Automatisches Rohrschweißen

Moderne Schweißtechnologien haben große Fortschritte gemacht. Eine der Richtungen ist das automatische Rohrschweißen. Durch die Verwendung des automatischen Schweißens wurde es möglich, eine erhebliche Anzahl von Mängeln, die das manuelle Schweißen zuläßt, zu beseitigen (Schweißheterogenität, geringe Zuverlässigkeit der durchgeführten Arbeiten). Ein hochwertiges manuelles Lichtbogenschweißen ist nur möglich, wenn es von Fachkräften durchgeführt wird, was auch ein Minus ist. Eine hochwertige Vorbereitung der Rohre für das Schweißen ist ebenfalls erforderlich.

Schema des Prozesses des manuellen Lichtbogenschweißens.

Das manuelle Lichtbogenschweißen hat mehrere Nachteile:

  • Wie oben erwähnt, ist die Qualität der Schweißnähte schlecht, wenn Schweißarbeiten von Nichtfachleuten ausgeführt werden;
  • Es hat negative Auswirkungen sowohl auf die Umwelt als auch auf den Arbeitnehmer, der den Prozess produziert.
  • Das manuelle Lichtbogenschweißen hat einen niedrigen Wirkungsgrad und eine geringe Produktivität (im Vergleich zur Automatik).

Gemessen am Automatisierungsgrad ist das automatische Schweißen der modernste technologische Prozess unserer Zeit. Beachten Sie, dass fast alle Arten automatisiert werden können. Der Grad der Mechanisierung von Schweißprozessen unterscheidet zwei Arten:

Automatisch bedeutet eine mechanisierte Elektrodenzufuhr und Bewegung des Lichtbogens und eine halbautomatische bedeutet nur Drahtzufuhr. Lassen Sie uns den Prozess des automatisierten Schweißens näher betrachten.

Automatische Schweißausrüstung und Produktionstechnologie

Automatisches Schweißen ist nur möglich, wenn spezielle Ausrüstung verwendet wird. Dies ist eine Gleichstromquelle und eine spezielle Vorrichtung zum Versorgen einer Elektrode mit einem automatischen Schweißkopf (Lichtbogen). Traditionell ist für die automatische Version eine Schmelzelektrode oder ein Elektrodendraht erforderlich, der in Coils (Stränge) mit einem Gewicht von 5 bis 60 kg gewickelt wird.

Während des Schweißens wird ein solcher Draht allmählich in die Lichtbogenzone eingeführt, während sie während des Schmelzprozesses verbraucht wird.

Traditionell ist für eine automatische Schweißvariante eine Schmelzelektrode oder ein Elektrodendraht erforderlich, der in Coils (Stränge) mit einem Gewicht von 5 bis 60 kg gewickelt wird.

Aufgrund der kurzen Strecke, die der Draht durchläuft, erzeugt die Schweißmaschine einen Prozess mit einer sich ständig bewegenden kurzen Elektrode. Dies reduziert die Erwärmung des Drahtes erheblich (Vorteil gegenüber anderen Typen). Wenn sich die Schmelzrate ändert, ändert sich auch die Drahtzufuhrrate. Dies hält eine konstante Lichtbogenlänge aufrecht, wenn der Draht gebrannt wird. Um das Schweißbad vor den Auswirkungen von Luft zu schützen, um die Metalldesoxidation und deren Legieren zu erleichtern, ist die Schweißnaht mit einer ausreichend voluminösen Flussmittelschicht gefüllt, in die der Lichtbogen sinkt. Die Verwendung von Flussmittel verhindert Spritzer des Metalls, verbessert die Leistung des Schweißstroms und die Leistung (im Vergleich zum offenen Lichtbogenschweißen), erhöht die Qualität der Naht deutlich.

Arten von Schweißmaschinen

Moderne Hersteller produzieren Lichtbogenschweißmaschinen zweier Typen, die sich in der Regelungsart unterscheiden:

  • automatische Maschinen, in denen elektrische Größen reguliert werden;
  • automatische Maschinen, bei denen die Schweißdrahtversorgung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.

Der erste Typ des automatischen Schweißgerätes sieht die Einstellung der Drahtvorschubgeschwindigkeit vor und abhängig von diesem Parameter ändert sich der elektrische Index (meistens die Lichtbogenspannung). Die Lichtbogenspannung hängt nur von ihrer Länge ab und ändert sich entsprechend ihrer Änderung. Solche Maschinen werden recht lange produziert und haben sich in der Schweißfertigung positiv bewährt.

Die Anwendung einer automatischen Schweißmaschine macht komplexere Einstellverfahren überflüssig.

Die modernste und technologisch fortschrittlichste Schweißmaschine wird als die zweite Art angesehen (das Vorhandensein einer konstanten Drahtvorschubgeschwindigkeit). Die Intensität der Selbstregulierung des Schweißlichtbogens macht komplexere Einstellverfahren überflüssig. Sie können den Draht einfach in einem Bogen kontinuierlich und mit einer Geschwindigkeit, die der Schmelzrate entspricht, zuführen. Die Länge des Lichtbogens nimmt zu, so dass die Drahtvorschubgeschwindigkeit abnimmt. Wovon hängt die Selbstregulierung ab? Von der Stromdichte im Draht. Wenn die Dichte niedrig ist, ist der Prozess der Selbstregulierung sehr langsam und dies verursacht eine Verringerung der Lichtbogenlänge und folglich einen Kurzschluss. Tritt ein Anstieg auf, ist ein unterbrochener Lichtbogen möglich. Der schnelle Anstieg der Stromdichte verursacht eine Erhöhung der Schmelzrate und des Kontrollprozesses.

Klassifizierung von Schweißmaschinen nach der Art der Bewegung

Sie erhalten eine qualitativ hochwertige Verbindung, wenn Sie die Maschine beim Schweißen des Produktes sehr genau bewegen. Die heute hergestellten Maschinen sind unterteilt in:

  • aufgehängte Schweißmaschinen;
  • Schweißmaschinen mit Eigenantrieb;
  • Schweißtraktoren.

Schwebende Schweißmaschinen können sich nicht bewegen, während Schweißprodukte bewegt werden. Beim Schweißen mit selbstfahrenden Schweißmaschinen werden diese auf einem speziellen Wagen montiert, und das Schweißen erfolgt während der Bewegung um das Produkt oder in einer festen Position über einem sich bewegenden Objekt. Selbstfahrende Schweißautomat sowie Schweißtraktor bewegen sich entlang der Strecke. Schweißgeräte sind leichter und mobiler als selbstfahrende automatische Maschinen, deren Zweck es ist, große Teile, verschiedene Gehäuse usw. zu verschweißen.

Vorbereitung der Rohre für das Schweißen

Die Einfassung wird zum Zwecke der Qualitätseindringung des Werkstücks entlang des Abschnitts durchgeführt (dies ist eine der Festigkeitsbedingungen der Schweißverbindung mit dem Metall). Es gibt V-, K-, X-förmige Kanten. Die Naht der Kanten kann entweder einseitig oder zweiseitig sein. Die Vorbereitung des Rohrs zum Schweißen umfasst die folgenden Schritte:

Die Kantenbearbeitung erfolgt mit dem Ziel einer qualitativ hochwertigen Durchdringung des Werkstücks entlang des Profils.

  • Reinigung der Schweißflächen von Schmutz und Boden;
  • Überprüfen der Form der Kanten, falls erforderlich, deren Bearbeitung (die Enden der Rohre nach dem Editieren der Kanten müssen beim Zusammenbau gleich sein);
  • die Ellipse des Stumpfes, die Dellen und die Furchen sollten nicht größer sein als die der staatlichen Norm;
  • Reinigen der Kanten nach außen und innen im Metall, um einen Abstand von nicht weniger als 10 Millimetern zu haben (während des Lichtbogenschweißens);
  • Herstellung von Rohrverbindern unter Verwendung von Hebern oder Zentriervorrichtungen, die eine hochwertige Ausrichtung der Rohrkanten gewährleisten;
  • Befestigung der Rohrverbindungen (für Lichtbogenschweißen) mit Nägeln (die Menge wird durch eine spezielle Formel bestimmt, aber nicht weniger als drei, sollte die Länge 6-8 cm sein, Dicke nicht weniger als 4 mm);
  • wenn die Nähte von Rohrverbindungen gerade, einseitig und längs sind, können sich die Kanten relativ zueinander bewegen;
  • spiralförmige und doppelseitige Längsnähte können ohne Verschiebung der Kanten gegart werden.

Das Verfahren zum Vorbereiten des Schweißens von Rohren aus unlegierten und niedriglegierten Stählen umfasst einen solchen Schritt wie Schneidkanten. Ein solches Schneiden von geschweißten Kanten wird am häufigsten mit autogenen Schneidbrennern durchgeführt. Nach Beendigung des Schneidens kann es erforderlich sein, die Kanten mechanisch zu bearbeiten (insbesondere Ringnähte).

Eigenschaften des Schweißens von Hochdruckrohrleitungen

Wärmebehandlungsschema von geschweißten Rohrverbindungen

Zum Schweißen von Hochdruckleitungen sind alle industriellen Schweißarten geeignet. Für solche Arbeiten können nur Schweißer eingesetzt werden, die eine Bescheinigung über den erfolgreichen Bestehen der in den Regeln der Staatlichen Technischen Überwachung vorgesehenen Prüfungen besitzen, da bei der Arbeit mit diesen Produkten eine hohe Qualifikation und Verantwortung erforderlich ist.

Beim Schweißen von Rohren mit Druck sind besondere Bedingungen und eine strenge Qualitätskontrolle erforderlich. Die Schwierigkeit wird durch eine große Dicke der Rohrwände in Bezug auf einen kleinen Durchmesser verursacht. Es ist unabdingbar, die hohe Qualität der Schweißnaht unabhängig von der Temperatur sicherzustellen, unabhängig davon, ob es sich um normale, erhöhte oder negative Temperatur des transportierten Mediums handelt. Die Naht muss korrosionsbeständig sein und jeglichen Druckmessungen standhalten. Schweißen von Stahlrohrleitungen unter hohem Druck, hergestellt durch Elektro- oder Gasverfahren (abhängig von Durchmesser und Dicke). Gasschweißen wird nur an Kohlenstoffstahlrohren mit einem Durchgang von 6 bis 25 mm angewendet. Das automatische und halbautomatische Schweißen mit Flussmittel (mit manuellem Schweißen der Nahtwurzel) wird für Rohre mit einem Durchgang von 100 mm oder mehr verwendet.

Hochdruck-Schweißen

Beim Druckschweißen werden die oberen Schichten der zu verschweißenden Teile miteinander verbunden. Auch beim Druckschweißen ist eine Diffusion von Partikeln charakteristisch, die zum Auslöschen der Grenzflächen und zum Keimen von Kristallen durch diese führt. Das Druckschweißen wird hauptsächlich im Maschinenbau und im Instrumentenbau eingesetzt. Die Druckmethode hängt von der Art des zu schweißenden Produkts und den Anforderungen ab. Es gibt 3 Arten von Druckschweißen:

  • Punkt (auf Stahlblech aufgebracht);
  • Butt (Druck oder Reflow, bei der Herstellung von Werkzeugen verwendet);
  • Rolle (bietet kontinuierliche oder intermittierende Schweißnaht).

Das Druckschweißen wird als eine Art von Widerstandsschweißen angesehen. Die Oberflächen sind unter hohem Druck, was es ermöglicht, Teile ohne Heizung zu verbinden. Die Qualität der Verbindung unter Druck hängt direkt von den Arbeiten zur Oberflächenvorbereitung, von der Art des Metalls und vom Aufwand ab.

Druckschweißtechnik beinhaltet die Anwendung von Hitze und Druck. Die Erwärmung erfolgt mit Hilfe von elektrischem Strom an der Kontaktstelle der angeschlossenen Elemente, der Druck wird durch Elektroden oder andere spezielle Vorrichtungen erzeugt.

Pipeline-Schweißtechnik

Die Entwicklung der modernen Wirtschaft ist durch einen stetigen Anstieg des Energieverbrauchs gekennzeichnet: Beträgt der Mindestverbrauch an Energie in der gesamten Menschheit etwa 160 Milliarden Tonnen Referenzkraftstoff, fallen mindestens 110 Milliarden Tonnen in die letzten 35 Jahre.

Im Laufe des letzten Vierteljahrhunderts hat sich der Anteil von Öl und Gas an der Kraftstoffbilanz mehr als verdreifacht.

  • Der Transport von Öl und Gas erfolgt direkt von einer ihrer Förderstätten über Stahlrohrleitungen.
    In jüngster Zeit wurde der Transport von Pipelines für den Transport von Ethylen und Ammoniak über große Entfernungen genutzt.
  • Derzeit laufen intensive Forschungsarbeiten, um Schüttgut und andere Materialien über Pipelines zu liefern.
  • In Zukunft ist geplant, nicht nur Stahl-, sondern auch Kunststoff-Pipelines einzusetzen.
  • Der wichtigste technologische Prozess beim Bau von Rohrleitungen ist das Schweißen. Die Gesamtlänge der Rundnähte beim Rohrleitungsschweißen überschritt erst 1976 die äquatoriale Länge des Globus.

Zum ersten Mal wurde beim Bau der Ölpipeline Grozny-Tuapse (1927-1929) das Schweißen von Pipelines in unserem Land verwendet. An dieser Rohrleitung wurden das Gas- und Lichtbogenschweißen sowie die Kupplungsgewindeverbindungen zum Verbinden der Stutzen verwendet.

Im Jahr 1929 wurde die Baku-Batumi-Ölpipeline vollständig durch Gasschweißen geschweißt. Das Lichtbogenschweißen wurde erst in den Jahren 1933-1935 weit verbreitet. während des Baus der Guryev-Orsk Ölpipeline. Mechanisierte Verfahren zum Schweißen von Ringnähten von Fernrohrleitungen wurden in den Jahren 1945-1953 angewendet. während des Baus der Rohrleitungen Saratow-Moskau, Dashava-Kiew-Brjansk-Moskau und Stavropol-Moskau.

Als Ergebnis der von der PEC durchgeführten Forschung. E. O. Paton, es war zum ersten Mal in der weltweiten Praxis möglich, das mechanisierte Unterpulverschweißen beim Bau einer Hauptleitung zu verwenden. Beim Bau von Gasleitungen wurden in dieser Zeit in den USA angeschaffte Anlagen für das Gaspressschweißen eingesetzt.

Im Jahre 1952 wurde zum ersten Mal in der Weltpraxis das Stumpfschweißen durch kontinuierliches Abflammen durch mobile Einheiten mit von der PEC entwickelten Konturschweißtransformatoren für den Bau einer Rohrleitung mit einem Durchmesser von 377 mm verwendet. E. O. Paton mit der Teilnahme von VNIIST und KF SCV "Gazstroy-Maschine".

Der Initiator der Anwendung beim Bau von Rohrleitungen zum Unterpulverschweißen und Stumpfschweißen mit mobilen Einheiten war E. O. Paton.

Bei der Beherrschung der Methoden des mechanisierten Schweißens gehört der Chief Engineer des Welding and Assembly Trust und dann A. S. Falkevich, Gründer und Leiter des Schweißlabors des Allunionsforschungsinstituts für den Bau von Leitungsrohrleitungen (VNIIST), großen Wert.
Die von VNIIST, SCR Gazstroymashina, dem E. O. Paton Elektroschweißinstitut und Schweiß- und Installationsorganisationen durchgeführten Arbeiten ermöglichten 1959 den Einsatz von Kohlendioxidschweiß- und Hochgeschwindigkeits-Gasschutz-Zelluloseelektroden des Typs TCC. In der Registerkarte. 19.1 zeigt Daten zu verschiedenen Arten des Schweißens beim Bau von Fernleitungen in verschiedenen Zeiträumen (%).


Bis 1971 wurde in der UdSSR ein Netz von Öl- und Gasfernleitungen mit einer Gesamtlänge von etwa 100 000 km gebaut. Die Durchmesser der konstruierten Rohrleitungen haben 1020 mm nicht überschritten. Aufgrund der Abgelegenheit der Hauptfelder von Industriezentren erreichte die Länge der einzelnen Stammleitungen 3-4.000 km. (einzigartig sind zum Beispiel die Ölpipeles Druzhba und Ust-Balyk-Omsk, die Gaspipelines Central Asia-Center und Igrim-Serov). Rohrdurchmesser nehmen kontinuierlich zu. Wenn bis 1952 Rohre mit einem maximalen Durchmesser von 530 mm verwendet wurden, wurden später große Rohrleitungen hauptsächlich aus Rohren mit einem Durchmesser von 720, 820 und 1020 mm geschweißt.
In den letzten 7-8 Jahren, im Zusammenhang mit der Entdeckung großer Gasfelder in Westsibirien und im Norden des europäischen Teils der UdSSR, hat sich der Bau von Pipelines weitgehend in die nördlichen Regionen des Landes verlagert. Gegenwärtig werden Pipelines in der UdSSR unter verschiedenen klimatischen und bodengeologischen Bedingungen gebaut. In den Wüstenregionen Zentralasiens erreicht die Temperatur im Sommer + 60 ° С, und in den Regionen Jakutien oder Norilsk wird im Winter geschweißt.

bei Temperaturen bis zu -50 ° C, die, unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Zusammensetzung von Stahlrohren, erfordert die Verwendung von speziellen Schweißmaterialien in jedem speziellen Fall, spezielle Technologie und Organisation von Schweißarbeiten.
Gleichzeitig mit der Entwicklung des Pipelinebaus in der UdSSR wurden große Anlagen und spezialisierte Werkstätten für die Herstellung von geschweißten Rohren mit großem Durchmesser für Gas- und Ölleitungen errichtet. Der maximale Durchmesser von Hochdruckrohren, die in Haushalten hergestellt werden, beträgt 1.420 mm. Die Technologie des Schweißens der Rohre in den Fabriken, die vom Institut für Elektro sie entwickelt sind. E. O. Paton.
Nach 1971 kam es zu bedeutenden Veränderungen beim Bau von Fernleitungen in der UdSSR, deren Kern kurz wie folgt ist.
Die Durchmesser der mächtigsten Pipelines, die im Fernen Norden, im Süden, in bergigen Bedingungen gebaut wurden, stiegen auf 1220 bis 1420 mm, während der Gasdruck in ihnen von 55 auf 75 atm erhöht wurde. Derzeit für Fernleitungen in
hauptsächlich Rohre mit einem Durchmesser von 530, 720, 1020, 1220 und 1420 mm mit Wanddicken von 7,5 bis 26,0 mm.
Komplizierte Zusammensetzungen von Stahlrohren. Kohlenstoffäquivalent

in einigen Fällen auf 0,5 erhöht.
In Verbindung mit der Erhöhung des geringeren (berechneten) zeitlichen Widerstands der Rohre auf 539-588 MPa und der Streckgrenze von 412-441 MPa und der Notwendigkeit, die Zähigkeit bei negativen Temperaturen sicherzustellen, wurden mit Vanadium, Niob, Titan und Stickstoff mikrolegierte Rohre verwendet. Die Eigenschaften der gebräuchlichsten Rohrstähle, die in der UdSSR für den Bau von Fernleitungen verwendet werden, sind in der Tabelle aufgeführt. 19.2.
Die Qualität der hergestellten Rohre muss ständig steigenden Anforderungen gerecht werden. Es war notwendig, die Festigkeit und die viskosen Eigenschaften von Metallrohren durch Legieren und spezielle Wärmebehandlung zu verbessern, die Genauigkeit der Rohrenden zu verbessern, die Herstellung von neuen Großrohren, einschließlich solchen mit einer mehrschichtigen Wand bei erhöhtem Druck für Super-Hauptleitungen, zu beherrschen. Diese Rohrleitungen müssen widerstandsfähig gegen Spannungsrisskorrosion sein. Ammoniak und einige Arten von Öl können korrosiv sein.

Diese Änderungen betrafen die technischen und wirtschaftlichen Indikatoren der Schweiß- und Montagetechnik beim Bau von Pipelines.

Erhebliche Erhöhung des Volumens und der Komplexität des Schweißens; Es war notwendig, die Schweiß- und Montageorganisationen schnell mit neuen leistungsstarken Geräten für Schweißen, Wärmebehandlung und Steuerung auszustatten. Die Technologie des Schweißens und Steuerns mit der Einführung solcher Operationen wie erhitzte Verbindungen, Wärmebehandlungen von Verbindungen, inneres Schweißen von Nähten, Panorama-Radiographie von selbstangetriebenen Einheiten zur Steuerung von Nähten, Ultraschallkontrolle von Nähten usw. ist wesentlich komplizierter geworden.
Im Zusammenhang mit den im Jahre 1974 genannten Maßnahmen wurden besondere Maßnahmen ergriffen, um das technische Niveau des Baus der Hauptöl- und Gasfernleitungen zu verbessern und eine größere Zuverlässigkeit ihres Betriebs zu gewährleisten. Es war geplant, die Eigenschaften von Rohren zu verbessern, neue zu schaffen und die bestehende Technologie für das Schweißen von Rohrleitungen auf verschiedene Arten zu verbessern, neue Schweißmaterialien und neue Möglichkeiten der Schweißnahtkontrolle zu schaffen.
Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren zum Schweißen bei der Konstruktion von Rohrleitungen verwendet, während unter Berücksichtigung des Rohrschweißens in Rohranlagen das automatische Unterpulverschweißen etwa 90% des gesamten Schweißvolumens ausmacht. Handliches Schweißen wird fast ausschließlich im Feld verwendet, um die Rohre miteinander zu verbinden.
Stahlsorte 118

Eigenschaften von Rohrstählen

Um die Konstruktion zu beschleunigen und die Zuverlässigkeit der Pipeline zu erhöhen, minimieren Sie die Anzahl der Schweißarbeiten auf dem Feld, indem Sie die Länge der von den Rohrschweißanlagen gelieferten Rohre erhöhen. Hatten Rohre vor 10-12 Jahren eine Länge von 6 m, so werden derzeit Rohre mit großen Durchmessern mit einer Länge von hauptsächlich 12 m geliefert, und es wird an der Herstellung von Rohren mit noch größerer Länge gearbeitet. Zum Beispiel wurde einer der Abschnitte der Central Asia-Center-Gaspipeline in einem Pilotauftrag gebaut, wobei Rohre mit einem Durchmesser von 1020 mm und einer Länge von 24 Metern verwendet wurden, die von der Novomoskovsk Pipe Plant hergestellt wurden. Berechnungen zeigen, dass die Erhöhung der Rohrlänge die Anzahl der Facharbeiter beim Bau von Pipelines erheblich reduzieren und die Kosten für Montage- und Schweißausrüstung senken wird.
Um die Mechanisierung des Schweißens unter Feldbedingungen zu erhöhen, die Arbeitsproduktivität zu erhöhen und die Qualität von Rundnähten in den letzten Jahren zu verbessern, hat die Kiewer Niederlassung der SCB Gaztroymashina und VNIIST spezielle Rohrschweißanlagen entwickelt, die einzelne Rohre und Profile unter semi-stationären Bedingungen automatisch und individuell schweißen. Diese Abschnitte werden an die Schiene geliefert, wo sie in einem kontinuierlichen Gewinde verschweißt werden. Unter Feldbedingungen sind etwa die Hälfte aller Verbindungen der Hauptleitungen unter Fluss verbunden.

Automatisches Schweißen an Rohrschweißbasen wird auch in Zukunft eingesetzt werden, bis die Rohrindustrie beginnt, Rohre mit einer Länge von 24 m herzustellen, die auf der Schiene auf die Schiene geliefert werden.

Moderne semi-stationäre Basen sind für die Wartung von Pipelines im Bau ausgelegt, in der Regel bei der Lieferung von Rohren in einer Entfernung von 15 bis 100 km. Im Gegensatz zur Praxis der Vereinigten Staaten und Westeuropas, wo Abschnitte von 24 m Länge aus zwei Rohren geschweißt werden, werden in der UdSSR Abschnitte von 36 m Länge aus drei Rohren am häufigsten auf solchen Basen geschweißt. In den meisten Fällen ist es nicht schwierig, solche Abschnitte zu transportieren, insbesondere in den Wüstenregionen Nord- und Zentralasiens. Gleichzeitig können Sie mit langen Abschnitten den Arbeitsaufwand bei schweren Straßenverhältnissen reduzieren.

Beim Schweißen von Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 1020 mm an Rohrschweißbasen werden am häufigsten Anlagen vom Typ PPA-600 mit Endrotatoren und leichte PT-56-Automaten mit 2 mm Draht verwendet. Diese Einheiten verfügen über eine 600-A-Stromquelle aus einem Dieselantrieb. In den letzten Jahren wurden für neue schwere Rohre mit einem Durchmesser von 1020 mm und mehr neue, fortschrittlichere Rohrschweißmaschinen für das Unterpulverschweißen geschaffen, bei denen nicht nur das Schweißen, sondern auch die Montage mechanisiert wird. Eine solche Anlage (vom Typ PAU-1001; Abb. 19.1) hat im Gegensatz zur Installation von PAU-600 einen Rollenrotator, der eine ungleichmäßige Drehung schwerer Teile ausschließt. Das Schweißen erfolgt in zwei Gabeln, das Innenschweißen von Nähten, Panorama-Abtastung mit selbstfahrender Nahtkontrolle, Ultraschallkontrolle von Nähten usw. In Verbindung mit dem 1974 Gesagten wurden besondere Maßnahmen ergriffen, um das technische Niveau des Baus von Fernleitungen und Gasleitungen zu verbessern Zuverlässigkeit ihrer Operation.

Es war geplant, die Eigenschaften von Rohren zu verbessern, neue zu schaffen und die bestehende Technologie für das Schweißen von Rohrleitungen auf verschiedene Arten zu verbessern, neue Schweißmaterialien und neue Möglichkeiten der Schweißnahtkontrolle zu schaffen.

Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren zum Schweißen bei der Konstruktion von Rohrleitungen verwendet, während unter Berücksichtigung des Rohrschweißens in Rohranlagen das automatische Unterpulverschweißen etwa 90% des gesamten Schweißvolumens ausmacht. Handliches Schweißen wird fast ausschließlich im Feld verwendet, um die Rohre miteinander zu verbinden.
Um die Konstruktion zu beschleunigen und die Zuverlässigkeit der Pipeline zu erhöhen, minimieren Sie die Anzahl der Schweißarbeiten auf dem Feld, indem Sie die Länge der von den Rohrschweißanlagen gelieferten Rohre erhöhen. Hatten Rohre vor 10-12 Jahren eine Länge von 6 m, so werden derzeit Rohre mit großen Durchmessern mit einer Länge von hauptsächlich 12 m geliefert, und es wird an der Herstellung von Rohren mit noch größerer Länge gearbeitet. Zum Beispiel wurde einer der Abschnitte der Central Asia-Center-Gaspipeline in einem Pilotauftrag gebaut, wobei Rohre mit einem Durchmesser von 1020 mm und einer Länge von 24 Metern verwendet wurden, die von der Novomoskovsk Pipe Plant hergestellt wurden. Berechnungen zeigen, dass die Erhöhung der Rohrlänge die Anzahl der Facharbeiter beim Bau von Pipelines erheblich reduzieren und die Kosten für Montage- und Schweißausrüstung senken wird.

Um die Mechanisierung des Schweißens unter Feldbedingungen zu erhöhen, die Arbeitsproduktivität zu steigern und die Qualität von Rundnähten in den letzten Jahren zu verbessern, hat die Kiewer Niederlassung der TCC "Gasproduktionsanlagen für das zweiseitige automatische Unterpulverschweißen mit einer vorläufigen Änderung der Geometrie der Kanten [3].


Die weit verbreitete Einführung des doppelseitigen automatischen Unterpulverschweißens in die Produktion erhöht das Niveau der komplexen Mechanisierung erheblich. Um dieses Problem insbesondere im Hinblick auf das Drehen der Verbindungen zu lösen, war es notwendig, die optimale Form und Größe der Vorbereitung der Rohrenden mit erhöhtem Abstumpfen zu bestimmen und spezielle Maschinen zu schaffen, um sie direkt auf den Schienen zu bearbeiten. Maschinen produziert serienmäßig Gomel Pflanze Minstokkoprom.
Die nächste Richtung in der Mechanisierung des Schweißabschnitts ist die Verwendung von Stumpfschweißen durch kontinuierliches Aufblitzen. Bei halbstationären Anlagen wie TKUS, die Rohrabschnitte herstellen, ist das stumpf-durchlaufende Flammschweißen bereits für Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 530 mm gemeistert. Um die geforderte Qualität der Fugen zu gewährleisten, wurde ein Regler eingesetzt, der während des Rohrschweißens die optimalen Parameter des Regimes berechnet und beibehält.
Auf Initiative von VNIIST, PEC sie. E. O. Paton und KF SCV Gazstroymashina am Elektrostal Schwermaschinenbau entwickelten und testeten eine leistungsstarke Anlage zum Stumpfschweißen durch kontinuierliches Schmelzen von Dreirohrprofilen mit 720-1020 mm Rohren.
Gegenwärtig ist das manuelle Schweißen mit leistungsstarken hydraulischen Zentrierern für die Montage der "Gasstroymashina" -Struktur (Abb. 19.2) nach wie vor die Hauptmethode zum Schweißen von nicht schwenkbaren Verbindungen, wenn der Abschnitt in die Rohrleitung eingreift. Die Durchführung des Handschweißens von Deckenverbindungen von Rohrleitungen unter Verwendung von internen Zentralisierern hängt von der Organisation der Montage- und Schweißarbeiten ab.
Beim Schweißen von Hauptrohrleitungen ist das am häufigsten angewandte Verfahren das in Reihe geschnittene Verfahren zum Verschweißen einzelner Abschnitte, bei dem die Rohrleitung zu einem festen Förderer wird, entlang dessen sich Kollektoren und Schweißer, die jeweils den gleichen Vorgang ausführen, mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen. Zum Beispiel schweißen Schweißer im Brigadekopf bei jeder nächsten zusammengesetzten Schweißnaht einen bestimmten Teil der Schweißnaht und Schweißer, die sich nach dem Bleiglied bewegen, verschweißen bestimmte Teile der Fülllagen der Schweißnaht.

Abb. 19.1. Anlage PAU 1001 zum Schweißen von Dreirohrprofilen mit einem Durchmesser von 1020-1420 mm

Abb. 19.2. Hydraulischer interner Zentralisierer Typ CV

Die Produktivität beim manuellen Schweißen von Pipelines mit großem Durchmesser kann erhöht werden, indem die Menge an Füllmetall verringert wird. Zu diesem Zweck wurde die Art der Vorbereitung von Rohrkanten mit einer Wanddicke von 16 mm oder mehr geändert, während die herkömmliche V-förmige Nut mit einem Öffnungswinkel von 70 ° durch eine gemusterte (wie ein Schnapsglas) ersetzt wurde. Ein solches Schneiden von Rohren mit einem Durchmesser von 1420 mm reduzierte den Verbrauch des Zusatzmetalls um etwa 20%. Um die Qualität und die Produktivität des einmaligen Schweißens, insbesondere von Rohren mit großem Durchmesser, weiter zu verbessern, ist es notwendig, ein System von Automaten zu verwenden, die in einer Schutzgasumgebung arbeiten, wobei eine strahlengetrennte Methode, wie manuelles Schweißen, verwendet wird.

19.4 Reinigung der ersten Schicht der Rohrnaht mit einem Durchmesser von 1420 mm.

Automatisches Schweißen

Ingenieure haben lange über Schweißautomatisierung nachgedacht, die viele Arbeit in der Produktion beschleunigen würde. Eine der erfundenen Möglichkeiten ist das automatische Unterpulverschweißen. Diese Methode wurde 1939 in der Industrie eingeführt, dank der Entwicklungen des Akademikers Paton E.O. und sein Team am Institute of Electric. Wie wird das Unterpulverschweißen durchgeführt? Was sind seine Vorteile? Welche Ausrüstung wird für das automatische Schweißen verwendet?

Die Essenz des Prozesses und der Optionen

Das automatische Schweißen unter einer Flussmittelschicht, das im internationalen System SAW genannt wird, basiert auf dem Brennen eines Lichtbogens, der Metallkanten schmilzt. Dazu wird ein Draht der Schweißzone zugeführt (GOST 16130-72 oder mit anderen Zusammensetzungen), zwischen dessen Spitze und dem Produkt ein Lichtbogen angeregt wird. Parallel dazu liefert der Schweißtraktor der Fügezone ein spezielles Pulver - ein Flussmittel, das den geschmolzenen Teil der Schweißnaht abdeckt und vor äußeren Einflüssen schützt. Zusätzlich trägt eine Flussmittelschicht zu einem besseren Schmelzen der Legierungselemente in der Nahtstruktur bei und reduziert Metallspritzer.

Das schmelzende Ende des Drahtes wird vom Schweißkopf in einem bestimmten Abstand vom Produkt gehalten. Die Schweißmaschine kann arbeiten, wenn sie zum Schweißen von Rohren verwendet wird, die sich auf Rollen drehen, die von einem Getriebe angetrieben werden. Oder der Kopf der Vorrichtung kann sich aufgrund der Anwesenheit eines Musters, das der Form der Verbindung entspricht, entlang einer vorbestimmten Bahn bewegen. Der Anlagenbediener stellt nur die Schweißmodi ein und startet den Prozess. Die Technologie des automatischen Schweißens unter Fluss erfordert die menschliche Kontrolle über die Arbeit und Einstellung von Modi, sowie die periodische Bewertung der Qualität des Ergebnisses. Die Modelle, die Schweißtraktoren genannt werden, bewegen sich unabhängig auf ihrem eigenen Chassis entlang der Verbindungslinie. Alle wesentlichen Komponenten einer solchen Maschine bewegen sich damit.

GOST 8713-79 unterscheidet die folgenden Arten von Arbeiten, die von einer Schweißmaschine ausgeführt werden können:

  • Produkte nach Gewicht schweißen, ohne Stützen für die Rückseite der Naht;
  • auf einem speziellen Kupferfutter, das vor Auslaufen und Zustrom schützt;
  • auf einem Kissen aus Puder;
  • auf dem Kupferschieber begleitet die Bewegung des Kopfes der Vorrichtung.

In einigen Fällen ist es erforderlich, eine vorläufige Fußnaht aufzubringen, entlang der der Schweißtraktor seine Arbeit ausführen wird. Bei anderen Technologien ist es notwendig, Schweißnähte auf der Rückseite des Produkts herzustellen.

Schweißverfahren

Das automatische Lichtbogenschweißen entspricht den Parametern von GOST 8713-79. Aufgrund der hohen Arbeitsgeschwindigkeit wird es erfolgreich zum Auftragen von glatten Nähten in der Längsposition verwendet. Um die direkte Bewegung des Kopfes zu gewährleisten, wird die Schweißmaschine mit Schablonen geliefert, an deren Rand sich der Elektrodendraht bewegt und der Lichtbogen brennt. Diese Methode verbindet schnell dicke Eisenbleche, die für industrielle Strukturen verwendet werden. Mögliche und lockige Kopfbewegungen des Gerätes. Legen Sie dazu die entsprechende Vorlage fest.

Schweißtraktoren für das Unterpulverschweißen sind in der Lage, alle Nähte auszuführen, die als GOST 11533-75 bezeichnet werden. Sie sind gut geeignet für Stoß-, Überlappungs-, Eck- und T-Verbindungen. Die Naht wird gleichmäßig und gut geschmolzen, ohne Verschwendung von Füllmaterial.

Wo es erforderlich ist, die Pipeline zu verlegen, wird das automatische Schweißen von Ringnähten besonders erfolgreich verwendet. Das Wesen des Verfahrens liegt in der Rotation des Produkts unter dem stationären Kopf der Schweißmaschine. Aufgrund der erhöhten Stromstärke erfolgt die Arbeit schneller als im manuellen Modus. Die Nähte sind von hoher Qualität. Das automatische Schweißen von Rohren kann auf einer großen Fläche durchgeführt werden, die Abschnitte in einer Linie verbindet. Die Größe solcher Zuschnitte erreicht 25 Meter. Große Verbindungen sind real, aber es hängt von der Möglichkeit ab, das Rohr zum Installationsort zu transportieren. Beziehen Sie zusätzlich Traktoren oder Eisenbahnausrüstung ein. Mit Hilfe eines Krans werden Rohre im Kofferraum verlegt und die endgültige Stoßverbindung wird vom Schweißer manuell durchgeführt. Dies beschleunigt den Prozess der Verlegung von Pipelines erheblich.

Die Vorteile der automatischen Methode

Die automatische Schweißmaschine hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Arten von Schweißen. Nämlich:

  • hohe Arbeitsleistung aufgrund der erhöhten Stromstärke und Geschwindigkeit der Schweißnaht, die 15 Mal die Leistung anderer Methoden übersteigen kann;
  • gute Qualität der Verbindung aufgrund der Stabilität der Additivzufuhr und einer konstanten Durchlaufgeschwindigkeit der gesamten Leitung;
  • tiefe Penetration;
  • Arbeiten mit Rohren mit großem Durchmesser;
  • weniger Schweißer für die gleiche Menge an Arbeit engagieren;
  • günstigere Arbeitsbedingungen für den Schweißer und weniger Gesundheitsschäden aufgrund der Entfernung von der Strahlen- und Rauchquelle.

Schnelle Modi des automatischen Unterpulverschweißens werden auch durch die Verwendung von Pulver erreicht, welches von einem speziellen Bunker durch ein Rohr in die Lichtbogenbrennzone zugeführt wird. Die Höhe des Hautausschlags hängt von der Breite der Klappenöffnung ab. Äußerlich ist das Flussmittel den runden hellen Kugeln, feiner Granulation ähnlich. Das Stauben der Flussschweißzone hat folgende Vorteile:

  • beseitigt das Spritzen des Metalls des Schweißbades und des Füllelements;
  • verleiht dem Lichtbogen Stabilität;
  • verzögert den Prozess der Abkühlung der Schweißnaht, was ihre physikalischen Eigenschaften verbessert;
  • schützt das Schweißbad vor der Wechselwirkung von geschmolzenem Metall mit Sauerstoff;
  • Desoxidiert Metall und hilft Legierungselemente mit höherer Qualität zu schmelzen.

Der Schweißtraktor schmilzt einen Teil des Pulvers in einem elektrischen Lichtbogen vom Draht, wodurch sich eine kleine Kruste auf der Oberfläche des Gelenks bildet. Der andere Teil des Pulvers verbleibt in Form von Granulaten. Nach Fertigstellung der Naht ist das Entfernen der Schlackenschicht mit einem Hammer und einer Bürste auf Metall erforderlich. Das gereinigte Produkt ist bereit für die Lackierung oder Behandlung mit Korrosionsschutzmitteln.

Automatische Schweißvariationen

Eine automatische Schweißmaschine, die durch Anlegen von Strom an einen Draht einen Lichtbogen erzeugt und das Schweißbad mit einer Flussmittelschicht schützt, kann mehrere Varianten haben. Es können Maschinen mit einem beweglichen Kopf sein, die flache oder gemusterte Nahtlinien ausführen. Für Rohrleitungen verwenden Sie feste Köpfe, unter denen das Produkt auf Rollen rotiert. Traktoren selbst fahren das Produkt, transportieren die Maschine und schweißen gleichzeitig. Alle Modelle verwenden eine Schmelzelektrode (Draht GOST 16130-72). In der Folgezeit, nach der Einführung dieser Methoden in der Industrie, wurden andere Geräte entwickelt, die eine Automatisierung der Schweißarbeiten ermöglichen. Einige der Prinzipien des Betriebs solcher Einrichtungen sind ähnlich, während andere sich grundlegend unterscheiden.

In Argon

Eine der Varianten ist das automatische Argon-Lichtbogenschweißen mit nicht verbrauchbarer Elektrode. Letzteres ist ein Stab aus Wolfram mit einigen Zusätzen. Ein elektrischer Lichtbogen wird zwischen ihm und dem Produkt angeregt, und die Argonzusammensetzung des Gasgemisches, das durch die Düse des Vorrichtungskopfes zugeführt wird, verhindert, daß Kohlenstoff durch die Oberfläche der Naht entweicht. Aus diesem Grund ist die Verbindung stark und gleichmäßig. Das Schweißen in der Umgebung von Schutzgasen kann durch einen feststehenden Kopf des Geräts, unter dem das Produkt gedreht wird, und durch das bewegliche Teil entlang der Verbindungsleitung durchgeführt werden. Die Argon-Arc-Methode wird aktiv bei der Arbeit mit rostfreien Rohren und Tanks eingesetzt.

Fülldraht

Eine weitere Option ist das automatische Fülldrahtschweißen. Die Vorrichtung liefert die Schmelzelektrode durch die Walzen an die Schweißzone. Die Spannung am Ende des Drahtes erzeugt einen Lichtbogen. Aber zum Schutz des geschmolzenen Metalls nicht verwendet Pulver aus dem Trichter, und Flussmittel, im Draht selbst befindet. Um dies zu tun, ist das letztere röhrenförmig und passt in Rollen. Ein solches Verbrauchsmaterial ist zwar teurer, erleichtert aber die Vorbereitung auf den Schweißprozess. Die Schweißmaschine benötigt kein Flussmittel in den Trichter. Die Schweißnaht muss, wie bei Pulver, gereinigt werden. Die Geräte können arbeiten, indem sie das Produkt selbst oder stationär bewegen, wobei die darunter zu schweißenden Teile scrollen.

Plasmaschweißen

Das automatische Plasmaschweißen wurde für die Schnellkupplung von legierten Stählen entwickelt. In solchen Geräten brennt ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden im Brennerkopf. Argon oder Helium, die unter hohem Druck zugeführt und mit einem Verwirbler verwirbelt werden, tragen zur Ionisierung der Lichtbogenflamme und zur Erhöhung ihrer Temperatur bei. Plasmaschweißen ist an axial drehbaren Halterungen angebracht. Der Abstand von der Mitte zum Kopf kann variieren, wodurch diese Ausrüstung für kreisförmige automatische Nähte von Tankböden geeignet ist. Abhängig von der Dicke des Metalls und der erforderlichen Höhe der Naht kann die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Block zum Zuführen des Fülldrahtes geliefert werden.

Zusätzlich zu den oben genannten Einheiten gibt es halbautomatische Versionen, bei denen der Schweißer den Schweißkopf lenken oder die Bewegung des Traktors lenken muss. Automatisches und halbautomatisches Schweißen sind nicht nur in großen Unternehmen, sondern auch in kleinen Unternehmen gefragt. Auf diese Weise können Sie Produktivität und Rentabilität deutlich steigern. Einige Handwerker waren in der Lage, ein selbstgemachtes Gerät zu bauen, das auf einer halbautomatischen Maschine basiert, die sich auf einem vorgegebenen Weg bewegen kann.

Modi und Funktionen

Das automatische Schweißen findet bei höheren Strömen statt. Dies gewährleistet eine hohe Geschwindigkeit und Effizienz des Prozesses. Empfohlene Optionen sind wie folgt: