ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО СПОСОБА СВАРКИ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ

​АННОТАЦИЯ

В статье представлен анализ сварных соединений двумя методами: радиографическим и исследование на статическое растяжение. Цель исследований – определение наиболее перспективного способа сварки с технологической точки зрения при проведении ремонтных работ участка магистрального нефтепровода «Холмогоры–Клин».

Ключевые слова: виды сварки, радиографический метод, статическое растяжение, качество сварного шва.

Участок магистрального нефтепровода «Холмогоры – Клин» по результатам полученных показателей диагностики требует капитального ремонта. В частности, для проведения ремонтных работ на разных участках трубопровода выполнены сварочные работы по следующим технологиям:

1. механизированная сварка в среде защитных газов плавящимися электродами;
2. механизированная сварка порошковой проволокой;
3. автоматическая сварка под флюсом.

Для определения наиболее перспективного способа сварки проведено исследование качество сварных полученных швов. Для анализа качества сварных швов использованы два метода: радиографический (неразрушающий метод контроля) и исследование на статическое растяжение, которое относится к разрушающим методам контроля.

Радиационная дефектоскопия основана на просвечивании объектов ионизирующим излучением с последующей регистрацией и анализом прошедшего излучения различными детекторами [3].

Оценку качества сварного соединения по результатам радиографического контроля следует проводить в соответствии с действующей нормативно-технической документацией. Объемы, методы контроля вновь сваренных сварных соединений на участках магистральных трубопроводов средней протяженности (15-25 км) указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Объемы и методы неразрушающего контроля качества стыковых сварных соединений на участках средней протяженности

Оценку годности вновь сваренных сварных соединений выполнять в соответствии с нормами СТО Газпром 2-2.2-360-2009. Сварные соединения после их ремонта (для всех категорий участков магистральных газопроводов) подвергаются радиографическому контролю в объеме 100%.

При контроле сварных соединений радиографическим и ультразвуковым методом сварное соединение признается негодным, если дано отрицательное заключение по любому из двух методов. При этом принимаются к исполнению наиболее жесткие предписания (вырезка имеет больший приоритет, чем ремонт) [3].

Исследование проводились по всем сварным швам, выполненным в различных технологиях. В таблице 2 показаны выявленные дефекты при механической дуговой сварке в среде защитных газов плавящимся электродом.

Таблица 2.

Выявленные дефекты сварных швов

Обозначение Аа говорит о наличии отдельной поры на шве, 4Аа1, 14Аа0,6, 3Аа0,4 – группа пор: 4 поры диаметром 1 мм, 14 пор диаметром 0,6 мм и 3 поры диаметром 0,4 мм (рисунок 1). Возможные причины появления пор [2]:

1. влажные не просушенные сварочные материалы;
2. плохое качество подготовки свариваемых поверхностей;
3. большая скорость сварки.

Рисунок 1. Группы пор

Дефекты сварных швов по технологии полуавтоматической сварки самозащитной порошковой проволокой представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Выявленные дефекты сварных швов

Обозначение Dа70 говорит о наличии непровара в корне длиной 70 мм (рисунок 2, а), Ea15 – трещина вдоль шва длиной 15 мм (рисунок 2, б).

             а) непровар                          б) трещина вдоль шва

Рисунок 2. Дефекты в шве

В таблице 4 показаны выявленные дефекты при автоматической сварке под флюсом.

Таблица 4.

Выявленные дефекты сварных швов

Обозначение Ва9х1 говорит о наличии шлаковых включений 3 мм на 1 мм, Fb80 – выпуклость корня длиной 80 мм (рисунок 3). Возможная причина – избыток электродного металла в корне шва [2].

Рисунок 3. Дефект – выпуклость корня шва

При проведении исследования качества сварных швов радиографическим методом выявлены основные дефекты: поры и трещины. Данные дефекты обнаружены при сварке труб всеми тремя исследуемыми способами.

Всего исследовано 12 сварных швов, по 4 шва на каждый из способов сварки. При проведении исследования качества сварных швов радиографическим методом выявлены основные дефекты: поры, группы пор и трещины (рисунок 4). Данные дефекты обнаружены при сварке труб всеми тремя исследуемыми способами. Наибольший процент всех дефектов данного типа приходится на ручную сварку.

Рисунок 4. Доля дефектов «Поры» при трех видах сварки, %

По остальным выявленным дефектам данные в долях некритичны, т.к они характерны для исследуемых способов сварки.

Результат по общему количеству выявленных дефектов при каждом из видов сварки представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Количество дефектов

Так, в результате исследования качества сварных соединений радиографическим методом наиболее перспективным способом является полуавтоматическая сварка (сварка с использованием порошковой проволоки).

К механическим испытаниям допускаются образцы при удовлетворительной оценке внешним осмотром.

Сварные образцы, вырезают из изделия, в условиях, соответствующих условиям сварки. При этом контролируется характер подготовки под сварку, марка и толщина основного металла, марки сварочных материалов, положение шва в пространстве, начальная температура основного металла. Режим сварки и термической обработки должны полностью отвечать условиям изготовления конструкций и деталей или назначению испытания [4].

Суть метода испытания на статическое растяжение: образец растягивают в испытательной машине в направлении оси образца до разрыва и регистрируют зависимость между растягивающей силой и изменением длины образца в виде диаграммы нагрузка – абсолютное удлинение. Аппаратура для исследования: разрывные и универсальные испытательные машины, соответствующие ГОСТ 7855–84.

При проведении исследования рассматриваются следующие механические свойства при растяжении:

1. условный предел текучести ;
2. временное сопротивление (предел прочности) .

Результаты статических испытаний сварных швов с использованием различных технологий представлены в таблице 5. Образец под номером 1 – сварочный шов, полученный путем механической дуговой сварки в среде защитных газов плавящимся электродом. Образец под номером 2 – сварочный шов, полученный путем сварки самозащитной порошковой проволокой Innershield. Образец под номером 3 – сварочный шов, полученный путем автоматической сварки под флюсом.

Таблица 5

Результаты статических испытаний

Заключение

Таким образом, результаты испытаний на статическое растяжение сварных образцов, полученных тремя различными видами сварки, показали, что параметры статической прочности полученного сварного соединения превышают значения, установленные в ГОСТ 5949-75. Пластические свойства металла зоны соединения на основании полученных значений можно считать высокими. Все три вида сварных соединений прошли испытание, показатели качества швов выше установленных стандартов. В результате исследования наиболее приемлемым способом сварки можно считать полуавтоматическую сварку порошковой проволокой.

Список литературы:

1. Контроль качества сварных соединений: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В. В. Овчинников. — 3-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 208 с.
2. Практика радиографического контроля: учебное пособие / В.К. Кулешов, Ю.И. Сертаков, П.В. Ефремов, В.Ф. Шумихин; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 288 с.
3. В.И. Капустин, В.М. Зуев, В.И. Иванов, А.В. Дуб Радиографический контроль. Информационные аспекты. – М. Научтехиздат, 2010. – 367 с.
4. Овчинников, В. В. Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений. Учебник / В.В. Овчинников. - М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 224 c.