Мустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов

Таблица 4.9

Сварочные материалы для ручной дуговой сварки стыков труб — с электродами с основным видом покрытия для сварки всех слоев шва

		Корневой слой	Заполняющие
	Класс прочности		и облицовочный слой
		Марка, диаметр электрода
	Х65	ОК 53,70, Lincoln	OK 53.70, Lincoln
		16Р2,5-3,2мм	16РЗ,2-4,0мм
	Х70	OK 53,70, Lincoln	OK 74.70, Lincoln
		16Р2,5-3,2мм	1 8 P 3 , 2 - 4 , 0 M M

————————^—————_—^——^———————_______________________

В приложении 1, табл. П1.3, П1.4, П1.5, П1.6, П1.7, П1.8 даются марки некоторых зарубежных электродов и их соответствие ГОСТ 9467-75.

Хранят электроды в специально оборудованных помещениях при температуре не ниже 15 °С и относительной влажности не бо­ лее 50 %. Электроды следует хранить на стеллажах раздельно по маркам и партиям. Помещения должны иметь печь для прокалки электродов при температуре до 450 °С и сушильный шкаф с темпе­ ратурой до 150 °С и обеспечивать потребность в электродах.

Для каждой марки электродов устанавливают свою темпера­ туру прокалки, значения которой приведены в приложении 1, табл. П 1.9.

Прокалку электродов можно производить не более 3 раз. Если электроды после трех прокалок показали неудовлетворитель­ ные сварочно-технологические свойства, то применение их для сварочных работ не допускается.

Импортные электроды прокаливают по тому же режиму, что и отечественные с аналогичным типом покрытия.

Электроды с основным видом покрытия, предназначенные для сварки перлитных сталей, следует использовать в течение 5 су­ ток после прокалки, остальные электроды — в течение 15 суток, если их хранят на складе с соблюдением требований. По истече­ нии указанного срока электроды перед применением необходимо

15 Б-687

225

вновь прокалить. В случае хранения электродов в сушильном шка­ фу при температуре 60—100 °С срок их годности не ограничивается.

4.3. ФЛЮСЫ ДЛЯ ДУГОВОЙ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

С целью обеспечения надежной защиты зоны сварки от атмосферных газов, создания условий устойчивого горения дуги, формирования качественного шва при сварке плав­ лением применяют флюсы. Получают плотные и несклонные к кристаллизационным трещинам швы. После остывания шва шлаковую корку легко удалить. При использовании флюсов со­ кращается выделение пыли и газов, вредных для здоровья сварщи­ ка [10, 11].

Флюсы классифицируют по назначению, химическому соста­ ву, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению флюсы делят на три группы:

1)для сварки углеродистых и легированных сталей;

2)для сварки высоколегированных сталей;

3)для сварки цветных металлов и сплавов.

По химическому составу различают флюсы оксидные, соле­ вые и солеоксидные (смешанные). Оксидные флюсы состоят из оксидов металлов и могут содержать до 10 % фтористых соеди­ нений. Их применяют для сварки углеродистых и низколегирован­ ных сталей. Солевые флюсы состоят из фтористых и хлористых солей металлов и других, не содержащих кислород химических со­ единений. Они используются для сварки активных металлов элек­ трошлакового переплава. Солеоксидные флюсы состоят из фтори­ дов и оксидов металлов, применяются для сварки легированных сталей.

По химическим свойствам оксидные флюсы подразделяют на кислые и основные, а также нейтральные. К кислым относят S i 0 2 и ТЮ2 ; к основным — CaO, MgO, к химически нейтральным соединениям — фториды и хлориды.

В зависимости от содержания Si0 2 различают высококремни­ стые, низкокремнистые и бескремнистые флюсы, а в зависимости

226

от содержания МпО — марганцевые и безмарганцевые флюсы. По степени легирования металла шва различают флюсы пас­

сивные, т. е. не вступающие во взаимодействие с расплавленным металлом, активные — слабо легирующие металл шва и сильно ле­ гирующие, к которым относят большинство керамических флюсов.

По способу изготовления флюсы делят на плавленые и неплав­ леные (керамические).

По строению крупинок — стекловидные, пемзовидные и це­ ментированные.

По характеру зависимости вязкости шлаков от температуры различают флюсы, образующие шлаки с различными физически­ ми свойствами. Флюсы, у которых вязкость шлаков с понижением температуры возрастает медленно, называют длинными, а флюсы, у которых вязкость шлаков при аналогичных условиях возрастает быстро — короткими. Зависимость вязкости флюсов от темпера­ туры существенно влияет на качество формирования шва. Пре­ имущественно находят применение флюсы с короткими шлаками (основные флюсы) (табл. 4.10.).

При сварке под флюсом состав флюса полностью определяет состав шлака и атмосферу дуги. Взаимодействие жидкого шлака с расплавленным металлом оказывает существенное влияние на химический состав, структуру и свойства наплавленного металла.

Применительно к углеродистым сталям качественный шов можно получить при следующем сочетании флюсов и сварочной проволоки:

1) плавленый марганцевый, высококремнистый флюс и низ­ коуглеродистая или марганцовистая сварочная проволока;

2) плавленый безмарганцевый, высококремпистый флюс

инизкоуглеродистая марганцовистая сварочная проволока;

3)керамический флюс и низкоуглеродистая сварочная прово­

лока.

Для сварки углеродистых и низколегированных конструкци­ онных сталей чаще всего используют углеродистую проволоку марок Св-08 и Св-08А в сочетании с высококремнистым марганце­ вым флюсом марок ОСЦ-45, АН-348А, ОСЦ-45М, АН-348АМ (мел­ кий). Требования к этим флюсам регламентируются ГОСТ 9087 — 81.

Флюсы ОСЦ-45 и АН-348А с зерном 0,35 — 3,0 мм применяют для автоматической сварки сварочной проволокой диаметром

227

										Таблица 4.10
	Состав некоторых марок плавленых флюсов
	для сварки углеродистых и легированных сталей
Марка			Массовое содержание компонентов, %
флюса	SiQ2	MnO	CaF2	MgO	CaO		A1203	К ^ О Fe 2 0 3		S
			Углеродистые			стала
ОСЦ-45	38,0-	38,0-	6,0-	до2,5	до6,5		до5,0	—	до2,0до0,15до0,11
	44,0	44,0	9,0
АН-348А	41,0-	34,0-	4,0-	5,0-	» 6 , 5		» 4 , 5	—	»2.0	»Q15	»Q12
	34,0	38,0	5,5	7,5
ОСЦ-45М 38,0-		38,0-	6,0-	до 2,5	» 6 , 5		» 5 , 0	—	» 2 0	»Q15	»Q12
	44,0	44,0	9,0
АН-348АМ 41,0-		34,0-	3,5-	5,0-	» 6 , 5		» 4 , 5	—	» 2 0	»Q15	»Q12
	44,0	38,0	4,5	7,5
ФЦ-9
АН-8	3,9	40,0	2,6	до 1,0	3,5		1,0	—	» 0 , 5	—	—
	34,5	23,5	16,0	6,0	3,5		13,0	—	»15 AO0,15		ApO, 15
			Легированные			стали
АИ-22	18,0-	7,0-20,0-		11,5-	12,0- 19,0- 1,0- до 1,0 до 0,06 до 0,05
	21,5	9,0	24,0	15,0	15,0		23,0	2,0
АН-26С	29,0-	2,5-	20,0-	15,0-	4,0-		19,0-	—	1,5	>ХП0 »Q10
	33,0	4,0	24,0	18,0	8,0		23,0
48-ОФ-6	9,0-	—	35,0	11,0	до 8,0		28,0-	—	—	»Q05 »Q04
	12,0		45,0	14,0			34,0
АН-17	4,0	0,3	45,0-	3,0	16,0-		20,0-	—	1,5	—	—
			60,0		23.0		27,0

3 мм и более. Флюсы ОСЦ-45М и АН-348АМ с зерном 0,25 — 1,6 мм применяют для автоматической и механизированной сварки сва­ рочной проволокой диаметром менее 3 мм.

Флюс ОСЦ-45 малочувствителен к ржавчине, дает весьма плотные швы, стойкие против образования горячих трещин. Существенным недостатком флюса является большое выделение вредных фтористых газов. Флюс АН-348А более чувствителен к коррозии, чем ОСЦ-45, но выделяет значительно меньше вред­ ных фтористых газов.

Сварочные флюсы поставляют в бумажных кулях обычно мас­ сой по 25 кг. При приемке партии флюса контролируют:

228

1) однородность состава флюса, при этом не допускается заг­ рязнение флюса посторонними сыпучими и жидкими материалами;

2)гранулометрический состав флюса;

3)плотность флюса.

Для сварки низкоуглеродистых сталей проволокой Св-08 и Св-08А применяют и керамические флюсы КВС-19 и К-11. В тех случаях, когда в металле шва необходимо сохранить элементы, имеющие большое сродство к кислороду, следует применять бес­ кислородные флюсы, химически инертные к металлу сварочной ванны.

4.4. ГАЗЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

Для защиты дуги при электрической сварке плав­ лением применяют такие газы, как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси [10, 11].

Аргон и гелий являются одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназ­ наченный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157 — 79 и постав­ ляется двух сортов в зависимости от процентного содержания ар­ гона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон перво­ го сорта предназначен ддя сварки сталей. Смеси аргона с другими газами в определенных отношениях поставляют по особым ТУ (техническим условиям).

Гелий значительно легче воздуха. ГОСТ 20461 —75 предусмат­ ривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический.

Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, пред­ назначенный для сварки, должен соответствовать ГОСТ 8050 — 85, в зависимости от содержания он выпускается трех марок: свароч­ ный, пищевой и технический. Летом в стандартные баллоны емко­ стью 40 дм3 (литров) заливают 25 дм3 (литров) углекислоты, при ис­ парении которой образуется 12600 дм3 газа. Зимой заливают

229

30 дм3 (литров) углекислоты, при испарении которой образуется

15120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается заливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты.

Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеет запаха и цвета. ГОСТ 3022 — 80 предусматривает три марки технического водорода. Водород применяется только в смесях.

Кислород применяется как добавка к аргону или углекислому газу. ГОСТ 5583 — 78 предусматривает три сорта кислорода 1, 2-й

и3-й.

Впоследние годы все большее применение находят смеси та­

ких газов, как С 0 2 (углекислый газ), Аг (аргон), 02 (кислород). При сварке в газовых смесях для точной дозировки газов применяют смесители. В настоящее время применяют смесители: УКП-1-71

для смеси (С0 2	+ 02 ); АКУП-1 для смеси (Аг +	С 0 2 + 02 ); УКР-1-72
для смеси ( С 0 2	+ 0 2 ) . Перед смесителем устанавливают осушите­
ли для отделения паров или конденсата влаги.

4.5. УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Сварочные материалы, к которым относят элект­ роды, флюсы, сварочную проволоку могут быть первопричиной брака при сварке, если их хранение организовано неправильно. Поэтому к хранению сварочных материалов предъявляются опре­ деленные требования. Электроды, флюсы, сварочную проволоку следует хранить в специальных сухих отапливаемых помещениях при температуре не ниже 18 °С и относительной влажности не бо­ лее 50 %.

Сварочные электроды и флюсы, как правило, на месте подвер­ гают прокалке или просушке по режимам, приведенным в паспор­ тах или ТУ, разработанных заводом-изготовителем. Например, электроды марки МР-3 прокаливают при температуре 170 — 200 °С в течение 1,5 ч; электроды марки УОНИ 13/45 — при температуре 350 - 400 °С в течение 1,5 ч. Флюсы ОСЦ-45 и АН-348 прокаливают при температуре 300 — 400 °С в течение 5 ч. После прокалки или

230

просушки электроды должны быть использованы в течение бли­ жайших 5 суток, а флюсы — в течение 15 суток.

Сварочную проволоку необходимо хранить в условиях, ис­ ключающих ее загрязнение и окисление. Не всегда это удается выполнять в производственных условиях, поэтому в цехах приме­ няют специальные зачистные машины для подготовки сварочной проволоки перед сваркой. Сварочная проволока для сварки алю­ миниевых сплавов поступает к потребителю протравленной хими­ ческим способом, кассеты с проволокой упаковывают в гермети­ чески запаянные полиэтиленовые пакеты, откуда предварительно откачивают воздух.

Защитные газы хранят и транспортируют преимущественно в баллонах емкостью 40 — 50 дм3 (литров) при давлении 15 МПа, а жидкую углекислоту — до б МПа.

Для предохранения от коррозии и быстрого опознания балло­ ны, согласно требованиям ГОСТ 949 — 73, окрашивают в различ­ ные цвета и делают соответствующие надписи (табл. 4.11).

Наряду с баллонным снабжением сварочных постов защитны­ ми газами применяют танки-газификаторы для углекислого газа,

Таблица 4.11

Окраска баллонов для газов и надписи на них

ГОСТ на газ		Окраска		Цвет	Цвет
		баллонов		надписи	полосы
ГОСТ 10157 —79*. Аргон газообразный		Серая		Зеленый	Зеленый
и жидкий. Технические условия
ГОСТ 20461— 75*. Гелий газообразный.		Коричневая		Белый	—
Метод определения доли примесей
эмиссиошшм спектральным анализом
ГОСТ 9293 — 74*. Азот газообразный		Черная		Желтый	Коричневый
и жидкий. Технические условия
ГОСТ 8050 — 85. Двуокись углерода		Черная		Желтый	—
газообразная и жидкая. Технические
условия
ГОСТ 5583 — 78*. Кислород газообразный Голубая				Черный	—

технический и медицинский. Технические условия

ГОСТ 3022—80*. Водород технический. Темно-зеленая Красный — Технические условия

231

аргона и кислорода. Газы перекачивают в специальные хранили­ ща, откуда по магистралям газы поступают на рабочие места. Тру­ бопроводы окрашивают в цвета, аналогичные цветам баллонов. Однако там, где не требуется большого расхода газов, применяет­ ся традиционная баллонная система для питания сварочных по­ стов и рампового питания небольших цехов или участков. Транс­ портировка газов производится с соблюдением инструкций, рег­ ламентирующих квалификацию спецводителя (ограниченные по времени стоянки; поддержание определенного давления при вы­ нужденных и аварийных остановках и другие специальные усло­ вия, связанные с эксплуатацией специальных автоцистерн).

232

5	АТТЕСТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ,
	АТТЕСТАЦИЯ СВАРЩИКОВ,
	ТРЕБОВАНИЯ К СВАРИВАЕМЫМ
ГЛАВА	ЭЛЕМЕНТАМ

5.1. АТТЕСТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Аттестованная технология сварки — конкрет­ ная технология сварки, которая прошла приемку в данной произ­ водственной организации в соответствии с требованиями опера- ционно-технологической карты и технологической инструкции по сварке, что подтверждается актом аттестации.

Аттестацию технологии сварки осуществляют согласно нор­ мативным документам: при строительстве магистральных газо­ проводов согласно СП — 105 — 34 — 96, а при строительстве и капи­ тальном ремонте нефтепроводов согласно РД 153 — 006 — 02 [16, 18].

На основании действующих нормативно-технических доку­ ментов перед началом производства работ каждый подрядчик обязан провести аттестацию технологии сварки, которую он планирует к использованию при сооружении данного магистраль­ ного трубопровода, включая ремонт и специальные сварочные работы.

Аттестуемая технология сварки должна быть представлена технологической инструкцией, в которой оговариваются:

процесс сварки или сочетания процессов, предъявляемых к аттестации, с указанием, как выполняется этот процесс (вруч­ ную, механизированно, полумеханизированно или автоматически);

размеры труб (диаметры и толщины стенок), класс прочности труб, марка стали (тип — для импортных труб), ГОСТ или ТУ на по­ ставку труб;

требования к подготовке кромок свариваемых труб (форма и размеры разделки кромок), требования к качеству зачистки их поверхности и тип инструмента для зачистки;

233

требования к сборке стыков (способ закрепления труб, допу­ стимые зазоры и др.);

применяемые сварочные материалы (тип электрода, вид по­ крытия, марки электродов и/или сварочной проволоки, диаметр электрода и/или сварочной проволоки, марка флюса, вид и состав защитного газа), стандарт или ТУ на их поставку, требования к ус­ ловиям их хранения и подготовке к сварке;

параметры сварочного процесса (род тока, его полярность, сила тока и напряжение на дуге, диапазон допустимых скоростей сварки, время оплавления, давление осадки, метод удаления на­ ружного и внутреннего грата и др.);

положение труб в процессе сварки, количество и расположе­ ние прихваток, последовательность наложения слоев и допусти­ мый временной интервал между их выполнением;

тип и основные характеристики сварочного оборудования, в том числе источников питания и центратора;

условия удаления центратора (минимальное количество слоев, сваренных до удаления центратора, и протяженность шва в про­ центах от периметра стыка);

необходимость предварительного, сопутствующего подогрева и послесварочной термообработки, а также их параметры, сред­ ства и условия контроля температуры;

другие характеристики, соблюдение которых требуется при выполнении процесса;

условия выполнения ремонта дефектных сварных швов; параметры, требующие регистрации в процессе сварки; допустимая температура эксплуатации сварных соединений

участка трубопровода.

Для аттестационных технологических испытаний процесса сварки необходимо сварить кольцевое стыковое соединение в со­ ответствии с технологической инструкцией и в присутствии пред­ ставителя технадзора Заказчика.

Сварку стыка следует выполнять в условиях, тождественных трассовым, на трубах стандартной длины с использованием мате­ риалов, машин и механизмов, которые предусмотрены технологи­ ей сварки и имеют сертификаты соответствия.

При аттестации технологии специальных сварочных работ и ремонта сварных соединений допускается выполнять работы на катушках шириной не менее 250 мм.

234