Svařování trubek velkých průměrů

Pro výrobu trubek velkého průměru se používá svařování pod tavidlem. Jako polotovar při výrobě trubek obloukovým svařováním pod vrstvou tavidla s přímým švem se používá ocelový plech válcovaný za tepla o měřené délce 6,0 – 12,5 m a trubky se spirálovým švem – plech válcovaný za tepla v válce z uhlíkových a nízkolegovaných ocelí. Posloupnost technologických operací při svařování trubek s rovným a spirálovým švem je znázorněna na Obr. 9.15.

Obr. 9.15. systém svařování podélný (A) a spátsvařované (b) trubky pod vrstvou tavidla: 1– svařovaná trubka; 2 – svářečka; 3 – přívod tavidla

Сварка прямошовных труб осуществляется двумя дугами, горя­щими в одну ванну. Электроды устанавливаются под углом 1,05 рад к образующей трубы. Скорость сварки наружного шва 160 м/ч, внутреннего шва – 100 – 120 м/ч.

При наружной сварке обе дуги питаются переменным током от сварочных трансформаторов. При сварке внутренних швов питание первой дуги осуществляется постоянным током от сварочных пре­образователей, а питание второй дуги – переменным током от сва­рочных трансформаторов.

Заготовки, сформованные из целого листа, “карт” и полуци­линдров, подвергают сварке двусторонними сварными швами или односторонним швом с глубоким проплавлением и обратным фор­мированием шва на флюсомедной подушке. Наружные сварные швы могут быть выполнены по двум схемам: а) заготовка движется под неподвижной сварочной головкой (сварочные станы в этом случае называются непрерывными); б) заготовка неподвижна, а движется сварочная головка. Сварка осуществляется за один рабо­чий ход сварочной головки, а обратный ход головки (возврат) яв­ляется холостым (станы называются проходными). В проходных станах сваривают заготовки, собранные на прихватках, в непре­рывных – без прихваток.

Принципиальных отличий в конструкциях станов для сварки наружных и внутренних швов труб, свариваемых из целого листа, “карт” и полуцилиндров нет, поэтому рассмотрена работа стана и других вспомогательных установок на примере оборудования, предназначенного для сварки труб из двух полуцилиндров.

Предварительно сформованные полуцилиндры поступают на участок укладки, где комплектуются попарно с помощью укладчи­ка и осуществляется операция выравнивания кромок в горизон­тальной плоскости с целью облегчения задачи их в сборочное уст­ройство.

Zarovnané polotovary jsou přiváděny do montážního zařízení, které je navrženo pro sestavení dvou půlválců a jejich podávání do mlýna pro nanesení prvního vnějšího švu.

Dodatečné tváření, sbližování hran dvou půlválců a svařování jednoho podélného svaru se provádí v první externí svařovací stolici. Druhý vnější šev se aplikuje ve druhé externí svařovací stanici.

Mlýn se skládá ze vstupního a výstupního válečkového stolu, bloku stojanů, svařovacího stroje a bloku se svařovacím a tavidlem.

Блок клетей имеет три клети с горизонтальными приводными валками и две клети с вертикальными неприводными валками сва­рочной клети, токосъемники, направляющие ножи первой и второй клети с вертикальными валками. Первая клеть с горизонтальными валками служит для подачи заготовок в зону сварки и сборки. В клетях с вертикальными валками осуществляются доформовка и сведение кромок трубной заготовки.

Svařovací stojan slouží ke kvalitní montáži obrobku a hustému přitlačení hran obrobku k měděným plátům housenky, aby nedocházelo k propálení a úniku tekutého kovu při procesu svařování. Stojan se skládá ze dvou svislých rámů, devíti válečkových klecí se svorkami, čtyř sběračů proudu, šesti výztužných žeber a čtyř párů přítlačných mechanismů pro nastavení svařovacího stojanu.

Сварку проводят при помощи сварочного автомата одновремен­но двумя или тремя дугами, причем первый по ходу сварки элект­род с помощью специального механизма колеблется поперек оси шва с частотой 10-22 колебания в 1 с и амплитудой 2-6 мм. Колебание электрода поперек оси шва дает возможность за счет уменьшения длины сварочной ванны избежать образования подре­зов с одновременным увеличением скорости сварки.

Сила тока при сварке наружных и внутренних швов составляет 800 – 1100 А для первой дуги и 1050 – 1350 А для второй дуги, на­пряжение соответственно 40 – 55 и 50 – 65 В.

Rychlost svařování závisí na tloušťce stěny trubky:

Сварку проводят электродной проволокой диаметром 4-5 мм при рабочих сварочных токах до 1800 А. Высокие скорости сварки (до 200 м/ч) достигаются за счет применения пемзовидного флюса марки АН-60 (40% марганцевой руды, 38% кварцевого песка и 13% плавикового шпата). Скорость подачи электродной проволоки может изменяться в пределах 60 – 300 м/ч.

Tavidlo mlýna se skládá z tavidlové aparatury, vzduchových a tavicích systémů a slouží k přivádění tavidla do svařovací zóny, odebírání tavidla pro další použití, jakož i k odsávání plynu a prachu za provozu.

Po nanesení jednoho vnějšího švu se poloválce přivedou do speciálního zařízení určeného k odstranění krusty tavidla z vnějšího švu a vyčištění vnitřního povrchu trubek od vodního kamene před aplikací druhého vnějšího švu. Konstrukce zařízení a technologie aplikace druhého švu jsou podobné těm, které jsou uvažovány.

Сваренная двумя наружными швами заготовка поступает на станы для сварки внутренних швов. Стан для внутренней сварки труб (рис. 9.16) состоит из тележки 1 pro dodávání svařovaných trubek, kozlíků 2, po které se vozík pohybuje, tyče 5, na jehož konci jsou namontovány svařovací hlavy 4, a balkon se svařovacím a tavícím zařízením.

Obr. 9.16. Celkový pohled na mlýn pro vnitřní svařování trubek

Труба, поданная по рольгангу 5, zastaví se s důrazem 6 pod vozíkem, zvednutý kolébkami 7 тележки и поднимается ими на уровень штанги 5. Люльки оборудованы механизмом пово­рота, который поворачивает трубу швом книзу. После этого труба надвигается на штангу с помощью тележки, перемещающейся по эстакаде. Сварочная и флюсовая аппаратура включается, после че­го происходит сварка шва трубы со скоростью 80 – 250 м/ч. При этом используют две дуги с поперечными колебаниями первого по ходу сварки электрода. Частота колебаний 10 – 22 с -1 , амплитуда 2-6 мм.

После сварки одного внутреннего шва заготовки поступают на машину для очистки внутренней поверхности труб от остатков флюса, шлака и окалины. Машина наклоняет трубу, и потоки воз­духа от вентилятора сдувают пыль в специальный бункер. Очи­щенные трубы поступают на сварку второго внутреннего шва с по­следующей очисткой на аналогичной установке.

Svařované trubky procházejí ultrazvukovým testováním s dešifrováním vad na rentgenových strojích a vstupují do oddělení povrchové úpravy trubek.

V tabulce 9.6 a 9.7 ukazují charakteristiky fréz pro vnější a vnitřní svařování trubek.

Tabulka 9.6. Charakteristika externí svařovny trubek

Tabulka 9.7. Charakteristika stroje na svařování vnitřních trubek

Svařování trubek se spirálovým švem (viz obr. 9.15, b) se provádí třemi svařovacími hlavami. Okraje pásu, když se k nim během lisovacího procesu přiblíží, se nejprve svaří vnitřní svařovací hlavou. Současně, aby byl zajištěn vysoce kvalitní šev, vzdálenost mezi okraji by neměla přesáhnout 0,2 – 0,3 mm. Svařovací hlava je napájena stejnosměrným i střídavým proudem. Instalace tří svařovacích hlav zajišťuje vysokou rychlost svařování 1,5 – 2,0 m/min. Výstupní rychlost potrubí je:

kde V_CВ – скорость сварки.

Na moderních TESA 530-1420 se svařování trubek se spirálovým švem provádí ve dvou nebo tří vrstvách.

Svařování trubek o průměru 530 – 820 mm se provádí ve dvou vrstvách. Hloubka průniku vnitřního pracovního švu je 0,6 – 0,7 tloušťky stěny v místě styku okraje pásu s návinem trubky. Vnější šev je proveden půl otáčkou spirály s hloubkou průniku, která zajišťuje přesah s vnitřním švem o 2–3 mm.

На отечественных ТЭСА 1020 и 1420 применяется трехслойная сварка спирального шва. В месте схождения кромок ленты и пер­вого витка трубы накладывается первый внутренний технологиче­ский шов, назначение которого – устранить возможность смещения кромок при наложении рабочих швов. Через полвитка после тех­нологического шва накладывается наружный рабочий шов и через шаг спирали от первого внутреннего шва – второй внутренний ра­бочий шов, полностью переваривающий технологический шов. Сварка внутреннего шва осуществляется сварочным автоматом мо­дели У-124, состоящим из двух головок. Первая головка сваривает технологический шов (технологическая головка), а вторая головка сваривает внутренний рабочий шов (рабочая головка).

Použití třívrstvého svařování trubek o průměru 1020 1420 mm umožňuje dosáhnout vyšších rychlostí svařování (1,8 – 2 m/min) a lepší kvality vyráběných trubek díky zaručené absenci horkých trhlin ve spirálovém švu.

В табл. 9.8 приведена характеристика некоторых современных станов спиральной сварки.

Tabulka 9.8. Charakterizace некоторых установок для спиральной сварки труб

Svařování trubek velkého průměru v Moskvě a Moskevské oblasti

Kontaktní svařování je založeno na uvolnění maximálního množství tepla při průchodu proudu kontaktním bodem svařovaných hran. Rozlišujte odporové svařování a bleskové svařování. Při odporovém svařování se hrany zahřejí pod teplotu tavení a dochází ke svařování tlakem; během bleskového svařování se povrch svařovaných hran zahřeje na teplotu tavení a proces svařování je mezistupněm mezi tlakovým svařováním a bleskovým svařováním. Odporové svařování je široce používáno pro výrobu trubek malých a středních průměrů (8-426 mm). Pro výrobu trubek s velkým průměrem (426-820 mm) bylo použito odporové svařování bleskem a nyní je nahrazováno svařováním pod tavidlem.

Náklady na svařování trubek velkého průměru

Fotografie svařování trubek velkého průměru

Specifikace pro trubky velkého průměru

Podle GOST 20295 (svařované ocelové trubky s rovným švem, stejně jako trubky se spirálovým švem) je průměr hlavních trubek v rozmezí 114-1420 mm.

Магистральные трубы больших диаметров бывают трех типов:

Тип 1 — прямошовные диаметром 114—530 мм, изготовленные контактной сваркой током

Univerzální elektricky svařované trubky o průměru 426-1620 mm se dělí do 2 tříd:

– s řeznými konci a odstraňováním otřepů;

– žádné ořezávání nebo odstraňování otřepů.

Teoretická hmotnost se vypočítá zvýšením hmotnosti trubky GOST 10704 o 1% v důsledku zesílení švu.

Při výrobě elektrosvařovaných trubek s rovným švem do 820 mm je povolen jeden podélný a jeden příčný šev. Při výrobě trubek většího průměru je povoleno použít dva podélné a jeden příčný švy. Při použití příčného švu (když jsou dvě krátké trubky svařeny dohromady z výroby) musí být vzájemné posunutí podélných švů nejméně 100 mm. V tomto případě se podle technických požadavků nejprve vytvoří vnější šev, poté vnitřní.

Kromě GOST lze z plášťů vyrábět trubky velkého průměru podle specifikací (například TU 14-3R-56-2001, TU 14-3R-96-2007 atd.). Podle specifikací se výrazně rozšiřuje seznam názvosloví průměrů a tlouštěk trubek. Při výrobě elektricky svařovaných trubek ze skořepin je povoleno použít požadovaný počet příčných švů v závislosti na délce skořepin. Vzájemné přesazení podélných švů musí být nejméně 200 mm.