а - дефект на трубі; б - механічна обробка дефекту; в - схема викладу зварних швів; 1 - наплавочні шар; 2 - заповнюють шари; 3 - контурний шов;
4 - облицювальний шов.
Ремонту зварюванням підлягають труби, мають окремо розташовані поодинокі дефекти, якими вважаються дефекти, що мають відстань між собою:
ü не менше 300 мм при максимальному розмірі дефекту менш або дорівнює 35 мм;
ü не менше 500 мм при максимальному розмірі дефекту від 35 до 60 мм.
При цьому кількість дефектів на один погонний метртруби не повинно перевищувати двох.
Ремонту зварюванням не підлягають такі дефекти на трубах:
ü дефекти, розміри яких перевищують значення, наведені в табл. 9.7; корозійні каверни і
ü раковини, розташовані на сполучних вузлах і деталях;
ü дефекти, розташовані на відстані менше 300 мм від поздовжніх і кільцевих зварних швів;
ü дефекти, що мають тріщини або видиме розшарування металу, а також розташовані на вм'ятини. Заварка дефектів на трубах виконується ручним електродуговим зварюванням електродами основного типу.
Перед заваркою дефект обробляється механічним способом (шліфувальної машинкою або фрезою) з метою (рис. 9.9.б):
· Отримання форми кратера, що забезпечує рівномірне і якісне стан металу;
· Повного видалення продуктів корозії і можливих поверхневих мікротріщин.
Прилеглі до кратера ділянки зачищаються до металевого блиску на ширину не менше 15 мм з попереднім видаленням залишків ізоляційного покриття, іржі, бруду, масляних плям.
Підігрів металу труб перед зварюванням встановлюється згідно з табл. 9.8.
Попередній підігрів металу труб
Нормативний межа міцності труби, кгс / мм 2
Товщина стінки труб, мм
При заварці дефектів кількість направляються шарів повинна становити не менше двох (без урахування контурного шару шва). Сварка виконується валиками шириною не більше 20 мм з взаємним перекриттям не менш 3 мм. Контурний шар шва виконується з коливаннями перпендикулярно до граничної лінії (рис. 9.9.г), при цьому ширина даного шва, становить від 8 до 14 мм. Зварні шви накладаються щільно з дрібної чешуйчатостью (0,5¸0,7 мм), що забезпечує плавний перехід до основного металу труби.
Після завершення заварки дефектної ділянки труби зовнішня поверхня наплавлення обробляється механічним методом, при цьому поверхня повинна бути рівною, без видимої лускатий, посилення - рівномірним по всій площі. Висота посилення повинна знаходитися в межах від 0,7 до 1,5 мм (рис. 9.10) і контролюватися за допомогою індикатора.
Мал. 9.10. Механічна обробка наплавленого ділянки
Таким чином, проводиться зварювання (заварка) одиночних каверн.
Груповими кавернами вважається скупчення каверн не менше 10 на 100 см 2 поверхні труби.
При діаметрі і глибиною групових каверн, помітно послаблюють стінку труби, частина стінки труби з кавернами вирізається і на її місце вваривают латочка врівень з поверхнею труби, [23].
Латка для вварки врівень з поверхнею труб виготовляється овальної форми з труб з товщиною стінок, рівній товщині стінок ремонтується газопроводу, зі сталі тієї ж марки або з такими ж фізико-механічними характеристиками. Розміри латок повинні бути шириною не більше 250мм (по кільцю труби), але не більше половини діаметра труби, і довжиною не більше 350 мм (по осі). Мінімальний розмір латок: ширина - 100 мм, довжина - 150 мм (по тих же напрямках). У всіх випадках між довжиною і шириною латки повинна бути різниця в межах 50¸100 мм.
Розміри вваривать латок при ремонті газопроводів різних діаметрів наведені в табл. 9.10.
Розміри вваривать латок
Діаметр газопроводу, мм
Розміри вваривать латки (патрубка), мм
Краї вваривать латок обрізаються зі скосом кромок. Отвір в трубі вирізається по формі латки також зі скосом кромок. На крайках латки і отвори робиться притуплення. Для забезпечення повного провару латки вваривать з підкладним кільцями (рис. 9.11.а).
Підкладне кільце виготовляється з листової сталі товщиною 3¸4 мм і шириною 20¸30 мм і приварюється до виправлення цієї з внутрішньої сторони так, щоб його краю виступали за краї латки на 10¸12 мм. Зазор між кромками латки і труби для забезпечення провару повинен становити 2¸5 мм. Латка заварюється електродами типу УОНИ 13/55. При товщині латки до 12 мм зварений шов заварюється в три шари. Корінь шва виконується електродами діаметром 3 мм, наступні шари - електродами діаметром 3¸4 мм. Сварка виконується назад - ступінчастим швом по всьому периметру латки в три-чотири ступені (рис. 9.11.б). Для притиснення латки до труби на час прихватки використовуються встановлюються над отвором пристосуванням, що представляє собою П-подібну скобу з гвинтом посередині, забезпеченим загарбним пристроєм. На латці для цього також приварюється маленька скоба.
Мал. 9.11. Вварка латки в газопровід і виконання зварного шва:
а - вварка заплати; б - неправильне виконання шва;
в - правильне, обратноступенчатий; 1 - латка; 2 - подкладное кільце
У ВНИИГАЗе проведені експериментальні дослідження можливості ремонту дефектів способами заварки і вварки латок на різній стадії експлуатації газопроводів.
Мал. 9.12. Схема розташування надрізів і латок:
відстань між концентраторами по периметру - 200 мм
Для досліджень було відібрано труба діаметром 820 і товщиною стінки 9 мм, виготовлена зі сталі 19г і знаходилася в експлуатації 27 років, з наступними характеристиками:
ü поздовжні напруження sт = 407 МПа, sвр = 555 МПа;
ü поперечні напруги sт = 456 МПа, sвр = 557 МПа.
На зовнішню поверхню труби було нанесено 5 однакових надрізів: з довжиною - 200; глибиною - 3,5 і шириною 3 мм. Схема нанесення надрізів показана на рис. 9.12.
Для наближення до умов експлуатації трубу піддали гідравлічних випробувань в циклічному режимі. Розмах циклів становив: Pmin = 2,0 МПа; Pmax = 4,0 МПа.
Аналіз стану труби проводився поетапно після витримки під навантаженням в 200 циклів.
Надріз №5 був завірений до початку випробувань послідовно на кожному етапі заварювався один надріз, вирізувалося вікно розміром 150'200 мм і вваривать латка. Після 600 циклів були заварені чотири надрізу (№№ 2,3,4,5) і уварені латки №№ 6,7,8. Потім трубу піддали навантаженні в 5000 циклів, після чого надріз №1 був вирізаний і замість нього була уварена латка. Послідовність ремонту надрізів і вварки латок приведена в табл. 9.11.