Способ дуговой сварки плавлением стыков труб

(191 (11) 4 (51 ука тании16, 1968.ьство СССРО, .1972.ьство СССР6, 1982 СВАРКИ ПЛАВеменным по тором в крываю ических детличас целью обесва сваркис зазором,щнечепри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(прототип),(54)(57) СПОСОБ ДУГОВОЙ ЛЕНИЕМ СТЫКОВ ТРУБ с пе периметру зазором, при процессе сварки зазор з тем создания термопласт формаций торцов труб, о ю и й с я тем, что,ния высокого качест ремонте соединения превышающим на отдельных участках периметра стыка допустимый, перед сваркой по периметру стыка определя, ют зону минимального зазора и по обе стороны от нее - участки с зазо 1. ром, не превышающим допустимый, затем последовательно осуществляют сварку этих участков в направлении от минимального зазора в сторону его увеличения, охлаждают заваренные участки до 100-200 С, после чегооопять определяют дучастки с зазором, не превышающим допустимый, и осуществляют их сварку и охлаждение по приведенной технологии, далее процесс повторяют до получения суммар- ной длины сваренных участков 0,6-0,7 периметра стыка и после охлаждения последних из сваренных участков доО100-200 С оставшийся участок стыка сваривают в направлении от конца последнего к концу предпоследнего участка.1 11369Изобретение относится к сваркев частности к способам дуговой сварки плавлением стыковых соединенийтруб, имеющих зазор, превьппающийдопустимый с рз.эличнОЙ толщиной 5стенок и любого диаметра из различных металлов и может найти применение в судостроении, химической,энергетической и других отрасляхпромышленности. 10Известен способ дуговой сваркиплавлением стыковых соединенийтруб, при котором собранные встыктрубы соединяются Отдельными швами,расположенными на отдельных участках стыка. При этом получают непрерывный шов, образованный перекрывающими один другой отдельными швами,при использовании одной или нескольких горелок. Каждый отдельный шов 20варят определенное время 11,Однако для осуществления данногоспособа сварки необходимо использовать оборудование, которое громоздко(наличие нескольких сварочных горелок при сварке труб большого диамет"ра и аппаратуры для программированияпроцесса сварки по времени), что непозволяет производить процесс сваркив труднодоступных местах, в частнос 30ти сварку изнутри труб небольшогодиаметра. Кроме того, при сваркестыков труб с переменным зазоромпо всему периметру стыка участки сзазором, вьппе допустимого, не опреде лены, а поэтому не исключена возмож-ность их сварки, а это ведет к некачественному сварному шву (появлениюподрезов, прожогов и т.д.),Известен способ дуговой сварки,при 40.котором предварительно определяюТ попе"речные перемещения кромок в процессе сварки, затем строят кривую перемещений каждой кромки, после чегосвариваемые кромки профилируют с 45учетом этих перемещений, а затемсобирают так, чтобы для каждого сечения соединения сумма поперечных перемещений кромок была .равна величинеустанавливаемого при сборке зазора. 50Этот способ сварки учитывает неравномерную величину зазора в стыкепо его периметру и позволяет компенсировать при сварке различную величину исходного зазора и поперечных 55деформаций 21 .,Однако данным способом сложно профилировать зазор при сборке стыков 11 2труб, расположенных в труднодоступном цля сварки месте.Наиболее близким к изобретению является способ дуговой сварки плавлением стыков труб с переменным по периметру зазором, при котором в процессе сварки зазор последовательно закрывают путем создания термопластических деформаций торцов труб. Данный способ позволяет получить качественные торцовые и нахлесточные кольцевые швы за счет обеспечения постоянных по периметру стыка условий формирования шва и величину глубины проплавления 3 .Такой способ не обеспечивает качественное формирование шва при ремонте сваркой соединений, имеющих зазор в стыке, превьппающий допустимыйеТак, ремонт трубопроводных систем в условиях ограниченной доступности к месту сварки таких систем, как .пароводяные коммуникации тепловых и атомных электростанций связан, как правило,с необходимостью вырезки дефектного участка трубы или трубного узла и вварки на его место нового. После вырезки трубопровода происходит перемещение образовазшихся свободных концов труб от снятия усилий и натягов, существовавших в трубопроводе до разрезки. При установке нового элемента трубопровода на место старого в условиях затесненности к ограниченной доступности имеется воэможность лишь примерно совместить торцы труб в стыке по их внешней или внутренней поверхности и свести торцы до касания. В результате образуются излом оси труб в стыке и переменный зазор по его периметру. Устранить переменный зазор можно либо путем совмещения осей стыкуемых труб с помощью специальной оснастки (домкратов, захватов, кондукторов и др.), либо подгонкой (скашивания) торцов стыка по месту.Однако в условиях ремонтных работ не всегда возможно .разместить в межтрубном пространстве специальную оснастку для совмещения осей стыкуемых труб, а изгоговление скошенного стыка трудоемко и затрудняет применение автоматической сварки.Целью изобретения является обеспечение высокого качества сварки при ремонте соединения с зазором,11369превышающим на отдельных участках периметра стыка допустимый.Указанная цель достигается тем, что согласно способу дуговой сварки плавлением стыков труб с переменным по периметру зазором, при котором в процессе сварки зазор закрывают путем создания термопластических деформаций торцов труб, перед сваркой по периметру стыка определяют 10 зону минимального зазора и по обе стороны от нее - участки с зазором, не превышающим допустимый, затем по" следовательно осуществляют сварку этих участков в направлении от ми нимального зазора в сторону-его увеличения, охлаждают заваренные участки до 100-200 С, после чегооопять. определяют участки с зазором не превышающим допустимый, и осуществляют их сварку и охлаждение по приведенной технологии, далее процесс повторяют до получения суммарной длины сваренных участков 0,6-0,7 периметра стыка и после охлаждения последних их сварных участков до 100-200 С оставшийся участок стыка сваривают в направлении от конца последнего к концу предпоследнего участка.30Благодаря такой последовательности выполнения сварки по торцу труб создаются термопластические деформации,Ф 1 которые приводят к "закрытию зазора, т.е. к допустимой его величине и даже меньше, что повышает качество сварного соединения, улучшает условия Формирования шва.На Фиг.1 изображено распределение зазора по периметру стыка труб; на фиг.2 - схема последовательного наложения сварных швов на участки периметра стыка труб.Способ осуществляют следующим образом, 45Предварительно перед сваркой определяют зону А минимального зазора между торцами 1 и 2. собранных труб 3 и 4, имеющих толщину 8 стенки. Эта эона А может иметь небольшую 50 длину или контакт торцов 1 и 2 труб 3 и 4 может быть в точке, т.е. минимальный зазор равен практически нулю. Затем от зоны А в обе стороны определяют длинуучастка 5 (АВ) и.55участка 6 (АВ ), где зазор 77между торцами 1 и 2 труб 3 и 4 не превышает О, 1 3, т.е. длину участков 11 4с допустимым зазором, так как осуществление .сварки стыков труб, имеющих зазор больше допустимого (более 0,1 8 ) снижает качество сварного соединения из-за появления падре1 зов, прожогов, уменьшения толщины сварного шва и т.д.Осуществляют последовательно сварку участков 5 и 6, для чего сначала сьаривают участок 5 от минимального зазора в сторону его увеличения, т.е. в направлении от А к В, затем также сваривают участок 6 в направлении от А к В , Охлаждают участки 5 и 6 до1100-200 С. В процессе сварки происходит термопластическая деформация торцов 1 и 2 труб 3 и 4, которая приводит к уменьшению зазора 7 на остальных участках периметра 5 стыка труб 3 и 4После охлаждения участков 5,6 до, температуры 100-200 С определяют длиону следующих участков 8,9, где зазор 7 не превышает 0,13 . При этом длину участков 8,9 определяют от концов участков 5,6. Осуществляют сварку последовательно участков 8,9, для чего сначала сваривают участок 8 на длине, где зазор 7 не превышает О, 1 3 , в направлении от конца участка 5 (точка В) в сторону увеличивающегося зазора, т.е. в направлении от В к С. Участок 9 начинают сваривать от конца участка 6 (точка В ) в направлении к С , и1 после охлаждения участков 8,9 до 100-200 С указанный цикл повторяют до тех пор, пока суммадлин всех сваренных участков не будет равна 0,6-0,7 периметра 5 стыка труб 3,4, т.епока не будет осуществлена сварка на участках и -2 и о -1, а общая длина участков не достигнет Мй, После охлаждения участка й -1 до 100-200 С участок й сваривают в наоправлении от М к МПосле сварки участков их охлаждают до температуры 100-200 С, котораяо определена тем, что процесс термопластических деформаций торцов 1 и 2 труб 3 и 4 происходит в основном . в интервале от температуры плавления металла труб до 200 С, и дальнейшее охлаждение стыка труб 3 и 4 практически не влияет на закрытие зазора 7. Установлено, что если перед сваркой последнего участка 1(МФсуммарная длина , предыдущих сваренных,1136911 Таблица 1 Скоростсваркибаевум/ч Расходаргонал/мин Длинадугие,Времяпрогрева стыТок сварки 3 иц ,А Время Ток дежурнойду.ги З 8,А ка пепаузы, 1 с ед сварой кажльса с догоучастка1 Р, с 105 - 110 20 3,8 1,1 0,9 2,5 1 2,последующим их охлаждением ли до тех пор, пока величи мального зазора не достигл ны (0,29 мм) меньше допуст (0,10 ) (см. табл,1), При длина сваренных участков с 0,6 периметра трубы. производи- а макси- величиимойтом общая ставила на зависимос 1 зазорами, участков. В табл. 2 приведе максимальной величин количества сваренных а б л и ц а часток араме,9 0 зазора, мм вох участков меньше 0,6-0,7 периметра 5стыка труб 3 и 4, то величина зазора 7 последнего участка й(К М превышает допустимую величину 0,1 3,что приводит к снижению качествасварного соединения. Поэтому допустимой величиной суммарной длинысваренных участков перед сваркойпоследнего участка о(М Я) можно считатьвеличину не менее 0,6-0,7 периметра5 стыка труб 3 и 4. Выполнять сварку оставшегося периметра 5 стыкатрубы отдельными участками, а несразу всего участка л не имеет смысла, так как на участке п зазор приобщей длине . заваренных участков0,6-0,70 б не превышает допустимый(практически он меньше допустимого). После охлаждения этого участка до 100 С производили сварку участка АВ в направлении против часовой стрелки от точки А к точке В . После охлаждения образца аналогичным образом определяли точки С и С и производили сварку на участках ВС и В С соответственйо в направлении от точек В и В к точкам С и С . ЧеХредование процессов замера величины зазора и сварки отдельных участков с П р и м е р. Производили аргонодуговую сварку в импульсном режименеплавящимся вольфрамовым электродомизнутри неповоротных стыков труб из 5 стали 12 Х 18 Н 10 Т размером И 89 6,0 мм.Предварительно на стыках труб выполняли разделку (скос по внутреннейповерхности трубы) и выставляли максимальный зазор 7, т.е2. .=5,0 ммва хмежду торцами труб. Затем находилина сть 1 ке труб сначала точку контакта (т.А) торцов труб, а потом точкиВ и В , в которых зазор 7 составляет 0,13 , т.е. 0,1 3,5=0,35 мм. После этого осуществляли процесс сварки участка АВ стыка в направлениипо часовой стрелке от точки А к точке В на режиме, приведенном в табл,1,Затем производили сварку последнего участка стыка. После сварки образцы были подвергнуты внешнему осмотру, рентгенопросвечиванию и металлографическим исследованиям, 5 Никаких сварных дефектов в виде подрезов, несплавлений, прожогов и т.д. не обнаружено.Данный способ позволяет выполнить сварку стыка труб с переменным по периметру зазором, исключая необходимость применения специальной оснастки для выравнивания стука или его подгонки по месту при ремонтных . работах, при замене горизонтальных участков труб пароводяных коммуника-. ций реактора АЭС. Эти трубы проходят с минимальным зазором между рядами стояков и приварены к ним через переходный гнутый патрубокПосле вырез-, 20 ки дефектной трубы стояк вместе с оставшейся частью гнутого патрубка отклоняется от исходного положения в результате освобождения от действия связи со стороны трубы. Новая труба должна разместиться в тесном пространстве между рядами стояков и соседними (сверху и снизу) трубами, что делает невозможным точно подогнать стык перемещением новой трубы 30 или стояка, По существующей технологии ремонта приходится последовательно вырезать несколько труб (в том числе и не требующих замены) для обеспечения доступа к стыку, его подгонки скосом торцов и последующей сварки. Это значительно увеличивает объем работ, длительность и стоимость ремонта.Применение данного способа позво ляет смонтировать и сварить ремонтируемую трубу автоматической сваркой с дистанционным управлением без подгонки стыка скосом торцов и связанньм с этим операций вырезки и последующей заварки нескольких соседних труб. Максимальная величина зазора в стыке, собранном без подгонки скосом торцов, может значительно превышать допуск на зазор при сварке. Например, для случая замены труб 4 764 мм верхних пароводяных коммуникаций зазор в стыке может дости гать 2-3 мм, в то время как инструкцией на сварку автопрессовкой в дан ном случае допускается зазор не более 0,4 мм, По предлагаемому способу сварка выполняется последовательно по участкам, где зазор не превышает . максимально допустимого, В процессе сварки участков зазор последовательно уменьшается от поперечной усадкии углового перемещения концов труб в стыке, вызываемого действием участка шва, сваренного изнутри трубы. В большинстве случаев сварки труб без разделки кромок и без присадочной проволоки допустимая величина зазора назначается из условия получения высококачественного шва и не превышает 0,1 толщины стенки (б). При уменьшении допустимой величины зазора свариваемого участка невелика и следовательно, небольшое и закрытие зазора в стыке; при увелияении допустимого зазора более О, 1 6 возможно образование ослабления шва Данный способ дуговой сварки плавлением стыков труб по сравнению с базовым объектом позволяет повыситьпроизводительность процесса, так как предложенный способ,не требует дополнительной подгонки кромок, что очень трудоемко. При этом качество сваренного соединения хорошее, без подрезов, прожогов, с обеспечением требуемой геометрии сварного шва..Кроме того, данный способ свурки позволяет вести, процесс в труднодоступ;ных местах , когда дополнительную подгонку осуществить практически нельзя. Ващишина Сост рректор А,Обручар Редактор Н.Швьщ х аказ 10374/8 Вилиал ППП "Патент", г Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 1086 НИИПИ Государственного коми па делам изобретений и от 035., Москва, Ж, Раушская