Режим заварки дефектов

Вид слоя сварного шва	Сила тока, А, при диаметре электрода, мм
2,5	3,0¸3,25	4,0
Первый наплавочный, контурный	75¸90	100¸120	–
Заполняющий, облицовочный	–	100¸120	140¸160

При заварке дефектов количество направляемых слоев должно составлять не менее двух (без учета контурного слоя шва). Сварка выполняется валиками шириной не более 20мм с взаимным перекрытием не менее3 мм. Контурный слой шва выполняется с колебаниями перпендикулярно к граничной линии (рис. 9.9.г), при этом ширина данного шва , составляет от 8 до 14 мм. Сварные швы накладываются плотно с мелкой чешуйчатостью (0,5¸0,7 мм), что обеспечивает плавный переход к основному металлу трубы.

После завершения заварки дефектного участка трубы наружная поверхность наплавки обрабатывается механическим методом, при этом поверхность должна быть ровной, без видимой чешуйчатости, усиление – равномерным по всей площади. Высота усиления должна находиться в пределах от 0,7 до 1,5мм (рис. 9.10) и контролироваться с помощью индикатора.

Рис. 9.10. Механическая обработка наплавленного участка

Таким образом, производится сварка (заварка) одиночных каверн.

Групповыми кавернами считается скопление каверн не менее 10 на 100 см² поверхности трубы.

При диаметре и глубине групповых каверн, заметно ослабляющих стенку трубы, часть стенки трубы с кавернами вырезается и на ее место вваривается заплатка заподлицо с поверхностью трубы, [23].

Заплатка для вварки заподлицо с поверхностью труб изготавливается овальной формы из труб с толщиной стенок, равной толщине стенок ремонтируемого газопровода, из стали той же марки или с такими же физико-механическими характеристиками. Размеры заплат должны быть шириной не более 250мм (по кольцу трубы), но не более половины диаметра трубы, и длиной не более 350 мм (по оси). Минимальный размер заплат: ширина – 100 мм, длина – 150 мм (по тем же направлениям). Во всех случаях между длиной и шириной заплаты должна быть разница в пределах 50¸100 мм.

Размеры ввариваемых заплат при ремонте газопроводов различных диаметров приведены в табл. 9.10.

Таблица 9.10

Размеры ввариваемых заплат

Диаметр газопровода, мм	Размеры ввариваемой заплаты (патрубка), мм	Периметр сварного шва, м
325¸426	110´160	0,54
529¸630	160´210	0,74
720¸820	210´260	0,94
1020¸1220	260´310	1,14
	патрубок Ø=325	1,02

Края ввариваемых заплат обрезаются со скосом кромок. Отверстие в трубе вырезается по форме заплаты также со скосом кромок. На кромках заплаты и отверстия делается притупление. Для обеспечения полного провара заплаты ввариваются с подкладными кольцами (рис. 9.11.а).

Подкладное кольцо изготавливается из листовой стали толщиной 3¸4 мм и шириной 20¸30 мм и приваривается к заплатке с внутренней стороны так, чтобы его края выступали за края заплаты на 10¸12 мм. Зазор между кромками заплаты и трубы для обеспечения провара должен составлять 2¸5 мм. Заплата заваривается электродами типа УОНИ 13/55. При толщине заплаты до 12 мм сварной шов заваривается в три слоя. Корень шва выполняется электродами диаметром 3 мм, последующие слои – электродами диаметром 3¸4 мм. Сварка выполняется обратно – ступенчатым швом по всему периметру заплаты в три-четыре ступени (рис. 9.11.б). Для прижатия заплаты к трубе на время прихватки используются устанавливаемым над отверстием приспособлением, представляющим собой П-образную скобу с винтом посередине, снабженным захватным устройством. На заплате для этого также приваривается маленькая скоба.

Рис. 9.11. Вварка заплаты в газопровод и выполнение сварного шва:

а – вварка заплати; б – неправильное выполнение шва;

в – правильное, обратноступенчатое; 1 – заплата; 2 – подкладное кольцо

Во ВНИИГАЗе проведены экспериментальные исследования возможности ремонта дефектов способами заварки и вварки заплат на различной стадии эксплуатации газопроводов.

Рис. 9.12. Схема расположения надрезов и заплат:

А = В = С =500 мм; D =1500 мм; L =9360 мм

расстояние между концентраторами по периметру – 200 мм

Для исследований была отобрана труба диаметром 820 и толщиной стенки 9 мм, изготовленная из стали 19Г и находившаяся в эксплуатации 27 лет, со следующими характеристиками:

ü продольные напряжения s_т = 407 МПа, s_вр =555 МПа;

ü поперечные напряжения s_т = 456 МПа, s_вр = 557 МПа.

На наружную поверхность трубы было нанесено 5 одинаковых надрезов: с длиной – 200; глубиной – 3,5 и шириной 3 мм. Схема нанесения надрезов показана на рис. 9.12.

Для приближения к условиям эксплуатации трубу подвергли гидравлическим испытаниям в циклическом режиме. Размах циклов составлял: P_min = 2,0 МПа; P_max = 4,0 МПа.

Анализ состояния трубы проводился поэтапно после выдержки под нагрузкой в 200 циклов.

Надрез №5 был заверен до начала испытаний последовательно на каждом этапе заваривался один надрез, вырезалось окно размером 150´200 мм и вваривалась заплата. После 600 циклов были заварены четыре надреза (№№ 2,3,4,5) и вварены заплаты №№ 6,7,8. Затем трубу подвергли нагрузке в 5000 циклов, после чего надрез №1 был вырезан и вместо него была вварена заплата. Последовательность ремонта надрезов и вварки заплат приведена в табл. 9.11.

Таблица 9.11