Особенности технологии сварки и контроля качества сварных соединений толстостенных патрубков
Authors: Неганов Дмитрий Александрович , Зорин Евгений Евгеньевич , Гончаров Николай Георгиевич , Колесников Олег Игоревич 
Published: December 2024

Расширение инфраструктуры трубопроводного транспорта требует постоянного развития конструкторских и технологических решений для обеспечения высокого уровня надежности трубопроводной системы. Соединение толстостенных патрубков с трубой относится к тройниковым соединениям. Использование толстостенных патрубков является одним из способов восстановления несущей способности трубопровода при наличии технологического отверстия. Основной проблемой приварки толстостенных патрубков к трубе и последующего контроля качества сварного соединения являются большие размеры катетов сварных швов (от 25 до 160 мм) ввиду сложной геометрии сопряжения двух цилиндров под прямым углом. Получение катета углового соединения таких размеров требует большого объема наплавленного металла, что способствует перегреву и охрупчиванию металла в зоне термического влияния шва и повышает вероятность образования холодных трещин. Особенно часто это проявляется на высокопрочных трубных сталях контролируемой прокатки, склонных к образованию холодных трещин при перегреве металла околошовной зоны в большей степени, чем на горячекатаных трубных сталях. Сложная конфигурация соединения толстостенных патрубков с трубой делает невозможным проведение рентгенографического контроля и ограничивает возможности ультразвукового контроля. Сварное соединение формируется путем наложения большого количества (от нескольких десятков до нескольких сотен) сварочных валиков, и плоскостные дефекты сварки могут иметь самую различную ориентацию в теле шва, что создает проблемы при неразрушающих методах контроля. В статье предложена технология приварки толстостенного патрубка к трубе и метод контроля соединения с применением фазированной решетки, являющийся более эффективным, как показала практика, чем методы визуального, измерительного и капиллярного контроля. Подробно изложены условия проведения контроля, даны критерии настройки и браковки сварного соединения. Проведен анализ методов исследования и результатов испытаний полномасштабного сварного узла (труба с приваренным толстостенным патрубком) переменным гидравлическим давлением. Даны предложения по использованию результатов исследований. Ключевые слова: толстостенный патрубок, сварной шов, дефект, магистральный трубопровод, сварка, труба

The expansion of the pipeline transport infrastructure requires constant development of design and production solutions to ensure a high level of reliability of the pipeline system. The connection of thick-walled branch pipes to the pipe refers to tee connections. The use of thick-walled branch pipes is one of the ways to restore the bearing capacity of the pipeline in the presence of an intentional gap. The main problem of welding thickwalled branch pipes to the pipe and subsequent quality control of the welded joint is the large dimensions of the weld legs (from 25 to 160 mm) due to the complex geometry of the coupling of two cylinders at right angles. Obtaining an angular joint leg of such dimensions requires a large volume of deposited metal, which causes overheating and embrittlement of the metal in the weld-affected zone and increases the likelihood of low-temperature cracking. This is especially often manifested on high-strength pipe steels of controlled rolling, which are prone to low-temperature cracking when the metal of the weld-affected zone overheats to a greater extent than hot-rolled pipe steels. The complex configuration of the connection of thick-walled branch pipes to the pipe makes the X-ray inspection impossible and limits the possibilities of ultrasonic inspection. The welded joint is formed by superimposing a large number (from several dozen to several hundred) of weld beads and planar welding defects can have a very different orientation in the body of the weld, which creates problems with non-destructive testing. The article proposes a procedure for welding a thick-walled branch pipe to a pipe and a method for the connection inspection using a phased array, which according to practice is more effective than the methods of VDI and DPI. The inspection conditions are detailed, the criteria for setting up and rejecting the welded joint are given. The analysis of research methods and test results of a full-scale welded assembly (pipe with a welded thick-walled branch pipe) with variable hydraulic pressure is carried out. Proposals on the use of research results are given.