Способ аргонодуговой сварки стыков трубопроводов

Авторы патента:

Гетке Андрей Павлович (RU)

Ефимов Юрий Викторович (RU)

Калугин Роман Николаевич (RU)

B23K9/16 - с использованием защитных газов

B21C37/08 - изготовление труб сваркой или пайкой швов (сварка или пайка B23K)

Владельцы патента RU 2713894:

Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" (RU)

Изобретение относится к аргонодуговой сварке и может быть использовано при ручной сварке стыков трубопроводов диаметром до 100 мм и толщиной стенки до 8 мм. В способе аргонодуговой сварки стыков трубопроводов внутрь свариваемых трубопроводов до сборки стыка устанавливаются растворимые в воде и паре заглушки с отверстиями, в разделку собранного стыка трубопроводов устанавливается штуцер с последующей изоляцией наружной части кромок термостойкой защитной лентой. Осуществляется подача аргона через установленный в разделку штуцер. Одновременно с подачей аргона производится сварка корневого шва стыка трубопроводов с последовательным частичным отклеиванием защитной ленты по периметру стыка трубопроводов. Выполняется удаление штуцера с последующей окончательной заваркой корневого шва. Техническим результатом изобретения является обеспечение защиты внутренней стороны сварного соединения от окисления при выполнении замыкающего сварного шва стыка трубопроводов и обеспечение возможности растворения установленных внутри трубопроводов заглушек после выполнения замыкающего сварного шва стыка трубопроводов. 5 ил.

Изобретение относится к аргонодуговой сварке и может быть использовано при ручной сварке стыков трубопроводов диаметром до 100 мм и толщиной стенки до 8 мм, в частности для труб пароперегревателей паровых котлов.

Уровень техники

Обеспечение высокого качества и требуемых свойств сварного соединения трубопроводов при ручной аргонодуговой сварке можно достичь лишь при условии защиты расплавленного металла от вредного воздействия воздуха. Значительные трудности вызывает обеспечение этого условия при сварке корневого шва стыкуемых трубопроводов, а именно защиты от окисления внутренней стороны сварного соединения.

Известен принятый в качестве прототипа патентуемого изобретения способ аргонодуговой сварки стыков трубопроводов, в котором подача защитного газа, в качестве которого используется аргон, внутрь трубопроводов при аргонодуговой сварке корневого шва осуществляется через отверстия в соединенных тросиками заглушках, установленных внутри свариваемых трубопроводов до сборки стыка (ОСТ 36-57-81, утвержден и введен в действие приказом Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР от 15 октября 1981 г. №262, п. 2.4.30, рис. 12 [1], фиг. 1).

Основным недостатком известного из [1] способа является то, что его невозможно реализовать при выполнении замыкающего сварного шва стыка для вставки в трубопровод (например, в случае ремонта путем удаления дефектного участка и вварки на его место нового), т.е. при отсутствии открытого края трубы для обеспечения возможности сначала установить, а затем извлечь заглушки для подвода газа (фиг. 2).

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено патентуемое изобретение, является повышение качества сварного соединения замыкающего стыка трубопроводов и расширение возможностей ручной аргонодуговой сварки трубопроводов, а техническим результатом -обеспечение защиты внутренней стороны сварного соединения от окисления при выполнении замыкающего сварного шва стыка трубопроводов и обеспечение возможности растворения установленных внутри трубопроводов заглушек после выполнения замыкающего сварного шва стыка трубопроводов при подаче рабочей среды в виде воды или пара.

Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что способ аргонодуговой сварки стыков трубопроводов содержит последовательные этапы:

- этап, на котором внутрь свариваемых трубопроводов до сборки стыка устанавливаются растворимые в воде и паре заглушки с отверстиями, обеспечивающими возможность стравливания избыточного давления газа, для образования внутренней полости в месте сварки;

- этап, на котором в разделку собранного стыка трубопроводов устанавливается штуцер с последующей изоляцией наружной части кромок собранного стыка трубопроводов термостойкой защитной лентой;

- этап, на котором осуществляется подача аргона через установленный в разделку собранного стыка трубопроводов штуцер в вышеуказанную внутреннюю полость;

- этап, на котором одновременно с подачей аргона производится сварка корневого шва стыка трубопроводов с последовательным частичным отклеиванием защитной ленты по периметру стыка трубопроводов вплоть до штуцера;

- этап, на котором выполняется удаление штуцера с последующей окончательной заваркой корневого шва.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в том, что установка внутрь свариваемых трубопроводов до сборки стыка заглушек с отверстиями, обеспечивающими возможность стравливания избыточного давления газа, для образования внутренней полости в месте сварки и установка штуцера в разделку собранного стыка трубопроводов с последующей изоляцией наружной части кромок собранного стыка трубопроводов термостойкой защитной лентой позволяет обеспечить защиту внутренней стороны сварного соединения от окисления при выполнении замыкающего сварного шва стыка трубопроводов за счет возможности обеспечения качественной продувки аргона через штуцер и вышеуказанную внутреннюю полость с целью вытеснения воздуха и стравливания избыточного давления аргона в процессе сварки. При этом использование растворимых в воде и паре заглушек позволяет обеспечить возможность их растворения внутри трубопроводов после выполнения замыкающего сварного шва стыка трубопроводов за счет того, что они поддаются биологическому разложению на 100% и не оставляют осадка в трубопроводах при подаче рабочей среды в виде воды или пара.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена схема установки заглушек в трубопровод для поддува защитного газа для прототипа. На фиг. 2 изображена схема удаления дефектного участка и вварки на его место нового. На фиг. 3 изображена схема установки штуцера и заглушек для собранного стыка трубопроводов. На фиг. 4 изображена схема установки защитной ленты на стык трубопроводов. На фиг. 5 изображена схема сварки корневого шва трубопроводов с последовательным частичным отклеиванием защитной ленты по периметру стыка.

Перечень позиций чертежей

1 - защитный газ;

2 - свариваемые трубопроводы;

3 - заглушки;

4 - соединительные тросики;

1.1, 1.2 - трубопроводы;

1.3 - прижимные стержни;

1.4 - штуцер;

1.5, 1.6 - заглушки;

1.7, 1.8 - отверстия;

1.9 - защитная лента.

Осуществление изобретения

Ниже приведен частный пример осуществления способа аргонодуговой сварки стыков трубопроводов.

Для отсечения продувочного защитного газа, в качестве которого используется аргон, внутрь свариваемых трубопроводов 1.1, 1.2 из стали 10Х9МФБ с диаметром 50 мм и толщиной 5 мм до сборки стыка устанавливаются растворимые в воде и паре заглушки 1.5, 1.6, имеющие отверстия, обеспечивающие выход аргона, для образования внутренней полости в месте сварки (фиг. 3). При этом в качестве заглушек используются самоклеющиеся заглушки из водорастворимой бумаги, которые на 100% поддаются биологическому разложению и не оставляют какого-либо осадка в трубопроводах при подаче рабочей среды в виде воды или пара. Например, можно использовать самоклеющиеся заглушки из карбоксилметилцеллюлозы фирмы EZ Purge - заранее сформованные самоклеющиеся заглушки для отсечения продувочного газа, которые позволяют сэкономить время на подготовку к сварке. Для облегчения установки боковые стенки заглушек 1.5, 1.6 имеют скошенную коническую форму, чтобы они подходили для использования в трубопроводах различного сортамента. Плоская конструкция позволяет равномерно распределить газ по всей площади заглушки. После установки заглушек 1.5, 1.6 в них проделываются отверстия 1.7, 1.8 диаметром 2-3 мм для обеспечения возможности качественной продувки аргона с целью вытеснения воздуха и стравливания избыточного давления аргона в процессе сварки.

Сборка сварного соединения трубопроводов диаметром до 100 мм и толщиной стенки до 8 мм производится согласно требованиям [РД 153-34.1-003-01, Таблица 6.2, Тип разделки ТР-2] с зазором 1,5^+0,5 мм и углом разделки кромок 60°, который обеспечивается скосом каждой кромки 30°.

В разделку собранного стыка трубопроводов устанавливается штуцер 1.4 (фиг. 3). При этом штуцер 1.4 имеет крепление в виде прижимных стержней 1.3, которые фиксируются на трубных элементах соединения посредством быстросъемных хомутов. Наконечник штуцера 1.4 имеет конусообразную форму со скосом 60° для плотного прилегания к кромкам соединения стыка трубопроводов со скосом каждой кромки в 30°.

Для создания защитной атмосферы с внутренней стороны сварного соединения открытая часть кромок соединения трубопроводов 1.1, 1.2 изолируется термостойкой сварочной алюминиевой защитной лентой 1.9 по периметру стыка соединения трубопроводов путем ее фиксации клеевой стороной к трубопроводам 1.1, 1.2 (фиг. 4). Защитная лента 1.9 используется для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. Благодаря тому, что лента гибкая, существует возможность использовать ее для сварки трубопроводов. После установки штуцера 1.4 и защитной ленты 1.9 производится подача аргона в штуцер 1.4. Аргон прокачивается через штуцер 1.4 при расходе 4-5 л/мин. с выдержкой в течение 10-15 мин. для вытеснения воздуха из внутренней полости, образованной заглушками 1.5, 1.6, частью трубопроводов 1.1, 1.2 и защитной лентой 1.9.

Сварку корневого шва с использованием сварочной проволоки Св-10Х9НМФА начинают с противоположной стороны от установленного штуцера 1.4 и осуществляют по двум диаметрально противоположным направлениям (I и II на фиг. 5). Порядок действий при сварке заключается в поступательном выполнении корневого шва по каждому направлению с последовательным частичным отклеиванием защитной ленты 1.9 на участке 10-15 мм по периметру стыка трубопроводов 1.1, 1.2 вплоть до штуцера 1.4. Это позволяет сохранить защитную атмосферу обратной стороны сварного соединения за счет сохранения избыточного давления аргона во внутренней полости соединенных трубопроводов 1.1, 1.2 с учетом периодически открываемого участка размером 10-15 мм по периметру стыка трубопроводов 1.1, 1.2 и зазором 1,5 мм между трубопроводами 1.1, 1.2 при расходе аргона 4-5 л/мин.

На завершающем этапе выполняют удаление штуцера 1.4 за счет освобождения быстросъемных хомутов с последующей окончательной заваркой корневого шва, при этом во внутренней полости сохраняется достаточное избыточное давление аргона на время, необходимое для завершения сварки корневого шва.

Последующее заполнение разделки сварного соединения выполняется аргонодуговым или другими способами сварки согласно технологическим рекомендациям на сварку конкретного сварного соединения.

Промышленная применимость

Патентуемое изобретение отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в аргонодуговой сварке.

Способ аргонодуговой сварки стыков трубопроводов, отличающийся тем, что он содержит последовательные этапы:

- до сборки стыка внутрь свариваемых трубопроводов устанавливают растворимые в воде и паре заглушки с отверстиями, обеспечивающими возможность стравливания избыточного давления газа, для образования внутренней полости в месте сварки;

- в разделку собранного стыка трубопроводов устанавливают штуцер и изолируют наружную часть кромок собранного стыка трубопроводов приклеиванием термостойкой защитной ленты;

- осуществляют подачу аргона через установленный в разделку собранного стыка трубопроводов штуцер в вышеуказанную внутреннюю полость;

- одновременно с подачей аргона производят сварку корневого шва стыка трубопроводов с последовательным частичным отклеиванием защитной ленты по периметру стыка трубопроводов вплоть до штуцера;

- выполняют удаление штуцера с последующей окончательной заваркой корневого шва.

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов и может быть использовано в авиакосмической, судостроительной и других отраслях промышленности для соединения деталей из алюминиевых и титановых сплавов, а также легированной стали.

Способ лазерной сварки труб // 2704947

Изобретение относится к лазерной или лазерно-дуговой сварке труб большого диаметра. Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшения брака при сварке с использованием лазерного излучения.

Способ многоэлектродной дуговой сварки в среде защитного газа // 2702168

Изобретение относится к способу многоэлектродной дуговой сварки в среде защитного газа. Осуществляют сварку с использованием множества электродов, выстроенных в ряд в направлении сварки.

Способ сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов // 2699493

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом деталей из алюминиевых сплавов и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, в атомной энергетике, в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности.

Способ моделирования процесса формирования поверхности сварного шва и устройство для его осуществления // 2699429

Изобретение относится к способу и устройству для моделирования процесса формирования поверхности сварного шва при дуговой сварке неплавящимся электродом. Технический результат предлагаемого способа: расширение возможностей изучения и оценки процесса формирования сварного шва.

Способ сварки неплавящимся электродом деталей с покрытием // 2697133

Изобретение относится к способу сварки неплавящимся электродом деталей с покрытием и может быть использовано при изготовлении конструкций в виде замкнутых корпусов, контейнеров, труб, закрытых сосудов и сложнопрофильных оболочек сферического типа.

Способ легирования наплавленного металла при дуговой сварке и наплавке // 2697132

Изобретение относится к способам легирования при электродуговой сварке и наплавке и может быть использовано в различных отраслях промышленности, преимущественно при сварке и наплавке слоев металла со специальными свойствами.

Сварочное устройство и способ сварки // 2693248

Изобретение относится к способу дуговой сварки в среде защитного газа с подачей сварочной проволоки и сварочному устройству для его осуществления (варианты), способу дуговой сварки в защитном газе с использованием расходуемого электрода и способу дуговой сварки в защитном газе с использованием самозащитной сварочной проволоки.

Способ двухдуговой автоматической сварки // 2687118

Изобретение может быть использовано при двухдуговой сварке соединений в конструкциях из низколегированных, легированных и высоколегированных сталей. Предварительно осуществляют однодуговую сварку каждым из электродов, предназначенных для двухдуговой сварки, при одинаковых токах дуг и диаметрах электродов, по результатам которой определяют химический состав основного и наплавленного металлов, ток дуг и суммарную производительность наплавки.

Способ обработки азотированного/углеродоазотированного изделия // 2687066

Настоящее изобретение относится к способу обработки азотированного/углеродоазотированного изделия, включающему: подвержение по меньшей мере части изделия первому этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью до тех пор, пока поверхностный слой взятой части не будет преобразован частично или полностью, и до тех пор, пока распределение концентрации азота в зоне диффузии не будет изменено, и подвержение для преобразования поверхностного слоя части, по меньшей мере обработанной посредством лазера, второму этапу, на котором по меньшей мере один лазерный луч перемещают за по меньшей мере один проход над указанной частью, чтобы сделать возможным снижение концентрации азота в нижележащем диффузионном слое.

Горячекатаный стальной лист для колтюбинга // 2712159

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячекатаному стальному листу, используемому для изготовления непрерывных гибких труб (колтюбинга). Горячекатаный лист имеет состав, содержащий, мас.%: С более 0,10 до 0,16, Si 0,1-0,5, Mn 1,6-2,5, P 0,02 или менее, S 0,005 или менее, Al 0,01-0,07, Cr более 0,5 до 1,5, Cu 0,1-0,5, Ni 0,1-0,3, Мо 0,1-0,3, Nb 0,01-0,05, V 0,01-0,10, Ti от 0,005 до 0,05, N 0,005 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси.

Устройство для производства сварной трубы и способ производства сварной трубы // 2712147

Изобретения заявленной группы относятся к изготовлению сварной трубы из металлической пластины. Осуществляют гибку металлической пластины с помощью сгибающего блока.

Стальная сварная труба, полученная контактной сваркой, для гибкой непрерывной трубы и способ ее изготовления // 2710817

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальным трубам, полученным контактной сваркой, используемым для изготовления непрерывных гибких труб. Стальная сварная труба имеет следующий состав, содержащий, в мас.%: С: от более, чем 0,10 до 0,16, Si: от 0,1 до 0,5, Mn: от 1,6 до 2,5, Р: 0,02 или менее, S: 0,005 или менее, Al: от 0,01 до 0,07, Cr: от более, чем 0,5 до 1,5, Cu: от 0,1 до 0,5, Ni: от 0,1 до 0,3, Мо: от 0,1 до 0,3, Nb: от 0,01 до 0,05, V: от 0,01 до 0,10, Ti: от 0,005 до 0,05, N: 0,005 или менее, Fe и неизбежные примеси – остальное.

Высоколегированная сталь и способ производства труб из этой стали при помощи формования внутренним высоким давлением // 2691446

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству труб из высокопрочных сталей с использованием формования внутренним давлением. Способ производства трубы из высоколегированной стали со свойством TRIP и/или TWIP и имеющей полностью или частично аустенитную микроструктуру с по меньшей мере 5% остаточного аустенита включает выплавку высоколегированной стали, содержащей, мас.%: Cr от 7 до 20; Mn от 2 до 9; Ni до 9; C от 0,005 до 0,4; N от 0,002 до 0,3; при необходимости Al от 0 до 3; Si от 0 до 2; Mo от 0,01 до 3; Cu от 0,005 до 4; V от 0 до 2; Nb от 0 до 2; Ti от 0 до 2; Sb от 0 до 0,5; B от 0 до 0,5; Co от 0 до 5; W от 0 до 3; Zr от 0 до 2; Ca от 0 до 0,1; P от 0 до 0,6; S от 0 до 0,2, железо и неизбежные примеси – остальное; горизонтальное или вертикальное литье стали с получением полосовой заготовки или сляба или тонкого сляба; горячую прокатку полосовой заготовки толщиной 2 мм или более или сляба или тонкого сляба с получением горячекатаной полосы; при необходимости, холодную прокатку горячекатаной полосы; формовку полосы и ее сварку с получением трубы и формование трубы под действием внутреннего давления активной среды при поддержании температуры активной среды от комнатной температуры (RT) до 500°С.

Способ гибридной лазерно-дуговой сварки с напылением стальных плакированных труб // 2688350

Изобретение относится к сварке продольных швов сформованной цилиндрической заготовки и может быть использовано при производстве стальных сварных труб большого диаметра с толщиной стенки от 12 до 25 мм и выше, до 50 мм, с наружным плакирующим слоем, изготовленным из нержавеющей стали марки, например, 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т.

Способ изготовления трубопроводов // 2683099

Изобретение относится к строительству трубопроводов для транспортировки газов и жидкостей, в основном нефти. Способ изготовления трубопроводов включает операцию совместной деформации экспандирования краевых участков соседних труб.

Способ и устройство для контроля режима изготовления трубы, изготавливаемой с помощью электросварки методом сопротивления, и способ изготовления такой трубы // 2682511

Изобретение относится к устройству для контроля режима изготовления трубы, которая изготавливается с помощью электросварки методом сопротивления. При изготовлении трубы стальной полосе придается форма трубы и осуществляется сварка в продольном направлении встык обоих концов стальной полосы в направлении ширины.

Стальная труба, плакированная нержавеющей сталью и полученная контактной сваркой, и способ ее получения // 2674372

Изобретение может быть использовано при получении контактной сваркой трубы, выполненной из низкоуглеродистой низколегированной стали, плакированной нержавеющей сталью.

Способ изготовления изделия, получаемого обработкой давлением, и изделие, получаемое обработкой давлением // 2673266

Изобретение относится к способу изготовления обработкой давлением изогнутого трубчатого изделия с удлиненной в одном направлении частью. Способ включает первый процесс, на котором осуществляют подготовку плоской пластины с получением удлиненного в первом направлении промежуточного изделия с поперечным сечением, выполненным полым и удлиненным во втором направлении, перпендикулярном к первому направлению.

Сборочно-сварочный стан для производства труб // 2668237

Изобретение относится к производству труб большого диаметра, в частности к сборочно-сварочному стану для производства труб. Стан содержит средство подачи трубной заготовки с транспортным рольгангом с продольной осью, проходящим через сборочно-сварочную клеть с радиально расположенными прижимными роликовыми балками, выполненными с возможностью обжатия трубной заготовки, перемещаемой по транспортному рольгангу, продольно ориентированный направляющий нож и тележку с роликами, вращающимися по внутренней поверхности трубной заготовки при перемещении тележки через сборочно-сварочную клеть.