Сварочно-монтажные работы при сооружении магистральных трубопроводов. Курсач магистралка исправленный. К защите
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА Факультет проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта Кафедра сооружения и ремонта газонефтепроводов и хранилищ Оценка комиссии: Рейтинг: Подписи членов комиссии: (подпись) (фамилия, имя, отчество) (подпись) (фамилия, имя, отчество) (дата) КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Сооружение и ремонт магистральных трубопроводов на тему Сварочно-монтажные работы при сооружении магистральных трубопроводов «К ЗАЩИТЕ» ВЫПОЛНИЛ: Студент группы ТС-19-06 (номер группы) Старший преподаватель, Садова И.Л. Кодзасов Асланбек Олегович (должность, ученая степень; фамилия, и.о.) (фамилия, имя, отчество) (подпись) (подпись) (дата) (дата) Москва, 20 22 МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА Факультет проектирования, сооружения и эксплуатации систем трубопроводного транспорта Кафедра сооружения и ремонта газонефтепроводов и хранилищ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ № 8 по дисциплине Сооружение и ремонт магистральных трубопроводов на тему Сварочно-монтажные работы при сооружении магистральных трубопроводов ДАНО студенту Кодзасову Асланбеку Олеговичу группы ТС-19-06 (фамилия, имя, отчество в дательном падеже) (номер группы) Содержание проекта: 1. Введение 2. Подготовка труб к сборке и сварке. 3. Технология изготовления секций из труб. 4. Технология соединения секций труб в нитку. 5. Технология автоматической сварки в среде защитных газов. 6. Контроль качества сварных стыков. 7. Материалы, необходимые при проведении сварочно-монтажных работ. 8. Особенности проведения работ в различных природных условиях. 9. Расчет на прочность и устойчивость Исходные данные для выполнения проекта: 1. D = 1020 мм, δ = 17 мм, L = 140 км. 2. Метод производства сварочно-монтажных работ при сооружении магистральных газонефтепроводов поточно-расчлененный. 3. Техническое оснащение машинами и механизмами бригады по сборке и сварке неповоротных стыков труб в соответствии с характеристиками. Рекомендуемая литература: 1. Сооружение и ремонт газонефтепроводов. Учебник для вузов / Р. А. Алиев, И. В. Березина, Л. Г. Телегин и др.– М.: Недра, 1987. – 281 с. 2. Сооружение и ремонт магистральных трубопроводов. Учебное пособие для практических занятий / Г. Г. Васильев, В. В. Орехов, М. А. Лежнев – М.: Недра, 2004. – 118 с. 3. Организационные технологические схемы производства работ при сооружении магистральных трубопроводов. /Будзуляк Б. Н. и др. – М., 2000. – 416 с Графическая часть: 1. Технологическая схема производства работ по сборке и сварке неповоротных стыков поточно-расчлененным методом. Руководитель: старший преподаватель Садова И.Л. (уч.степень) (должность) (подпись) (фамилия, имя, отчество) Задание принял к исполнению: студент Кодзасов А.О. (подпись) (фамилия, имя, отчество) 4 Оглавление Введение ............................................................................................................. 5 1. Подготовка труб к сборке и сварке ........................................................... 6 2. Технология изготовления секций из труб ................................................ 8 3. Технология соединения секций труб в нитку......................................... 12 4. Технология автоматической сварки в среде защитных газов ............... 14 5. Контроль качества сварных стыков ........................................................ 18 6. Материалы, необходимые при проведении сварочно-монтажных работ27 7. Особенности проведения работ в различных природных условиях ..... 29 8. Расчет трубопровода на прочность и устойчивость............................... 33 Заключение ....................................................................................................... 42 Библиографический список ............................................................................. 43 5 Введение В Российской федерации нефтегазовый комплекс – это самая главная и значимая составляющая экономики страны. Территория нашей страны имеет значительные запасы углеводородного сырья. Идет постоянный рост объемов строительства объектов нефтегазового комплекса, поэтому вопрос логистики строительства имеет важное значение. Большинство возводимых линейных и площадочных объектов не могут быть построены без использования сварочных работ. Данные процедуры стали неотъемлемой частью на любой строительной площадке. Целью курсового проекта является изучение сварочно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов. В теоретической части данной работы детально рассматриваются как производится подготовка труб к сборке и сварке, технология изготовления секций из труб, технология соединения секций труб в нитку, технология автоматической сварки в среде защитных газов. Особое внимание уделяется контролю качества сварных стыков, а также материалам, которые необходимо использовать при проведении сварочно- монтажных работ. Отдельно рассматривается вопрос особенностей проведения работ в различных природных условиях. В практической части решается задача расчета на прочность и устойчивость магистрального газонефтепровода, а также выполнены схемы производства работ по сборке и сварке неповоротных стыков поточно- расчлененным методом. 6 1. Подготовка труб к сборке и сварке В первую очередь перед сварочными работами все трубы, детали трубопроводов, арматура и сварочные материалы должны пройти входной контроль. Пред сваркой труб или деталей, кромки должны быть полностью подготовлены и зачищены с внутренней и наружной стороны от любых посторонних загрязнений. Как правило, это попавший внутрь при перемещении снег или грунт, а также масляные загрязнения. Способы очистки зависят от характера загрязнения: При масляных загрязнениях применяют бензин и растворители Ржавчину удаляют вручную, используя абразивные круги, щетки и скребки Снег, грунт убирают лопатой Торцы труб или деталей должны быть зачищены до металлического цвета. Недобросовестная очистка кромок может повлечь за собой выявление критичных дефектов, в следствии которых понадобится ремонт или вырез сварного стыка. Основные типы разделки кромок труб, выполняемые в монтажных условиях, приведены на рисунке 1. Подготовку кромок со стандартной разделкой выполняют, как механической обработкой, так и газовой резкой с последовательной зачисткой шлифмашинкой. Подготовку кромок с двухскосой разделкой, осуществляют только механической обработкой концов труб или патрубков. Такая разделка являетсяся предпочтительной при изготовлении трубных узлов и толстостенных труб при толщине стенки 15 мм и более. 7 Рисунок 1 – Формы подготовленных кромок А- со скосом кромок; б – с криволинейным скосом кромок. До начала сборки на всех поступивших для сварки трубах, деталях трубопроводов, арматуре мастером проверяется наличие клейм, маркировки, а также сертификатов завода-изготовителя. Выпуклость заводских продольных и спиральных швов снаружи и изнутри трубы следует удалить до величины не более 0,5 мм на участке шириной от 10 до 15 мм от торца трубы, если иное не предусмотрено технологической инструкцией. Допускается правка плавных вмятин на торцах труб глубиной до 3,5% номинального диаметра трубы и деформированных концов труб безударными разжимными устройствами. Приварка каких-либо элементов, кроме катодных выводов, в местах расположения поперечных кольцевых, спиральных и продольных заводских сварных швов, не допускается. В случае если проектной документацией предусмотрена приварка элементов к телу трубы, то расстояние между швами трубопровода и швом привариваемого элемента должно быть не менее 100 мм. 8 2. Технология изготовления секций из труб Изготовление трубных секций при строительстве линейной части магистральных трубопроводов выполняется на трубосварочной базе, а также может выполняться непосредственно на трассе трубопровода. Изготовление секций труб на трубосварочной базе На трубосварочной базе выполняются работы по поворотной сварке отдельных труб в секции, гнутье труб (изготовление кривых вставок). Полевые трубосварочные базы (рисунок 2) применяют для механизированной сборки и сварки отдельных труб в секции длиной 24 - 36 м и более. Применение трубосварочных баз позволяет механизировать сборочные операции, применить высокопроизводительные методы сварки, организовать поточный контроль качества сварочных работ [5]. На трубосварочной базе выполняются следующие операции: 1) подача трубоукладчиком с клещевым захватом отдельных труб из штабеля на стеллаж-накопитель; 2) сборка труб в трехтрубные секции и сварка первого шва на механизированном стенде с предварительным подогревом кромок свариваемых труб; 3) подварка сварного шва изнутри автоматической сваркой под слоем флюса; 4) автоматическая сварка под слоем флюса последующих слоев сварного шва; 5) подача трубоукладчиком сваренной секции труб на стеллаж контроля качества сварки; 6) контроль качества сварных швов; 7) ремонт при необходимости дефектных сварных швов труб; 8) отправка секций труб на трассу плетевозом. Рассмотрим данный процесс подробнее. В начале работы трубы укладывают трубоукладчиком на приемочный стеллаж, где производят 9 подготовительные операции. Затем одиночные трубы при помощи отсекателей поочередно отделяют от остальных труб, передавая их на рольганги продольного перемещения. После укладки первой трубы на рольганг линии она перемещается вправо (или влево) на позицию сборки. Далее на рольганг линии подают вторую трубу и отправляют на позицию сборки. Затем подается третья труба, которая остается на позиции сборки. После две крайние трубы подводятся к средней до соприкосновения кромок и осуществляется сборка секции с установкой внутренних центраторов. При этом собирается вначале один стык на прихватках, а затем второй. Трубы при сборке можно перемещать с помощью рольганга или приводом штанги центратора. После того как сварщики проварят две трети периметра каждого стыка, собираемую секцию устанавливают так, чтобы непроваренный участок стыка оказался в верхнем положении, и ручная сварка осуществлялась не в потолочном положении, а в нижнем. После выхода центраторов из полости труб и перемещения их на лотке в исходное положение секция передается на вращатель и поворачивается на 180°. В зависимости от транспортной схемы, расположение трубосварочной базы должно предусматривать перевозку секций труб на расстояние до 35 км. Трубосварочные базы располагаются на горизонтальных площадках, которые не должны затапливаться водой во время весенних паводков и ливневых дождей. Обычно трубосварочная база занимает площадь от 4000 м 2 до 18000 м 2 в зависимости от мощности. 10 Рисунок 2 – Схема полевой трубосварочной базы 1 – Направляющие приемного стеллажа; 2 – Сварочный агрегат АСБ-300-2; 3 – лебедка; 4 – сборочный кондуктор; 5 – направляющие промежуточного стеллажа; 6 – роликовая опора; 7 – секция на сварочном стенде; 8 – сварочный агрегат АСДП – 500 или АСДП – 1000; 9 – вращатель; 10 – направляющие стеллажа для сваренных секций. Изготовление секций труб в трассовых условиях При поточном методе головная группа сварщиков выполняет корневой и остальные слои. При сварке слоев шва работу выполняют несколько пар сварщиков, каждая из которых работает на своем стыке, выполняя его до конца (рисунок 3). Рисунок 3 – Сварка стыка парой сварщиков 11 При поточном методе строительства укрупненными бригадами группы или звенья работающих выполняют следующие функции. Звено подготовительных работ обычно состоит из пяти человек (машинист крана-трубоукладчика, слесарь-трубоукладчик, такелажник, газорезчик и машинист передвижной электростанции) и выполняет подборку секций труб (по герметическим размерам) и подготовку труб к сварке. Головная группа имеет обычно 10 человек (бригадир, машинист крана- трубоукладчика, два слесаря-трубоукладчика, машинист сварочного агрегата, бульдозерист, четыре электросварщика) и выполняет следующие работы: подвоз с помощью трубоукладчика очередной секции труб и установку ее на центраторе, предварительный подогрев, центровку стыка и установку зазора, сварку, зачистку и шлифовку корневого слоя, сварку «горячего» прохода, перемещение внутреннего центратора и оборудования в исходное положение к месту сборки и сварки следующего стыка. Шлифовку корневого слоя часто совмещают по времени со сваркой корневого слоя шва и «горячего» прохода. «Горячий» проход выполняют те же четыре сварщика. После выполнения «горячего» прохода проводят следующие операции: трубоукладчиком поднимают секцию вверх, под свободный конец подкладывают лежку (или инвентарную опору), секцию плавно опускают, трубоукладчик перемещается за следующей секцией, жимки центратора отходят от поверхности трубы и бульдозер перемещает его к следующему стыку, где другая группа сварщиков сваривает оставшиеся слои. 12 3. Технология соединения секций труб в нитку Неповоротную (потолочную) сварку труб в плети или сплошную нитку на трассе проводит механизированная бригада, входящая в состав ЛОСП (КТП). Работы осуществляют поточно-расчлененным методом (на трубопроводах диаметром 1020— 1420 мм) или методом последовательного наращивания нитки трубопровода. Сборке и сварке секций труб в плети или сплошную нитку предшествуют работы по расчистке и планировке полосы отвода, сооружению подъездных, вдольтрассовых и технологических дорог, что обеспечивает открытый фронт работам по неповоротной сварке трубопровода. После подготовки трассы трубопровода на нее вывозят инвентарные лежки, доставляют сварочную технику, а затем секции труб, которые трубоукладчиками укладывают на инвентарные лежки под улом 15 - 20° к оси трубопровода (на фронт работ в 1500—2500 м требуется 90 - 150 лежек). При поточно-расчлененном методе механизированную бригаду комплектуют из нескольких звеньев. Каждое звено выполняет следующие операции: опережающую поток подготовку секций труб к сборке (подборка труб для стыковки) очистку полости секций от грязи, снега, льда, посторонних предметов и др.) секций труб в потоке (зачистка кромок, подача секций к месту монтажа, подогрев кромок с помощью пропановых горелок); сборку секций с помощью внутреннего центратора; сварку корневого слоя шва, «горячего прохода», заполняющих слоев, облицовочного слоя шва Звенья рабочих, готовящих секции труб к сборке и сварке, оснащают трубоукладчиками (рисунок 4), устройством для правки вмятин, аппаратами для газовой резки, клещевыми захватами, передвижной электростанцией, электрошлифовальными машинками для удаления шлака, кольцевыми 13 пропановыми горелками, передвижной авторемонтной мастерской, вахтовым автомобилем, радиостанцией и др. Рабочие звеньев, выполняющих сварку, входят в одну и ту же механизированную бригаду, которая имеет краны- трубоукладчики, внутренний центратор, сварочные энергопоезда, сварочные установки и др. Рисунок 4 – Кран - трубоукладчик 1 – Базовый трактор; 2 – выдвижной противовес; 3 – полиспаст подъема стрелы; 4 – стрела; 5 – полиспаст подъема груза. 14 4. Технология автоматической сварки в среде защитных газов Упрощение технологии сваривания, которое не ведет к ухудшению качества, помогает сделать данный вид соединения металла еще более востребованным. Автоматическая сварка в среде защитных газов на данный момент является одним из основных вариантов серийного производства сварных изделий. Это вполне оправдано теми факторами, что автоматика позволяет достичь высокой производительности, скорости создания деталей и достойного качества. В то же время сама технология применения защитных газов становится гарантией качества, так как именно данный метод считается одним из самых надежных. Хотя себестоимость применения газовой защиты выше, чем у ручной дуговой сварки, она дает более надежное соединение. Особенно это проявляется во время работы с тонкими листами, цветными металлами и сложно свариваемыми сплавами. Преимущества использования данной технологии сварки: Высокая производительность процесса сварки, если речь идет о серийном производстве; Все делается одинаково по заданным настройкам, так что нет негативного человеческого фактора; Швы обладают высоким качеством, так как газ дает отличную защиту; Можно соединять сложно свариваемые, и даже разнородные металлы; Для обслуживания автомата не требуется большого количества людей. Недостатки: При ошибке в параметрах, брак распространится на всю серию изделий; Техника имеет ограниченный предел настроек, так что не все параметры можно подобрать; Стоимость оборудования делает данную технику недоступной для 15 многих людей; Нет возможности создать шов в любом положении и с любыми параметрами, так как для этого система может не обладать достаточными параметрами, тогда как вручную это сделать намного проще. В данной сфере может использоваться несколько разновидностей защитных газов, у каждого из которых есть свои свойства и особенности. Среди основных газов следует выделить такие: 1) Инертные газы (гелий, аргон) Гелий – редко используется, но хорошо подходит для изделий с большой толщиной проварки; Аргон – создает высокий уровень защиты, но вреден для здоровья человека, а также обладает высокой стоимостью (рисунок 5). Сварка в среде аргона обеспечивает высококачественный шов (особенно при соединении высоколегированных тонколистовых сталей), поскольку надежно защищает рабочую зону от воздействия атмосферного воздуха. Для сварки стали толщиной до 1 мм используют ток прямой полярности, при толщине до 3 мм – обратной полярности (варить сталь толщиной более 3 мм экономически невыгодно). Рисунок 5 – Схема горения сварочной дуги в среде инертных газов 1 – электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – свариваемый металл; 4 – шов; 5 – дуга; 6 – струя газа; 7 – горелка; 8 – воздух При сварке плавящимся электродом дуга возбуждается между концом проволоки, которую подают в зону горения дуги с помощью особого 16 механизма со скоростью, совпадающей со скоростью ее расплавления, и свариваемым металлом. Жидкий металл электродной проволоки поступает в сварочную ванну и формирует шов. Если применяется плавящийся электрод, сварку ведут короткой или длинной дугой. 2) Активные газы Углекислый газ – относительно дешевый и безопасный вариант, но годен преимущественно для углеродистых сталей средней толщины; Водород – данный вид газа не часто встречается в сварке, но для особых случаев его все же применяют. Сварка в углекислом газе производится в любых пространственных положениях и используется для углеродистых и легированных сталей. Преимуществами данного способа являются высокая производительность, широкий диапазон допустимой толщины материала и экономичность. Но на открытом воздухе сварку в среде углекислого газа практически не применяют, поскольку в таких условиях трудно обеспечить защиту сварочной ванны (рисунок 6) [11,12]. Рисунок 6 – Схема дуговой сварки в среде углекислого газа 1 – электродная проволока; 2 – струя защитного газа; 3 – токоподводящий мундштук; 4 – сопло; 5 – подающий механизм 17 В качестве основных сварочных материалов и используемого оборудования применяются следующие вещи: Сварочная проволока или электрод без покрытия; Неплавкий электрод; Горелка; Защитный газ; Автоматическая система для подачи заготовок и управления сварочными инструментами; Сварочная маска. Чтобы процесс проходил максимально безопасно, необходимо проверить целостность шлангов, соединяющих горелку и источники газа. Также нужно проверить, чтобы ничего не травило, так как в ином случае будет опасность взрыва. Все настройки, ремонтные работы и прочие манипуляции проводятся только тогда, когда аппаратура отключена от сети. Во время процесса сварки запрещается вмешиваться в него. Автоматическая сварка выводится в особый разряд, так как эта технология стоит обособленно. Здесь не применяется человеческий труд непосредственно, так как основные манипуляции отводятся машине. Человеку нужно только следить за всем происходящим и задавать настройки. В то же время это повышает ответственность, так как по невнимательности можно создать такую ситуацию, когда вся партия изделий окажется непригодной для использования из-за имеющихся дефектов. В остальном это очень эффективный процесс. 18 |