Сварка труб: технология и оборудование

Когда строятся магистральные трубопроводы, требуется подготавливать и приваривать огромное количество трубных стыков значительного диаметра. Укладку трубопроводов осуществляют непрерывно, либо посекционно. В первом варианте происходит последовательное подсоединение, причем сварку стыков выполняют, не вращая трубу. Во втором случае предварительно сваривают группы труб в отдельные секции, проворачивая при этом трубы, а затем, уже на трассе, стыковую сварку секций выполняют без вращения.

Сварка стыков труб считается сложнейшей технологической операцией, которая определяет качество трубопровода. При сборке требуется обеспечить соосность в смежных трубах, достаточно близкое совпадение геометрии свариваемых стыков и равномерность зазора в стыке, что позволяет тщательно проварить основание шва по всему периметру. С этой целью используют центраторы (внутренние или наружные). Использование внутренних центраторов обеспечивает механизацию операции сборки в более полном объеме. Кроме того, подготовленный стык целиком доступен для сварочных работ, и шов можно сварить от начала до конца, не останавливаясь и не «прихватывая».

Осуществление сварки неповоротных стыков на магистральных трубопроводах большого диаметра является процессом достаточно трудоемким. Трубоукладчики и внутренние гидравлические центраторы обеспечивают высокий уровень механизации в ходе сборки, однако сварка по-прежнему выполняется, как правило, ручным способом. Для повышения скорости укладки трубопровода процесс сборки технологически разбивают на ряд поочередных операций. По поточно-расчлененному методу одновременно может работать звено сборщиков и группа звеньев сварщиков. Звено сборщиков движется впереди, последовательно собирая стыки внутренним центратором. За ними, стык за стыком, каждое из звеньев сварщиков выполняет определенный слой шва, причем каждому сварщику выделяется свой участок слоя.

Множество стыков труб выполняется, когда воздвигаются крупные нефтяные, химические и металлургические производственные мощности. На современном нефтеперерабатывающем заводе сооружаются как обвязочные (общей протяженностью 500—600 км), так и межцеховые (общей длиной 1500—1600 км) трубопроводы. На этих трубопроводах к трубам присоединяется множество вварных дополнительных элементов. В среднем на каждые 10 м на обвязочном трубопроводе устанавливают: задвижек – 2, фланцев – 4, угольников – 2, сваривают до десятка стыков, приваривают пару штуцеров. Часть ввариваемых деталей изготовляется также с помощью сварки. Особенность межцеховых трубопроводов – гораздо больший диаметр труб и меньшее число привариваемых элементов.

Сборка большинства стыков на заводских трубопроводах обычно производится на трубозаготовительных участках, а при монтаже специальным сварочным оборудованием свариваются лишь сами стыки, которые соединяют секции в единое целое. В цеховых условиях поступившие со склада в заготовительное отделение трубы обрезают, скашивая кромки. Затем трубы подаются на сборку, туда же поступают и ввариваемые детали в виде отводов, тройников, фланцев, переходов и т. п. Сборка узлов осуществляется на столах-стендах, которые оснащены специальными приспособлениями, обеспечивающими сборку элементов в заданном диапазоне размеров.

Распределение элементов по группам типоразмеров упрощает технологический процесс, поскольку имеется возможность выделения существенной части операций с крупными партиями однотипных элементов и узлов. В специализированных поточных линиях собираются и свариваются отдельные подузлы, например, труба с фланцем или же угольником. Затем подузлы передаются на укрупнительную и окончательную сборку. Крупные партии узлов, имеющие одинаковые размеры, изготавливают с применением специализированных установок с автоматической дуговой сваркой и контактной сваркой стыковых соединений.

Не поворачиваемые монтажные стыки свариваются вручную или посредством использования специальных автоматов для сварки в среде защитного газа и сварочных горелок для ТИГ-сварки. Применение обегающих стык автоматических головок требуется при выполнении труднодоступных швов. Для изготовления монтажных стыков на ответственных трубопроводах их сборка под последующие сварные операции выполняется, как правило, специальным центратором, исключающим использование прихваток.

На объектах атомной, химической и нефтяной промышленности используют трубы из особых сталей или сплавов цветных металлов. Такие трубы предназначены для работы под высоким давлением и в агрессивной среде. Технологии сварки подобных труб могут быть различными, но во всех случаях обязательным требованием является обеспечение надежности проплавления всего сечения шва. Жесткие требования зачастую предъявляются к состоянию конечной поверхности сварного шва и его конфигурации внутри труб. В атомной промышленности, например, при осуществлении стыков на трубопроводах не допускается применение метода контактной сварки из-за потребности в тщательном удалении грата. Основной метод в данном случае – использование аргонодуговой сварки без присадок, а если собрать стык без зазора все же не удается, то с применением присадки в V-образной разделке.