Контактная стыковая сварка оплавлением с трубоукладочной баржи

Выполнение работ по созданию сварочного комплекса для контактной стыковой сварки оплавлением КССО морских трубопроводов

1. Состояние вопроса.

При строительстве морских трубопроводов с трубоукладочной баржи (далее ТУБ) производительность строительно-монтажных работ определяется темпом технологических операций на каждом посту. Основной и наиболее сложной операцией является сварка. В настоящее время на ТУБ применяются различные способы электродуговой сварки плавлением. При таком методе сварки требуемую производительность достигают за счёт расчленения операции сварки всего шва (полное сечение) на сварку корневого шва и сварку заполняющих слоев. Такой подход требует установки нескольких сварочных постов, на которых выполняется корневой шов, а затем заполняющие швы. Количество постов зависит от диаметра и толщины стенки свариваемых труб. На ТУБ «MRTS DEFENDER» в сварочной линии для сварки труб Ø1219х27мм установлено 5 сварочных постов, на которых применяются сварочные системы «CRC-Evans». Эти системы обслуживают 38 чел. В связи с этим, электродуговые способы сварки труб требуют значительной длины сварочной линии и, следовательно, большой длины судна. Помимо этого недостатком данной технологии является зависимость качества сварного соединения от погодных условий, квалификации операторов сварочных установок, качества расходуемых материалов и др. Кроме этого сварные стыки, выполненные электродуговыми методами сварки необходимо подвергать тщательному контролю неразрушающими методами по причине большой вероятности появления различных дефектов. Так, при обнаружении недопустимых дефектов в сварном соединении необходимо вырезать участок трубопровода, состоящий из пяти труб (при пяти сварочных постах на линии).

Таким образом, расширение технологических возможностей ТУБ возможно при замене многопостовой сварки на однопостовую. В таком случае необходимо иметь технологию сварки, при которой все сечение соединяемых труб сваривалось с большой скоростью на одном посту. Такую задачу можно выполнить, применив автоматическую контактную стыковую сварку оплавлением ( далее КССО).

Впервые вопрос о применении КССО при укладке морских трубопроводов поднимался в 1983 г.. Приоритет КСС перед другими методами был установлен на расширенном совещании в организации «Прометей». По положительным результатам КССО труб Ø1420мм комплексами «Север-1» в 70…80 гг., большой интерес к этому методу проявили зарубежные компании «McDermott» (США) и «Rauma-Reppola» (Финляндия), которые по лицензиям Института электросварки им. Е.О.Патона изготовили сварочные комплексы для КССО труб диаметром 530…920мм применительно к трубоукладочным баржам. Однако, по ряду экономических и политических причин эти работы не были доведены до практического их применения.

Вместе с тем, КССО широко применялся для сварки труб различного сортамента в наземных условиях. Создан целый ряд сварочных машин для сварки труб диаметром 57…1420мм. В настоящее время, безаварийно эксплуатируется газонефтепроводы сваренные КССО в различных климатических зонах, включая Заполярные районы России, пустыни Туркмении и Ирака, а также технологические трубопроводы (теплообменники тепловых и атомных электростанций как в России, так и США, Австралии и других странах). Только в России эксплуатируется свыше 70 тыс. км различных трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности, в том числе более 10 тыс. км трубопроводов Ø1420мм.

Цель настоящей работы: разработать ( Т Э О ) целесообразности применения технологии КССО неповоротных стыков обетонированных труб Ø1219мм, с толщиной стенки до 27мм, из стали Х60 – Х65, с внутренним гладкостным покрытием и создания комплекса оборудования для КССО обеспечивающего высокое и стабильное качество сварных соединений при высокой производительности сварочных работ, для строительства морских трубопроводов применительно к ТУБ «MRTS DEFENDER».

2. Технология автоматической контактной стыковой сварка труб.

● процесс сварки выполняется на одном посту;

КССО обеспечивает высокий темп строительства трубопроводов за счёт малого времени сварки одного стыка на одном посту, которое составляет 60…200сек в зависимости от типоразмера свариваемых труб диаметром от 114 до 1420мм, с толщиной стенки до 30 мм. Накоплен большой промышленный опыт применение КССО при строительстве трубопроводов различного назначения в наземных условиях.

● весь процесс, от начала до конца, выполняется в автоматическом режиме по заданной программе, что исключает субъективное влияние сварщика на качество соединений;

● сварочное оборудование обладает стабильным воспроизводством технологических параметров процесса в соответствии с заданными программами;

● в сварных соединениях низкий уровень остаточных напряжений, что существенно повышает коррозионную стойкость такого соединения; механические свойства отвечают требованиям стандартов промышленно развитых стран (например, стандарту АР1-1104 США); статистические данные, полученные на предприятиях бывшего Миннефтегазстроя в период интенсивного строительства трубопроводов показывают, что при КССО труб процент брака составляет 0,3…0,5%.

● имеет эффективный метод оценки качества сварных соединений посредством компьютеризированной обработки фактических значений параметров режима сварки, созданного на базе реально существующей зависимости «режим сварки – качество соединения», которая обусловлена физическими особенностями процесса КССО; достоверность выявления возможных дефектов практически равна 100%; накоплен большой промышленный опыт оценки качества сварных соединений этим методом; оценка качества производится в процессе сварки каждого стыка; метод широко апробирован на практике при сварке труб и других ответственных изделий; результат контроля выдаётся сразу после окончания сварки; комплексные исследования и многолетняя практика показывает, что этот метод обеспечивает высокую эксплуатационную надёжность сварных соединений, в том числе без дополнительного неразрушающего метода контроля;

● все недопустимые дефекты: незакрывшиеся кратера и оксидные плёнки, которые могут появиться при грубом нарушении заданного режима, с высокой достоверностью выявляются компьютеризированной системой по отклонению параметров, а также известными методами неразрушающего контроля УЗК и рентгеном,

● сварка выполняется без присадочных материалов и защитных газов, отпадает необходимость в их доставке, хранении и подготовке к сварке;

● трубы всех категорий прочности свариваются при любой температуре окружающей среды без предварительного подогрева;

● погодные факторы не оказывают влияние на качество сварных соединений. Это подтверждено многолетней практикой при сварке магистральных трубопроводов диаметром 1420мм в суровых климатических условиях Крайнего Севера в Западной Сибири.

● повышается скорость укладки трубопроводов;

● снижаются материальные затраты на строительство трубопроводов.