Системы для сварки корня шва

Скорость сварки корневого слоя является критическим фактором, определяющим темп движения сварочной колонны и параметры производительности. Автоматическая сварка наиболее рентабельна в тех случаях, когда, помимо качества, она позволяет достичь значительного увеличения скорости сварки — прежде всего, сварки корня шва.

Сварка корня шва изнутри с использованием внутреннего центратора–сварочной станции

Эта установка обеспечивает сборку и фиксацию стыка и выполняет автоматическую сварку корня шва изнутри трубы. Зажимная секция центратора состоит их 3х центрирующих элементов и двух наборов зажимных кулачков, каждый из которых имеет пневматический привод. Сварочные головки расположены по периметру между

двумя рядами зажимных кулачков таким образом, чтобы в раздвинутом состоянии центрирующие элементы находились строго в плоскости сварочных головок.

В процессе сборки, раздвигая все центрирующие элементы и прижимая их к кромке трубы, внутренний центратор–сварочная станция точно позиционируется относительно торца трубы. Затем первый ряд зажимных кулачков раздвигается и фиксирует установку в трубе.

Центрирующие элементы возвращаются в исходное положение, и на сборку подаётся следующая секция трубы. Кромки обеих труб приводятся в соприкосновение по всему периметру, и второй ряд кулачков раздвигается, завершая, таким образом, сборку стыка.

Теперь можно начинать сварку корня шва. Сварочная секция машины состоит из 4х, 6ти или 8ми сварочных головок и применяется для труб диаметром от 24х до 60ти дюймов. Сварочные головки смонтированы по периметру на вращающемся кольце, приводимом в движение 24х–вольтовым мотором. В состав каждой сварочной головки входит

собственный механизм подачи сварочной проволоки от катушки, установленной на самой головке, а также сварочный наконечник и керамический конус для подачи защитного газа. Кроме того, имеется два экрана, предохраняющих от сварочных брызг, которые могут вызвать блокировку подачи газа и повреждения механических частей.

В качестве защитного газа используется смесь, состоящая из 75% Ar и 25% CO2.

Внутренний центратор–сварочная станция приводится в действие управляющим блоком, расположенным на конце выдвижной штанги, протягиваемой через подаваемую секцию трубы. По той же выдвижной штанге осуществляется подача необходимой для сварки электроэнергии и сжатого воздуха. Питание приводов подачи проволоки и вращения головок подается от аккумуляторов, установленных непосредственно на станции. Также на станции расположены баллоны с защитным газом, постоянно подключённые к внешним баллонам, установленным на сварочном тракторе. После завершения сварки корня шва оператор выдвижной штанги возвращает передние и задние ряды зажимных кулачков в исходное положение. Внутренний центратор–сварочная станция перемещается внутри секции трубы и автоматически останавливается у открытого конца трубы. При сварке на барже для увеличения скорости этой операции возможно применение приводной лебедки, протягивающей станцию на тросе сквозь добавленную к трубопроводу секцию. При сварке на суше перемещение системы осуществляется с помощью пневматического привода или встроенного электрического двигателя, питаемого от аккумулятора.

Предлагаемая схема разделки и сборки стыка (см. рис.) позволяет увеличить скорость и качество сварки. Отсутствие открытого зазора уменьшает объем наплавляемого металла, укорачивает время сборки стыка и фактически исключает прожог. Система также устойчива к дефектам сборки и, в частности, допускает наличие значительного смещения при сборке стыка, гарантируя при этом сквозное проплавление в корне шва.

Горячий проход может выполняться снаружи трубы почти одновременно с выполнением корневого прохода, что снижает общее время сварки стыка. Эта схема предполагает, что и корневой и горячий проходы должны быть выполнены до того, как будет перемещен центратор.

Сварка корня шва с использованием

наружных сварочных головок

и внутреннего пневматического центратора

со встроенным набором медных

или керамических подкладок

Для труб относительно малого диаметра (менее 22”) крайне сложно, а зачастую и просто невозможно использовать внутренний центратор–сварочную станцию. Именно поэтому компанией CRC–EVANS была разработана система сварки корня шва снаружи с использованием внешних сварочных головок и внутреннего пневматического центратора с медными или керамическими подкладками.

Система состоит из внутреннего центратора и комплекта внешних сварочных головок, устанавливаемых на направляющем поясе. Внутренний центратор располагается так, чтобы стык оказался строго над кольцом с подкладками. Башмаки–подкладки, сегментарно и независимо друг от друга подпружиненные, приводятся в плотное соприкосновение с внутренней поверхностью трубы. Подкладки охлаждают свариваемый металл, поддерживают сварочную ванну, препятствуют прожогам и способствуют формированию обратного валика при корневом проходе. Применение центратора с подкладками позволяет достичь высокой скорости сварки корня шва снаружи с помощью внешних сварочных головок проволокой сплошного сечения в среде защитного газа (MIG). При этом используется специальная J–образная форма разделки кромок стыка (см. рис.).

Однако в стандартах и спецификациях ряда стран не оговаривается использование центраторов с медными или керамическими подкладками. Именно поэтому компания CRC–EVANS предлагает альтернативные технологии сварки корня шва.

Сварка корня шва снаружи по технологии STT с использованием внешних сварочных головок и внутреннего пневматического центратора Комплекс автоматической сварки с использованием технологии STT, разработанной фирмой Lincoln Electric, изначально планировавшийся как способ избежать использования медных или керамических подкладок при сварке труб малого диаметра, оказался применим для сварки труб любых диаметров. Помимо возможности отказаться от применения центратора с подкладками, технология сварки STT в комплексе с наружными сварочными системами компании CRC–EVANS позволяет достичь и ряда дополнительных преимуществ (см. стр.10).