Технологический процесс сварки трубопроводов

В зависимости от способа проведения работ технологии сварки трубопроводов относят к механическим, термическим и объединяющим оба варианта. Термическими считаются все виды сваривания плавлением дугой, плазменным, газовым, лазерным и другими способами. Класс термомеханических сварочных процессов объединяет контактную стыковую сварку с выполняемой посредством магнитоуправляемой дуги.

Из механических технологий для соединения труб применяют способы ее проведения взрывом, а также трением. Самое широкое применение получил технологический процесс сварки магистральных трубопроводов дугой, позволяющий соединять трубы в самых разных пространственных положениях. Причем скорость движения электрода по диаметру стыка достигает 20 м/ч в ручном сваривании и 60 м/ч при автоматизированном режиме. Возможность проведения дугового сварочного процесса под флюсом существует только при способности стыка к вращению.

Способы сварки труб

Использование механизированной сварки целесообразно для монтажа секций, состоящих из двух и больше труб больших диаметров. В случае невозможности выполнения автоматической сварки производится ручная дуговая сварка трубопроводов. В работе с трубами малого диаметра эффективна сварка автоматом с магнитоуправляемой дугой, называемая еще дугоконтактной.

Ее отличие от традиционной контактной стыковой сварки состоит в особом методе нагревания соединяемых кромок. Оно проводится за счет высокоскоростного вращения дуги действием магнитного поля вдоль периметра кромок стыкуемых труб.

К результативным разновидностям сварки технологических трубопроводов относят операции присоединения труб при помощи порошковой проволоки, позволяющий добиваться принудительного образования шва. Защитные функции при этом возлагаются на порошкообразный состав, наполняющий внутреннюю полость металлической электродной проволоки. В ходе выполнения работ сварочная головка с формирующим приспособлением передвигаются во время кристаллизации ванны вдоль окружности стыка трубы снизу вверх.

Для сварки стальных трубопроводов нашел применение лазерный способ, позволяющий развивать скорость процесса до 300 м/ч. А стыковым методом контактной сварки можно производить соединение труб в автоматическом режиме согласно заданному алгоритму программы с беспрерывным оплавлением. Причем сварка одного трубопроводного стыка среднего диаметра длится в пределах 15 минут.

До проведения работ по монтажу технологической картой сварки трубопроводов предусмотрено прохождение трубами и другими комплектующими элементами контроля на соответствие требуемым параметрам стандартов с техническими условиями. Соединяющие изделия должны подходить по форме к концам труб, а скосы кромок быть выполненными в соответствии с предстоящим процессом сварки определенным способом.

Если установлены несоответствия, необходима специальная механическая обработка свариваемых кромок, что предусмотрено нормами времени на сварку. Малых диаметров трубы обрабатывают шлифмашинками, труборезами, торцевателями либо фаскоснимателями. Трубы значительных габаритов требуют применения фрезерных машин либо резки гидроабразивным способом. В случае необходимости, например, для осуществления захлеста либо врезки катушки, возможна термическая подготовка кромок различными методами, такими как воздушно-плазменная и газокислородная резка, применение особых электродов, не требующих предварительной механической обработки.

Особенности сварочного процесса

Прежде чем начинать сборку труб, их сначала очищают, извлекая из внутренней области грязь, землю и снег. После этого проводят зачистку до блеска металла (более чем на 1 см) примыкающих к кромкам частей трубы с самими кромками, а также деталей для соединения. На такое же расстояние от стыка требуется правилами сварки трубопроводов ошлифовка примыкающего к присоединяемому концу трубы отрезка усиления ее внешнего шва, выполненного на заводе.

Обычно заводские трубы поставляются уже с разделанными кромками под выполнение ручной дуговой сварки. Однако для трубопроводных магистралей значительных диаметров необходима особая разделка под выполнение внутреннего подварочного шва.

В сборке труб нужно строго соблюдать перпендикулярность трубопроводных осей со стыками с отклонением не более чем в 2 мм. При этом зазор должен быть равномерным на всей протяженности периметра соединения, а возможные смещения кромок и продольности заводских швов соответствовать нормам допускаемых величин, установленных к сварке трубопроводов высокого давления или распределительных магистралей. При отсутствии возможности соответствия нормативным значениям необходим дополнительный контроль полученного соединения на месте стыка с помощью ультразвука.

В регулировании термического процесса сваривания труб немаловажной частью технологии служит предварительный подогрев, существенно влияющий на характеристики и структуру получаемого шва. В слишком быстром охлаждении металлического расплава вероятно образование закалочных структур в нем и холодных трещин в шве, преимущественно это касается сварки нержавеющих трубопроводов, довольно чувствительных к влиянию температурных режимов.

Регулируют скорость остывания участка термообработки, задавая первичную ее температуру посредством предварительного разогревания. Его осуществляют специальными устройствами, равномерно нагревая кромки по всей длине свариваемого периметру на ширину около 7,5 см влево и вправо от шва.

Операция сварки ведется с поперечными колебательными движениями электродов в направлении снизу вверх. Расстоянием, разделяющим стык частей труб, определяется амплитуда этих колебаний. Работы на оборудовании для сварки полиэтиленовых трубопроводов при помощи газозащитных электродов в ходе обработки корня шва производят без использования колебательных движений. В данном случае электродным краем упираются в кромки привариваемых труб.

Популярная поточно-расчлененная методика сварки труб предполагает обработку одним сварщиком отдельного участка шва. Исходя из количества задействованных рабочих на каждом стыке, определяется расположение с протяженностью швов. Если соединение трубы производят двое, то сварка, выполняемая ими вдоль периметра, должна выполняться снизу вверх от начала в противоположенных направлениях.