1 Современное состояние изготовления тройников для магистральных
трубопроводов 6
1.1 Описание изделия и условий его эксплуатации 6
1.2 Сведения о материале изделия 10
1.3 Особенности базовой технологии сварки тройников
магистральных трубопроводов 17
1.4 Обоснование выбора способа сварки 24
1.5 Постановка задач на диссертационное исследование 30
2 Повышение ударной вязкости сварных швов при изготовлении
сварных тройников магистральных трубопроводов 31
3 Повышение эффективности механизированной сварки в защитных
газах проволокой сплошного сечения тройников магистральных газопроводов 37
3.1 Применение импульсного управления дугой для повышения
эффективности механизированной сварки в защитных газах 37
3.2 Исследование влияния структуры сварного шва на его свойства. . 42
2.4 Способ и устройство для импульсно-дуговой сварки 47
2.5 Наплавка порошковыми проволоками 38
4 Построение проектной технологии сварки тройника 51
4.1 Требования к квалификации специалистов по сварке 51
4.2 Требования к сварочным материалам 52
4.3 Требования к контролю качества сварочных работ 54
4.4 Оборудование для сборки и сварки тройника 57
4.5 Описание сварочного оборудования 63
Заключение 66
Список используемой литературы и используемых источников 68
Актуальность проблемы повышения качества сварки отводов и тройников для магистральных трубопроводов продиктована значительным увеличением числа заказов на эти изделия, которые поступают на соответствующие предприятия [15]. Тройники и отводы изготавливаются из трубной стали марок 10Г2ФБЮ и 09Г2С. Эта сталь обладает высокой теплопроводностью и характеризуется повышенной вязкостью.
Строительство и ремонт магистральных газопроводов и нефтепроводов требует увеличения количества трубных узлов, в том числе и тройников [18]. При этом изготовление тройников в заводских условиях позволяет существенно повысить производительность и качество выполнения этого ответственного трубного узла.
В настоящее время на объектах ОАО «Газпром» наблюдается уменьшение доли применения штампосварных тройников в пользу увеличения доли сварных тройников [6]. Это объясняется преимуществами применения сварных тройников.
Первым преимуществом является отсутствие вредного термического воздействия на основной металл при производстве исходных заготовок В процессе изготовления штампосварных тройников они подвергаются термосиловому воздействию, причём, величина такого воздействия отличается от партии к партии и от тройника к тройнику. Поэтому можно констатировать низкую стабильность свойств штампосварных тройников.
Вторым преимуществом сварных тройников перед штампосварными тройниками является их технологичность. Для изготовления сварных тройников нет необходимости использования сложной оснастки и оборудования, применение которых вносит дополнительное уменьшение стабильности качества из-за человеческого фактора.
Третьим преимуществом является высокая производительность изготовления сварных тройников по сравнению со штампосварными тройниками.
Однако, применение сварных тройников ограничивается существенным их недостатком, а именно, наличием геометрического концентратора напряжений, который может привести к снижению эксплуатационных свойств сварного тройника по сравнению со штампосварным тройником.
За счёт введения дополнительных технологических мероприятий отрицательное влияние сварного шва можно минимизировать. Внедрение перспективных способов сварки и повышение точности выполнения заготовок призваны повысить долю сварных тройников при изготовлении магистральных трубопроводов.
Поскольку в процессе эксплуатации магистрального трубопровода его элементы подвергаются статическим и повторно-статическим нагрузкам, под действием внешних факторов скорость разрушения трубопровода возрастает. «В наибольшей степени разрушениям подвергаются участки и элементы трубопровода, которые имеют конструктивные концентраторы напряжений. В первый очередь в качестве такого концентратора выступает тройниковое соединение» [9].
Цель диссертационного исследования - повышение эффективности сварочных операций при изготовлении сварных тройников магистральных трубопроводов.
Объектом исследования является технологический процесс сварки тройников для магистральных трубопроводов.
Предметом исследования является операция сварки соединений при выполнении сварного тройника для магистрального трубопровода.
В диссертационном исследовании поставлена цель - повышение эффективности сварочных операций при изготовлении сварных тройников магистральных трубопроводов.
Базовая технология изготовления сварного тройника предусматривает применение ручной дуговой сварки, недостатками которой являются:
- значительное количество дефектов сварки, которые требуют затрат времени и материалов для своего устранения;
- малая производительность ручной дуговой сварки;
- тяжёлые условия труда сварщика, которые сказываются на его здоровье, а также производительности и качестве сварки.
При анализе альтернативных способов сварки были рассмотрены: ручная дуговая сварка штучными электродами, механизированная и автоматическая сварка в защитных проволокой сплошного сечения, механизированная и автоматическая сварка в защитных порошковой проволокой, механизированная сварка самозащитной порошковой проволокой, сварка неплавящимся электродом в инертном газе. На основании анализа преимуществ и недостатков каждого способа для построения проектной технологии предлагаем применить механизированную сварку в защитных газах проволокой сплошного сечения.
Также анализ свойств сварных соединений из стали 09Г2С и 10Г2ФБЮ показал проблему снижения ударной вязкости сварных швов. На основании проведённых исследований сделано заключение о положительном влиянии отжигающего валика на механические свойства сварных соединений при изготовлении тройников из стали 10Г2ФБЮ и 09Г2С.
При сварке конструкций для магистральных трубопроводов из стали 10Г2ФБЮ следует особое внимание обратить на формирование облицовочного слоя, который может стать источником зарождения усталостных трещин при эксплуатации трубопровода.
В работе предложено использовать отечественную разработку по стабилизации каплепереноса при механизированной сварке в защитных газах. Способ импульсно-дуговой сварки позволяет дозировать энергию, которая затрачивается на формирование капли расплавленного металла, стабилизировать размеры капли и улучшать формирование сварного шва.
Выполнена планировка роботизированного технологического комплекса, который позволяет выполнять сборку и сварку тройников широкой номенклатуры.
Предложенный роботизированный технологический комплекс может быть внедрён в производство при изготовлении типовых деталей магистрального трубопровода, позволяет значительно повысить производительность выполнения работ по сравнению с механизированными и ручными способами сварки.
На основании вышеизложенного следует сделать вывод, что поставленная цель диссертационного исследования достигнута за счёт проведения исследований в области прочности сварных соединений трубных сталей, обоснования способа сварки изделия, выбора способа стабилизации переноса электродного металла и проектирования роботизированного технологического комплекса.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
