Технология автоматической сварки порошковой проволокой в среде защитных газов головками системы М300-С или М300

Область применения, особенности технологии и оборудования

 

5.7.1.1 Способ автоматической односторонней сварки порошковой проволокой в среде защитных газов головками системы М300-С (М300) предназначен для сварки всех слоев, либо заполняющих и облицовочного слоев шва неповоротных стыков труб диаметром 426¸1220 мм с толщинами стенок 12 мм и более.

 

5.7.1.2 Способ сварки головками М300-С и М300 заполняющих и облицовочного слоев применяется в комбинации с двумя способами выполнения корневого слоя шва:

- механизированная сварка проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа методом SТТ (раздел 5.8 настоящего РД);

- ручная дуговая сварка электродами с основным или целлюлозным видами покрытия (раздел 5.10 настоящего РД).

 

5.7.1.3 Основным элементом сварочной системы М300-С или М300 является наружная универсальная сварочная головка.

Система управления головками построена на базе микропроцессора, что позволяет учитывать особенности технологии сварки стыка в целом и/или каждого слоя в отдельности, как при настройке головки, так и во время сварки.

Головка может быть запрограммирована на сварку любого одного, нескольких или всех слоев шва. При этом настроенные сварочные режимы сохраняются в памяти головки неограниченно долго. Головка М300 позволяет сохранить четыре режима, М300-С – до 36. При использовании варианта с настройкой нескольких режимов сварщику-оператору при переходе к сварке следующего слоя достаточно выбрать нужный режим на блоке управления.

Сварочная головка М300-С является новейшей модификацией головок данной серии, при этом ее отличает более высокая степень автоматизации управления, что, в свою очередь позволяет в максимальной степени учитывать конкретные особенности и условия сварки.

 

Основными особенностями головок М300-С являются:

- постоянный мониторинг и поддержание стабильности параметров режима во время сварки с помощью микропроцессорной системы управления;

- возможность гибкой настройки головки на сварку конкретного слоя сварного шва;

- ограничение доступа к несанкционированному изменению сварочных параметров.

Сварка головками М300-С и М300 производится в разделку кромок, представленную на рис. 5.7.1.

 

                                                                       

                                                                S £15 мм; a = 30⁰_-5º; D=1,8 ± 0,8 мм

                                                                         

                                                                                                   

 

 

                                                             

                                                                     a = 16⁰_-5º b = 35⁰_-5º D=1,8 ± 0,8 мм

 

Рис. 5.7.1. Форма и геометрические параметры заводской разделки кромок труб (в соответствии с ОТТ-08.00-60.30.00-КТН-013-1-04)

Геометрические параметры:

В = 9 ± 0,5 для толщины стенки 15 < S £ 19 мм.

В = 10 ± 0,5 для толщины стенки 19 < S £ 21,5 мм.

В = 12 ± 0,5 для толщины стенки 21,5 < S £ 27 мм.

Состав оборудования

5.7.2.1 Система М300-С (М300) комплектуется следующими основными единицами оборудования одной сварочной станции (двух постов сварки):

- универсальные сварочные головки (левого и правого исполнения) –  2 шт.;

- распределительная коробка электропитания, предназначенная для сопряжения сварочной головки с источником питания и баллоном с газом – 2 шт.;

- сварочный источник питания (Lincoln DC-400; Lincoln Invertec V350-pro) – 2 шт.;

- газовый редуктор с расходомером и подогревателем – 2 шт.;

- баллон с газом – 2 шт.;

- комплект соединительных кабелей и шлангов – 2 шт.;

- направляющий пояс для перемещения сварочных головок по стыку – 1 шт.;

- защитная палатка-укрытие – 1 шт.

 

Для обеспечения сварки в трассовых условиях должен быть использован агрегат энергообеспечения на базе колесных или гусеничных тракторов, на шасси которых смонтированы источники сварочного тока, рампы для баллонов с газом и другое необходимое вспомогательное оборудование. Агрегат должен быть оборудован грузоподъемной стрелой для перемещения и установки на свариваемый стык защитной палатки.

 

5.7.2.2 Установка сварочных параметров осуществляется на блоке управления сварочной головки.

При настройке различают три группы параметров:

- параметры, определяющие работу механизмов головки (только для  М300-С);

- вспомогательные сварочные параметры;

- основные сварочные параметры.

 

К параметрам, определяющим работу механизмов головки, относятся такие, как установка диаметра трубы, установка диаметра направляющего пояса, типа сварочной головки (левого или правого исполнения) и другие.

К вспомогательным сварочным параметрам относятся: время заварки кратера, время отжига проволоки, время опережения подачи газа (для М300-С), время задержки подачи газа (для М300-С), время задержки начала движения по стыку (для М300-С).

 

К основным сварочным параметрам, устанавливаемым на головке, относятся:

· скорость и направление сварки;

· скорость подачи электродной проволоки;

· ширина и частота колебаний электродной проволоки и время задержки электрода в крайних положениях (слева и справа);

· угол наклона электрода;

· вылет электрода.

Сварочные материалы

 

Перечень аттестованных марок порошковые проволок для сталей различных прочностных групп приведен в таблице 8.7 настоящего РД.

Требование к смесям газов приведены в таблице 8.8 настоящего РД.

Технология сварки

 

5.7.4.1Технологический процесс сварки заполняющих и облицовочного слоев шва порошковой проволокой неповоротных стыков труб с применением головок системы М300 или М300-С состоит из следующих основных операций:

- настройка сварочных головок путем установки через меню требуемых параметров работы механизмов головки (для М300-С), а также вспомогательных и основных сварочных параметров. Также производится установка необходимых параметров на источнике сварочного тока и газовом редукторе;

- установка направляющего пояса с помощью специального шаблона;

- установка сварочных головок на направляющий пояс и корректировка их положения относительно оси свариваемого стыка. В процессе работы выполняется периодический контроль параметров режима и, при необходимости, их корректировка;

- сварка первого заполняющего слоя («горячего прохода») методом «на спуск» или «на подъем». Параметры режимов представлены в таблицах 5.7.1-5.7.2;

- сварка «на подъем» заполняющих и облицовочного слоев шва на параметрах режима, представленных в таблице 5.7.1.

 

5.7.4.2 Процесс сварки порошковой проволокой в среде защитных газов, должен осуществляется на жесткой вольтамперной характеристике, постоянном токе обратной полярности.

 

Таблица 5.7.1 – Параметры режима автоматической сварки стыков труб головками системы М300, М300-С для проволоки диаметром 1,32 мм (1,4 мм)

 

Параметры*	Наименование слоя шва
	Первый заполняющий  («горячий проход»)		Последующие заполняющие	Облицовочный
Направление сварки	на спуск	на подъем	на подъем	на подъем
Скорость сварки, м/ч (дюйм/мин)	27±3 (18±2)	12,2-19,8 (8-13)	7,6-16,8 (5-11)	6,9-13,7 (4,5-9)
Диаметр проволоки, мм (дюйм)	1,32 (0,052)	1,32 (0,052)	1,32 (0,052)	1,32 (0,052)
Скорость подачи проволоки, м/мин. (дюйм/мин)	5,1-5,6 (200-220)	4,3-5,3 (170-210)	5,8-6,6 (230-260)	4,8-5,3 (190-210)
Вылет электрода, мм	8-12	8-12	8-12	8-15
Сила тока, А	190-220	160-200	220-250	190-215
Тип и полярность тока	постоянный; обратная	постоянный; обратная	постоянный; обратная	постоянный; обратная
Напряжение на дуге, В	20,5-22,5	20,5-22,5	21-23	20-22
Защитный газ	75% Ar + 25% CO2	75% Ar + 25% CO2	75% Ar + 25% CO2	75% Ar + 25% CO2
Расход защитного газа, л/мин.	32-42	32-42	32-42	32-42
Частота колебаний электрода, бит/мин	130-160	90-120	80-100	90-120
Амплитуда колебаний электрода, мм	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки
Время задержки электрода на кромках, сек	0	0-0,1	0-0,6	0-0,6
Угол наклона электрода (вперед), град.	0-7	0-7	0-7	0-7
Примечание – Параметры режимов сварки должны быть откорректированы при подготовке к производственной аттестации технологии. В процессе проведения аттестации все параметры должны быть зафиксированы и при положительных результатах аттестации внесены в операционно-технологическую карту.

 

5.7.4.3 Автоматическая сварка каждого слоя шва производится двумя сварщиками-операторами, при этом каждый оператор сваривает полупериметр трубы.

 

5.7.4.4 Перед сваркой «горячего прохода» необходимо произвести обработку шлифкругом поверхности корневого слоя шва до придания ему плоской формы.

 

5.7.4.5 Следует соблюдать следующую последовательность выполнения слоев шва стыков труб диаметром 1020-1220 мм:

- «горячий проход» (при сварке «на спуск») – второй оператор начинает сварку после того, как первый оператор сварил участок периметра длиной не менее 1 м;

- «горячий проход» (при сварке «на подъем»), заполняющие и облицовочный слои шва – второй оператор начинает сварку после того, как первый оператор сварил участок периметра длиной не менее 0,5 м. Для обеспечения синхронности работы допускается одному из сварщиков-операторов начинать сварку в пространственном положении 3.00-2.00 час, выполняя сварку на участке 3.00-0.00 час, а затем на участке 6.00-3.00 час.

 

5.7.4.10 Интервал времени между завершением корневого слоя шва и началом автоматической сварки горячего прохода не должен превышать 10 мин.

 

5.7.4.11 Количество заполняющих слоев определяется толщиной стенки трубы и отражается в операционной технологической карте. Амплитуду колебаний при сварке облицовочного шва выбирают из расчета перекрытия швом разделки по ширине на 1,0-2,5 мм в каждую сторону.

 

5.7.4.12 В процессе сварки заполняющих слоев шва участки замков при необходимости зашлифовываются.

 

Таблица 5.7.2 – Параметры режима автоматической сварки стыков труб диаметром 1020¸1220 мм головками системы М300, М300-С для проволоки диаметром 1,2 мм

Параметры*	Наименование слоя шва
	Первый заполняющий  («горячий проход»)		Последующие заполняющие	Облицовочный
1	2	3	4	5
Направление сварки	на спуск	на подъем	на подъем	на подъем
Скорость сварки, м/ч (дюйм/мин)	27±3 (18±2)	12,2-19,8 (8-13)	7,6-16,8 (5-11)	6,9-13,7 (4,5-9)
Диаметр проволоки, мм (дюйм)	1,14 (0,045)	1,14 (0,045)	1,14 (0,045)	1,14 (0,045)
Скорость подачи проволоки, м/мин. (дюйм/мин)	6,9-7,4 (270-290)	5,6-7,1 (220-280)	7,6-8,6 (300-340)	6,6-7,1 (260-280)
Вылет электрода, мм	8-12	8-12	8-12	8-15
Сила тока, А	190-220	160-200	220-250	190-215
Тип и полярность тока	постоянный; обратная	постоянный; обратная	постоянный; обратная	постоянный; обратная
Напряжение на дуге, В	20,5-22,5	20,5-22,5	21-23	20-22
Защитный газ	75%Ar + 25%CO2	75%Ar + 25%CO2	75%Ar + 25%CO2	75%Ar + 25%CO2

Продолжение таблицы 5.7.2

 

1	2	3	4	5
Расход защитного газа, л/мин.	32-42	32-42	32-42	32-42
Частота колебаний электрода, бит/мин	130-160	90-120	80-100	90-120
Амплитуда колебаний электрода, мм	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки	Устанавлива-ется по ширине разделки
Время задержки электрода на кромках, сек	0	0-0,1	0-0,6	0-0,6
Угол наклона электрода (вперед),  град.	0-7	0-7	0-7	0-7
Примечание – Параметры режимов сварки должны быть откорректированы при подготовке к производственной аттестации технологии. В процессе проведения аттестации все параметры должны быть зафиксированы и при положительных результатах аттестации внесены в операционно-технологическую карту.