СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ЭМАЛИРОВАННЫХ ТРУБ Российский патент 1998 года по МПК F16L13/02 B23K31/00 

Изобретение относится к сварке эмалированных труб и может быть использовано при сооружении трубопроводов.

Известен способ соединения эмалированных труб сваркой, в котором перед сваркой труб на их концевые участки внутренней поверхности наплавляют слой коррозионностойкой стали переменного сечения с уклоном к торцу трубы и затем осуществляют последующее эмалирование остальной части трубы [1].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ сварки трубчатых деталей с внутренним эмалированным покрытием, при котором детали собирают встык, а сварку осуществляют на подкладке, которую выполняют из порошкообразной фритты, по составу аналогичной эмалевому покрытию. Подкладку прижимают к месту сварки с помощью специального приспособления. От тепла электрической дуги в процессе сварки происходит расплавление прилегающей ко шву части слоя фритты, которая сплавляясь с эмалевым покрытием на внутренней поверхности трубчатых деталей, образует в зоне сварного шва кольцо расплавляющейся части слоя эмалевой фритты, которая, сплавляясь с эмалевым покрытием на внутренней поверхности трубчатых деталей, образует в зоне сварного шва кольцо расплавившейся части слоя эмалевой фритты. На повторном нагреве зоны шва после сварки до температуры плавления эмалевой фритты с одновременным вращением трубчатых деталей формируется равномерный слой эмалевого покрытия в зоне сварного шва [2].

Этот способ обеспечивает образование качественного эмалевого покрытия в зоне сварного шва, однако технология его реализации является весьма сложной (включает в себя необходимость применения специальных приспособлений для прижатия порошкообразной фритты, применение повторного нагрева зоны сварного шва) и для сварки длинномерных эмалевых труб в полевых условиях является малопригодной.

Задачей изобретения является упрощение технологии сварки эмалированных труб, что позволяет эффективно использовать ее в полевых условиях, свариваемость как короткомерных, так и длинномерных труб, обеспечивая при этом высокую коррозионную стойкость сварного соединения.

Задача решается предлагаемым способом соединения эмалированных труб с кислым типом покрытия, включающим одностороннюю сварку корневого шва, в котором согласно изобретению предлагается в процессе сварки использовать высоколегированные электроды с покрытием основного типа с образованием на внутренней поверхности шва коррозионностойкого покрытия сплавлением шлака с околошовной эмалью.

В предлагаемом варианте осуществляют сварку труб с притуплением 1,5 - 2,0 мм в корне стыка и поддерживают погонную энергию сварки 600 - 700 Дж/см.

По изобретению способ соединения эмалированных труб базируется на трех факторах правильного выбора сварочных материалов и технологии их односторонней сварки:
1. Применение высоколегированного электрода с основным шлаковым покрытием фтористо-кальциевого типа, что позволяет при сварке корневого шва получать "короткие" жидкотекучие шлаки, сплавляющиеся с эмалью в околошовной зоне.

2. Использование "щадящего" термического цикла сварки по отношению к внутреннему слою эмали. "Щадящий" термический цикл присущ односторонней сварке корневого шва, когда губительный для эмали высокотемпературный столб дуги (6000 - 7000^oC) располагается выше и прикрыт притуплением конструкционной стали. Источником тепла для расплавления конструкционной стали являются катодно-анодные пятна дуги. Температура плавления конструкционной стали составляет около 1500^oC при температуре плавления эмалей 850 - 950^oC и, следовательно, сохраняются условия сплавления электродного шлака и эмали в околошовной зоне.

3. Уменьшение погонной энергии сварки корневого шва (Дж/см) и посредством применения малых диаметров штучных электродов - 2.0 , 2.5 мм - и соответственно минимальных значений сварочных токов.

Способ осуществляется следующим образом.

По данным сертификата на эмалированные трубы (ТУ 26-01-899-83), рассчитывается кислотность или ее обратная величина - основность эмали
n = М% кислотных оксидов/М% основных оксидов
где
n - степень кислотности как отношение сумм кислотных и основных оксидов, %.

Если степень кислотности больше единицы, эмаль считается кислой, если меньше, составляющие эмали относят к основным. Аналогичным образом рассчитывается величина кислотности или основности покрытия электрода для сварки корневого шва.

Пример выбора типа покрытия для сварки корневого шва приведен в табл.1, из которой следует, что кислотности эмали МК-5 и электрода ОЭЛ-6 противоположны, и указанная марка электрода пригодна для сварки корневого шва.

Род тока и его полярность, диаметр электрода и величина сварочного тока, скорость сварки рассчитываются и определяются общеизвестными методами.

Конструктивные элементы подготовки кромок эмалированных трубопроводов ориентированы в основе на ГОСТ 16037-80. Рекомендуемые значения величины сварочного тока приведены в табл.2 (постоянный току обратной полярности).

При сварке корневого шва обеспечивается провар кромок и специфичное для эмалированных труб сплавление электродного шлака с эмалью околошовного участка внутренней поверхности трубы.

Все последующие слои разделки кромок эмалированного стыка также свариваются электродом марки ОЗЛ-6.

Очистка шлака с наружной стороны корневого шва выполняется с помощью легкого зубила и металлической щетки.

Контроль качества корневого шва осуществляется в соответствии с нормативами СНиП и ТУ соответствующих ведомств.

Специфичным в предлагаемом изобретении является контроль сплошности сплавления эмали и электродного шлака в околошовной зоне, который выполняется в следующей последовательности:
1) от партии труб, предназначенных для сооружения трубопровода, отрезаются три пары цилиндрических образцов "катушек" шириной 100 мм;
2) после соответствующей механической обработки кромок образцы попарно стыкуются;
3) корневые швы контрольных образцов свариваются маркой электрода, которая определяется по методике, описанной выше;
4) на корневой шов изнутри контрольного образца накладывается жгут из 3-х слоев марли шириной 15 - 20 мм, смоченной в 3%-ном растворе поваренной соли и измеряется величина переходного сопротивления по отношению к конструкционной стали трубы;
5) величина переходного сопротивления шлаковой корки изнутри корневого шва должна составлять не менее 400 Ом • м².

Примеры контроля формирования шлака внутреннего корневого шва, переходного сопротивления корневого шва и скоростей коррозии околошовной зоны термического влияния для различных значений pH среды приведены в табл.3 (коррозионные испытания составили 2100 ч, температура испытаний 40^oC).

Таким образом, содержание изобретения отвечает его цели: повышению коррозионной стойкости сварных соединений трубопроводов из эмалированных труб на основе правильного выбора и сочетания химических составов эмалей и шлаковых покрытий сварочных электродов, уже существующих, используемых в промышленности и создаваемых вновь.

Способ соединения эмалированных труб предназначен для сооружения трубопроводов. При соединении эмалированных труб с кислым покрытием, включающим одностороннюю сварку корневого шва, в процессе сварки используют высоколегированные электроды с покрытием основного типа с образованием на внутренней поверхности шва коррозионностойкого покрытия сплавлением шлака с околошовной эмалью. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ соединения эмалированных труб с кислым типом покрытия, включающий одностороннюю сварку корневого шва, отличающийся тем, что в процессе сварки используют высоколегированные электроды с покрытием основного типа с образованием на внутренней поверхности шва коррозионно-стойкого покрытия сплавлением шлака с околошовной эмалью. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют сварку труб с притуплением 1,5 - 2,0 мм в корне стыка и поддерживают погонную энергию сварки 600 - 700 Дж/см.