Сварка кольцевых стыков

1. Сварка кольцевых стыков

Сварные соединения труб, деталей трубопровода и запорной арматуры (задвижки, обратные клапаны и т.д.) диаметром до 1220 мм выполняются с применением технологий, указанных в РД- 

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. 

Сварочные материалы следует выбирать в соответствии с требованиями РД 25.160.00-КТН-011-10.

Зажигание дуги следует производить в разделке кромок или с поверхности уже выполненных участков шва. Запрещается зажигать дугу на поверхности трубы или детали. Удаление (сдвиг) внутреннего центратора разрешается после выполнения всего периметра корневого слоя шва независимо от способа сварки (кроме сварки электродами с целлюлозным видом покрытия). При сварке труб электродами с целлюлозным видом покрытия, а также при сварке участков нефтепровода прокладываемых в сейсмоопасных зонах и при сварке участков нефтепровода класса прочности К65, К70, независимо от вида применяемых материалов, удаление центратора осуществляется после выполнения корневого слоя шва и горячего прохода.

При выполнении сборки стыков на наружном центраторе он может быть удален после выполнения не менее 60 % периметра корневого слоя шва. При этом участки корневого слоя шва должны равномерно располагаться по периметру стыка. После снятия центратора все сваренные участки должны быть зачищены, а их концы обработаны абразивным кругом.

Допускается снятие центратора сразу после установки прихваток в соответствии с требованиям, с обязательным их удалением в процессе сварки корневого слоя шва. Удаление наружного центратора при сборке стыков труб и запорной арматуры допускается после выполнения прихваток и установки страховочных опор.

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; 

- после выполнения корневого слоя шва и горячего прохода ручной дуговой сваркой электродами с целлюлозным видом покрытия и при сварке участков трубопровода прокладываемого в сейсмоопасных зонах, а также при сварке участков трубопровода класса прочности К65, К70.

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 для труб диаметром более 377 мм выполняется не менее чем двумя сварщиками, за исключением применения технологий двухсторонней автоматической сварки и ручной дуговой сварки подварочного слоя шва. Корневой слой шва стыков труб диаметром от 1020 до 1220 мм при возможности подвергается визуально измерительному контролю изнутри трубы. Выполнение подварочного слоя стыков труб диаметром от 1020 до 1220 мм производится в случаях:

• 
  выполнения сварки разнотолщинных стыков труб или стыков «труба  соединительная деталь» и «труба  запорная арматура», «переходное кольцо-корпус запорной арматуры» – по всему периметру сварного соединения;

• 
  в местах видимых дефектов – несплавлений, непроваров и других поверхностных дефектов, а также на участках периметра со смещениями кромок более 2 мм (при условии, что эти смещения являются допустимыми). В этом случае общая протяженность участков подварки не должна превышать 1/2 периметра трубы. Перед выполнением подварочного слоя следует проконтролировать температуру изнутри трубы, которая должна составлять от 50 до 250°С. В случае снижения температуры ниже 50°С следует произвести подогрев стыка до температуры 50⁺³⁰°С. Подварка изнутри трубы должна осуществляться ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия диаметром 3,2 (3,0) мм.

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

Количество слоев шва в зависимости от толщины стенки трубы и применяемой технологии сварки, должно соответствовать требованиям раздела 9 РД-25.160.00-КТН-011-10. Минимальное и максимальное количество слоев шва указывается в технологической карте и подтверждается результатами аттестации технологии сварки. 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 и трех для толщин стенок от 12 до 15 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 и фитингов.

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;

- 100 мм для диаметров 820 мм и более.

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.

При многоваликовой сварке толстостенных элементов (один проход выполняется несколькими валиками) места начала сварки и «замки» соседних валиков должны быть смещены один относительно другого не менее чем на 30 мм.

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

Не следует оставлять не полностью сваренные стыки с толщинами стенок более 10,0 мм. В случае, когда производственные условия не позволяют завершить сварку, стыков труб с толщиной стенки более 10 мм, необходимо соблюдать следующие требования:

• 
  стык должен быть сварен не менее чем на 2/3 толщины стенки трубы;

• 
  незавершенный стык следует накрыть водонепроницаемым теплоизолирующим поясом, обеспечивающим замедленное и равномерное остывание;

• 
  перед возобновлением сварки стык должен быть вновь нагрет до требуемой минимальной межслойной температуры;

• 
  стык должен быть полностью завершен в течение 24 часов.

Не допускается оставлять не полностью сваренные стыки из сталей прочностных классов К65 - К70, стыки при выполнении специальных сварочных работ – сварке захлестов, разнотолщинных соединений труб и соединений труба  соединительная деталь трубопровода, труба  запорная арматура, а также при выполнении ремонта сварных соединений. 

В случае не соблюдения требований стык подлежит вырезке.

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, при механизированной сварке самозащитными порошковыми проволоками (типа Innershield) – не более 15 м/с, при механизированной сварке проволокой сплошного сечения и порошковой проволокой в углекислом газе и смесях – не более 6 м/с, а при сварке в смесях газов на основе аргона – не более 2 м/с.

Маркировку сварных стыков следует производить несмываемыми маркерами или краской на наружной поверхности трубы на расстоянии 100-120 мм от сварного шва в верхней четверти периметра трубы.


^ 2.3. Технология механизированной сварки проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом STT.

Расход газа при выполнении сварки должен составлять 10-16 л/мин..Вылет электродной проволоки при сварке должен составлять от 10 до 15 мм. Допускается вылет до 20 мм.

В положении 0.00-1.00 (1.30) час сварка осуществляется с небольшими поперечными колебаниями без задержки на кромках. В положении 1.00 (1.30) – 6.00 час сварка осуществляется без поперечных колебаний.

Режимы сварки корневого слоя шва представлены в таблице 1.

Значение параметра горячего старта 1,5-3,0.


Таблица1: Параметры режимов при механизированной сварке методом STT проволокой диаметром 1,14 мм

Способ полуавтоматической сварки самозащитной порошковой проволокой Иннершилд предназначен для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва неповоротных и поворотных стыков труб диаметром 325 - 1220 мм с толщинами стенок 6 - 20 мм включительно.

Специализированный комплект оборудования для сварки самозащитной порошковой проволокой, разработанный и выпускаемый фирмой Lincoln Electric должен включать следующее:

 специальный источник сварочного тока - Idealarc DC-400, Invertec V350-PRO Invertec V300-I, SAM-400 и источники типа Commander различных модификаций;

 адаптер модели К350 или К350-1;

 механизм подачи порошковой проволоки LN-23P;

 сварочная горелка К345 со шлангом и кабелями.

Способ сварки самозащитной порошковой проволокой рекомендуется к применению в составе следующих технологических вариантов сварки:

 корневой слой шва выполняется ручной дуговой сваркой электродами с целлюлозным видом покрытия, "горячий проход" и все последующие слои - проволокой Иннершилд;

 корневой слой шва и "горячий проход" выполняются ручной дуговой сваркой электродами с целлюлозным видом покрытия, все последующие слои - проволокой Иннершилд;

 корневой слой шва выполняется полуавтоматической сваркой проволокой сплошного сечения в углекислом газе методом STT, все последующие слои - проволокой Иннершилд;

 корневой слой шва выполняется ручной дуговой сваркой электродами с основным видом покрытия, все последующие слои - проволокой Иннершилд.

Марка самозащитной порошковой проволоки выбирается в зависимости от прочностного класса свариваемых труб:

 для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб из сталей 1 - 2 групп прочности применяется проволока марки NR-207 диаметром 1,7 мм;

 для сварки заполняющих и облицовочного слоев шва стыков труб из сталей 3-й группы прочности применяется проволока марки NR-208S диаметром 1,7 и 2,0 мм.

Выбор проволоки и технология полуавтоматической сварки методом STT корневого слоя шва должны осуществляться в соответствии с требованиями разделов «ИНСТРУКЦИЯ 
по технологии сварки при строительстве 
и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов» 

Процесс сварки самозащитной порошковой проволокой должен осуществляется на постоянном токе прямой полярности.

Перед началом сварки на механизме подачи проволоки следует установить параметры: скорость подачи проволоки и напряжение на дуге.

^ Таблица 2: Параметры режимов при сварке проволокой Иннершилд

* - рекомендуемые значения.

Установленные значения напряжения и скорости подачи проволоки не подлежат корректировке в процессе сварки неповоротных стыков труб. Процесс сварки осуществляется способом сверху-вниз.

Заполняющие и облицовочный слои шва стыков труб с толщинами стенок до 14 мм следует выполнять по методу «слой за один проход».

При сварке стыков труб с толщинами стенок более 14 мм заполняющие слои, начиная со второго (третьего) выполняются по методу «слой за два прохода».

Облицовочный слой шва стыков труб с толщинами стенок более 14 мм следует выполнять по методу «слой за три прохода». Допускается выполнять облицовочный слой шва стыков труб с толщинами стенок 14 - 16 мм по методу «слой за два прохода».

Перед выполнением первого слоя шва порошковой проволокой необходимо осуществить тщательную шлифовку корневого слоя (горячего прохода) абразивным кругом до состояния «чистый металл».

В связи с неравномерностью заполнения разделки по периметру стыка с ослаблением сечения шва в вертикальном положении перед выполнением облицовочного слоя в положении 1.00 - 4.30 час. (ориентировочно) выполняется дополнительный (корректирующий) слой.

Ориентировочное количество слоев для второго, третьего и четвертого технологических вариантов сварки в зависимости от толщины стенки трубы приведено в табл. 1. и 2.

^ Таблица 3: Количество заполняющих и облицовочных слоев шва при сварке проволокой NR-207 и NR-208 диаметром 1,7 мм

* - количество заполняющих слоев зависит от величины зазора при сборке, угле разделки кромок и ряда других параметров.


^ 2.4.Стыкуемые элементы: труба + труба.


Сварка захлесточных стыков производится по трем схемам, которые определяются взаимным расположением соединяемых участков трубопровода (плетей) и возможностью их монтажного перемещения:

• 
  Схема А – оба конца стыкуемых участков трубопровода (плетей) свободны (не засыпаны грунтом) и имеют свободу перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

• 
  Схема Б – конец одного из стыкуемых участков трубопровода имеет свободу перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а второй защемлен (например, подходит к крановому узлу, засыпан грунтом и др.);

• 
  Схема В – оба конца соединяемых участков трубопровода защемлены.

При монтаже захлёста по «схеме А» рекомендуется следующий порядок подготовительных и сборочных операций:

• 
  · Подготовить под сварку один из концов трубопровода, уложив его на опоры высотой 50-60 см (по оси трубопровода), либо выкопать приямок необходимой величины;

• 
  · Вывесить трубоукладчиком вторую плеть и установить страховочную опору. Разметить место реза. Разметка линии реза должна быть выполнена с помощью шаблона, чтобы обеспечить перпендикулярность плоскости реза оси трубопровода;

• 
  · Обрезать конец трубы газовой резкой с последующей обработкой кромок механизированным абразивным инструментом или станком типа СПК. Угол скоса кромки должен составлять 30-5 град, с притупление 1,8 ± 0,8 мм;

• 
  · Совместить оси стыкуемых участков трубопровода путем манипуляций стрелой трубоукладчика в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом высота подъема обрезанного участка не должна превышать 1,5 м на расстоянии 40 - 50 м от торца. Рекомендуется поддерживание поднятого, участка трубопровода вторым трубоукладчиком. Установить наружный центратор и страховочную опору;

• 
  · Произвести предварительный подогрев;

• 
  · В процессе сборки устанавливают зазор в стыке, регламентированный технологической картой. Для фиксации сборочного зазора допускается установка прихваток. В процессе сварки корневого шва прихватки должны быть полностью удалены;

• 
  · Для повышения качества сборки рекомендуется собирать стык с зазором на 0,5 - 1 мм меньше рекомендуемого технологической картой с последующим сквозным калиброванным пропилом зазора шлифовальным кругом толщиной 2,0 - 3,0 мм;

Катушку от 500 мм сваривают четыре сварщика. После выполнения прихваток накладывается индукционный пояс нагрева.

Снимается центратор, затем производится зачистка и шлифовка прихваток механизированным абразивным инструментом. Видимы дефекты устраняются шлифовкой.

После обработки прихваток и визуального осмотра на наличие видимых дефектов при их отсутствии производится наложение корневого слоя шва. Сварка ведется на подьем начиная с потолочного положения. После наложения корневого слоя шва производится зачистка корневого шва механизированным абразивным инструментом от шлака.

После шлифовки корневого слоя шва выполняется заполняющий слой шва, после его выполнения также производится зачистка шва от шлака, визуальный осмотр на наличие пор, трещин, подрезов и других видимых дефектов. Электроды, используемые при выполнении заполняющего слоя шва указаны в операционной технологической карте.

После заполняющего слоя шва выполняется лицевой (облицовочный) слой. При этом меняются параметры режима сварки. После чего он также подвергается обработке механизированным абразивным инструментом. Производится визуальный осмотр на на личие видимых дефектов ( поры, брызги металла, подрезы и др.) при их наличии они должны быть устранены. Усиление лицевого шва: высота – 1,3 ; ширина – 25 – 30 мм.

После этого накладывается термозащитный пояс.

Нужно помнить, что электрическая дуга должна возбуждаться только в разделке кромок, не выходя из них, во избежания дефектов. При возбуждении электрической дуги равномерно поддерживать ее, длина дуги должна быть минимальной, с целью предупреждения возникновения дефектов.Колебательные движения электродом вести равномерно. Поднимать электрод (угол электрода по отношению к основному металлу) наблюдая за тем, как формируется сарочная ванна.


Трубы, детали трубопроводов, арматура и сварочные материалы должны пройти входной контроль в соответствии с требованиями СниП lll-42-80 и ВСН 012-88. Результаты контроля заносят в Журнал входного контроля.

До начала работ следует проверить наличие сертификатов (паспортов) на трубы, детали и запорную арматуру и все сварочные материалы, которые будут использованы для сооружения объекта, а также соответствие маркировки (клейма) к обозначениям, указанных в сертификатах (паспортах).

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

При сооружении трубопроводов сварные стыки труб могут быть поворотными, неповоротными и горизонтальными.

Перед сборкой и сваркой трубы проверяют на соответствие требованиям проекта, по которому сооружается трубопровод, и техническим условиям.

При подготовке стыков труб под сварку проверяют перпендикулярность плоскости реза трубы к ее оси, угол раскрытия шва и величину притупления. Угол раскрытия шва должен составлять 60 – 70 градусов, а величина притупления—2 – 2,5 мм. Фаски снимают с торцов труб механическим способом, газовой резкой или другими способами, обеспечивающими требуемую форму, размеры и качество обрабатываемых кромок.

Точность обработки фасок под сварку и размеры разделки проверяют инструментально. Перед сборкой труб 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 тубопроводов на ширину не менее 10 мм. Усиление заводских продольных или спиральных швов удалить снаружи трубы до величины 0-0,5 мм на участке шириной 10-15 мм от торца трубы.

При стыковке труб должен обеспечиваться равномерный зазор между соединяемыми кромками стыкуемых элементов, равный 2 – 3 мм.

Смещение кромок электросварочных труб с одинаковой нормативной толщиной стенки не должно превышать 20 % от нормативной толщины стенки, но не более 3 мм. При толщине стенки менее 10 мм допускается смещение кромок до 40 % нормативной осуществлять шаблоном по наружным поверхностям труб.

При сборке под толщины стенки, но не более 2 мм. Измерение величины смещения кромок допускается последующую сварку корневого слоя шва электродами с основным видом покрытия количество прихваток, равномерно распределенных по периметру стыка, зависит от диаметра труб. При сварке труб диаметром до 300 мм прихватки выполняются равномерно по окружности в 4 мм местах швом высотой 3 – 4 мм и длиной 50 мм каждая. При сварке труб диаметром более 300 мм прихватки располагают равномерно по всей окружности стыка через каждые 250 -300 мм.

Сборку на внутреннем центраторе допускается выполнять без прихваток.

Режимы сварки при выполнении прихваток должны соответствовать режиму сварки корневого слоя шва.

Трубы, толщина стенки которых составляет 8 – 12 мм, сваривают в три слоя плюс декоративный шов.

Первый слой создает местный провар в корне шва и надежное сплавление кромок. Для этого необходимо, чтобы наплавленный металл образовал внутри трубы узкий ниточный валик высотой 1 – 1,5 мм, равномерно распределяющийся по всей окружности. Используют электроды диаметром 2 – 3 мм.

Для получения провара без сосулек и грата движение электрода должно быть возвратно – поступательным с непродолжительной зедержкой электрода на сварочной ванне, незначительным поперечным колебанием между кромками и образованием небольшого отверстия в вершине угла скоса кромок. Отверстие получается в результате проплавления основного металла дугой. Размер его не должен превышать 2 мм – больше установленного зазора между трубами.

Второй и третий слой выполняют электродом 4 – 5 мм и при повышенном токе.