Общие положения технологии сварки деталей и узлов резервуаров (баков)
Виды сварки
Сварка соединений резервуаров (баков) должна проводиться по ПТД (технологические карты, инструкции), разработанной предприятием-изготовителем (монтажной организацией) согласно требованиям настоящего стандарта, Правил АЭУ [10], [11].
ПТД на сварку должна устанавливать:
способы сварки;
квалификацию сварщиков;
типы сварных соединений;
род и полярность тока;
применяемое сварочное оборудование и специальную сборочно-сварочную оснастку и приспособления;
марки (сочетание марок) сварочных материалов и их сортамент;
необходимость и методы подогрева деталей перед сваркой;
условия производства сварочных работ;
пространственное положение деталей при сварке;
режимы сварки; порядок сварки шва;
порядок выполнения сварных швов изделия в целом;
методы и объем операционного контроля, а также контроля качества сварных соединений.
ПТД на сварку должна входить составной частью в технологический процесс изготовления (монтажа) резервуаров (баков) в целом или их составных частей. Технологический процесс изготовления (монтажа) должен оговаривать последовательность выполнения загото вительных, технологических и контрольных операций в последовательности их выполнения. Пример технологического процесса приведен в приложениях Б и В (справочное).
Применяемая технология сварки соединений резервуаров (баков) перед началом работ должна быть аттестована согласно указаниям Правил АЭУ [11] и программы обеспечения качества действующей на предприятии, выполняющем сварочные работы.
Применение при сварке соединений резервуаров (баков) не аттестованных технологий не разрешается.
Для выполнения сварных соединений баков (резервуаров) разрешается применение следующих способов сварки:
автоматической сварки под флюсом;
автоматической и ручной аргонодуговой сварки неплавящимся и плавящимся электродом непрерывной и импульсной дугой;
полуавтоматической сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа и в газовых смесях (аргон +до 25% двуокиси углерода, аргон + до 5% кислорода, аргон + до 20% двуокиси углерода + до 5% кислорода), в т.ч. непрерывной и импульсной (пульсирующей) дугой;
ручной дуговой сварки покрытыми электродами.
Примечания:
Автоматическую и полуавтоматическую сварку в среде двуокиси углерода (углекислый газ) разрешается применять для выполнения сварных соединений Ш категории деталей из углеродистой стали.
Автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом в смесях аргона с двуокисью углерода разрешается применять для выполнения сварных соединений деталей из углеродистой стали.
Применение способов сварки, не указанных в настоящем пункте, и новых сварочных материалов разрешается только после проведения соответствующей аттестации согласно указаниям подраздела 3.4 Правил АЭУ [9].
Допускается использование двух или нескольких методов (из числа, перечисленных в п. 11.1.3) при выполнении одного сварного соединения (комбинированная сварка).
Выбор способа сварки конкретных соединений производится организацией, выполняющей разработку технологии изготовления (монтажа) резервуара (бака), совместно с предприятием-изготовителем (монтажной организацией). При выборе способа сварки соединений предпочтение должно отдаваться способам механизированной сварки, обеспечивающим в сравнении с ручными способами повышение производительности труда, уменьшение деформации конструкции и улучшение качества сварных соединений.
К выполнению сварочных работ следует приступать после приемки отделом технического контроля качества сборки деталей под сварку, проверки соответствия условий производства работ требованиям ПТД и выполнения мероприятий по обеспечению безопасности производства сварочных работ.
Сварочные работы должны выполняться в условиях обеспечивающих соблюдение требований ПТД в части защиты мест производства работ от любых воздействий, влияющих на качество сварки (атмосферные осадки, ветер, запыленность помещения и т.д.)
Ведение сварочных работ по изготовлению резервуаров в заводских условиях при температуре окружающего воздуха ниже 0°С не допускается.
Сварку в монтажных условиях допускается производить при температуре окружающего воздуха не ниже минус 15°С.
Сварку деталей из сталей аустенитного класса разрешается выполнять без подогрева при температуре окружающего воздуха не ниже минус 5°С. При более низкой температуре окружающего воздуха следует осуществлять подогрев, минимальная температура которого должна быть не ниже 0°С.
Перед началом сварки при необходимости проводится повторная зачистка и обезжиривание кромок и прилегающих к ним поверхностей. При этом обезжиривание является обязательным во всех случаях для собранных под сварку деталей из сталей аустенитного класса. Необходимость повторной зачистки определяется руководителем сварочных работ или сварщиком.
В процессе выполнения многопроходных швов после сварки каждого слоя (валика) шва необходимо производить зачистку поверхности каждого валика от брызг расплавленного металла, при этом шов и прилегающая к нему зона основного металла должны визуально контролироваться сварщиком с целью выявления дефектов, выходящих наружу. Выявленные дефекты (трещины, недопустимые включения, поры, подрезы, наплывы, углубления между валиками и др. дефекты) должны быть удалены механическим способом до возобновления сварки.
Все кратеры шва должны быть тщательно заплавлены или выведены на удаляемые после сварки припуски деталей или на выводные планки.
Сварку угловых швов, к которым чертежом предъявляются требования герметичности, следует выполнять не менее чем в два слоя.
При двусторонней сварке деталей из сталей аустенитного класса последними должны выполняться валики стороны, обращенной к рабочей среде.
При выполнении многопроходных швов сварных соединений из сталей аустенитного класса после каждого прохода сварку следует прекращать до остывания металла в зоне возобновления сварки до температуры не выше 100°С.
При применении аустенитных присадочных материалов с регламентированным содержанием ферритной фазы (например, проволоки марки Св-04Х19Н11МЗ) допускается повышение указанной температуры до 250°С.
Смещение очередного слоя шва относительно предыдущего должно составлять от 8 до 15 мм, а при автоматической сварке под флюсом от 20 до 25 мм.
Ручную дуговую сварку покрытыми электродами следует выполнять узкими валиками шириной не более трех диаметров применяемых электродов. При аргонодуговой сварке ширина валика шва должна быть не более диаметра сопла горелки.
После окончания сварки поверхность шва и прилегающей к нему зоны основного металла должна быть зачищена от шлака, брызг металла и защитного покрытия.
При сварке конструкций необходимо применять меры по уменьшению их деформаций: производить жесткое закрепление свариваемых элементов и обратный прогиб листа в месте сварки шва, чере довать направление сварки швов, соблюдать последовательность сварки швов, производить кантовку изделия и т.д. Меры по уменьшению деформации конструкции должны отражаться в ПТД.
Зазоры и углы разделки кромок стыковых, тавровых и угловых соединений, обечаек цилиндрических баков, собранных под автоматическую сварку под флюсом, а также под ручную аргонодуговую или комбинированную сварку, а также геометрические параметры сварных соединений должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 11.1.1. Специальные конструкционные соединения приведены в табл.11.1.2.
Таблица 11.1.1 Размеры конструкционных элементов
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
Продолжение таблицы 11.1.1
В тексте таблицы 11.1.1 используются следующие условные обозначения:
для типов сварных соединений:
1 – стыковые, 2 – угловые; 3 – тавровые.
для способов сварки:
10 – автоматическая сварка под флюсом;
11 – автоматическая сварка под флюсом с предварительной подваркой корня шва ручной дуговой сваркой покрытыми электродами;
30 – ручная дуговая сварка покрытыми электродами;
31 – ручная дуговая сварка покрытыми электродами с подваркой корня шва;
40 – комбинированная сварка (корневая часть шва выполняется аргонодуговой сваркой);
51 – аргонодуговая сварка неплавящимся электродом без присадочного металла;
52 – аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочным металлом;
53 – аргонодуговая сварка плавящимся электродом.
Таблица 11.1.2 Специальные конструкционные соединения
-
Условное
обозначение
|
Конструкционные элементы
|
Способ сварки
|
1
|
|
Ручная аргонодуговая и/или ручная дуговая
|
2
|
|
Ручная аргонодуговая и/или ручная дуговая
|
3
|
|
Ручная аргонодуговая и/или ручная дуговая
|
Примечания
Типы соединений №1 и №2 должны применяться при сборке и сварке вспомогательных конструктивных элементов, не влияющих на герметичность конструкции в целом, например, в узлах приварки лестниц, усиливающих накладок горловин, стоек и пр., оговоренных п.2.4.1.5 Правил АЭУ [9].
Размеры усиления шва (e, g) устанавливается рабочей конструкторской документацией.
|
11.2 Сварка плоскостных элементов
Соединение рулонных заготовок и карт элементов конструкций следует выполнять автоматической сваркой под флюсом, аргонодуговой сваркой на специальных стендах, обеспечивающих закрепление свариваемых друг с другом листовых деталей и формирование обратной стороны шва.
Рабочая поверхность стенда (стеллажа), с которой будет соприкасаться свариваемая заготовка из коррозионностойкой стали, должна быть облицована сталью аустенитного класса.
Сварку карт следует производить автоматической сваркой по одному из двух вариантов:
сварка двусторонним швом;
сварка односторонним швом на флюсовой или медно-флюсовой подушке или на медной подкладке.
Одностороннюю сварку под флюсом рекомендуется выполнять на флюсо-медной подкладке.
Одностороннюю сварку под флюсом листов из сталей аустенитного класса на стендах, обеспечивающих формирование шва на флюсовой подушке, следует применять при толщине свариваемых листов не более 6 мм.
Необходимая высота слоя флюса сварки углеродистых и нержавеющих сталей на различных режимах приведена в табл.11.2.1
Таблица 11.2.1
Сварочный ток, А
|
2200
|
4400
|
6600
|
8800
|
11000
|
11200
|
Высота слоя флюса, мм
|
225-35
|
225-35
|
35-40
|
335-40
|
445-60
|
445-60
|
Рекомендуемые размеры частиц стекловидного флюса в зависимости от мощности дуги, обеспечивающие удовлетворительное формирование шва, приведены в табл.11.2.2
Таблица 11.2.2
Сварочный ток, А
|
200-600
|
600-1200
|
Грануляция частиц, мм
|
0,25-1,6
|
0,4-2,5
|
Состав (доля,%) сварочных флюсов, используемых для сварки резервуаров(баков) из углеродистых и нержавеющих сталей, приведены в табл.11.2.3.
Таблица 11.2.3 Состав компонентов (доля, %) сварных флюсов (по ГОСТ 9087-81)
Марка флюсов
|
SiO2
|
MnO
|
CaO
|
MgO
|
Al2O3
|
CaF2
|
Fe2O3
|
Не более
|
S
|
P
|
АН-348А
|
41,0-44,0
|
34,0-
38,0
|
Не более 6,5
|
5,0-7,5
|
Не более 4,5
|
4,0-5,5
|
2,0
|
0,15
|
0,2
|
АН-348АМ
|
41,0-44,0
|
34,0-
38,0
|
Не более 6,5
|
5,0-7,5
|
Не более 4,5
|
3,5-
5,5
|
2,0
|
0,15
|
0,2
|
ОСЦ-45
|
38,0-44,0
|
38,0-44,0
|
Не более
|
6,0-9,0
|
2,0
|
0,15
|
0,15
|
6,5
|
2,5
|
5,0
|
ОФ-6
|
Не более 4,0
|
-
|
16,0-23,0
|
Не более
3,0
|
20,0-27,0
|
45,0-60,0
|
1,5
|
-
|
-
|
Основные типы стыковых сварных соединений рулонных заготовок и карт приведены в табл.11.1.1
При выполнении на одной заготовке (карте) только параллельных соединений сварку следует начинать с центрального соединения и последовательно затем выполнять соединения с каждой стороны от центрального, изменяя направление сварки каждого очередного соединения относительно предыдущего, расположенного по ту же сторону от центрального (рис.11.2.1а).
При изготовлении рулонных заготовок на специальных стендах, обеспечивающих жесткое закрепление свариваемых деталей, разрешается сварку соединений выполнять, начиная с крайнего, постепенно удаляясь к другому краю заготовки. При этом рекомендуется изменять направление сварки каждого очередного соединения относительно предыдущего (рис.11.2.1б).
а) Последовательность сварки от центра заготовки к краям в обе стороны
б) Последовательность сварки от одного края заготовки к другому
Порядковый номер шва –
Рисунок 11.2.1
При изготовлении крупногабаритных заготовок с поперечными и продольными соединениями первыми должны быть сварены поперечные соединения в направлении от центра заготовки к краям, а затем - продольные (рисунок 11.2.2). При изготовлении крупногабаритных заготовок из коррозионностойких сталей поперечные соединения должны быть сварены до сборки заготовки с выводом кратера шва на выводную планку. Продольные соединения следует сваривать в направлении от края заготовки в сторону последующей секции заготовки (карты).
а) – со смещением поперечных соединений в секции;
б) – без смещения поперечных соединений в секции.
Рисунок 11.2.2 - Последовательность сварки поперечных и продольных соединений секций при изготовлении рулонных заготовок.
При двусторонней сварке соединения второй слой каждого шва следует выполнять в направлении, противоположном направлению сварки первого слоя в той же очередности, что и при сварке первых слоев.
Сварку соединений протяженностью до 6 м следует выполнять "напроход", сваривая каждый шов на всю длину соединения. Сварку соединения протяженностью более 6 м следует выполнять за два полупрохода от центра соединения в противоположных направлениях.
При сварке перекрещивающихся швов зачищать механическим путем усиление шва, выполненного первым, заподлицо с поверхностью листа в месте пересечения швов.
По окончании сварки слоя шва на стенде, обеспечивающем прижим свариваемых кромок, освобождение поджатых к основанию кромок, следует производить после охлаждения металла до температуры ниже 200°С.
Рекомендуемые режимы сварки соединений приведены в табл.11.2.4 и 11.2.5.
Таблица 11.2.4 Рекомендуемые режимы автоматической сварки под флюсом (односторонний) шов.
Класс стали
|
Толщина
металла,
мм
|
Диаметр
сварочной проволоки, мм
|
Сварочный
ток, А
|
Напряжение
на дуге, В
|
Скорость
сварки, м/ч
|
Перлитные
|
4
|
2,0
|
375-425
|
28-30
|
40-43
|
3,0
|
450-500
|
28-30
|
46-50
|
4,0
|
500-550
|
28-30
|
50-55
|
5
|
2,0
|
400-450
|
32-34
|
35-38
|
3,0
|
500-550
|
28-30
|
45-48
|
4,0
|
575-625
|
28-30
|
45-48
|
Перлитные
|
6
|
2,0
|
450-480
|
32-34
|
30-33
|
3,0
|
520-570
|
30-33
|
36-40
|
4,0
|
600-650
|
28-32
|
40-43
|
7
|
4,0
|
650-700
|
30-34
|
35-38
|
8
|
4,0
|
725-775
|
30-36
|
35-39
|
Аустенитные
|
3
|
1,6
|
250-270
|
28-30
|
35-40
|
4
|
2,0
|
320-340
|
28-30
|
30-35
|
5
|
2,0
|
350-370
|
32-34
|
25-30
|
6
|
2,0
|
480-500
|
28-30
|
40-45
|
7
|
3,0
|
570-600
|
28-30
|
38-42
|
Таблица 11.2.5 Рекомендуемые режимы автоматической сварки карт под флюсом (двусторонний) шов.
Класс стали
|
Толщина
металла,
мм
|
Диаметр
сварочной проволоки, мм
|
Сварочный
ток, А
|
Напряжение
на дуге, В
|
Скорость
сварки, м/ч
|
Перлитные
|
4
|
2,0
|
300-350
|
28-30
|
48-50
|
3,0
|
400-425
|
28-30
|
45-48
|
6
|
3,0
|
450-480
|
32-34
|
45-48
|
4,0
|
480-520
|
32-34
|
45-48
|
8
|
4,0
|
500-550
|
32-34
|
45-48
|
Аустенитные
|
3
|
1,6
|
220-230
|
20-22
|
48-50
|
4
|
1,6
|
260-280
|
28-30
|
48-50
|
5
|
2,0
|
320-340
|
30-32
|
38-40
|
6
|
2,0
|
400-450
|
28-30
|
40-42
|
8
|
2,0
|
380-420
|
32-36
|
27-30
|
11.3 Сварка объемных элементов резервуаров (баков)
Сварку объемных элементов конструкций, включая монтаж, следует выполнять с применением способов, приведенных в п. 11.1.3 При этом:
соединения, свариваемые в нижнем положении, рекомендуется выполнять автоматической и полуавтоматической сваркой под флюсом, а также автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сваркой и сваркой в среде защитных газов плавящимся электродом;
вертикальные соединения на вертикальной плоскости рекомендуется выполнять автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сваркой, сваркой в среде защитных газов плавящимся электродом (сварка «сверху вниз»);
горизонтальные соединения на вертикальной плоскости рекомендуется выполнять автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сваркой и сваркой в среде защитных газов плавящимся электродом;
соединения в потолочном положении рекомендуется выполнять автоматической и полуавтоматической аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, и плавящимся электродом в среде защитных газов.
Ручную аргонодуговую и ручную дуговую сварку покрытыми электродами следует применять в тех случаях, когда использование механизированных видов сварки или невозможно или нецелесообразно, например, при выполнении коротких (менее 1 м) швов труднодоступных соединений, прерывистых швов, швов, не подвергающихся контролю, электрозаклепок и т.п.
Основные типы сварных соединений объемных элементов приведены в табл. 11.1.1.
С целью уменьшения деформации конструкции сварку соединений большой протяженности следует выполнять отдельными участками длиной от I до 3 м каждый. Каждый участок шва, свариваемый ручной или полуавтоматической сваркой, следует выполнять обратно-ступенчатым способом с длиной отдельных ступеней:
при ручной сварке равной от 250 до 300 мм;
при полуавтоматической сварке равной от 500 до 1000 мм.
Сварку соединений прямолинейных швов протяженностью более 2 м должны выполнять несколько сварщиков, каждый из которых выполняет сварку соединения на определенных участках.
Допускается сварку соединений поручать одному сварщику при условии последовательного выполнения участков швов в порядке, оговоренном в документации.
Сварку прямолинейных горизонтальных соединений, в т.ч. соединений на вертикальной плоскости, следует выполнять от центра шва к краям (рисунок 11.3.1) с разбивкой шва на отдельные участки.
Допускается сварку соединений длиной до 3 м выполнять от одного края к другому.
Сварку кольцевых соединений большой протяженности следует выполнять четным числом сварщиков (2, 4, 6 и т.п.) одновременно на диаметрально противоположных участках (рис.11.3.2). При сварке следует обращать внимание на равномерность сварки диамет рально противоположных участков соединения и одновременность перехода каждой пары сварщиков к сварке очередных участков.
Сварку параллельных соединений (например, швов приварки накладок) следует производить одновременно четным числом сварщиков в направлении от центра шва к краям - для прямолиней ных швов и на отдельных диаметрально противоположных участках - для кольцевых швов (рисунок 11.3.3).
Сварку вертикальных швов большой протяженности выполнять в направлении «сверху вниз» (рисунок 11.3.4) обратноступенчатым способом при направлении сварки каждой ступени «снизу вверх» («на подъём»).
Сварку прямоугольных конструкций должны выполнять несколько сварщиков при различном направлении сварки противоположных швов (рисунок 11.3.5) с учетом требований п. 11.2.5. После сварки одной пары швов (большой протяженности) следует приступать к сварке второй пары швов.
При выполнении двусторонних швов угловых и тавровых соединений шов с обратной стороны (подварочный шов) следует выполнять после зачистки механическим способом внутренней поверхности слоя шва, сваренного первым. Зачистка производится на всю глубину непровара с удалением не менее половины толщины корневого слоя шва. К сварке подварочного шва приступать после контроля качества металла шва в зоне зачистки. Контроль выполняется визуально с помощью лупы четырехкратного увеличения и капиллярной дефектоскопией (последняя – в сомнительных местах).
Рекомендуемые режимы сварки приведены в табл.11.3.1 и 11.3.2
Рисунок 11.3.1 - Последовательность сварки длинномерного прямолинейного шва
I, II, III ….VIII- номера участков швов;
1, 2, 3 и т.д.- номера ступеней участка шва
Рисунок 11.3.2 - Последовательность сварки кольцевых швов
Рисунок 11.3.3 - Последовательность сварки параллельных швов
а) схема сварки ординарного шва
б) схема сварки параллельных швов
Рисунок 11.3.4 - Последовательность сварки вертикальных швов
Рисунок 11.3.5 - Последовательность сварки соединений прямоугольных конструкций.
Таблица 11.3.1 Рекомендуемые режимы механизированной сварки в среде углекислого газа для углеродистых сталей.
Толщина
металла,
мм
|
Диаметр
электрода,
мм
|
Сварочный ток,
А
|
Напряжение
сварки,
В
|
Скорость
сварки,
м/ч
|
Вылет, электрода,
мм
|
Расход
газа,
л/мин
|
3-4
|
1,2-2,5
|
200-350
|
25-32
|
25-75
|
12-25
|
8-16
|
5-6
|
250-420
|
25-36
|
25-60
|
10-16
|
7-10
|
300-450
|
28-38
|
20-50
|
12-16
|
11-12
|
380-550
|
33-42
|
15-30
|
12-16
|
Таблица 11.3.2 Рекомендуемые режимы механизированной сварки в среде аргона для нержавеющих сталей
Толщина
металла,
мм
|
Диаметр
электрода,
мм
|
Сварочный ток,
А
|
Напряжение
сварки,
В
|
Скорость
сварки,
м/ч
|
Вылет, электрода,
мм
|
Расход
газа,
л/мин
|
3-4
|
1,2
|
90-120
|
20-22
|
18-21
|
12-16
|
12-16
|
1,6
|
140-170
|
20-22
|
20-25
|
12-16
|
12-16
|
5-8
|
1,2
|
130-160
|
20-23
|
15-20
|
16-20
|
16-20
|
1,6
|
170-210
|
20-23
|
18-22
|
16-20
|
16-20
|
11.4 Сварка цилиндрических элементов резервуаров (баков)
Кольцевые соединения цилиндрических элементов баков рекомендуется выполнять автоматической сваркой под флюсом, автоматической или полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электродом. Ось свариваемых элементов должна находиться в горизонтальной плоскости. Основные типы кольцевых соединений приведены в табл.11.1.1.
Соединения, свариваемые с двух сторон, рекомендуется выполнять механизированными видами сварки с обеих сторон. При этом первым сваривают на флюсовой подушке шов с внутренней стороны обечайки. Шов с наружной стороны сваривают "на весу". При отсутствии технической возможности сварки соединения с какой-либо стороны механизированным способом разрешается применение ручных способов сварки.
Односторонние соединения, свариваемые автоматом под флюсом, следует выполнять на флюсовой подушке.
Сварку кольцевого соединения цилиндрических элементов следует выполнять без перерыва за полный оборот изделия вокруг своей оси.
Электрод следует располагать при сварке с наружной стороны в верхней точке изделия, а при сварке с внутренней стороны - в нижней. Для улучшения формирования шва электрод следует смещать от вертикальной оси свариваемых элементов навстречу направлению вращения изделия. Величина смещения электрода зависит от диаметра свариваемых изделий (табл. 11.4)
Ручную и полуавтоматическую сварку стыковых, угловых (вварка штуцеров, люков) и кольцевых швов следует производить обратноступенчатым способом в нижнем положении, для чего периодически поворачивать изделие на определенный угол. Величина угла поворота изделия указывается в технологической документации.
Таблица 11.4
Диаметр свариваемых изделий, мм
|
Смещение электрода от вертикального положения, мм
|
до 1000
|
25-35
|
св. 1000 до 1500
|
35-50
|
св. 1500 до 2000
|
50-70
|
св. 2000 до 2500
|
70-90
|
св. 2500 до 3000
|
80-105
|
св. 3000 до 4000
|
100-140
|
св. 4000
|
120-175
| |
