Назад: 12.5.2. Сборка труб и
деталей трубопровода
12.6. Сварка стыков трубопроводов
12.6.1.
Механизированные трубосварочные базы
При строительстве магистральных
трубопроводов приходится собирать и сваривать миллионы стыков труб большого
диаметра. Укладка трубопроводов может быть либо непрерывной, либо секционной. В
первом случае производится последовательное наращивание, причем все стыки
производятся без вращения труб. Во втором случае первоначально сваривают
секции, вращая при этом трубы, а потом на трассе стыки выполняют без вращения.
В России на строительстве магистральных трубопроводов применяют главным образом
секционный способ укладки труб. Трубы длиной
Механизированные трубосварочные базы
позволяют полностью механизировать выполнение сварочно-монтажных работ при
изготовление секций труб за счет применения технологии двухсторонней
автоматической сварки под флюсом стыков труб с увеличенным притуплением кромок.
В настоящее время существует три типоразмера этих баз. Трубосварочная база
БТС-142 (рис.12.8) предназначена для изготовления двухтрубных секций, базы
БТС-142В и БТС-143 (рис.12.9) изготавливают как двух-, так и трехтрубные
секции. При изготовлении секций труб на трубосварочных базах типа БТС выполняют
следующие основные операции: подготовка труб к сварке; обработка кромок труб;
сварку наружных слоёв шва и последующую сварку внутреннего слоя (на БТС-142)
или сварку первого наружного соля и последующую одновременную сварку второго
наружного и внутреннего слоев шва (на БТС-143) двухтрубной секции; сварку
трехтрубной секции.
Рис.12.8.Схема трубосварочной базы БТС-142, стенды: I – обработки кромок; II – сборки и сварки наружных слоев шва; III – сварки внутреннего слоя шва
Рис.12.9.Схема трубосварочной базы БТС-143: 1 – магазин труб; 2 – стенд сварки двухтрубных секций; 3 – стенд сварки двухтрубных секций; 4, 8 – блоки питания; 5 – электростанция или трансформаторная подстанция; 6 – вспомогательный блок; 7 – стенд сварки трехтрубной секцией; 9 – рабочие места для управления внутренней сваркой
Трубы из накопителя поступают на стенд
обработки кромок, состоящей из вращателя и двух станков СПК для обработки
кромок труб. Трубы с обработанными торцами перемещают затем на стенд, где
проводят сборку стыка внутренним гидравлическим центратором, установленный на
штанге. Оператор управляет центром с пульта управления, расположенного в будке,
которая неподвижно установлена над стыком секции. В будке же сваривают наружные
слои шва сварочной головкой ГДФ-1001У3. Затем секция поступает на стенд
внутренней сварки. Сварочная головка для внутренней сварки установлена на конце
специальной штанги, которая въезжает внутрь трубы. Сварщик, находясь снаружи
трубы, следит за стыком в процессе сварки, регулирует параметры режима и положение
электрода относительно стыка.
Трубосварочная
база БТС-143 спроектирована и работает по иной схеме. Она состоит также из трех
стендов: обработка кромок, сварки двухтрубных секций и сварки трехтрубных
секций. Кроме того, в состав базы входит стенд контроля готовых секций, который
на схеме не показан. Трубы с заводской разделкой кромок поступают на стенд обработки
кромок 2 (перемещением труб управляет один из операторов этого стенда). Обработку
кромок (снятие фаски) выполняют станками СПК на двух, размещенных в будках рабочих
местах (2-I и 2-II). Система крепления и перемещения станков на рабочих
местах обеспечивает возможность сквозного перемещения труб по линии обработки
кромок. Первую подлежащую обработке трубу подают на рабочее место 2-II, следующую трубу обрабатывают на рабочем месте 2-I. Первую обработанную трубу передают по рольгангам продольного
перемещения в конец стенда 2 и оттуда - на стенде сварки двухтрубных секций 3.
Следующую трубу перемещают с рабочего места 2-I на место 2-II и
обрабатывают ее второй конец, после чего она, как и первая труба, поступает на
стенд 3. Третью трубу обрабатывают на рабочем месте 2-I и затем передают на стенд сварки трехтрубных секций
7.
Стенд
сварки двухтрубных секций состоит из рольганга продольного перемещения, приводных
и холостых роликоопор, двенадцатиметровой штанги, на конце которой расположены
центратор и головка для сварки кольцевого шва изнутри трубы, и будки, в которой
установлены головка для наружной сварки и аппаратура управления перемещением
труб и двухтрубной секцией в пределах стенда, центровкой и наружной сваркой.
Процессом внутренней сварки оператор управляет из укрытия 9, где расположены
пульт управления процессом сварки, окуляр для наблюдения за направлением
электрода по стыку и корректор для возвращения электрода на стык в случае его
отклонения. Первую трубу, поступающую на стенд, перемещают таким образом, что
она «наезжает» на штангу и обработанный торец трубы размещается между зажимными
башмаками центратора. Вторую трубу подают по рольгангу до соприкосновения с
первой трубой. Трубы центруют и наружной головкой выполняют сварку первого
наружного слоя шва, после чего разжимают центратор и перемещают штангу внутри
секции таким образом, чтобы конец электродной проволоки внутренней сварочной
головки совпал с плоскостью стыка. Сварку второго наружного слоя шва выполняют
одновременно со сваркой внутреннего слоя шва. Трубы вращаются приводным
роликовым вращением. Оператор следит и регулирует положение электрода при
сварке изнутри при помощи следящей системы дистанционно, находясь снаружи трубы
(рис.12.10).
Рис.12.10. Схема оптической следящей системы базы БТС-143
Следящая система состоит из зеркала,
неподвижно установленного над стыком под углом 450, фильмопроектора Ф-3
(школьного), смонтированного на кронштейне сварочной головки, и двух оптических
труб ЗЗТ 20Х50 (земная зрительная труба «Славутич-2»), установленной на конце
трубы, противоположном свариваемому.
Схема
оптической следящей системы изображена выше. Световое изображение указателя точности
слежения, проектируемое фильмопроектором на линию стыка, находится в одной
плоскости с электродом сварочной головки и отражается в зеркале, расположенном
над стыком. Оператор через зрительные трубы, направленные на зеркало, наблюдает
за положением светового указателя, а значит, и электрода относительно стыка.
При отклонении указателя от стыка оператор при помощи кнопок включает двигатель
перемещения сварочной головки, возвращая ее на стык.
Полностью
сваренную двухтрубную секцию передают на стенд 7, на штанге которого к тому
времени уже находится одиночная труба, третьей по очередности ее обработки.
Оборудование стенда 7 аналогично оборудованию стенда 3, причем длина стенда 7
позволяет разместить на нем трехтрубную секцию. Последовательность технологических
операций на стенде 7 совпадает с приведенным описанием работ на стенде 3.
Готовую трехтрубную секцию по рольгангам передают на линию контроля и ремонта
сварных соединений.
Трубосварочная база БТС-142В отличается от
базы БТС-143 тем, что в ней имеется только один сварочный стенд, который
позволяет по желанию потребителя изготавливать на базе двух- или трехтрубные
секции. Техническая характеристика трубосварочных баз типа БТС приведена в
табл.12.8.
Таблица
12.8
Техническая характеристика трубосварочных баз типа БТС
|
Показатели |
БТС-142 |
БТС-143 |
БТС-42В |
|
Диаметр
свариваемых труб, мм |
1020…1420 |
1020…1420 |
1020…1420 |
|
Длина
свариваемых секций, м |
до 24 |
до 36 |
до 36 |
|
Произвольность,
стык/ч на (трубе размером 1420Х16,5 мм) |
3,5 |
6 |
3,2 |
|
Диапазон
регулирования сварочного тока, А |
600…1200 |
600…1200 |
600…1200 |
|
Диаметр
электродной проволоки, мм: |
|
|
|
|
при сварке снаружи |
3…5 |
3…5 |
3…5 |
|
при сварке изнутри |
3…4 |
3…4 |
3…4 |
|
Число
обслуживающего персонала |
10 |
14 |
8 |
|
Число
не повторных стыков на |
44 |
30 |
30 |
|
Максимальная,
одновременно потребляемая мощность, кВт |
260 |
350 |
260 |
|
Масса
оборудования, кг |
180000 |
145000 |
90000 |
Вращатели
торцовые ВТ-61 и ВТ-121 (рис.12.11,
табл.12.9) предназначены для вращения секций длиной до
Рис.12.11. Торцовый вращатель ВТ-121: 1 – электродвигатель привода; 2 – штурвал; 3 – звездочка; 4 – центровочные приспособления; 5 – жимки; 6 – клин; 7 – ходовые колеса; 8 – рамка; 9 – направляющие
Таблица 12.9
Технические характеристики торцовых вращателей
|
Показатели |
ВТ-61 |
ВТ-121 |
|
Диаметр
вращаемых труб, мм |
325…630 |
720…1220 |
|
Длина свариваемых
секций, м |
до 36 |
до 36 |
|
Радиальный
ход кулачков механизма зажима, мм |
25 |
35 |
|
Окружная
скорость, м/ч |
21…85 |
25…89 |
|
Регулирование
скорости: |
|
|
|
ступенчатое,
число ступеней |
8 |
8 |
|
плавное,
% |
10 |
10 |
|
Электродвигатель |
|
|
|
Тип |
П-11 |
П-21 |
|
мощность,
кВт |
0,7 |
1,5 |
|
напряжение,
В |
110 |
100 |
|
Габаритные
размеры, мм |
900´1200´930 |
1090´1600´1310 |
|
Масса,
кг |
430 |
995 |
Роликовые опоры ОР61 или ОР121 (рис.12.12,
табл.12.10) устанавливаются на сварочном стенде автосварочных установок типа
ПАУ. Роликовые опоры состоят из корпуса, коромысла, двух роликов, установленных
на коромысле, оседержателей и системы рычагов, тяг и упоров, предназначенных
для управления роликоопорой, т.е. для фиксаций на ней секций труб для
скатывания секций с роликоопор после сварки.
Рис.12.12. Роликовые опоры типа ОР: 1 – рама; 2 – обойма; 3 – ролик; 4 – стопорное устройство
Таблица 12.10
Техническая характеристика роликовых опор
|
Показатели |
РО121 |
ОР61 |
|
Диаметр
свариваемых труб, мм |
720…1220 |
325…630 |
|
Управление |
Ручное
с автоматической фиксацией коромысла в положении «закрыто» |
Ручное |
|
Число
перестановок роликов на коромысле |
2 |
2 |
|
Габаритный
размер, мм |
1240´420´400 |
700´250´300 |
|
Масса,
кг |
230 |
96 |
Роликовую
опору можно использовать для сварки секций труб длиной до
Роликовые
вращатели СВР142 (табл.12.11)
осуществляют вращение свариваемых секций непосредственно роликоопорами,
имеющими привод от электромотора. Стенд СВР142 предназначен для вращения секций
труб диаметром 720-
·
вращение секций,
осуществляемое обрезиненными роликами с высокой плавкостью и равномерностью;
·
отсекание,
укладывание и снятие секций со стенда, осуществляемое механизируемой системой
рычагов с электромеханическим приводом.
Таблица 12.11
Техническая характеристика роликовых вращателей
|
Показатели |
СВР142 |
|
Диаметр
свариваемых труб, мм |
720…1420 |
|
Длина
свариваемой секции, м |
36 |
|
Максимальная
масса секции, кг |
24000 |
|
Вращатели: |
|
|
Тип |
Роликовый |
|
Окружная
скорость, м/ч |
18,6…186 |
|
Регулирование
скорости |
Плавное,
дистанционное |
|
Мощность
электродвигателя, кВт |
3,2 |
|
Привод
манипуляторов |
Электромеханический |
|
Мощность
электродвигателя привода манипуляторов, кВт |
5,5 |
|
Габаритные
размеры, м |
22´5,5´10 |
|
Масса,
кг |
10600 |
Лебедки
ЛТ3В, ЛТ3В-1 предназначены для стягивания труб диаметром до
Машина
для очистки и намотки проволоки МОН-51 предназначена для очистки намотки электродной
(в том числе и омедненной) проволоки диаметром от 1,2 до
Сварочное оборудование представлено сварочной головками типа СГФ и ГДФ
(рис.12.13, табл.12.12).
Рис.12.13. Сварочная головка ГДФ-1001УЗ: 1 – ролики опорные; 2 – подвеска; 3 – механизм подачи; 4 – пульт; 5 – механизм скольжения; 6 – механизм подъема; 7 – штанга; 8 – горелка; 9 – светоуказатель; 10 – суппорт продольный; 11 – суппорт поперечный; 12 – механизм правильно-прижимной; 13 – флюсоаппарат; 14 – флюсобункер; 15 – катушка и тормозное устройство
Таблица
12.12
Техническая характеристика сварочных головок
|
Показатели |
СГФ601 |
СГФ1004 |
ГДФ-1001УЗ |
|
Диаметр свариваемых труб, мм |
325…1420 |
325…1420 |
530…1420 |
|
Сварочный ток, А |
До 600 |
До 1000 |
До 1200 |
|
Напряжение на дуге, В |
До 50 |
До 50 |
До 50 |
|
Регулирование напряжения на дуге |
Выпрямителем |
Дистанционное |
|
|
Диаметр электродной проволоки, мм |
2 |
2…3 |
3…5 |
|
Скорость подачи проволоки, м/ч |
192…572 |
192…572 |
53…532 |
|
Регулирование скорости подачи проволоки |
Ступенчатое
(сменными шестернями), плавное (регулировочным сопротивлением), вниз от
номинала на 25…30 % |
Плавное |
|
|
Вылет электрода, мм |
30…50 |
30…50 |
30…80 |
|
Смещение электрода с зенита, мм |
20…120 |
20…120 |
0…100 |
|
Поперечная корректировка электрода, мм |
±30 |
±30 |
±75 |
|
Угол наклона электрода, градусы |
Постоянный |
0…30 |
|
|
Подъем головки над трубой, мм |
– |
– |
0…100 |
|
Емкость кассеты для проволоки, кг |
10 |
10 |
35 |
|
Емкость бункера для флюса, л |
6,4 |
6,4 |
55 |
|
Размеры (без штанги), мм: |
|
|
|
|
Длина (наибольшая) |
750 |
800 |
1680 |
|
Ширина |
400 |
380 |
1050 |
|
Высота (наибольшая) |
508 |
520 |
1845 |
|
Масса (без флюса, проволоки и опорной
части штанги), кг |
40 |
37 |
300 |
Машина
для намотки проволоки МОН-52 позволяет производить рядную намотку в кассеты
проволоки диаметром от 2 до
Головки для сварки труб под флюсом.
Головки ГДФ-1001УЗ, СГФ601, СГФ1004 предназначены для наружной сварки под
флюсом поворотных стыков магистральных трубопроводов. Головки работают в
комплекте установок ПАУ и БТС. Сварочные головки СГФ представляют собой
автоматы тракторного типа без привода перемещения по изделию. Головки
устанавливают на поверхности трубы, и в процессе сварки оператор направляет
электрод в разделку корректором поперечного перемещения или перемещением самой
головки. Головка ГДФ-1001УЗ представляет собой автомат подвесного типа,
состоящий из унифицированных узлов. Однако эта головка, имея механизированный
привод отпускания на стык и подъема, опирается на поверхность трубы опорными
роликами, копирующими трубу в процессе сварки. Головка оснащена
флюсоаппаратами, все регулировочные перемещения фиксируются указателями.
Работать с головкой легко, параметры режима сварки выдерживаются с высокой
точностью. Головка СГВ-1001 предназначена для автоматической сварки под флюсом
изнутри трубы на базах БТС-142. На трубосварочных базах типа БТС-143, где
обеспечено совмещение операций наружной и внутренней сварки, на одном посту
применяют головку внутренней сварки, работающую в комплекту с центратором.
Головка установлена на оси центратора, поднимается и опускается на стык
гидроцилмндром и копирует внутреннюю поверхность трубы копирным роликом закрепленным
под подающим механизмом. Для установки электродной проволоки на стык и для ее направления
по линии стыка в процессе сварки служит система перемещения головки, состоящая
из мотор-редуктора, установленного на оси центратора через винт-гайку и тягу. В
комплект сварочной головки входят наладочный пульт и пульт управления, на
комплекте с центром. Голова установлена на оси центратора, поднимается и режим
сварки. Пульт управления обычно установлен вне трубы, на месте расположения
оператора.
Для поддержания стыков труб большого
диаметра изнутри трубы на базах ССТ-ПАУ используют серийно выпускаемый
промышленностью сварочный трактор ТС-17М.