Содержание 2
Введение 5
1 Ручная дуговая сварка при выполнении сварных соединений магистральных трубопроводов 7
1.1 Преимущества ручной дуговой сварки 7
1.2 Сущность процесса ручной дуговой сварки плавящимся покрытым
электродом 9
1.3 Преимущества и недостатки сварочных электродов с различными
видами покрытия 10
1.4 Методы выполнения ручной дуговой сварки стыков магистральных
трубопроводов 17
1.5 Выводы по главе и задачи диссертационного исследования 18
2 Методика исследования процесса ручной дуговой сварки и контроль сварных соединений магистральных трубопроводов 20
2.1 Характеристики материала трубы 20
2.2 Характеристики сварочных материалов выбранных для исследования 21
2.2.1 Характеристики электродов Nittetsu-16W 22
2.1.2 Характеристики электродов Nittetsu L-60LT 23
2.1.3 Характеристики электродов BOHLER FOX BVD 90 25
2.3 Оборудование для выполнения контрольных сварных соединений 27
2.4 Показатели технологического процесса при выполнение контрольных
сварных соединений 31
2.5 Методика контроля качества сварных соединений 33
2.5.1 Методика проведения визуального и измерительного контроля
стыковых сварных соединений 33
2.5.2 Методика проведения ультразвукового контроля стыковых сварных
соединений 36
2.5.3 Методика проведения радиографического контроля 40
2.5.4 Методика механических испытаний 44
3 Технология выполнения контрольных сварных соединений 60
3.1 Подготовка кромок труб 60
3.2 Сборка контрольного сварного соединения 62
3.3 Предварительный подогрев 64
3.4 Прихватка 65
3.5 Сварка 67
3.5.1 Сварка корневого слоя шва 67
3.5.2 Сварка заполняющих и облицовочных слоёв шва 67
3.5.2.1 Сварка заполняющих и облицовочного слоёв шва вариант 1 68
3.5.2.2 Сварка заполняющих и облицовочного слоёв шва вариант 2 68
4 Анализ технологических вариантов выполнения ручной дуговой сварки .. 72
4.1 Результаты контроля качества сварных соединений 72
4.1.1 Визуально-измерительный контроль 72
4.1.2 Ультразвуковой контроль 72
4.1.3 Рентгенографический контроль 74
4.1.4 Испытание сварных соединений на статическое растяжение 75
4.1.5 Испытание сварных соединений на статический изгиб 78
4.1.6 Испытание сварных соединений на ударный изгиб 80
4.1.7 Металлографическое исследование микроструктуры 83
4.1.8 Химический анализ сварных швов 88
4.2 Показатели технологического процесса при выполнение контрольных сварных соединений 91
Заключение 93
Список используемой литературы и используемых источников 96
Приложение А Технологическая карта ручной дуговой сварки с
применением электродов марки BOHLER FOX BVD 90 100
На сегодняшний день одними из главных товаров на мировом рынке являются газ и нефть. Доходы от их продажи составляют значительную бюджета государства. При этом огромные расстояния между районами добычи углеводородов и местами их потребления требуют эффективных способов доставки. Таким образом, важнейшими для нефтегазовой отрасли, а также всей страны в целом являются вопросы эффективной добычи и транспортировки сырья к потребителю (или покупателю).
При больших объемах транспортируемого продукта (а именно этим отличаются современные нефте- и газодобывающая отрасль) затраты на транспортировку единицы объема этого продукта по трубопроводу значительно меньше затрат на транспортировку того же объема автомобильным, железнодорожным или морским транспортом. Таким образом, самым экономичным и бесперебойным способом доставки сырья на данный момент является трубопроводный транспорт. Бесперебойность работы трубопроводов, в свою очередь, зависит от его надежности и ремонтопригодности.
«Надёжность и качество сооружения трубопроводов в целом зависит от качества выполнения отдельных видов работ, выполняемых при строительстве: подготовительных, земляных, сварочно-монтажных, изоляционно-укладочных, контрольных. Но важнейшим процессом, значительным образом влияющим на эксплуатационные характеристики будущего трубопровода, являются всё же сварочные работы» [23], так как это основной процесс, позволяющий получать надежные неразъемные соединения труб и деталей трубопроводов.
Способы сварки трубопроводов разделяют на термические, термомеханические и механические.
В рамках осуществления сварки магистральных трубопроводов в большинстве случаев отдается предпочтение использованию дуговых методов сварки, относящихся к термическому классу. Практика показывает, что большую часть всех стыков на магистралях свариваются за счет автоматической и механизированной сварки, которые имеют высокую производительность. Но эти методы сварки являются достаточно специализированными, что делает их применение при определённых условиях нерентабельными или вообще невозможными.
При этом надо учитывать, что вышеуказанные специальные сварочные работы должны выполняться от начала и до конца без перерывов. А при выполнении ремонтных работ на эксплуатируемых трубопроводах, связанных с остановкой перекачки продукта, еще и с ограничением по времени, выделенному на остановку трубопровода, когда любые задержки в работе трубопровода ведут к огромным финансовым потерям [40].
Поэтому относительно большой объём сварочных работ выполняют с помощью ручной дуговой сварки покрытыми электродами, несмотря на более низкую производительность по сравнению с вышеуказанными способами.
Возможность применения электродов с различными видами покрытий и комбинирование методов выполнения сварки даёт поле деятельности по поиску оптимального варианта выполнения ручной дуговой сварки.
Таким образом, повышение производительности ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов, при сохранении требуемого уровня качества является целью данной работы.
Целью диссертационного исследования являлось повышение производительности ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов, при сохранении требуемого уровня качества сварных соединений.
На основании проведённых литературных исследований были сделаны выводы и сформулированы задачи диссертационного исследования:
- разработать технологию ручной дуговой сварки методом «на спуск» применением электродов с основным видом покрытия.
- разработать методику исследования процессов ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов из сталей класса прочности К56.
- провести сравнительный анализ процессов ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов из сталей класса прочности К56 с применением электродов марки Nittetsu L-60LT диаметром 3,2 мм и марки BOHLER FOX BVD 90 диаметром 3,2 мм.
- провести сравнительный анализ сварных соединений стыков магистральных трубопроводов из сталей класса прочности К56, выполненных с помощью ручной дуговой сварки с применением электродов марки Nittetsu L-60LT диаметром 3,2 мм и марки BOHLER FOX BVD 90 диаметром 3,2 мм
В процессе выполнения работы была разработана технология сборки и сварки стыков труб магистральных трубопроводов, выполняемых комбинированным способом: «ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия методом «на подъем» корневого слоя шва + ручная дуговая сварка электродами с основным видом покрытия методом «на спуск» заполняющего и облицовочного слоёв шва» (приложение А).
Разработана методика исследования процессов ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов из сталей класса прочности К56.
Проведен сравнительный анализ сварных соединений труб класса прочности К56, выполненных с помощью ручной дуговой сварки с применением электродов марки Nittetsu L-60LT и марки BOHLER FOX BVD 90, который показал, что качество выполненных сварных соединений по обоим технологическим вариантам, при неразрушающем контроле и проведении механических испытаний получилось не ниже требуемых действующей нормативной документацией. Однако ударная вязкость сварного шва и зоны термического влияния сварного соединения, выполненного электродами марки BOHLER FOX BVD 90, оказалась выше, чем у сварного соединения, выполненного электродами марки Nittetsu L- 60LT.
Проведён сравнительный анализ процессов ручной дуговой сварки стыков магистральных трубопроводов из сталей класса прочности К56 с применением электродов марки Nittetsu L-60LT диаметром 3,2 мм и марки BOHLER FOX BVD 90 диаметром 3,2 мм, который показал, что разработанная технология сварки комбинированным способом является более производительной, по сравнению с традиционным способом выполнения сварных соединений методом «на подъём». Это объясняется более высокой скоростью выполнения сварки и меньшими затратами времени на зачистку заполняющего слоя, за счёт получения оптимальной формы заполняющего слоя без образования шлаковых карманов, требующей зачистки только дисковой проволочной щёткой. Это подтверждается полученными значениями времени, затраченного на выполнение сварки заполняющего и облицовочного слоёв, которое при сварке методом на «спуск» (вариант 2) на 19,5 % меньше, чем при сварке методом «на подъём» (вариант 1).
Дополнительным фактом также является снижение расхода сварочных материалов на 42,3% затраченных на выполнение сварки заполняющего и облицовочного слоёв методом «на спуск» (вариант 2), по сравнению с методом «на подъём» (вариант 1).
Проведённые исследования позволили установить, что предложенный технологический вариант ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия выполняемых комбинированным способом: «методом «на подъем» корневого слоя шва + методом «на спуск» заполняющего и облицовочного слоёв шва» является более производительным и с более высоким уровнем качества.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
