Способ электродуговой сварки монтажных поворотных стыков стальных труб малого диаметра Советский патент 1993 года по МПК B23K31/00 B23K101/06 

собой два равных по длине участка 3 винтообразной формы с полувитками левого и правого направлений навивки с полушагом И I/2, где I - полный шаг винтовой линии.

Концевой участок нужной конфигурации может быть получен при изготовлении трубы из штрипса шириной t (поз.4) по заданным параметрам шага I и угла а (фиг. 2), либо фигурной резкой и соответствующей механической обработкой готовой штучной трубы. Возможны также и другие варианты подготовки стыкуемых кромок с использованием кратного количества участков левого и правого направлений навивки.

Опыт сварки кольцевых стыков труб малого диаметра показывает, что при диаметре трубы 100 мм обеспечивается высокое и стабильное качество соединения. Следовательно, выполняя сварку по винтовой линии с определенным шагом I, кривизна которой соответствует кольцевой линии на трубе диаметром 100 мм, возможно получение качественных сварных соединений на трубах меньшего диаметра.

Шаг винтовой линии I зависит от диаметра трубы D и может быть определен по выражению I К D. Однако коэффициент К является переменной величиной, которая определяется экспериментально в зависимости от диаметра трубопровода. Проведенные эксперименты показали, что К 4.8 при 0 30 мм. К 3,1 при D 50 мм, К 1,5 при D 80 мм. Зависимость коэффициента К от диаметра трубопровода, стыки которого выполняются по предложенному способу, представлена на фиг. 3. При сварке стыков труб малого диаметра по предлагаемому способу обеспечивается качество соединения не хуже, чем при сварке кольцевых стыков труб диаметром 100 мм по ныне действующей технологии.

Оптимальная технология выполнения таких швов следующая, После сварки стыка сварку начинают на расстоянии не ближе 40 мм от точки пересечения винтовых линий, при этом электрод находится в верхнем положении (фиг. 6). В процессе сварки стык вращают с окружной скоростью vBp VCB sin a , где VCB - принятая по технологии скорость сварки. Одновременно электрод начинает движение в продольном направлении со скоростью cos а. После того как электрод доходит до точки пересечения винтовых линий стыка его перемещение вдоль образующей трубы осуществляется в противоположном направлении. Сварку заканчивают на винтовой линии, обеспечивая нужное перекрытие начального участка шва.

Для сварных соединений труб, требующих повышенной жесткости конструкции

стыка, может быть использована подготовка конца трубы в соответствии с фиг. 4. От описанного выше такое соединение отличается тем, что состоит из участка 3, выполненного по винтовой линии и продольного участка, соответствующего длине шага винтовой линии. Концевой участок нужной конфигурации также может быть получен при изготовлении трубы из штрипса (фиг, 5).

Возможны и другие варианты подготовки стыкуемых кромок с использованием сочетания нескольких продольных участков и участков, выполненных по винтовой линии. Например, на фиг, 8 показан концевой участок трубы , состоящей из двух полувитков 3 одного направления навивки и двух продольных участков 3.

Особенностью технологии выполнения такого соединения является то, что сварку

начинают и заканчивают в средней части, продольного участка стыка, при этом шов, свариваемый по образующей трубы, выполняется в неповоротном положении.

Оптимальная технология выполнения таких швов следующая . Собранный стык разворачивают так, чтобы продольный участок находился в верхнем положении (в точке зенита), Сварку начинают в средней части

продольного стыка на расстоянии не менее 40 мм от начала винтовой линии (фиг. 7). После совмещения электрода с началом винтовой линии стык начинают разворачивать с окружной скоростью vBp VCB sin a.

Одновременно электрод начинает движение в продольном направлении со скоростью vnp VCB cos a . По достижении конечной точки винтовой линии вращение стыка прекращается и сварка продолжается

в продольном направлении до момента, обеспечивающего нужное перекрытие начального участка шва.

При сварке труб, разматываемых из

бунтов 9, пристыковываемый к концевому участку трубы предыдущего бунта 5 начальный участок последующего бунта 6 перед стыковкой разворачивают относительно продольной оси трубы на один оборот в направлении, соответствующем размотке бунта (фиг. 96). Затем осуществляют сборку и сварку стыка 3, подготовленного по предлагаемому способу, причем в процессе сварки стык проворачивают в направлении, соответствующем размотке предыдущего бунта за счет упругости его витков(фиг. 9, в). После

с (арки одного прохода стык разворачивают в первоначальное положение и процесс по- в оря ют.

Пример 1. Соединяли на монтаже ц тучные трубы длиной 10 м диаметром 57 N м, с толщиной стенки 4 мм из стали 09Г2С. Торцы труб подготавливались по предлагаемому способу путем газовой резки по заданному контуру, состоящему из двух полувитков правого и левого направлений навивки (согласно фиг. 1) с полушагом И 78 мм. Затем торцы труб обрабатывались NexaHH4ecKHM способом с помощью штиф- N ашинки, обеспечив притупление кромки 2,0 мм и скос фаски наружной поверхности г од углом 30...40°. Концы смежных труб со- Сирали встык путем соответствующего совмещения и прихватки. Ручная злектродуговая сварка покрытими электро- ами диаметром 3,25 мм марки Э50А Л Б-52 v диаметром 3 мм марки Э50А УОНИ-13/55 ссуществлялась в три прохода на режиме: ток сварки - св 90...110 А, напряжение - Ид 24...26 В, полярность обратная. Пово- f от стыка при сварке по винтовой линии г роизводили вручную с помощью специаль- ого ключа таким образом, чтобы точка с варки находилась в верхнем положении.

После сварки производился визуальный

и у-графический контроль качества соединений. Результаты контроля соотетствовали требованиям ВСН 2-146-82

(Инструкция по радиографическому контроюсварных соединений трубопроводовразичных диаметров). Внешний вид шва без

теков металла и наплывов соответствовал

ольцевому стыку при сварке труб диаметюм .100 мм.

Пример 2. Сваривали концы труб, юставляемых в бунтах по техническим ус- овиям ТУ 14-3-1470-87, диаметром 57 мм 1 толщиной стенки 4 мм из стали 10 сп. 1одготовку концов труб выполняли в соот- етствии с приведенной на фиг. 4 при длине тродольного участка стыка, равной шагу интовой линии 1 156 мм.

Сборку стыков осуществляли следуюцим образом: пристыковываемый к концеому участку трубы предыдущего бунта

ачальный участок последующего бунта стыковкой разворачивали относительно

|родольной оси трубы на один оборот в

вправлении, соответствующем размотке

унта, затем производили сборку путем сомещения и прихватки. Сварку осуществляи сварочными материалами и на режимах.

приведенных в примере 1, В процессе свэри стык проворачивали в направлении, со

ответствующем размотке предыдущего бунта с помощью специального ключа и стрелы трубоукладчика. Перед сваркой последующего прохода трубу разворачивали в обратном направлении на 360°. Результаты контроля полученных сварных соединений соответствовали требованиям ВСН 2-146- 82.

Сборку и сварку поворотных стыков труб по предлагаемому способу можно осуществлять в специальном приспособлении, обеспечивающем вращение трубы относительно продольной оси и совмещение кромок стыка.

Положительный эффект, по сравнению с прототипом, повышения качества, надежности сварного соединения и уменьшения стекания расплавленного металла в процессе сварки, достигнут за счет специальной подготовки торца трубы и сварки в поворотном положении.

Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть использован при строит.ельстве трубопроводов диаметром 30...80 мм из штучных труб и труб, поставляемых в бунтах, а также в других отраслях народного хозяйства при соединении цилиндрических элементов.

Формула изобретения

1. Способ электродуговой сварки мон- тажных поворотных стыков стальных труб малого диаметра, при котором выполняют обработку торцов труб, сборку стыка и сварку, отличающийся тем, что свариваемым торцам труб при обработке придают винтообразный контур с шагом I К D, где D - диаметр трубы, К - коэффициент, определяемый экспериментально.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что торцы труб при обработке выполня

ют в виде равных по длине участков винто0

образной формы левого и правого направления навивки.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что торцы труб при обработке выполняют в виде участков винтового профиля и прямолинейных участков суммарной длиной, равной шагу винтовой линии, а их сварку начинают и заканчивают в средней части 5 продольного участка стыка, при этом шов, свариваемый по прямолинейному участку, выполняют в неповоротном положении.

4. Способ по пп. 1-3. отличающий- с я тем, что в случае сварки стыков труб, разматываемых из бунтов, начальный участок пристыковываемого последующего

бунта перед стыковкой разворачивают относительно продольной оси трубы на один оборот в направлении, соответствующем

размотке бурта, а в процессе сварки стык проворачивают в направлении, соответствующем размотке предыдущего бунта.

Фиг. 2

-г-----i-----i-

3040 50

&

Фиг. 4

-i-----,-----,----- 6070 80 Ч) . мм

Фиг. 3

33

Фиг. 5

Фиг, 6

JL -U

3

1 2

Г Г

, /

)

//

Чч

Фиг. 7

з Г

Ј

Фиг. 8

Фкг. 9