопорного рычага,

 

Усилие, оказываемое жимком на поверхность трубы, Fi = F/n, где п — число жимков в одном ряду центратора. Fi = F/n = 2380/16 = 148,75 Н;

Возникающие напряжения при контакте клина с роликом в общем случае можно выразить

где α1 - коэффициент, зависящий от отношения А/В (α1 = 0,9);

 

где R2 - радиус конуса в расчетном сечении, R2 = 0,23 м; R1 - радиус ролика, R1 = 0,031 м;

P - нормальная сила на площадку контакта,

 Н;

Е - модуль упругости стали, ;

 Н;

Принимаем F = 800 кН;

5. Работы при выполнении захлеста

5.1. Технология производства работ  на захлестах

В процессе монтажа магистральных газонефтепроводов оставляют технологические разрывы трубопровода, которые выполняют в виде захлеста.

Один из наиболее удобных вариантов монтажа предусматривает схему, когда оба конца трубопровода не засыпаны землей на расстоянии 60—80 м от планируемого места захлестного стыка (приложение Б).

При выполнении захлеста в условиях свободного перемещения трубопровода работы проводят в следующей последовательности.

Один из концов трубопровода А заранее подготавливают под сварку и укладывают трубоукладчиком на опоры высотой 50—60 см по оси трубопровода.

Затем плеть Б, образующую другой участок трубопровода, поднимают трубоукладчиком рядом с первой и производят разметку места реза с применением унифицированного шаблона, обеспечивая припуск 25—50 мм по отношению к концу плети Л.

Далее производят газовую резку и формирующую разделку с помощью унифицированной кромкорезательной машины и поверхность обрабатывают шлифовальной машиной.

В процессе центровки производят подъем обрезанной плети Б трубоукладчиком на высоту до 1 м на расстоянии 25—30 м от конца. Упругое провисание обрезанного торца позволяет совместить один торец с другим, при этом не допускается строповка плети для подъема в местах расположения кольцевых сварных швов.

При центровке используют звеньевой центратор, добиваясь чтобы смещение кромок в потолочной части кольцевого стыка не было более 1 мм, а в остальной части периметра не более 3 мм.

В процессе монтажа захлесточного стыка запрещается обеспечивать зазор, используя натяжение или изгиб трубы силовыми механизмами и производить нагрев за пределами зоны сварного стыка. В летнее время сварку выполняют при минимальной суточной температуре во избежание опасного уровня напряжений в сварном соединении. После центровки допускается выполнение прихваток, которые в процессе сварки удаляют. Независимо от толщины стенки трубы зазор под сварку составляет 2,5±0,5 мм. Перед сваркой выполняют предварительный подогрев. Сварку захлесточных стыков выполняют не менее двух сварщиков без перерыва с полным завершением работ.

В зависимости от конкретных условий строительства возможны варианты захлестов, когда один из концов трубопровода А защемлен, засыпан замлей или соединен с крановым узлом, а другой Б имеет свободное перемещение и оба конца соединяемых участков защемлены. Для указанных вариантов предусматривается установка катушек длиной не менее 1 диаметра трубы.

5.2. Оборудование  для проведения работ на захлестах

5.2.1. Машина  для газовой резки

Табл. 5.1 - Техническая характеристика машины «Орбита-БМ»

Диаметр труб, мм	530-1420
Толщина стенка, мм	5-75
Температура эксплуатации, °С	(-30) ÷ (+40)
Относительная влажность воздуха, %	90
Потребляемая мощность, кВт при напряжении 220 В при напряжении 24 В	0,11 0,1
Число резаков (РМ-3Р)	2
Скорость перемещения резака, мм/мин	100-1200
Регулирование скорости	Плавное
Точность резака, мм	±1
Давление газа, МПа: кислорода ацетилена заменителя ацетилена	До 0,6 Не менее 0,01 0,02
Наибольший расход газа на резак, м3/ч кислорода ацетилена природного газа пропана-бутана	12 0,55 0,8 0,4
Масса машины, кг	105
Габаритные размеры ходовой части, мм	314´518´447

 

5.2.2. Баллоны  для сжатых газов

Табл. 5.2 - Сводная таблица характеристик газовых баллонов

Характеристика баллона	Кислород	Ацетилен	Пропан
Размеры, мм:
Высота	1370	1370	950
Диаметр	219	219	309
Масса без газа, кг	67	83	35
Давление газа, МПа	15	2	1,6
Состояние газа	Сжатый	Растворенный	Сжиженный
Емкость, дм3	40	40	50
Количество газа	6м3	5,32 м3	24 кг