Расстановка групп трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне

При укладке трубопровода в траншею увеличенной глубины расстановку групп тру­боукладчиков в изоляционно-укладочной колонне (при совмещенном способе производства работ) осуществляют с использованием диаграммы, представленной на рис. 1.

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 β

Рисунок 1. Диаграмма для определения рациональной расстановки групп трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне

Рисунок 2. Схемы расположения трубоукладчиков и машин в изоляционно-укладочной колонне при совмещенном способе производства работ для трубопроводов различных диаметров

1. Определяется масса единицы длины трубопровода q = π · D · δ · γ_ст, кг

где D — условный диаметр трубопровода, см.;

% δ - толщина стенки трубопровода, см.;

γ_ст - плотность стали, кг/см³, принимается γ_ст = 0,0078 кг/см³.

2. Задаваясь технологической высотой подъема трубопровода в местах расположе­ния очистной машины h_оч (относительно поверхности строительной полосы) и изоляцион­ной машины h_из (относительно дна траншеи), исходя из конкретных условий трассы, опре­деляются значения комплексов:

1 комплекс – 0,164 h_оч / h_из; 2 комплекс – 0,164 (h_оч + h_m) /h_из. По диаграмме по цифровым значениям комплексов находят соответствующие овальные кривые: Для 1 комплекса из серии сплошных кривых, для 2 комплекса - из серии пунктир­ных. Точки пересечения кривых сносят на координатные оси и получают значения пара­метров α и β Получают две точки пересечения, что соответствует двум вариантам расстановки трубоукладчиков.

3. Расчет ведется по двум вариантам, а на заключительном этапе выбирается прием­лемый. Определяются расстояния L₁ и L_2.

L₁=2.46(α-L)^4·· , кг

L₂= 2.46 (β- α) ⁴ , кг.

где El - жесткость трубопроводана изгиб:

Е- модуль упругости, МПа. Для стали Е = 2.1-10⁵ МПа;

I - момент инерции сечения трубопровода. I = π D² ·δ/8

4. Определяются нагрузкина группы трубоукладчиков

k₁ = q[1.2√(E·I·h_из/q) + l₂/2 ]+Q_оч

k₂₌q·[(l₁+l₂)/2]

к₃ = q[(1,64√(E·I·h_из/q+l₁/2]+Q_из

где Q_оч и Q_из - масса очистной и изоляционных машин соответственно; (табл.7, 8)

1;2;3 - индексы, обозначающие порядковый номер группы трубоукладчиков по ходу колонны.

Таблица 5. Расстояние между трубоукладчиками и группами трубоукладчиков в колонне при совмещенном способе проведения изоляционно-укладочных работ

Диаметр трубопровода, мм	Схема (по рис. 2)	Расстояние между трубоукладчи­ками (группами), м	Максимально допустимое рас­стояние между очистной и изо­ляционной ма­шинами, м
l1	l2
720 - 820 1020	А б б в г	15-20 20-25 20-25 25-35 35-50	10-15 15-20 15-25 20-30 30-45

Примечания: 1. Расстояние между трубоукладчиками, входящими в одну группу, равно 7-12 м.

Очистная машина по схемам "а", "б", "в" (см. рис. 2) может находиться в любом месте пролета, а по схеме "г" (укладке трубопровода диаметром 1420мм) ее положение относительно сопровождающего тру­боукладчика ограничено длиной «хобота» и составляет 5-7 м.

Изоляционная машина должна быть расположена на расстоянии 4-6 м позади последнего по ходу колонны трубоукладчика.

Восьмой трубоукладчик в колонне при укладке трубопровода диаметром 1420 мм используются на участках трассы со сложными условиями, а в нормальных условиях он является резервным.

Таблица 6. Грузоподъемные средства для проведения изоляционно-укладочных работ совмещенным методом

Марка трубоукладчика	Число трубоукладчиков при диаметре трубопровода, мм
До 530	720-820
Т- 1224В		-	-
Т-3560А	-	-		-	-
Т-1530В (ТГ-201)	-			-	-
ТГ - 502	-	-	-		7-8

Таблица 7. Техническая характеристика трубоочистных машин

Параметры

Mapка машины

ОМЛ8А (ОМЛ8АМ)

ОМЛ10 (ОМ521)

ОМЛ 4

ОМЛ12

OM12I (ОМ122А)

OM1422

Наружный диаметр очищаемой трубы, мм

219-325 (159-168)

325-529

631-820

(1020)

Скорость передвижения машины, м/ч; Задний ход

-

Частота вращения пе­редних рабочих орга­нов, об/мин

Частота вращения зад­них рабочих органов, об/мин

16,15 33,50 61,02 103,00

15,5 32,1 58,8 99,4

14,3 27,8 53,8 91,6

12,8 26,5 48,5 82,0

5,64 11,53 21,8 34,2

- - -

Емкость грунтовочного бака, л

Двигатель тип

ГАЗ-321

СМД-7 (СМД-14) 65(75)

ЯАЗ-М204

ЯАЗ- М206Б

ЯАЗ- М206Б

АМ-03

мощность частота вращения вала, об/мин вид топлива

бензин

дизельное

дизельное

дизельное

дизельное

2000 дизельное

Емкость топливного бака, л

Сменный рабочий инст­румент

Для очистки

Скребки, ме­талли­ческие щетки

Скребки металлические и волосяные щетки

Скребки и плоские металлические щетки

Для грунтовки

ковры

ковры и волосяные щетки

ковры

Вес машины, кг

Габаритные размеры, мм Длина Ширина высота

Таблица 8 - Техническая характеристика трубоизоляционных машин

 

Параметр

Марка машин

С239А

ИМ17

ИМЛ7

ИМ121

ИМ1422

ИЛ1422

ИМ321

Диаметр изолируемого трубопровода

325-529

720,820

1220-1420

89-325

Скорость передвижения машин

200,300

100,200

400,600

300,500

-

800,1000

600,800

-

Задний ход

-

Двигатель

Тип

Газ-321

Газ-321

Газ-321

Газ-321

СМД-14

ЗМЗ-321Б

УД-25С

Мощность, л.с

Частота вращения выходного вала, об/мин

Ёмкость бензобака, л

Ширина рулонного материала

250;360 400;450

350;400 450;500

350;400 450;500

350;400 450;500

350;400;500

450;457;500

От 100 до 200

Толщина слоя изоляции

3 – 6

3 – 6

3 – 6

3 – 6

Не менее 4

Не менее 4

Не менее 4

Марки битумного насоса

Д-71

Д-71

Д-71

Д-71

2хД-251

2хД-251

2хД-251

Поизводительность,л/мин

Ёмкость битумной ванны

Тип компрессора

Автомобильный ЗИЛ – 150

Вес машины

Габаритные размеры, мм

Длина

Ширина

2300/1800

Высота

Задача 3

Сварка - технологический процесс неразъемного соединения частей изделия путем местного сплавления или совместного пластического деформирования металлов этих час­тей по их примыкающим поверхностям, в результате чего возникает прочное сцепление ме­таллов, основанное на межатомном взаимодействии. Неразъемное соединение двух метал­лических частей, выполненное сваркой, называется сварным соединением. Сварное соеди­нение состоит из основного металла, околошовной зоны и сварного шва. Основной металл – металл соединяемых частей.

Околошовная зона (зона термического влияния) - участок, примыкающий к сварно­му шву, со структурой и свойствами металла, изменившимися в результате сварочного на­грева по сравнению со структурой и свойствами основного металла.

Сварной шов - конструктивный элемент сварных соединений, образованный затвер­девшим расплавленным металлом. Часть металла, полученная за один проход источника тепла, называется слоем. Сварной шов, образованный несколькими слоями, называется многослойным или многопроходным.

Сварной шов может выполняться в нижнем, вертикальном и потолочном положени­ях.

Сварка, выполняемая при одностороннем перемещении источника тепла относи­тельно сечения соединяемых деталей, называется односторонней, при двустороннем пере­мещении - двусторонней.

Все способы сварки трубопроводов делятся на две группы - плавлением и давлени­ем. Сварка плавлением - сварка, осуществляемая местным сплавлением металлов, без при­ложения давления.

Сварка давлением - сварка, осуществляемая совместным пластическим деформиро­ванием металлов путем приложения давления.

Ручная дуговая сварка - сварка плавлением, осуществляемая с нагревом металла электрической дугой и характеризуемая ручным выполнением двух главных рабочих дви­жений - подачи электрода и перемещения дуги относительно изделия.

Применяется для сварки неповоротных (монтажных) стыков трубопроводов, «кату­шек», «захлестов», «кривых», при изготовлении различных узлов трубопроводов (тройни­ков, отводов, заглушек, «гребенок» и др.), а также для прихваток и сварки корневого слоя шва поворотных стыков, ремонта дефектных участков шва.

Автоматическая сварка под флюсом - дуговая сварка с использованием плавящегося электрода, гранулированного (зернистого) флюса, слой которого полностью закрывает ду­гу, и механизированными подачей электрода и перемещением дуги относительно изделия.

Автоматической сваркой под флюсом на специальных трубосварочных стендах со­единяют трубы диаметром 219 мм и больше и длиной 12 м в секции длиной 24-36-48 м (длина секции зависит от диаметра труб, характеристик грузоподъемного механизма и транспортных средств, дорожных условий).

Сварка в защитных газах - электродуговая сварка, осуществляемая с вдуванием в зо­ну дуги через электродержатель струи защитного газа. Основное преимущество процесса сварки в защитных газах - повышение вязкости и поверхностного натяжения расплавленно­го металла, благодаря чему становится возможной сварка швов на весу, без каких-либо подкладок, в различных пространственных положениях. Электродуговой сваркой в среде СО₂ (плавящимся электродом) сваривают корневой слой поворотных стыков труб и полно­стью неповоротные стыки.

Сварка порошковой проволокой - дуговая сварка, при которой электрическая дуга горит между изделием и плавящимся электродом, представляющим собой проволоку, изго­товленную из гонкой металлической оболочки с запрессованными в ней порошкообразны­ми веществами, играющими ту же роль в повышении устойчивости сварочной дуги и улучшении качества металла шва, что и электродное покрытие. Применение порошковой проволоки перспективно для сварки неповоротных стыков труб в трассовых условиях.

Представляют большой интерес лучевые способы сварки плавлением (электронно­лучевая, фотонная, лазерная и др.). Источники нагрева обладают значительно большей ин­тенсивностью по сравнению с электрической дугой, и хотя эти способы еще не нашли применения в трубопроводном строительстве, они по мере решения ряда технологических и технических проблем смогут успешно конкурировать с традиционными электродуговыми процессами.

Сварка давлением - сварка, осуществляемая совместным пластическим деформиро­ванием металлов путем приложения давления. Способы сварки давлением, в отличие от способов сварки плавлением, обеспечивают образование сварного соединения одновремен­но по всему сечению соединяемых изделий. Все большее применение находит в трубопро­водном строительстве стыковая сварка оплавлением с нагревом током, протекающим через контакт свариваемых поверхностей, до расплавления тонкого слоя на них и последующим осевым сжатием.

Для обеспечения непрерывного оплавления, торцы деталей сближаются с возрас­тающей по определенному закону скоростью, равной в любой момент времени скорости оплавления. Процесс оплавления сопровождается образованием жидких металлических пе­ремычек между свариваемыми поверхностями и их интенсивным выбросом. В момент сдавливания (осадки) тонкий слой жидкого расплавленного металла, защищающий основ­ной металл от окисления, вытесняется из стыка и в соприкосновение приходят поверхно­сти, свободные от окислов, в результате чего создается одна из главных предпосылок для получения качественных сварных соединений. Электроконтактная сварка оплавлением обеспечивает получение качественных сварных соединений при сравнительно невысоких энергозатратах (удельная мощность не превышает 1 кВт/см²) и высокой производительно­сти (60-70 стыков труб диаметром 530 мм в смену при наращивании трубопровода в непре­рывную нитку).

От выбора сварочных материалов, знания их свойств, характеристик и особенностей зависят не только прочность и надежность трубопровода, а и производительность сварочно-монтажных работ. Сварочные материалы, применяемые в трубопроводном строительстве, можно разделить на две основные группы: материалы для ручной дуговой сварки (электро­ды); материалы для механизированных способов сварки (флюсы, сварочная проволока, са­мозащитная порошковая проволока, защитные газы).

Металлические электроды, предназначенные для дуговой сварки стали разных марок, имеют специальные покрытия (обмазки), которые повышают устойчивость (стабиль­ность) горения дуги, защищают жидкий металл сварочной ванны от действия азота и ки­слорода воздуха, раскисляют металл шва (удаляют из него кислород); легируют шов необ­ходимыми элементами для придания ему специальных свойств.

ГОСТ 9467-60 установлены следующие типы покрытий электродов для сварки кон­струкционных сталей: рудно-кислое (Р); рутиловое (Т); фтористо-кальциевое (Ф); органи­ческое (О). В трубопроводном строительстве применяют в основном фтористо-кальциевое и органическое покрытия электродов.

Сварочная проволока - один из основных присадочных материалов, определяющих качество сварного соединения при механизированных способах сварки. В зависимости от химического состава основного металла и требований, предъявляемых к сварным соедине­ниям в трубопроводном строительстве, применяют три типа сварочных проволок (ГОСТ 2246-70): малоуглеродистые кипящие марок Св-08, Св-08А и Св-08АА; малоуглеродистые полуспокойные и спокойные марок Св-08ГА, Св-10ГА, Св-08Г2С; низколегированные марок Св-08ХМ Св-08МХ.

Указанные марки проволок, за исключением Св-08Г2С. применяются для автомати­ческой сварки под слоем флюса. Проволока марки Св-08Г2С рекомендуется для сварки в среде углекислого газа.

Освоена и выпускается промышленностью омедненная сварочная проволока. Мед­ное покрытие обеспечивает стабильный подвод тока к сварочной проволоке, что сущест­венно повышает устойчивость сварочных режимов и резко сокращает расход токоподводящих деталей.

Порошковые проволоки делятся на две группы: порошковые проволоки для сварки в среде защитного газа (СО₂): самозащитные порошковые проволоки.

Порошковые проволоки для сварки в среде углекислого газа наиболее целесообраз­но применять в стационарных условиях при повышенных требованиях к вязко-пластическим свойствам сварного соединения.

Самозащитные порошковые проволоки выпускаются с заполнителями фтористо-кальциевого и рутило-силикатного типов. Они являются перспективными для сварки тру­бопроводов и конструкций в монтажных условиях.

Для сварки малоуглеродистых сталей рекомендуются самозащитные порошковые проволоки с рутило-силикатпым заполнителем ПП-1ДСК, ПВС-1, ПВС-1л; для сварки низ­колегированных сталей - ПВС-3. Коэффициент наплавки указанных марок проволок равен 135г/А.ч.

Положение сварки	Кп
Нижнее, сварка поворотных стыков
Вертикальное, горизонтальное, сварка неповоротных стыков	1,1
Потолочное	1,2

1. Определяется расход электродов и сварочной проволоки:

Мэ=Мн·Кэ·Кп, кг,

где М_н - масса наплавленного металла, кг.;

К_э - коэффициент потерь или расход электродов и проволоки на 1 кг. наплав­ленного металла;

К_п - коэффициент, зависящий от положения сварки.

При ручной дуговой сварке труб можно также руководствоваться усредненными нормами расхода, приведенными в табл. 9 и 10.

Таблица 9.

Диаметр труб мм	Толщина стенки труб, мм
2,5				б
	0,017	0,02	0,026	0,034	0,043	0,053	0,063
	0.021	0,025	0,034	0,044	0,055	0,068	0,083
	0.025	0,029	0,04	0,052	0,066	0,082	0,099
	0.028	0,033	0.044	0,058	0,073	0,091	0,11	0,132	0,171
	-	0,046	0,06	0,078	0,1	0,124	0,152	0,182	0,24	0,27	0,31
	-	-	0,079	0,104	0,133	0,167	0,2	0,25		0.37	0,43	0,57	0,7
	-	-	0,093	0,122	0,157	0,196	0,24	0,29	0,38	0,44	0,5	0,67	0,83
	-	-	0,106	0,14	0,18	0,23	0,28	0,33	0,43	0,5	0,58	0,78	0,96
	-	-	0,113	0,148	0,19	0,24	0,29	0,35	0,46	0,53	0,62	0,82	1,02
	-	-	-	0,22	0,28	0,46	0,54	0,62	0,75	0,85	0,95	1,57	1,84
	-	-	-	0,23	0,3	0,49	0,57	0,65	0,79	0,85	1,0	1,86	1,96
	-	-	-	0,27	0,34	0,56	0,66	0,76	0,92	1,04	1,16	1,93	2,3
	-	-	-	-	0,39	0,69	0,74	0,86	1,04	1,17	1,32	2,2	2,6
	-	-	-	-	-	0,82	0,93	1,07	1,31	1,47	1,65	2,8	3,3
	-	-	-	-	-	-	-	1,49	1,81	2,0	2,3	3,8	4,5
	-	-	-	-	-	-	-	1,68	2,0	2,3	2,6	4,3	5,1
	-	-	-	-	-	-	-	2,1	2,5	2,9	3,1	5,4	-

При автоматической сварке под флюсом потери электродной проволоки на угар и разбрызгивание практически отсутствуют. Расход электродной проволоки принимается равным массе наплавленного металла шва с учетом 3% непроизводительных потерь на об­рубку концов проволоки при зарядке кассет, на неиспользованные концы и т.д.

2. Расчет расхода электроэнергии проводится в зависимости от количества наплав­ленного металла. Средний расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при свар­ке сварочным трансформатором составляет 3,5-4 кВт.ч, при работе от однопостового гене­ратора постоянного тока 8-10 кВт-ч.

Таблица 10. Расход электродов для сварки труб большого диаметра, кг

Диаметр труб	Толщина стенки труб, мм труб, мм	Подварка
	-	2,4	2,9	3,3	3,7	6,2	-	1,025
	-	2,5	3,0	3,4	3,8	6,5	-	1,07
	-	2,9	3,5	3,9	4,4	7,4	-	1,23
	-	3,3		4,5		8,4	-	1,4
	3,2	-	4,4	-	5,6	-	-	1,572
	3,5	-	4,9	-	6,3	-	-	1,742
	4,2	-	5,9	-	7,5	-	-	2,085
	4,5	-	6,4	-	8,1	13,6	-	2,26
	4,9	-	6,9	-	8,7	14,7	-	2,43
	5,5	-	7,7	-	9,8	16,5	21,1	2,74
	-	-	9,7	-	12,3	20,7	28,7	3,42
	-	-	10,6	-	13,5	22,8	29,3	3,76

Более точно расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при сварке варочным трансформатором подсчитывается по формуле:

А = U/η •α_н, кВт.ч/кг

где А - расход электроэнергии, кВт.ч/кг;

U - напряжение дуги, В;

η - к.п.д. трансформатора;

α_н - коэффициент наплавки, г/(А-ч).

Расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла при ручной сварке на посто­янном токе: А = (U/η·а_н) -С_х, кВт.ч/кг

где С_х - коэффициент, учитывающий расход электрической энергии за время холо­стого хода сварочного агрегата (С_х = 1,17).

Расход электроэнергии при автоматической сварке под слоем флюса (для перемен­ного тока): A =(UI_св /1000· η)· (Т_осн/60)

где Iсв - сварочный ток, А;

Тосн - основное время сварки, мин;

η - к.п.д. источника питания дуги (η = 0,75).

Для постоянного тока удельный расход электроэнергии, рассчитанный по укрупнен­ным данным, составляет 6-7 кВт-ч на 1 кг наплавленного металла, для переменного тока- 3-4 кВт-ч.

Расход электроэнергии при контактной сварке определяют путем замеров фактиче­ского расхода на сварной стык или по формуле (удельная потребляемая мощность в любой момент времени постоянна)

А =0,523 ·v^-017

где А - расход электроэнергии на оплавление 1 кг труб. кВт.ч/кг;
v - скорость оплавления, см/с.