Приложение А. Сварка труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для обустройства нефтяных и газовых месторождений

Приложение А

Сварка труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для обустройства нефтяных и газовых месторождений

А.1 Общие положения

Настоящее приложение определяет требования к ремонтной технологии сварки трубопроводов, транспортирующих продукты нефтяных месторождений при давлении до 6,4 МПа, с применением труб из ВЧШГ.

Настоящее приложение регламентирует требования технологии сварочных работ, предназначено для электросварщиков ручной дуговой сварки, руководителей сварочных работ и инженеров по сварке и содержит указания по выбору оборудования, сварочных материалов и способов резки, а также по подготовке и сборке изделий под сварку, технологии сварки и контролю.

Приложение разработано в соответствии с положениями ГОСТ 16037 и ГОСТ ISO 2531, рекомендуется использовать [15] и [18].

А.2 Материалы

Ремонту с применением сварочной технологии подлежат трубы из ВЧШГ, обладающие следующими механическими свойствами:

- предел прочности МПа;

- предел текучести МПа;

- относительное удлинение

и имеющие следующую структуру металла:

- основа - феррит;

- перлитная составляющая - не более 20%;

- количество структурно свободного цементита - не более 5%;

- наличие графита пластинчатой формы - не более 5%.

Сварные швы должны обладать следующими механическими свойствами, определяемыми при испытании образцов:

- временное сопротивление , МПа , не менее - 400 (40);

- твердость в околошовной зоне, НВ, не более - 230;

- угол загиба - не менее 18°.

Для ремонтной сварки следует применять электроды на железоникелевой или никелевой основе.

А.3 Требования к квалификации сварщиков

К сварке трубопроводов из ВЧШГ допускаются сварщики, получившие подготовку по сварке ВЧШГ.

Независимо от наличия соответствующего удостоверения сварщики должны перед началом работы заварить одно КСС в условиях, соответствующих выполнению основной ремонтной работы. Качество КСС проверяется визуальным контролем и исследованием макрошлифов.

Из КСС должны быть вырезаны и исследованы не менее двух макрошлифов.

Результаты визуального контроля должны удовлетворять требованиям, изложенным в А.9. Результаты исследований макрошлифов считаются удовлетворительными, если обнаруженные дефекты не превышают размеров, указанных в таблице А.4.

А.4 Сварочное оборудование

Для ручной дуговой сварки труб из ВЧШГ рекомендуется применять источники постоянного тока с крутопадающей характеристикой. В трассовых условиях рекомендуется применение инверторных сварочных источников питания, обеспечивающих сварочный ток не менее 160 А.

Для подогрева и термической обработки сварных соединений на монтаже рекомендуется применять воздушно-пропановые кольцевые горелки (рисунок А.1) или источники индукционного нагрева, обеспечивающие требуемые режимы термообработки. В случае выполнения локальных ремонтных работ на трубах из ВЧШГ для подогрева под сварку и для термообработки допускается применение кислородно-пропановых горелок при соблюдении тщательного температурного контроля режима термического цикла.

А.5 Подготовка и сборка деталей под сварку

Резка труб, зачистка под сварку и снятие фасок должны проводиться механическим способом шлифовальной машинкой с абразивным армированным кругом.

Кромки стыкуемых деталей и прилегающие к ним поверхности (снаружи и внутри) перед сваркой должны зачищаться до металлического блеска для удаления грязи, масла и ржавчины на ширине не менее 10 мм от предполагаемой зоны сплавления сварного шва с основным металлом.

Прихватки, в случае необходимости их выполнения, должны свариваться на тех же режимах и по той же технологии, что и основной шов. При сварке основного шва прихватки должны быть полностью переплавлены. Если требуется сварить кольцевой шов, то размеры и расстояния между прихватками должны соответствовать значениям, приведенным на рисунке А.2. При подготовке свариваемых кромок и сборке не допускаются зазоры более 1,5 мм.

Для сварки стыкового соединения выполняется V-образная разделка кромок (60°).

А.6 Сварка

Сварку труб из ВЧШГ допускается проводить только в условиях надежной защиты от ветра и попадания на стык атмосферных осадков и грязи.

Перед сваркой необходимо просушить электроды согласно рекомендациям предприятия-изготовителя.

Сварка осуществляется на постоянном токе обратной полярности.

Режим сварки устанавливается в зависимости от пространственного положения и диаметра электрода в соответствии с таблицей А.1.

Таблица А.1 - Рекомендуемые режимы сварки

Диаметр электрода, мм	, А, при положении
	нижнем	вертикальном	потолочном
2,4 (2,5)	80	70	60
3,5 (3,25)	120	100	80
4,0	140	120	110

Сварку труб DN 100 и DN 150 допускается осуществлять без предварительного подогрева, при сварке труб от DN 200 до DN 300 необходим предварительный подогрев до значения от 150°С до 250°С. Предварительный подогрев необходимо осуществлять кольцевыми газовыми горелками (см. рисунок А.1).

При температуре окружающего воздуха ниже 8°С необходим предварительный подогрев до значения от 150°С до 250°С независимо от диаметра трубы.

Сварные швы накладываются не менее чем в два прохода. Цель выполнения первого прохода - обеспечение проплавления корневой части сварного шва, последующих проходов - заполнение разделки для стыковых швов или наложение требуемого катета - для угловых.

Порядок наложения слоев при сварке кольцевых швов, как стыковых, так и угловых, показан на рисунке А.3.

После сварки первого прохода необходимо полностью удалить шлаковую корку металлической щеткой.

Сварка должна осуществляться короткой дугой с минимальными колебаниями и отрывами электрода.

Вертикальные неповоротные стыки свариваются в направлении "снизу вверх". Наплавку слоя в потолочной части стыка следует начинать, отступая от 10 до 30 мм от нижней точки.

После окончания сварки для устранения структур отбела и закалки в околошовной зоне необходимо провести отжиг сварного шва и околошовной зоны в следующем режиме: нагрев до значения от 920°С до 950°С за время от 5 до 7 мин, выдержка при этой температуре от 1 до 2 мин, замедленное охлаждение под слоем теплоизоляционного материала. Температуру подогрева необходимо контролировать оптическим пирометром с диапазоном измеряемых температур от 50°С до 1100°С и с точностью .

Все сварные соединения должны быть заклеймены сварщиками, выполнявшими сварку. Клеймо рекомендуется наносить несмываемой краской на расстоянии от 30 до 40 мм от сваренного стыка.

А.7 Ремонт дефекта

Непосредственная заварка дефекта на трубе из ВЧШГ, бывшей в эксплуатации, не допускается.

Локальный дефект на трубе из ВЧШГ может быть устранен методом приварки накладки на дефектный участок. Накладка вырезается из трубы ВЧШГ соответствующего диаметра. Толщина накладки должна быть больше толщины ремонтируемого участка трубы не менее чем на 1 мм. Размер дефекта, устраняемого методом приварки накладки, должен перекрываться накладкой на 10 мм с каждой стороны. При этом размер накладки не должен превышать:

- по окружности - 1/3 длины окружности трубы;

- по ширине - 100 мм по оси трубы.

Форма и размеры приварной накладки приведены на рисунке А.4.

В случае ремонта трещины ее концы должны быть засверлены на всю глубину. Накладка должна плотно прилегать к поверхности трубы. Зазоры между ремонтируемой трубой и накладкой недопустимы.

Приварка накладки выполняется в строгом соответствии с требованиями разделов настоящего приложения к сварочным материалам, оборудованию, подготовке поверхности, сварке и термообработке. Приварку накладки допускается выполнять без предварительного подогрева и без термообработки в случае, если длина сварного шва по периметру накладки не превышает 200 мм. Катет сварного шва должен быть равен толщине накладки (рисунок А.5).

А.8 Приварка к трубе и соединительным деталям из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом конструктивных деталей из стали

Стальные конструктивные детали или трубные отростки привариваются к трубопроводу из ВЧШГ в строгом соответствии с требованиями настоящей инструкции по сварочным материалам, подготовке поверхности, по сварке и термообработке. В качестве конструктивных элементов, привариваемых к трубопроводу из ВЧШГ, могут быть использованы низколегированные, низкоуглеродистые стали (Сталь 20, 09Г2С). Недопустима приварка в трассовых условиях к чугунной трубе углеродистых, высокоуглеродистых, хромистых и хромоникелевых сталей (нержавеющих сталей). В случае необходимости приварки к чугунной трубе патрубка или фланца из нержавеющей стали эта работа может быть выполнена на предприятии - изготовителе соединительных деталей. В трассовых условиях допускается приварка к трубе из ВЧШГ стального патрубка с номинальным диаметром не более 80 мм. Если требуется врезка большего диаметра, сварочные работы следует проводить на предприятии - изготовителе соединительных деталей. Требования к катету и протяженности сварного шва в случае приварки конструктивных элементов, воспринимающих значительные нагрузки (неподвижные опоры, упоры различного назначения), должны быть расчетными.

А.9 Контроль качества сварки

Сварные соединения труб из ВЧШГ должны подвергаться систематическому контролю, который должен состоять из предварительного, пооперационного и окончательного.

К предварительному контролю относятся:

- проверка квалификации сварщиков;

- контроль качества сварочного материала;

- проверка оборудования для сварки.

В пооперационный контроль должна входить проверка:

- точности сборки под сварку;

- чистоты основного и присадочного материала;

- качества и количества прихваток;

- соблюдения требований данной технологии и режимов сварки.

Окончательный контроль качества сварных соединений включает:

- заварку КСС с последующей вырезкой и исследованиями макрошлифов;

- визуальный и измерительный контроль;

- гидравлическое испытание давлением 1,25 рабочего.

Визуальному контролю подвергаются 100% сварных соединений. Визуальный осмотр следует проводить с применением лупы от 3 до 10-кратного увеличения.

Сварные соединения признаются неудовлетворительными, если будут выявлены следующие дефекты:

- трещины всех видов и направлений, расположенные в металле шва или околошовной зоне;

- несплавления, расположенные на поверхности сварного соединения;

- свищи, бугристость поверхности, незаваренные кратеры, прожоги;

- отклонения от требуемого значения катета;

- размеры и количество объемных включений и западаний между валиками превышают значения, приведенные в таблице А.2;

- размеры непровара, вогнутости и превышение проплава в корне шва стыковых соединений, выполненных без остающегося подкладного кольца, превышают значения, приведенные в таблице А.3;

- дефекты, выявленные на макрошлифах, вырезанных из КСС, превышают значения, приведенные в таблице А.4.

Стыки, не удовлетворяющие перечисленным требованиям, подлежат исправлению или удалению.

Таблица А.2 - Размеры допустимых объемных дефектов

Дефект				Максимально допустимый линейный размер дефекта, мм	Максимально допустимое число дефектов на любые 100 мм длины шва
Объемное включение округлой или удлиненной формы при номинальной толщине стенки свариваемых труб в стыковых соединениях или меньшем катете шва в угловых соединениях, мм:
		до	5,0	0,8	2
св.	5,0	"	7,5	0,8	3
"	7,5	"	10,0	1,0	4
"	10,0			1,2	4
Западание (углубление) между валиками и чешуйчатое строение поверхности шва при номинальной толщине стенки свариваемых труб в стыковых соединениях или при меньшем катете шва в угловых соединениях, мм:
до 15,0				1,5	Не ограничивается
св. 15,0				2,0	То же

Таблица А.3 - Размеры допустимых дефектов типа непровара и проплава

Дефект	Максимально допустимая высота (глубина),% номинальной толщины стенки	Максимально допустимая суммарная длина по периметру стыка
Вогнутость и непровар в корне шва	10%, но не более 2 мм	20% периметра
Превышение проплава	20%, но не более 2 мм	То же

Таблица А.4 - Предельно допустимые дефекты на макрошлифах КСС

Номинальная толщина стенки трубы, мм				Предельно допустимые размеры пор и включений, мм						Суммарная длина пор и включений на любые 100 мм шва, мм
				отдельных		скоплений		цепочек
				Ширина (диаметр)	Длина	Ширина (диаметр)	Длина	Ширина (диаметр)	Длина
		До	2,0	0,5	2,0	0,8	2,0	0,5	3,0	4,0
Св.	2,0	"	3,0	0,6	2,5	1,0	2,5	0,6	4,0	6,0
"	3,0	"	5,0	0,8	3,5	1,2	3,5	0,8	5,0	10,0
"	5,0	"	8,0	1,2	4,0	2,0	4,0	1,2	6,0	15,0
"	8,0	"	11,0	1,5	5,0	2,5	5,0	1,5	8,0	20,0
"	11,0	"	14,0	2,0	5,0	3,0	5,0	2,0	8,0	20,0
"	14,0	"	20,0	2,5	6,0	4,0	6,0	2,5	9,0	25,0

Рентгеновский контроль сварных соединений производят по технологическим картам предприятия-изготовителя.

А.10 Техника безопасности

Требования к технике безопасности при производстве строительно-монтажных работ приведены в [29], [11] и [12].