2.6 Особливості орбітального зварювання|зварювання|

Рисунок 2.6.1 – Схема зварювання

Особливістю зварювання |зварювання| неповоротних стиків труб|труба-конденсаторів| є|з'являється| об'єднання нижнього|, стельового положень|становищ|, зварка|зварювання| на спуск, і на підйом в один шов. Таким чином, зварювальник|зварювальник| не тільки|не лише| повинен володіти величезним досвідом|дослідом| і умінням, але і встигати|устигати| міняти|змінювати| параметри в процесі зварювання|зварювання|, що представляється неможливим.

У разі|в разі| застосування|вживання| орбітального зварювання|зварювання|, коло труби|труба-конденсатора| розбивається на сектори, в кожному з яких встановлюється оптимальні значення параметрів (рисунок 2.6.1), таких секторів може бути до 100. Довжина всього кола представляється рівній одиниці, тоді координата кожною з крапок|точок| буде частиною|часткою| від одиниці, для зручності можна використовувати розбиття|розбивку| на градуси від 0°| до 360°|. На малюнку 1 схемною представлено|уявляти| розбиття довжини кола на сектори. Крапка|точка| 1 має координату 0,000 (слід зазначити, що|слід відзначити , що| положення|становище| цієї крапки|точки| на колі - початок зварювання|зварювання|, вибирається користувачем). У цьому секторі встановлюються зварювальні параметри, виходячи з необхідності нагрівати "холодну" трубу|труба-конденсатор| до проплавлення. Потрібно буде встановити таке поєднання струму|току| і швидкості, щоб|аби| не відбувалося|походило| сильного провисання металу в трубу|труба-конденсатор|, але|та| забезпечувалося проплавлення. Значення будуть дійсні до наступної|такої| крапки|точки| . У другому секторі відбувається|походить| перехід шва на стельове положення|становище|, і параметри змінюються відповідно. Третій сектор характеризується зварюванням|зварюванням| від низу до верху, коли труба|труба-конденсатор| вже "гаряча", відповідно слід скоректувати швидкість і струм|тік|.

Закінчення шва дуже часто є|з'являється| проблемним при зварюванні|зварюванні|. Доводиться враховувати ефект автопідігріву|підігрівання| і знижувати зварювальний струм|тік| для зменшення тепловкладення|. Для завершення шва встановлюється координата точки закінчення зварювання|зварювання| більша ніж 1,000, наприклад -1,010. У разі|в разі| застосування|вживання| головки|голівки| з|із| блоком поперечних коливань і контролем довжини дуги, до зварювальних параметрів додаються|добавляють|: амплітуда коливань, час затримки в точці відхилення, напруга|напруження|, яку необхідно підтримувати. Всі зварювальні параметри можна змінювати|зраджувати| плавно (наприклад, плавне наростання струму|току| на початку зварювання|зварювання| і гасіння при заварюванні кратера). Таким чином|так само| можливо змінювати|зраджувати| швидкість обертання і швидкість подачі дроту. Інтервал, в якому відбувається|походить| плавна зміна параметра, може задаватися за часом або координатами. Діаграма робочого циклу зварювальної програми представлена|уявляти| на рисунку 2.6.2.

1– плавне наростання струму|току| (регулюється часом); 2 – час попереднього нагріву; 3 – перший сектор; 4 – плавне зменшення струму|току| при зміні сектора; 5-2-й| сектор; 6 – плавне наростання струму|току|; 7 – 3 й сектор; 8 – 4-ий| сектор; 9 – 5–й| сектор, плавне гасіння дуги і зупинка зварювання|зварюва

Рисунок 2.6.2 – Діаграма робочого циклу

При зварюванні|зварюванні| двох труб|труба-конденсаторів| встик|, слід побоюватися|опасатися| двох основних проблем –це неспівпадання і зазори.

Загалом, існують наступні|слідуючі| правила при підготовці під зварювання|зварювання|:

- будь-який зазор має бути менш, ніж 5% від товщини стінки. Можна варити із|із| зазором до 10% (або більш) від товщини стінки, але|та| в результаті|унаслідок| цього постраждає якість шва і буде набагато складніше добитися повторюваності результату зварювання|зварювання|.

- коливання товщини стінки в зоні зварювання|зварювання| має бути +/-5% від номінальної товщини стінки. Проте|однак|, закони фізики дозволяють зварювати з|із| неспівпаданням до 25% від товщини стінки, але|та| знову постраждає якість шва і повторюваність результату зварювання;|зварювання|;;;%%

- уникнути неспівпадань можна використовуючи технічні стенди і затиски, які дозволяють збудувати в лінію дві зварювані труби|труба-конденсатори|. Ці системи також дозволяють уникнути необхідності механічного регулювання труби|труба-конденсатора| з орбітальної зварювальної голови.

Зварювання кільцевих стиків труб може виконуватись в різних умовах-найчастіше в цехових і монтажних. Зварювання кільцевих стиків труб може бути поворотним(таких умов можна досягнути тільки тоді коли весь процес відбувається в цеху із використанням спеціального обладнання), або-неповоротним(переважно тоді коли процес зварювання відбувається не в цехових умовах і неможливо добитися автоматизації виробництва).

В цехових умовах можна добитися максимального ступеня автоматизації і зробити всі стики зварюваних труб поворотними. Але не завжди можна досягнути максимальної автоматизації, а саме того щоб процес зварювання виконувався для поворотних стиків. Тому важливим питанням є вибір технології зварювання для неповоротних стиків.

В основі процесу орбітального зварювання лежить технологія аргонодугового зварювання неплавким електродом. Обладнання що використовується для орбітального зварювання забезпечує отримання якісного зварного з'єднання а також забезпечує високу продуктивність. Це в свою чергу дозволяє використовувати технологію орбітального зварювання для вирішення ряду завдань які пов'язані із зварюванням і найголовніше-скоротити затрати часу і матеріальних ресурсів.

Для виконання таких завдань зварник повинен володіти не тільки великим досвідом і практичними навиками але і встигати змінювати параметри режиму.

Рисунок 2.6.3 – Схема орбітального зварювання

Експерименти даної роботи проводились для реалізації на підприємстві.

Для впровадження технології орбітального зварювання проводилася її атестація.

Для труб 50 мм товщиною стінок 2 мм отримані результати приведені в таблиці 2.6.1.

8. Контактне зварювання трубопроводів.

Контактне зварювання - це зварювання, при якому зварювальні деталі нагріваються теплотою, що виділяється проходячим в місці їх контакту електричним струмом, і здавлюються (осаджуються). Зварне з'єднання утворюється в результаті пластичної деформації металу в зоні контакту і встановлення міжатомних зв'язків між поверхнями деталей, що з'єднуються. При цьому способі на затиснуті в затискачах зварюються деталі подають напругу, після чого починають їх повільно зближувати. При зіткненні навіть рівно обрізаних торців деталей контакти між ними виникають в окремих місцях за наявними мікронерівностями.

Сутність стикового зварювання оплавленням полягає в тому, що найбільша кількість теплоти (відповідно до закону Джоуля-Ленца) виділяється в контактах при торканні деталей. Вони нагріваються до температури плавлення, метал скипає, і контакт вибухає. У міру зближення деталей утворюються і вибухають все нові і нові контакти, що створюють враження безперервного потоку іскор, що вилітають з зазору. Зазор між зварювальними деталями називають іскровим проміжком, а процес, під час якого утворюються і руйнуються контакти - оплавленням.

В результаті процесу оплавлення деталі не тільки обгорають і коротшають за рахунок викиду частини розплавленого металу при вибуху утворюваних контактів, а й прогріваються на деяку глибину. Температура нагріву торців деталей - найважливіший параметр процесу, що впливає на формування з'єднання, його структуру і властивості. Для отримання якісного зварного з'єднання нагрівають поверхні оплавлюваних деталей до температури плавлення, створюють на торцях шар розплавленого металу і забезпечують прогрів деталей в глибину.

Після нагрівання деталей зварювальний трансформатор вимикають, і відбувається друга стадія процесу - утворення зварного з'єднання з необхідними властивостями в результаті встановлення міжатомних зв'язків між зварювальними деталями.

Процес осадження складається з трьох етапів: закриття зазору між оплавлюваними торцями, видалення з стику рідкого окисленого металу і пластична деформація чистих від оксидів поверхонь деталей, що з'єднуються для утворення між ними межатомного зв'язку. При цьому перші два етапи необхідно провести швидко, щоб рідкий метал, і тим більше рідкі оксиди, не встигли закристалізуватись. Для низьковуглецевих і низьколегованих сталей, з яких в основному виготовляють труби для магістральних трубопроводів, мінімальна швидкість осадження 20-30 мм / с.

Ділянка металу деталей, що піддається в процесі зварювання нагріву, пластичної деформації і подальшого охолодження, називається зоною термічного впливу.

Сукупність контрольованих параметрів, що визначають умови зварювання, називається режимом зварювання.

Режими зварювання конкретних труб, що забезпечують доброякісні зварні з'єднання, розраховують на основі взаємозв'язку параметрів зварювання із споживаною потужністю та з урахуванням отриманого в результаті оплавлення температурного поля в злучаємося трубах.

Оскільки для розрахунку швидкості і часу оплавлення в залежності від площі перетину зварюваних труб, припуску на осадку потрібно виконати досить складні математичні дії, для зручності визначення зазначених параметрів можна скористатися спеціальною номограми (рис. 3.31).

Для попередження охолодження рідкого металу на торцях труб перед осадкою за 7 - 15 с до кінця процесу оплавлення швидкість оплавлення підвищують до 0,8 - 1,2 мм / с. Цей період називається форсировкой. З цією ж метою протягом 0,1 - 0,5 с після подачі команди на осадку процес опади проводять без виключення зварювального трансформатора, тобто при протіканні через зварювані труби струму.

Для прикладу визначимо режим зварювання труб діаметром 325 мм з товщиною стінки 9 мм на установці ПЛТ-321 зі зварювальної машиною К-584М, яка має вторинну напруга U2 = 7 В. За номограми для площі поперечного перерізу труби 325x9 мм, що дорівнює 89,3 см2 , визначимо середню швидкість оплавлення. Для цього зносимо відмітку на шкалі площі, що дорівнює 89,3 см2, на шкалу v, мм / с і отримуємо 0,224 мм / с. Час оплавлення, визначене з тієї ж номограмме, так само 130 с. Тоді припуск на розплавлення дорівнюватиме ƒопл = vtопл = 0,22 x130 = 29 мм. За 10 с до кінця оплавлення, тобто через 120 с після його початку, швидкість оплавлення підвищують до 1 мм / с. За цей період ƒопл = 1x10 = 10 мм.

Рис. Номограма для визначення швидкості, часу оплавлення та величини осадження

За номограми визначимо необхідний припуск на осадку. Для цього відмітку на шкалі часу оплавлення tс = 130 з зносимо на шкалу ƒос і отримуємо 7,5 мм. Частина цієї опади протягом 0,1 с повинна проходити без виключення трансформатора.

Технологія стикового контактного зварювання оплавленням трубопроводів незалежно від того, застосовувалася вона на трубозварювальних базах або використовувалася при зварюванні в безперервну нитку трубопроводу, передбачала такі основні операції: підготовку труб до зварювання; зачистку поверхонь труб під контактні башмаки зварювальної машини; центровку труб в зварювальної машині; зварювання труб, виконувану автоматично за заданою програмою; видалення внутрішнього і зовнішнього грата.

Трубозварювальну базу, незалежно від діаметра зварюваних труб (рис. 3.32), оснащували наступними агрегатами: прийомним стелажем, де труби, що підлягають зварюванню, перевіряють на відповідність ГОСТам та ТУ, очищають від бруду, снігу, сторонніх предметів; зачистной лінією для зачистки поверхонь труб під контактні башмаки зварювальної машини; рольгангом для переміщення труб до зварювальної машині і зварених трубних секцій в накопичувач; зварювальної машиною для центрування і зварювання труб; внутрішнім і зовнішнім гратоснімателямі; електростанцією для живлення зварювального трансформатора і допоміжного електроустаткування. При наявності електричної підстанції необхідної потужності харчування трубозварювальних баз можна здійснювати від промислової мережі змінного струму напругою 380 В.

Рис. 3.32. Механізована трубозварювальна база для контактного стикового зварювання оплавленням:

1 - приймальний стелаж; 2 - зачисні машинки; 3 - рольганг, 4 - скидачі, 5 - зварювальний машина; 6 - внутрішній гратосніматель; 7 - стелаж готової продукції; 8, 9 - пневмоостанови; 10 - отсекате-ли; 11, 12, 13 - зварювані труби; I-V-позиції труб

Трубозварювальну базу обслуговує трубоукладач, який розвантажує трубовози і подає труби на приймальний стелаж, навантажує зварені секції на плетевози для вивезення на трасу. Пазу розташовують на майданчику, яку при необхідності планують бульдозером.

Рольганг розміщують так, щоб трубовози і плетевози робили мінімальне число розворотів.

При зварюванні труб діаметром до 530 мм базу обслуговує бригада у складі фахівців наступних розрядів: сварщик-оператор - 6, машиніст електростанції - 6, два оператора зачисних машин - 4, машиніст трубоукладача - 6. Крім того, при зварюванні труб діаметром більше 530 мм в бригаду вводять помічника оператора 5-го розряду та слюсаря-трубоукладача 3-го розряду.

Робота трубозварювальної бази здійснюється наступним чином. Від розташованих при приймальному стелажі 1 труб (див. рис. 3.32, позиція I) першою парою пневмоостановов 8, якими управляє оператор по зачистці, відсікають по одній трубі, і вона по похилому стелажу скочується на позицію II, де зачисні-ми машинками 2 зачищають її перед зварюванням. Друга пара пневмоостановов 9 утримує трубу від скочування при зачистці і передає зачищені труби на позицію III, де вони утримуються від-секателямі 10.

Першу трубу 11 відсікачами переміщують на рольганг 3, який подає її в зварювальну машину 5 (позиція IV). Потім на рольганг надходить труба 12 і пересувається їм до зіткнення з трубою 11. У зварювальній машині 5 труби центрують, а потім зварюють і видаляють зовнішній грат. Після закінчення зварювання в зону стику автоматично подається внутрішній гратосніматель 6, який в гарячому стані видаляє внутрішній грат, після чого зварена двотрубна секція переміщається по рольганги вправо до тих пір, поки її лівий кінець не займе положення праворуч від приймального стелажа і таким чином звільнить місце на рольганге для труби 13. Процес повторюється, і секція стає трехтрубного. Зварена трехтрубного секція виводиться рольгангом зі зварювальної машини, переміщається вліво до тих пір, поки її лівий кінець не співпаде з лівою стороною стелажа 7 готових секцій і скидачами 4 подається з рольганга на цей стелаж (позиція V).

Зняття зовнішнього грата на трубах діаметром до 530 мм здійснюється автоматично гратоснімателем, розташованим в зварювальної машини, через кілька секунд після закінчення процесу зварювання. На трубах діаметром більше 530 мм зняття зовнішнього грата здійснюється спеціальними гратоснімателя-ми на готових трехтрубного секціях на стелажі готових секцій. Зварені секції вивозять на трасу, розкладають уздовж траншеї і потім зварюють в безперервну нитку трубопроводу пересувними установками. Пересувні установки для стикового контактного зварювання можна використовувати і для зварювання окремих труб в безперервну нитку трубопроводу. Бригада, яка обслуговує пересувні установки при зварюванні труб діаметром до 530 мм, складається з зварника-оператора б-го розряду, помічника оператора 5-го розряду (він же керує внутрішнім гратоснімателем), оператора зачистной машини 5-го розряду, машиніста електростанції 6-го розряду, трьох машиністів трубоукладачів 6-го розряду, двох слюсарів-трубоукладачів 3-го розряду. При зварюванні труб діаметром більше 530 мм бригаду доповнюють ще одним машиністом трубоукладача 6-го розряду, операторами агрегатів зачистки кінців труб і зняття зовнішнього грата 5-го розряду, електриком 6-го розряду, машиністами бульдозера і трактора-тягача 5-го розряду.

Пересувні установки для зварювання труб діаметром до 530 мм складаються з підвісної рольганга, закріпленого на гаку вантажний стріли трубоукладача. На рольганге послідовно встановлені направляючий ролик, зачисна машина, зварювальний машина, ще один спрямовує і притискної ролик. Внутрішній гратосніматель є автономним агрегатом і знаходиться в зварюваної трубопроводі. Встановлені на підвісному рольганге зачисна і зварювальний машини мають індивідуальний привод переміщення уздовж осі труби для точного встановлення їх на стик.

Приварювані трубу або секцію подають трубоукладачем і укладають на підвісний рольганг таким чином, щоб торець труби знаходився в зоні зачистной машини. При необхідності за допомогою індивідуального приводу виробляють точну установку зачистной машини на стик і його зачистку. Потім трубу за допомогою трубоукладача подають в зварювальну машину, центрують, здійснюють зварювання і зняття зовнішнього грата. Відразу після закінчення зварювання помічник оператора включає двигун внутрішнього гратоснімателя і знімає внутрішній грат.

Пересувні установки для зварювання труб діаметром більше 530 мм складаються з окремих автономних агрегатів: зварювальної машини, розташованої усередині труби і має привід самостійного переміщення і гратосніматель для зняття внутрішнього грата, електростанції агрегатів для зняття зовнішнього грата і зачистки кінців труб (рис. 3.33). Труби або секції труб розкладаються трубоукладачем 10 вздовж траси (рис. 3.34). На внутрішній поверхні труби з двох сторін до металевого блиску агрегатом 9 зачищають пояски під контактні башмаки зварювальної машини. Трубоукладачем 8 зачищену трубу подають до нитки трубопроводу, стикують і центрують з нею за допомогою зварювальної машини 2. Зазор між торцями зцентрувати труб повинен бути рівномірним по периметру і не перевищувати 7 мм. Процес зварювання і зняття внутрішнього грата здійснюється автоматично, після натиснення на пульті 5 управління зварювальної машиною кнопки "сварка". Через 4 хв, необхідні для охолодження стику до температури приблизно 300 ° С, трубоукладач 8 піднімає кінець звареної нитки, під неї укладають інвентарні лежання, на які опускають нитку трубопроводу. Оператор включає двигун самоходу зварювальної машини, і вона починає пересуватися уздовж нитки трубопроводу до наступного стику. Електростанцію до чергового стику переміщують трактором-тягачем 7. Зовнішній грат знімають спеціальним агрегатом 1. При необхідності, для полегшення проїзду агрегатів пересувної установки вздовж траси, рельєф планують бульдозером 4.

Рис. 3.33. Схема роботи пересувних установок для контактного стикового зварювання оплавленням труб великого діаметра:

1 - агрегат для зняття зовнішнього грата, 2 - зварювальний машина; 3, 8, 10 - трубоукладачі, 4 - бульдозер, 5 - кузов з апаратурою управління; 6 - електростанція; 7 - трактор-тягач, 9 - агрегат для зачистки кінців труб

Якість отриманих зварних з'єднань залежить від старанності проведення всього комплексу зварювально-монтажних робіт при будівництві трубопроводів.

В процесі проведення підготовчих операцій перевіряють труби на відповідність ГОСТам та ТУ. На каліброваних кінцях труб не повинно бути вм'ятин, глибина яких більше 50 мм, і забоїн на фасках більше 7 мм. Поверхні труб під контактні башмаки зварювальної машини зачищають до металевого блиску, крім того, повинні бути зачищені фаски труб від іржі і пилу. При використанні внутрішньотрубних зварювальних машин необхідно за допомогою ручної шліфувальної машини зняти посилення поздовжнього шва всередині труби на ділянці 370 мм від торця труби.

В процесі проведення складально-зварювальних робіт контролюють якість центрування зварюваних труб. Зміщення кромок при центровке труб допускається до 20% від товщини стінки труби, але не більше 2 мм, великі зміщення призводять до неприпустимих зсувів в звареному стику. Зазор між торцями сцентрованних труб бажано мати рівномірним і мінімальним. Проте в результаті можливої ​​косини торців з'єднуються труб можливе утворення нерівномірного зазору по периметру, який не повинен перевищувати 7 мм.

Після зняття внутрішнього і зовнішнього грата контролюють форму отриманого зварного з'єднання. Стики, виконані стикового зварюванням оплавленням, після зняття внутрішнього і зовнішнього грата повинні мати посилення висотою не більше 3 мм. При знятті внутрішнього і зовнішнього грата не допускається зменшення товщини стінки труби. Зміщення кромок після зварювання не повинно перевищувати 25% від товщини стінки, але не більше 3 мм. Допускаються місцеві зсуву на 20% периметра стику, які не перевищують 30% товщини стінки, але не більше 4 мм. Цьому виду контролю піддають 100% стиків. Перевірку здійснюють за допомогою спеціальної лінійки. Результати контролю і висновок по обміру стиків складають за спеціальною формою, яка наводиться в технологічній інструкції. При контролі якості видалення внутрішнього грата перевіряють 100% стиків, зварених протягом першої зміни після запуску установки в роботу (але не менше 10 стиків) і при зміні режиму зварювання. Цю перевірку здійснюють також за допомогою спеціальної лінійки або мегодом ультразвукової товщинометрії за методикою, викладеною в технологічній інструкції. Якщо якість зняття внутрішнього грата відповідає вимогам СНиП Ш-42-80 *, то в подальшому за цим параметром перевіряють лише 1% стиків.

Крім цього, кожен сотий стик (тобто 1%) піддають механічним випробуванням на розтяг і вигин. Тимчасовий опір розриву зварного з'єднання, визначене на розривних зразках зі знятим посиленням, повинно бути не менше нормативного значення тимчасового опору розриву металу труб. Середнє арифметичне значення утла вигину зразків повинно бути не менше 70 °, а мінімальне значення - не нижче 40 °. При підрахунку середнього значення всі кути більше 110 ° приймаються рівними 110 °.

При незадовільних результатах механічних випробувань зварних стиків необхідно зварювання припинити, встановити причину незадовільної якості зварного стику; всю ділянку трубопроводу, зварений з моменту останньої перевірки якості за механічними випробуванням, піддати силового впливу на вигин.У процесі зварювання на діаграмі самопишущего приладу реєструють зміна основних параметрів процесу. Діаграма є основним документом, за яким встановлюється відповідність фактичного режиму зварювання заданому відповідними розділами технологічної інструкції і дається загальна оцінка якості по стику - придатний або не придатний. Оператор повинен розшифрувати отримані діаграми, порівняти результати записи з даними режиму зварювання, наведеними в інструкції, і підписати їх. На діаграмах повинні бути зазначені: номер стику і клеймо бригадира, товщина стінок зварюваних труб, температура навколишнього повітря і дата зварювання. Цей вид контролю проводять для всіх стиків.

Сьогодні накопичено великий досвід використання контактного стикового зварювання (КСС) при будівництві трубопроводів різного призначення. Він свідчить насамперед про високу стабільності якості зварних з'єднань досягнутої при роботі в найважчих кліматичних умовах. При контактному зварюванні забезпечується висока вироблення на кожного члена бригади і знижуються вимоги до кваліфікації операторів, знижуються витрати на зварювальні матеріали.

Тривають інтенсивні пошуки технологій, що забезпечують однопозиційні зварювання як найбільш перспективну з точки зору організації зварювального потоку при зварюванні в монтажних умовах. Контактна зварювання в повній мірі дозволяє реалізувати таку технологію будівництва і її можна розглядати в числі прогресивних методів з'єднання труб в майбутніх проектах.Ефективність використання КСС залежить від вдосконалення обладнання, технології та систем енергопостачання. Необхідні мобільні комплекси, що відрізняються високою маневреністю і меншим енергоспоживанням.

Технологія зварювання повинна забезпечувати високі механічні властивості з'єднань труб з високоміцних сталей, у тому числі підвищеної міцності Х80 і більше. У зв'язку з використанням сучасних методів неруйнівного контролю та діагностики, розроблених НАКС, значно підвищуються вимоги до якості видалення грата в зварних швах.

При розробці нових поколінь обладнання КСС необхідно брати до уваги, що основні обсяги будівництва за майбутнім проектам припадають на трубопроводи середніх діаметрів.Інститутом електрозварювання ім. Є.О.Патона в останні роки виконано ряд дослідних і дослідно-конструкторських робіт, спрямованих на вирішення названих завдань. Досліджено зварюваність КСС різних сталей імпортного виробництва класу Х80 і більше. Визначено технологічні параметри устаткування для зварювання труб діаметром 920-1220 мм з товщиною стінки до 15 мм. Розроблено проекти устаткування (внутрішньотрубних машини) для зварювання труб. Виготовлено і проводяться випробування різних типів гратоснімателей, що забезпечують чистове видалення грата. Розроблено комп'ютеризована установка оцінки якості зварних з'єднань за основними параметрами зварювального процесу.

Удосконалення процесу зварювання, виконане на трубах діаметром 114-320 мм з товщиною стінки до 25 мм свідчить про можливість значного (у 2-2,5 рази) зниження припусків на зварювання та скорочення тривалості зварювання до 1,5-2,0 хв., що особливо ефективно при зварюванні труб підвищеної міцності. Передбачається використовувати такий же процес при зварюванні труб великих діаметрів. Встановлено можливість істотного (в 1,5-2,0 рази) зниження пікових значень потужності при зварюванні, що дозволяє використовувати при зварюванні труб середніх діаметрів мобільні джерела електроенергії потужністю 360-450 кВА.

На основі цих розробок виконані робочі проекти нового покоління внутрішньотрубних машин для зварювання труб діаметром 920-1220 мм. Обладнання відрізняється в 2 рази меншою вагою, ніж обладнання КСС, що застосовувалося раніше, що дозволяє створити більш мобільні пересувні комплекси.

Поряд з удосконаленням технології та обладнання КСС труб середніх і великих діаметрів в ІЕЗ проводяться роботи по використанню для зварювання труб пресової зварювання з нагріванням дугою, керованою магнітним полем. Цей метод був раніше апробований при зварюванні тонкостінних труб діаметром до 200 мм з товщиною стінки до 7 мм. Проведеними дослідженнями встановлено можливість одержання високоякісної зварювання труб діаметром 320 мм з товщиною стінки до 12 мм. В даний час розробляється проект наружнотрубной машини для зварювання труб діаметром 114-325 мм з такими товщинами. Розроблена і випробувана система комп'ютеризованого контролю якості з'єднань при цьому методі зварювання.

.8 Зварювання пластмасових трубопроводів

Зварювання оплавленням являє собою двохетапний процес - оплавлення кромок, що сполучаються та усадка оплавлених поверхонь. Такий порядок виконання процесу передбачає технологічну паузу між закінченням нагрівання і початком усадки. параметрами зварювального процесу.

Для реалізації процесу зварювання оплавленням необхідно нагріти зварювальні поверхні до стану розриву сил взаємодії між макромолекулами (Ван-дерваальсових сил) за приведення матеріалу до в’язко-текучого стану. Після цього необхідно притиснути поверхні одна до одної, в результаті чого пластичний матеріал в зоні контакту починає текти, видавлюючи забруднення та бульбашки повітря. Макромолекули зварювальних поверхонь змішуються, границя між зварюваними виробами зникає. Після охолодження полімеру тепловий рух молекул слабшає і Ван-дерваальсові сили знову зв’язують їх у тверде тіло. Циклограма процесу зварювання оплавленням поліетиленових труб наведена на рис.2.4.

2. 

3. Рисунок 2.4 - Циклограма зварювання поліетиленових труб нагріваючим інструментом встик

1- тиск оплавлення; 2- тиск прогрівання; 3- тиск осадження; 4- час оплавлення; 5- час прогрівання; 6- час технологічної паузи; 7- час осадження і охолодження.

Для максимального усунення внутрішніх напружень необхідне глибоке і плавне прогрівання торця труби. Глибина прогрівання обмежується тією обставиною, що при подальшому притисканні торців один до одного прогріта область не повинна зім’ятися. Оптимальна глибина прогріву приблизно рівна товщині стінки труби. При цьому тонкий шар матеріалу, що контактує з нагрівачем, повинен бути розігрітий до в’язко-текучого стану. Таке прогрівання забезпечується відповідною температурою нагрівального елемента та часом нагрівання стінки труби.

При контакті торців труб і поверхні нагрівання виявляється, що навіть ретельно підготовлена поверхня далека від ідеальної площини. Поверхня нагрівального елемента також володіє відповідною шорсткістю. Тонкий повітряний проміжок, що залишається між торцем труби та нагрівальним елементом є серйозною перепоною для перенесення тепла від нагрівача до зварювальної поверхні. Для швидкого досягнення повного теплового контакту необхідно на початку нагрівання з великим зусиллям притиснути торець труби до нагрівача. Тоді виступи на поверхні торця будуть швидко оплавлені і витиснуті назовні у формі рівномірного круглого валика, одночасно заповнюючи нерівності на поверхні нагрівача. Видавлений розплавлений матеріал називають гратом.

Негативною особливістю грату є деяке зменшення умовного проходження труби після завершення зварювання, тому деталі безнапірної каналізації не рекомендують з’єднувати шляхом зварювання.

Разом з тим грат збільшує товщину стінки в місці зварного шва. Якщо врахувати, що будь-який полімер під час нагрівання до пластичного стану більшою чи меншою мірою піддається термічному впливу, то збільшення товщини стінки в зоні зварного шва – це єдиний спосіб досягнути тут міцності, не нижчої міцності вихідної труби. Тому нагрівання з прикладанням зусилля продовжують і після того, як досягнутий 100% тепловий контакт між нагрівальним елементом і торцем труби – поки грат не досягне рекомендованої величини. Оптимальна висота грату до моменту закінчення попереднього процесу нагрівання визначена для кожної товщини зварюваних виробів і для різних термопластів.

Якщо зусилля притискання труби до нагрівального елемента буде недостатнім, то грат, звичайно, досягне потрібної висоти, але час при цьому буде втрачено. Якщо ж зусилля притискання буде надмірним, то перегрітий матеріал буде видавлюватись назовні у вигляді пелюсток, що негативно вплине на розподілення напружень у зоні готового зварного шва. Оптимальне зусилля притискання для труб з ПНТ до нагрівача на першому етапі зварювання згідно нормативних документів складає 0,15МПа. Час утворення грату оператор завжди визначає візуально, навіть у випадку зварювання на автоматизованому апараті.

Протягом періоду нагрівання, який починається після створення грату потрібної висоти, тиск притискання суттєво зменшується. Зусилля притискання повинне бути досить малим, щоб не викликати подальшого збільшення грату, але, з іншого боку, достатнім, щоб гарантувати контакт торців труби з нагрівальним елементом.

Відмінною ознакою стикового зварювання є повільне глибоке прогрівання поверхонь зварювальним дзеркалом, нагрітим до порівняно невисокої температури (200-220^оС).

Теоретично зварювання товстостінних виробів рекомендують проводити за низької температури дзеркала протягом тривалого часу, щоб прогріти товстостінну трубу на більшу глибину. З іншого боку, похибки обладнання та t ^oС навколишнього середовища вносять відхилення температурного режиму більше, ніж рекомендовані зміни температури в залежності від товщини стінки труби. Тому на практиці температура дзеркала не залежить від товщини стінки труби.

За температури зварювального дзеркала близько 200 ^оС і температури навколишнього середовища 20 ^оС швидкість прогрівання матеріалу можна розрахувати. Так, для поліетилену низького тиску він приблизно дорівнює 1 мм за 10с. Ця швидкість визначає рекомендований час нагрівання в залежності від товщини стінки труби.

Дослідженнями німецьких вчених встановлено відсутність негативного впливу температури нагрівального елемента в діапазоні 190-260 ^оС на міцністні показники у ході тривалої експлуатації поліетиленових виробів. Коливання величини тиску у процесі зварювання від 0,15 МПа до 0,45 МПа також забезпечувало позитивні результати[4].

Після нагрівання поверхонь вирішальне значення має швидке усунення нагрітого інструменту і суміщення зварювальних поверхонь. При цьому необхідно не зім’яти нагріті поверхні. Максимально допустимий час на відведення рухомої труби, усунення зварювального дзеркала та зведення торця труб називається технологічною паузою. Перевищення цього часу призводить до остигання оплавлених торців і, як наслідок, поганої якості шва. Очевидно для товстостінних виробів технологічна пауза більша.

З моменту повторного контактування зварювальних поверхонь у міру остигання матеріалу зусилля притискання поверхонь необхідно плавно збільшувати до рекомендованого тиску охолодження. У випадку збільшення тиску розплавлений матеріал частково видавлюється із зони шва і тече у напрямку зовнішнього і внутрішнього грату, при цьому тонкий шар матеріалу, що окислився і охолодився під час технологічної паузи, змішується з більш глибокими шарами, що не впливає негативно на якість шва.

Експериментально визначений тиск осаджування, протягом якого плавно досягнуто тиск охолодження, відомий як час осаджування і вказується в таблицях. Під час осаджування і на першому етапі подальшого охолодження відбувається завершення формування грату.

Під час охолодження завершується формування зони зварного з’єднання. Основна ідея цього процесу полягає в тому, щоб товщина стінки труби в зонах, що прилягають до зварного шва, збільшилась. Причому це збільшення повинно бути тим більше, чим більше був нагрітий матеріал в даній точці. Рекомендовані режими нагрівання та осаджування підібрані так, щоб оптимальним для охолодження було зусилля притискання, яке відповідає зусиллю при попередньому нагріванні.

Після осаджування притискання деталей зберігається постійним до повного охолодження за кімнатної температури. Час охолодження залежить від матеріалу та товщини стінки зварюваних труб і вказується у зварювальних таблицях.

Не варто пробувати прискорити остигання (використання холодної води) – це призведе до створення внутрішніх напружень в матеріалі і, як результат, до зниження міцності шва.

Після охолодження зварювальні поверхні виймають з апарату.

Стикове зварювання труб малого діаметру (16-50) мм і з товщиною стінки менше 4 мм стає неефективним через великі деформації , можливого зсуву торцевих поверхонь одина відносно іншої і значного перекриття внутрішнього перерізу труб гратом. У цих випадках рекомендується застосовувати зварювання в розтруб.

Суть розтрубного методу ґрунтується на одночасному нагріванні внутрішньої поверхні з’єднувальної деталі та зовнішньої поверхні кінця поліетиленової труби нагрітим елементом з наступним з’єднанням оплавлених поверхонь .Послідовність зварювання поліетиленових труб в розтруб зображена на рис.2.5.

2. 

3. Рисунок 2.5 – Технологія зварювання поліетиленових труб в розтруб

Перед зварюванням з поверхні труби необхідно зняти окисний шар поліетилену на довжину розтруба деталі плюс 30 мм.

Нагрівальний елемент нагрівають до температури 260 ± 5 ^оС та перевіряють стабільність температури на дорні і в гільзі з допомогою термометра. Для нагрівання спочатку вводять муфту до упору, а потім насаджують до мітки кінець труби.

Час прогрівання повинен бути достатнім для повного оплавлення всієї площини зварювальної поверхні без втрати первинної форми труби й деталі.

Після нагрівання трубу і деталь різко роз’єднують, вилучають нагрівальний елемент і швидко всувають трубу в розтруб до мітки. Деталі залишають у зафіксованому положенні певний час.

У процесі зварювання нагрітим інструментом в розтруб, дуже важливо слідкувати за тим, щоб дорн і гільза нагрівального елемента були добре затиснутими. В іншому випадку електронні покази температури не будуть відповідати дійсності, а необхідний для якісного з’єднання параметр температурного режиму (260 ± 5 ^оС) не буде дотриманий. Тому з досвіду відомо доцільність використання нагрівальних інструментів з електронною системою стабілізації температури.

Для того, щоб використовувати зварювання нагрітим інструментом врозтруб у повному діапазоні діаметрів (від 16 мм до 110 мм) при атестації обладнання необхідно обов’язково включати в комплект обладнання центратори, тому що можна отримати атестат на право зварювання тільки в ручному режимі.

Різновидом зварювання пластмас оплавленням є терморезистерне зварювання.

Особливістю терморезисторного зварювання є те, що з’єднувальні поверхні – труба і внутрішня стінка муфти зварюються за допомогою нагрівання спіралі, закладеної в тілі муфти до заданої температури.

Для бездоганного зварювання цим способом чистота поверхні має вирішальне значення. Поверхні труби зачищають шабером або циклею. Всередині труби знімають задири, а ззовні заокруглюють радіусом, що дорівнює половині товщини стінки труби. Муфту зачищають зсередини чистячим засобом і ретельно протирають до сухої поверхні. Відхилення від округлості труби не повинно перевищувати 1,5% по зовнішньому діаметру.

У процесі насаджування муфти на трубу не повинно відбуватися перекосу, а зусилля натягування не повинно бути великим. В іншому випадку закладна спіраль може бути пошкоджена.

Основні схеми технологічних операцій терморезисторного зварювання зображені на рис. 2.6

2. 

4. Рисунок 2.6 – Схема з'єднання труб муфтою із заставним нагрівачем

1-труба; 2-мітка посадки муфти і механічної обробки поверхні труби; 3-муфта; 4-заставний нагрівач; 5-струмопідвідний (зварювальний) кабель.

Параметри терморезисторного зварювання програмуються в зварювальному апараті залежно від конструкції зварного обладнання і з’єднувальної деталі.

У зоні контакту труби і з’єднувальної деталі в процесі зварювання виділяється теплова енергія, під дією якої відбувається пластифікація внутрішньої поверхні з’єднувальної деталі і зовнішньої поверхні труби. Розігрітий у процесі зварювання поліетилен переходить із твердого стану у пластичний. Зварювальні елементи повинні бути розігрітими до температури текучості (плинності), але не можна допускати перегрівання зварювальних поверхонь до температури деструкції поліетилену. Деструкція поліетилену – одна з причин низької міцності зварного з’єднання. Деструкція поліетилену залежить не тільки від високої температури, але і від часу її дії на матеріал.

У процесі терморезисторного зварювання спочатку підвищується температура на витках терморезистерного елемента, а потім відбувається прогрівання труби і з’єднуваної деталі одночасно. Під дією тепла труба і терморезисторна деталь розширюються. У зоні зварювання збільшується тиск пластифікованого поліетилену, який починає текти в «холодну зону». Простір між трубою і з’єднувальною деталлю заповнюється розплавленим поліетиленом. В «холодних зонах», де температура така ж, як і в зовнішньому середовищі, починається кристалізація поліетилену, а простір між трубою та з’єднувальною деталлю закривається. Цей процес запобігає видавлюванню розплавленого поліетилену із зони зварювання як на зовнішню поверхню труби, так і всередину деталі, а також призводить до підвищення тиску в зоні розплаву. Під дією тиску в розплавленій зоні під час молекулярної дифузії ланцюги поліетилену з’єднуваної деталі вільно переміщуються і змішуються з ланцюгом поліетилену розплавленого поверхневого шару труби.

Після завершення процесу зварювання тиск та температура в зоні зварювання понижуються. У зоні розплавлення починається процес кристалізації поліетилену. Експлуатаційну надійність зварного з’єднання значною мірою визначають температурні параметри і час зварювання.

Недостатнє прогрівання з’єднувальних елементів зменшує ступінь дифузії, ускладнює процес формування зони з’єднання і тим самим впливає на зниження надійності зварного з’єднання. На погіршення якості зварювання впливає також перегрівання розплаву, який викликає термічну деструкцію поліетилену, котра проявляється в деформації поверхні труб або з’єднувальних деталей.

Охолодження зварного з’єднання повинно відбувається природнім шляхом, як і у процесі зварювання нагрітим елементом в стик. Після охолодження зварне з’єднання звільняють від фіксаторів.

Стабільна якість виробів забезпечується використанням для їх виробництва високоякісної сировини, що має відповідні сертифікати.

Терморезисторні з’єднання економічно більш затратні, ніж стикові. Проте в умовах нестачі площі, коли неможливо розташувати габаритне обладнання стикового зварювання терморезисторне зварювання стає незамінним. З’єднання, виконані з використанням електромуфт, часто використовуються для монтажу трубопроводів невеликого діаметру із труб, що поставляються у бухтах. Електромуфти такого діаметру мають доступну ціну і, враховуючи їх використання у невеликих кількостях, роблять терморезисторне зварювання економічно співмірним зі стиковим.

Зазвичай температура нагріваючого інструменту на 100...120° вище за температуру текучості. За таких умов на границі контакту інструменту з деталлю відбувається не лише інтенсивне плавлення, але і термоокислювальна деструкція, яка може супроводижуватися виділенням низькомолекулярних газоподібних продуктів (наприклад, для поліетилену при 200 °С виділяється метан). Розплав, що знаходиться в перегрітому стані, швидко окислюється. Товщина окисленого шару залежить від виду термопласту, температури перегріву і тривалості контакту з повітрям. У контактних поверхнях деталей утворюються газові пори.

Всі ці дефекти перегрітої поверхні мають бути видалені в грат. Величина тиску і швидкість осідання повинні забезпечити певний реологічний процес , при якому будуть видалені прошарки, що перешкоджають утворенню зварного з'єднання. Якщо із стику не видалені газовий прошарок, окислений і підданий деструкції шари, то в центрі шва вже в процесі зварювання закладається несуцільність, яка надалі при накладанні зовнішніх навантажень може стати джерелом руйнування зварного з'єднання. Такі прошарки фактично є тріщинами, що заздалегідь закладаються, і надалі розкриваються під дією відповідних напружень, причому не лише зовнішніх, але і внутрішніх.

Швидкість охолоджування після видалення нагрівача 5...6 °С/с, а при зварюванні плівок досягає 30 °С/с і більш. Дуже важлива швидкість охолоджування після прикладення осадового тиску: велика швидкість знижує міцність і збільшує зварювальні деформацій. Оптимальні значення перерахованих вище параметрів зварювання оплавленням розраховують і перевіряють дослідним шляхом.

2.9 Контроль якості зварних швів

За своїм характером дефекти, що зустрічаються в зварних швах і з'єднаннях, підрозділяють на внутрішні, що не виявляються зовнішнім оглядом, і зовнішні, які, як правило, виявляються зовнішнім оглядом зварного виробу.

Завдання технічного контролю насамперед зводиться до того, щоб, користуючись різними способами контролю, своєчасно виявити всі наявні дефекти і з'ясувати причини, що викликають їх.

До внутрішніх дефектів при зварюванні відносяться: непровари, тріщини, пористість, шлакові включення.

Непровари - відсутність сплавлення прилеглих один до одного поверхонь металу в зварному з'єднанні. Непровар може виникати між основним і наплавлений металом (в корені шва або по кромці, а також між окремими шарами (проходами) при багатошаровому зварюванні. Непровари один з найбільш поширених і небезпечних дефектів зварних швів.

Тріщини - часткове місцеве руйнування зварного з'єднання. Тріщини підрозділяються: по температурі утворення (холодні і гарячі), по розташуванню щодо осі шва (поздовжні і поперечні) і за розмірами (макротріщини і мікротріщини). Тріщини в зварних з'єднаннях так само, як і непровари, відносяться до найбільш небезпечних дефектів, оскільки вони зменшують розрахунковий переріз шва і тим самим знижують його статичну міцність.

Пори в металі шва - це різної величини бульбашки, заповнені газами. Пори утворюються за рахунок тих газів, які поглинаються рідким металом зварювальної ванни в процесі зварювання.

Шлакові включення - невеликі об’єми, заповнені неметалевими речовинами (шлаками, оксидами). Величина шлакових включень коливається від мікроскопічних розмірів до декількох міліметрів в поперечнику. Загальний вміст включень в добре виконаному шві не повинно перевищувати 0,5% від ваги наплавленого металу, а в погано наплавленому може досягати - 2-3%. а іноді й більше.

До зовнішніх дефектів при зварюванні відносяться: відхилення розмірів та форми робочого перерізу шва від проектних, підрізи, напливи та натікання, прожогом, иезакладені кратери.

Підрізи - поглиблення в основному металі, що йде уздовж кордону шва. Підрізи можуть мати глибину від десятих часток до декількох міліметрів; вони бувають місцеві або суцільні.

Напливи, і натікання - це зайве наплавлений металу на зовнішній частині шва, наплив або натік з прилеглих ділянок шва і створює надмірну висоту (посилення) шва.

Пропали - наскрізне проплавлення (свищ) в зварюваних елементах з виходом рідкого металу зварювальної ванни на іншу сторону. Пропал найчастіше зустрічається при зварюванні металу невеликих товщин і зварюванні стикових швів, виконуваних з глибоким проваром.

Кратер - це поглиблення, що утворюється в кінці шва при раптовому перерві процесу зварювання. Особливо часто зустрічаються кратери при виконанні коротких переривчастих швів.

Для своєчасного виявлення дефектів необхідний ретельний і систематичний контроль зварних з'єднань трубопроводів на всіх стадіях виконання зварювання. В залежності від вимог проекту або технічних умов контроль зварних з'єднань технологічних трубопроводів здійснюється шляхом зовнішнього огляду всіх стиків, механічних випробувань та фізичних методів контролю (металографічного дослідження, просвічування рентгенівськими чи гамма-променями, ультразвуку, магнітографічним способу), а також перевірки щільності зварних стиків гідравлічним або пневматичним випробуванням. В окремих випадках в залежності від матеріалу труб та призначення трубопроводу зварні шви перевіряють на корозійну стійкість.

Зовнішньому огляду піддають кожен зварений стик трубопроводу. Шляхом огляду виявляють зовнішні дефекти шва: напливи, підрізи, кратери, пропали, тріщини, зовнішні пори.

Механічні випробування зварних з'єднань проводять для визначення їхньої міцності і пластичності. Обов'язковими, видами механічних випробувань є випробування на розтяг, загин або сплющування і на ударну в'язкість. Для проведення механічних випробувань кожен зварювальник здійснює зварювання контрольних (пробних) стиків, з яких вирізають зразки. Механічні випробування проводять відповідно до ГОСТ 6996-54.

Металографічне дослідження здійснюють для визначення структури металу шва і навколошовної зони, виявлення в зварному шві газових або шлакові включень, тріщин, непроварів. При металографічному дослідженні перевіряють злам зварного шва і визначають його макро-і мікроструктуру. Ці дослідження є обов'язковими тільки для паропроводів першої та другої категорій, підвідомчих Держнаглядохоронпраці, і трубопроводів спеціального призначення. Дослідженню піддаються зразки, вирізані з контрольного стику.

Просвічування рентгено-і гамма-променями - найбільш поширений спосіб контролю зварних швів без руйнування. Просвічування дозволяє виявити внутрішні дефекти зварювання - тріщини, непровари, шлакові включення і пори. Для просвічування зварних швів застосовують стаціонарні (РУП-200, РУП-400-5) і переносні (РУП-120-5-1 іІРА-1д) рентгенівські установки. Стаціонарні установки через великі габаритні розміри використовують на заводах і в лабораторіях; переносні - в монтажних умовах.

Гамма-промені виникають в результаті процесів, що відбуваються при розпаді ядер елементів або ізотопів, що мають штучну або природну радіоактивність. Ці промені здатні проникати через шар металу значної товщини і діяти на рентгенівську плівку, прикладену до шву із зворотного боку. У тих місцях, де є дефекти, поглинання променів металом буде менше, і вони нададуть більш сильний вплив на емульсію плівки. В даному місці на плівці з'явиться темна пляма, за формою відповідна дефекту шва. Для просвічування користуються гамма-променями радіоактивних елементів цезію-137,. Тулію-170, кобальту-60, іридію-192, європію-152. Для просвічування радіоактивні речовини, що випромінюють гамма-промені, поміщають у спеціальні ампули, укладені в свинцеві кожухи (контейнери). Рентгенівське та гамма-просвічування проводять відповідно до ГОСТ 7512-55. Недоліком способу контролю гамма-променями є його шкідливість, що вимагає особливих заходів до охорони людей від їх впливу.

Магнітографічний спосіб контролю зварних швів заснований на принципі зміни магнітного розсіювання, що виникає під час намагнічування контрольованого виробу в місцях розташування дефектів. Особливістю цього способу є «запис» виявлених дефектів на спеціальну магнітофонну плівку (стрічку).

Даний спосіб контролю застосовують для труб товщиною до 20 мм, він дозволяє чітко виявити такі дефекти зварних швів, як поздовжні тріщини, непровари, шлакові включення і пори.

Ультразвуковий спосіб контролю зварних швів заснований на різному відображенні спрямованого пучка високочастотних звукових коливань від металу (зварного шва) і наявних у ньому дефектів.

Ультразвуковий контроль застосовують для труб з внутрішнім діаметром 80 мм і більше і стінками товщиною понад 10 мм. Найбільше застосування для контролю знайшли ультразвукові дефектоскопи УЗД-7Н, НІІМ-5 і УЗД-39.

Недоліком даного способу контролю є те, що він дозволяє визначити лише місце дефекту, а не його характер.

Контролю фізичними методами піддають стики з відібраних по зовнішньому огляду, в кількості:

Для трубопроводів I і II категорій .......................... 3%

Для трубопроводів III категорії ............................. 2%

Для трубопроводів IV категорії ............................... 1%

Кількість стиків визначається від загального числа зварених кожним зварником стиків, але воно повинно бути не менше одного. Контролю необхідно піддавати весь периметр стику.

При фізичних методах контролю зварні шви необхідно бракувати, якщо в них виявлені наступні дефекти: тріщини будь-яких розмірів; непровари глибиною більше 15% від товщини стінки труби, якщо товщина не перевищує 20 мм, а при товщині стінки понад 20 мм - більше 3 мм; шлакові включення і пори глибиною понад 10% від товщини стінки труби, якщо вона не перевищує 20 мм і 3 мм - при товщині стінки понад 20 мм; скупчення включень і пор у вигляді суцільної сітки дефектів у шві незалежно від їх глибини. Шлакові включення глибиною до 10% від товщини стінки і довжиною не більше 30 мм, а також скупчення пор довжиною не більше 15 мм не є ознаками браку.

Виправлення дефектів зварних стиків трубопроводів допускається, якщо при умовному діаметрі трубопроводу до 100 мм довжина тріщин менше 20 мм і при умовному діаметрі понад 100 мм - менше 50 мм, а також якщо протяжність ділянок з неприпустимими дефектами менше ¼ кола стику. У процесі виправлення необхідно вирубати дефектні місця і знову їх заварити. В інших випадках дефектний стик повинен бути вилучений з трубопроводу і на його місце вварена катушка. Всі ділянки стиків, що піддавались виправленню виправленню повинні бути перевірені фізичними методами контролю.

Контрольні запитання

1. Які зустрічаються внутрішні дефекти зварних швів?

2. Які зустрічаються зовнішні дефекти зварних швів?

3. Як проводиться виправлення дефектів зварного шва?

4. Які застосовують способи контролю зварних швів?

5. У чому сутність просвічування гамма-променями? Які радіоактивні елементи використовуються при цьому?

3.1 Правила техніки безпеки при різанні і зварюванні трубопроводів

До виробництва робіт по газовому зварюванні і різанні, так само як і при електричному зварюванні, допускаються особи не молодше 18 років, які пройшли спеціальне навчання, перевірку знань і отримали право на виконання цих робіт. При зварюванні і різанні металу робітник зобов'язаний користуватися захисними окулярами, працювати в рукавицях і брезентовому спецодязі.

Захисні окуляри газозварника повинні мати скла ТІС. Світлофільтрами типу ГС-3 рекомендується користуватися при роботі з пальниками з витратою ацетилену до 750 л / год, світлофільтрами типу ГС-7 - з витратою ацетилену 2500 л / год і ГС-12 - з витратою понад 2500 л / ч. Працювати без захисних окулярів не дозволяється.

На відстані 10 м від складу кисневих балонів не дозволяється складувати будь-які горючі матеріали. Транспортувати балони на монтажному майданчику слід за допомогою спеціальних носилок або візків.

Спільне транспортування кисневих і пропанових, ацетиленових балонів категорично забороняється. Під час транспортування балонів не можна допускати ударів, поштовхів і скидання їх. Навантажувати і вивантажувати балони вручну повинні двоє робітників. На робочому місці балон повинен бути прикріплений ланцюгом або хомутом до стіни, стійці або укладений похило.

Весь кисневий інструмент (редуктори, пальники, різаки, шланги), щоб уникнути загоряння повинні охоронятися від забруднення мінеральним маслом та жирами іншого типу. Цей інструмент слід ремонтувати і зберігати окремо від іншого інструменту в чистих ящиках, шафах, на стелажах, верстаках. При виявленні слідів масла їх треба промити етиловим спиртом або іншим розчинником у відповідності зі спеціальною інструкцією.

Правильне поводження з газовими пальниками, різаками і шлангами охороняє робітників від нещасних випадків.

Електрозварювальні роботи при виготовленні і монтажі технологічних трубопроводів займають значне місце і є одним із складних видів робіт, що вимагає забезпечення умов, що гарантують безпеку їх виконання не тільки для самих зварників, а й для працюючих поблизу. Електрозварники і слюсарі повинні бути повністю оснащені всіма захисними засобами від бризок металу, ураження променями і струмом в залежності від характеру та умов виконання робіт.

Електрозварник при роботі відкритою дугою для захисту очей і відкритих частин обличчя повинен мати щиток або шолом із захисними стеклами (світлофільтрами). Тип світлофільтру вибирають в залежності від величини зварювального струму. Промисловість випускає захисні світлофільтри ТС-1, ТС-2 і ТС-3. Для допоміжних робіт при електрозварювання застосовують світлофільтр ТС-2. Для захисту рук електрозварники повинні надягати брезентові рукавиці.

Працюючі безпосередньо з електрозварникам при виготовленні і монтажі трубопроводів також повинні користуватися тими ж засобами захисту, що і зварники, вони повинні бути добре проінструктовані про заходи безпеки при зварювальних роботах.

Місце, де проводиться зварювання деталей і вузлів трубопроводів, слід огороджувати ширмами (кабінами), пофарбованими в темний колір. Стінки зварювальних кабін повинні мати висоту 1,8-2 м, між стінкою і підлогою має бути зазор величиною 18-20 см для доступу в кабіну свіжого повітря.

При зварюванні не можна дивитися на електричну дугу незахищеними очима, так як це викликає опік. При появі болю (різі) в очах, необхідно негайно промити очі 5%-ним розчином питної соди і після цього негайно звернутися за медичною допомогою.

Зварювальники зобов'язані працювати в брезентової спецодязі (брюки навипуск, так як іскри можуть потрапити за халяву чобота або в черевик і викликати опік).

Зварювальні роботи не можна виконувати поблизу легкозаймистих, горючих та вибухонебезпечних матеріалів. Мінімальна відстань від них до місця зварювання повинно складати не менше 10 м, якщо правилами не передбачені великі відстані.

Для запобігання зварників від ураження електричним струмом зварювальні кабелі повинні мати справну ізоляцію, гарне (щільне) з'єднання зі зварювальним апаратом і власником.

Зварювальники, що працюють на висоті, повинні бути забезпечені пеналами для зберігання електродів, сумками для зберігання інструменту та недогарків електродів. Забороняється скидати недогарки, інструмент та електроди вниз, так як це може завдати травму працюючим внизу людям. Особи, які працюють нижче зварника, повинні бути захищені від іскор. Для цього місця зварювання захищають інвентарними огорожами. У зоні зварювання ставлять попереджувальні плакати та написи.

До виробництва електродугового зварювання в середовищі інертних газів допускаються електрозварники із спеціальною підготовкою, які засвоїли всі правила поводження з балонами для стислих газів і мають диплом на виконання цієї роботи.

Робітники, які допускаються до паяльних робіт, зобов'язані пройти спеціальний інструктаж з правил безпечного поводження зі свинцем. Працюючі зі свинцем повинні періодично не рідше одного разу на три місяці проходити медичний огляд дотримуватись правил особистої гігієни: мити руки перед їжею, приймати душ після роботи, надягати респіратори під час роботи, при якій утворюється свинцевий пил.

При контролі зварних з'єднань трубопроводів радіографування відноситься до небезпечних методів роботи, що вимагає дотримання санітарних правил при промисловій гамма-дефектоскопії.

Роботи по радіографуванню зварних з'єднань повинні виконувати радіографи, що мають відповідну підготовку і посвідчення на право проведення цих робіт.

Для оберігання людей від шкідливого впливу гаммавипромінюванням місця проведення випробувань потрібно захищати, вивішувати умовні знаки про радіаційну небезпеку і плакати з написами, попереджати всіх працюючих (незалежно від адміністративної підпорядкованості) про виконання просвічування. Забороняється залишати джерела випромінювання (ампули) без нагляду. Гамма-джерела повинні знаходитися в свинцевих або вольфрамових контейнерах.

Радіоактивні препарати дозволяється перевозити тільки в транспортному контейнері; при цьому треба строго керуватися вимогами «Правил перевезення радіоактивних речовин» № 349-60.

Контрольні запитання

1. Які основні правила техніки безпеки необхідно дотримуватися при різанні і зварюванні трубопроводів?

2. Перерахуйте основні правила поводження з кисневими і газовими балонами?

3. Які засоби захисту повинні застосовувати працюють безпосередньо з електрозварникам?

4. Які існують основні правила поводження з радіоактивними ізотопами?