- Технология и техника дуговой и электрошлаковой сварки
- 1. Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей
- 2. Сварка низколегированных теплоустойчивых сталей
- 3. Сварка среднеуглеродистых и среднелегированных сталей
- 4. Сварка высоколегированных сталей и сплавов
- 5. Сварка разнородных сталей и сплавов
6. Технологические особенности сварки труб
- 7. Технология и техника сварки чугуна
- 8. Сварка цветных металлов
- 9. Технология наплавки, напыления и металлизации
Выбор материалов для изготовления трубопроводов и технология выполнения сборочно-сварочных работ зависит от назначения, характера транспортируемых по ним сред, территориального размещения и рабочих параметров, в первую очередь давления и температуры. Разделка кромок труб и деталей трубопроводов под сварку приведены в ГОСТ 16037-80.
С учетом перечисленных факторов способы сварки трубопроводов и сварочные материалы необходимо выбирать согласно табл. 72. В некоторых случаях прихватка и сварка изделий из этих сталей ведутся с предварительным подогревом в соответствии с табл. 73. Корневой шов должен быть надежно проварен без дефектов, что достигается специальными приемами (74).
Таблица 72. Связь между составом свариваемых сталей и марками электродных материалов, используемых при монтаже и ремонте труб, котлов и трубопроводов ТЭС
| Марка стали свариваемых элементов | Электродные материалы для сварки | ||||
| ручной | в среде | под флюсом | |||
| Ar | CO2 | проволока | флюс | ||
| Ст 10, 15, 20, Ст2кп, Ст2сп, Ст2пс, Ст3кп, Ст3пс, Ст3Гпс | МР-3, ОЗС-4, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, ТМУ-21У, ЦУ-5, АНО-6 | Св-08Г2С, Св-08ГС | Св-08А, Св-08АА, Св-08ГС | АН-348А | |
| Ст4сп, 15Л, 20Л, 25Л | УОНИ-13/45, ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У | ||||
| 15ГС,16ГС, 17ГС, 09Г2С, 10Г2С1, 14ХГС, 20ГСЛ | ЦУ-5, УОНИ-13/55, ТМУ-21У | Св-08ГС, Св-10Г2, Св-08ГА | |||
| 12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ, 15Х2М1, 12Х2МФСР | ТМЛ-1У, ЦЛ-39, ТМЛ-3У | Св-08МХ, Св-08ХМ | — | Св-10ХМ | АН-22 |
| 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ | ЦЛ-20, ТМЛ-3У, ЦЛ-45, ЦЛ-39 | Св-08ХМФА, Св-08ХГСМФА | — | Св-08ХМФ | |
| 12Х11В2МФ * (ЭИ756) | ЭА-400/10у, ЭА-400/10т | Св-04Х19Н11М3 | — | — | — |
| 08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т | ЦТ-26, ЭА-400/10у, ЭА-400/10т, ЭА-395/9, ЦТ-15 | Св-04Х19Н11М3, Св-10Х16Н25АМ6 | — | Св-07Х19Н9ТЮ | АН-26 |
| 20Х20Н14С2 (ЭИ211) ** | НИАТ-5, ЭА-395/9, ОЗЛ-6, ЗИО-8; ЭА-400/10у, ЭА-400/10т | — | — | — | — |
| 20Х23Н13, (ЭИ319) ** , 20Х23Н18 (ЭИ417), 08Х13, 12Х13 | ОЗЛ-6; ЗИО-8, ЭА-400/10у, ЭА-400/10т, НИАТ-5, ЭА-395/9, ОЗЛ-6, ЦЛ-9 | — | — | — | — |
* Для сварки труб диаметром менее 100 мм. ** Для приварки креплений к трубам.
Таблица 73. Зависимость между составом и толщиной стали и температурой подогрева стыков стальных труб при сварке согласно РТМ-1С-89
| Марка | s, мм | Температура подогрева, °С | |
| при прихватке стыка | при сварке | ||
| 15Х1МФ, 15Х1М1ФЛ | Более 10 | 250…300 | 300…350 |
| 12Х2МФС, 12Х2МФБ | Не более 10 | 200…250 | 300…350 (s > 6мм) |
| 12Х1МФ, 20ХМФЛ | Более 10 | 200…250 | 250…300 |
| 12МХ, 15МХ, 20ХМЛ, 12Х2М1 | Более 10 | — | 250…300 |
| 15ГС, 16ГС, 17ГС, 14ГН, 10Г2С1, 09Г2С, 14ХГС, 15Г6, 15Г2С, 20ГСЛ | Более 30 | — | Не менее 200 |
| 15Л, 20Л, 25Л, углеродистая сталь (С> 0,24%) | Более 30 | — | Не менее 150 |
| Ст2, Ст3, Ст3Г, Ст4, Ст10, Ст15, Ст20 | Более 30 | — | Не менее 100 |
Таблица 74. Способы обеспечения надежного провара корня шва при сварке трубопроводов
| Способ | Характеристика или назначение |
| Ручная дуговая сварка корня шва «на весу» | Применение электродов малого диаметра 2,5…3 мм |
| Ручная аргонодуговая сварка корня шва «на весу» | Надежное формирование корневого слоя. Защита обратной стороны шва аргоном |
| Подварка корня шва изнутри трубы | Возможен при диаметре труб более 700 мм, также при сварке секторных отводов или коротких труб диаметром более 300…400 мм. Увеличивается трудоемкость сварки |
| Дуговая сварка под флюсом на флюсовой подушке или флюсомедной подкладке | Сварка секций трубопроводов, обечаек и секций водоводов, крупногабаритных отводов, продольных швов труб и т. д. |
| Полуавтоматическая сварка в углекислом газе корня шва «на весу» | Сварка проволокой малого диаметра 0,8…1,2 мм |
Наибольшее распространение получила ручная дуговая сварка покрытыми электродами (табл. 7—2.11) и ручная аргонодуговая сварка (табл. 75). Сварка трубопроводов общего назначения выполняется полуавтоматами в среде СО2 и порошковой проволокой (табл. 76—9.78).
Таблица 75. Параметры режима ручной аргонодуговой сварки стыков
| Объект сварки | s, мм | Число проходов | d, мм | Iсв, А | QAr (без поддува), л/мин | |
| вольфрамового электрода | присадочной проволоки | |||||
| Трубы поверхностей нагрева котлов ТЭС | ||||||
| Стали перлитного класса марок 12Х1МФ, 15ХМ, 20 и т. п. | 4…6 | 1 (корневой слой) | 2…3 | 1,6…2 | 70…100 | 6…10 |
| Трубопроводы пара и воды ТЭС | ||||||
| Стали 15Х1М1Ф, 12Х1МФ, 15ГС, 20 и т. п. | 10…70 | 1 (корневой слой; приварка подкладного кольца) | 2,5…3 | 1,6…2 | 110…130 (прихватка на 90…110 А) | 6…12 |
| Трубные системы АЭС | ||||||
| Стали перлитного класса марок 20, 12Х1МФ и т. п. | 3…4 5…7 | 2 2…3 | 2…2,5 2,5…3 | 1,6…2 2…3 | 60…80 80…130 | 6…8 8…12 |
| Аустенитные стали марок 08Х18Н10Т, 10Х18Н9 и т. п. | 2 | 1…2 | 2 | 1,6…2 | 40…45 | 6…8 |
| 3…4 | 2 | 2…2,5 | 1,6…2 | 50…60 | 6…10 | |
| 5…6 | 2…3 | 2,5…3 | 2…3 | 70…120 | 10…20 | |
Таблица 76. Параметры режима полуавтоматической сварки в среде СО2 неповоротных стыков
| Наименование стыка | dэ, мм | Iсв, А | U, В |
| Вертикальный | 1,2 | 120…140 140…180 | 19…20 20…22 |
| Горизонтальный | 1,2 | 140…160 180…220 | 22…23 24…25 |
| 1,6 | 240…260 260…280 | 24…25 25…26 |
Таблица 77. Параметры режима полуавтоматической сварки в СО2 поворотных стыков
| s, мм | Число проходов | dэ, мм | Режимы сварки | |||
| Корневого слоя | последующих слоев | |||||
| Iсв, А | U, В | Iсв, А | U, В | |||
| 3…5 | 1 | 0,8 | 80…90 | 19…21 | — | — |
| 3…5 | 1 | 1,2 | 140…180 | 22…24 | — | — |
| 6…8 | 2 | 1,2 | 130…150 | 20…23 | 150…200 | 22…24 |
| 10…12 | 2 | 1,2 | 140…160 | 21…24 | 200…250 | 24…28 |
| 10…12 | 2 | 1,6 | 280…300 | 28…30 | 320…380 | 30…32 |
| 10…12 | 2 | 2,0 | 280…300 | 28…37 | 400…450 | 30…34 |
| 14…16 | 2…3 | 1,2 | 140…160 | 21…24 | 200…250 | 24…28 |
| 14…16 | 2 | 1,6 | 280…300 | 28…30 | 320…380 | 30…32 |
| 14…16 | 2 | 2,0 | 280…300 | 28…32 | 400…450 | 30…34 |
| 18…20 | 3…4 | 1,2 | 140…160 | 21…24 | 200…250 | 24…28 |
| 18…20 | 2…4 | 1,6 | 280…300 | 28…30 | 320…380 | 30…32 |
| 18…20 | 2…4 | 2,0 | 280…300 | 28…32 | 400…450 | 30…34 |
| 22…24 | 4…10 | 1,2 | 140…160 | 21…24 | 200…250 | 24…28 |
| 22…24 | 3…8 | 1,6 | 280…300 | 28…30 | 320…380 | 30…32 |
| 22…24 | 3…8 | 2,0 | 280…300 | 28…32 | 400…450 | 30…34 |
Примечание. Расход углекислого газа при сварке электродом 0,8…1,2 мм составляет 8…10 л/мин и при сварке электродом 1,6…2 мм около 16…20 л/мин. Вылет электрода 8…12 мм для диаметра 0,8…1,2 мм и 20…25 мм для диаметра 1,6…2 мм.
Таблица 78. Параметры режима полуавтоматической сварки порошковой проволокой поворотных стыков трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей
| s, мм | Тип соединения | Число слоев | Марка проволоки | dэ, мм | vп.э, м/ч | Iсв, А | U, В |
| 4…6 | Без скоса кромок | 1 | ПП-АН1 | 2,8 | 88…112 | 200…250 | 22…23 |
| 8 16 18 20 | С V-образной разделкой | 1 2 2…3 3 | 126 142 159 178 | 280 300 340 360 | 24 25 26 27 | ||
| 5…9 | Без скоса кромок | 1 | ПП-АН3 | 3 | 112…142 | 300…350 | 22…24 |
| 8…12 14…18 | С V-образной разделкой | 1…2 2…3 | 188…210 236…265 | 320…380 360…400 | 24…29 25…30 | ||
| 12…18 20…30 | 2 4…6 | ПП-АН4 | 2,5 | 363 210 | 400…450 280…320 | 28…32 25…30 | |
| 5…8 | Без скоса кромок | 1 | ПП-АН8 | 3 | 188…210 | 300…350 | 25…30 |
| 8…12 | С V-образной разделкой | 2 | 236…248 | 350…400 | 26…30 | ||
| 4…6 | Без скоса кромок | 1 | ПП-2ДСК | 2,3 | 88 | 180…200 | 22…24 |
| 8…20 | С V-образной разделкой | 2…6 | 142 | 250…300 | 22…26 |
Примечание. Расход углекислого газа 8…14 л/мин при сварке проволокой марок ПП-АН4 и ПП-АН8.
При сварке неповоротных стыков труб в зависимости от диаметра трубы и толщины стенки используют способ дуговой сварки с давлением без присадки (автоопрессовка) или обычную в среде аргона (табл. 79), а при сварке толстостенных труб сравнительно большого диаметра многослойные швы выполняют с колебаниями электрода в целях улучшения качества шва (табл. 80). Сварку под флюсом используют как при соединении труб (табл. 81, 82), так и для приварки фланцев к ним (табл. 83). Сварка труб магистральных трубопроводов большого диаметра обычно выполняется как вручную, так и под флюсом.
Таблица 79. Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных стыков тонкостенных труб из стали 08Х18Н10Т
| Способ сварки | Наружный диаметр и толщина свариваемых труб, мм | Номер прохода | Iсв, А _______ | U, В _______ | v, м/ч | Qг, л/мин ______ | Частота колебания электродом, мин–1 | |
| подачи электрода | сварки ________ | |||||||
| Автопрессовка без присадочной проволоки *1 | 14×2 | 1 (2…6) | 65…75 40…45 | 8…9 10…12 | — | 7,4…7,5 6,3 | 6…8 | — |
| 28×2 | 1 (2…5) | 70…75 40…45 | 9…10 10…12 | — | 7,5…7,8 18…20 | 6…8 | — | |
| 32×2,5 | 1 (2…5) | 70…75 45…55 | 9…10 10…12 | — | 7…7,3 18…20 | 6…8 | — | |
| 57×3,5 | 1 (2…5) | 80…85 70…75 | 9…10 10…12 | — | 8,5…8,7 20…22 | 8…10 | — | |
| 57×3,5 | 1 (2…5) | 75…80 *2 | 8…9 9…11 | — | 7,8…8 10,5…11 | 8…10 | — | |
| 57×3,5 | 1 (2…5) | 100…105 75…80 | 8…10 9…11 | — | 7…7,5 10,5…11 | 8…10 | — | |
| Непрерывной дугой с присадочной проволокой диаметром 1,2…1,6 мм | 57×3,5 | 1 2 | 100…105 90…100 | 8…10 10…12 | — 11…12 | 7…7,5 7…7,2 | 8…10 8…10 | — 65…70 |
| 76×4 | 1 2 | 105…110 100…105 | 8…9 10…12 | — 14…16 | 8,3…8,5 7…7,4 | 8…10 8…10 | — 65…70 | |
| 108×6 | 1 2…3 | 110…120 130…145 | 9…11 10…12 | — 20…33 | 10…12 10…12 | 10…12 10…12 | — 50…60 | |
| 159×10 | 1 2…5 | 165…170 170…175 | 10…11 10…12 | — 18…22 | 8,8…9,2 3,9…4,2 | 10…12 10…12 | — 30…38 | |
*1 Первый проход — непрерывной дугой, остальные проходы — опрессовка.
*2 Первый проход — шагоимпульсным способом при токе импульса 117…120 А, токе паузы 25…30 А, длительности импульса 0,6 с и паузы 0,45 с.
Таблица 80. Параметры режима механизированной аргонодуговой сварки неповоротных вертикальных стыков трубопроводов ТЭС и АЭС с многослойным заполнением разделки
| Марка стали | Наружный диаметр x толщина стенки труб, мм | Номер слоя | Технологические режимы сварки | ||||
| Iсв, А | v, | м/ч | Амплитуда колебаний электрода, мм | Частота колебаний, мин–1 | |||
| сварки | подачи электрода | ||||||
| 20 | 273×32 | 1 | 140…170 | 2…2,1 | 13…15 | 2…4 | 30…35 |
| 2 3…9 | 200…220 300…330 | 2,5…3 3,5…4 | 25…26 40…50 | 4…5 3…6 | 35…40 40…50 | ||
| 10 | 180…210 | 3…3,5 | 35…40 | 3…2 | 35…40 | ||
| 426×22 | 1 | 145…160 | 2…2,1 | 11…14 | 2…4 | 30…35 | |
| 2 3…6 | 200…220 270…290 | 2,5…3 3,5…4 | 23…25 35…45 | 3…4 3…6 | 35…40 40…50 | ||
| 7 | 180…190 | 3…3,5 | 15…40 | 3…2 | 35…40 | ||
| 15ГС, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и подобные | 219×32 | 1 | 140…150 | 2…2,5 | — | — | — |
| 2 3…9 10 | 180…210 300…330 180…210 | 3…3,5 3,5…4 3…3,5 | 28…30 40…50 15…40 | 3…4 3…6 3…2 | 33…40 38…48 35…40 | ||
| 273×36 | 1 | 140…150 | 2…2,5 | — | — | — | |
| 2 3…10 | 190…210 300…330 | 3…3,5 3,5…4 | 28…30 45…60 | 3…4 3…6 | 35…40 40…50 | ||
| 11 | 180…21 | 3…3,5 | 15…40 | В…2 | 35…40 | ||
| 15ГС, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и подобные | 245×45 | 1 | 145…155 | 2…2,5 | — | — | — |
| 2 3…12 13 | 190…210 300…330 180…210 | 3…3,5 3,5…4 3…3,5 | 29…32 45…60 15…40 | 3…4 3…6 3…2 | 35…40 40…50 35…40 | ||
| 08Х18Н10Т | 325×14 | 1 | 100…105 | 4,5…4,7 | — | — | — |
| 2 3…5 | 110…115 140…155 | 2,5…2,7 2,5…2,7 | 20…23 30…33 | 2…2,5 2,5…3 | 20…22 30…35 | ||
| 6 | 140…150 | 2,5…2,7 | 33…35 | 6…7 | 20…25 | ||
| 08Х18Н12Т | 560×32 | 1 | 140…145 | 2,8…3 | 10…12 | 2…3 | 30…35 |
| 2 3…10 | 170…180 220…240 | 2,8…3 3,2…3,5 | 16…18 40…45 | 3…4 3…6 | 30…35 40…50 | ||
| 11 | 200…210 | 3…3,5 | 30…40 | 3…2 | 35…40 | ||
Примечания.
- QAr= 12…16 л/мин.
- Диаметр присадочной проволоки dприс= 1,6…2 мм; для сварки корневого слоя диаметр проволоки 1,2 мм.
- При сварке перлитной стали марок 20, 15ГС, 12Х1МФ и подобных присадочная проволока подается вслед движению электрода; при сварке аустенитной стали марки 08Х18Н10Т и подобных — навстречу движению электрода.
Таблица 81. Параметры режима автоматической сварки под флюсом поворотных вертикальных стыков по предварительной подварке
| s, мм | dэ, мм | Режим сварки | |||||
| первого слоя | последующих слоев | ||||||
| Iсв, А | U, В | vсв, м/ч | Iсв, А | U, В | vсв, м/ч | ||
| 3 | 2 | 275…300 | 26…28 | 48…50 | — | — | — |
| 6 | 2 | 400…425 | 26…28 | 38…40 | — | — | — |
| 8 | 4 5 | 450…475 500…525 | 30…34 38…40 | 34…36 28…32 | 600…630 675…700 | 34…36 38…40 | 37…40 30…32 |
| 10 | 4 5 | 450…475 500…525 | 30…34 38…40 | 34…36 28…32 | 650…700 700…750 | 36…38 38…40 | 36…38 30…32 |
| 12 | 4 5 | 450…475 500…525 | 30…34 38…40 | 34…36 28…32 | 700…750 750…800 | 36…38 38…40 | 36…38 30…32 |
Таблица 82. Параметры режима автоматической сварки под флюсом
| Диаметр трубы, мм | s, мм | dэ, мм | Номер слоя | Iсв, А _________ | U, В _______ | vсв, м/ч _______ | Вылет электрода, мм | Смеще-ние элект-рода, мм | Угол наклона электрода «вперед» | |
| 10–2 рад | град | |||||||||
| Односторонняя сварка по предварительно сваренному корню шва | ||||||||||
| 529 | 7…8 | 2 | Первый Второй | 400…480 400…480 | 40…42 42…45 | 32…34 30…32 | 30…35 | 40…45 30…40 | — — | — — |
| 720 | 8…9 | 2 | Первый Второй | 400…450 400…480 | 42…45 48…50 | 40…42 40…42 | 30…35 | 60…80 40…50 | — — | — — |
| 2 | Первый Второй | 400…480 480…500 | 40…45 48…50 | 37…39 40…42 | 60…80 40…50 | — — | — — | |||
| 820 | 9 | 3 | Первый Второй | 550…650 680…750 | 46…48 48…50 | 62…64 58…60 | 40 | 40…60 30…40 | — — | — — |
| 1020 | 11…12 | 2 | Первый Второй | 400…420 500…580 | 45…47 48…50 | 30…32 44…46 | 30…35 | 60…80 40…50 | — — | — — |
| 3 | Первый Второй | 580…650 680…750 | 46…48 48…50 | 57…59 50…52 | 40 | 50…80 40…60 | — — | — — | ||
| 3 | Первый Второй | 750…800 800…850 | 44…46 48…50 | 66…68 56…58 | 40 | 60…80 40…60 | До 50 | До 30 | ||
| 1220 | 12,5 | 2 | Первый Второй | 400…420 500…550 | 44…48 48…50 | 30…32 37…39 | 30…35 | 60…80 40…70 | — | — |
| 3 | Первый Второй | 540…580 560…600 | 44…48 48…52 | 44…46 37…39 | 40 | 80…100 60…80 | До 8 | До 5 | ||
| 3 | Первый Второй | 750…800 800…850 | 44…46 48…50 | 66…68 57…59 | 40 | 80…100 60…80 | 50 | 30 | ||
| 15 | 3 | Первый Второй Третий | 640…720 700…750 750…800 | 42…46 44…48 48…52 | 48…50 48…50 44…46 | 40 | 80…100 80…100 60…80 | 8 | 5 | |
| 1420 | 17…20,5 | 3 | Первый | 750…800 | 44…46 | 50…52 | 40…50 | 60…100 | До 50 | До 30 |
| Второй и последний | 800…850 | 45…47 | 50…52 | 40…50 | 40…80 | |||||
| Облицовочный | 850…900 | 46…48 | 48…50 | 40…50 | 40…80 | |||||
| Двусторонняя сварка | ||||||||||
| 1420 | 17 и более | 3 | Первый Второй и последний | 800…850 750…800 | 43…45 45…47 | 44…46 44…46 | 40…50 40…50 | 60…80 60…80 | До 25 25 | До 15 15 |
| Третий (изнутри) | 700…750 | 40…46 | 31…33 | 40…45 | 15…25 | 11 | 10 | |||
Таблица 83. Параметры режима автоматической приварки фланцев под флюсом к трубам из углеродистой стали
| Диаметр и толщина стенки труб, мм | dэ, мм | Iсв (при сварке наружного шва), А | Скорость подачи электрода, м/ч, при сварке | vср, м/ч | |
| наружного шва | внутреннего шва | ||||
| 133×4,5 | 1,6 (2) | 275…300 | 238 (180) | 244 (156) | 27,5 |
| 159×4,5 | 275…300 | 238 (180) | 244 (156) | 27,5 | |
| 219×7 | 375…390 | 238 (180) | 360 (230) | 18,3 | |
| 273×9 | 2 | 410…425 | 180 | 252 | 18,3 |
| 325×9 | 180 | 252 | 18,3 | ||
| 377×9 | 180 | 252 | 18,3 | ||
| 426×9 | 180 | 252 | 18,3 | ||
| 529×9 | 180 | 252 | 18,3 | ||
Примечание. 1. При сварке внутреннего шва Iсв= 340…360 А.
2. Сварка выполняется в нижнем положении шва, при этом ось вращаемой трубы находится под углом 15…25о к горизонту.