Автоматическая сварка трубопроводов в среде углекислого газа.

Комплект оборудования для автоматической сварки в среде углекислого газа состоит из источника сварочного тока, сварочной головки, механизма для подачи в зону дуги проволоки, устройства для перемещения головки или изделия при сварке, баллона или группы баллонов с углекислым газом и газовой аппаратуры (подогревателя, редуктора,    расходомера, осушителя).

Автоматическая сварка неповоротных стыков в среде углекислого газа на трассе применяется с использованием установок CRC-EVANS и поточно-расчлененного метода организации сварочных работ. Процесс сварки выполняют бригады, состоящие из нескольких звеньев. Технологический процесс автоматической сварки неповоротных стыков трубопроводов диаметром 630—1420 мм, применяемый в России, предусматривает следующие основные операции (рис. 6.4).

Отдельные трубы или секции развозят (с опережением сварочных работ на 8—10 км) и раскладывают на инвентарные лежки на высоте 450 мм без разрывов под углом 15—20° к оси траншеи таким образом, чтобы к торцам труб был свободный доступ. Транспортное звено состоит из машиниста-трубоукладчика и двух слесарей. Звено раскладки лежек и установки поясов состоит из тракториста и двух слесарей.

Первая технологическая операция предусматривает изменение геометрии кромок труб с целью увеличения производительности сварочных работ на 50% и исключения операции по зачистке кромок перед сваркой. Обработка кромок производится непосредственно на бровке траншеи с помощью машины, оснащенной шестью резцами и щетками.

Зачистные машины подвешиваются к трубоукладчику и перемещаются от одной трубы к другой. Для подготовки кромок в сборочно-сварочной колонне используются две машины. Звено подготовки труб состоит из двух машинистов-трубоукладчиков и двух операторов, обслуживающих машины по обработке кромок. Время обработки одного торца трубы составляет 4—6 мин. Для устойчивого оплавления вертикальных кромок при большой толщине стенок труб целесообразно проводить скос кромок (таб. 6.5),

 После зачистки кромок на одном конце трубы закрепляется по шаблону металлическая лента, по которой в дальнейшем перемещаются сварочные автоматы, обеспечивающие выполнение наружных слоев шва. При необходимости в зимнее время комплектуют звено сушки стыков перед сваркой от наледи и снега. Предварительный подогрев концов труб производят установкой индукционного нагрева или внутренней кольцевой пропановой горелкой. Температура стыка перед сваркой корня шва должна быть не менее 50°С.

Затем осуществляется сборка стыков труб под сварку с помощью самоходного внутреннего пневматического центратора. Сборка выполняется без зазора. На этой операции используются два крана-трубоукладчика. С помощью первого крана-трубоукладчика осуществляется центровка труб, а второй — с трубой выходит на исходную позицию.

Первый корневой слой, обеспечивающий надежный провар внутренних кромок стыка, выполняют одновременно несколько автоматов, которые устанавливаются между рядами жимков внутреннего центратора. Сварочная секция машины может иметь 4, 6, 8 сварочных головок, рассчитанных на применение труб диаметром от 609 до 1524 мм.

Каждый автомат сваривает определенную часть окружности стыка. Сварка ведется одновременно несколькими автоматами, которые перемещаются из своих исходных позиций сверху вниз, обеспечивая наложение корневого шва одной половины окружности (рис. 6.5). После сварки правой половины окружности стыка другая группа автоматов заваривает через 10 с левую половину. Продолжительность циклов сварки внутреннего корневого слоя составляет 50—55 с. Звено сборки и сварки корневого шва состоит из 8 человек: бригадира, двух машинистов-трубоукладчиков, машиниста сварочной установки, трех слесарей и оператора для внутренней сварки.

Сварочный процесс осуществляется тонкой электродной проволокой марки K-Nova класса ER7OS-6 диаметром 0,9 мм.

До окончания сварки корневого слоя шва начинается наложение наружного слоя двумя самоходными автоматами, перемещающимися по ранее установленной ленте сверху вниз. Два автомата заваривают свою часть окружности стыка. В качестве защитной среды зоны сварки применяется углекислый газ. Звено сварки второго слоя шва состоит из двух сварщиков и подручного, которые начинают работу через 20—25 с после начала сварки внутреннего корневого шва.

При вынужденном перерыве сварки более 10 мин перед сваркой второго слоя шва необходимо провести подогрев до 150—200°С, и далее эту температуру выдерживают до возобновления процесса сварки.

Укладку конца трубы на лежку и перемещение центратора со сварочными головками на очередную позицию проводят только после окончания сварки второго слоя. Число заполняющих слоев n зависит от толщины δ стенки труб:

После сварки второго слоя шва автоматы снимаются с ленты и переносятся к следующему стыку, а поверхность шва зачищается от брызг, окалины и шлака круглыми металлическими щетками и шлифовальными кругами.

Сварка заполняющих слоев ведется двумя автоматическими установками, перемещающимися сверху вниз (от верхней точки стыка до нижней) с поперечными колебаниями электродной проволоки. Звено сварки заполняющего слоя состоит из 4—5 человек. Для обеспечения необходимого темпа сварочных работ заполняющие и облицовочный слои шва выполняют одновременно двумя автоматами. На левой половине стыка начинают сварку с положения 12 ч по циферблату и заканчивают в положении б ч. На правой половине сначала сваривают участок от 3 до 6 ч, а затем от 12 до 3 ч. После сварки заполняющего слоя двое рабочих зачищают поверхность шва. Число звеньев на заполняющем и облицовочном слое зависит от диаметра и толщины стенки трубы. Интервал времени между окончанием сварки "горячего прохода" и началом сварки первого заполняющего слоя должно быть не более 20 мин. Если интервал больше, то проводят подогрев стыка до 50°С Газовые горелки устанавливают на трубе на расстоянии 50-70 мм от стыка.

Автоматы, выполняющие облицовочный слой шва, устанавливают на ленты, которые после окончания сварки снимают. Сварку заполняющих и облицовочного слоя выполняют с поперечными колебаниями электродной проволоки. При сварке облицовочного слоя шва амплитуду колебания сварочных горелок выбирают из расчета перекрытия стыка разделки по ширине на 1,5—2 мм в каждую сторону. 

Ремонтное звено состоит из машиниста самоходной сварочной установки и сварщика, обеспечивая при необходимости ремонт стыков после проверки качества сварки.

Для предупреждения сдувания струи защитного газа ветром сварку заполняющего и облицовочного слоя выполняют в укрытии, выполненном в виде кабины, которая подвешена на гидрофицированной стреле самоходной установки. Сборочносварочная бригада имеет состав 57 человек (из них 18 сварщиков), что позволяет за час выполнять 9,4 стыка трубопровода диаметром 1420 мм с толщиной стенки 6,5 мм.

Для упрощения сварки корневого слоя шва в технологии CRC — Evans применяют одностороннюю автоматическую сварку труб малого и среднего диаметра (менее 558 мм) с использованием головки Р 200.

Трубы собирают на внутреннем центраторе без зазора с J-образной разделкой и углом скоса кромок 5° с притуплением 1,5 мм.

Сварку корневого слоя производят снаружи по методу STT с применением электродной проволоки сплошного сечения диаметром 1,2 мм и защитного газа. Заполняющие и облицовочный слои шва выполняют по технологии CRC — Evans проволокой 0,9 мм с питанием от источника Idealars DS-400. Сварку корневого и облицовочного слоев производят в смеси 75% Аг и 25% СО2 , заполняющих слоев — в чистом СО2 .