Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

L = PgT,-n-l. At,

где: Pg- темп сборки, стыков/ч; I- длина одной трубы, м;, п - количество труб в секции; - продолжительность смены, ч.

Целесообразность применений ТСБ в большой степени зависит от протяженности и диаметра сооружаемого трубопровода и определяется из условия сравнимости затрат при строительстве 1 км трубопровода из одиночных труб и из секций труб (табл. 8.4).

Таблица 8.4

Технические параметры различных типовых схем ТСБ

Значения максимальной протяженности магистральных трубопроводов, монтируемых различными способа.ми из отдельных труб, приведен в табл. 8.5. С изменением стоимости применяемого оборудования протяженность .может изменяться.

Таблица 8.5

Значения максимальной протяженности трубопроводов

При организации монтажных работ важное значение имеет определение границ участка строительства и местоположения ТСБ. Наиболее выгодным расположением ТСБ считаются:

- места приема труб (причал, железнодорожная станция);

- территории жилгородков строителей;

- непосредственно иа трассе;

- места прохождения дорог.

Выбор местоположения трубосварочной базы определяют затратами на доставку секций труб, которые, в свою очередь, зависят от средневзвешенного расстояния перевозок (Ic):

где I1V1I2 - длина обслуживаемых участков трассы.

Рациональное размещение вдоль трассы ТСБ характеризуется коэффициентом /г, определяемого отношением средневзвешенного расстояния перевозок к длине участка трубопровода, строящегося с одной трубосварочной базы:

Коэффициент m изменяется в пределах от 0,25 до 0,5.

Экономическая интерпретация значения коэффициента состоит в том, что с точки зрения минимальньпс затрат на перевозку секций труб от базы к месту производства работ, выгодно располагать ТСБ в центре закрепленного участка. Коэффициент fi будет иметь при этом наименьшее значение. Значение коэффициента /<=0,5 соответствует размещению ТСБ в конце или начале участка строительства магистрального трубопровода.

На себестоимость монтажных работ значительное влияние оказывает увеличение затрат на транспортировку труб, доставку рабочих и горюче-смазочных материалов на трассу, на техническое обслуживание и ремонт машин, а также потери от снижения производительности бригад из-за несвоевременной доставки трубных секций.

Увеличение протяженности участка, обслуживаемого ТСБ базой с одной стоянки, позволяет снизить затраты, связанные с передислокацией ее. Одновременно, удлинение участка трассы, обслуживаемого с одного расположения ТСБ, вызывает увеличение расходов по вывозке секций труб и доставке рабочих, снижает надежность технологического процесса строительства.

С увеличением длины участка строящего трубопровода сложнее обеспечивать руководство работами, организовывать ремонт механизмов, маневрировать техникой. Это приводит к увеличению простоев бригад и машин, к удорожанию работ.

ГЛАВА 9

ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ СВАРКА ТРУБОПРОВОДОВ

ОПЛАВЛЕНИЕМ

Электроконтактная сварка оплавлением относится к прессовым методам сварки трубопроводов и предусматривает нагрев места соединения до высокой температуры с последующим осевым сдавливанием. Сварное соединение получается одновременно по всему периметру стыка, что позволяет резко механизировать сварочные работы на трассе и приблизить их выполнение к заводскому поточному производству.

9.1. Процесс стыковой сварки оплавлением

При электроконтактной сварке оплавлением находящиеся под током трубы сближаются до соприкосновения своих торцов. Первоначальное касание практически осуществляется в точке. Поверхность соприкосновения за короткий промежуток времени резко возрастает за счет относительного перемещения деталей, пластической деформации контактирующих неровностей и теплового расширения металла в зоне контакта. Металл резко нагревается в средней части контакта до те.мпературы плавления и превращается в жидкую перемычку.

Электрическое сопротивление контакта в начальный период нагрева изменяется сравнительно равномерно, но в процессе расплавления .металла оно резко возрастает с большой скоростью. В процессе плавления перемычки объем и форма металла не остаются постоянными. Они изменяются вследствие плавления металла, перемещения перемычки по оплавляе.мой поверхности, сжатия объема электродинамическими силами и выделения паров и газов из перегретого .металла. Пере.мычка разрушается либо под действием электродинамической силы, либо за счет перегрева металла. Перемычка выбрасывается за пределы сварочного контура в виде искр. Если в рассматриваемый момент времени существует несколько контактов, то в них возникают силы, которые стре.мятся сблизить эти контакты. Объединение перемычек приводит к увеличению на торцах труб кратеров, образующихся в результате разрушения объемов жидкого металла. В результате разрушения одних элементарных контактов ток перераспределяется в другие, что приводит к повышению напряжения. При разрушении единичной перемычки электрическая цепь не разрывается мгновенно, а накопленная энергия магнитного поля должна превратиться в тепловую энергию. При этом напряжение между изделия.ми повышается до величины зажигания и последующего горения дуги. Время существования элементарного контакта составляет 0,002 - 0,005 с и зависит от напряжения. Повышение напряжения приводит к увеличению числа дуговых разрядов и их интенсивности.

Во время оплавления поверхность нагрева покрыта кратерами различных размеров и число контактов колеблется в широких пределах. Процесс оплавления предназначается для нагрева изделий на соответствующую глубину и создания на свариваемых поверхностях пленки жидкого металла и окислов.

Для полу1ения качественных соединений при электроконтактной сварке оплавлением необходимо перед осадкой обеспечить равномерный нагрев изделий по всей поверхности с образованием на оплавленных торцах пленки жидкого .металла толщиной 0,1-0,5 м.м, которая способствует удалению окислов из стыка. Осадка завершает сварочный процесс, и для повышения качества сварных соединений она проводится под током. Скорость сближения кромок в процессе осадки составляет не менее 20 мм/с при давлении 40-50 МПа. При осадке создается пластическая деформация стенок труб, что вызывает их утолщение. Для малоуглеродистых сталей заметная деформация труб при давлении 40 МПа наблюдается в зоне нагрева при температуре 1100-1150°С. После осадки с внутренней и наружной поверхностей стыка удаляется грат. Изнутри грат удаляется внутренними гратос-нимателями, с наружной поверхности стыка - наружными.

Качество сварных соединений проверяют внешним осмотром по усилению, которое после удаления наружного грата не должно превышать 3 мм. Механические свойства сварных соединений, выполненных электроконтактной сваркой, определяют вырезкой образцов из труб с механическим испытанием их. Образцы после снятия усиления испытывают на загиб. Качество соединений считают удовлетворительны.м, если среднее арифметическое значение угла изгиба образцов составляет не менее 70°, а его минимальное значение - не ниже 40°.

9.2. Энергетические затраты при электроконтактной сварке

Для оптимального расчета конструктивных и технологических параметров электроконтактных установок принимаем несколько значений вторичных напряжений сварочного трансформатора, равных 7В, 8В, 9В, и несколько значений удельных потребляемых мощностей на оплавление Руд, равных 0,6 кВт/см2, 0,7 кВт/см2, 0,8 кВт/см.

Определим площадь поперечного сечения свариваемых труб

F = ndp6,

где dcp- средний диаметр трубы, см; 6 - толщина стенки, см; dcp = d - d. Мощность, потребляемая на сварку:

Полная мощность сварочной установки:

N,= + N,„, кВт,

где Necn - мощность, потребляемая на привод вспомогательных механизмов в процессе сварки (принимаем 20 % от потребляемой мощности);- коэффициент, учитывающий случайные перегрузки, а также возможные отклонения размеров поперечных сечений свариваемых труб,= 0,7. Ток в первичной и вторичной обмотках трансформатора

, А;

I2 = h-K, А,

где ток в первичной обмотке трансформатора. А; Uj - напряжение на первичной обмотке трансформатора, 380 В; /< - коэффициент мощности,

0,67; К =--коэффициент трансформации; u2 напряжение на вторичной

обмотке трансформатора, В.

Максимально допустимое сопротивление сварочной цепи при коротком замыкании:

I7,15j

, Ом,

где - удельная мощность , потребляемая на оплавление, --Р ~ удь-

ное сопротивление стали (17-10~ Ом-см); ft - коэффициент мощности составляет 0,67; u2 - вторичное напряжение сварочного трансформатора принимаем 7, 8, 9 В; F- площадь поперечного сечения свариваемой трубы, см .

Поскольку такой процесс должен отвечать рациональной технологии сварки, то средняя скорость оплавления подсчитывается по формуле:

W - 0.83

уд см

147Т

где Pyj - удельная мощность оплавления.

Время оплавления

Минимальное время оплавления, необходимое для достижения в стыке, перед осадкой, температуры плавления металла и покрытия каждого из свариваемых торцов жидкой пленкой толщиной 1 мм, при этом:

где ts - время, необходимое для достижения в стыке температуры плавления, с; 1ж - время, необходимое для образования на оплавляемых торцах жидкой пленки металла, с (10 с).

ts=3,05fi,

где fi - постоянная времени, зависящая от основных технологических параметров оплавления и характеристик сварочного трансформатора.

Постоянная времени ft может быть определена из формулы:

/< = 033Л

-2.4

хехр-

>ср

принимаем значение ближайщей по типоразмеру установки

ПЛТ-141-2,88; u2 - вторичное напряжение принято ранее 6, 7, 8 В; 7j - температура плавления свариваемого металла, °С (условно принимаем 1500°С); М- коэффициент Лоренца, В/градус (принимаем 3,05-10 ); а - коэффициент температуропроводности, см/с (принимаем 0,08);/ - частота тока, Гц - 50; Vcp - средняя скорость оплавления, см/с; А, В, С - постоянные, зависящие от принятого закона перемещения для п = 1,25, они составляют Л-2,4-10 В - 1,35 • 10 С - 6,1

Величина оплавления

Величина оплавленного участка в процессе нагрева труб до сварочной температуры рассчитывается по формуле:

= -стл- см,

где <„шг- время оплавления, с.

Величина осадки Для определения величины осадки используют формулу:

0,187

24,921-3535[/2т/ 6.88-0.904 (/2 ср

-Ю2 мм.

где u2 - вторичное напряжение сварочного трансформатора. В; Vp - средняя скорость оплавления, см/с.

Общее перемещение свариваемых труб в процессе оплавления и осадки

Для избежания теплоотвода в i-убки сварочной мащины вылет свариваемых труб обычно принимают равным (1,5 - 2,0) 1опл

При заданных технологических параметрах осадки и полученном температурном поле усилие осадки можно определить, используя формулу:

ocн\oc ocн )

ос ср от Voc

-, кгс,

где F- площадь поперечного сечения трубы в мм; - средняя скорость осадки по всей длине периметра 25 мм/с; Vom - начальная скорость осадки 80 мм/с; 1ос- начальную величину осадки принимаем 4 мм; I- температурный интеграл определяют по формуле: