В полевых условиях и на производственных базах сварка труб в плети осуществляют по 2-3 трубы длиной по 10 и более каждая. Для этого используют различные установки. Полевая автосварочная установка ПАУ-601 предназначена для автоматической сварки поворотных стыков труб диаметром 325-630 мм под слоем флюса по предварительно сваренному корню и 2-3 труб в одну плеть непосредственно на объектах и на производственных базах. Для сварки стыков труб диаметром 159, 219 и 273 мм необходимо изменить торцовое вращение роликоопор и сварочной головки. Установка состоит из агрегатов питания АСДП-500-ГФ и вращателя (торцового) ВТ61, сварочной головки СГФ-601, машинки для очистки и намотки проволоки, комплекта (6 шт.) роликоопор, наружных центрифуг (4 шт.) для труб разного диаметра, газогенератора с резаками «и газовой горелкой, машин для резки и зачистки фа-сок (по 2 шт.), приспособления для правки труб. Для накатывания труб необходимы приемные стеллажи, автокран или подвесной тельфер на монорельсе, или трубоукладчик.
Техническая характеристика трансформатора СТШ-250 для сварки труб.
вторичное холостого хода. 60
Номинальный сварочный ток (при ПР = 20%), А. 250
Диапазон регулирования сварочного тока, А 80-260
Номинальная мощность, кВт. 16,5
Габаритные размеры, мм:
При сварке труб на установке выполняют следующие операции: прихватку, электросварку первого слоя, сварку заполняющих и облицовочных стыков под слоем флюса. Контроль качества сварных соединений и изоляцию стыков производят на стеллажах после окончания сварочных работ. Применение установки позволяет механизировать сварочные, транспортные и погрузочные операции.
Техническая характеристика автосварочной установки ПАУ-601
Диаметр свариваемых труб, мм. 325-630
Сварочный ток, А, не более. 600
Напряжение на дуге, В. 30-52
Окружная скорость вращения секции, м/ч 21-85
Производительность установки, число стыков в смену. 55
Габаритные размеры, м:
Передвижной роликовый стенд. Для повышения производительности труда при монтаже наружных газопроводов на производственных базах используют автоматическую и полуавтоматическую сварку труб в плети на роликовых стендах. Однако из-за больших затрат на доставку секций на место монтажа применение стендов рентабельно только при значительных объемах работ. Если объемы сварочных работ невелики, целесообразно использовать роликовый стенд для автоматической сварки газопроводов длиной 200-300 м.
Сварочный стенд выполнен в виде выдвижной телескопической рамы из трех труб, на которой смонтированы, роликоопоры, соединенные трансмиссионным валом с вариатором скоростей.
Сварка кольцевых швов. Применяемый сварочный процесс TIG Hot Wire (аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадкой горячей проволоки).
Сварочный процесс: TIG DC подогретой проволокой/TIG холодной проволокой (однопроходная и многопроходная сварка)
Детали: соединение труба + труба
Позиция сварки: PA/PC/PD (нижнее стыковое/горизонтальное/потолочное)
Толщина стенки: 3-11 мм
Максимальный вес свариваемых труб (полная длина): 600 кг
Полная длина сваренных труб: до 45 м
Разделка кромок: стыковое без разделки, U- и V-разделка в соответствие с толщиной стенки
Базовый материал: стали легированные трубные, стали аустенитного класса
Диаметр проволоки: 1,0/1,2 мм
Защитный газ: аргон, смеси аргон-гелий, гелий
Установка поставляется «под ключ», может поставляться как с входным и выходным роликовыми конвейерами, так и без таковых, в этом случае Заказчик предоставляет собственные конвейеры. Установка оснащена современным контроллером HMI с сенсорным экраном, меню на русском языке. Все оси установки – оси вращения, оси моторизированных слайдов сварочной головки, а также горизонтального перемещения задней бабки оснащены серводвигателями с обратной связью и работают в системе абсолютных координат, что обеспечивает контроль вращения, а также позиции сварочной головки, сохранения стартовой, парковочной и прерванной позиции, а также дополнительного позиционирования при раскладке валиков во время многопроходной сварки. Панель управления контроллера имеет сенсорный цветной экран 10,4«, с меню на русском/английском языке. Дополнительно (по запросу Заказчика) контроллер управления оснащается программным обеспечением для контроля, мониторинга и записи данных в режиме on-line, а также задания допустимых пределов для сварочных параметров с тревожным оповещением при их выходе за пределы допуска.
Контроллер имеет возможность подключения к сети интернет с целью дистанционного обслуживания через VPN соединение, а также с помощью модемного соединения.
Сварка плетей труб осуществляется в автоматическом режиме – (в случае если поставляется с Fronius с входным и выходным конвейерами) труба поступает из буферного входного конвейера в установку, проходит насквозь на выходной конвейер и останавливается, выдвигается пневмоцентратор, труба перемещается влево и упирается в пневмоцентратор и зажимается правым пневмопатроном. Из буферного конвейера поступает вторая труба и упирается в пневмоцентратор и зажимается левым пневмопатроном. Пневмоцентратор убирается, и задняя бабка с правым патроном начинает перемещение влево для смыкания труб между собой на заданное ранее расстояние. Оператор проверяет положение труб и нажимает кнопку продолжить, или процесс продолжается автоматически. Горелка автоматически перемещается в стартовую позицию, за счет касания электрода устанавливается стартовое расстояние, начинается процесс сварки. В процессе многопроходной сварки горелка автоматически позиционируется по вертикали и горизонтали по заранее заданной программе (автоматическая раскладка валиков), последний шов варится с применением колебания горелки. В процессе сварки задействована система автоматического регулирования дуги по напряжению (АРНД), что обеспечивает постоянную величину тепловложения и ширины сварочного шва.
На строительстве подводных переходов магистральных нефтепродуктопроводов применяют те же методы сварки, что и на суше.
До начала сварочно-монтажных работ необходимо получить следующую документацию:
Сварочно-монтажные работы в зависимости от их объемов выполняют в несколько этапов:
Поворотная сварка труб выполняется с применением сварочного полуавтомата, а при малых объемах сварочных работ вручную. При строительстве переходов значительной протяженности сварку отдельных труб в трехтрубные секции выполняют на специальном стенде, состоящем из трех линий.
При полуавтоматической сварке труб на стенде работы ведутся следующим образом:
При ручной поворотной сварке работы выполняются следующим образом:
Плети дюкера небольшой протяженности до 300 м обычно сваривают из одиночных труб последовательным наращиванием. Работы по сборке и сварке труб диаметром 1220 мм с толщиной стенки 20 мм выполняет бригада в составе 8 человек: машинист трубоукладчика; электросварщик; машинист электросварочного агрегата; машинист бульдозера; монтажник. Производительность труда в смену составляет 35 м.
Для выполнения сварки корня шва сварщики располагаются по обе стороны от оси трубы. При использовании электродов с основным видом покрытия сварку корневого слоя шва начинают с потолочного положения способом «на подъем». При использовании электродов с целлюлозным покрытием с нижнего положения способом «на спуск». При атмосферных осадках и ветре сварочные работы должны производиться под инвентарным укрытием. При сварке верхней части стыка используются переносные лестницы-стремянки.
В процессе сборки и сварки стыков сварщиками и мастером или прорабом осуществляется операционный контроль. После сварки очередного стыка сварщики должны очистить шов от шлака, окалины, брызг наплавленного металла и предъявить его для визуального контроля и приемки мастеру или прорабу. Все стыки должны быть также подвергнуты контролю гамма или рентгеновскими лучами. При сварке трубопровода сварные стыки подвергаются:
Монтаж магистральных трубопроводов независимо от способа их прокладки производят индустриальным методом, предусматривающим изготовление отдельных конструкций узлов и сварку плетей трубопроводов, а также очистку и изоляцию их на заготовительных заводах или центрально-заготовительных мастерских с максимальным уменьшением объема работ на трассе.
Сборку труб (секций) в плети на трассе выполняют так, чтобы пристыковываемая труба, поддерживаемая в своей средней части трубоукладчиком, одним из концов (тем, который участвует в сборке) вошла в надежный неподвижный контакт по всему периметру с торцем наращиваемой плети. Такое положение фиксируется внутренним центратором. Сама же плеть при сборке и сварке стыка не должна подвергаться никаким подвижкам; выполнение такого условия достигается за счет применения инвентарных монтажных опор, которые полностью воспринимая нагрузку от веса плети, надежно фиксируют ее пространственное положение. Монтажные опоры регулируются по высоте.
После сварки корневого слоя шва и при необходимости «горячего прохода» под свободный конец трубы (секции) устанавливают (подводят) очередную монтажную опору. Далее осуществляют сварку заполняющих и облицовочного слоев; при этом положение всей плети,
492 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов
включая пристыковываемую трубу (секцию), остается строго фиксированным во избежание появления микротрещин.
Сборку и сварку труб (секции) в плети производят поточным способом: бригада разбивается на несколько специализированных звеньев, каждое из которых выполняет строго определенную операцию (рис. 17.6.1).
Рис. 17.6.1. Схема поточной технологии сборки и сварки труб (секций) в нитку: 1 — бульдозер; 2 — штанга внутреннего центратора; 3 — трубоукладчик; 4 — клещевой полуавтоматический захват; 5 — центратор внутренний; 6, 7, 8, 9 — сварочные установки; 10 — ось трубопровода; 11 — инвентарные лежки; 12 —передвижные вагончики для хранения сварочных материалов и обогрева людей
Повороты трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях преимущественно производятся за счет использования отводов холодного гнутья. На участках с малыми радиусами поворота оси трубопровода, которые не могут быть получены путем холодной гибки труб, применяют крутоизогнутые отводы горячего гнутья или штам-посварные отводы. На криволинейных участках также используется упругий изгиб трубопровода.
На участках трассы, где проектом предусмотрен упругий изгиб трубопровода, необходимо при производстве работ соблюдать ряд дополнительных требований (по сравнению с монтажом прямолинейных » участков). На этих участках сборка и сварка труб ведется сначала напрямую, а затем с помощью трубоукладчика производят изгиб плети. При этом все кольцевые стыки в зоне предстоящего изгиба плети должны быть полностью заварены всеми слоями шва, и лишь после этого допускается приложение к плети изгибающих усилий во избежание образования трещин в сварочном шве.
На рис. 17.6.2 (см. цветную вклейку) показана контактная сварка трубопровода с помощью установки «Север-1».
Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 493 17.7. УКЛАДКА ТРУБОПРОВОДА
Способы и правила укладки. Трубные плети укладывают в траншею в зависимости от местных условий и диаметра труб одним из следующих способов:
• предварительным приподнятием над монтажной полосой колон ной трубоукладчиков с последующим поперечным надвиганием на траншею и опусканием на дно траншеи трубной плети с од новременной ее очисткой и изоляцией (совмещенный способ производства изоляционно-укладочных работ);
• поперечным надвиганием как и в предыдущем случае, но без очистки и изоляции, которые выполняются на трассе заблаго временно (раздельный способ производства изоляционно-укла дочных работ;
• приподнятием над монтажной полосой, поперечным надвигани ем на траншею и опусканием на дно траншеи плетей, сварен ных из труб с заводской или базовой изоляцией;
• продольным протаскиванием с монтажной площадки заранее под готовленных (включая нанесение изоляции, футеровки, балласти ровки) длинномерных плетей непосредственно по дну траншеи;
• продольным протаскиванием по дну траншеи плети циклично, по мере ее наращивания из отдельных труб или секций на мон тажной площадке;
• продольным протаскиванием с береговой монтажной площадки трубной плети на плаву по мере ее наращивания (включая свар ку, контроль качества кольцевых швов, очистку и изоляцию сты ков, балластировку и пристроповку разгружающих поплавков) с последующим погружением этой плети в проектное положе ние путем отстроповки поплавков;
• продольным протаскиванием на плаву, но без предварительной балластировки и без применения поплавков; в этом случае по гружение плети на дно траншеи осуществляется за счет навес ки на плавающую плеть балластирующих устройств специаль ной конструкции;
• опуском забалластированной и выложенной по проектной оси плети путем разработки траншеи под плетью («метод подкопа»);
• опуском отдельных труб или секций в траншею с последующим их наращиванием в плети в траншее.
При укладке плетей в траншею необходимо обеспечивать:
• недопущение в процессе опуска их соприкосновений со стенка ми траншеи;
494 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов
• сохранность стенок самого трубопровода (отсутствие на нем вмятин, гофр, изломов и других повреждений);
• сохранность изоляционного покрытия;
• образование зазора между стенками траншеи и трубопроводом.
• получение полного прилегания трубопровода ко дну траншеи по всей его длине.
При применении труб без противокоррозионного покрытия организуется изоляционно-укладочная колонна, которая выполняет одновременно очистку труб, их изоляцию и укладку (рис. 17.7.1).
При укладке изолированной плети применяют три метода: непрерывный метод, цикличную укладку методом «перехвата», цикличную укладку методом «переезда» (рис. 17.7.2).
Непрерывный метод укладки производится синхронным движением колонны трубоукладчиков, оснащенных троллейными подвесками.
При цикличном методе «перехвата» последний трубоукладчик, освободившись от нагрузки, перемещается вплотную к впереди стоящему и здесь включается в работу, обеспечивая тем самым разгрузку трубоукладчика, который, в свою очередь, уходит на подмену следующего трубоукладчика, и так происходит далее, пока не завершится цикл укладки полностью.
Цикличная укладка методом «переезда» отличается от укладки мето-«дом «перехвата» тем, что последний трубоукладчик после освобождения от нагрузки переезжает в головную часть колонны и включается в работу.
На рис. 17.7.3 (см. цветную вклейку) показана укладка плети трубопровода в траншею.
Защита трубопровода от механических повреждений при укладке.Способ защиты трубопровода от механических повреждений в за-
Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 495
висимости от грунтовых условий, сезона строительства, особенностей местности (наличия карьеров, обеспеченности транспортной сетью и т. п.) указывается в проекте.
Рис.17.7.2.Схема укладки изолированной плети методом «переезда»
На участках трассы, где трубопровод прокладывают в скальных, каменистых и мерзлых грунтах, дно траншеи выравнивают, устраивая подсыпку из мягкого или мелкозернистого минерального (песка) грунта толщиной не менее 10—20 см над выступающими частями основания.
Обетонированные трубы, конструкция которых рассчитана из условий обеспечения балластировки трубопровода, дополнительной защиты от механических повреждений не требуют.
В качестве средства защиты трубопровода от повреждений может использоваться футеровка труб, выполненная из долговечных, негорючих и экологически чистых оберточных материалов, а также обе-тонирование труб. Толщина бетонного покрытия в этом случае устанавливается в пределах 1—2 см.
СПОСОБЫ УКЛАДКИ ИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБ И СЕКЦИЙ В ТРАНШЕЮ
Доставленные на трассу изолированные трубы или секции разгружают вдоль траншеи на расстоянии 1-1,5 м от бровки. Трубопровод в траншею можно укладывать тремя способами: 1) опуская секции или отдельные трубы со сваркой их в траншее; 2) опуская сваренные из труб или секций плети с последовательным наращиванием их в приподнятом положении или на подкладках; 3) опуская плети непрерывной ниткой с бермы траншеи. Изолированные трубы перед укладкой в траншею укрупняют в секции с изоляцией сварных стыков. Аналогично секции укрупняют в плети или непрерывную нитку (рис. 20.7, а). Трубы или секции вначале укладывают краном-трубоукладчиком на подкладки-лежки (рис, 20.7, 6), а затем правят концы труб (рис. 20.7, в) и зачищают кромки (рис. 20.7, г). Для центровки кромок соединяемых секций и фиксации требуемого зазора используют краны-трубоукладчики (рис. 20.7, д), внутренние и наружные центраторы (рис. 20.7, е). При сварке стыка кран-трубоукладчик поддерживает поданную секцию. Как правило, стык сваривают два сварщика (см. рис. 20.7, а), причем вначале подбирают режим и производят сварку первого (корневого) слоя (рис. 20.7, ж), а затем последующих (рис. 20.7, з, и). Первый слой заваривают на 3/4 его длины. Затем снимают центратор и переносят его для центровки следующего стыка, куда краном-трубоукладчиком подается очередная секция. Пока сварщики доваривают оставшуюся 1/4 стыка первого слоя, монтажники готовят к сварке новый стык. Последующие слои этого стыка заваривает другое звено сварщиков, состоящее тоже из двух человек (рис. 20.7, з, и), а первые два сварщика в это время переходят к новому стыку и т.д. Неповоротные стыки сваривают снизу, лежа под трубой, уложенной на лежках (рис. 20.7, з) или в приямке траншеи. При этом режим сварочного тока подбирают с меньшими характеристиками, чем для поворотных стыков. На практике применяют также поточно-расчлененный метод сварки неповоротных (потолочных) стыков, при котором звено слесарей-сборщиков подготавливает стык к сварке корневого слоя, а четыре сварщика быстро его заваривают. После этого они также быстро подваривают изнутри его нижнюю часть и видимые дефекты в стальной части окружности трубы. После внутренней подварки и зачистки сборщики, расчищающие наружный слой шлака, перемещаются с центратором на сборку следующего стыка, а сварщики накладывают остальные слои шва, включал облицовочный.
Источник: Б.Ф. Белецкий, «Технология и механизация строительного производства» 2003