Сборка и сварка трубопровода

Подготовку кромок со стандартной разделкой (рис. 16.1) вы­полняют как механической обработкой, так и газовой резкой с по­следующей зачисткой шлифмашинкой. Подготовку кромок с двухскосой разделкой осуществляют только механической обработкой концов труб или патрубков. Такая разделка является предпочтительной при изготовлении трубных узлов и толстостен­ных труб при толщине стенки 15 мм и более.

До начала сборки на всех поступивших для сварки трубах, деталях трубопроводов, арматуре мастером проверяется наличие клейм, мар­кировки, а также сертификатов завода-изготовителя, подтверждаю­щих соответствие труб, деталей трубопроводов и арматуры их назна­чению. При отсутствии клейм, маркировки, сертификатов сборка и сварка труб, деталей трубопроводов и арматуры запрещается.

До начала сборки трубы, детали трубопроводов и арматуру под­вергают входному контролю на пригодность к сборке.

 

Рисунок 16.1 – Формы подготовленных кромок: а – со скосом кромок; б – с криволинейным скосом кромок; В = 7 мм при толщине стенки 15 – 20 мм; В = 10 мм при толщине стенки больше 20 мм

 

При визуальном контроле поверхности труб, включая зоны за­водских продольных швов, необходимо выявить недопускаемые де­фекты, регламентированные техническими условиями на поставку труб. Сборка труб, деталей трубопроводов и арматуры с недопускаемыми дефектами к сборке запрещается.

На поверхности труб или деталей не допускаются:

- трещины, плены, рванины, закаты любых размеров;

- местные перегибы, гофры и вмятины.

Перед сборкой труб необходимо очистить внутреннюю по­лость труб и деталей трубопроводов от грунта, грязи, снега и других загрязнителей, а также механически очистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб, деталей трубопроводов, патрубков, арматуры на ширину не менее 10 мм.

Перед сборкой обязательно обрезают деформированные кон­цы труб и участки с поврежденной поверхностью труб. Подготовка торцов труб к сборке показана на рисунке 16.2. Необходимо выполнить правку плавных вмятин по телу трубы или правку деформированных торцов труб глубиной не более 3,5 % диаметра труб с помощью безударных разжимных приспособле­ний. При этом на трубах из сталей с нормативным временным со­противлением разрыву до 539 МПа проводят правку вмятин и де­формированных торцов труб без подогрева при температуре окру­жающего воздуха 5 °С и выше. При более низких температурах требуется подогрев на 100 – 150 °С. На трубах из сталей с норматив­ным временным сопротивлением разрыву 539 МПа (55 кгс/мм²) и выше подогрев на 100 – 150 °С выполняют при любых температурах окружающего воздуха.

Рисунок 16. 2 – Подготовка торцов труб к сварке

 

Вмятины и деформированные торцы глубиной более 3,5 % от диаметра труб, а также любые вмятины с резкими перегибами, вмя­тины с надрывами или вмятины, совпадающие с дефектами поверх­ности или кромок труб, не исправляются, а вырезаются.

В местах, пораженных коррозией, толщина стенки труб или деталей не должна выходить за пределы минусовых допусков. Замер толщины стенки трубы на этих участках выполняют с по­мощью ультразвукового толщиномера с точностью не менее 0,1 мм

Зачистку на поверхности труб и деталей царапин, рисок и задиров глубиной не более 0,4 мм, а также участков поверхности, пораженных коррозией, осуществляют при условии, что толщина стенки после устранения дефектов не будет выходить за пределы минусовых допусков.

При сборке стыков труб с одинаковой нормативной толщиной стенки необходимо соблюдать следующие требования:

- внутреннее смещение внутренних кромок бесшовных труб не должно превышать 2 мм. Допускаются на длине не более 100 мм местные внутренние смещения кромок труб, не превышающие 3 мм;

- величина наружного смещения в этом случае не нормируется, однако должен обеспечиваться последующий плавный переход поверхности шва к основному металлу в соответствии с технологической картой;

- смещение кромок электросварных труб не должно превышать 20 % нормативной толщины стенки, но не более 3 мм. Величину смещения кромок измеряют шаблоном по наружным поверхностям труб.

Если разность внутренних диаметров стыкуемых бесшовных труб диаметром не более 89 мм, выполненных из углеродистых нелегированных сталей, превышает требования при сборке, то для обеспечения плавных переходов в месте стыка может быть произведена безударная раздача концов труб без нагрева при температуре окружающего воздуха более 5 °С.

При более низких температурах окружающего воздуха и безударной раздаче необходим подогрев на 100 – 150 °С.

Сборку труб диаметром 529 мм и выше следует проводить на внутренних центраторах с гидравлическим или пневматическим приводом (рисунок 16.3).

Рисунок 16.3 – Сборка труб внутренним центратором

 

Соединение стыков труб или труб с деталями трубопроводов и патрубками арматуры без дополнительной обработки кромок возможно при:

- толщине стенок не более 12,5 мм, если разность толщин не превышает 2,0 мм;

- толщине стенок более 12,5 мм, если нормативная разность толщин не превышает 3,0 мм. В этом случае смещения стыкуемых кромок не допускаются.

При сборке заводские (как продольные, так и спиральные) швы следует смещать относительно друг друга на 50 мм при диаметре до 219 мм, на 75 мм – при диаметре свыше 219 до 529 мм, на 100 мм – при диаметре свыше 529 мм.

В случае сборки на внутреннем центраторе и последующей сварки целлюлозными электродами сварщики приступают в пер­вую очередь к выполнению корневого слоя шва без прихваток. Если по каким-либо причинам в процессе поиска и установки технологического зазора прихватка все же поставлена и выпол­няет не свойственную ей роль «подвижного шарнира», то её пол­ностью вышлифовывают и заваривают вновь.

При сборке на наружном центраторе и последующей сварке корневого слоя шва электродами с основным видом покрытия коли­чество прихваток равномерно распределяется по периметру стыка.

Высота прихваток не должна превышать 50 % толщины стенки трубы.

Прихватки следует выполнять не ближе 100 мм к продольным швам трубы.

Перед началом выполнения сварочных работ поворотных и неповоротных стыков труб проводят просушку или подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков.

Просушка торцов труб путем нагрева на 50 °С обязательна независимо от прочностного класса стали при:

- наличии влаги на трубах независимо от температуры окружаю­щего воздуха;

- температуре окружающего воздуха ниже 5 °С.

Рисунок 16.4 – Монтаж шарового крана на магистральном трубопроводе

Температуру предварительного подогрева контролируют кон­тактными термометрами или термокарандашами.

Замеряется температура на расстоянии 10–15 мм от торца тру­бы непосредственно перед началом выполнения сварки; место замера температуры контактными термометрами предварительно зачищают металлической щеткой.

 

Технология сварки

Основные требования к сварщикам, специалистам сварочного производства, специалистам неразрушающего контроля качества сварных соединений, к свароч­ным материалам и оборудованию:

- сварщики и специалисты сварочного производства организаций, выполняю­щих работы по сварке, ремонту сваркой, должны быть аттестованы в соответствии с «Правилами аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» (ПБ-03-273-99) и «Технологическим регламентом проведения аттестации сварщи­ков и специалистов сварочного производства» (РД 03-495-02);

- сварочные материалы, основное сварочное оборудование (источники сва­рочного тока) должны отвечать требованиям по сварочно-технологическим свой­ствам и условиям эксплуатации и быть аттестованы в соответствии с требования­ми РД 03-613-03, РД 03-614-03.

При строительстве магистральных трубопроводов применяются такие методы сварки, как:

- ручная электродуговая штучными электродами;

- ручная и механизированная аргонодуговая (для корневого слоя шва);

- автоматическая под флюсом;

- автоматическая и механизированная в защитных газах;

- автоматическая и механизированная с самозащитной порош­ковой проволокой с принудительным исвободным формированием корня шва;

- стыковая оплавлением;

- автоматическая дугоконтактная;

- индукционная пайка.

Подрядная организация обязана применять только те техноло­гии сварки, которые:

- аттестованы в установленном порядке;

- зафиксированы в технологической карте.

Любые сварочные работы на строительстве трубопроводов лю­бого назначения следует выполнять только с применением свароч­ных материалов, марки которых регламентированы для трубопро­водного строительства.

К аттестационным испытаниям сварщиков по аттестованной для данного объекта технологии сварки допускаются сварщики, сдавшие экзамены в соответствии с Правилами аттестации свар­щиков, утвержденными Ростехнадзором, и имеющие удостоверения установленной формы.

Все сварщики до начала работ на данном объекте обязаны вы­полнить сварку допускных стыков на специально подготовленных катушках.

Допускной стык необходимо сваривать в присутствии представи­телей технадзора заказчика в условиях непрерывного пооперацион­ного контроля и последовательной оценки качества каждой операции.

Запрещено:

- осуществлять сварку с применением любых присадок, непо­средственно подаваемых в дугу или предварительно заложенных в разделку. Сварщик, уличенный в использовании присадок, от сварки отстраняется;

- зажигать дугу с поверхности трубы: дугу возбуждают методом «зажигания спички» только с поверхности разделки кромок или же с поверхности металла уже выполненного шва.

Для предупреждения образования дефектов между слоями перед выполнением каждого последующего слоя поверхность предыдущего слоя очищают от шлака и брызг.

Места начала и окончания сварки каждого слоя (т. е. "замки" шва) располагаются для труб диаметром 426 мм и более не ближе 100 мм от «замков» предыдущего слоя шва, для труб диаметром ме­нее 426 мм – не ближе 50 мм.

Подварка изнутри для труб диаметром 1020 мм и более осуще­ствляется электродами с покрытием основного вида. На подварочном шве не должно быть грубой чешуйчатости, и сваривают его без западаний и выступов. Подварку изнутри выполняют преимуще­ственно электродами диаметром 3,0 – 3,25 мм.

Облицовочный слой варят без западаний (углубление) между валиками и без образования грубой чешуйчатости. Допускаемый максимальный размер указанных дефектов в зависимости от тол­щины стенки трубы следующий:

- для труб с толщиной стенки:

- до 10 мм – 1.0 мм;

- от 10 мм до 20 мм – 1,5 мм;

- свыше 20 мм – 2,0 мм.

После сварки облицовочного слоя поверхность шва и примыка­ющего к нему участка трубы необходимо:

- очистить от брызг;

- зашлифовать участки:

- шва с грубой чешуйчатостью, превышающей вышеприведен­ные нормы;

- грубого межваликового рельефа, превышающего вышеприве­денные требования;

- резких переходов от металла шва к основному металлу.

Сварка захлестов

Сварку захлесточных стыков при ликвидации технологических разрывов проводят в следующих условиях:

- оба конца стыкуемых участков трубопровода свободны (не за­сыпаны землей) и имеют свободное перемещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- конец одного из стыкуемых участков трубопровода имеет сво­бодное перемещение в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а конец 2-го защемлен (подходит к крановому узлу, соединен с патрубком запорной арматуры, засыпан землей и др.);

- оба концевых участка соединяемых плетей трубопровода за­щемлены (соединены с патрубками запорной арматуры и пр.).

В первых двух случаях замыкание трубопровода осуществля­ется сваркой одного кольцевого захлесточного стыка или вваркой катушки с выполнением двух кольцевых стыков.

В третьем случае ликвидацию технологического разрыва производят путем вварки катушки с выполнением двух кольцевых стыков.

Для удобного монтажа захлеста оставляют незасыпанными концы стыкуемых участков трубопровода на расстоянии 20 – 60 м в обе стороны от места сварки захлесточного стыка (в зависимости от диаметра).

Подготовку труб к сборке захлесточного стыка выполняют в следующей последовательности:

1. Торец одного из стыкуемых участков трубопровода подготавливают под сварку и укладывают на опоры высотой 50 – 60 см по оси трубопровода. На торце без закрепления устанавливают наружный центратор;

2. Конец второго стыкуемого трубопровода вывешивают рядом с первым и производят разметку места реза с помощью шаблона для обеспечения перпендикулярности плоскости реза оси трубопровода;

3. Производят ручную или механизированную газовую резку размеченного участка (рисунок 16.5) и последующую обработку торца механизированным абразивным инструментом;

4. Производят сборку стыка с помощью наружного центратора. В процессе сборки совмещение осей стыкуемых участков трубопровода производят краном-трубоукладчиком, при этом высота подъема обрезанного участка не должна превышать 1,5 м на расстоянии 50 – 60 м от торца;

Рисунок 16.5 – Газовая резка захлеста

 

5. В процессе сборки устанавливают зазор в стыке, регламентированный технологической картой. Для фиксации сборочного зазора допускается установка прихваток;

6. Для повышения качества сборки следует собирать стык
с зазором, на 0,5– 1 мм меньше рекомендуемого технологической картой, с последующим сквозным калиброванным пропилом зазора абразивным кругом толщиной 2,5 – 3,0 мм;

7. В случае необходимости в процессе сборки допускаются перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях торцами обоих стыкуемых трубопроводов.

 

Рисунок 16.6 – Потолочная сварка стыков ручной электродуговой сваркой

 

Подготовку труб к сборке при вварке катушки выполняют в следующей последовательности:

1. Соединяемые концы труб обрезают и подготавливают под сварку.

2. Катушку требуемой длины изготавливают из трубы такой же толщины, диаметра и марки стали, что и соединяемые трубы.

3. Пристыковывают катушку к трубопроводу и проводят сборку одного стыка с применением наружного центратора.

4. После сварки стыка осуществляют сборку второго (захлесточного) стыка с помощью наружного центратора.

Длина ввариваемой катушки должна быть не менее 250 мм.

В процессе сварки захлесточного стыка запрещается производить изменения параметров монтажной схемы, зафиксированной к моменту завершения сборки. Опуск приподнятого для монтажа уча­стка (участков) трубопровода производят только после окончания сварки стыка. Не рекомендуется расположение захлесточного стыка на участках изменения категории трубопровода, сопровождающегося изменением толщины стенки труб. Сварку захлесточных стыков па трубах диаметром 426 мм и выше выполняют не менее двух сварщи­ков. Потолочная сварка стыков представлена на рисунке 16.6.