13.3.Контактная сварка труб

При контактной сварке стыков труб оплавлением сварное соединение получается одновременно по всему периметру стыка, что создает лучшие условия для механизации и достижения высокой производительности сварочных работ.

Применяются два способа сварки стыков труб; базо­вый и трассовый. На полевых базах производят сварку труб в трехтрубные секции стационарными трубосвароч­ными контактными установками типа ТКУС (рис. 121).

Рис.121. Схема трубосварочной базы с использованием контактной сварки типа ТКУС

Тру­бы, укладываемые трубоукладчиками 2, с наклонного стел­лажа 1 подаются отсекателем 3 на место 4 зачистки по­верхности труб контактной кольцевой полосы. Зачищенная труба перегружателем подается на роликовый конвейер 5 (рис.121) и затем роликами продольного пере­мещения на роликовый конвейер 11, надеваясь при этом на штангу 10 с гратоснимателем 8. Конец трубы зажимает­ся в сварочной головке 16, соединенной с гидропневмосистемой 15. Место сварки укрыто палаткой 9. Управление процессом сварки осуществляют с пульта 13. На базе име­ется передвижная электростанция 14. Вторая труба после зачистки тоже подается в сварочную головку, и произво­дится сварка. В горячем состоянии удаляют внутренний грат при помощи гратоснимателя 8, включая механизм продольного хода 12. Затем секция перемещается к меха­низму 7 удаления наружного грата и в конец стенда. На роликовый конвейер 11 подается еще одна труба и при­варивается к двухтрубной секции. Готовая трехтрубная секция поступает на стеллаж 6 готовой продукции.

Сварочная головка обеспечивает зажим трубы, центровку труб, перемещение трубы в осевом направлении при оплавлении и осадку при сварке. Головки разделяются на: наружные, сварочный трансформатор и все механизмы ко­торых расположены снаружи свариваемых труб; комби­нированные, в которых силовые механизмы центровки и осадки располагаются внутри трубы, а сварочные транс­форматоры и токоподводящие механизмы — снаружи; внутритрубные, в которых все силовые механизмы и сва­рочный трансформатор располагаются внутри свариваемых труб. Наружные головки (машины) применяют для свар­ки труб относительно малых диаметров (от114 до 530мм). Для сварки труб большого диаметра наружные головки делаются громоздкими и тяжелыми. Доступ для осмотра свариваемого стыка становится затруднительным. Комби­нированные головки применяют для сварки труб средних диаметров (от 720 до 1020мм) в стационарных условиях. Внутритрубные машины применяют для сварки труб боль­ших диаметров (больше 1220мм) как в стационарных, так и в трассовых условиях, когда машина последователь­но передвигается от стыка к стыку.

Сварочный трансформатор наружных головок имеет кольцевой сердечник; первичную обмот­ку, равномерно или дискретно распре­деленную на сердечнике; вторичный виток, служащий также и для защиты первичной обмотки от брызг расплав­ленного металла. Концы вторичного витка прикреплены к медным контактным токоподводящим башмакам, при­жимающимся к наружной поверхности труб. Сварочный ток проходит по вторичному витку через металл труб и стык между ними.

Зачистку поверхности трубы для обеспечения надеж­ного электрического контакта между поверхностью транс­форматора и токоподводящими башмаками осуществля­ют абразивным инструментом зачистной маши­ны. Она имеет полый ротор, электродвигатель с редук­тором, рычаги с абразивным инструментом, повора­чивающиеся относительно оси, противовесы и пружи­ны. Противовесами регулируется сила прижатия абра­зивного инструмента. При остановке ротора абразивный инструмент под действием пружин отходит от поверхнос­ти трубы. Зачистные машины установок типа ТКУС обес­печивают зачистку до металлического блеска полосы шириной 60-80мм на расстоянии 100-200мм от кон­цов труб.

Образовавшийся при сварке грат снаружи и внутри трубы удаляют на установках типа ТКУС в горячем состоя­нии при температуре 800-1400 °С. Внутренний гратосниматель состоит из водила, на котором укреп­лены бойки, удерживающиеся пружинами. Грат сби­вается бойками, прижимающимися к поверхности грата центробежными силами при вращении вала. Удаление на­ружного грата осуществляется аналогичным устройством . Принцип действия устройства такой же, как и у машины для зачистки контактных полос.

Для сварки труб большого диаметра (1420мм и больше) целесообразно использование сварочных голо­вок, расположенных внутри трубы. Такие внутритрубные машины имеют кольцевой транс­форматор с магнитопроводом, вторичным витком и контактными башмаками. Передвижная установка "Север-1" (рис.122).

Рис.122. Внутритрубная установка “Север-1” для сборки и сварки стыков магистральных трубопроводов большого диаметра

Сконструированная по такому принци­пу, имеет механизм перемещения 1, внутренний гратосниматель 2 и электродвигатели 3 с насосной установкой 4, смонтированные в заднем блоке, соединенном с передней сварочной частью шарниром, закрытым кожухом 6. Хо­довая часть состоит из приводных роликов, расположен­ных по окружности и прижимаемых к внутренней поверх­ности трубы для создания тягового усилия. Поддержи­вающие ролики 5 расположены равномерно по длине. Внутритрубный центратор с распорными патронами 7 и 8 создает суммарное радиальное усилие 10-14 МН, что обеспечивает передачу усилия осадки при сварке до 4 МН.

Сварка труб осуществляется следующим образом. Ма­шина заводится в свариваемую трубу так, чтобы торец трубы располагался посередине зазора между токоподво­дящими вкладышами 6 (рис.123).

Рис.123. Сварочная головка внутритрубной машины

При срабатывании ци­линдров 12 корпус цилиндра перемещается вместе с тележ­кой 11 и распорным кольцом 9, поворачивает серьгами 8 рычаги 10 в радиальном направлении, и прижимные вкладыши 7 зажимают изнутри свариваемую трубу. Коль­цевой сварочный трансформатор 5 жестко установлен на штанге 3, в полости которой расположены токоподводя­щие силовые кабели трансформатора и кабели управле­ния. Вторичный виток трансформатора гибкими шинами соединен с токоподводящими вкладышами 6, которые в этот момент тоже прижимаются к трубе.

Вторая труба надвигается до упора в торец первой. Зажатие вторым зажимом происходит аналогично, только штоки цилиндров отталкиваются не от неподвижного бло­ка, а от фланца обоймы 2. Затем включается сварочный трансформатор, срабатывает цилиндр 1 осадки, и подвиж­ный зажим 4 подает трубу к трубе. Под воздействием сварочного тока торцы труб оплавляются и разогреваются. После достаточного разогрева, определяемого программой сварки, происходит осадка. После сварки механизмы воз­вращаются в исходное положение, и машина с помощью своего механизма перемещения передвигается к следую­щему стыку. Внутренний грат удаляется при подходе гратоснимателя 2 (см. рис.122) к стыку. Наружный грат удаляют навесным агрегатом, имеющим шесть фрезерных головок, каждая из которых очищает свой сектор трубы. Агрегат подвешивается на стреле трубоукладчика.

Зачистка контактных полос перед сваркой осущест­вляется отдельным агрегатом, подвешенным на стреле трубоукладчика и имеющим четыре рабочих головки с иглофрезами. Время очистки полосы 80 с. Производитель­ность внутритрубной машины 6 стыков в час.

При работе внутритрубной машины на трас­се участок оснащен тракторами с подъемной стрелой, трубоукладчиком, передвижной электростанцией, трактором с подвесной машиной для зачистки контакт­ной полосы на внутренней поверхности трубы и индукто­ром для термообработки стыков. Для подключения внутритрубной машины к электростанции предусмотре­ны кабель, штепсельный разъем и кабель-удлини­тель.