Диссертация (1026131), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Погонная энергия при сварке составляла 1,51,7 кДж/мм при силе тока 80-120 А.Средняя температура нагрева металла перед выполнением первогопрохода составляла 120 0С. При наложении корневого и заполняющих проходовона снижалась до 100-110 0С и определялась длительностью выполнения слоясварного шва, которая изменялась от 12 до 30 минут (Рис. 3.12).Результаты обработки данных термических циклов представлены вТаблице 3.10.Как видно из полученных данных увеличение погонной энергии на 2035% при сопостовой длительности выполнения отдельных операций неприводит к обеспечению нормативных значений межслойной температуры.125Рис. 3.12.
Термические циклы сварки–наплавки при вварке заплатыТаблица 3.10.Экспериментальные данные продолжительности отдельных операций процессавварки заплаты и межслойной температурыПогоннаяэнергиясварки,кДж/мм1,5-1,7Время выполненияпроходаначалоконец17:48:3218:00:3218:18:1318:47:1218:00:3218:18:1318:47:1219:02:30Длительностьэтапа сварки, с.72011211739918Температураметалла передначаломследующегопрохода, 0С1091087693На основе полученных экспериментальных данных были построеныдиаграммыизменениямежслойнойтемпературывзависимостиотдлительности наложения отдельных слоев шва для разных значений погоннойэнергии сварки (Рис. 3.12).126а)б)Рис. 3.12.
Графики снижения межслойной температуры в зависимости отпродолжительности выполнения отдельного слоя при погонной энергии сварки1,2-1,5 кДж/мм (а) и 1,5-1,7 кДж/мм (б)С использованием полученных зависимостей можно ориентировочнооценить ожидаемое снижение температуры подогрева в зависимости отпродолжительности выполнения слоя шва.
Если исходить из обеспечениянормативной температуры подогрева 120 0С, то, как видно из графиков,максимальная продолжительность выполнения слоя при погонной энергиисварки в диапазоне 1,5-1,7 кДж/ммне должна превышать 325 секунд.127Уменьшение погонной энергии до 1,2-1,5 кДж/мм приводит к невозможностиобеспечения значений межслойной температуры даже в технологическиминимальныймежоперационныйинтервал90секундбезприменениясопутствующего подогрева.
Полученные значения характеризуют теплоотводиз зоны ремонта при его проведении на газопроводе со сбросом давления. Вусловияхинтенсификациикомпримированного газапроцессаилиохлажденияиз-заналичиядвижения газового потока в трубенеобходимость в сопутствующем подогреве будет возрастать.Таким образом, на основании выполненных исследований были сделаныследующие выводы:Тепловаяэнергияэлектрическойдугинепозволяетполностьюкомпенсировать отток теплоты из зоны ремонта и обеспечить поддержаниенормативнойтемпературыподогреваметалладажевтехнологическиминимальный межоперационный интервал 90 секунд.В условиях интенсивной теплоотдачи при проведении работ нагазопроводе,находящемся под давлением или транспортирующим газ,проведение сопутствующего подогрева является обязательной операциейтехнологического процесса.3.4. Выводы по Главе 31.Предложенные в Главе 2 расчетные зависимости для свободной ивынужденной конвекции могут быть использованы для определения скоростиохлаждения металла в зоне ремонта при временной остановке транспортировки,а так же при перекачки газа в трубопроводе и регламентации максимальнодопустимой продолжительности межоперационного интервала.
При этомпогрешность полученных расчетных значений к экспериментальным находитсяв пределах 20-25%.2.Вынужденное движение газового потокаприводит к сушественномуприросту скорости охлаждения. При этом влияние скорости потока на рост128скорость охлаждения металла зоны ремонта сопоставимо с влиянием величиныостаточной толщины стенки трубы.3.Предложенная расчетная методика определения скорости охлажденияметалла зоны ремонтаможет быть использована для регламентациимаксимальной продолжительности межоперационного интервала. При этомпогрешность полученных расчетных значений к экспериментальным находитсяв пределах 20-25%.4.Снижениемаксимальнойтемпературынагреванижеверхнегонормативного значения приводит к росту скорости охлаждения металла, чтодолжно учитываться при реализации технологий ремонта путем более точногодостижения максимальной температуры нагрева.5.Приремонтедефектовкольцевогошваметодамисварки-наплавки(заварки) и сварными муфтами под давлением рекомендованноограничить применение многофакельных газовых нагревателей в связи сосложностью контроля максимальной температуры нагрева и опасностьюперегрева металла стенки трубы.6.Применение газопламенного подогрева однофакельной горелкой можетсущественно сокращать фактическую ширину участка дополнительногоподогрева, что приводит к повышению скорости охлаждения и ужесточениютребований к максимальной продолжительности межоперационного периода.Это должно быть отражено в технологических картах, разрабатываемых сучетом примения газопламенного способа нагрева.7.Тепловаяэнергияэлектрическойдугинепозволяетполностьюкомпенсировать отток теплоты из зоны ремонта и обеспечить поддержаниенормативнойтемпературыподогреваметалладажевтехнологическиминимальный межоперационный интервал 90 секунд.8.В условиях интенсивной теплоотдачи при проведении работ нагазопроводе,находящемся под давлением или транспортирующим газ,проведение сопутствующего подогрева является обязательной операциейтехнологического процесса.129Глава 4.
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО НАЗНАЧЕНИЮНОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ПАРАМЕТРАМ СВАРОЧНОГОПОДОГРЕВА ПРИ РЕМОНТЕ НЕСКВОЗНЫХ ДЕФЕКТОВ НАГАЗОПРОВОДАХ НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ИТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ГАЗОдним из основных требований при разработке технологии ремонтадефектовгазопроводовявляетсяобеспечениенормативногоуровнямеханических свойств металла зоны ремонта.
Немаловажное значение приэтом, наряду с режимами сварки, особенно для традиционных трубных сталей,имеет соблюдение нормативных требований по сохранению температурепредварительного и сопутствующего подогрева в заданных диапазонах кмоменту начала выполнения операции сварки-наплавки. Регламентацияпродолжительности максимального межоперационного интервала являетсянаиболее предпочтительным подходом к решению данной задачи в условияхинтенсивного теплоотвода при ремонте газопроводов без стравливания газа подизбыточным (остаточным) давлением. Однако, в действующей нормативнойдокументации ПАО«Газпром» при назначении сварочного подогреванормирование и методика оценки этого показателя отсутствуют. Также нетуказаний по применению компенсирующих мероприятий дляувеличенияпродолжительности максимального межоперационного интервала в техслучаях,когдаполученныйинтервалвременинедостаточенпотехнологическим или другим соображениям для начала операции сваркинаплавки.
Вместе с тем параметры дефектного участка газопровода, параметрысварочного подогрева, а так же способ и условий проведения ремонта могутоказывать значительное влияние на его величину.Проведение ремонтных работ на действующих газопроводах являетсясложной в техническом отношении и опасной с точки зрения промышленнойбезопасностизадачей.Еевыполнениетребуетналичиятщательно130проработанной пошаговой технологии ремонта с применения обоснованныхрежимов и параметров каждой операции.
Поэтому при реализации данногоспособа ремонта так же очень важно выявлять случаи, при которых не удастсяобеспечить требуемую температуру подогрева еще на этапе разработкитехнологического процесса, а не на месте проведения работ. Посколькупринятие решений о введении внеплановых дополнительных подогревовнепосредственно при проведении ремонта может не только оказатьсябезуспешным, но и привести к аварии.Целями данных рекомендаций являются:– повышение безопасности выполнения ремонтных работ методами сваркинаплавки и сварными муфтами на газопроводах, находящихся под давлением,за счёт предварительной оценки их применимости в фактических условияхпроведения планируемого ремонта, способствуя предотвращению возможногонарушения режимов подогрева в полевых условиях;– повышение качества выполнения ремонтных работ, за счёт гарантированногообеспечения нормативных требований по температуре предварительного исопутствующего подогрева, необходимых для получения регламентированныхмеханические свойств металла трубы или шва после ремонта.Областью применения настоящих рекомендаций является разработкатехнологической операционной карты ремонта несквозных дефектов труб исварных соединений методами сварки-наплавки и сварными муфтами налинейной части магистральных газопроводов в условиях интенсивноготеплоотвода (отсутствия избыточного давления в газопроводе в зимний период,ремонта под давление с временной остановкой транспортировки газа или надействующем газопроводе).
Рекомендации распространяются на ремонтдефектов стальных труб категории прочности К52 – К60, изготовленных измалоуглеродистых и низколегированных трубных сталей с нормативным снормативным значением временного сопротивления на разрыву до 590 МПа (60131кгс/мм2) включительно, диаметром от 426 до 1420 мм включительно, столщиной стенки от 7 мм до 32 мм и проектным рабочим давоением от 1,2 МПа(12 кгс/см2) до 25 МПа (250 кгс/см2) включительно.Настоящие рекомендации регламентируют:- области применимости технологий ремонта без стравливания газа подизбыточным (остаточным) давлением по критерию обеспечения нормативнойтемпературы сварочного подогрева;-порядокопределениямаксимальнодопустимойпродолжительностимежоперационного интервала между окончанием операции подогрева иначалом сварки-наплавки;- мероприятия для увеличения максимально допустимого межоперационногоинтервала в случае такой необходимости по технологическим соображениям.Отличительной особенностью настоящих рекомендаций является то,что представленные в них методики учитывают интенсивное теплоотводящеевоздействие компримированного газа на стенку ремонтируемого участка трубы.4.1.
Обоснование областей применимости технологий ремонта несквозныхдефектов газопроводов, находящихся под давлением итранспортирующих газНа основе выполненных расчетных и экспериментальных исследованийбыли определены области применимости технологий ремонта несквозныхдефектов газопроводов, находящихся под давлением и транспортирующих газ,по критерию обеспечения нормативной температуры сварочного подогрева.Соответствие технологии минимально допустимым требованиям определялосьвозможностью сохранения температуры сварочного подогреване нижеминимального порога 120 0С или 80 0С за минимальную продолжительностьмежоперационного интервала после окончания сварочного подогрева равную 90132секунд.Для случая проведения ремонта на газопроводе под давлением свременной остановкой транспортировки газа с использованием полученных вразделе 2.3 расчётных диаграмм на Рис.
2.15-2.18для регламентированныхинтервалов температур 180-120 0С и 130-80 0С были найдены критическиескоростиохлаждения, равные, соответственно, 0,67 0С/с и 0,55 0С/с. Покритическим скоростям охлаждения были определены значения коэффициентовтемпературоотдачи и значения коэффициента поверхностной теплоотдачи,характеризующие условия ремонта, при которых не удается сохранитьсварочный подогрев за 90 секунд. На диаграмме, представленной на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
