Технология сварки сосудов давлением

Технология сварки сосудов высокого давления

К сосудам относятся паровые котлы, цистерны для сжиженных газов и т. д., в которых рабочее давление превышает атмосферное на 0,7 кгс/см2 (70 кПа) и выше. Сосуд обычно состоит из обечаек, сферических днищ и патрубков (рис. 133).

Вначале собирают карты из листов, которые сваривают между собой. Сваренные карты изгибают по радиусу в вальцах для получения заготовки обечайки, потом сваривают продольный шов с последующей правкой (обкаткой) сваренной обечайки на вальцах.
Сваренные и отвальцованные обечайки собирают между собой, с патрубками и сферическими днищами. Кольцевые швы сваривают участками обратно-ступенчатым способом. Патрубки приваривают либо в одном направлении, если диаметр патрубка .не более 200 мм, либо обратно-ступенчатым способом, если диаметр патрубка более 200-300 мм.
Сваренные сосуды обязательно проходят специальный контроль на прочность и плотность сварных соединений.
Резервуары, являющиеся листовыми конструкциями, по форме бывают цилиндрическими и шаровыми (сферическими). Цилиндрические резервуары подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Технология сборки и сварки горизонтальных резервуаров аналогична технологии сборки и сварки сосудов.
Вертикальный резервуар (рис. 134) состоит из днища, корпуса, кровли, шахтной лестницы и других металлических конструкций. По современной технологии днище и корпус вертикального резервуара сваривают автоматической сваркой на заводе, а затем свертывают в рулон и отправляют на место монтажа. Кровлю также изготовляют по узлам на заводе и отправляют на место монтажа отдельными узлами (щитами).

При монтаже резервуаров ручной сваркой выполняют кольцевой шов, соединяющий корпус резервуара с днищем, замыкающий шов корпуса резервуара и другие сварочные работы. Кольцевой шов выполняют обратно-ступенчатым способом, а замыкающий шов — снизу вверх участками. Сферические резервуары собирают из отдельных элементов (лепестков), изготовленных методом холодной или горячей штамповки, методом взрыва или вальцовки. Сварку лепестков выполняют в специальных манипуляторах ручной или автоматической сваркой.
К решетчатым конструкциям относятся фермы, фахверки, мачты, различные опоры и т. д. Они изготовляются из профильного металла (двухтавровых балок, уголка, листа, труб, швеллера и т. д.). В решетчатой конструкции вначале сваривают все короткие швы, соединяющие между собой однотипные элементы, применяя обратно-ступенчатый метод, затем выполняют сварку длинных швов также обратно-ступенчатым способом, соблюдая определенную очередность наложения швов.

1. Как классифицируются сварные конструкции?
2. Какие бывают стыки труб по расположению в пространстве?
3. В чем заключается различие методов наложения швов при сварке поворотного, неповоротного и горизонтального стыков?

Источник

Газовая сварка сосудов и газопроводов

К газовой сварке сосудов, газопроводов и их элементов допускаются сварщики, имеющие удостоверения на право выполнения сварочных работ.

В сварных сосудах в основном применяют стыковые соединения, днища сосудов должны иметь эллиптическую форму. Тавровые сварные соединения допускаются только в случае приварки плоских днищ, фланцев или штуцеров.

В стыковых сварных соединениях элементов с различной толщиной стенок должен быть обеспечен плавный переход от одного элемента к другому. Сварные швы должны быть доступными при изготовлении сосудов. Пересечение сварных швов при ручной газовой сварке не допускается.

В случае приварки опор или других элементов к корпусу или днищу сосуда расстояние между сварным швом сосуда и швом приварки должно быть не менее толщины стенки.

Все сварные соединения сосудов и их элементов должны подвергаться тщательному контролю. Дефекты, обнаруженные в процессе изготовления, монтажа и испытания, должны быть устранены с последующим контролем исправленных участков.

На применяемые для изготовления газопроводов трубы должны быть сертификаты заводов-изготовителей. Применяемая для сварки присадочная проволока также должна иметь сертификат, а при отсутствии его — подвергаться проверке механическими испытаниями образцов, которые вырезаются из пробных сварных стыков.

Газовую сварку применяют для газопроводов диаметром не более 150 мм, при толщине стенок не более 5 мм. Перед сборкой и сваркой труб их очищают от попавших внутрь посторонних предметов, поверхность свариваемых кромок зачищают до металлического блеска. Ручная газовая сварка газопроводов выполняется только в один слой.

Контроль за сваркой газопроводов включает проверку качества применяемых материалов, пооперационный контроль сборки и сварки стыков, проверку качества стыков внешним осмотром и физическими методами контроля, механические испытания образцов, вырезанных из контрольных стыков.

Пооперационный контроль состоит в проверке правильности сборки и сварки стыков. Высота усиления должна составлять от 1 до 3 мм, но не более 40% толщины стенки труб, а ширина шва не должна превышать 2,5% толщины стенки трубы. Для подземных газопроводов диаметром 50 мм и более проверке физическими методами контроля (просвечивание рентгеновским и гамма-излучением, магнитный метод) подлежит следующее количество сварных стыков (в % от общего числа):

При этом проверяется не менее чем по одному стыку из числа стыков, сваренных каждым сварщиком на каждом объекте.

Сварные стыки газопроводов при проверке их физическими методами контроля бракуются при наличии следующих дефектов: трещин, непровара по сечению шва, непровара глубиной свыше 10% корня шва, шлаковых включений или раковин по группам А и В (ГОСТ 7512-82) размером по глубине шва более 10% для труб толщиной стенки до 20 мм, шлаковых включений, расположенных цепочкой или сплошной линией вдоль шва по группе Б (ГОСТ 7512-82) при суммарной длине свыше 200 мм на 1 м шва, скоплений газовых пор на отдельных участках шва по группе В (ГОСТ 7512-82) свыше 5 шт. на 1 см 2 площади шва, газовых пор, расположенных в виде сплошной сетки. Если дефектная часть шва менее 30% его длины, разрешается исправление стыка вырубкой дефектной части и заваркой заново, после чего проверяется физическими методами контроля вся длина сварного шва.

Для механических испытаний из стыка вырезают по три образца для испытаний на изгиб и на растяжение.

После газовой сварки и проверки газопровода его испытывают на прочность и плотность. Перед этими испытаниями газопровод должен быть продут воздухом. Испытания на прочность и плотность, за исключением надземных и внутрицеховых газопроводов с давлением свыше 0,3 МПа, производят воздухом. Величины испытательных давлений на прочность и плотность для подземных и надземных газопроводов приведены в таблице.

Таблица 1 — Испытательные давления для подземных, и надземных газопроводов

Продолжительность испытания газопровода на плотность составляет не менее 24 ч. Дефекты сварных швов, выявленные при испытании, исправляются вырубкой и повторной сваркой. После устранения дефектов качество сварных соединений должно быть заново проверено.

Источник

Плазменная сварка сосудов, работающих под давлением. Сравнение с ТИГ сваркой

В этой статье мы разберемся что такое плазменная сварка сосудов и проведем ее сравнение с популярной TIG-сваркой. Для начала обратимся к истокам. Львиную долю продукции предприятий химического машиностроения и производителей оборудования для пищевой промышленности в том или ином виде составляют сосуды, работающие под давлением. К материалам, используемых для производства данных конструкций, часто предъявляются повышенные требования к коррозионной стойкости, часто при наличии агрессивных сред. В то же время вещества, что находятся в подобных сосудах, могут иметь рабочий диапазон температур от 200 до 600 °С.

Подбор подходящей стали

Исходя из таких требований, наиболее оптимальным является применение в качестве основного материала сосуда коррозионостойких хромоникелевых сталей аустенитного класса. На постсоветском пространстве наиболее распространенной маркой стали является 12Х18Н10Т, которая в западных странах более известна как AISI 304.

Сварка сталей аустенитного класса, как известно, может быть связана с определенными трудностями: при использовании неподходящей схемы нагрева способа сварки, возможно образование холодных (кристаллизационных) трещин. Также большой проблемой может быть выгорание легирующих элементов (хрома и никеля), что приводит к снижению коррозионной стойкости. Если срок эксплуатации конструкции более 20 лет, то выгорание легирующих элементов может привести к межкристаллитной коррозии через десятилетия после отгрузки с завода.

Требования к сварному шву

Исходя из всех вышеизложенных особенностей, способ сварки должен обеспечивать: высокие механические характеристики (как следствие, мелкозернистую структуру металла), отсутствие выгорания легирующих элементов. Также при изготовлении оборудования для пищевой отрасли есть специфические требования к геометрическим размерам сварного шва – обратный валик должен быть минимальным или отсутствовать. Это связано с тем, что процесс сварки обычно производится с внешней стороны сосуда, и как следствие, обратный валик находится внутри сосуда. В случае, если валик имеет большую высоту, пищевые продукты в небольших количествах могут сосредотачиваться и задерживаться возле него. В последствии, при промывке этой емкости, пищевые продукты в данном месте почти не удаляются, и по окончании своего срока годности, могут испортить уже новые загружаемые продукты.

Именно для обеспечения этих требований используют TIG Cold Wire – способ сварки (сварка неплавящимся способом с подачей присадочной проволоки — ИНп). Сварка этим способом позволяет обеспечить сварному шву оптимальный обратный валик, способствует минимизации выгорания легирующих элементов. Также с присадочной проволокой возможно введение дополнительных элементов-аустенизаторов структуры стали. Но у способа есть и недостатки: скорость сварки в таком случае достаточно низкая: 150-300 мм/мин, а из-за «мягкости» режима (соотношения вложенной энергии в объем металла и времени ее воздействия на него) размер зерен становиться большим (т. н. «крупнозернистая» структура), что несколько снижает механические характеристики сварного шва.

Плазменная сварка сосудов

В последнее время большое распространение плазменная сварка – способ, в котором источником тепла для процесса является плазменная дуга. Она позволяет нивелировать вышеизложенные недостатки ИНп способа сварки.

Основной технологической особенностью плазменной сварки является феномен, названный впоследствии процессом сварки «в замочную скважину» (англ. Key hole welding). Весь феномен состоит в том, что во время сварки поток плазменной дуги изначально образует в свариваемой заготовке сквозное отверстие, вокруг которого находится расплавленный металл. При последующем перемещении плазменной дуги расплавленный метал, который находится позади нее, под действием различных сил смыкается и образовывает единую сварочную ванну.

Сильные стороны

1. Обеспечение полного проплавления заготовок до 8 мм без разделки кромок, за один проход:

а) Плазменная сварка стали 12Х18Н10Т толщиной 8 мм, один проход без разделки

б) TIG- сварка стали 12Х18Н10Т толщиной 8 мм, четыре прохода с разделкой:

• угол раскрытия кромок 60°, притупление 3 мм.

2. Наличие значительно меньших остаточных деформаций вследствие меньшего тепловложения в заготовку

3. Большая производительность сварки

4. Плазменная сварка сосудов обеспечивает более высокие механические характеристики соединений, так как образовывает более мелкозернистую структуру.

Источник