Мустафин Ф.М. - Сварка трубопроводов

Рис. 3.14. Балластный реостат:

1 — корпус; 2 — тумблеры диапазонов; 3 — рубильники секций сопротив­ ления; 4 — клеммы для сварочного кабеля; 5 — секция нихромовой про­ волоки или ленты

регулирования сварочного тока и некоторыми конструктивными особенностями.

Эти сварочные генераторы — четырехполюсные постоянно­ го тока с самовозбуждением и последовательной размагничиваю­ щей обмоткой (табл. 3.5).

Двухпостовой генератор ГСМ-500 является генератором по­ стоянного тока с самовозбуждением. Возбуждение генератора смешанное. Напряжение регулируется реостатом в цепи парал­ лельной обмотки возбуждения, а сварочный ток — балластными реостатами (рис. 3.14) в сварочной цепи.

3.1.2.4.Агрегаты с вентильными генераторами

Втрубопроводном строительстве в настоящее время исполь­ зуют серийно выпускаемые агрегаты с вентильными генератора­ ми: однопостовые АДБ-3120; двухпостовые АДД-502; четырехпо-

85

стовые агрегаты АЛД-2501; агрегаты с бесколлекторными вентиль­ ными генераторами; самоходные агрегаты на базе тракторов — двухпостовой УСТ-22 и четырехпостовой АС-41 (табл. 3.6) [24].

Таблица 3.6

Технические характеристики агрегатов с вентильными генераторами

		Показатели	АДБ-3120	АДД-502	АДД-		УСТ-22	АС-41
					4x2501
	Число постов		1	1 + 1	4		1 + 1	4
	Исполнение		На прицепеНа прицепеНа прицепе На тракторе На тракторе
							ТДТ-55А	К-701
	Двигатель
		тип	320-01	Д37Е	Д-240Л		Трактора	Трактора
			(бензин)
		мощность, кВт	29,4	35,75	55,1		58,9	220,8
		частота враще­	2000	1800	2200		810	1900
		ния вала отбора
		мощности,
		об/мин
	Укрытие рабочего		—		—		Палатка	Палатка
	места
	Тип сварочного		ГД-314	Сдвоен­	ГД-2501		Сдвоенный	ГЯ-2500
	генератора			ный блок	(одно-		блок	(одиокор-
				АДД-500 корпусный) АДД-500				пусный)
	Номинальный		315	2x315	4x250		2x315	4x250
	сварочный ток, А
	Напряжение холо­		<95	< 100	70-100		< 100	70-100
	стого хода, В
		Пределы	15-350	60-315	3(70-	315)	60-315	70-315
	регулирования				4(40-	250)
		сварочного тока, А
		Частота вращения	2000	1800	2200		1800	1900
		генератора, об/мин
		Вспомогательный	—	—	Встроен­		Генератор	Встроен-
	источник электро­
					ный, 220 В,		перемен-	ный, 220 В,
		энергии
					посто­		ного тока,	постоянного
					янный ток, 220 В, трех-			тока,
					мощность		фазный,	мощность
					6 кВт		мощность	6 кВт
							12 кВт
		Масса, кг, не более	690	3400	5250		8250	18500
		Габаритные	1900х900х 6100х2350х7150х2360х5700х2000х 9120х3100х
		размеры, мм	х1405	х2670	х2740		хЗООО	х4350

86

Вентильные генераторы названы так из-за выпрямительного блока с кремниевыми вентилями (диодами), который выпрямляет переменный ток повышенной частоты, наводимый в статорных обмотках, в постоянный сварочный ток. Однопостовой вентиль­ ный генератор состоит из синхронного бесколлекторного генера­ тора повышенной частоты и блока вентилей, собранного по мос­ товой схеме. Ротор генератора является индуктором и выполнен в виде двух пакетов электротехнической стали с явно выраженны­ ми полюсами (зубцами). Полюса одного пакета сдвинуты на 180 ° относительно полюсов другого пакета. Обмоток и коллектора на роторе нет. На статоре генератора расположены трехфазная сило­ вая обмотка и обмотка возбуждения. Генератор работает с само­ возбуждением.

Начальное самовозбуждение происходит от остаточного маг­ нетизма генератора. После запуска генератора без нагрузки под действием остаточного магнетизма на силовых обмотках статора появляется э. д. с. порядка 5 —7 В (рис. 3.15). Это напряжение через трансформатор Т2 и, в зависимости от положения переключателя

Рис. 3.15. Принципиальная электрическая схема вентильного генера­ тора

87

Я2 , диоды Д7 и Д8 (диапазон малых токов) или Д9 (диапазон боль­ ших токов) начинает питать обмотку возбуждения генератора и обеспечивает его самовозбуждение до напряжения холостого хода.

Магнитный поток в воздушном зазоре генератора, образуе­ мый обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током, распре­ деляется таким образом, что один пакет железа ротора имеет толь­ ко северные полюса, а второй — южные. Поскольку северные по­ люса ротора сдвинуты относительно южных на 180 °, то при вра­ щении ротора каждый виток обмотки статора пронизывает изменяющийся по величине поток. В результате в каждой из трех фаз обмотки статора наводятся переменные э. д. с, которые с помощью вентилей Д{—/\& выпрямляются в постоянную э. д. с.

Напряжение холостого хода генератора регулируется сопро­ тивлением R2, крутизна внешних вольт-амперных характеристик и сварочный ток — реостатом R3. Ступенчатое регулирование сва­ рочного тока осуществляется переключателем диапазонов П1,

ккоторому подключены выводы обмоток статора.

Вчетырехпостовом на прицепе агрегате АДЛ-4x9.501 и четырехпостовом самоходном агрегате АС-41 установлен четырехпостовой генератор в однокорпусном исполнении. Этот вентильный сварочный генератор самовозбуждения со встроенным вспомога­ тельным источником электроэнергии напряжением 220 В для пи­ тания электроинструмента, печей термообработки электродов и освещения состоит из трехфазного индукторного генератора пе­ ременного тока повышенной частоты, блоков выпрямления для получения постоянного сварочного тока и блоков управления.

Блочное исполнение агрегатов существенно облегчает их ре­ монт и обслуживание.

Четырехпостовой генератор позволяет осуществлять сварку под флюсом. Для этого посты включают параллельно, по два, три или четыре в зависимости от требуемого тока.

3.1.2.5. Агрегаты со сварочными выпрямителями

Сварочные выпрямители (рис. 3.16), используемые для пита­ ния дуги в трубопроводном строительстве, установлены в агрега­ тах АЭП-51, АЭП-52 и АС-81 (табл. 3.7). Монтажными организаци-

88

Рис. 3.16. Сварочный выпрямитель:

1 — выпрямительный блок; 2 — выдвижные ручки; 3 — предохранители; 4 — блок аппаратуры; 5 — вентилятор; 6 — ветровое реле; 7 — силовой трансформатор; 8 — вторичная обмотка; 9 — первичная обмотка; 10 ~ амперметр; 11 — лампа; 12 — кнопки выключателя; 13 — скобы; 14 — ру­ коятка регулирования тока; 15 — переключатель диапазонов тока; 16 ~ шины заземления обратного провода; 17 — токовые разъемы; 18 — болт заземления; 19 — штепсельный разъем для подключения к сети

ями создаются также единичные агрегаты с использованием се­ рийно выпускаемых дизельных электростанций и выпрямителей.

Агрегаты АЭП-51 и АЭП-52 имеют одинаковое конструктив­ ное исполнение и состоят из трактора с установленной на нем электростанцией с приводом от вала отбора мощности трактора. К трактору прицеплен кузов на санях, в котором размещены: шкаф управления электростанцией, электропечь для термообра­ ботки электродов, четыре однопостовых выпрямителя ВД-301 или ВД-306 (агрегат АЭП-51) или один многопостовой выпрямитель ВАМ-1001 с балластными реостатами для регулирования свароч­ ного тока (агрегат АЭП-52).

Агрегат АС-81 выполнен на базе колесного трактора "Кировец" К-701. На тракторе смонтирован кузов, в котором расположе­ ны: электростанция с приводом от вала отбора мощности тракто-

89

			Таблица 3.7
Технические характеристики агрегатов с выпрямителями
Показатели	АЭП-51	АЭП-52	АС-81
Число постов	4	4	8
	На тракторе	С прицепом
Исполнение			На тракторе
Тип трактора	Т-100М	Т-130Г	К-701
Мощность, кВт	79,5	117,7	220,8
Укрытие рабочего места	Палатка	Палатка	Палатка
Электростанция трехфазная,	50	100	200
переменного тока 50 Гц, на­
пряжение 380 В, мощность, кВт
Тип сварочного	ВД-301(ВД-306)	ВАМ-1001	ВАМ-1601
выпрямителя
Номинальный сварочный ток, А	315	1000	1600
Пределы регулирования сва­	45-315	15-300	15-300
рочного тока, А
Напряжегше холостого хода, В	60-70	70	70
Масса, кг, не более	17500	23000	21500
Габаритные размеры, мм	11500х7450х	13500х2500х	9120х3100х
	Х3500	Х3400	Х4350

ра, шкаф управления, многопостовой выпрямитель, электропечь для термообработки электродов и балластные реостаты.

Однопостовые сварочные выпрямители (ВД-301 и ВД-306) имеют одинаковое схемное решение и отличаются только габари­ тами и массой. Упрощенная электрическая схема выпрямителя ВД-306 приведена на рис. 3.17, а. Выпрямитель состоит из свароч­ ного трансформатора с подвижными катушками, блока вентилей, собранных по мостовой схеме, блока аварийного отключения, имеющего вспомогательный трансформатор Гв, магнитного уси­ лителя А, контактора К. Для охлаждения выпрямительного блока использован вентилятор [28].

Падающая характеристика выпрямителя достигается тем, что сварочный трансформатор имеет повышенное магнитное рассея­ ние. Ступенчатое регулирование сварочного тока осуществляется одновременным переключением (переключателем П) фаз первич­ ной и вторичной обмоток со звезды на треугольник.

При соединении фаз звездой выпрямитель работает на ступе-

90

Рис. 3.17. Принципиальные электрические схемы:

а — однопостового выпрямителя ВД-306; б — многопостового выпрями­ теля ВДМ

ни малых токов, а при соединении треугольником — больших то­ ков. В пределах каждой ступени сварочный ток регулируется из­ менением расстояния между первичными и вторичными обмотками.

В аварийном режиме при пробое одного из вентилей в фазных

91

г

вторичных токах сварочного трансформатора появляются посто­ янные составляющие, вызывающие насыщение сердечников маг­ нитного усилителя, реле К срабатывает и отключает катушку пус­ кателя, контакты которого П2 отключают выпрямитель от сети.

Многопостовые выпрямители ВДМ-1001 и ВДМ-1601 исполь­ зуются для питания постоянным током дуги через балластные рео­ статы. Упрощенная электрическая схема выпрямителей приведе­ на на рис. 3.17, б. Первичная обмотка, соединенная треугольни­ ком, имеет отводы, что дает возможность повышать вторичное на­ пряжение на 5 %. Трансформатор (рис. 3.18) имеет жесткую вольт-амперную характеристику. Блок вентилей собран по шестифазной кольцевой схеме выпрямления. Вторичные обмотки со­ единены звездой.

Внешняя характеристика выпрямителя имеет наклон прибли-

Замкнутый магнито-
провод (сердечник)	Рукоятка

Рис. 3.18. Сварочный трансформатор

92

зительно 0,007 — 0,01 В/А. Падающая характеристика (рис. 3.19) каж­ дого сварочного поста достигается включением последовательно сдутой балластного реостата типа РБ-301. Сварочный ток регули­ руется ступенчато через 10 А и зависит от числа включенных со­ противлений (ступеней) реостата (рис. 3.20).

Д min

Рис. 3.19. Формирование падающей характеристики:

а — трансформатор с нормальным магнитным рассеянием и отдельной реактивной катушкой (дросселем); б — трансформатор с увеличенным магнитным рассеянием и подвижными катушками

U

Последовательное

соединение

бмоток

Параллельное
соединение
Обмоток
\\1\У
Диапазон
регулирования	регулирования
Рис. 3.20. Регулирование сварочного тока:

а — ступенчато: за счет переключения числа витков первичной и вторич­ ной обмоток; б — плавно: за счет изменения зазора в катушке дросселя или между обмотками

93

3.2. СВАРКА ПОД ФЛЮСОМ ПОВОРОТНЫХ СТЫКОВ

3.2.1. Технология сварки под флюсом поворотных стыков на трубосварочных базах

Специфические условия сварки кольцевых сты­ ков трубных секций определяют существенные отличия техноло­ гии и техники выполнения автоматической сварки под флюсом в трассовых условиях от заводской сварки. Наиболее характерная особенность сварки на трубосварочных базах — необходимость сварки под флюсом поворотных стыков труб по разделке кромок, предназначенной для ручной дуговой сварки. При таких раздел­ ках кромок корневой слой шва необходимо выполнять ручной ду­ говой сваркой. Последующие слои шва сваривают под флюсом. По второму варианту разделка кромок с помощью специальных станков обрабатывается с целью увеличения притупления, что дает возможность применить двустороннюю автоматическую сварку под флюсом. Форма и размеры шва существенно зависят от основных параметров режима сварки. Качественная оценка влияния параметров режима на размеры и форму шва при сварке труб приведена в табл. 3.8 [ 1, 16, 24].

При односторонней автоматической сварке под флюсом при­ меняют стандартные и комбинированные разделки в соответ­ ствии с табл. 3.9.

Сварку корневого слоя шва производят по технологии, реко­ мендованной для сварки неповоротных стыков в нитку, но приме­ няют электроды только с основным типом покрытия.

Режимы автоматической сварки кольцевых стыков из углеро­ дистых и низколегированных высокопрочных сталей приведены в табл. 3.10.

При сварке термически упрочненных труб и труб из бейнитных сталей особое внимание следует уделить дозировке теплового вложения. Установлено, что при сварке с энергией, превышаю­ щей определенную величину, зона термического влияния подвер­ гается разупрочнению и временное сопротивление разрушению сварного соединения будет ниже, чем у основного металла. Во из­ бежание этого при сварке стыков термически упрочненных труб

94