Главная страница
Навигация по странице:

  • 156 3.5.3. Техника сварки М J 3.5.4. Влияние различных сварочных параметров процесса STT

  • CRC-Evans AW

  • Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой 7

  • 4= Гл = С 17 Гк = 3000 С Рис. 1.7. Классификация сварочной дуги по полярности постоянного тока а — прямая полярность б — обратная полярность 15

  • Мустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов. В. П. Кулагин Сварка трубопроводов Учеб пособие Ф. Мм уста фин, СНГ. Б л е херова, оп. Кв я т ко в с кий и др м ООО "Недра бизнесцентр", 2002. 350 с


    НазваниеВ. П. Кулагин Сварка трубопроводов Учеб пособие Ф. Мм уста фин, СНГ. Б л е херова, оп. Кв я т ко в с кий и др м ООО "Недра бизнесцентр", 2002. 350 с
    АнкорМустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов.pdf
    Дата11.04.2017
    Размер4.1 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаМустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов.pdf
    ТипДокументы
    #4705
    КатегорияПромышленность. Энергетика
    страница1 из 25
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

    Ф. М. Мустафин, Н. Г. Блехерова, ОП. Квятковский А. Ф. Суворов, Г. Г. Васильев, И. Ш. Гамбург ЮС. Спектор, НИ. Коновалов, С. А. Котельников Ф. М. Мустафин, Р. А. Харисов СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ Утверждено Редакционно-издательским советом Уфимского государственного нефтяного технического университета в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности 090700 Проектирование, сооружение и эксплуатация
    газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Москва НЕДРА 2002

    УДК 621.774.21 Б Б К 34.641 С 24 Книга выпущена при содействии ООО «СМУ-4» Авторы Ф. М. МУСТАФИН, Н. Г. БЛЕХЕРОВА, ОП. КВЯТКОВСКИЙ, А Ф. СУВОРОВ, Г. Г. ВАСИЛЬЕВ, И. Ш. ГАМБУРГ, Ю. И. СПЕКТОР, НИ. КОНОВАЛОВ, С. А. КОТЕЛЬНИКОВ, Ф. М. МУСТАФИН,
    Р.А.ХАРИСОВ Рецензенты директор ООО "СМУ-4" В. В. Кулаков, замдиректора Уфимского филиала ЦУП ООО "Стройнефть" В. П. Кулагин Сварка трубопроводов Учеб. пособие Ф. ММ уста фин, СНГ. Б л е хер о в а , ОП. Кв я т ко в с кий и др М ООО "Недра-
    Бизнесцентр", 2002.— 350 с.
    ISBN 5-247-03883-5 Рассмотрены теоретические основы сварочного производства, приведены различные виды и технологии сварки трубопроводов, а также применяемые материалы и оборудование. Для специалистов, занятых в области проектирования, строительства, эксплуатации и ремонта трубопроводов, а также для студентов, обучающихся по специальности 090700 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехрани­
    лищ"
    ISBN 5-247-03883-5
    © Коллектив авторов, 2002
    © Оформление. ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002
    ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие б Глава Р Теоретические основы сварки
    1.1. Классификация и сущность сварки V
    1.2. Сварные соединения и швы Д)
    1.3. Термические источники энергии при сварке
    1.4. Физико-химические процессы при сварке (Т)
    1.4.1. Общие сведения 18 1.4.2. Плавление электродного и основного металла 20 1.4.3. Тепловые процессы при сварке (22) L
    1.4.4. Формирование и кристаллизация сварочной ванны . . . 24 1.4.5. Металлургические процессы при сварке (27/ У
    1.4.6. Термический цикл сварки и структура сварного соединения 31 Глава 2. Подготовка труб к сборке и сварке /35) у
    2.1, Входной контроль и подготовка трубу. Газопламенная резка 44 2.2.1. Газовое пламя 46 2.2.2. Оборудование для кислородной резки 49 2.2.3. Техника резки 49 2.2.4. Газы, применяемые при сварке и резке 53 2.2.5. Машинная кислородная резка 56 Глава 3. Виды сварки 61 3.1. Ручная электродуговая сварка 61 3.1.1. Технология ручной дуговой сварки 61 3.1.2. Оборудование для ручной дуговой сварки ($9j
    *-^
    3.1.2.1. Источники питания для ручной дуговой сварки 79 3.1.2.2. Требования к источникам тока при сварке трубопроводов 80 3.1.2.3. Агрегаты с коллекторными генераторами 82 3.1.2.4. Агрегаты с вентильными генераторами 85 3.1.2.5. Агрегаты со сварочными выпрямителями 88 3.2. Сварка под флюсом поворотных стыков '94 3.2.1. Технология сварки под флюсом поворотных стыков на трубосварочных базах (.94) v/
    3
    *

    3.2.2. Оборудование для сварки под флюсом поворотных стыков на трубосварочных базах 109 \J
    3.3. Стыковая контактная сварка трубопроводов 122 3.3.1. Технология И организация стыковой контактной сварки трубопроводов 122 3.3.2. Оборудование для стыковой контактной сварки 131 3.4. Автоматическая дуговая сварка неповоротных стыков трубопроводов порошковой проволокой с принудительным формированием шва 144 3.4.1. Технология автоматической дуговой сварки порошковой проволокой 144
    3.4.2. Оборудование для сварки порошковой проволокой стыков магистральных трубопроводов 149 3.5. Полуавтоматическая сварка труб процессом STT 154 3.5.1. Технология полуавтоматической сварки труб процессом STT 154 3.5.2. Сварка корневого шва неповоротных стыков труб . . . . 156
    3.5.3. Техника сварки М J

    3.5.4. Влияние различных сварочных параметров процесса
    STT на форму корневого шва 162 /
    3.5.5. Основные сварочные параметры ' 163 3.6. Автоматическая сварка труб в среде защитных газов комплексом CRC-Evans AW 170 3.6.1. Технология автоматической сварки труб комплексом
    CRC-Evans AW 170 3.6.2. Оборудование сварочного комплекса CRC-Evans AW . 173 3.7. Полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд 187 3.7.1. Технология полуавтоматической сварки самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд 187 3.7.2. Оборудование и режимы сварки проволокой типа
    Иннершилд 197 3.8. Сварка захлестов и разнотолщинных соединений 198 3.8.1. Сварка захлестов 198 3.8.2. Сварка разнотолщинных соединений труб 202 3.9. Ремонт стыков с помощью сварки 204 Глава 4. Сварочные материалы 208 4.1. Сварочная проволока 208 4.2. Металлические электроды 213 4.3. флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки 226 4.4. Газы, применяемые при электрической сварке плавлением . . 229 4.5. Условия хранения и транспортировки сварочных материалов 230
    ПРЕДИСЛОВИЕ Сварка трубопроводов — основной и наиболее ответственный этап в технологическом процессе строительства трубопроводов, определяющий надежность всей трубопроводной системы в период эксплуатации. Сварочные работы в трубопроводном строительстве непрерывно совершенствуются. В результате автоматизации процессов сварки резко повысились производительность труда, темпы сва- рочно-монтажных работ и качество свариваемых соединений. За последние годы разработаны и широко применяются принципиально новые виды сварки. В книге авторы постарались кратко раскрыть теоретические основы сварочного производства, позволяющие понять физические и химические процессы, происходящие при термическом воздействии на свариваемые детали. Авторы обобщили свой опыт работы при строительстве трубопроводов в Западной Сибири и при строительстве магистрального трубопровода Каспийского трубопроводного консорциума (КТК). В книге рассмотрены технологии ручной электродуговой сварки, сварки под флюсом поворотных стыков на трубосварочных базах, стыковой контактной сварки, сварки порошковой проволокой, полуавтоматической сварки труб процессом STT, автоматической сварки труб в среде защитных газов комплексом фирмы CRC-Evans AW, полуавтоматической сварки самозащитной порошковой проволокой типа Ин- нершилд, сварки захлестов и разнотолщинных соединений, атак же ремонт стыков с помощью сварки. Представлены применяемые сварочные материалы и оборудование. Рассмотрены контроль качества кольцевых сварных соединений трубопроводов и техника безопасности при сварке магистральных и промысловых трубопроводов.
    6
    ГЛАВА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВАРКИ
    1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СУЩНОСТЬ СВАРКИ Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого [4]. Сущность сварки заключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей настолько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи, которые обеспечивают прочность соединения. Так как свариваемые поверхности неоднородны, имеют мак­
    ро- и микронеровности, оксидные пленки, загрязнения, то для сварки необходимо приложить внешнюю энергию. В зависимости от вида энергии различают три класса сварки термический, термомеханический и механический [1]. К термическому классу относят виды сварки, осуществляемой плавлением, те. местным расплавлением соединяемых частей с использованием тепловой энергии дуговую, газовую, элек­
    трошлаковую, электронно-лучевую, плазменно-лучевую, термитную и др. Дуговая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют электрической дугой. Особым видом дуговой сварки является плазменная сварка, при которой нагрев осуществляют сжатой дугой. Газовая сварка — сварка плавлением, при которой кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой сварки.
    Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой
    7
    для нагрева металла используют тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через расплавленный электропроводный шлак. При электронно-лучевой сварке для нагрева соединяемых частей используют энергию электронного луча. Тепло выделяется за счет бомбардировки зоны сварки направленным электронным потоком. Местное расплавление соединяемых частей при лазерной сварке осуществляют энергией светового луча, полученного от оптического квантового генератора — лазера. При термитной сварке используют тепло, образующееся в результате сжигания термит-порошка, состоящего из смеси алюминия и окиси железа. К термомеханическому классу относят виды сварки, при которых используют тепловую энергию и давление контактную, диффузионную, газопрессовую, дугопрессовую и др. Основным видом термомеханического класса является контактная сварка — сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляют теплом, выделяемым при прохождении электрического тока через находящиеся в контакте соединяемые части. Диффузионная сварка — сварка давлением, осуществляемая взаимной диффузией атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической деформации. При прессовых видах сварки соединяемые части могут нагреваться пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки
    (газопрессовая сварка, дугой (дугопрессовая сварка, электро­
    шлаковым процессом (шлакопрессовая сварка, индукционным нагревом (индукционно-прессовая сварка, термитом (термитно- прессовая сварка) и т. п. К механическому классу относят виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления холодную, взрывом, ультразвуковую, трением и др. Холодная сварка — сварка давлением при значительной пластической деформации без внешнего нагрева соединяемых частей. Сварка взрывом — сварка, при которой соединение осуществляется в результате вызванного взрывом соударения быстро движущихся частей.
    8
    Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Сварка трением — сварка давлением, при которой нагрев осуществляется трением, вызываемым вращением свариваемых частей друг относительно друга. Наплавка — это нанесение с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавочные работы выполняют для восстановления размеров изношенных деталей (ремонтная наплавка, восстановительная наплавка) и при изготовлении новых изделий наплавкой на их поверхность слоев металла с особыми свойствами, например с повышенной коррозионной стойкостью, износостойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью. Термическая разделительная резка основана на способности металла сгорать в струе технически чистого кислорода и удалении продуктов сгорания из полости реза. В зависимости от источника тепла, применяемого для резки, различают газовую резку, основанную на использовании тепла газового пламени дуговую резку расплавлением с использованием тепла электрической дуги, обычно горящей между разрезаемым металлом и электродом плазмен- но-дуговую резку (резку сжатой дугой) — особый вид дуговой резки, основанный на выплавлении металла из полости реза направленным потоком плазмы воздушно-плазменную резку, отличающуюся от плазменно-дуговой использованием струи сжатого воздуха. Металл из полости реза в процессе термической резки удаляют термическим способом за счет расплавления и вытекания металла из полости реза химическим способом за счет окисления металла, его превращения в окислы и шлаки, которые также удаляют из полости реза механическим способом за счет механического действия струи воздуха или газа, способствующей выталкиванию жидких и размягченных продуктов из полости реза. При газовой резке одновременно действуют все три способа, при дуговой, плазменно-дуговой и воздушно-плазменной резке действуют преимущественно термический и механический.
    9

    1.2. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ Сварное соединение — это неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварные соединения могут быть стыковыми, угловыми, тавровыми и нахлесточными (рис. 1.1) [7]. Стыковым называется сварное соединение двух элементов, расположенных водной плоскости или на одной поверхности. Рис. 1.1. Сварные соединения а — стыковое б — нахлесточное; в — тавровое г — угловое Угловым называется соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сваренных вместе примыкания их краев.
    Нахлесточным называют сварное соединение, в котором свариваемые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга. Тавровым называется сварное соединение, в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой элемент. Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации металла сварочной ванны.
    Угловой шов — сварной шов углового, таврового и нахлестан­
    ного соединений. Сварные швы могут быть непрерывными, прерывистыми, одно- и многослойными, одно- и двусторонними. Сварные швы, применяемые для фиксации взаимного расположения, размеров и формы собираемых под сварку элементов, называются прихват­
    ками. Для качественного формирования сварного шва делают подготовку кромок под сварку. Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку риса угол разделки кромок а, угол скоса одной кромки р толщина свариваемого металла S, зазор между стыкуемыми кромками Ь, притупление кромки, те. неско- шенная часть торца кромки с. Элементы геометрической формы сварного шва (рис. 1.3, б — высота шва h, ширина шва е, глубина провара Л
    пр
    , усиление (ослабление) шва q. На рис. 1.4 показаны основные положения швов в пространстве.
    1.3. ТЕРМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ПРИ СВАРКЕ Основными термическими источниками энергии тепла) при сварке плавлением являются сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и тепло, выделяемое при элект­
    рошлаковом процессе. Термические источники энергии характеризуются температурой источника, степенью сосредоточенности, определяемой наименьшей площадью нагрева (пятно нагрева, и наибольшей плотностью в пятне нагрева. Эти энергетические характеристики (табл. 1.1) определяют технологические свойства источников нагрева металла при сварке, наплавке и резке. Виды сварочных дуг Источником теплоты при дуговой сварке является сварочная дуга — устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров материалов, используемых при сварке, характеризуемый высокой плотностью тока и высокой температурой. Процесс возникновения сварочной
    13
    Рис. 1.6. Классификация сварочной дуги по подключению к источнику питания а — прямого действия б — косвенного действия в — комбинированная трехфазная) сварке и наплавке трехфазная дуга, возбуждаемая между двумя электродами, а также между каждым электродом и основным металлом, — используется при сварке спиралешовных труб на станках автоматической сварки под флюсом. Породу тока различают дуги, питаемые переменными постоянным током. При применении постоянного тока различают сварку на прямой и обратной полярности (см. рис. 1.7). В первом случае г
    4= Гл = С
    17
    Г
    к
    = 3000 С Рис. 1.7. Классификация сварочной дуги по полярности постоянного тока а — прямая полярность б — обратная полярность
    15
    электрод подключается к отрицательному полюсу и служит катодом, а изделие — к положительному полюсу и служит анодом во втором случае электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом, а изделие — к отрицательному и служит катодом. В зависимости от материала электрода различают дуги между неплавящимися электродами (угольными или вольфрамовыми) и плавящимися металлическими электродами. Сварочная дуга обладает рядом физических и технологических свойств, от которых зависит эффективность использования дуги для сварки. К физическим свойствам относят электрические, электромагнитные, кинетические, температурные, световые. Основными технологическими свойствами являются мощность дуги, пространственная устойчивость, саморегулирование. Электрические свойства дуги Для образования и поддержания горения дуги необходимо иметь в пространстве между электродами электрически заряженные частицы — электроны, положительные и отрицательные ионы. Процесс образования ионов и электронов называется ионизацией а газ, содержащий электроны и ионы, ионизированным. Ионизация дугового промежутка происходит вовремя зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. В дуговом промежутке выделяют следующие области рис. 1.8): катодную к и анодную L
    a
    , где наблюдается значительное падение напряжения, вызванное образованием около электродов пространственных зарядов (скоплением заряженных частиц, и расположенную между ними область дугового разряда, называемую столбом дуги с. На поверхности анода и катода образуются электродные пятна, представляющие собой основания столба дуги, через которые проходит весь сварочный ток. Электродные пятна выделяются яркостью свечения. Общая длина сварочной дуги д равна сумме длин всех трех областей
    I
    A
    = I
    K
    + I
    c
    + I
    a
    , где к — длина катодной области, равная примерно Ю- 5
    см с — длина столба дуги а — длина анодной области, равная примерно 10


    3
    — Ю- 4
    см. Общее напряжение сварочной дуги соответственно слагается из суммы падений напряжений в отдельных областях дуги
    С/
    д
    = к U
    c
    + U
    a
    , где Up, U
    K
    , U
    c
    , U
    a
    — соответственно падение напряжения общее на дуге, в катодной области, столбе дуги и анодной области, В.
    16
    Рис. 1.8. Схема сварочной дуги и падения напряжения в ней
    1 — электрод 2 — изделие 3 — анодное пятно 4 — анодная область дуги
    5 — столб дуги 6 — катодная область дуги 7 — катодное пятно Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины описывается уравнением да + Ы
    д
    , где а — сумма падений напряжения в прикатодной и прианодной областях, В д — длина столба дуги, мм b — удельное падение напряжения в дуге, отнесенное к 1 мм столба дуги, В/мм. Тепловая мощность дуги Основной характеристикой сварочной дуги как источника энергии для сварки является эффективная тепловая мощность д и. Эффективная тепловая мощность источника сварочного нагрева — это количество теплоты, введенное в металл за единицу времени и затраченное на его нагрев. Эффективная тепловая мощность является частью общей тепловой мощности дуги q, так как некоторое количество тепла дуги непроизводительно расходуется на теплоотвод в металле, излучение, нагрев капель при разбрызгивании. Отношение эффективной тепловой мощности к полной тепловой мощности источника теплоты называется эффективным коэффициентом полезного действия (кпд) процесса нагрева Пи - Ж

      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25
    написать администратору сайта