Сварка труб из вчшг

1. Общие положения

1.1 Настоящая технологическая инструкция определяет требования по подготовке, сборке, сварке, термообработке и контролю трубопроводов пара и горячей воды IV категории (температура до 150°С, давление до 16 кгс/см 2 ) из высокопрочного чугуна.

1.2 Инструкция регламентирует требования технологии сварочных работ и предназначена для электросварщиков ручной дуговой сварки, руководителей сварочных работ и инженеров по сварке.

1.3 Инструкция содержит указания по выбору оборудования, сварочных материалов и способов резки, а также по подготовке и сборке изделий под сварку, технологии сварки и контролю.

1.4 Инструкция составлена на основании следующих документов:

— ГОСТ 16037-80. Соединения сварные стальных трубопроводов;

— РД 153-34.1-003-01. Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования (РТМ-1с, 2001 г.);

— ПБ 03-75-94. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды;

— Экспертное заключение о работоспособности муфтовых сварных соединений труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом ВЧ-40 для тепловых сетей (ОАО «НПО ЦКТИ» 2003 г.).

— ПБ 03-164-97. Правила изготовления паровых и водогрейных котлов, сосудов, работающих под давлением, трубопроводов пара и горячей воды с применением сварочных технологий.

2. Исходные материалы

2.1 Трубы из высокопрочного чугуна, поступающие на монтаж, должны иметь сертификат, в котором указываются механические свойства (σ_В ≥ 420 МПа; σ_Т ≥ 300 МПа; δ ≥ 10 %), химический состав (Таблица 1) и сведения о проведённых на заводе испытаниях, в соответствии с требованиями технических условий ТУ 1461-065-50254094-2004 «Трубы, фасонные части из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом под сварное нахлёсточное соединение для теплотрасс». Чертёж трубы из ВЧШГ под сварку с основными размерами нахлёсточного соединения приведён на рис. 1.

Таблица 1 Химический состав металла трубы из высокоточного чугуна под сварку

массовая доля элементов, %

Рисунок 1. Труба для нахлесточного сварного соединения

Размеры в миллиметрах

Условный диаметр, D_Y

Масса трубы с раструбом, кг, при длине 6000/5800 мм

Таблица 3 Электроды для сварки труб из ВЧШГ

Стандарт по AWSA — 5.15

Тип наплавленного металла

SZ-Elektrode Jesenice.d.j.j., Словения

SZ — Elektrode Jesenice . d . j . j ., Словения

ELECTRODE WORKS ZIKA LTD, Израиль

TSE , Босния и Герцеговина

GEDIK KAYNAK, Турция

2.2 Для сварки в монтажных условиях рекомендуется использовать электроды на железоникелевой и никелевой основе. Марки и характеристики рекомендуемых электродов приведены в таблице 3.

2.3 По согласованию с головным институтом ОАО «НПО ПКТИ им. Ползунова» (г. Санкт-Петербург) допускается применение других марок электродов, обеспечивающих возможность сварки в потолочном положении и получение необходимых характеристик сварного соединения.

2.4 Для монтажа трубопроводов применяются фасонные части из высокопрочного чугуна, изготовленные согласно ТУ 1461-065-50254094-2004.

2.5 В сварных соединениях элементов из разнородных материалов могут применяться детали (фланцы, трубы) из низкоуглеродистой конструкционной стали, поставляемых по ГОСТ 10705-80, ГОСТ 1050-88.

3. Квалификация сварщиков для допуска к сварке трубопроводов

3.1 К прихватке и сварке трубопроводов из высокопрочного чугуна допускаются сварщики после дополнительного обучения и аттестации по специальной программе.

3.2 Независимо от наличия соответствующего удостоверения сварщики должны перед началом работы заварить один контрольный образец в неповоротном положении. Качество образца проверяется визуальным контролем и исследованием макрошлифов.

3.3 Из контрольного образца должны быть вырезаны не менее двух образцов из потолочного и двух образцов из вертикального положения сварки.

3.4 Схема вырезки образцов для изготовления макрошлифов приведена на рисунке 2.

3.5 Результаты визуального контроля должны удовлетворять п.5.16 СНиП 3.05.03-85. Тепловые сети. Результаты исследований макрошлифов считаются удовлетворительными, если обнаруженные дефекты не превышают размеры, указанные в таблице 3 СНиП 3.05.03-85 «Тепловые сети».

3.6 В случае получения неудовлетворительных результатов контроля качества пробного стыка (при надлежащем качестве сварочных материалов, установленном предварительной проверкой) сварщик к работе не допускается. Сварщик может быть допущен к сварке трубопроводов только после дополнительной практической подготовки и получения положительных результатов при сварке пробных стыков, но не ранее чем через 10 дней с момента отстранения от работы.

4. Сварочное оборудование

4.1 Для ручной дуговой сварки трубопроводов из высокопрочного чугуна рекомендуется применять источники постоянного тока с крутопадающей характеристикой, например, выпрямители типа ВДУ-506, ВД-300, а также инверторные источники питания дуги, например, ВДУЧ-200, ФЕБ-350М и др.

4.2 Для подогрева и термической обработки сварных соединений на монтаже рекомендуется применять кольцевые воздушно-пропановые горелки (рис. 3).

Рис. 2 Схема вырезки макрошлифов из контрольного образца сваренного в неповоротном положении.

1. Корпус горелки. 2. Центратор. 3. Замок. 4. Сопло. 5. Свариваемая труба. 6. Инжекторный узел

Рисунок 3. Устройство пропаново-воздушной кольцевой горелки.

5. Подготовка и сборка деталей под сварку

5.1 Резка труб и снятие фасок должны производиться механическим способом шлифмашинкой с абразивным армированным кругом.

5.2 Подготовка кромок труб под сварку приведена в таблице 4.

5.3 Кромки стыкуемых деталей и прилегающие к ним поверхности (снаружи и внутри) перед сваркой должны зачищаться до металлического блеска для удаления грязи, масла и ржавчины на ширине не менее 10 мм от торца.

5.4 Сборка элементов трубопроводов под сварку может производиться с применением сборочных приспособлений (центраторов) или с помощью прихваток.

5.5 Размеры и расстояния между прихватками показаны на рис. 4. Прихватки должны выполняться на тех же режимах и по той же технологии, что и сварка. При сварке основного шва прихватки должны быть полностью, переплавлены.

5.6 При использовании труб не мерной длины они должны обрезаться шлифмашинкой до нужного размера. На конце трубы для её захода в раструб должен сниматься конус 1:14 на длине 100 мм. Снятие конуса должно осуществляться механическим способом с применением шлифмашинки или специального инструмента.

5.7 Для сборки компенсаторов, установки задвижек, ответвлений должны использоваться фасонные части из ВЧШГ по ТУ 1461-065-50254094-2004.

6. Сварка

6.1 Сварка труб из ВЧШГ может производиться только в условиях надёжной защиты от ветра и попадания на стык атмосферных осадков и грязи.

6.2 Перед сваркой необходимо просушить электроды согласно режимам указанным на упаковке.

6.3 Сварка осуществляется на постоянном токе обратной полярности.

6.4 Режим сварки устанавливается в зависимости от пространственного положения и диаметра электрода:

При диаметре электрода:

2,5 мм – I _св = 60. 80 А

3,0 (3,25) мм — I _св = 80. 100 А

4 мм — I _св =110. 140 А.

6.5 Сварку труб Д_у 100 и 150 мм можно осуществлять без предварительного подогрева, при сварке труб Д_у 200, 250, 300 мм необходим предварительный подогрев 150-250°С. Предварительный подогрев необходимо осуществлять кольцевыми газовыми горелками (рис. 3).

6.6 При температуре окружающего воздуха ниже 8°С необходим предварительный подогрев 150.. .250°С независимо от диаметра трубы.

6.7 Сварку труб необходимо осуществлять в 2 прохода. Порядок наложения слоев показан на рис. 5. После сварки первого прохода необходимо полностью удалить шлаковую корку металлической щеткой.

6.8 Сварка должна осуществляться «короткой дугой» с минимальными колебаниями и отрывами электрода.

Форма подготовленных кромок

Характер сварного шва

Эскиз подготовленных кромок свариваемых деталей

Эскиз сварного шва

Условное обозначение сварного соединения

Нахлесточное соединение труб с конусным раструбом на одном конце трубы

Без скоса кромок

Нахлесточное соединение труб муфтой

Без скоса кромок

Угловое соединение фланца или кольца с трубой

Без скоса кромок

Рис. 4 Порядок выполнения прихваток при Ду свыше 100 мм.

6.9 Вертикальные неповоротные стыки свариваются в направлении «снизу-вверх». Наплавку слоя в потолочной части стыка следует начинать, отступая на 10.. .30 мм от нижней точки.

6.10 После окончания сварки для устранения структур отбела и закалки в ОШЗ необходимо провести отжиг стыка кольцевой газовой горелкой по режиму: нагрев до 920. 950°С за 5. 7 мин, выдержка при этой температуре 1. 2 мин, замедленное охлаждение под слоем теплоизоляционного материала. Температуру подогрева необходимо контролировать оптическим пирометром типа «Кельвин-У» с диапазоном измеряемых температур от 50 до 1200°С и с точностью ± 5°С.

6.11 Все сварные соединения должны быть заклеймены сварщиками, выполнявшими сварку. Клеймо рекомендуется наносить несмываемой краской на расстоянии 30.. .40 мм от стыка.

7. Контроль качества сварки

7.1 Сварные соединения труб из ВЧШГ должны подвергаться систематическому контролю, который должен состоять из предварительного, пооперационного и окончательного.

7.2 К предварительному контролю относятся:

а) проверка квалификации сварщиков;

б) контроль качества сварочного материала;

в) проверка оборудования для сварки.

7.3 В пооперационный контроль должна входить проверка:

а) точности сборки под сварку;

б) чистоты основного и присадочного материала;

в) качества и количества прихваток;

г) соблюдения требований данной технологии и режимов сварки.

7.4 Контроль качества сварных соединений включает в себя:

а) заварку контрольного стыка с последующей вырезкой и исследованиями макрошлифов;

б) визуальный и измерительный контроль;

в) гидроиспытания увеличенным давлением.

7.5. Заварка контрольного образца производится перед началом монтажа трубопровода в условиях полностью повторяющих монтажные, включая диаметр трубопровода, технику сварки и прочие особенности технологии. Заварка контрольного образца производится в неповоротном положении. Заварка контрольного образца производится при каждой смене условий монтажа трубопровода (например диаметр трубопровода), но не реже одного раза в месяц для каждого сварщика, задействованного в монтаже.

Из контрольного образца производится вырезка и последующие исследования макрошлифов. Количество макрошлифов и правила контроля качества по макрошлифам изложены в разделе 3. настоящей Инструкции.

Визуальному контролю подвергаются 100 % сварных соединений. Визуальный осмотр рекомендуется производить с применением лупы 3-10-кратного увеличения.

Рис. 5 Порядок наложения слоев при сварке вертикального стыка труб:

а) для труб диаметром до 219 мм; б) для труб диаметром более 219 мм.

Сварные соединения признаются неудовлетворительными если будут выявлены следующие дефекты:

а) трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва или околошовной зоне;

б) несплавления, расположенные на поверхности сварного соединения;

в) свищи, бугристость поверхности, не заваренные кратеры, прожоги;

г) отклонения от величины катета, установленной в данной инструкции.

7.6 Контроль нахлёсточных и угловых сварных соединений рентгеновским и ультразвуковым контролем не производится.

7.7 Гидроиспытания сварных соединений осуществляются на давление 1,25 от рабочего. Гидроиспытания трубопровода считаются удовлетворительными, если после выдержки с испытательным давлением в течение 15 мин в сварных соединениях и в трубопроводе в целом не обнаружено течи, запотевания или любых других нарушений герметичности.

8. Техника безопасности

При производстве строительно-монтажных работ руководствоваться положениями:

СНиП III -4-80*. Техника безопасности в строительстве.

СНиП 12-03-99. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.

Источник

ВЧШГ трубы: особенности и преимущества высокопрочного чугуна и монтажа изделий из него

ВЧШГ трубы – оптимальный выбор для обустройства водопровода и канализационных систем. Для изготовления используют особый высокопрочный чугун с шаровидным графитом (отсюда аббревиатура ВЧШГ). Внутри изделий наносят цементно-песчаное покрытие. Такие детали отличаются по эксплуатационным характеристикам в лучшую сторону по сравнению как с обычными чугунными (из серого чугуна), так и стальными.

Трубы из высокопрочного чугуна имеют высокие эксплуатационные характеристики, отличаются прочностью и хорошо поддаются обработке

ВЧШГ: что это такое и в чем его плюсы

Патент на ВЧШГ был выдан американцу К.Д.Миллису в 1949 году. Шаровидная форма графита в расплаве чугуна позволила значительно изменить его свойства. Новый материал оказался чрезвычайно выгодным благодаря сочетанию ряда параметров:

физико-механических;
эксплуатационных;
экономических.

ВЧШГ успешно потеснил серый чугун за счет большей прочности и пластичности. В отличие от стали, новый материал практически не давал трещин и слабо поддавался коррозии. Его применение вместо стали и цветных металлов позволяло значительно сэкономить на стоимости материалов. ВЧШГ оказался недорог в изготовлении. Другие достоинства, объясняющие распространение материала:

устойчив к циклическим нагрузкам;
высокая пластичность;
хорошо поддается обработке резанием.

Применение труб из прочного чугуна вместо стальных позволяет существенно экономить средства

Полезно знать! Советский ГОСТ на высокопрочный чугун 7293-85 действует поныне. Он распространяется, помимо ВЧШГ, также на ВЧВГ, где графит представлен в вермикулярной форме.

Способ производства и технические характеристики ВЧШГ труб

Серый чугун применяли для прокладки трубопроводов и систем канализации с середины XIX века. Долговечность материала, как главная его ценность, снижалась хрупкостью чугуна. А хрупкость предопределялась пластинчатой формой углерода (графита). Применение литья с использованием магниевого процесса позволило придать графиту шаровидную форму (овальную, сферическую). Серый чугун разогревается до температуры 1480-1538º С. Добавление специальных магниевых присадок (лигатур) придает графиту сферическую форму. Полученные после термического отпуска отливки сохраняют достоинства обычного серого чугуна:

слабую подверженность коррозии;
высокую прочность при сжатии;
устойчивость к циклическим нагрузкам.

Помимо этого, высокопрочный чугун обрел целый ряд преимуществ, присущих стали:

ударопрочность;
прочность на разрыв;
упругость;
относительное удлинение.

Маленькие шарики графита исключили появление трещин и прочих дефектов в ходе литья. Новый материал избавился от хрупкости предшественника. Высокопрочный чугун оказался ковким, пластичным.

Технология производства позволила трубам из ВЧШГ избавиться от хрупкости, которая в значительной мере ограничивает применение таких изделий

Внутреннее покрытие трубы ВЧШГ из цементно-песчаного раствора создает активный и пассивный защитный барьер. Слой раствора изолирует внутренние стенки изделия и обеспечивает пассивную защиту. Процесс гидратации цемента представляет собой активную защиту. В порах цемента образуется насыщенный раствор гидроокиси кальция. Появляется субмикроскопический покров из оксидов железа. Он изолирован цементным раствором от водного потока и останавливает процесс коррозии.

Цементно-песчаное покрытие (ЦПП), нанесенное на внутреннюю сторону изделия, дает не только противодействие коррозии. Оно положительно сказывается на гидравлических свойствах труб. Внутренняя облицовка не позволяет образоваться отложениям и налету. В процессе эксплуатации ЦПП отмечается эффект самосонации (самоуплотнения). ЦПП становится более прочным и плотным. Оно лучше противодействует коррозии и обеспечивает высокий коэффициент проходимости потока жидкости.

Предохраняя внутреннюю поверхность от воздействия агрессивных жидкостей используют высокоглиноземистый (сульфатостойкий) цемент. ЦПП на его основе обеспечивает высокой сопротивляемостью к абразивному воздействию, истиранию. Оно проявляет значительную устойчивость к химическим составам.

Важная информация! Срок службы ВЧШГ труб составляет сто лет. Их применяют тогда, когда невозможно использовать конструкции из других материалов в силу технологических, технических или экономических показателей.

Трубы ВЧШГ используются для прокладки различных магистралей, в том числе и подземных коммуникаций

Какие технические характеристики обусловили широкое применение ВЧШГ труб? К ним следует отнести:

высокий порог пластичности (не мене 300 Н/мм 2 );
прочность на разрыв (до 420 МПа);
эластичность (прочность на изгиб) – до 270 Мпа;
относительное удлинение доходит до 10% — для Ду 60-1000 мм и до 7% — для Ду 1100-2000 мм;
сопротивление овализации (не подвержены существенным деформациям);
ударопрочность.

Условия хранения

Иногда возникает необходимость отправить чугунные ВЧШГ трубы на хранение. Перед отправкой на складирование изделия следует проверить. Обнаруженные наружные повреждения или дефекты внутреннего покрытия – устранить. Складируют в соответствии с общими правилами хранения металлопроката. Укладывают в штабели по диаметру на ровную поверхность. Штабель не должен превышать по высоте 2,5 м. Крайне важно, чтобы срок хранения чугунных труб в штабеле был минимальным. Иначе возникают трещины во внутреннем покрытии, сокращается срок службы изделия.

Особенности монтажа

Высокопрочные трубы с шаровидным графитом монтируют методом последовательного наращивания. При этом строго соблюдается запроектированный профиль трубопровода.

Трубы могут быть соединены методом последовательного наращивания, когда ровный край следующей трубы вставляется в раструб предыдущей

Важно! Если нужно укоротить трубу, то закругляют ее гладкий конец. Или выполняют фаску 5 x 30°.

Перед началом монтажа наружная и внутренняя поверхности труб и фланцевых частей очищаются от загрязнения, посторонних предметов. Приспособления для захвата и опускания в траншею монтируемых соединений должны обеспечивать сохранность частей трубопровода. Недопустимо, чтобы изделия ударялись друг о друга, по твердым предметам, дабы избежать деформаций.

Уплотнительное резиновое кольцо в раструбном кольцевом пазе позволяет осуществить уплотнение при стыковке труб. Для этого производится радиальное сжатие уплотнительного кольца. Проверяется правильность размещения его гребня.

Монтаж ВЧШГ труб под соединение «Tyton»

Удобно определять границы монтажа гладкого конца в раструб при использовании раструбного соединения «Tyton». Для этого на трубах нанесена специальная метка. Для других типов соединений специальная метка не наносится.

Внутренняя поверхность уплотнительного кольца и наружная поверхность гладкого конца чугунной трубы до специальной метки покрывается тонким слоем смазки. Важно не допустить попадания смазки между уплотнительным кольцом и внутренней поверхностью трубы.

Источник