Технологические процессы при сварке трубопроводов

Журнал СФЕРА НЕФТЕГАЗ, №2, 2010.

Технологические трубопроводы работают в сложных условиях. В процессе работы отдельные части трубопровода находятся под давлением транспортируемого продукта, при постоянной нагрузке массой труб и деталей, вибрационных, ветровых нагрузок и давления грунта. Кроме того, в элементах трубопровода могут возникать периодические нагрузки от неравномерного нагрева, защемления подвижных опор и чрезмерного трения в них.

Cложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов определяется:

• характером и степенью агрессивности транспортируемых продуктов (вода, нефть, пар, газ, спирты, кислоты, щелочи и др.);
• конфигурацией обвязки аппаратов и оборудования, большим количеством разъемных и неразъемных соединений, трубопроводов, компенсаторов, контрольно-измерительных приборов, средств автоматики и опорных конструкций;
• расположением трубопроводов в траншеях, каналах, лотках, на стойках, эстакадах, этажерках, на технологическом оборудовании, а также на разных высотах и часто в условиях, неудобных для производства работ.

При монтаже трубопроводов необходимо строго соблюдать технические условия и правила производства работ, тщательно контролировать качество поступающих на монтаж труб, деталей и узлов трубопроводов, арматуры и других материалов. Вот почему при сварке нефте-, газопроводов большое внимание уделяется повышению прочностных характеристик сварного шва для увеличения его коррозионной стойкости и избегания деформаций.

Качество сварного соединения зачастую зависит от предсварочной подготовки. Секции труб имеют неровные края, требующие снятия кромки или торцовки. Обработка торцов труб такими подручными средствами как шлифовальная машина не всегда приводит к нужному качеству кромки, и является экономически невыгодной, так как требует частой замены дисков или самого инструмента. Поэтому при монтаже трубопроводов для снятия фаски под сварку хорошо себя зарекомендовали переносные кромкофрезерные машины (кромкорезы) , которые просты в использовании и обслуживании и при этом обладают высокими режущими качествами.

Кромкорез МКФП 20

Переносной кромкорез МКФП-20 позволяет быстро и качественно снимать фаску на листах и трубах, а благодаря регулировке угла еще и производит торцовку, что выгодно отличает его от аналогов. К тому же данная модель кромкореза позволяет обрабатывать торцы труб больших диаметров, а используя специальное приспособление УМ-05 можно снимать фаску на трубах от 400 до 1400 мм.

При сварке габаритных конструкций и трубопроводов больших диаметров не всегда возможно применение клещевого зажима для закрепления сварочной массы. Иногда, вопреки соблюдению технологии, сварщики приваривают обратный сварочный кабель. Это также влияет на прочностные характеристики и может привести к изменению структуры основного металла. Большим успехом у сварщиков пользуются магнитные контакты обратного сварочного кабеля, которые не только облегчают закрепление массы, но и могут служить в качестве эффективных держателей.

Магнитный контакт обратного сварочного кабеля МК-500

Намагниченность трубопроводов создает большие трудности при сварке, так как существует эффект «магнитного дутья» . Магнитное дутье не позволяет качественно провести проварку корня шва и приводит к выбросу металла из сварной ванны. Для размагничивания труб используют специальные установки, которые хоть и оказывают положительный эффект, но не всегда могут быть применены в полевых условиях из-за своих габаритов и энергозатрат. Использование же магнитных систем для компенсации магнитного дутья существенно облегчает процесс сварки, сокращает время, да и стоимость компенсационного магнита существенно ниже, чем у размагничивающей установки.

Магнит МКР-1 компенсирует намагниченность труб и устраняет эффект магнитного дутья. Магнит компенсационный МКР-1 представляет П-образную систему с учетом размеров зева для установки трубных центраторов. В отличии от литых магнитов имеет более устойчивые показатели к размагничиванию. МКР-1 имеет регулировку для подбора нужных параметров для быстрого и эффективного устранения магнитного дутья. В отличие от электрических приспособлений для размагничивания трубопроводов, не требует источника питания, что делает его незаменимым в полевых условиях.

Магнит компенсационный МКР-1

После проведения сварочных работ в сварном шве возникают остаточные механические напряжения. Это может привести к повышению хрупкости шва, снижению его коррозионной стойкости, образованию трещин и пр. Такие виды обработки как термическая обработка, обкатка сварных соединений роликами, проковка сварных швов и др. усложняют технологию изготовления металлоконструкций и, кроме того, не всегда являются допустимыми. Данные виды обработки не всегда снимают механические напряжения сварочного соединения и требуют больших энергетических и экономических затрат.

ООО «МАГНИТ плюс» совместно с ООО «Газпром ВНИИГАЗА» были проведены исследования с целью определения влияния послесварочной ультразвуковой ударной обработки на свойства сварных соединений трубопроводов. Технологический комплекс "Шмель" производит обработку зоны сварного шва методом пластической деформации на ультразвуковой частоте. Обработка происходит непосредственно в околошовной зоне. Исследования показали, что данный метод является эффективным для перераспределения остаточных механических и повышения сопротивляемости металла коррозии в том числе и в морской среде.

Диагностика механических напряжений

Для снятия напряжений в крупногабаритных конструкциях целесообразно использовать метод низкочастотной виброобработки . При использовании метода происходит определение собственной частоты металлоконструкции, после чего конструкция подвергается вибрационной обработке на этой частоте в течение 15–20 минут, в результате чего происходит перераспределение механических напряжений. Метод низкочастотной виброобработки позволяет обрабатывать не только малогабаритные конструкции, но и конструкции больших габаритов, где не всегда возможно применение термообработки. Таким образом применение описанных выше оборудования и методов позволяет существенно снизить временные и экономические затраты на сварку и продлить срок эксплуатации сварных соединений. ООО «МАГНИТ плюс» продолжает исследования в области вспомогательных технологий для сварки, снятия фаски под сварку, размагничивание, изготовление различной магнитной оснастки, снятия механических напряжений и др.