Сварка магистральных трубопроводов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Сварка магистральных трубопроводов Кремчеева Д. А.1, Кремчеев Э. А.2

1Кремчеева Динара Абдолловна /Kremcheeva Dinara Abdollovna - кандидат технических наук,

доцент,

кафедра метрологии и управления качеством, электромеханический факультет;

2Кремчеев Эльдар Абдоллович /Kremcheev Eldar Abdollovich - кандидат технических наук,

доцент,

кафедра геоэкологии, горный факультет, Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург

Аннотация: в данной статье рассмотрены основные технологические приемы, материалы и оборудование, применяемые при сварке стыков магистральных трубопроводов в России. Дано сравнение различных видов сварки по производительности. Рассмотрены методы неразрушающего контроля качества сварочных работ, перспективные и применяемые способы устранения выявленных дефектов. Abstract: this article describes the main processing methods, materials and equipment used in welding joints of pipelines in Russia. A comparison of various types of welding performance is given. The methods of non-destructive testing of welds, and promising methods used to eliminate the detected defects.

Ключевые слова: сварка, трубопровод, ремонт трубопроводов, дефектоскопия. Keywords: welding, pipeline, repair of pipelines, defectoscopy.

Сегодня политическое и экономическое значение нефтегазового комплекса для страны трудно переоценить. Последовательное развитие нефтегазовой отрасли требует постоянной работы по дальнейшему совершенствованию трубопроводных систем, являющихся наиболее эффективным видом транспорта углеводородного сырья и продуктов его переработки. Эта задача особенно актуальна в свете осуществляемых в России ряда крупнейших нефте- и газопроводных проектов.

Известно, что на современном этапе развития технологии строительства магистральных трубопроводных систем сварной способ соединения секций является основным. Качество проведения сварочных работ наряду с другими влияющими факторами является основой дальнейшей безопасной эксплуатации трубопроводной транспортной системы и ее экономической эффективности [1].

В нашей стране в настоящее время для строительства трубопроводов применяются стальные бесшовные и электросварные (прямо- и спирально-шовные) трубы в большинстве своем изготовленные из низколегированных сталей, в том числе с термическим и термохимическим упрочнением марок 17ГС, 17Г1С, 10Г2БТЮ, 10Г2ФБЮ, 08ГБФТЮ, 10Г2ФБ, 13ГС-У, 08Г2Т-У и др. [2].

Укладка трубопроводов может осуществляться непрерывно либо секциями. При строительстве магистральных трубопроводов применяют секционный метод укладки. Трубы, поступающие на полевые сварочные базы, соединяют в секции длиной 24-36 м, после чего секции транспортируют на место сборки (трассу) и сваривают в плети. Все соединения на магистральных нитях осуществляются сваркой встык, использование подкладных колец не разрешается. При соединении труб в секции используют поворотные стыки, при сваривании секций в плети - неповоротные [3].

Сборка труб осуществляется с применением наружных (типа ЦЭН 1412) или внутренних (типа ЦВ144) центраторов. Применение внутренних центраторов позволяет механизировать операцию сборки более полно, кроме того, собранный стык оказывается целиком доступным для сварки, позволяя выполнять корневой шов от

начала до конца без остановок и прихваток, что положительно влияет на качество сварного соединения. При соединении секций трубопровода в плети использование трубоукладчиков и внутренних гидравлических центраторов обеспечивает высокую степень механизации процесса сборки, однако сварочные работы, как правило, выполняются вручную.

При сборке и сварке секций на полевых базах используются механизированные линии (типа МТЛ). Сборку секций осуществляют с помощью внутреннего центратора, который используется в качестве вращателя. Корневой шов выполняется ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, полуавтоматами порошковой проволокой или в среде углекислого газа. После выполнения корневых швов собранная секция предается на второй стенд, где стыки окончательно сваривают автоматами под слоем флюса [3, 4].

По мнению Международных конференций, проводимых Международным институтом сварки (International Institute of Welding (IIW)), при сварке в полевых условиях основными останутся следующие традиционные процессы дуговой сварки: покрытыми электродами; полуавтоматическая сварка плавящимся электродом с использованием сплошной проволоки и порошковой проволоки; сварка под слоем флюса; различные варианты электрической контактной сварки.

Для сварки магистральных трубопроводов используются специальные электроды (УОНИ-13/45, тип Э42А; УОНИ-13/55К, тип Э46А; УОНИ-13/55, тип Э50А; ОЗС-12, тип Э46; ОЗС-33, тип Э50А; ТМУ-21У, тип Э50А и др.), применяемые для сварки в любом положении и обеспечивающие повышенную пластичность, ударную вязкость и стойкость металла шва к образованию трещин при низких температурах (до -40 0С). В качестве сварочных материалов при выполнении поворотных стыков сваркой под слоем флюса применяют флюсы АН-348А, АН-60, ОСЦ-45, АН-47, АН17-М, а также керамический флюс КВС-19, сплошные сварочные проволоки Св-08ГА, Св-08Г2А, Св-10НМА, СВ-10НЮ, Св-08МХ, Св-08ГНМ, а также порошковые проволоки (например ПП-АН24); при формирования корневого шва используют флюсомедные подкладки, подвижные флюсовые подушки [5].

С целью повышения производительности работ по прокладке трубопровода производят расчленение процесса сварки стыков на ряд последовательных операций. Так, например, при выполнении неповоротных стыков трубопровода нашел применение поточно-расчлененный метод, когда одновременно задействована бригада сборщиков и несколько бригад сварщиков. В обязанности сборочной бригады входит сборка стыков с помощью внутреннего центратора. Следующая за сборщиками каждая из сварочных бригад выполняет свой слой шва, а каждый из сварщиков - определенный участок этого слоя.

Свободное формирование корневого шва обеспечивается действием сил поверхностного натяжения, поэтому наибольшая производительность среди дуговых методов сварки обеспечивается при сварке сплошной проволокой в защитной среде углекислого газа. При сварке покрытыми электродами, порошковой проволокой, под слоем флюса, объем жидкой ванны больше за счет расплавленного шлака, а значит производительность этих методов ниже. С целью обеспечения высокого темпа сварочных работ газоэлектрическую сварку выполняют двумя и более дугами. Стабильность формирования металла шва в нижнем, вертикальном и потолочном положениях, с равномерным проплавлением кромок и формированием обратного валика на внутренней поверхности стыка достигается разделкой кромок стыка с притуплением 4-5 мм (угол скоса 18-200) и ведением электрода с колебаниями поперек шва (частота 1,7-2,0 Гц).

При сварке неповоротных стыков ток и скорость сварки изменяют синхронно с положением сварочной ванны по периметру стыка. В качестве примера можно привести режим сварки неповоротного стыка в среде углекислого газа с применением сплошной сварочной проволоки марок Св-08Г2С, Св-10ГСМТ диаметром 1,2-1,4 мм.

Режим выполнения корневого шва: ток 150-220 А, напряжение на дуге 20-23 В, скорость сварки 15-20 м/ч, амплитуда колебания электрода 2,5 мм. Режим выполнения заполняющего или облицовочного шва: ток 140-200 А, напряжение на дуге 21-23 В, скорость сварки 7-15 м/ч, амплитуда колебания электрода 10-14 мм.

При дуговой сварке в защитных газах лучшие результаты дает импульсно-дуговая сварка. Мощные тиристорные и инверторные источники питания дуги позволяют синхронизировать процесс переноса капель металла с электрода в сварочную ванну с импульсами тока. Инверторная технология обеспечивает гибкость управления дугой и поведение металла при переносе его с электрода в расплавленную ванну, что улучшает условия формирования шва, значительно сокращает разбрызгивание металла и повышает производительность сварки.

Опыт строительства трубопроводов показывает, что наиболее производительным и экономичным методом сварки в полевых условиях является стыковая контактная сварка оплавлением. Сварные соединения имеют требуемые механические свойства, в то время как непрерывное оплавление занимает 70-90 с. Затраты мощности при таком виде сварки составляют 2,0-2,5 кВт/см2, а осадка нагретых концов труб производится со скоростью 10-15 мм/с.

Для контактной стыковой сварки оплавлением предназначены установки типа ТКУС, ТКУП, ПАУ, БТС, ССТ. Основным агрегатом стационарных установок типа ТКУС является неразъемная сборочно-сварочная головка, имеющая кольцевой трансформатор и механизм центровки стыкуемых кромок с гидравлическим приводом зажима, оплавления и осадки труб. В связи с высокой стоимостью, применение машин контактной сварки экономически оправдано при высокой концентрации объемов сварочных работ.

Контроль качества сварки при строительстве трубопроводов предусматривает: аттестацию сварщиков; аттестацию технологических карт по сварке; критерии приемки по результатам неразрушающего контроля и гидравлических испытаний стыков; контроль соблюдения технологических требований. Согласно действующим нормативным актам на ответственных участках контролю подвергают 100% выполненных стыков. На остальных участках допускается выборочный контроль. Основные методы неразрушающего контроля, применяемые при проверке трубопроводов: магнитографический; ультразвуковой; радиационный; электромагнитный [6].

Обязательным элементом технического обслуживания и ремонта при эксплуатации трубопроводов является определение места возможного дефекта и степени повреждения стенок. В результате обследования устанавливают наличие и вид выявленных дефектов. На участках трубопровода, имеющих повреждения, используют следующие методы ремонта: заварка поврежденного участка электродуговой сваркой; формирование на поверхности трубы высокопрочного стеклопластика, что позволяет восстановить первоначальную несущую способность трубы; использование накладных усилительных элементов, при этом применяют заплаты овальной формы, с большим отношением периметра к площади, увеличивают катет и глубину проплавления корня шва.

Весьма перспективными являются методы ремонта трубопроводов с использованием энергии взрыва. На базе промышленных испытаний создан комплекс технологических процессов и технических средств их реализации. Технологические процессы и технические средства применения энергии взрыва при ремонте трубопроводов прошли государственную экспертизу на безопасность применения, техническая документация утверждена на коллегии Госгортехнадзора [7].

Литература

1. [Электронный ресурс]: Инструкция по сварке магистральных газопроводов с рабочим давлением до 9,8 МПа включительно. Режим доступа: http://www.infosait.ru/norma_doc/52/52090. (дата обращения: 17.05.2016).

2. [Электронный ресурс]: ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия. Режим доступа: http://standartgost.rU/g/rOCT_20295-85. (дата обращения: 17.05.2016).

3. [Электронный ресурс]: СНиП III 42 80 Магистральные трубопроводы. Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/Data1/1/1992. (дата обращения: 17.05.2016).

4. [Электронный ресурс]: ВСН 006-89 Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200001101. (дата обращения: 17.05.2016).

5. Гаген Ю. Г., Воробьев Н. А. Сварка магистральных трубопроводов /. Москва: Недра, 1976. С. 151.

6. Сварка трубопроводов и конструкций: учеб. для вузов / В.Л. Березин, А. Ф. Суворов. Москва: Недра, 1976. С. 359.

7. Большаков Ю. Н. Разработка метода демонтажа трубопроводов энергией взрыва: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тюмень, 2004.

Компоновка специализированного автомобиля для проведения

авторемонтных работ

1 2 3

Нестеренко Г. А. , Лукьянцева О. С. , Железняк С. А. , Корабельников М. В.4

1Нестеренко Григорий Анатольевич /Nesterenko Grigorij Anatol'evich - кандидат технических

наук, доцент, факультет транспорта, нефти и газа; 2Лукьянцева Олеся Сергеевна /Lukjanceva Olesja Sergeevna - магистрант, факультет элитного образования и магистратуры; 3Железняк Сергей Александрович / Zheleznjak Sergej Aleksandrovich - студент; 4Корабельников Михаил Владимирович /Korabel'nikov Mihail Vladimirovich - студент, кафедра гидромеханики и транспортных машин, факультет транспорта, нефти и газа; Омский государственный технический университет, г. Омск

Аннотация: в статье приводится описание работы мобильных станций технического обслуживания и приводится пример компоновки специализированного автомобиля для проведения ремонтных работ.

Abstract: the article describes the work of mobile service stations and is an example of a specialized vehicle configuration for repairs.

Ключевые слова: мобильный автосервис, техническое обслуживание, ремонт, диагностика.

Keywords: mobile auto repair, maintenance, repair, diagnostics.

Определение технического состояния подвижного состава автотранспорта является одной из наиболее важных проблем, порожденной быстрым ростом числа автомобилей и увеличением их скорости движения.

По статистике, каждый второй автовладелец сталкивался с ситуацией, когда у его автомобиля происходила поломка во время движения [1]. К сожалению, далеко не каждый водитель знает, как произвести ремонт на месте и, как правило, возникает