Полностью автоматическая сварка трубопроводов большого диаметра и толстых стенок (более 21 мм) часто осуществляется с использованием U-образных или сложных канавок. Поскольку обработка канавок типа 1 и сложных канавок занимает много времени и требует больших трудозатрат, эффективность сварки трубопроводов ограничена. Обработка V-образных канавок проста, что позволяет экономить время и усилия. Однако при автоматической сварке V-образных канавок на трубопроводах большого диаметра и толстых стенок неправильный выбор параметров процесса сварки может привести к дефектам сварки.
По мере повышения класса прочности стальных труб, используемых в трубопроводном строительстве, до уровней X70 и X80, а также увеличения диаметра и толщины стенок труб, с 2003 года в трубопроводном строительстве постепенно начала применяться технология автоматической сварки. Технология автоматической сварки трубопроводов обладает большим потенциалом в применении при строительстве трубопроводов большого диаметра и толстых стенок благодаря своим преимуществам: высокой эффективности сварки, низкой трудоемкости и меньшей зависимости процесса сварки от человеческого фактора.
Однако технология автоматической сварки трубопроводов в нашей стране находится на стадии развития, и некоторые проблемы соединения, такие как несплавленные корни, несплавленные боковые стенки и сложные канавки, еще не полностью решены: для автоматической сварки трубопроводов большого диаметра и толстых стенок часто используются канавки типа 1. Вспомогательное оборудование, такое как станки для формирования канавок на трубах или композитных трубах и станки для формирования канавок на концах труб, еще не разработано, поэтому изучение технологии автоматической сварки труб большого диаметра и толстых стенок с канавками имеет большое значение.
Общая протяженность соединительного участка Чжунвэй-Цзинбянь Второго газопровода Запад-Восток составляет около 345 км. Для сварки стальных труб марки «CRC» на участке 1B соединительного участка использовалась полностью автоматическая сварочная машина CRC, предназначенная для труб толщиной стенки 21,0 м.
Методы сварки, оборудование, материалы
Метод сварки включает корневую сварку STT + автоматическую сварочную установку CRC-F260 для горячей сварки, заполнения и покрытия. Сварочное оборудование: сварочные установки Lincoln STT, Lincoln DC-400, автоматическая сварочная установка CRC-F260. Защитный газ: для корневой сварки STT используется 100% CO2, для автоматической сварки — 80% Ar + 20% CO2.
Композитные или профильные канавки широко используются в автоматической сварке, и профильные канавки также могут применяться в трубопроводах с малой толщиной стенок. Их общая особенность заключается в малом зазоре в канавке. Толщина стенки трубопровода Второго газопровода Запад-Восток составляет 21,0 мм, а верхняя ширина Y-образной канавки — около 22 мм. Эта ширина близка к предельной амплитуде колебаний сварочного пистолета CRC-P260. Этот тип канавки представляет собой серьезную проблему для автоматической сварки. Параметры процесса сварки при проведении испытаний автоматической сварки были определены на основе опыта.
Указанные выше параметры использовались для проведения испытаний автоматической сварки. В ходе испытаний было установлено, что автоматическая сварка подвержена таким дефектам, как непроплавление между слоями, непроплавление боковых стенок, плотные поры и избыточная высота в свариваемой части потолка.
В ходе испытаний сварки при токе 210-235 А, напряжении 21-23 В, скорости подачи проволоки 420-480 дюймов/мин и скорости сварки 1215 дюймов/мин было обнаружено, что на сварных швах F1, F2 и F3 практически не образовалось слоев. Отсутствует сплавление в межслоевых пространствах, в канавках и плотное образование пор. Анализ показывает, что ширина канавок на сварных швах F1, F2, F3 и трех других швах невелика, а газовая защита достаточна, поэтому азотные поры не образуются; малая ширина канавок приводит к малому размаху сварочной горелки и высокой частоте размаха. При определенной скорости подачи проволоки основной материал и присадочный металл полностью сплавляются, поэтому вероятность смешения невелика; усиление сварного шва в свариваемой верхней части невелико. При токе 200-250 А, напряжении 18-22 В, скорости подачи проволоки 400-500 дюймов/мин и скорости сварки 1216 дюймов/мин, в ходе тестовой сварки было обнаружено, что в вертикальных сварочных зонах F4, F5 и F6 наблюдалось межслойное проплавление и образование канавок. Проплавление не произошло, поры отсутствовали, и в свариваемой части потолка не было значительного усиления. Отсутствие межслойного и канавопроходческого шва наблюдается при токе сварки менее 220 А, напряжении 21 В, скорости подачи проволоки менее 450 дюймов/мин, скорости сварки более 15 дюймов/мин и частоте взмахов сварочной горелки менее 90 раз/мин для увеличения скорости подачи проволоки. Скорость, ток и напряжение (регулировка длины удлиняемой сварочной проволоки), увеличение амплитуды колебаний сварочного пистолета, попытка выбора более высокой частоты колебаний сварочного пистолета и контроль скорости сварки вертикальной части. После проверок F4, F5 и F6 не было обнаружено непроплавления между слоями. Канавка не проплавлена. При токе 220-250 А, напряжении 20-22 В, скорости подачи проволоки 450-500 дюймов/мин и скорости сварки 1416 дюймов/мин, при этом не обнаружено непроплавленного сварного шва, но избыточная высота сварного шва в положении сварки сверху превышает стандарт. Анализ показывает, что ширина сварного шва составляет около 18-22 мм, что близко к максимальному диапазону колебаний сварочного пистолета CRC-P260. Широкий сварочный шов, большая амплитуда колебаний сварочного пистолета и высокая частота колебаний приводят к длительному пребыванию расплавленной ванны в воде, которая обнажается при движении пистолета. Ванна оказывает перемешивающее воздействие, и осажденный металл в положении для сварки в потолке провисает под действием силы тяжести, электромагнитной силы и т. д., что приводит к усилению сварного шва в положении для сварки в потолке сверх установленных норм.
Для обеспечения хорошего эффекта формирования защитного слоя при сварке защитного слоя следует выбирать меньшую скорость сварки и максимально снижать частоту взмахов сварочной горелки, чтобы сделать шов тонким и широким, тем самым сокращая время существования расплавленной ванны и достигая цели повышения положения Ю Гао. На основе результатов испытаний сварки и анализа были окончательно определены параметры процесса полностью автоматической заполнения и герметизации корневого шва STT + CRC для соединительной линии Второго газопровода Запад-Восток. Сварной шов был выполнен в соответствии с параметрами сварки, приведенными в таблице 3. Шов был проверен и не имеет дефектов, таких как поры, трещины и несплавление. Поверхность сварного шва имеет хорошее состояние, и макроскопическая металлография хорошая. Механические свойства сварных швов были проверены в Центре сварочных технологий Китайского научно-исследовательского института нефте- и газопроводов, и все показатели соответствуют требованиям к строительству соединительных линий Второго газопровода Запад-Восток. Успешное применение корневой сварки STT + автоматической сварки CRC-P260 на трубах большого диаметра с толстыми стенками (V-образными канавками) в полной мере отражает характеристики высококачественной, эффективной и низкотрудоемкой технологии автоматической сварки.
Указанные выше параметры использовались для испытаний автоматической сварки. В ходе испытаний было установлено, что автоматическая сварка подвержена таким дефектам, как непроплавление между слоями, непроплавление боковых стенок, плотные поры и избыточная высота в свариваемой части потолка.
В ходе испытаний сварки при токе 210–235 А, напряжении 21–23 В, скорости подачи проволоки 420–480 дюймов/мин и скорости сварки 12215 дюймов/мин было обнаружено, что на сварных швах F1, F2 и F3 практически отсутствует сварка. Отсутствует сплавление между слоями, сплавление борозд и плотных пор. Анализ показывает, что ширина борозд на сварных швах F1, F2, F3 и трех других швах невелика, а газовая защита достаточна, поэтому азотные отверстия не образуются; малая ширина борозд приводит к малому размаху сварочного пистолета и высокой частоте размаха. При определенной скорости подачи проволоки основной материал и присадочный металл полностью сплавляются, поэтому вероятность смешения невелика; усиление сварного шва в свариваемой верхней части невелико. При токе 200-250 А, напряжении 18-22 В, скорости подачи проволоки 400-500 дюймов/мин и скорости сварки 12-16 дюймов/мин в ходе тестовой сварки было обнаружено, что в вертикальных сварочных позициях F4, F5 и F6 наблюдалось межслойное проплавление, а канавка не сплавилась, но поры по-прежнему отсутствовали.
Дата публикации: 18 января 2024 г.