Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологический раздел

1.1 Составление схемы сварного соединения кольцевого стыка

1.2 Описание эффективных методов сборки и сварки кольцевого стыка

1.3 Выбор материалов конструкции трубопровода

1.4 Выбор сварочного оборудования

1.5 Выбор приспособлений для сборки стыка

1.6 Выбор сварочных материалов, режимов прихватки и сварки

1.7 Технологический процесс сварки кольцевого стыка

2. Специальный раздел. Расчетная часть

2.1 Расчет предельного состояния по условию прочности

2.2 Расчет времени сварки кольцевого стыка

2.3 Расчет количества наплавленного метала

3. Охрана труда и экологическая безопасность

Заключение

Список используемых источников

Введение

Сварка -- процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого.

Электродуговая сварка

Источником теплоты является электрическая дуга, возникающая между торцом электрода и свариваемым изделием при протекании сварочного тока в результате замыкания внешней цепи электросварочного аппарата. Выделяющееся тепло нагревает торец электрода и оплавляет свариваемые поверхности, что приводит к образованию сварочной ванны -- объёма жидкого металла. В процессе остывания и кристаллизации сварочной ванны образуется сварное соединение.

Сварка плавящимся электродом

В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом -- при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.

Ручная дуговая сварка

Для сварки используют электрод с нанесённым на его поверхность покрытием (обмазкой).

При плавлении обмазки образуется защитный слой, отделяющий зону сварки от атмосферных газов (азота, кислорода), и способствующий легированию шва, повышению стабильности горения дуги, удалению неметаллических включений из металла шва, формированию шва и т. д. В зависимости от типа электрода и свариваемых материалов электросварка производится постоянным током обеих полярностей или переменным током.

Автоматическая сварка

Сварочный процесс, при котором подача сварочной проволоки и перемещение сварочной головки осуществляется автоматически, а оператор устанавливает, наблюдает и корректирует параметры режимов сварочного процесса.

Автоматическая односторонняя сварка порошковой проволокой в среде защитных газов предназначена для сварки заполняющих и облицовочного (облицовочных) слоев шва неповоротных стыков труб диаметром от 426 до 1220 мм с толщинами стенок 8мм и более по корневому слою шва, выполненному иным способом сварки регламентированным положениями настоящего РД.

Управления головками построено на базе микропроцессора, что позволяет учитывать особенности технологии сварки стыка в целом и/или каждого слоя в отдельности, как при настройке головки, так и во время сварки.

Головка может быть запрограммирована на сварку любого одного, нескольких или всех слоев шва.

Сварка осуществляется на жесткой вольтамперной характеристике, постоянном токе обратной полярности. Амплитуда колебаний электрода устанавливается по ширине разделки. Тип и полярность тока -постоянный, обратная

Сварка трубопроводов -- основной и наиболее ответственный этап в технологическом процессе строительства трубопроводов, определяющий надежность всей трубопроводной системы в период эксплуатации.

Данный курсовой проект направлен на: закрепление, углубление, расширение и систематизации заданий, полученных при изучении данной и других, предшествовавших дисциплин;

Приобретение опыта аналитической, расчётной работы и формирование соответствующих умений;

Развитие умений работы со специальной литературой и иными информационными источниками;

Формирование умений формулировать логически обоснованные выводы;

Формирование умений выступать перед аудиторией с докладом при защите проекта (работы).

Термины и определения

Горячий проход: Слой шва, выполняемый по не успевшему остыть ниже регламентированной температуры металлу корневого слоя шва выполняемый для снятия внутренних напряжений в корневом слое шва.

Корректирующий слой: Слой шва, выполняемый на определенных участках сварного соединения для компенсации неравномерной высоты сварного шва выполняемый, как правило перед началом сварки первого облицовочного слоя.

Операционная технологическая карта: Документ, составленный для конкретного сварного соединения, объекта, в лаконичной, простой для пользователя табулированной форме типовых технологических карт.

Обозначения и сокращения

АППГ - автоматическая сварка порошковой проволокой в среде активных газов и смесях;

ВИК - визуальный и измерительный контроль;

РДС - ручная дуговая сварка покрытыми электродами

РК - радиографический контроль;

ТУ- технические условия;

УЗК - ультразвуковой контроль;

ОСТ - организации системы «Транснефть»

1. Технологический раздел

1.1 Составление схемы сварного соединения кольцевого стыка

Общие требования

Характеристика труб и соединительных деталей для строительства и ремонта трубопроводов

Трубы, детали трубопроводов, запорная арматура и сварочные материалы, применяемые при выполнении сварочных работ должны пройти входной контроль с оформлением соответствующих актов входного контроля в установленном порядке.

При проведении входного контроля проверяется наличие сертификатов (паспортов) на трубы, соединительные детали трубопроводов, запорную арматуру и сварочные материалы, которые будут применены для сооружения объекта, а также соответствие маркировки обозначениям, указанным в сертификатах (паспортах). Документы, подтверждающие качество продукции, должны быть на русском языке или иметь перевод, оформленный в установленном порядке.

При отсутствии клейм, маркировки, сертификатов (или других документов, удостоверяющих их качество) трубы, соединительные детали трубопроводов, запорная арматура и сварочные материалы к сборке и сварке не допускаются.

Трубы изготовляют немерной длины от 10,5 до 12,0 м. Допускают изготовление до 10 % (по массе) труб типов 1--3 длиной не менее 8 м и до 3 % (по массе) труб типа 1 длиной не менее 5 м.

По согласованию между потребителем и изготовителем допускают изготовление труб мерной длины всех типов с предельным отклонением плюс 100 мм от общей длины:

при диаметре от 114 до 219 мм включительно -- от 6 до 9 м;

Предельные отклонения по общей длине мерных труб не должны превышать плюс 100 мм.

По согласованию между потребителем и изготовителем допускают изготовление труб номинальной длиной от 12 до 24 м включительно с одним кольцевым швом или без него.

Предельные отклонения по толщине стенки труб должны соответствовать предельным отклонениям по толщине металла согласно ГОСТ 19903 для листового и рулонного проката нормальной точности.

Для труб типов 2 и 3 из стали контролируемой прокатки плюсовой допуск для листового и рулонного проката нормальной точности -- по ГОСТ 19903, а минусовой допуск не должен превышать 5 % номинальной толщины стенки, но не более 0,8 мм для толщин более 16 мм.

Отклонение профиля наружной поверхности труб типов 2 и 3 от окружности в области сварного соединения на концевых участках длиной 200 мм от торцов и по дуге периметра 200 мм не должно превышать 0,15 % номинального диаметра.

Отклонение от перпендикулярности торца трубы относительно образующей (косина реза) не должно превышать: 1,0 мм -- при диаметре труб до 219 мм включительно, 1,5 мм -- при диаметре свыше 219 до 426 мм включительно, 1,6 мм -- при диаметре свыше 426 мм.

Кривизна труб всех типов не должна превышать 1,5 мм на 1 м длины. Общая кривизна труб не должна превышать 0,2 % длины трубы.

Предельные отклонения по наружному диаметру корпуса труб от номинальных размеров должны соответствовать указанным в таблице 2.

Таблица 1.1

Тип труб	Номинальный наружный диаметр	Предельное отклонение
1, 2	» 168 » 426 »	±2,0

Предельные отклонения от номинального наружного диаметра на концах труб на длине не менее 200 мм от торца должны соответствовать таблице 3.

Таблица 1.2

Тип труб	Номинальный наружный диаметр	Предельное отклонение
1, 2	» 168 » 530 »	±1,5

Допуск на овальность концов труб типов 1 и 2 диаметром до 530 мм включительно (разность наибольшего и наименьшего диаметров) не должен превышать предельных отклонений по таблице 2.

Форма и размеры разделки кромок торцев труб под сварку в зависимости от толщины стенки должны соответствовать установленным на рисунке 1.

при S от 5,0 до 16,0 мм включительно.

Рисунок 1 -- Форма и размеры разделки торцов труб

Допускают в зоне сварного шва на расстоянии 40 мм в обе стороны от оси шва увеличение притупления торца до 4 мм.

По требованию потребителя изготовляют трубы других форм и размеров разделки кромок. Заусенцы на торцах труб длиной более 0,5 мм удаляют.

Высота усиления наружных швов труб типов 2 и 3 должна быть 0,5--3,0 мм, а внутренних швов -- 0,5--3,5 мм. На концах труб (за исключением труб типа 2 диаметром 159--325 мм) на длине не менее 150 мм усиление внутренних швов должно быть удалено. Остаточная высота усиления не должна превышать 0,5 мм.

Смещение осей наружного и внутреннего швов на торцах труб типов 2 и 3 не должно превышать 3,2 мм для толщины стенки до 21,3 мм с перекрытием не менее 1,5 мм, а при толщине стенки свыше 21,3 мм смещение не должно превышать 15 % номинальной толщины стенки с перекрытием швов не менее 1,0 мм. Перекрытие швов обеспечивается технологией сварки.

Наружный грат сварного шва на трубах типа 1 должен быть удален. Внутренний грат сварного шва по требованию потребителя удаляют. В месте снятия грата допускают утонение стенки трубы, не выводящее толщину за пределы минусового допуска.

Высота остатка удаленного грата не должна превышать 0,5 мм.

Сварные соединения труб типов 2 и 3 должны иметь плавный переход от основного металла к металлу шва без острых углов. В этой зоне допускаются подрезы глубиной до 5 % номинальной толщины стенки -- для стенки толщиной до 10 мм включительно, а для стенки толщиной более 10 мм допускаются подрезы глубиной не более 0,5 мм.

В сварном соединении труб типа 1 допускают относительное смещение кромок по высоте не более 1 мм, типов 2 и 3 -- до 10% номинальной толщины стенки, но не более 3 мм.

Условное обозначение: Труба типа 2, диаметром 219 мм, толщиной стенки 8 мм, класса прочности К54, без термообработки, обычного исполнения:

Труба 2-219?8-К54 ГОСТ Р 52079-2003

Диаметр и толщину стенки трубы измеряют по ГОСТ 20295-85. Наружный диаметр трубы определяют путем измерения периметра трубы рулеткой с последующим пересчетом по формуле:

Dн=Р/?-2?р-0,2мм

где: Р - периметр трубы в мм;

2?р-толщина полотна рулетки в мм;

0,2мм-припуск на прилегание полотна рулетки к телу трубы;

Предельное отклонение по диаметру трубы:

Dн›219мм±0,6%

Подготовка труб, соединительных деталей и запорной арматуры к сварке

Общие требования

В процессе подготовки к сборке необходимо:

- очистить внутреннюю полость труб и деталей трубопроводов от попавшего грунта, снега и т.п. загрязнений, а также механически очистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб, деталей трубопроводов, патрубков запорной арматуры на ширину не менее 15 мм.

- осмотреть торцы труб (переходных катушек, переходных колец) и запорной арматуры. Внутренняя поверхность задвижек и обратных клапанов перед началом работ должна быть защищена от попадания грязи, брызг металла, окалины, шлака и других предметов согласно рекомендациям завода-изготовителя. Для этой цели могут быть также использованы резиновые коврики, заглушки из дерева и прокладки из несгораемых тканевых, пластиковых материалов.

- осмотреть поверхности кромок свариваемых элементов. Устранить шлифованием на наружной поверхности неизолированных торцов труб или переходных колец царапины, риски, задиры глубиной до 5 % от нормативной толщины стенки, но не более минусовых допусков на толщину стенки, оговоренных в соответствующих ГОСТах и Общих технических требованиях на трубы ОАО «АК «Транснефть».

- удалить усиление наружных заводских продольных и спиральных швов до величины от 0 до 0,5 мм на участке шириной от 10 до 15 мм от торца трубы.

При применении труб и деталей с заводской разделкой кромок следует проверить соответствие формы, геометрических размеров, общим техническим требованиям на трубы и соединительные детали ОАО «АК «Транснефть», действующих стандартов РФ в области производства трубной продукции и Техническими условиям на поставляемую продукцию. Соответствие подготовки кромок под сварку и размеры разделки проверяются инструментально.

Сборка кольцевых стыков

При сборке запрещается любая ударная правка концов труб.

Все подготовительные и сборочно-сварочные операции следует производить в соответствии с операционными технологическими картами, указания которых должны быть подтверждены результатами аттестации технологии сварки.

Сборка и сварка трубных элементов с запорной арматурой производится в открытом положении запорной арматуры

Смещение кромок электросварных труб после сборки не должно превышать:

- для труб с толщиной стенки менее 10,0 мм - 20 % от нормативной толщины стенки трубы.

Внутреннее смещение кромок в стыках бесшовных труб не должно превышать:

- 1,5 мм для труб с толщинами стенок от 5,0 до 8,0 мм;

- Измерение величины внутреннего смещения бесшовных труб следует выполнять шаблоном. Допускается измерение величины смещения кромок бесшовных труб по наружным поверхностям с одновременным измерением толщины стенки трубы в месте замера.

При сборке заводские продольные швы следует смещать относительного друг друга не менее чем на 75 мм - при диаметре труб до 530 мм включительно.

При установке зазора в стыках, выполняемых различными способами сварки, следует руководствоваться требованиями таблицы 1.3

Таблица 1.3 - Величина зазоров в стыках, выполняемых различными способами сварки

Способ сварки	Диаметр электрода или сварочной проволоки, мм	Величина зазора, мм
Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия	2,5 / 2,6 3,0 / 3,2	2,0 - 3,0 2,5 - 3,5

Таблица 1.4 - Требования к количеству и протяженности прихваток.

Диаметр стыкуемых элементов, мм	Минимальное количество прихваток	Длина прихваток
219 ? D < 426 включительно	3	40 - 60

1.2 Описание эффективных методов сборки и сварки кольцевого стыка

Сварка кольцевых стыков

Для выполнения соединений труб, деталей трубопровода и запорной арматуры (задвижки, обратные клапана и т.д.) не связанных с перекачкой нефти и нефтепродуктов диаметром от 14 до 426 мм дополнительно могут быть использованы следующие технологии и варианты сварки:

- ручная аргонодуговая сварка неплавящимся электродом (с присадкой в среде аргона) соединений диаметром от 14 до 89 мм с толщиной стенки от 1,0 до 4,0 мм;

-комбинированная сварка стыков диаметром от 57 до 426 мм с толщиной стенки от 4,0 до 10,0 мм: корневой слой - неплавящимся электродом (с присадкой) в среде аргона, последующие слои - электродами с покрытием основного вида.

Опуск трубы на опоры (лежки) разрешается:

- после выполнения корневого слоя шва ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия, механизированной сваркой в среде углекислого газа и автоматической сваркой проволокой сплошного сечения в защитных газах;

До полного завершения сварки стыка не допускается перемещать или подвергать любым внешним воздействиям стыки захлестов, соединений труба - соединительная деталь трубопровода, труба - запорная арматура, а также ремонтируемые стыки.

Сварка всех слоев шва должна осуществляться в укрытиях (палатках) надежно защищающих свариваемые стыки от атмосферных осадков, ветра и т.д.

Минимальное количество слоев шва (не включая подварочный и корректирующий слой) для комбинированных вариантов технологии сварки определяется суммарно по каждой из применяемой технологии сварки. Горячий проход, подварочный и корректирующий слой и в технологических картах указываются отдельно.

В сварных соединениях труб, соединительных деталей, запорной арматуры при ширине раскрытия кромок более 14 мм, применяется «валиковая» сварка заполняющих и облицовочного слоев шва. Ширина каждого валика должна составлять от 9 до 12 мм. Смежные валики должны перекрывать друг друга на величину, составляющую не менее 1/3 от ширины одного валика. Валики облицовочного слоя должны иметь плавный переход к основному металлу. Количество валиков сварного шва отражается в операционно-технологической карте.

В процессе сварки горизонтальных стыков и стыков, имеющих отклонение от горизонтали до величины 45 градусов, облицовочный слой шва следует выполнять не менее чем в два прохода (валика), если толщина стенки составляет до 12,5 мм

В процессе сварки стыка производится послойная зачистка механическим способом всех слоев шва от шлака и брызг металла.

При изготовлении укрупненных заготовок заполняющие и облицовочные слои шва могут выполняться с периодическим поворотом стыка в удобное для сварщика положение, чтобы исключить сварку в потолочном положении. При этом должна обеспечиваться сохранность наружной изоляции труб.

Сварку каждого прохода следует начинать и заканчивать с обеспечением следующих минимальных расстояний от заводских швов труб, соединительных деталей:

- 50 мм для диаметров менее 820 мм;

Место начала сварки каждого последующего слоя должно быть смещено относительно начала предыдущего слоя шва не менее чем на 30 мм.

Места окончания сварки смежных слоев шва («замки» шва) должны быть смещены относительно друг друга на расстоянии от 70 до 100 мм.

Не допускается оставлять незаконченными сварные соединения с толщинами стенок до 10,0 мм включительно.

Обратный кабель (заземление) следует присоединять с помощью специальных контактных устройств, исключающих образование искрений на теле трубы в процессе сварки. Конструкция устройств должна обеспечивать токоподвод преимущественно в разделку кромок труб. Запрещается приваривать к телу трубы какие-либо крепежные элементы обратного кабеля.

Рабочее место сварщика, а также свариваемая поверхность должны быть защищены от дождя, снега и ветра укрытием (палаткой) из несгораемого материала (при сварке самозащитными порошковыми проволоками допускается применять только защиту от осадков (навес). Допустимая скорость ветра при выполнении сварочных работ определяется в зависимости от выбранных способа сварки и сварочных материалов и указывается в технологической карте сборки и сварки. При ручной дуговой сварке электродами с основным видом покрытия допускаемая скорость ветра в зоне сварки, измеряемая анемометром, составляет не более 10 м/с.

Маркировку сварных стыков следует производить несмываемыми маркерами или краской на наружной поверхности трубы

1.3 Выбор материалов конструкции трубопровода

Сталь - 13Г1С

Углерода - 0,15%

Марганца - 1,45%

Рассчитываем Сэкв. по формуле (1)

Сэкв.= С + + (1)

Сэкв.= 0,15 + = 0,15 + 0,2= 0,35% , где

С - углерод; Mn - марганец; Si - кремний;

Подогрев до 50 оС при температуре окружающего воздуха 0 оС или выше, или при наличии влаги на кромках

Таблица 1.5 - Механические свойства основного металла труб

Класс прочности	Временное сопротивление ?в, Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести с ?т, Н/мм2 (кгс/мм2)	Относительное удлинение ?5,%
	не менее
К54	530 (54)	380 (39)	20

Таблица 1.6 - Ударная вязкость основного металла и металла шва

Номинальная толщина стенки труб, мм	Ударная вязкость при минимальной нормативной температуре строительства трубопроводов KCU, Дж/см2 (кгс?м/см2)
	Основной металл	Металл шва
	не менее
От 6 до 10 включ.	34,3 (3,5)	24,5 (2,5)

1.4 Выбор сварочного оборудования

Инверторсварочный Lincoln Electric Invertec V350 Pro

Таблица 1.7 Технические данные:

Питание, В	230/400/1/3/50-60
Диапазон сварочного тока, А	5-425
Сварочный ток (1ф), А>	320/60% ; 275/100%
Сварочный ток (3ф), А	350/60% ; 300/100%
Напряжение холостого хода, В	80
Габариты, мм	376x388x709
Вес, кг	36.7

Преимущества

· Одинаковые номинальные характеристики источника при всех возможных входных (сетевых) напряжений и частот при одно или трехфазном подключении аппарата.

· Диапазон регулировки сварочного тока - 5-425 А для всех рекомендуемых процессов от аргонодуговой сварки до воздушно-дуговой строжки.

· Сеть питания - 208-575V. Это единственный источник, способный работать практически при любом энергоснабжении.

· Дополнительная опция - Комплект "Avanced Panel" позволяет осуществлять сварку импульсной дугой, использовать специальные программы контроля тепловложения и программы сварки алюминия.

· Функция Touch-Start (зажигание дуги точечным касанием) в режиме аргонодуговой сварки предотвращает выгорание электрода и загрязнение шва включениями вольфрама.

· Эффективность 87% - низкая потребляемая мощность.

· Соответствуют требованиям стандартов IEC974-1, ROHS, СЕ и ГОСТ-Р.

· Гарантия 3 года на качество сборки и комплектующие.

Таблица 1.8 Автоматические головки M300/ M300C

Технические характеристики

№	Наименование параметра	М 300	М 300С
1	Размеры, мм	558 х 380 х 550	584 х 381 х 559
2	Масса головки (без касеты), кг	20	23,2
3	Ширина направляющего пояса, мм	120
4	Диаметры свариваемых труб, мм	406,4…2540
5	Толщина стенки трубы, мм	9,5…50
6	Скорость перемещения головки, м/мин	0,076…1,14	0,076…1,54
7	Скорость подачи проволоки, м/мин	3,66…13,8	3,68…13,72
8	Диаметр сварочной проволоки, мм	0,76…1,98
9	Размеры кассеты для проволоки, мм · внутренний · наружний · ширина	?48…52,2 ?200 71,5
10	Амплитуда поперечных колебаний горелки, мм	±25,4	±19
11	Частота поперечных колебаний горелки, мин-1	10…140	10,2…111,8
12	Регулировка постоянных углов наклона горелки · продольного, град · поперечного, град	± 15 нет
13	Время задержки на кромках, с	0…1,0
14	Диапазон рабочих температур, град	-40…+70
15	Источник питания сварочной дуги	Инверторный или тиристорный, 300 А, ПВ=100%
16	Параметры сварочной горелки	350 А при ПВ=100%
17	Число программируемых проходов	4	32
18	Напряжение питания цепей управления постоянным током, В	24	28

Главным преимуществом головки М300 по сравнению с предыдущей моделью -- М220 -- является новая концепция блока управления, построенного на базе микропроцессора. Такая конструкция позволяет снизить затраты на обслуживание головки и сократить номенклатуру запасных частей. Головка М300 является портативной, универсальной и лёгкой в эксплуатации. Новая концепция блока управления головки М300 на базе микропроцессора позволяет снизить затраты на обслуживание и сократить номенклатуру запасных частей. Параметры сварки выдерживаются автоматически, не взирая на изменения сопротивления сварочного кабеля. Можно также задавать ограничения, позволяющие избежать комбинаций параметров сварки, ведущих к превышению допустимых по аттестованной процедуре сварки уровней тепловложения. На жидкокристаллический цифровой дисплей блока управления выводится информация о номере прохода, скоростях перемещении и подачи проволоки амплитуде осцилляции, а также напряжении дуги.

1.5 Выбор приспособлений для сборки стыка

Центраторы наружные эксцентриковые типа ЦНЭ предназначены для центровки торцов труб перед сваркой стыков диаметром от 89 до 426 мм при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 40°С. Таблица 2 Центратор наружный эксцентриковый

Центраторы эксцентриковые являются ручными приспособлениями при сборке труб перед их сваркой в «нитку».

· Обслуживание центратора производится одним монтажником (бригадиром) и машинистом трубоукладчика или бульдозера, закрепленного за бригадой.

· Перед сборкой первого стыка установить центратор на трубе соответствующего диаметра тяге, чтобы эксцентрик с рукояткой находились в верхней части труб на расстоянии 15-20 мм от торца.

· Подвести трубоукладчик с очередной секцией и остановить его, когда между торцами останется 1-1,5мм.

· Произвести зачистку фасок и подать плеть вперед до упора. Операциями трубоукладчика (спуск, подъем, отклонение плети) установить сварочный зазор.

· Надвинуть центратор на стык и поворотом рукоятки зафиксировать положение пристыковываемой секции (трубы). При этом превышение кромок стыкуемых труб не должно быть более 1,6мм.

· К работе с центратором допускаются лица, прошедшие инструктаж по его безопасному обслуживанию, изучившие устройство и порядок работы с центратором, а также «Инструкцию по технике безопасности для электросварщика ручной электродуговой сварки».

· Каждый день перед началом работ необходимо удостовериться в исправности центратора. Для этого необходимо осмотреть его снаружи и провести проверку его работоспособности.

· При обнаружении во время ежедневного осмотра неисправностей, влияющих на безопасную работу центратора, ввод центратора в эксплуатацию должен быть задержан для устранения обнаруженных неисправностей.

· В процессе сборки труб запрещается: - работать без рукавиц; - держать руки в световом пространстве между сдвигаемыми трубами; - держать руки в просвете между опорами и трубой.

· Не допускается в зону производства сварочных работ посторонние и не занятые непосредственно на сварке лица.

· Не допускается проводить сварочные работы с центратором при недостаточном освещении рабочего места,

Не допускается сварка с центратором при загазованности воздуха или утечке горючих газов или жидкости из действующих трубопроводов, проложенных рядом.

Режимы прихваток

Для выполнения прихваток при сборке стыков труб следует применять сварочные материалы, предназначенные для сварки стыков труб из соответствующих сталей.

Прихватки необходимо выполнять с полным проваром, на том же режиме сварки, что и при наложении основного шва.

К качеству прихваток предъявляются такие же требования, как и к основному сварному шву. Прихватки, имеющие недопустимые дефекты, обнаруженные при внешнем осмотре, следует удалять механическим способом.

Прихваточные швы должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Не рекомендуется накладывать прихватки на потолочный участок стыка, так как в этом случае труднее обеспечить их полную переварку при наложении основного шва

Прихватки деталей металлоконструкций необходимо располагать в местах наложения сварных швов.

Размеры сечения прихваток металлоконструкций должны быть минимальными с тем, чтобы они расплавлялись при наложении швов.

Длина прихваток в конструкциях, выполненных из сталей классов до К52/40 включительно, должна быть не менее 50 мм, расстояние между прихватками - не более 500 мм, а в конструкциях из стали класса К60/45 - 100 и 400 мм при длине катета шва прихватки не более половины длины катета шва сварного соединения.

1.6 Выбор сварочных материалов

Выбор сварочных материалов должен осуществляться в зависимости от:

- класса прочности и типоразмера свариваемых труб;

- требований к механическим свойствам сварных соединений, выполненных с их использованием;

- условий прокладки нефтепровода и наличия специальных требований к сварным соединениям;

- сварочно-технологических свойств конкретных марок сварочных материалов;

- схемы организации сварочно-монтажных работ и требуемого темпа их выполнения.

Для сварки «корневого прохода» используются следующее типы электродов с основным видом покрытия:

Электроды ОК 53.70

Электрод с основным покрытием и с низким содержанием водорода для односторонней сварки труб и конструкций общего назначения. Отличается большой глубиной проплавления, дает плоский шов с легко удаляемым шлаком. Хорошо сбалансированная шлаковая система обеспечивает стабильное горение и позволяет легко производить сварку во всех пространственных положениях.

Таблица 1.9 Химсостав, %

C	Si	Mn
0,06	0,5	1,2

Таблица 1.10 Механические свойства

Предел текучести:	440 МПа
Предел прочности:	530 МПа
Относительное удлинение:	30%
Ударная вязкость:	-20°C	150 Дж/см2
	-40°C	120 Дж/см2
	-50°C	100 Дж/см2

Порошковая проволока марки OK Tubrod 15.19

Универсальная всепозиционная (кроме вертикали на спуск) 1% Ni легированная рутиловая порошковая проволока, предназначенная для сварки в аргоновой смеси М21 ответственных конструкции, к сварным швам которых предъявляются требования по ударной вязкости при температурах до -50°С. Наплавленный металл содержит менее 5 мл диффузионнно свободного водорода на 100 г наплавленного металла. Проволока также рекомендуется для сварки заполняющих и облицовочных проходов магистральных трубопроводов класса прочности до К60 (API 5L Х70).

Таблица 1.11 Химический состав проволоки, %:

С	Mn	Si	Ni	P	S
0,05	1,30	0,35	0,95	max 0,025	max 0,025

Таблица 1.12 Характеристики:

Защитный газ	Типичные мех. свойства наплавленного металла
M21(80%Ar + 20%CO2)	?т: 584МПа ?в: 643Мпа ?: 26% KCV: -50°C: 131 Дж/см2

Предварительный подогрев

Таблица 1.13 - Температура предварительного подогрева при сварке корневого слоя шва электродами с основным покрытием, автоматической сваркой в защитных газах и механизированной сваркой проволокой сплошного сечения

Перед началом выполнения сварки корневого слоя шва или установкой прихваток, производится подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков в соответствии с требованиями настоящего раздела.

Предварительный подогрев стыков труб с толщиной стенки менее 17 мм, при необходимости проведения подогрева, должен осуществляться c помощью установок индукционного нагрева или кольцевых пропановых горелок.

Средства нагрева должны обеспечивать равномерный подогрев торцов по периметру стыка и прилегающих к нему участков поверхностей труб в зоне шириной 150 мм (±75 мм в обе стороны от стыка).

Подогрев не должен нарушать целостность изоляции. В случае применения газопламенного нагрева следует применять термоизолирующие пояса и/или боковые ограничители пламени.

Контроль соблюдения требований по температуре предварительного подогрева производится поверенным контактным или бесконтактным термометром с погрешностью измерений не более 10°С или термокарандашами.

Не допускается производство сварочных работ при температуре свариваемого соединения ниже регламентированных настоящим разделом. Необходимо остановить процесс сварки, произвести подогрев стыка до заданного значения межслойной температуры, возобновить процесс сварки. При невыполнении данных требований стык подлежит вырезке.

Допускается проведение сопутствующего подогрева с помощью однопламенных горелок в случае снижения температуры предварительного подогрева непосредственно перед сваркой корневого слоя шва на 10°С ниже регламентированной температуры 50°С; на 20°С ниже регламентированной температуры 100°С и на 30°С ниже регламентированных температур 150°С и 200°С.

С целью предотвращения быстрого остывания стыков после сварки следует применять защитные теплоизолирующие пояса (кожухи).

1.7 Технологический процесс сварки кольцевого стыка

Технология ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия

Ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия методом «на подъем» предназначена для сварки всех слоев шва стыков труб прочностных классов до К70 включительно в случаях технической невозможности или нецелесообразности использования автоматических и механизированных способов сварки в нитку магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, технологических трубопроводов в пределах НПС, при выполнении специальных сварочных работ, а так же на трубопроводы в пределах НПС не связанных с транспортировкой нефти и нефтепродуктов организаций системы МН.

ОАО «АК «Транснефть».

Сварку корневого слоя шва следует осуществлять на постоянном токе прямой или обратной полярности.

Таблица 1.14 - Режимы ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия методом «на подъем»

Сварочные слои	Диаметр электрода, мм	Сварочный ток, А
		Нижнее положение сварки	Вертикальное положение сварки	Потолочное положение сварки
Корневой	2,5/2,6 3,0/3,2	80-90 90-120	70-90 90-110	70-80 80-110

Электроды с основным видом покрытия («на подъем») используются для ремонта кольцевых стыков труб, выполненных любыми методами сварки, в соответствии с положениями раздела 12 настоящего РД.

Сварку следует вести на короткой дуге.

Не допускается повторное зажигание одного и того же электрода.

Технология автоматической сварки порошковой проволокой в среде активных газов и смесях (АППГ)

Автоматическая односторонняя сварка порошковой проволокой в среде защитных газов предназначена для сварки заполняющих и облицовочного (облицовочных) слоев шва неповоротных стыков труб диаметром от 426 до 1220 мм с толщинами стенок 8мм и более по корневому слою шва, выполненному иным способом сварки регламентированным положениями настоящего РД.

Управления головками построено на базе микропроцессора, что позволяет учитывать особенности технологии сварки стыка в целом и/или каждого слоя в отдельности, как при настройке головки, так и во время сварки.

Головка может быть запрограммирована на сварку любого одного, нескольких или всех слоев шва.

Сварка осуществляется на жесткой вольтамперной характеристике, постоянном токе обратной полярности. Амплитуда колебаний электрода устанавливается по ширине разделки. Тип и полярность тока -постоянный, обратная

Сварка каждого слоя шва производится двумя сварщиками-операторами, при этом каждый оператор сваривает полупериметр трубы.

Перед сваркой «горячего прохода» необходимо произвести обработку шлифкругом поверхности корневого слоя шва до придания ему плоской формы с полным удалением шлаковых карманов.

Интервал времени между окончанием сварки корневого слоя и началом сварки «горячего прохода» должен составлять не более 10 мин. В случае превышения указанного интервала, следует обеспечить поддержание температуры на уровне значений не ниже температуры предварительного подогрева вплоть до момента сварки «горячего прохода», при невыполнении данного требования стык подлежит вырезке.

После сварки каждого слоя должна быть проведена зачистка его поверхности от шлака и брызг металлическими щетками или абразивными кругами, места начала и окончания сварки запиливаются, с обеспечением плавного (на длине 10-15мм) перехода между слоями.

Участки замков в процессе сварки заполняющих и облицовочных слоев шва зашлифовываются.

Количество заполняющих слоев определяется толщиной стенки трубы из расчета высоты от 2,0 до 3,5 мм за проход и отражается в операционной технологической карте. Амплитуду колебаний при сварке облицовочного шва выбирают из расчета перекрытия швом разделки по ширине на 1,0-2,0 мм в каждую сторону.

Автоматическая сварка головками системы М300 или М300-С

Особенности применения:

- в качестве защитного газа используется смесь 75% аргона + 25% углекислого газа.

- сварка первого заполняющего (горячего прохода) может осуществляться методом «на спуск» или «на подъем».

Сварка заполняющих и облицовочного слоев шва осуществляется «на подъем» на режимах, представленных в таблице 9.21.

- «горячий проход» (при сварке «на спуск») - второй оператор начинает сварку после того, как первый оператор сварил участок периметра длиной не менее 1 м;

- «горячий проход» (при сварке «на подъем»), заполняющие и облицовочный слои шва - второй оператор начинает сварку после того, как первый оператор сварил участок периметра длиной не менее 0,5 м. Для обеспечения синхронности работы допускается одному из сварщиков-операторов начинать сварку в пространственном положении 3.00-2.00 час, выполняя сварку на участке 3.00-0.00 час, а затем на участке 6.00-3.00 час.

2. Специальный раздел. Расчётная часть

2.1 Расчёт предельного состояния по условию прочности

Расчёт предельного состояния по условию прочности кольцевого стыка трубы проводим, используя формулу (2)

Nдоп. ? R**F(2),

где R - временное сопротивление, кгс/см2;

m - коэффициент условия работы;

n - коэффициент условия нагрузки;

F - площадь поперечного сечения ; m=0,8; n=1,1

F1=?*R2 F1=3,14*109,52=37649,38 (мм2)

F2=?*()2 F2=3,14*()2=32349,065(мм2)

F=F1 - F2F=37649,38 - 32349,065=5300,315(мм2)

N?54**5300,315

N?200351,907(кг)

2.2 Расчёт времени сварки кольцевого стыка

Для расчёта времени сварки кольцевого стыка необходимо учесть:

1. диаметр трубы

2. толщину стенки трубы

3. количество проходов

4. способ сварки корневого слоя

5. способ сварки заполняющих и облицовочного слоёв

6. подготовительно-заключительное время, которое может составлять от 0,1 до 1,0 времени сварки прохода и будет зависеть от способа сварки

Определяем длину окружности для выполнения корневого слоя по формуле (3)

lокр.кс = dт.вн. (3)

dт.вн. = 219мм - 16мм = 203мм = 0,203(м)

lокр.кс. = 3,14*0,203м= 0,63(м)

Корневой слой:

При выполнении корневого слоя назначаем скорость сварки Vсв.= 12(м/ч)

Используя данную скорость сварки рассчитываем скорость сварки корневого слоя по формуле (4)

Tсв. к.с. (4)

Tсв. к.с. = 0,63м=0,05(ч)

Назначаем подготовительно-заключительное время из расчёта tпз кс. = 0,2* Tсв.

tпз кс = 0,2*0,05ч=0,01(ч)

Заполняющие слои:

Определяем длину окружности для выполнения заполняющих слоёв.

lокр.н.=

lокр.н =3,14*219мм = 687,66мм = 0,68(м)

При выполнении заполняющего слоя назначаем скорость сварки Vсв. = 11(м/ч)

Используем формулу (5)

Tсв.(5)

Tсв. = = 0,06(ч)

Назначаем подготовительно-заключительное время из расчёта tп.з. = 0,2* Tсв..= 0,2*0,06ч = 0,02(ч)

Время на выполнение заполняющего слоя составит:

Используем формулу (6)

Tсв. з.п. = Tсв. + tп.з. (6)

Tсв. з.п. = 0,06ч + 0,02ч = 0,08(ч)

Общее время на выполнение заполняющих и облицовочных слоёв назначаем с учётом количества проходов и в соответствии схемой наложения валиков

Используем формулу (7)

t? = Tсв. к.с. + tпз кс. + 6* Tсв. з.п. (7)

t? = 0,05 + 0,01 + 6*0,08 = 0,54(ч)

Время затрачиваемое на сварку стыка составит 0,54(ч)

2.3 Расчёт количества наплавленного металла

Количество наплавленного металла определяем по формуле (8)

F = F1 + F2 + F3 +F4 (мм2) (8),

где F1 - площадь поперечного сечения корневого прохода;

F2-4 - площадь поперечного сечения заполняющих и облицовочного проходов.

Определяем площадь поперечного сечения прохода в соответствии со схемой наложения валиков

F1 = (3,2+2)*3=15,6(мм2); F2 =9*3=27(мм2); F2 = F3 =F4

Общее количество наплавленного металла составит:

F =15,6+(36*3)=234(мм2)

Определяем массу наплавленного металла по формуле (9)

m = F*•*lокр.н. (9),

где F - общее количество наплавленного металла; ?- удельная плотность углеродистой стали (г/мм3), ? =7,85 г/см3=7,85*10-3г/мм3; lокр.н. - длина окружности по наружной стороне стыка.

m =234мм2 * 7,85*10-3г/мм3 * 687,66мм = 1263,16г

Масса наплавленного метала составит: 1263,16г=1,26кг

3. Охрана труда и экологическая безопасность

Техника безопасности при электросварке

Корпуса сварочных машин, аппаратов и рубильников надо надежно заземлять. Сварочный кабель, электрододержатель и ручку рубильника изолировать. Не работать в дождливую погоду в открытых местах, а также в сырой одежде и обуви. Для защиты глаз и лица от световых и тепловых лучей сварочной дуги закрывать лицо специальным щитком или шлемом с темными стеклами, уменьшающими вредное воздействие тепловых и световых лучей; светофильтры выбирают по таблицам. Длина проводов между питающей сетью и передвижным сварочным агрегатом для ручной дуговой сварки не должна превышать 15 м. Внутри замкнутых резервуаров и других листовых металлоконструкций работы по электросварке можно выполнять только в диэлектрических галошах и на резиновом коврике или на подстилке из изолирующих материалов. Для предохранения темного стекла в щитке от брызг металла и случайных ударов с наружной стороны необходимо вставлять обычное бесцветное стекло и менять его по мере потери прозрачности. Во избежание механических повреждений провода рекомендуется помещать в резиновый шланг.

политика ОАО “АК”Транснефть”

ОАО «АК «Транснефть», являясь ключевым элементом энергетической отрасли Российской Федерации и обеспечивая конечные результаты ее деятельности, определяет своим высшим и неизменным приоритетом охрану окружающей среды, обеспечение высокого уровня экологической безопасности производственных объектов Компании

Мы в полной мере осознаем потенциальную опасность возможного негативного воздействия технологически сложной производственной деятельности Компании на окружающую среду и будем развивать и эксплуатировать систему магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов, проводить смежные работы таким образом, чтобы не причинить вреда окружающей среде и обеспечить наиболее высокий уровень экологической безопасность нашей деятельности.

дуговой сварка проволока металл

Заключение

В ходе проделанной курсовой работы по теме: “Технология сварки кольцевого стыка трубопровода из труб диаметром 219х8” мной был описан и разобран процесс ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия и автоматическая сварка порошковой проволокой в защитных газах.

В ходе расчетной части было рассчитано предельное состояние по условию прочности, расчет времени сварки кольцевого стыка и расчет количества наплавленного металла.

Применение комбинированных способов сварки стыков трубопроводов позволяет увеличить производительность процесса и повысить эффективность применяемых технологий.

Перечень использованных источников

1. ГОСТ 16037 - 80. Соединения сварных стальных трубопроводов.

2. ГОСТ Р 52079-2003. Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

3. Требования к сварочному оборудованию и сварочным материалам, применяемых на объектах ОАО “АК”Транснефть”. Общие технические требования ОТТ-25.160.00 - КТН - 219 - 09(изм.1). - м.: ОАО “АК”Транснефть”, 2009. -176с.

4. Руководящий документ. Сварка при строительстве и ремонте магистральных нефтепроводов. РД - 25.160.00 - КТН -011 -10

5. Мустафин Ф.М. Сварка трубопроводов. Учебное пособие. - М.; ООО “Недра”, 2002 - 350

6. Официальный сайт ОАО «АК «Транснефть»

7. Научно информационный портал, разработанный специально для специалистов, занятых в области проектирования, строительства, эксплуатации и ремонта трубопроводов.

8. Официальный сайт предприятия «Опытный Завод Деталей Трубопроводов»

Размещено на Allbest.ru